JP2009296596A - フィルタ係数調整装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明においては、フィルタ係数調整装置は、分離出力信号を得るためにフィルタを使用することによって、入力信号を分離する偏波分離器に使用される。フィルタ係数調整装置は、フィルタ係数を調整するために使用される。フィルタ係数調整装置は、自変数値が現在の分離出力信号値の場合に、分離出力信号の目標確率密度関数の対数偏微分値を計算する対数偏微分計算部と、対数偏微分計算部によって計算された対数偏微分値に基づいて、多重出力信号の分布を最適化するための目標最適化関数の勾配を計算する勾配計算部と、勾配計算部によって計算された勾配に基づいて、フィルタの係数の更新を行うフィルタ係数更新部とを備える。
【選択図】図2A
Description
態様1
分離出力信号を得るためにフィルタを使用することにより、入力信号を分離する偏波分離器に使用される、フィルタの係数を調整するために使用されるフィルタ係数調整装置であって、自変数値が現在の分離出力信号値であるとき、分離出力信号の目標の確率密度関数の対数偏微分値を計算する対数偏微分計算部と、対数偏微分計算部によって計算された対数偏微分値に基づいて、多重出力信号の該分布を最適化するために、目標の最適化関数の勾配を計算する勾配計算部と、勾配計算部によって計算された勾配に基づいて、フィルタの係数を更新するフィルタ係数更新部と、を含むフィルタ係数調整装置。
態様2
目標の確率密度関数は、位相に影響を受けない確率密度関数である、態様1に従ったフィルタ係数調整装置。
目標の確率密度関数は、位相が0〜2πの間に均一に分布している確率密度関数である、態様1に従ったフィルタ係数調整装置。
態様4
目標の確率密度関数は、MPSK変調形式信号のために設計された、自変数が、MPSK信号の絶対値である、マックスウェル分布、ガウス分布、レイリー分布、ライス分布、指数分布あるいは、円ガウス分布より尖度が小さな他の確率密度関数のうちの1つの確率密度関数である、態様1に従ったフィルタ係数調整装置。
態様5
目標の確率密度関数は、複数の振幅を持つ変調形式の信号のために設計され、複数の振幅に対応して、複数のピークをもち、自変数が信号の絶対値である、結合マックスウェル分布、結合ガウス分布、結合レイリー分布、結合ライス分布、結合指数分布、あるいは、円ガウス分布よりピークが小さい他の確率密度関数のうちの1つの確率密度関数である、態様1に従ったフィルタ係数調整装置。
分離出力信号は、水平偏波分離出力信号と垂直偏波分離出力信号を含み、水平偏波分離出力信号の変調形式は、垂直偏波分離出力信号のそれと異なり、水平偏波分離出力信号の目標の確率密度関数も、垂直偏波分離出力信号のそれと異なる、態様1に従ったフィルタ係数調整装置。
態様7
分離出力信号は、水平偏波分離出力信号と垂直偏波分離出力信号を含み、水平偏波分離出力信号の変調形式は、垂直偏波分離出力信号のそれと同じで、水平偏波分離出力信号の目標の確率密度関数も、垂直偏波分離出力信号のそれと同じである、態様1に従ったフィルタ係数調整装置。
態様8
勾配計算部は、対数偏微分計算部によって計算された対数偏微分値、入力信号及び、フィルタ係数更新部のフィードバック出力に基づいて、分離出力信号の分布を最適化する、目標の最適化関数の標準勾配を計算する、態様1に従ったフィルタ係数調整装置。
勾配計算部は、対数偏微分計算部によって計算された対数偏微分値、分離出力信号、フィルタ係数更新部のフィードバック出力に基づいて、分離出力信号の分布を最適化する目標の最適化関数の自然勾配を計算する、態様1に従ったフィルタ係数調整装置。
態様10
勾配計算部によって計算される勾配の種類を選択する勾配種選択部を更に備え、勾配計算部は、対数偏微分計算部によって計算される対数偏微分値、分離出力信号及びフィルタ係数更新部のフィードバック出力を使用して、分離出力信号の分布の最適化のための目標最適化関数の勾配を計算する、あるいは、対数偏微分計算部によって計算される対数偏微分値、入力信号及びフィルタ係数更新部のフィードバック出力を使用して、分離出力信号の分布の最適化のための目標最適化関数の勾配を計算する、態様1に従ったフィルタ係数調整装置。
態様11
各フィルタは、複数のタップを備え、フィルタ係数調整装置は、登録されるサンプル値の数が各フィルタのタップ数と同じである、入力信号の複数のサンプル値を登録する登録部を更に含む、態様8に従ったフィルタ係数調整装置。
各フィルタは、複数のタップを有し、フィルタ係数調整装置は、登録されるサンプル値の数が各フィルタのタップ数と同じな、分離出力信号の複数のサンプル値を登録する登録部を更に含む、態様9に従ったフィルタ係数調整装置。
態様13
各フィルタは、複数のタップを備え、フィルタ係数調整装置は、登録されるサンプル値の数が、各フィルタのタップ数と同一な、入力信号の複数のサンプル値を登録する第1の登録部と、登録されるサンプル値の数が、各フィルタのタップ数と同一な、分離出力信号の複数のサンプル値を登録する第2の登録部とを含む、態様10に従ったフィルタ係数調整装置。
態様14
フィルタ係数調整装置は、目標の確率密度関数を生成あるいは選択する目標確率密度関数生成器を更に含む、態様1に従ったフィルタ係数調整装置。
結合マックスウェル分布あるいは、結合ガウス分布は、コンステレーションの円半径間の比例関係に基づいて選択される、態様6に従ったフィルタ係数調整装置。
態様16
フィルタ係数調整装置は、対数偏微分計算部と勾配計算部の動作タイミングを制御するクロック部と、クロック部の制御の下に、対数偏微分計算部を動作させたりさせなかったりする第1のスイッチ部と、クロック部の制御の下に、勾配計算部を動作させたりさせなかったりする第2のスイッチ部とを更に含む、態様1〜態様15のいずれか1つに従ったフィルタ係数調整装置。
態様17
フィルタを使って入力信号を分離し、分離出力信号を得る偏波分離器に用いられる、フィルタの係数を調整するために用いられるフィルタ係数調整方法であって、自変数値が現在の分離出力信号値である場合に、分離出力信号の目標の確率密度関数の対数偏微分値を計算し、計算された対数偏微分値に基づいて、多重出力信号の分布を最適化する目標の最適化関数の勾配を計算し、計算された勾配に基づいて、フィルタの係数を更新するフィルタ係数調整方法。
目標の確率密度関数は、位相に影響を受けない確率密度関数である、態様17に従ったフィルタ係数調整方法。
態様19
目標の確率密度関数は、位相が0〜2πの間に均一に分布している確率密度関数である、態様17に従ったフィルタ係数調整方法。
態様20
目標の確率密度関数は、MPSK変調形式信号のために設計された、自変数が、MPSK信号の絶対値である、マックスウェル分布、ガウス分布、レイリー分布、ライス分布、指数分布あるいは、円ガウス分布よりピークが小さな他の確率密度関数のうちの1つの確率密度関数である、態様17に従ったフィルタ係数調整方法。
目標の確率密度関数は、複数の振幅を持つ変調形式の信号のために設計され、複数の振幅に対応して、複数のピークをもち、自変数が信号の絶対値である、結合マックスウェル分布、結合ガウス分布、結合レイリー分布、結合ライス分布、結合指数分布、あるいは、円ガウス分布よりピークが小さい他の確率密度関数のうちの1つの確率密度関数である、態様17に従ったフィルタ係数調整方法。
態様22
分離出力信号は、水平偏波分離出力信号と垂直偏波分離出力信号を含み、水平偏波分離出力信号の変調形式は、垂直偏波分離出力信号のそれと異なり、水平偏波分離出力信号の目標の確率密度関数も、垂直偏波分離出力信号のそれと異なる、態様17に従ったフィルタ係数調整方法。
分離出力信号は、水平偏波分離出力信号と垂直偏波分離出力信号を含み、水平偏波分離出力信号の変調形式は、垂直偏波分離出力信号のそれと同じで、水平偏波分離出力信号の目標の確率密度関数も、垂直偏波分離出力信号のそれと同じである、態様17に従ったフィルタ係数調整方法。
態様24
計算された対数偏微分値、入力信号及び、フィルタ係数更新ステップのフィードバック出力に基づいて、分離出力信号の分布を最適化する、目標の最適化関数の勾配を計算する、態様17に従ったフィルタ係数調整方法。
態様25
計算された対数偏微分値、分離出力信号、フィルタ係数更新ステップのフィードバック出力に基づいて、分離出力信号の分布を最適化する目標の最適化関数の勾配を計算する、態様17に従ったフィルタ係数調整方法。
勾配計算ステップによって計算される勾配の種類を選択し、計算された対数偏微分値、分離出力信号及び更新のフィードバック出力を使用して、分離出力信号の分布の最適化のための目標最適化関数の勾配を計算する、あるいは、計算された対数偏微分値、入力信号及び更新のフィードバック出力を使用して、分離出力信号の分布の最適化のための目標最適化関数の勾配を計算する、態様17に従ったフィルタ係数調整方法。
態様27
各フィルタは、複数のタップを備え、フィルタ係数調整方法は、登録されるサンプル値の数が各フィルタのタップ数と同じである、入力信号の複数のサンプル値を登録する、態様24に従ったフィルタ係数調整方法。
態様28
各フィルタは、複数のタップを有し、フィルタ係数調整方法は、登録されるサンプル値の数が各フィルタのタップ数と同じである、分離出力信号の複数のサンプル値を登録する、態様25に従ったフィルタ係数調整方法。
態様29
各フィルタは、複数のタップを備え、フィルタ係数調整方法は、登録されるサンプル値の数が、各フィルタのタップ数と同一である、入力信号の複数のサンプル値を登録し、登録されるサンプル値の数が、各フィルタのタップ数と同一である、分離出力信号の複数のサンプル値を登録する、態様26に従ったフィルタ係数調整方法。
フィルタ係数調整方法は、目標の確率密度関数を生成あるいは選択するステップを更に備える、態様17に従ったフィルタ係数調整方法。
態様31
結合マックスウェル分布あるいは、結合ガウス分布は、コンステレーションの円半径間の比例関係に基づいて選択される、態様21に従ったフィルタ係数調整方法。
態様32
フィルタ係数調整方法は、更に、対数偏微分計算ステップと勾配計算ステップの動作タイミングを制御し、タイミング制御ステップの下に、対数偏微分計算を動作させたりさせなかったりし、タイミング制御ステップの下に、勾配計算を動作させたりさせなかったりする、態様17〜態様31のいずれか1つに従ったフィルタ係数調整方法。
態様1〜16のいずれか1つに従ったフィルタ係数調整装置を備える偏波分離器。
態様34
態様17〜33のいずれか1つに従ったフィルタ係数調整装置を採用した偏波分離方法。
態様35
コンピュータあるいは論理素子によって実行されたり、インタープリタにより解釈されたり、コンパイル後実行された場合に、コンピュータあるいは論理素子が、態様1〜16のいずれか1つに従ったフィルタ係数調整装置の機能を実装可能とするコンピュータプログラム。
コンピュータあるいは論理素子によって実行され、あるいは、インタープリタにより解釈され、コンパイル後実行された場合に、コンピュータあるいは論理素子が、態様17〜33のいずれか1つに従ったフィルタ係数調整方法の機能を実装可能とするコンピュータプログラム。
態様37
態様35あるいは36に従ったコンピュータプログラムを格納した記録媒体。
図1は、本発明に従ったフィルタ係数調整装置及び方法を採用した偏波ダイバーシチ光コヒーレント受信器を示す図である。
図2Aに示されるように、本発明の一実施形態によると、フィルタ係数調整装置130aは、目標確率密度関数生成器201、対数偏微分計算器202、勾配計算器203、フィルタ係数更新器204、登録部(第1の登録部)205、登録部(第2の登録部)206及び、勾配種選択器207からなっている。
自然勾配法を採用した場合、勾配計算器203の第2の入力信号は、分離信号125、126に変えられなければならない。自然勾配法の他の利点は、勾配の方向を、収束性能を改善するため、コスト関数のリーマン構造にしたがって調整できることである。最適化目標(11)の自然勾配は、式(12)を、WHWで乗算することによって得られる。
標準勾配、1タップ:
伝送信号の特性に基づいて、目標確率密度関数生成器201は、適切な目標確率密度関数とパラメータを選択し、目標確率密度関数211を対数偏微分計算器202に通知する。対数偏微分計算器202は、目標確率密度関数と、分離出力信号125、126を用いて、目標確率密度関数の対数偏微分値212を計算し、これを、第1の入力信号として、勾配計算器203に入力する。勾配計算器203の第2の入力信号は、前の動作周期において、フィルタ係数調整装置130aによって出力されるフィルタ係数131である。勾配計算器203は、勾配種選択器207によって指定され、第3の入力端によって得られた、勾配種信号217にしたがって、第4の入力信号を選択する。標準勾配の方法が採用される場合には、分離前の信号117、118あるいは、信号117、118を登録部205を通過させて得た出力215は、第4の入力信号として選択される。標準勾配は、式(12)あるいは、(15)にしたがって計算される。自然勾配の方法が採用される場合には、分離後の信号125、126あるいは、信号125、126を登録部206を通過させて得た出力216が、第4の信号として、選択される。自然勾配は、式(13)あるいは(16)にしたがって計算される。勾配計算器203は、計算された勾配213を、フィルタ係数更新器204に入力する。標準勾配が採用される場合には、フィルタ係数更新器204は、式(18)あるいは(20)にしたがってフィルタ係数を更新する。自然勾配が採用される場合には、フィルタ係数更新器204は、式(19)あるいは(21)にしたがってフィルタ係数を更新する。フィルタ係数調整装置130aの動作周期の終わりごとに、フィルタ係数調整装置130aは、計算によって求められた新しいフィルタ係数131のグループを4つのフィルタ119〜122に出力し、次の勾配計算のために、勾配計算器203にも出力する。フィルタ係数調整装置130aの動作周期の全体は、上記のように記述され、次に、次の動作周期が開始され、以下同様である。
当該説明では、フィルタ係数調整装置130a、130b及び130cは、互いに、区別したり、文脈が指定しない限り、まとめて、フィルタ係数調整装置130と呼ぶ。
フィルタ係数調整装置が動作を始めると(ステップ501)、単位行列である初期値W0に、フィルタ係数を初期化し(ステップ502)、信号変調形式に従って目標確率密度関数を選択あるいは設計し(ステップs503)、次に、反復動作モードに入る。反復動作モードの1周期の間、目標確率密度関数の対数偏微分を、独立変数の値が現在の偏波分離出力信号である場合に計算し(ステップ504)、次に、対数偏微分は勾配計算に使用される(ステップ505)。このステップでは、標準勾配あるいは自然勾配を計算してよく、標準勾配あるいは自然勾配の計算は予め設定しておいて良い。あるいは、勾配種選択のステップを、標準勾配あるいは自然勾配の計算を選択するために加えても良い。更に、フィルタが複数のタップを持っている場合には、それぞれ、入力信号あるいは、フィードバック出力信号を登録するために、第1あるいは第2の登録ステップが必要である。最後に、勾配値に従ってフィルタグループの係数を更新し、フィルタグループと勾配計算器に新しい係数を出力する(ステップ506)。係数調整の動作周期は、上記のように行われる。ステップ507では、次の動作周期が来たか否かを判断し、もしそうなら(ステップ507、Yes)、対数偏微分を計算するために、ステップ504に戻り、ステップ505〜506を実行する。もし、次の動作周期が来ていないならば(ステップ507、No)、次の動作周期が来るまで、ステップ508で待つ。係数調整装置の動作周期は、1シンボル周期(最速動作モード)あるいは、数シンボル周期(低速度実装)とすることができる。ここで、以下のステップを加えることができる:対数偏微分計算ステップと勾配計算ステップの動作タイミングを制御するタイミングステップ、対数偏微分計算ステップを、タイミングステップの制御の下、動作させたり、させなかったりする第1のスイッチステップ、勾配計算ステップを、タイミングステップの制御の下、動作させたり、させなかったりする第2のスイッチステップ。
本発明は、ハードウェアあるいはソフトウェア、あるいは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせで実装可能である。本発明が、ソフトウェアで実装される場合には、コンピュータ等によってソフトウェアが実行された場合、ソフトウェアによって、コンピュータ等に上記方法あるいは装置を実装させることができる。本発明はまた、CD、DVD、フレキシブルディスク、MO、フラッシュメモリ、磁気テープなどの、ソフトウェアを格納する記録媒体に関連する。
Claims (10)
- 分離出力信号を得るためにフィルタを使用することにより、入力信号を分離する偏波分離器に使用される、フィルタの係数を調整するために使用されるフィルタ係数調整装置であって、
自変数値が現在の分離出力信号値であるとき、分離出力信号の目標確率密度関数の対数偏微分値を計算する対数偏微分計算部と、
該対数偏微分計算部によって計算された対数偏微分値に基づいて、多重出力信号の該分布を最適化するために、該目標最適化関数の勾配を計算する勾配計算部と、
該勾配計算部によって計算された勾配に基づいて、フィルタの係数を更新するフィルタ係数更新部と、
を備えるフィルタ係数調整装置。 - 前記目標確率密度関数は、位相が0〜2πの間に均一に分布している確率密度関数である、請求項1に記載のフィルタ係数調整装置。
- 前記目標確率密度関数は、MPSK変調形式信号のために設計された、自変数が、MPSK信号の絶対値である、マックスウェル分布、ガウス分布、レイリー分布、ライス分布、指数分布あるいは、円ガウス分布よりピークが小さな他の確率密度関数のうちの1つの確率密度関数である、請求項1に記載のフィルタ係数調整装置。
- 前記目標確率密度関数は、複数の振幅を持つ変調形式の信号のために設計され、複数の振幅に対応して、複数のピークをもち、自変数が信号の絶対値である、結合マックスウェル分布、結合ガウス分布、結合レイリー分布、結合ライス分布、結合指数分布、あるいは、円ガウス分布よりピークが小さい他の確率密度関数のうちの1つの確率密度関数である、請求項1に記載のフィルタ係数調整装置。
- 前記勾配計算部は、前記対数偏微分計算部によって計算された対数偏微分値、入力信号及び、前記フィルタ係数更新部のフィードバック出力に基づいて、分離出力信号の分布を最適化する、前記目標最適化関数の標準勾配を計算する、請求項1に記載のフィルタ係数調整装置。
- 前記勾配計算部は、前記対数偏微分計算部によって計算された対数偏微分値、分離出力信号、前記フィルタ係数更新部のフィードバック出力に基づいて、分離出力信号の分布を最適化する前記目標最適化関数の自然勾配を計算する、請求項1に記載のフィルタ係数調整装置。
- 前記勾配計算部によって計算される勾配の種類を選択する勾配種選択部を更に備え、
該勾配計算部は、前記対数偏微分計算部によって計算される対数偏微分値、分離出力信号及び前記フィルタ係数更新部のフィードバック出力を使用して、分離出力信号の分布の最適化のための前記目標最適化関数の自然勾配を計算する、あるいは、該対数偏微分計算部によって計算される対数偏微分値、入力信号及び該フィルタ係数更新部のフィードバック出力を使用して、分離出力信号の分布の最適化のための該目標最適化関数の標準勾配を計算する、請求項1に記載のフィルタ係数調整装置。 - 各フィルタは、複数のタップを備え、
前記フィルタ係数調整装置は、
登録されるサンプル値の数が、各フィルタのタップ数と同一な、入力信号の複数のサンプル値を登録する第1の登録部と、
登録されるサンプル値の数が、各フィルタのタップ数と同一な、分離出力信号の複数のサンプル値を登録する第2の登録部と、
を更に備える請求項1に記載のフィルタ係数調整装置。 - 前記フィルタ係数調整装置は、
前記対数偏微分計算部と前記勾配計算部の動作タイミングを制御するクロック部と、
該クロック部の制御の下に、該対数偏微分計算部を動作させたりさせなかったりする第1のスイッチ部と、
該クロック部の制御の下に、該勾配計算部を動作させたりさせなかったりする第2のスイッチ部と、
を更に備える、請求項1〜8のいずれか1つに記載のフィルタ係数調整装置。 - フィルタを使って入力信号を分離し、分離出力信号を得る偏波分離器に用いられる、フィルタの係数を調整するために用いられるフィルタ係数調整方法であって、
自変数値が現在の分離出力信号値である場合に、分離出力信号の目標確率密度関数の対数偏微分値を計算し、
該対数偏微分値に基づいて、多重出力信号の分布を最適化する該目標最適化関数の勾配を計算し、
該勾配に基づいて、フィルタの係数を更新する、
フィルタ係数調整方法。
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