JP2014099804A

JP2014099804A - 光受信装置

Info

Publication number: JP2014099804A
Application number: JP2012251468A
Authority: JP
Inventors: Hyun-Yung Choi; 賢瑛崔; Takehiro Tsuritani; 剛宏釣谷
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2014-05-29
Anticipated expiration: 2032-11-15
Also published as: JP5960581B2

Abstract

【課題】１つの象限の信号点をまず生成し、その後、当該１つの象限の信号点をＩＱ光変調することで生成した光信号を補償できる光受信装置を提供する。
【解決手段】光変調された光信号を受信する光受信装置は、光変調された光信号を受信し、光信号の位相及び振幅に対応する複素平面上の信号位置を示す電気信号を出力する変換手段と、電気信号が示す複素平面上の信号位置を０、π／２、π又は３π／２だけ回転させて、複素平面の４つの象限の内の１つの象限である基準象限内の信号位置に移動させる第１の回転手段と、基準象限における基準位置に基づき、第１の回転手段による回転後の信号位置の等化処理を行う等化手段と、等化手段による等化後の信号位置を、第１の回転手段が与えた回転量だけ第１の回転手段とは逆方向に回転させる第２の回転手段と、第２の回転手段による回転後の信号位置に基づき電気信号を復号する復号手段と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信システムで使用する光受信装置に関する。

種々の変調方式に対応する光変調装置について提案がなされている。例えば、非特許文献１は、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭといった変調方式の切り替えができる光変調装置を開示している。

Ｈ．Ｙ．Ｃｈｏｉ，ｅｔ．ａｌ，"ＢＥＲ−ａｄａｐｔｉｖｅｆｌｅｘｉｂｌｅ−ｆｏｒａｍａｔｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｆｏｒｅｌａｓｔｉｃｏｐｔｉｃａｌｎｅｔｗｏｒｋｓ"，ＯＰＴＩＣＳＥＸＰＲＥＳＳ，Ｖｏｌ．２０，ｐｐ．１８６５２−１８６５８

例えば、非特許文献１では、デュアル・ドライブ光変調器（ＤＤ光変調器）と、ＩＱ光変調器（直交光変調器）をシリアルに接続し、１６ＱＡＭの場合、ＤＤ光変調器でＩＱ平面上（複素平面）の第１象限の４つの信号のいずれかを生成し、この４つの信号をさらにＩＱ変調することで第１象限から第４象限に渡る合計１６個の信号を生成している。ここで、例えば、非特許文献１に示す構成において、ＤＤ光変調器に印加する電圧の誤差や、ＤＤ光変調器の特性のばらつきにより、ＤＤ光変調器が出力する第１象限の信号点の位置には誤差が生じ得る。ＤＤ光変調器が出力する第１象限の信号点の位置に誤差が生じると、たとえ、光ＩＱ変調器の動作が理想的であっても、第２象限から第４象限の信号点の位置には、第１象限の信号点の位置の誤差による誤差が生じる。この信号点の誤差は、各象限で対称に生じるため、受信側においては、従来の等化方法でこの誤差を補償することはできない。

本発明は、１つの象限の信号点をまず生成し、その後、当該１つの象限の信号点をＩＱ光変調（直交光変調）することで生成した光信号を補償できる光受信装置を提供するものである。

本発明の一側面によると、光変調された光信号を受信する光受信装置であって、前記光変調された光信号を受信し、前記光信号の位相及び振幅に対応する複素平面上の信号位置を示す電気信号を出力する変換手段と、前記電気信号が示す前記複素平面上の信号位置を０、π／２、π又は３π／２だけ回転させて、前記複素平面の４つの象限の内の１つの象限である基準象限内の信号位置に移動させる第１の回転手段と、前記基準象限における基準位置に基づき、前記第１の回転手段による回転後の前記信号位置の等化処理を行う等化手段と、前記等化手段による等化後の信号位置を、前記第１の回転手段が与えた回転量だけ前記第１の回転手段とは逆方向に回転させる第２の回転手段と、前記第２の回転手段による回転後の信号位置に基づき前記電気信号を復号する復号手段と、を備えていることを特徴とする。

１つの象限の信号点をまず生成し、当該１つの象限の信号点をＩＱ光変調することで生成した光信号を補償できる。

一実施形態による光受信装置の概略的な構成図。一実施形態による光受信装置が受信する光信号の説明図。信号点の誤差の説明図。一実施形態による光受信装置での処理の説明図。一実施形態による光受信装置での処理の説明図。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。

図１は、本実施形態による光受信装置２００の概略的な構成図である。図１（Ａ）に示す様に、光受信装置２００は、光送信装置１００が生成して送信した光信号を受信して復調する。ここで、光送信装置１００が送信する光信号について図２を用いて説明する。図２（Ａ）に示す様に、光送信装置１００は、例えば、デュアル・ドライブＩＱ光変調器（デュアル・ドライブ直交光変調器）と、ＩＱ光変調器をシリアルに接続して構成される。デュアル・ドライブＩＱ光変調器に入力される連続光は、４ビットデータにより、ＩＱ平面（複素平面）上の１６個の信号点のいずれかに変調される。図２（Ｂ）にデュアル・ドライブＩＱ光変調器が出力する１６個の信号点を示す。ＩＱ光変調器には、デュアル・ドライブＩＱ光変調器から、図２（Ｂ）に示す１６個の信号点のいずれかが入力され、２ビットデータによりＩＱ変調される。したがって、ＩＱ光変調器の出力は、図２（Ｃ）に示す計６４個の信号点のいずれかの信号となる。つまり、図２（Ａ）に示す構成により６４ＱＡＭ方式が可能となる。

ここで、図３（Ａ）に示す様にデュアル・ドライブＩＱ光変調器が出力する信号点に誤差が生じたものとする。図３（Ａ）に示す信号配置は、図２（Ｂ）と比較して、第２列目の信号点と、第３列目の信号点の間隔が広くなっている。これは、逆に、第１列目の信号点と第２列目の信号点の間隔が狭くなっており、第３列目の信号点と第４列目の信号点の間隔が狭くなっていることにも相当する。各信号点の間隔が等しいときに雑音に対する耐力が最も強くなるため、これは雑音に対する耐力が劣化していることになる。後段のＩＱ光変調器は、デュアル・ドライブＩＱ光変調器からの信号をＩＱ変調するのみであり、よって、図３（Ａ）に示す信号が入力された場合、ＩＱ光変調器の出力は、図３（Ｂ）に示す様になる。図３（Ｂ）の信号は、図３（Ａ）の各信号点の位置を、それぞれ、π／２、π、＋３π／２だけ時計回り方向に回転させたものであるため、各象限において信号点の配置に誤差が生じる。

例えば、従来の等化処理では、受信した信号をそのときの等化情報で等化し、等化後の信号のＩＱ平面上の位置と、最も近い理想的な信号位置との差を誤差として、この誤差を減少させるように等化情報を更新する。なお、等化情報の更新には、例えば、定包絡線基準アルゴリズム（ＣＭＡ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ−ＭｏｄｕｌｕｓＡｌｇｏｒｉｔｈｍ）や、半径指向アルゴリズム（ＲＤＡ：Ｒａｄｉｕｓ−ＤｉｒｅｃｔｅｄＡｌｇｏｒｉｔｈｍ）や、判定指向型最小平均二乗法（ＤＤ−ＬＭＳ：Ｄｅｃｉｓｉｏｎ−ＤｉｒｅｃｔｅｄＬｅａｓｔ−Ｍｅａｎ−Ｓｑｕａｒｅ）といった種々の線形アルゴリズムが提案されている。しかしながら、図３（Ｂ）に示す様に、１つの象限の信号を生成し、その信号をＩＱ変調して生成した光信号では、その誤差はＩＱ平面の原点を中心に対称となるため、従来からの方法では信号点のずれを補償することはできない。以下、本実施形態による光受信装置２００について説明する。

図１（Ｂ）に示す様に、本実施形態による光受信装置２００は、光／電気（Ｏ／Ｅ）変換部１と、回転部２と、等化部３と、回転部４と、復号部５と、を備えている。光／電気（Ｏ／Ｅ）変換部１は、受信した光信号を電気信号に変換し、同相成分（Ｉ）の振幅情報を示す信号と、直交成分（Ｑ）の振幅情報を示す信号を出力する。つまり、Ｏ／Ｅ変換部１は、ＩＱ平面上の信号位置を示す信号を出力する。回転部２は、Ｏ／Ｅ変換部１から受信する信号のＩＱ平面上の位置を第１象限に回転させて等化部３に出力する。具体的には、第１象限の信号については、そのまま等化部３に出力し、第２象限の信号についてはπ／２だけ時計回り方向に回転させて等化部３に出力し、第３象限の信号についてはπだけ回転させて等化部３に出力し、第４象限の信号については３π／２だけ時計回り方向に回転させて等化部３に出力する。

図４は、ＩＱ平面であり、信号点５０〜５３は、第１象限における理想的な信号位置、つまり、基準とする信号位置である。なお、説明を簡単にするため、６４ＱＡＭではなく、１６ＱＡＭを用いて説明する。信号点６１は、回転部２がＯ／Ｅ変換部１から受信する信号位置である。また、信号点６２は、信号点６１の次に回転部２がＯ／Ｅ変換部１から受信する信号位置である。さらに、信号点６３は、信号点６２の次に回転部２がＯ／Ｅ変換部１から受信する信号位置である。また、信号点６４は、信号点６３の次に回転部２がＯ／Ｅ変換部１から受信する信号位置である。

既に述べた様に、回転部２は、第１象限にある信号点６１についてはそのまま等化部３２に出力する。一方、回転部２は、第２象限にある信号点６２については、π／２だけ時計回り方向に回転させて等化部３に出力する。図５には、信号点６２をπ／２だけ時計回り方向に回転させた信号点７２を示している。さらに、回転部２は、第３象限にある信号点６３については、πだけ回転させて等化部３に出力する。図５には、信号点６３をπだけ回転させた信号点７３を示している。さらに、回転部２は、第４象限にある信号点６４については、３π／２だけ時計回り方向に回転させて等化部３に出力する。図５には、信号点６４を３π／２だけ時計回り方向に回転させた信号点７４を示している。なお、当然ではあるが、３π／２だけ時計回り方向に回転させることは、π／２だけ反時計周りに回転させることと同じである。

等化部３は、第１象限において従来の等化処理を実行する。具体的には、等化情報に基づき図５の信号点６１を補正し、補正後の位置と、第１象限の基準位置５０〜５３のいずれか最も近い信号位置との差を誤差とし、この誤差に基づき等化情報を更新する。その後、更新した等化情報に基づき、信号点６１の次に受信した信号点６２に対応する図５の信号点７２を補正し、補正後の位置と、第１象限の基準位置５０〜５３のいずれか最も近い信号位置との差を誤差とし、この誤差に基づき等化情報を更新する。その後、信号点７３及び７４についても、そのときの等化情報に基づき補正し、補正後の位置と、第１象限の基準位置５０〜５３のいずれか最も近い信号位置との差を誤差とし、この誤差に基づき等化情報を更新する。更新後の等化情報は、次に受信する信号点を第１象限に回転させた信号点の補正に使用する。なお、等化情報の更新には、例えば、ＤＤ−ＬＭＳといった、公知のアルゴリズムを使用することができる。等化部３は、等化後のＩＱ平面上の信号位置を示す情報を回転部４に出力する。

回転部４は、等化部３での等化後のＩＱ平面上の信号位置を、回転部２において回転させたのと同じ量だけ逆方向に回転させる。なお、各信号について、回転部２における回転量については、回転部２から回転部４に通知される。例えば、図５の信号点６１を補正した信号は、信号点６１の回転部２における回転量が０であるため、そのままとする。一方、図５の信号点７２を補正した信号は、元の信号点６２の回転部２における回転量が、時計回り方向においてπ／２であるため、π／２だけ反時計回り方向に回転させる。当然ではあるが、これは、３π／２だけ時計回り方向に回転させることと同じである。同様に、図５の信号点７３及び７４の等化後の信号位置についても、それぞれ、反時計回り方向にπ及び３π／２だけ回転させる。回転部４は、回転後の各信号のＩＱ平面上の位置を示す信号を復号部５へと出力し、復号部５は、回転後の各信号のＩＱ平面上の位置に基づき各信号のデータを決定する。具体的には、変調で使用する信号の基準位置の内、回転後のＩＱ平面上の位置に最も近い位置に対応するデータ値に復号する。

この様に、本実施形態では、受信信号を第１象限の位置に回転させた後に、第１象限の基準信号に基づき等化処理を行う。この構成により、誤差が点対称ではなくなり、従来からのアルゴリズムを使用して信号の等化を行うことが可能になる。なお、上記実施形態においては、各信号を第１象限の位置に回転させたが、回転させる先の象限は、第１象限から第４象限のいずれであっても良い。

Claims

光変調された光信号を受信する光受信装置であって、
前記光変調された光信号を受信し、前記光信号の位相及び振幅に対応する複素平面上の信号位置を示す電気信号を出力する変換手段と、
前記電気信号が示す前記複素平面上の信号位置を０、π／２、π又は３π／２だけ回転させて、前記複素平面の４つの象限の内の１つの象限である基準象限内の信号位置に移動させる第１の回転手段と、
前記基準象限における基準位置に基づき、前記第１の回転手段による回転後の前記信号位置の等化処理を行う等化手段と、
前記等化手段による等化後の信号位置を、前記第１の回転手段が与えた回転量だけ前記第１の回転手段とは逆方向に回転させる第２の回転手段と、
前記第２の回転手段による回転後の信号位置に基づき前記電気信号を復号する復号手段と、
を備えていることを特徴とする光受信装置。
前記光信号は、複素平面の４つの象限の内の１つの象限の信号位置に対応する光信号を生成し、前記生成した信号を直交光変調することで生成したものである、
ことを特徴とする請求項１に記載の光受信装置。
前記等化手段は、線形アルゴリズムを使用して信号位置の等化を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の光受信装置。