JP5761414B1 - Optical signal receiving apparatus and FFE optimization method provided in optical signal receiving apparatus - Google Patents

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Abstract

【課題】追加コンポーネントなしで、FFEにより付加されるノイズの影響を低減する。【解決手段】S1で、タップ係数行列W、出力信号行列Y及び遅延行列Uを用いて伝送前のトレーニング信号と、出力信号とが同様になるようにタップ係数を取得する。S2で、S1で取得されたタップ係数を設定して、伝送前のトレーニング信号と、出力信号とを比較して、サブピークを取得する。S3で、設定されたタップ係数での受信可否を判定する。S3での判定の結果、受信不可と判定された場合に、出力信号行列Y及び遅延行列Uにサブピークに対応する行を挿入する過程(S4)と、S4で得られた、タップ係数行列W、出力信号行列Y及び遅延行列Uを用いて、伝送前のトレーニング信号と、出力信号とが同様になるようにタップ係数を取得する過程(S5)が行われる。S5の後、再びS3が行われる。【選択図】図4The effect of noise added by FFE is reduced without additional components. In step S1, tap coefficients are acquired by using a tap coefficient matrix W, an output signal matrix Y, and a delay matrix U so that a training signal before transmission is the same as an output signal. In S2, the tap coefficient acquired in S1 is set, the training signal before transmission is compared with the output signal, and the sub-peak is acquired. In S3, it is determined whether or not reception is possible with the set tap coefficient. As a result of the determination in S3, when it is determined that reception is impossible, a step (S4) of inserting a row corresponding to the sub-peak into the output signal matrix Y and the delay matrix U, and the tap coefficient matrix W obtained in S4, Using the output signal matrix Y and the delay matrix U, a process (S5) of acquiring tap coefficients so that the training signal before transmission is the same as the output signal is performed. After S5, S3 is performed again. [Selection] Figure 4

Description

この発明は、FFE(Feed Forward Equalizer)を備える光信号受信装置に関するものであり、特に光アクセスネットワークで用いて好適な光信号受信装置、及び、FFEの最適化方法に関する。   The present invention relates to an optical signal receiving apparatus including an FFE (Feed Forward Equalizer), and more particularly to an optical signal receiving apparatus suitable for use in an optical access network and an FFE optimization method.

ユーザからの多種多様なサービス要求を受ける光アクセスネットワークでは、トラフィック需要が時間及び空間的に偏在しており、今後、高効率なネットワーク制御を行うための新たなネットワークアーキテクチャが求められる。   In optical access networks that receive a wide variety of service requests from users, traffic demands are unevenly distributed in time and space, and a new network architecture for performing highly efficient network control will be required in the future.

最適な通信容量の提供、異種サービスの統合などを可能とするネットワークアーキテクチャの一例として、時分割多重(TDM:Time Division Multiplexing)技術をベースとする、従来のPON(Passive Optical Network)技術に、波長分割多重(WDM:Wavelength Divison Multiplexing)技術を付加し、ネットワーク上のトラヒック利用状況に応じて波長割当を行うようなWDM/TDM−PONの検討が進められている(例えば、非特許文献1参照)。   As an example of a network architecture that enables the provision of optimal communication capacity and integration of heterogeneous services, the wavelength of the conventional PON (Passive Optical Network) technology based on Time Division Multiplexing (TDM) technology, A study of WDM / TDM-PON in which wavelength division allocation (WDM) technology is added and wavelength allocation is performed according to traffic usage on the network is underway (see Non-Patent Document 1, for example). .

これにより、トラヒックに応じた局側端末(OLT:Optical Line Terminal)の駆動制御が可能となり、帯域利用効率の向上によるセンターオフィスの低消費電力化が期待されている。このWDM/TDM−PONは、大容量化と多分岐化によりカバーエリアを広域化することを目的としており、そのためには、伝送距離の長延化によるOLT統合が必要となる。   As a result, it is possible to control the driving of a station side terminal (OLT: Optical Line Terminal) according to the traffic, and it is expected to reduce the power consumption of the center office by improving the band utilization efficiency. The purpose of this WDM / TDM-PON is to widen the cover area by increasing the capacity and increasing the number of branches, and for this purpose, OLT integration by extending the transmission distance is required.

伝送距離の長延化の技術に関して、波長分散の影響で波形が劣化する問題に対応するため、波長分散補償技術が用いられる。波長分散補償技術として、電気分散補償(EDC:Electorical Dispersion Compensating)技術がある(例えば、特許文献1参照)。EDC技術は、波長分散により歪んだ信号波形を、デジタル信号処理により歪み補正をする技術である。   As a technique for extending the transmission distance, a chromatic dispersion compensation technique is used in order to cope with a problem that a waveform deteriorates due to the influence of chromatic dispersion. As a chromatic dispersion compensation technique, there is an electrical dispersion compensation (EDC) technique (see, for example, Patent Document 1). The EDC technique is a technique for correcting a distortion of a signal waveform distorted by chromatic dispersion by digital signal processing.

EDC技術の一つに、FFEがある(例えば、特許文献2参照)。FFEは、受信した光信号を分岐し、遅延を加えて重み付けをした後に、受信信号を重ね合わせることで波形を補正する技術である。   One of EDC techniques is FFE (see, for example, Patent Document 2). FFE is a technique for correcting a waveform by branching a received optical signal, adding a delay, weighting, and then superimposing received signals.

特開2006−287695号公報JP 2006-287695 A 特開平9−326728号公報JP 9-326728 A

中村浩崇他著「柔軟なサービスアップグレードを実現する波長可変型WDM/TDM−PON」2010年電子情報通信学会ソサイエティ大会 B−10−40Hirotaka Nakamura et al. “Wavelength Tunable WDM / TDM-PON for Flexible Service Upgrade” 2010 IEICE Society Conference B-10-40

FFEに関して、80km伝送のシミュレーションを行った結果を図1に示す。図1は、シミュレーションによる時間波形を示す図である。図1は横軸に時間(単位ps)を取って示し、縦軸に伝送前の時間波形のピークで規格化した信号強度を取って示している。図1では、伝送前の時間波形をIで示し、伝送後にFFEを用いない場合(FFE無)の時間波形をIIで示し、伝送後にFFEを用いた場合(FFE有)の時間波形をIIIで示している。   FIG. 1 shows the result of simulation of 80 km transmission with respect to FFE. FIG. 1 is a diagram illustrating a time waveform by simulation. In FIG. 1, the horizontal axis indicates time (unit: ps), and the vertical axis indicates signal intensity normalized by the peak of the time waveform before transmission. In FIG. 1, the time waveform before transmission is indicated by I, the time waveform when FFE is not used after transmission (without FFE) is indicated by II, and the time waveform when FFE is used after transmission (with FFE) is indicated by III. Show.

図1に示すように、FFE無の時間波形(II)は、伝送前の時間波形(I)に比べて時間幅が広がった波形に劣化している。これに対し、FFE有の時間波形(III)は、伝送前(I)と同程度の時間幅となっている。   As shown in FIG. 1, the time waveform (II) without FFE is degraded to a waveform having a wider time width than the time waveform (I) before transmission. On the other hand, the time waveform (III) with FFE has the same time width as that before transmission (I).

ここで、伝送後のFFE有での時間波形(III)では、本来、信号以外の部分はゼロレベルになるはずであるが、隣接部(図中、Aで示す。)に、サブピークが生じている。このため、このサブピークに起因するノイズ成分が付加されるという問題がある。   Here, in the time waveform (III) with FFE after transmission, the part other than the signal should be zero level originally, but a sub-peak occurs in the adjacent part (indicated by A in the figure). Yes. For this reason, there is a problem that a noise component due to the sub-peak is added.

図2(A)〜(C)は、シミュレーションによるアイダイアグラムを示している。図2(A)は、伝送後にFFEを用いない場合(FFE無)のアイダイアグラムである。FFE無の場合、波長分散により時間幅に広がりを持つ波形となる。この結果、隣のビットが侵入し、アイ開口が上下に分かれているため受信不可となる。   2A to 2C show eye diagrams obtained by simulation. FIG. 2A is an eye diagram when FFE is not used after transmission (no FFE). In the case of no FFE, the waveform has a wide time width due to wavelength dispersion. As a result, the adjacent bit invades and the eye opening is divided into upper and lower portions, and reception is impossible.

図2(B)は、伝送後にFFEを用いた場合(FFE有)のアイダイアグラムである。FFE有の場合、アイ開口が確認できるが、サブピークの影響で、クリアな波形にはならない。このサブピークによるノイズは、LPF(Low Pass Filter)を挿入することで除去できる。   FIG. 2B is an eye diagram when FFE is used after transmission (with FFE). When FFE is present, an eye opening can be confirmed, but a clear waveform is not obtained due to the effect of the sub-peak. Noise due to the sub-peak can be removed by inserting an LPF (Low Pass Filter).

図2(C)は、伝送後にFFEを用いた場合であって、さらに、10GHzのLPFを挿入した場合(FFE有−LPF有)のアイダイアグラムである。LPFを挿入することにより、アイ開口が図2(B)に示すFFE有―LPF無と比べて改善されている。   FIG. 2C is an eye diagram when FFE is used after transmission and when a 10 GHz LPF is further inserted (with FFE-with LPF). By inserting the LPF, the eye opening is improved as compared with the FFE present-no LPF illustrated in FIG.

しかしながら、追加コンポーネントであるLPFが必要となるため、コストアップにつながる。   However, an LPF that is an additional component is required, leading to an increase in cost.

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものである。この発明の目的は、FFEを用いる光信号受信装置であって、追加コンポーネントなしで、FFEにより付加されるノイズの影響を低減する光信号受信装置、及び、光信号受信装置が備えるFFEの最適化方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems. An object of the present invention is an optical signal receiving apparatus using FFE, which reduces the influence of noise added by FFE without an additional component, and optimization of FFE included in the optical signal receiving apparatus It is to provide a method.

上述した目的を達成するために、この発明の光信号受信装置は、受信した光信号をタップ数Lに分岐し、遅延を加えて、タップ係数wで与えられる重み付けをした後に加算して出力信号を生成する光信号処理部と、タップ係数を取得し、光信号処理部に通知する制御部とを備えて構成される。制御部は、タップ係数wを示すタップ係数行列W、出力信号を示す出力信号行列Y及び光信号処理部での遅延を示す遅延行列Uを生成する行列生成手段と、出力信号を伝送前のトレーニング信号と一致させて、行列方程式Y=U・Wに対する近似計算を行うことによりタップ係数を取得する近似計算手段と、出力信号行列Y及び遅延行列Uにサブピークに対応する行を挿入する行挿入手段と、伝送前のトレーニング信号と、出力信号とを比較して、サブピークを取得するサブピーク取得手段と、当該光信号受信装置での受信可否を判定する受信可否判定手段とを備える。そして、受信可否判定手段での判定の結果、受信不可の場合は、行挿入手段が、出力信号行列Y及び遅延行列Uにサブピークに対応する行を挿入した後、近似計算手段が、タップ係数を取得し、光信号処理部においてタップ係数を設定する過程を、受信可能になるまで繰り返す。 To achieve the above object, an optical signal receiving apparatus of the present invention branches the received optical signal into the number of taps L, the addition of delay, by adding after the weighting given by the tap coefficient w x Output an optical signal processing unit for generating a signal, acquires the power strips coefficients, and a controller for notifying the optical signal processing unit. The control unit includes a matrix generation means for generating a tap coefficient matrix W indicating the tap coefficient w x , an output signal matrix Y indicating the output signal, and a delay matrix U indicating a delay in the optical signal processing unit, and an output signal before transmission Approximate calculation means for acquiring tap coefficients by performing approximate calculation for the matrix equation Y = U · W in accordance with the training signal, and row insertion for inserting a row corresponding to the sub-peak into the output signal matrix Y and the delay matrix U Means, a training signal before transmission, and an output signal are compared to obtain a sub-peak, and a sub-peak obtaining means for judging whether or not the optical signal receiving apparatus can receive signals. If reception is impossible as a result of determination by the reception availability determination unit, the row insertion unit inserts a row corresponding to the sub-peak into the output signal matrix Y and the delay matrix U, and then the approximate calculation unit calculates the tap coefficient. The process of obtaining and setting the tap coefficient in the optical signal processing unit is repeated until reception becomes possible.

また、この発明の最適化方法によれば、以下の過程を備えて構成される。   Moreover, according to the optimization method of this invention, it comprises the following processes.

先ず、第1過程において、タップ係数行列W、出力信号行列Y及び遅延行列Uを用いて、出力信号を伝送前のトレーニング信号と一致させて、行列方程式Y=U・Wに対する近似計算を行うことによりタップ係数を取得する。次に、第2過程において、第1過程で取得されたタップ係数を設定して、伝送前のトレーニング信号と、出力信号とを比較して、サブピークを取得する。次に、第3過程において、設定されたタップ係数での受信可否を判定する。第3過程での判定の結果、受信不可と判定された場合には、以下の第4過程と第5過程が行われる。 First, in the first process, using the tap coefficient matrix W, the output signal matrix Y, and the delay matrix U , the output signal is matched with the training signal before transmission , and an approximate calculation for the matrix equation Y = U · W is performed. to get the tap coefficients by. Next, in the second process, the tap coefficient acquired in the first process is set, the training signal before transmission is compared with the output signal, and the sub-peak is acquired. Next, in the third process, it is determined whether or not reception is possible with the set tap coefficient. As a result of the determination in the third process, if it is determined that reception is impossible, the following fourth process and fifth process are performed.

第4過程では、出力信号行列Y及び遅延行列Uにサブピークに対応する行を挿入する。第5過程では、第過程で得られた、タップ係数行列W、出力信号行列Y及び遅延行列Uを用いて、出力信号を伝送前のトレーニング信号と一致させて、行列方程式Y=U・Wに対する近似計算を行うことによりタップ係数を取得する。この第5過程の後、再び第3過程が行われ、第3過程で判定の結果、受信可能と判定されるまで第3、第4及び第5過程を繰り返す。 In the fourth process, rows corresponding to sub-peaks are inserted into the output signal matrix Y and the delay matrix U. In the fifth process, using the tap coefficient matrix W, the output signal matrix Y, and the delay matrix U obtained in the fourth process, the output signal is matched with the training signal before transmission , and the matrix equation Y = U · W Tap coefficients are obtained by performing approximate calculation on . After the fifth process, the third process is performed again , and the third, fourth, and fifth processes are repeated until it is determined that reception is possible as a result of the determination in the third process.

この発明の光信号受信装置及びFFEの最適化方法によれば、単純にFFEを用いた場合に生じるサブピークの影響を、行列演算の際にサブピークに対応する行を挿入している。これにより、近似計算におけるサブピークの寄与度が大きくなるので、サブピークの影響が追加のコンポーネントなしに容易に低減できる。   According to the optical signal receiving apparatus and the FFE optimization method of the present invention, the rows corresponding to the sub-peaks are inserted in the matrix calculation for the influence of the sub-peaks generated when the FFE is simply used. This increases the contribution of the sub-peak in the approximate calculation, so that the influence of the sub-peak can be easily reduced without additional components.

シミュレーションによる時間波形を示す図である。It is a figure which shows the time waveform by simulation. シミュレーションによるアイダイアグラムを示している。A simulated eye diagram is shown. この実施形態の光信号受信装置の模式図である。It is a schematic diagram of the optical signal receiver of this embodiment. 最適化方法の処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow of the optimization method. PRBSを用いて得られたアイダイアグラムを示す図である。It is a figure which shows the eye diagram obtained using PRBS.

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the shape, size, and arrangement relationship of each component are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood. In the following, a preferred configuration example of the present invention will be described. However, numerical conditions and the like are merely preferred examples. Therefore, the present invention is not limited to the following embodiments, and many changes or modifications that can achieve the effects of the present invention can be made without departing from the scope of the configuration of the present invention.

図3を参照して、この発明の光信号受信装置の実施形態について説明する。図3は、この実施形態の光信号受信装置の模式図である。この実施形態の光信号受信装置は、光信号処理部100と、制御部200と備えて構成される。   With reference to FIG. 3, an embodiment of the optical signal receiving apparatus of the present invention will be described. FIG. 3 is a schematic diagram of the optical signal receiving apparatus of this embodiment. The optical signal receiving apparatus of this embodiment includes an optical signal processing unit 100 and a control unit 200.

光信号処理部100は、受信した光信号を分岐し、遅延を加えて重み付けをした後に、受信信号を重ね合わせる処理を行う。光信号処理部100は、タップ数をLとしたとき、L個の重み付け回路120−1〜Lと、L−1個の遅延回路110−1〜(L−1)を備えて構成される。ここで、タップ数Lは、光信号の分岐数に相当する。   The optical signal processing unit 100 branches the received optical signal, weights it by adding a delay, and then superimposes the received signals. The optical signal processing unit 100 is configured to include L weighting circuits 120-1 to L and L-1 delay circuits 110-1 to (L-1), where L is the number of taps. Here, the tap number L corresponds to the number of branches of the optical signal.

入力信号u(t)は2分岐され、一方は、第1の重み付け回路120−1に送られ、他方は、第1の遅延回路110−1に送られる。第1の遅延回路110−1で遅延を受けた第1の遅延信号は2分岐され、一方は第2の重み付け回路120−2に送られ、他方は、第2の遅延回路110−2に送られる。同様に、第m−1の遅延回路110−(m−1)で遅延を受けた第m−1の遅延信号は2分岐され、一方は第mの重み付け回路120−mに送られ、他方は第mの遅延回路110−mに送られる。第L−1の遅延回路110−(L−1)で遅延を受けた第L−1の遅延信号は、第Lの重み付け回路120−Lに送られる。ここで、各遅延回路110では、ビット周期TとサンプリングレートKに対して、T/Kの遅延が与えられる。また、各重み付け回路120ではタップ係数w(xは1以上L以下の整数)の重み付けが与えられる。各重み付け回路120で重み付けが与えられた信号は、加算回路130で加算され、出力信号y(t)として出力される。なお、以下の説明では出力信号をFFE信号とも称する。 The input signal u (t) is branched into two, one being sent to the first weighting circuit 120-1 and the other being sent to the first delay circuit 110-1. The first delay signal delayed by the first delay circuit 110-1 is branched into two branches, one being sent to the second weighting circuit 120-2 and the other being sent to the second delay circuit 110-2. It is done. Similarly, the (m−1) th delay signal delayed by the (m−1) th delay circuit 110- (m−1) is branched into two, one being sent to the mth weighting circuit 120-m, and the other being It is sent to the m-th delay circuit 110-m. The (L-1) th delay signal delayed by the (L-1) th delay circuit 110- (L-1) is sent to the Lth weighting circuit 120-L. Here, in each delay circuit 110, a delay of T / K is given to the bit period T and the sampling rate K. Each weighting circuit 120 is given a weight of a tap coefficient w x (x is an integer of 1 or more and L or less). The signals weighted by each weighting circuit 120 are added by the adding circuit 130 and output as an output signal y (t). In the following description, the output signal is also referred to as an FFE signal.

この出力信号y(t)は、制御部200にも送られる。また、制御部200で生成されたタップ係数設定信号が光信号処理部100に送られる。光信号処理部100は、各重み付け回路120のタップ係数wを、タップ係数設定信号で指示された値に設定する。以上説明した光信号処理部100は、従来公知の任意好適なFFEと同様に構成することができる。 The output signal y (t) is also sent to the control unit 200. Further, the tap coefficient setting signal generated by the control unit 200 is sent to the optical signal processing unit 100. The optical signal processing unit 100 sets the tap coefficient w x of each weighting circuit 120 to a value indicated by the tap coefficient setting signal. The optical signal processing unit 100 described above can be configured in the same way as any conventionally known suitable FFE.

制御部200は、タップ係数取得手段210、サブピーク取得手段220、タップ係数設定手段230及び受信可否判定手段240を備えて構成される。タップ係数取得手段210は、行列生成手段212、行挿入手段214及び近似計算手段216を備えている。制御部200は、例えばプログラマブルチップを用いて構成することができる。制御部200がプログラムを実行することにより、各機能手段が実現される。また、制御部200は、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)などの記憶手段250を備えている。この記憶手段250には、制御部200の各機能手段の処理結果や、光信号処理部100からの出力信号などが読出し及び書換自在に格納されている。また、記憶手段250には、基準信号となる予め定められたパターンのトレーニング信号が、読み出し自在に格納されている。各機能手段の動作の詳細については後述する。   The control unit 200 includes a tap coefficient acquisition unit 210, a sub peak acquisition unit 220, a tap coefficient setting unit 230, and a reception availability determination unit 240. The tap coefficient acquisition unit 210 includes a matrix generation unit 212, a row insertion unit 214, and an approximate calculation unit 216. The control unit 200 can be configured using, for example, a programmable chip. Each function means is realized by the control unit 200 executing the program. In addition, the control unit 200 includes storage means 250 such as a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory). The storage means 250 stores processing results of the respective functional means of the control unit 200, output signals from the optical signal processing unit 100, and the like so as to be read and rewritten. The storage means 250 stores a training signal having a predetermined pattern as a reference signal so that it can be read out. Details of the operation of each functional means will be described later.

次に、図3及び4を参照して、光信号受信装置が備えるFFE、すなわち重み付け回路のタップ係数wの最適化方法について説明する。図4は最適化方法の処理フローを示す図である。 Next, with reference to FIGS. 3 and 4, an FFE provided in the optical signal receiving apparatus, that is, a method for optimizing the tap coefficient w x of the weighting circuit will be described. FIG. 4 is a diagram showing a processing flow of the optimization method.

先ず、第1過程(S1)において、出力信号y(t)が既知のトレーニング信号と同様になるタップ係数wを取得する。光信号受信装置が伝送路を経て受信したトレーニング信号が、光信号処理部100への入力信号u(t)となる。入力信号u(t)は、伝送前のトレーニング信号に対して、伝送により劣化している。光信号処理部100、すなわち、FFEでの処理の結果得られる、出力信号y(t)は、以下の式(1)で示される。 First, in the first step (S1), a tap coefficient w x that makes the output signal y (t) the same as a known training signal is acquired. The training signal received via the transmission path by the optical signal receiving device becomes the input signal u (t) to the optical signal processing unit 100. The input signal u (t) is deteriorated by transmission with respect to the training signal before transmission. The output signal y (t) obtained as a result of processing in the optical signal processing unit 100, that is, the FFE is expressed by the following equation (1).

Figure 0005761414
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入力信号u(t)は、伝送により劣化しているが、出力信号y(t)が、伝送前のトレーニング信号である基準信号s(t)と一致するようにタップ係数を定めることにより、劣化の影響を低減することができる。ここで、tを1以上2L−1以下の整数として考える。この場合、式(1)は、2L−1行1列の出力信号行列Y、2L−1行L列の遅延行列U、及び、L行1列のタップ係数行列Wを用いて、Y=U・Wと表される。ここで、出力信号を示す出力信号行列Yのk、1成分Yk、1は、y(k)である。また、遅延回路110での遅延の程度を示す遅延行列Uのk、x成分Uk、xは、u(−x+t+1)×T/Kである。また、タップ係数を示すタップ係数行列Wのx、1成分Wx,1は、wである。 The input signal u (t) is deteriorated by transmission, but the output signal y (t) is deteriorated by determining the tap coefficient so that the output signal y (t) matches the reference signal s (t) that is the training signal before transmission. Can be reduced. Here, t is considered as an integer between 1 and 2L-1. In this case, the expression (1) is expressed as Y = U using the output signal matrix Y of 2L-1 rows and 1 column, the delay matrix U of 2L-1 rows and L columns, and the tap coefficient matrix W of L rows and 1 columns. • Represented as W. Here, k of the output signal matrix Y indicating the output signal, 1 component Y k, 1 is y (k). The k and x components U k and x of the delay matrix U indicating the degree of delay in the delay circuit 110 are u (−x + t + 1) × T / K. Further, x of the tap coefficient matrix W indicating the tap coefficient, and 1 component W x, 1 are w x .

行列生成手段212は、これら行列Y,U及びWを生成する。   The matrix generation means 212 generates these matrices Y, U, and W.

一例としてタップ数Lが3の場合について説明する。この場合、出力信号行列Yは、5行1列となり、y(1)〜y(5)は、以下の式(2)〜(6)で示される。   As an example, a case where the number of taps L is 3 will be described. In this case, the output signal matrix Y has 5 rows and 1 column, and y (1) to y (5) are expressed by the following equations (2) to (6).

Figure 0005761414
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Figure 0005761414
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Figure 0005761414
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ここで、タップ数Lが3であるため、入力信号については、u(T/K)、u(2T/K)及びu(3T/K)のみ考慮し、u(−T/K)、u(0)、u(4T/K)及びu(5T/K)はいずれも0として考える。   Here, since the number of taps L is 3, only u (T / K), u (2T / K), and u (3T / K) are considered for the input signal, and u (−T / K), u (0), u (4T / K) and u (5T / K) are all considered as 0.

この結果、上記の式(2)〜(6)は、以下の行列方程式(7)で示される。   As a result, the above equations (2) to (6) are expressed by the following matrix equation (7).

Figure 0005761414
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タップ係数w、w及びwは、この行列方程式(7)の解となる。すなわち、タップ係数w、w及びwは、以下の行列方程式(8)で与えられる。 The tap coefficients w 1 , w 2 and w 3 are the solution of this matrix equation (7). That is, the tap coefficients w 1 , w 2 and w 3 are given by the following matrix equation (8).

Figure 0005761414
Figure 0005761414

そこで、近似計算手段216が、これらの解を最小二乗法により求める。   Therefore, the approximate calculation means 216 obtains these solutions by the least square method.

近似計算手段216において、タップ係数wが求められた後、タップ係数設定手段230が、タップ係数設定信号を生成して、光信号処理部100に送る。光信号処理部100では、タップ係数設定信号で指示されたタップ係数wを各重み付け回路120に設定する。 After the tap coefficient w x is obtained by the approximate calculation means 216, the tap coefficient setting means 230 generates a tap coefficient setting signal and sends it to the optical signal processing unit 100. The optical signal processing unit 100 sets the tap coefficient w x specified by the tap coefficient setting signal in each weighting circuit 120.

次に、第2過程(S2)において、サブピーク取得手段220が、基準信号と出力信号との比較、すなわち、トレーニング信号の伝送前と、伝送後にFFEを用いた場合との比較により、サブピークを取得する。   Next, in the second step (S2), the sub-peak acquisition means 220 acquires the sub-peak by comparing the reference signal with the output signal, that is, comparing the training signal before transmission with the case where FFE is used after transmission. To do.

次に、第3過程(S3)において、受信可否判定手段240が、受信可否判定を行う。受信可否判定は、例えば、擬似ランダム・ビット・シーケンス(PRBS:Pseudo−random Bit Sequence)を用いて行うことができる。   Next, in the third step (S3), the reception availability determination unit 240 determines whether reception is possible. The reception permission / inhibition determination can be performed using, for example, a pseudo-random bit sequence (PRBS: Pseudo-Random Bit Sequence).

図5(A)〜(H)は、PRBSを用いて得られたアイダイアグラムを示す図である。   FIGS. 5A to 5H are diagrams showing eye diagrams obtained using PRBS.

受信可否判定手段240は、このアイダイアグラムから、アイ開口率を示すQ値を取得する。このQ値は、例えば、Hレベル信号とLレベル信号の信号強度の平均値S及びSと、これらの標準偏差σ及びσを用いて、Q=(S−S)/(σ+σ)で与えられる。 The reception availability determination unit 240 acquires a Q value indicating the eye opening ratio from the eye diagram. For example, the Q value is obtained by using the average values SH and S L of the signal strengths of the H level signal and the L level signal and their standard deviations σ H and σ L , and Q = (S H −S L ) / It is given by (σ H + σ L ).

受信可否判定手段240は、このQ値を、予め記憶手段250に格納されている閾値と比較する。Q値が閾値より大きい場合に、受信可否判定手段240は、受信可能と判断し、閾値より小さい場合に、受信不可と判断する。受信不可の場合は、サブピークの影響が考えられる。そこで、この場合、S40において、行挿入手段214が、サブピークに対応する行を行列方程式に挿入した後、再びタップ係数を取得する。例えば、ピークとなるy(3)に対して、y(1)にサブピークが存在する場合は、y(1)に対応する行を追加し、新たな行列方程式(9)を得る。   The reception availability determination unit 240 compares the Q value with a threshold value stored in advance in the storage unit 250. When the Q value is larger than the threshold, the reception availability determination unit 240 determines that reception is possible, and when the Q value is smaller than the threshold, determines that reception is not possible. If reception is not possible, the effect of sub-peaks can be considered. Therefore, in this case, in S40, the row insertion unit 214 acquires the tap coefficient again after inserting the row corresponding to the sub-peak into the matrix equation. For example, when a sub peak exists in y (1) with respect to y (3) which becomes a peak, a row corresponding to y (1) is added to obtain a new matrix equation (9).

Figure 0005761414
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これは、サブピークが生じている行の最小二乗法における重み付けを大きくすることで、サブピークの影響を除去することに対応する。 This corresponds to removing the influence of the sub-peak by increasing the weighting in the least square method of the row in which the sub-peak occurs.

その後、第5過程(S5)において、近似計算手段216が、行が追加された行列方程式に対して第1過程と同様の近似計算を行い、タップ係数wを取得する。 Thereafter, in the fifth step (S5), the approximate calculation means 216 performs the same approximate calculation as in the first step on the matrix equation to which the row has been added, and acquires the tap coefficient w x .

タップ係数を取得した後、S5で得られた新たなタップ係数を用いてS3の受信可否判定を行う。この結果、図5に示すアイダイアグラムが得られる。受信可能となるまで、このS3〜S5の過程が繰り返される。図5(A)〜(H)は、この繰り返しの中で得られたアイダイアグラムである。図5(A)は、行の挿入がないときのアイダイアグラムである。図5(B)〜(H)は、それぞれサブピークが生じる行を1、3、5、7、9、11及び15行挿入し、サブピークが生じる行sを2、4、6、8、10、12及び16行としたときのアイダイアグラムである。   After acquiring the tap coefficient, the reception determination in S3 is performed using the new tap coefficient obtained in S5. As a result, the eye diagram shown in FIG. 5 is obtained. The process from S3 to S5 is repeated until reception is possible. 5A to 5H are eye diagrams obtained during this iteration. FIG. 5A is an eye diagram when no row is inserted. 5B to 5H insert rows 1, 3, 5, 7, 9, 11 and 15 where subpeaks are generated, respectively, and rows s where subpeaks are generated are 2, 4, 6, 8, 10, It is an eye diagram when there are 12 and 16 lines.

S5の受信可否判定の結果、受信可能となった場合には、S6において、受信可能となるタップ係数を設定して、処理を終了する。この場合、例えば閾値を12.5[dB]とした場合、s=8でQ=12.9[dB]となるので、s=8の時に得られたタップ係数が採用される。   If reception is possible as a result of the reception enable / disable determination in S5, a tap coefficient that enables reception is set in S6, and the process ends. In this case, for example, when the threshold value is 12.5 [dB], Q = 12.9 [dB] when s = 8, so the tap coefficient obtained when s = 8 is adopted.

なお、ここでは、PRBSを用いたQ値により受信可能となった時点で、処理を終了する例を説明したが、これに限定されない。   In addition, although the example which complete | finishes a process was demonstrated here, when reception became possible with Q value using PRBS, it is not limited to this.

S1やS5で得られたタップ係数の値とQ値とを対応付けて、記憶手段に保存しておき、Q値が最大となるタップ係数に設定するなどしても良い。この場合、s=10でQ=13.02[dB]であるので、s=12でQ=12.98[dB]となった場合に、s=10の時に得られたタップ係数が採用される。また、後段の信号処理部等で受信可否を判定してもよい。   The tap coefficient value obtained in S1 or S5 and the Q value may be associated with each other and stored in the storage unit, and set to the tap coefficient that maximizes the Q value. In this case, since s = 10 and Q = 13.02 [dB], when s = 12 and Q = 12.98 [dB], the tap coefficient obtained when s = 10 is adopted. The Further, whether or not reception is possible may be determined by a subsequent signal processing unit or the like.

100 光信号処理部
110 遅延回路
120 重み付け回路
130 加算回路
200 制御部
210 タップ係数取得手段
212 行列生成手段
214 行挿入手段
216 近似計算手段
220 サブピーク取得手段
230 タップ係数設定手段
240 受信可否判定手段
250 記憶手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Optical signal processing part 110 Delay circuit 120 Weighting circuit 130 Adder circuit
200 Control unit
210 Tap coefficient acquisition means
212 Matrix Generation Unit 214 Row Insertion Unit 216 Approximate Calculation Unit
220 Sub-peak acquisition means 230 Tap coefficient setting means 240 Receivability determination means 250 Storage means

Claims (2)

受信した光信号をタップ数Lに分岐し、互いにビット周期TをサンプリングレートKで除算した時間差となる遅延を加えて、タップ係数wで与えられる重み付けをした後に加算して出力信号を生成する光信号処理部と、
ップ係数を取得し、前記光信号処理部に通知する制御部とを備える光信号受信装置であって
前記制御部は、
タップ係数wを示すタップ係数行列W、出力信号を示す出力信号行列Y及び光信号処理部での遅延量を示す遅延行列Uを生成する行列生成手段と、
出力信号を伝送前のトレーニング信号と一致させて、行列方程式Y=U・Wに対する近似計算を行うことによりタップ係数を取得する近似計算手段と、
前記出力信号行列Y及び前記遅延行列Uにサブピークに対応する行を挿入する行挿入手段と、
前記伝送前のトレーニング信号と、出力信号とを比較して、前記サブピークを取得するサブピーク取得手段と
当該光信号受信装置での受信可否を判定する受信可否判定手段と
を備え
前記受信可否判定手段での判定の結果、受信不可の場合は、前記行挿入手段が、前記出力信号行列Y及び前記遅延行列Uにサブピークに対応する行を挿入した後、前記近似計算手段が、タップ係数を取得し、前記光信号処理部においてタップ係数を設定する過程を、受信可能になるまで繰り返すことを特徴とする光信号受信装置。
Branches the received optical signal to the number of taps L, added to each other bit period T is the time difference divided by the sampling rate K delay, generates an output signal by adding after the weighting given by the tap coefficient w x An optical signal processing unit;
Get the power strips coefficient, an optical signal receiving apparatus Ru and a control unit configured to notify the optical signal processing unit,
The controller is
Matrix generating means for generating a tap coefficient matrix W indicating a tap coefficient w x , an output signal matrix Y indicating an output signal, and a delay matrix U indicating a delay amount in the optical signal processing unit;
Approximate calculation means for acquiring the tap coefficient by matching the output signal with the training signal before transmission and performing approximate calculation on the matrix equation Y = U · W ;
A row insertion means for inserting a row corresponding to a subpeak in the output signal matrix Y and the delay matrix U;
And training signal before the transmission, by comparing the output signal, and a reception determination means for determining receivability at the sub-peak acquiring means and the optical signal receiving apparatus obtains the sub-peak,
As a result of determination by the reception availability determination means, if reception is impossible, the row insertion means inserts a row corresponding to a sub-peak into the output signal matrix Y and the delay matrix U, and then the approximate calculation means includes: An optical signal receiving apparatus , wherein a tap coefficient is acquired and the process of setting the tap coefficient in the optical signal processing unit is repeated until reception is possible .
タップ係数行列W、出力信号行列Y及び遅延行列Uを用いて、出力信号を伝送前のトレーニング信号と一致させて、行列方程式Y=U・Wに対する近似計算を行うことによりタップ係数を取得する第1過程と、
前記第1過程で取得されたタップ係数を設定して、伝送前のトレーニング信号と、出力信号とを比較して、サブピークを取得する第2過程と、
設定されたタップ係数での受信可否を判定する第3過程と、
前記第3過程での判定の結果、受信不可と判定された場合に行われる、
前記出力信号行列Y及び前記遅延行列Uに前記サブピークに対応する行を挿入する第4過程と、
前記第過程で得られた、タップ係数行列W、出力信号行列Y及び遅延行列Uを用いて、出力信号を前記伝送前のトレーニング信号と一致させて、行列方程式Y=U・Wに対する近似計算を行うことによりタップ係数を取得する第5過程と
を備え、
前記第5過程の後、再び前記第3過程を行い、
前記第3過程での判定の結果、受信可能と判定されるまで前記第3、第4及び第5過程を繰り返す
ことを特徴とする最適化方法。
Using the tap coefficient matrix W, the output signal matrix Y, and the delay matrix U , the output signal is matched with the training signal before transmission, and the tap coefficient is obtained by performing approximate calculation on the matrix equation Y = U · W. 1 process,
A second step of setting a tap coefficient acquired in the first step, comparing a training signal before transmission with an output signal, and acquiring a sub-peak;
A third step of determining whether or not reception is possible with the set tap coefficient;
As a result of the determination in the third step, it is performed when it is determined that reception is impossible.
A fourth step of inserting a row corresponding to the sub-peak into the output signal matrix Y and the delay matrix U;
The obtained in the fourth step, the tap coefficient matrix W, using the output signal matrix Y and delay matrices U, the output signal to match a training signal before the transmission, the approximate calculation for the matrix equation Y = U · W And a fifth process of obtaining the tap coefficient by performing
After the fifth step, we have row the third step again,
The optimization method , wherein the third, fourth, and fifth steps are repeated until it is determined that reception is possible as a result of the determination in the third step .
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