JP5401630B2 - コヒーレント光受信機における同相成分および直交成分の電力調整 - Google Patents
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Description
s(t)=A cos(2πft−θ)=[A cosθ]cos(2πft)+[A sinθ]sin(2πft) [1]
によって表現でき、式中、Aは変調光信号の振幅であり、fは変調光信号の周波数であり、θは変調光信号の位相である。例えば、θが送信されることになるデジタルデータによって変化する位相変調(PSK、DPSK、QPSKなど)、ならびにAおよびθの両方が送信されることになるデジタルデータによって変化する振幅位相変調(QAMなど)など、異なるタイプのデジタル変調が知られている。
s(t)=I cos(2πft)+Q sin(2πft) [2]
によってさらに表現でき、式中、I=A cosθは、一般に、同相成分と呼ばれ、一方、Q=A sinθは、一般に、直交成分と呼ばれる。
− 同位相利得によって同相成分を乗算して、それによって、電力調整された同相成分を提供し、直角位相利得によって直交成分を乗算して、それによって、電力調整された直交成分を提供するように構成された乗算ユニットと、
− 乗算ユニットの出力と入力との間で遡及的に接続され、
− 電力調整された同相成分の電力と電力調整された直交成分の電力の和を示す共通利得、および電力調整された同相成分の電力と電力調整された直交成分の電力との間の差を示す差分利得、ならびに
− 共通利得と差分利得との間の積として同位相利得、および共通利得と差分利得との間の比率として直角位相利得
を計算するように構成されたデジタル回路とを備えた電力調整器を備える、光通信ネットワークの光コヒーレント受信機を提供する。
− 加算器はc−2Tを計算するように構成され、Tは電力調整された同相成分の電力および電力調整された直交成分の電力が達すべき目標値であり、
− 共通乗算器はSc・(c−2T)を計算するように構成され、Scは共通ループ利得であり、
− 共通アキュムレータは、Sc・(c−2T)をその内容に加えることによって、その内容を更新し、それによって、更新された共通内容を提供するように構成される。
− 差分乗算器はSd・dを計算するように構成され、Sdは差分ループ利得であり、
− 差分アキュムレータは、Sd・dをその内容に加えることによって、その内容を更新し、それによって、更新された差分の内容を提供するように構成される。
− 同位相加算器は、更新された共通の内容と更新された差分の内容の和を提供するように構成され、
− 直角位相加算器は、更新された共通の内容と更新された差分の内容との間の差を提供するように構成される。
− 同位相指数モジュールは、上記和の負の指数関数として同位相利得を計算するように構成され、
− 直角位相指数モジュールは、上記差の負の指数関数として直角位相利得を計算するように構成される。
− 同位相利得によって同相成分を乗算して、それによって、電力調整された同相成分を提供し、直角位相利得によって直交成分を乗算して、それによって、電力調整された直交成分を提供するステップと、
− 電力調整された同相成分の電力と電力調整された直交成分の電力の和を示す共通利得、および電力調整された同相成分の電力と電力調整された直交成分の電力との間の差を示す差分利得、ならびに
− 共通利得と差分利得との間の積として同位相利得、および共通利得と差分利得の間の比率として直角位相利得
− を遡及的に計算するステップ:
とを含む、方法を提供する。
GI=GC・GD [4a]
GQ=GC/GD [4b]
式中、本明細書において後でさらに詳細に説明されるように、GCは、同相成分Iおよび直交成分Qの電力の考えられる共通変化を制御するのに適した、速く変化する共通利得であり、一方、GDは同相成分Iおよび直交成分Qの電力の考えられる差分変化を制御するのに適した、遅く変化する差分利得である。同位相利得GIおよび直角位相利得GQは、好ましくは、本明細書において後でさらに詳細に説明されるように、同相成分サンプルIkと直交成分サンプルQkとに基づいて、電力調整器PAによって計算される。
ac[n]=ac[n−1]+Sc・(c−2t) [6a]
ad[n]=ad[n−1]+Sd・d [6b]
式中、ac[n−1]およびad[n−1]は、それぞれ、前のクロック周期の終了時の(すなわち、現在のクロック周期において実行される更新前の)アキュムレータACC−CおよびACC−Dの内容である。基本的に、アキュムレータACC−C、ACC−Dは、それぞれ、共通メトリックcおよび差分メトリックdの積分を計算するデジタル積分器として機能する。共通メトリックcと差分メトリックdの積分は、有利なことに、成分IおよびQの共通変化ならびに差分変化の「円滑化」を可能にし、したがって、基本的に、同位相利得GIおよび直角位相利得GQに関して低域フィルタリング機能を提供する。
Claims (15)
- 変調光信号(s(t))を受信して、同相成分(I)と直交成分(Q)とを生成するために、前記変調光信号(s(t))を処理するように構成されている、光通信ネットワークの光コヒーレント受信機(RX、RX’、RX”)であって、前記同相成分(I)および前記直交成分(Q)が電気信号であり、前記光コヒーレント受信機(RX、RX’、RX”)が、
同位相利得(GI)を前記同相成分(I)に乗算して、それによって、電力調整された同相成分(I’)を提供し、直角位相利得(GQ)を前記直交成分(Q)に乗算して、それによって、電力調整された直交成分(Q’)を提供するように構成された乗算ユニット(MI、MQ)と、
前記乗算ユニット(MI、MQ)の出力と入力との間で接続され、
前記電力調整された同相成分(I’)の電力と前記電力調整された直交成分(Q’)の電力の和を示す共通利得(GC)、および前記電力調整された同相成分(I’)の前記電力と前記電力調整された直交成分(Q’)の前記電力との間の差を示す差分利得(GD)、ならびに
前記共通利得(GC)と前記差分利得(GD)との間の積として前記同位相利得(GI)、および前記共通利得(GC)と前記差分利得(GD)との間の比率として前記直角位相利得(GQ)
を計算するように構成されたデジタル回路(C、S、MC、MD、ACC−C、ACC−D、SI、SQ、PI、PQ)と
を備えた電力調整器(PA、PA’、PA1、PA2)を備える、光通信ネットワークの光コヒーレント受信機(RX、RX’、RX”)。 - 前記電力調整器(PA)の入力において接続されたアナログデジタルユニット(A/DI、A/DQ)をさらに備え、前記アナログデジタルユニット(A/DI、A/DQ)が、前記光コヒーレント受信機(RX)において生成されたクロック信号のそれぞれのクロック周期でN個の同相成分サンプル(Ik)とN個の直交成分サンプル(Qk)とを前記電力調整器(PA)に提供するために、前記同相成分(I)と前記直交成分(Q)とをサンプリングするように構成されており、Nが1以上の整数である、請求項1に記載の光コヒーレント受信機(RX)。
- 前記乗算ユニット(MI、MQ)が、前記同位相利得(GI)を前記N個の同相成分サンプル(Ik)に乗算して、それによって、N個の電力調整された同相成分サンプル(I’k)を提供し、前記直角位相利得(GQ)を前記N個の直交成分サンプル(Qk)に乗算して、それによって、N個の電力調整された直交成分サンプル(Q’k)を提供するように構成されたデジタルユニットである、請求項2に記載の光コヒーレント受信機(RX)。
- 前記乗算ユニット(MI、MQ)がアナログユニットである、請求項1に記載の光コヒーレント受信機(RX’)。
- 前記電力調整器(PA’)が、前記乗算ユニット(MI、MQ)の出力において接続されたアナログデジタルユニット(A/DI、A/DQ)を備え、前記アナログデジタルユニット(A/DI、A/DQ)が、前記光コヒーレント受信機(RX)において生成されたクロック信号のそれぞれのクロック周期でN個の電力調整された同相成分サンプル(I’k)とN個の電力調整された直交成分サンプル(Q’k)とを提供するために、前記電力調整された同相成分(I’)と前記電力調整された直交成分(Q’)とをサンプリングするように構成されており、Nが1以上の整数である、請求項4に記載の光コヒーレント受信機(RX’)。
- 前記デジタル回路(C、S、MC、MD、ACC−C、ACC−D、SI、SQ、PI、PQ)が、前記演算モジュール(C)の出力において接続された、加算器(S)、共通乗算器(MC)、および共通アキュムレータ(ACC−C)のカスケードをさらに備え、
前記加算器(S)がc−2Tを計算するように構成され、Tが前記電力調整された同相成分(I’)の電力および前記電力調整された直交成分(Q’)の電力が達すべき目標値であり、
前記共通乗算器(MC)がSc・(c−2T)を計算するように構成され、Scが共通ループ利得(Sc)であり、
前記共通アキュムレータ(ACC−C)が、Sc・(c−2T)をその内容(ac[n−1])に加えることによって、その内容を更新し、それによって、更新された共通の内容(ac[n])を提供するように構成された、請求項6または7に記載の光コヒーレント受信機(RX、RX’、RX”)。 - 前記デジタル回路(C、S、MC、MD、ACC−C、ACC−D、SI、SQ、PI、PQ)が、前記演算モジュール(C)の出力において接続された、差分乗算器(MD)および差分アキュムレータ(ACC−D)のカスケードをさらに備え、
前記差分乗算器(MD)がSd・dを計算するように構成され、Sdが差分ループ利得(Sd)であり、
前記差分アキュムレータ(ACC−D)が、Sd・dをその内容(ad[n−1])に加えることによって、その内容を更新し、それによって、更新された差分の内容(ad[n])を提供するように構成された、請求項9に記載の光コヒーレント受信機(RX、RX’、RX”)。 - 前記差分ループ利得(Sd)が前記共通ループ利得(Sc)よりも低い、請求項10に記載の光コヒーレント受信機(RX、RX’、RX”)。
- 前記デジタル回路(C、S、MC、MD、ACC−C、ACC−D、SI、SQ、PI、PQ)が、前記共通アキュムレータ(ACC−C)と前記差分アキュムレータ(ACC−D)の両方に接続された同位相加算器(SI)と直角位相加算器(SQ)とをさらに備え、
前記同位相加算器(SI)が、前記更新された共通の内容(ac[n])と前記更新された差分の内容(ad[n])の和(ac[n]+ad[n])を提供するように構成され、
前記直角位相加算器(SQ)が、前記更新された共通の内容(ac[n])と前記更新された差分の内容(ad[n])との間の差(ac[n]−ad[n])を提供するように構成された、請求項8および10に記載の光コヒーレント受信機(RX、RX’、RX”)。 - 前記デジタル回路(C、S、MC、MD、ACC−C、ACC−D、SI、SQ、PI、PQ)が、前記同位相加算器(SI)と前記乗算ユニット(MI、MQ)との間に接続された同位相指数モジュール(PI)と、前記直角位相加算器(SQ)と前記乗算ユニット(MI、MQ)との間に接続された直角位相指数モジュール(PQ)とをさらに備え、
前記同位相指数モジュール(PI)が、前記和(ac[n]+ad[n])の負の指数関数として前記同位相利得(GI)を計算するように構成され、
前記直角位相指数モジュール(PQ)が、前記差(ac[n]−ad[n])の負の指数関数として前記直角位相利得(GQ)を計算するように構成された、請求項12に記載の光コヒーレント受信機(RX、RX’、RX”)。 - 請求項1から13のいずれかに記載の光コヒーレント受信機(RX、RX’、RX”)を備えた、通信ネットワークのノード。
- 光通信ネットワークの光コヒーレント受信機(RX、RX’)において受信された変調光信号(s(t))の同相成分(I)および直交成分(Q)の電力を調整するための方法であって、前記同相成分(I)および前記直交成分(Q)が電気信号であり、前記方法が、
同位相利得(GI)を前記同相成分(I)に乗算して、それによって、電力調整された同相成分(I’)を提供し、直角位相利得(GQ)を前記直交成分(Q)に乗算して、それによって、電力調整された直交成分(Q’)を提供するステップと、
前記電力調整された同相成分(I’)の電力と前記電力調整された直交成分(Q’)の電力の和を示す共通利得(GC)、および前記電力調整された同相成分(I’)の前記電力と前記電力調整された直交成分(Q’)の前記電力との間の差を示す差分利得(GD)、ならびに
前記共通利得(GC)と前記差分利得(GD)との間の積として前記同位相利得(GI)、および前記共通利得(GC)と前記差分利得(GD)の間の比率として前記直角位相利得(GQ)
を計算するステップとを含む、方法。
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