JP6123584B2 - 係数決定装置、等化器、受信機及び送信機 - Google Patents

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Description

本発明は光通信技術に関し、特に係数決定装置、等化器、受信機及び送信機に関する。
図1はコヒーレント光通信システムの構造略図である。図1に示されているように、コヒーレント光通信システムにおいて、光信号は送信側から光チャネルを経由して受信側に伝送される。光ファイバ中の波長分散及び偏波モード分散は、符号間干渉(Inter-symbol Interference、ISI)を引き起こす。光チャネルが引き起こすISIを補償するため、一般的には受信機中に等化を使用する。等化は二段階に分けられる。第一段階は静的等化であり、光チャネルが引き起こす時間変化を伴わない損傷(累積波長分散等)を補償するために用いられる。第二段階は適応等化(Adaptive Equalization、AEQ)であり、残留波長分散及び時間変化を伴う損傷(偏波散乱及び偏波モード分散等)を補償するために用いられる。適応等化器は一般的に有限インパルス応答(Finite Impulse Response、FIR)フィルタを用いて実現される。偏波多重システムにおいては、バタフライFIRフィルタを等化器として使用する。
図2はバタフライFIRフィルタの構造略図である。図2に示されているように、FIRタップ係数はベクトルwxx、wyx、wxy、wyyを用いて表され、等化器入力と出力との関係は式(1x)及び(1y)に示さているとおりである。
Figure 0006123584
式中、
Figure 0006123584
は畳み込み演算を表し、rは等化器の入力信号であり、sは等化器の出力信号であり、下付き文字x、yは2つの偏波状態を表す。
現在よく使われる適応等化方法には主に定モジュラスアルゴリズム及び判定補助の最小平均2乗誤差がある。この2種類の方法はともにまずFIRフィルタに初期タップ係数を設定し、その後ある特定のコスト関数に基づきタップ係数を反復的に更新し、それを最適値に収束させるというものである。
上記技術背景に対する紹介は本発明の技術手段について明確で完全な説明を行い、本分野当業者の理解の便を図るために述べたものにすぎない。これらの手段は本発明の背景技術部分において述べたからというだけで、上記技術手段が本分野当業者にとって公知のものであると考えてはならない。
しかし今のところ、FIRフィルタに初期タップ係数を設定する場合、いかなるチャネル関連情報も利用しないと、最適値からはるかに劣る可能性があり、長い収束過程によらなければ最適値に到達することはできない。
本発明は係数決定装置、等化器、受信機、送信機及びその方法を提供する。ひとつの側面によれば、本発明の目的は、送信信号中に設けられたトレーニングシーケンスを用いて、最適値により近い等化器初期タップ係数を決定し、それを用いて信号損傷をおおよそ補償し、受信機が信号をさらに処理するために便宜を提供することである。
1つの面によれば、係数決定装置は、同期器、第一処理器を有する。同期器は、送信機から受信したトレーニングシーケンスが設けられた信号から該トレーニングシーケンスの位置を検索する。第一処理器は、受信した信号及びトレーニングシーケンスに基づき、等化器の初期タップ係数を設定する。ここで、各偏波状態において、該トレーニングシーケンスはn対のトレーニング符号を含む。該n対のトレーニング符号中において、同一対のトレーニング符号は同一であり、異なる対のトレーニング符号は異なる。また、各対トレーニング符号の前後にそれぞれ巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスが設けられる。nは1より大きい整数である。
もう1つの面によれば、等化器は、第三処理器、第四処理器を有する。第三処理器は、該等化器の初期タップ係数を決定するために用いられ、上記係数決定装置である。第四処理器は、該第三処理器が決定した初期タップ係数を用いて、又は該初期タップ係数及び一定比率で送信機が送信するデータ信号中に分布するその他のトレーニングシーケンスを用いてタップ係数を更新し、受信信号に対して等化処理を行う。
もう1つの面によれば、同期器は、第二相関計算器、第二モジュラス平方演算器、第二加重平均器、第五処理器を含む。第二相関計算器は、受信したトレーニングシーケンスが設けられたデータ信号、該トレーニングシーケンスのトレーニング符号の長さN、トレーニング符号の個数、並びに該トレーニング符号の前後に設けられた巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスの長さに基づき、各サンプリング点から始まる各偏波状態におけるn区間の長さ2Nのサンプリング値の前N個のサンプリング値と後N個のサンプリング値との相関値を計算するために用いられる。ここで、各偏波状態において、該トレーニングシーケンスはn対のトレーニング符号を含み、該n対のトレーニング符号中において、同一対のトレーニング符号は同一であり、異なる対のトレーニング符号は異なり、各対トレーニング符号の前後にそれぞれ巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスが設けられ、nは1より大きい整数である。
第二モジュラス平方演算器は、該相関値のモジュラスの平方を計算する。第二加重平均器は、2つの偏波状態における該相関値のモジュラスの平方を用いて、あらかじめ定められたサンプリング点序数に対して加重平均を行い、それによって該トレーニングシーケンスの開始位置を得るために用いられる。ここで、該あらかじめ定められたサンプリング点序数とは該相関値のモジュラスの平方が最大の相関値のモジュラスの平方のα倍より大きいサンプリング点序数をいい、αの値がとる範囲は(n−1)/nから1の間である、第二加重平均器、該開始位置、該トレーニング符号の長さ、並びに該巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスの長さに基づき、該トレーニングシーケンスの該データ信号中における位置を決定するための第五処理器、を含む。
もう1つの面によれば、周波数オフセット補償器は、第三周波数オフセット推定器、第三周波数オフセット補償器、第三変換器、第二パワー計算器、第四周波数オフセット推定器、第四周波数オフセット補償器を有している。第三周波数オフセット推定器は、受信したトレーニングシーケンスが設けられたデータ信号、該トレーニングシーケンスの開始位置に対応する相関値、該トレーニングシーケンスのトレーニング符号の長さN、及びサンプリング時間間隔によって第一周波数オフセットを計算するために用いられる。ここで、各偏波状態において、該トレーニングシーケンスはn対のトレーニング符号を含み、該n対のトレーニング符号中において、同一対のトレーニング符号は同一であり、異なる対のトレーニング符号は異なり、各対トレーニング符号の前後にそれぞれ巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスが設けられ、nは1より大きい整数である。
第三周波数オフセット補償器は、該第一周波数オフセットを用いて、受信した該データ信号に対して第一周波数オフセット補償を行う。第三変換器は、該トレーニングシーケンスに対応する時間領域信号を周波数領域に変換する。第二パワー計算器は、トレーニングシーケンスの各周波数点におけるパワーを計算する。
第四周波数オフセット推定器は、算出されたパワー、該トレーニングシーケンスの周波数スペクトル上にデータを充填した周波数点及びゼロ充填周波数点の位置に基づき、第二周波数オフセットを計算する。第四周波数オフセット補償器は、該第二周波数オフセットに基づき、該第一周波数オフセット補償を行った後の信号に対して第二周波数オフセット補償を行う。
を含む。
もう1つの面によれば、受信機は上記係数決定装置、若しくは等化器、若しくは同期器、又は周波数オフセット補償器を含む。
もう1つの面によれば、送信機器は、第六処理器、送信器を含む。第六処理器は、ペイロードデータ中にトレーニングシーケンスを挿入する。送信器は、該トレーニングシーケンスが設けられたペイロードデータを受信機に送信する。ここで、各偏波状態において、該トレーニングシーケンスはn対のトレーニング符号を含み、該n対のトレーニング符号中において、同一対のトレーニング符号は同一であり、異なる対のトレーニング符号は異なり、各対トレーニング符号の前後にそれぞれ巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスが設けられ、nは1より大きい整数である。
実施形態の係数決定装置、等化器、受信機、送信機及びその方法によれば、送信信号中に設けられたトレーニングシーケンスを用いて最適値により近い初期タップ係数を決定することによって、受信機が信号をさらに処理するために便宜を提供することが可能になる。
コヒーレント光通信システムの構造略図である。 バタフライFIRフィルタの構造略図である。 第1の実施の形態による送信機の構造略図である。 第1の実施の形態によるトレーニングシーケンスの構造略図である。 トレーニングシーケンスの周波数領域における略図である。 トレーニングシーケンスの時間領域における略図である。 第1の実施の形態によるデータ送信のフローチャートである。 第2の実施の形態による係数決定装置の構造図である。 図7中の同期器の構造図である。 図7中の第一処理器の構造図である。 第3の実施の形態による係数決定装置の構造図である。 図10中の周波数オフセット補償器の構造図である。 第3の実施の形態の係数決定方法のフローチャートである。 同期方法のフローチャートである。 周波数オフセット補償方法のフローチャートである。 第4の実施の形態による等化器の構造図である。 第4の実施の形態による等化方法のフローチャートである。 第4の実施の形態によるトレーニングシーケンスT及びTSの時間領域における略図である。 第7の実施の形態による周波数オフセット推定器の構造略図である。 第8の実施の形態による受信機の構造略図1である。 第8の実施の形態による受信機の構造略図2である。 第9の実施の形態による通信システムの構造略図である。 第9の実施の形態による送信機の構造略図である。
以下の説明及び図面を参照して、本発明の特定の実施方式を詳細に公開し、本発明の原理を採用することができる方式を明示した。本発明の実施方式はそれによって範囲の上で制限されるものではないことを理解しておかなければならない。添付の特許請求の範囲の精神及び項目の範囲内において、本発明の実施方式は多くの変更、修正及び等価を含む。
一実施方式について記述し及び/又は示した特徴は同一若しくは類似の方式で1以上のその他の実施方式において使用し、その他の実施方式中の特徴と組み合わせ、又はその他の実施方式中の特徴を代替することができる。
用語「含む(包括/包含)」は本明細書において使用する場合、特徴、物品全体、ステップ又はアセンブリの存在を指すが、1以上のその他の特徴、物品全体、ステップ若しくはアセンブリの存在又は付加を排除するものではない。
以下に図面を結び付けて本発明の各種実施方式について説明を行う。これらの実施方式は例示的なものにすぎず、本発明に対する制限ではない。本分野の当業者が本発明の原理及び実施方式を理解しやすくするため、本発明の実施方式はコヒーレント光通信システムにおける等化器の初期タップ係数の決定を例として説明を行う。但し、本発明の実施方式は係数決定を行うすべての通信システムに適用されることに注意しなければならない。
(第1の実施の形態)
図3は本発明第1の実施の形態の送信機の構造略図である。図3に示されているように、送信機300は、第六処理器301及び送信器302を含む。ここで、第六処理器301はペイロードデータ(payload)中にトレーニングシーケンス(Training Sequence、TS)を挿入するために用いられる。送信器302は該トレーニングシーケンスが設けられたペイロードデータを受信機に送信するために用いられる。
ここで、各偏波状態において、該トレーニングシーケンスはn対のトレーニング符号を含む。該n対のトレーニング符号中において、同一対のトレーニング符号は同一であり、異なる対のトレーニング符号は異なる。各対トレーニング符号の前後にそれぞれ巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスが設けられ、nは1より大きい整数である。
上記実施の形態からわかるように、送信機によって生成されたペイロードデータ中に挿入されたトレーニングシーケンスは、同期、周波数オフセット推定及び補償、等化器初期タップ係数の設定を完成することができる。また、トレーニングシーケンスは、同期時に同期位置計算の正確性を高め、周波数オフセット推定を行う際に周波数オフセット推定の精度を高め、初期タップ係数設定時にそれを最適値に近づける。
本実施の形態において、サンプリング信号は離散したサンプリング値を用いて表すことができるため、該トレーニングシーケンスTSは時間領域において式(2x)及び(2y)の形式で表すことができる。
Figure 0006123584
本実施の形態において、下付き文字x、yは水平及び垂直の2つの偏波状態を表す。
式(2x)はx偏波状態におけるトレーニングシーケンスの離散したサンプリング値を表し、ここで、sx1x,1・・・・・sx,ux,u・・・・・sx,vx,v・・・・・x,nx,nはn対のトレーニング符号(Training Symbol)であり、該n対のトレーニング符号中において、各対トレーニング符号sx,ux,uは同一であり、異なる対のトレーニング符号は異なる。すなわちu≠vの場合、sx,ux,uとsx,vx,vとは異なる。hx1・・・hxu・・・hxv・・・hxnは各対トレーニング符号の巡回プレフィックスを表し、各対トレーニング符号の前に追加される。ここで、u番目の巡回プレフィックスhx,uはトレーニング符号sx,uの最後のLcp個の値である。tx,1・・・tx,u・・・tx,v・・・tx,nは各対トレーニング符号の巡回ポストフィックスを表し、各対トレーニング符号の後に追加される。ここで、u番目の巡回ポストフィックスtx,uはトレーニング符号sx,uの最前のLcp個の値である。Lcpは巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスの長さである。u及びvのとる値は1からnまでの整数である。
式(2y)はy偏波状態におけるトレーニングシーケンスの離散したサンプリング値を表す。ここで、hy,1y,1y,1y,1・・・hy,uy,uy,uy,u・・・hy,vy,vy,vy,v・・・hy,ny,ny,ny,nはn対のトレーニング符号である。該n対のトレーニング符号中において、各対トレーニング符号sy,uy,uは同一であり、異なる対のトレーニング符号は異なる。すなわちu≠vの場合、sy,uy,uとsy,vy,vとは異なる。hy,1・・・hy,u・・・hy,v・・・hy,nは各対トレーニング符号の巡回プレフィックスを表し、各対トレーニング符号の前に追加される。ここで、u番目の巡回プレフィックスhy,uはトレーニング符号sy,uの最後のLcp個の値である。ty,1・・・ty,u・・・ty,v・・・ty,nは各対トレーニング符号の巡回ポストフィックスを表し、各対トレーニング符号の後に追加される。ここでu番目の巡回ポストフィックスty,uはトレーニング符号sy,uの最前のLcp個の値であり、u及びvのとる値は1からnまでの整数である。
本実施の形態において、各トレーニング符号sx,u及びsy,uはすべて長さNのベクトルであり、各偏波状態において、該トレーニングシーケンスは2n個のトレーニング符号を含む。該トレーニングシーケンス全体の長さは2nNtであり、Nt=N+Lcpである。
図4は本発明実施の形態のトレーニングシーケンスの構造略図である。図4に示されているように、該トレーニングシーケンスTSの前後は実際に伝送されるデータであり、ペイロードデータ(payload data)と呼ばれる。
本実施の形態において、該トレーニングシーケンスTSとペイロードデータとの間には保護間隔を有し、このようにしてトレーニングシーケンスとペイロードデータとの間の干渉を回避することができる。
本実施の形態において、該トレーニング符号はさらに以下の条件の1つ以上を満たすトレーニング符号であってもよい。1)異なる対のトレーニング符号の間に低相互相関を有すること。2)2つの偏波状態において異なる対のトレーニング符号に属するが同一周波数点に位置するデータは相関しないこと。
本実施の形態において、該トレーニング符号sx,u及びsy,uは時間領域信号であり、それに高速フーリエ変換(fast Fourier transform, FFT)を行って対応する周波数領域信号
Figure 0006123584
及び
Figure 0006123584
を得る。本実施の形態においては
Figure 0006123584
を伴う文字を用いて周波数領域信号を表す。
変換後得られた周波数領域信号はすべて長さNのベクトルであり、このようにして該周波数領域信号
Figure 0006123584
及び
Figure 0006123584
は長さNの定振幅ゼロ自己相関(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation:CAZAC)シーケンスファミリー中から選択することができる。また該トレーニング符号の長さNは素数をとってもよいが、素数に限定されない。このような選択の効果は以下の点にある。
1)CAZACシーケンスは時間領域及び周波数領域においてともに定モジュラスのものであり、低いピーク対平均パワー比を有する。
2)異なるCAZACシーケンスの相互相関は定モジュラスのものであり、且つ自己相関ピーク値より低い。
3)CAZACシーケンスの逆フーリエ変換もやはりCAZACシーケンスである。
4)すべてのトレーニング符号は同一ファミリーCAZACシーケンス中から選ぶことができる。
該トレーニングシーケンスを用いて初期タップ係数を決定する場合、計算複雑度を低減するため、該初期タップ係数の計算は周波数領域において完成される。このようにして各周波数点に対して、二次行列計算を行う必要がある。少なくとも2対の異なるトレーニングシーケンスがなければこのような計算を完成することはできない。このため、本実施の形態においては
Figure 0006123584
である。ここでn=2の場合、選択する必要のあるトレーニング符号は、2つの偏波状態におけるトレーニング符号を各周波数点上のデータができるだけ相関しないようにしたものであり、すなわち各周波数点において行列
Figure 0006123584
の条件数が可能な限り低いものである。選択可能なCAZACシーケンスが複数あるため、該CAZACシーケンスファミリー中で検索することによって、選択されたシーケンスに上記要件を満たさせることができる。
本実施の形態において、サンプリングレートがfsである場合、周波数領域信号
Figure 0006123584
及び
Figure 0006123584
の周波数範囲はfsである。
図5Aはトレーニングシーケンスの周波数領域における略図であり、図5Bはトレーニングシーケンスの時間領域における略図である。
図5Aに示されているとおり、周波数領域に
Figure 0006123584
及び
Figure 0006123584
の値を設ける場合、周波数スペクトルの両側を若干数のゼロを用いて充填する。
ナイキスト(Nyquist)サンプリング定理に基づき、サンプリングレートfsの離散信号を用いてトレーニングシーケンスの波形を記述する。
周波数領域解像度はdf=fs/f、すなわち隣接周波数点の周波数間隔である。
1個のトレーニング符号は周波数領域においてN個の周波数点を含み、ここで非ゼロ周波数点の個数はNとし、該非ゼロ周波数点は周波数スペクトル全体の中段に位置し、両側のゼロ充填周波数点は合計N−N個ある。周波数スペクトル左側1番目の非ゼロ周波数点はn1番目の周波数点に位置する。ここで、該N、N及びn1は受信機においてすべて既知のものである。
図6は第1の実施の形態の送信データのフローチャートである。図6に示されているように、送信機がデータを送信する場合、該データ送信方法は以下のステップを含む。
ペイロードデータ中にトレーニングシーケンスを挿入する(ステップ601)。
本実施の形態において、送信機300の第六処理器301はペイロードデータ(payload)中にトレーニングシーケンスを挿入し、図4に示す通りである。該ペイロードデータは信号発生器中で生成されてもよい。
ここで、各偏波状態において、該トレーニングシーケンスはn対のトレーニング符号を含み、該n対のトレーニング符号中において、同一対のトレーニング符号は同一であり、異なる対のトレーニング符号は異なり、各対トレーニング符号の前後にそれぞれ巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスが設けられ、nは1より大きい整数である。
また、該トレーニング符号はさらに以下の条件の1以上を満たす。1)異なる対のトレーニング符号の間に低相互相関を有する。2)2つの偏波状態において異なる対のトレーニング符号に属するが同一周波数点に位置するデータは相関しない。
また、該トレーニング符号は長さNのCAZACシーケンスファミリー中から選択されてもよく、好ましくは該トレーニング符号の長さNは素数をとるが、素数に限定されない。
該トレーニングシーケンスが設けられたペイロードデータを受信機に送信する(ステップ602)。
本実施の形態において、送信器302は該トレーニングシーケンスが設けられたデータ信号を受信機に送信する。
上記実施の形態からわかるように、送信機がペイロードデータ中に挿入したトレーニングシーケンスによって等化器初期タップ係数の設定、同期、周波数オフセット推定及び補償を完成することができる。初期タップ係数を最適値に近づけ、同期時に同期位置計算の正確性を高め、周波数オフセット推定を行う際に、周波数オフセット推定の精度を高めることができる。
(第2の実施の形態)
図7は第2の実施の形態の係数決定装置の構造図である。図7に示されているように、係数決定装置700は、第一受信器703、同期器701及び第一処理器702を含む。ここで、同期器701は、送信機から受信したトレーニングシーケンスが設けられた信号から該トレーニングシーケンスの位置を検索するために用いられる。
第一処理器702は、受信したデータ信号及びトレーニングシーケンスに基づき、等化器の初期タップ係数を設定するために用いられる。
本実施の形態において、送信器から受信したデータ信号の2つの偏波状態における信号はrx及びrであると仮定すれば、該信号rx及びryはサンプリング後の信号であり、一連のサンプリング値を用いて表すことができる。
このようにして同期器701はトレーニング符号に基づき数n、トレーニング符号の長さN、並びに該巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスの長さLcpに基づき各サンプリング点に対応する区間相関値を計算することができる。2つの偏波状態における該相関値のモジュラスの平方に基づき、該トレーニングシーケンスの開始位置を決定し、その後該開始位置及び該トレーニングシーケンスの長さ(又はN及びLcp)に基づき該トレーニングシーケンスの該データ信号中における位置を決定する。
ここで、「区間相関値」とは、各サンプリング点に対応するn区間の長さ2Nのサンプリング値の間の相関値をいい、このような「区間相関値」計算は具体的には、n区間の長さ2Nの前N個のサンプリング値と後N個のサンプリング値との相関値を計算するものであってもよい。本実施の形態においては、該相関値のモジュラスの平方の最大値に対応するサンプリング点序数をトレーニングシーケンスの開始位置としてもよい。但し、雑音の影響によって誤差が生じる可能性があるため、本実施の形態においては、さらに同期位置計算の正確性を高めるため、以下の方法を用いて開始位置を決定してもよい。
2つの偏波状態における該相関値のモジュラスの平方を用いて、あらかじめ定められたサンプリング点序数に対して加重平均を行い、それによって該トレーニングシーケンスの開始位置を得る。ここで、該あらかじめ定められたサンプリング点序数とは該相関値のモジュラスの平方が最大の相関値のモジュラスの平方のα倍より大きいサンプリング点序数をいう。αは(n−1)/n超、1未満の正の数であり、nがあまり大きくない場合(n<10)、通常0.9を取ってもよく、その目的は同期位置を計算する場合、最高ピーク値付近の点のみを用いることにある。
本実施の形態において、同期器701は正確にトレーニングシーケンスの位置を決定することができるため、第一処理器702は受信したデータ信号及びトレーニングシーケンスに基づき、等化器の初期タップ係数を設定することができる。ここで従来の任意の技術を用いて該等化器の初期タップ係数を設定してもよく、例えば、等化器は通常FIRフィルタを使用し、最小平均2乗誤差(minimal mean square error、MMSE)を使用してFIR初期タップ係数を設定してもよい。
本実施の形態において、係数決定装置700はさらに第一受信器703を含んでもよく、送信機が送信するトレーニングシーケンスが設けられたデータ信号を受信するために用いる。該部品はオプションであり、図中には点線を用いて表している。
上記トレーニングシーケンスは第1の実施の形態で述べたとおりであり、該内容はここに組み込まれるが、重複説明は省略する。
上記実施の形態からわかるように、トレーニングシーケンス中にn対の同一のトレーニング符号を含むため、この特徴を用いてトレーニングシーケンスの開始位置を見つけることができる。また、同期を実現する場合、同期位置計算の正確性を高め、それによって設定する初期タップ係数を最適値に近づけ、計算量及び計算複雑度を低減させることができる。
以下は図面を結び付けて本実施の形態中の同期器701及び第一処理器702について説明を行う。
送信機から受信したデータ信号の2つの偏波状態における信号がrx及びryであると仮定すると、該信号rx及びryはサンプリング後の信号であり、一連のサンプリング値、例えばm個のサンプリング点を用いて表すことができる。mは1以上の整数であり、サンプリング点序数は1〜mであり、ここで下付き文字x/yは2つの偏波状態を表す。
図8は、図7中の同期器の構造図である。
図8に示されているように、同期器701は、第一相関計算器801、第一モジュラス平方演算器802、第一加重平均器803及び第二処理器804を含む。ここで、第一相関計算器801は、該トレーニング符号の長さN、トレーニング符号の個数、並びに該巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスの長さLcpに基づき、各サンプリング点から始まる各偏波状態におけるn区間の長さ2Nのサンプリング値の前N個のサンプリング値と後N個のサンプリング値との間の相関値を計算する。
第一モジュラス平方演算器802は、該相関値のモジュラスの平方を計算するために用いられる。
第一加重平均器803は、2つの偏波状態における該相関値のモジュラスの平方を用いて、あらかじめ定められたサンプリング点序数に対して加重平均を行い、それによって該トレーニングシーケンスの開始位置を得るために用いられる。ここで、該あらかじめ定められたサンプリング点序数とは該相関値のモジュラスの平方が最大の相関値のモジュラスの平方のα倍より大きいサンプリング点序数をいう。このとき、αは(n−1)/n超、1未満の正の数であり、通常0.9を取ってもよいが、該値に限定されず、上記条件を満たす任意の値であればよい。
第二処理器804は、該開始位置及び該トレーニングシーケンスの長さ(又はN及びLcp)に基づき該トレーニングシーケンスの受信した該データ信号中における位置を決定するために用いられる。
以下ではそれぞれ同期器701の各構成部分について説明を行う。
第一相関計算器801において、式(3x)及び(3y)を用いて相関値を計算することができる。式は以下のとおりである。
Figure 0006123584
上記式(3x)及び(3y)において、iはi番目のサンプリング点、すなわちサンプリング点序数を表し、その値は正の整数をとる。ax(i)及びay(i)はi番目のサンプリング点を開始位置として算出したx及びy偏波状態における相関値を表す。kは第k区間を表し、その値は0からn−1までをとる。括弧内の変数(i+j)及び(i+j+N)はサンプリング点序数を表し、「*」は複素共役を表し、rx及びryは2つの偏波状態における受信信号を表す。N、Nの意味は上記実施の形態で述べたとおりであり、ここでは重複説明は省略する。
第一モジュラス平方演算器802において、第一相関計算器801の計算結果に基づき、相関値のモジュラスの平方を計算し、式(4x)及び(4y)を用いることができる。
Figure 0006123584
上記式(4x)及び(4y)において、Px(i)及びP(i)は相関値のモジュラスの平方を表す。
第一加重平均器803において、第一モジュラス平方演算器802が得た2つの偏波状態における相関値のモジュラスの平方に基づき、トレーニングシーケンスの開始位置を決定する。ここで、Px(i)及びP(i)の最大値に対応するサンプリング点序数「i」を開始位置としてもよい。但し、雑音の影響を考慮し、実施の形態においては、第一加重平均器803は2つの偏波状態における該相関値のモジュラスの平方Px(i)及びP(i)を用いてあらかじめ定められたサンプリング点序数に対して加重平均を行い、それによって該トレーニングシーケンスの開始位置を得る。以下の2種類の方式を用いて開始位置を計算することができる。
例1)2つの偏波状態における開始位置をそれぞれ計算する。以下の式(5x)及び(5y)を用いて計算することができる。
Figure 0006123584
上記式において、Ax及びAは相関値のモジュラスの平方がそのピーク値のα倍より大きいサンプリング点序数の集合を表す。以下の式(6x)及び(6y)を用いて表すことができる。
Figure 0006123584
式(6x)及び(6y)において、αは(n−1)/n超、1未満の正の数、例えば0.9である。
上記実施の形態かわかるように、上記式(5x)及び(5y)の加重平均によって得られた開始位置は、「Px(i)及びP(i)」の最大値に対応するサンプリング点序数が決定する開始位置より正確である。
本実施の形態において、光ファイバ中に偏波モード波長分散が存在するため、算出された開始位置ix及びiyは必ずしも同一ではなく、トレーニングシーケンスの受信信号中における位置をより明確にするため、統一された開始位置を得る。この場合、第一加重平均器803はさらに各偏波状態における開始位置の平均値を統一された開始位置とする。
すなわちixとiyとの平均値isを開始位置とし、式(7)を用いて以下のように表す。
Figure 0006123584
式(7)において、round(・)は四捨五入を表し、is1は1個の整数であり、受信信号のis1番目のサンプリング値が式(2x)及び(2y)中のsx1及びsy1の1番目のサンプリング値であることを表す。
例2)2つの偏波状態における開始位置をそれぞれ計算せず、2つの偏波状態において算出された相関値のモジュラスの平方を用いて、以下の式(8)を用いて統一された開始位置を計算する。
Figure 0006123584
式(8)において、Ax及びAy、Px(i)及びP(i)の意味は上で述べたとおりである。以下では上記2種類の実施の形態によって決定された開始位置を「is」を用いて表す。
第二処理器804において、第一加重平均器803が該トレーニングシーケンスの開始位置isを決定した後、第二処理器804は該開始位置及び該トレーニングシーケンスの長さ(又はN及びLcp)に基づき該トレーニングシーケンスの該データ信号中における位置を決定することができる。
ここで、第二処理器804は該開始位置、並びにN及びLcpに基づき各トレーニング符号(合計2n個のトレーニング符号)に対応するN個のサンプリング値を取り出すことができる。(9x)及び(10x)、(9y)及び(10y)に示すとおりである。
i個目のトレーニング符号(i=1,2・・・2n)に対応する長さNのサンプリング値シーケンスは以下のとおりである。
iが奇数である場合、
Figure 0006123584
iが偶数である場合、
Figure 0006123584
上式(9x)及び(9y)、(10x)及び(10y)において、
下付き文字iはi個目のトレーニング符号に対応し、
Figure 0006123584
であることを表し、ceil(・)は小数点以下切り上げを表す。
また上記式(9x)及び(9y)、(10x)及び(10y)中の括弧内の変数はサンプリング点序数を表し、下付き文字 はi個目のトレーニング符号に対応し(i=1,2・・・2n)、すなわちrx,i及びry,iは式(2x)及び(2y)中のトレーニング符号sx,i、sy,iに対応する受信信号であることを表し、それらは長さNのベクトルである。コロン「:」はある数からある数までを表す。例えば、a:bはaからbまでを表す。すなわち、a、a+1、・・・b−1、bであり、a及びbはともに整数である。
上記実施の形態からわかるように、同期器701によって同期を完成し、利用可能なn対の同一のトレーニング符号があるため、開始位置計算の正確性を高めることができる。
本実施の形態において、同期器701がトレーニングシーケンスの位置を決定した後、第一処理器702は受信したデータ信号及びトレーニングシーケンスに基づき、等化器の初期タップ係数を設定することができる。
FIRタップ数LFは一般的に多く、偏波多重システムについては、時間領域において最小平均2乗誤差の解を求める場合、2LF次行列の逆行列に遭遇し、計算複雑度は高くなる。時間領域の畳み込みは周波数領域の乗算と等価であり、このため時間領域信号を周波数領域信号に変換し、まず周波数領域の初期タップ係数を設定し、その後周波数領域の初期タップ係数を時間領域の初期タップ係数に変換してもよい。
図9は図7中の第一処理器の構造図である。図9に示されているように、第一処理器702は変換器901、計算器902及び処理器903を含む。ここで、
変換器901は、受信した信号を周波数領域に変換するために用いられる。
係数計算器902は、受信した信号及び該トレーニングシーケンスを用いて周波数領域の係数を計算するために用いられる。
処理器903は、該周波数領域の係数を変換し、時間領域等化器の初期タップ係数を得る。
以下の例示は、最小平均2乗誤差を用いて等化器の初期タップ係数を設定する過程を説明したものである。
例えば、周波数領域等化器の入力及び出力との関係は式(1)に対して高速フーリエ変換(FFT)を行うことによって得られる。すなわち、
Figure 0006123584
式(1)の式と異なる点は、ここで
Figure 0006123584
を付けたものは周波数領域信号を表し、このようにして式(1)中の畳み込みは乗算に変わることである。周波数領域等化は各周波数点において1つの二次行列
Figure 0006123584
を求め、周波数領域等化器の係数としさえすればよい。これによって高次行列の逆行列演算を回避し、複雑度が低くなる。
トレーニング符号の各周波数点について、送信機が該周波数点において送信する送信データは以下のように表すことができる。
Figure 0006123584
変換器901において、変換器901は受信した信号を周波数領域に変換し、以下のように表される。
Figure 0006123584
式(18)において、
Figure 0006123584
はsx,i,sy,iに対応する時間領域信号rx,i及びry,iのフーリエ変換である。
各周波数点について、求めるべき係数行列は以下のとおりである。
Figure 0006123584
上記T及びRはともに2×2nの行列である。
係数計算器902は最小平均2乗誤差を用いて式(19)の係数行列を得る。
Figure 0006123584
式(20)において、上付き文字「H」は共役転置操作を表す。
係数計算器902が算出した係数は等化器の周波数領域における初期タップ係数
Figure 0006123584
である。
処理器903は、該周波数領域の係数
Figure 0006123584
を変換し、時間領域等化器の初期タップ係数
Figure 0006123584
を得る。
ここで、係数計算器902において各周波数点における2×2係数行列を得た後、処理器903が
Figure 0006123584
に対して逆フーリエ変換(IFFT)を行えば、時間領域の係数
Figure 0006123584
が得られ、それらはすべて長さNのベクトルである。これら4個の時間領域の係数は直接(又は適当に切り捨てた後)等化器の初期タップ係数、例えば図2に示されたバタフライFIRフィルタの初期タップ係数とすることができる。
係数計算器902が式(20)を用いて初期タップ係数を計算する場合、すでに等化器(FIRフィルタ)の出力をできるだけ送信信号に近づけているため、算出された係数を用いて近似的にチャネル損傷を補償することができる。またこの係数を得るにはイテレーション収束の過程がなく、短時間で完成することができる。この初期タップ係数に基づき、イテレーション更新の方法を使用してさらにタップ係数を最適化してもよく、その他のデジタル信号処理を行ってもよい。
上記実施の形態からわかるように、該トレーニングシーケンスはタップ係数の計算に役立つ。すなわち、1)トレーニング符号中に使用されたCAZACシーケンスの各周波数点におけるパワーが同一であるため、初期タップ係数計算時に異なる周波数点に対して公平である。2)トレーニングシーケンス中に異なるトレーニング符号を含み、異なるトレーニング符号は係数計算に異なるデータサンプルを提供し、これは最小平均2乗誤差基準に基づく計算結果をさらに正確にする。3)トレーニングシーケンス中に同一のトレーニング符号も含み、同一のトレーニング符号が提供するのは同一のデータサンプルであるが、その上にオーバーレイする雑音サンプルは異なり、同一のトレーニング符号に基づき係数を計算する場合、係数に対して平均効果を有することに相当し、これは雑音に対して抑制作用を持つ。
(第3の実施の形態)
図10は第3の実施の形態の係数決定装置の構造図である。図10に示されているように、該装置1000は、同期器1001及び第一処理器1002を含み、又はさらに第一受信器1003を含む。その作用は第2の実施の形態と類似するが、ここでは重複説明は省略する。
本実施の形態において、同期器1001が同期を行った後、局部発振器と送信器中のレーザー装置との間に一般的には一定の周波数オフセット(MHz〜GHzレベル)がある。周波数オフセットが大きい場合、初期タップ係数の計算に影響を及ぼすことを考慮したため、本実施の形態においては、まず周波数オフセットを推定し、初期タップ係数を計算する前に、周波数オフセットを補償し、第一処理器1002が周波数補償後の信号に基づき初期タップ係数を設定することで、該初期タップ係数の設定をさらに正確にする。
この場合、係数決定装置1000はさらに周波数オフセット補償器1004を含み、周波数オフセット補償器1004は受信したデータ信号の周波数オフセットに対して推定及び補償を行う。このようにして、第一処理器1002はさらに周波数オフセット補償器1004が補償した後のデータ信号及びトレーニングシーケンスに基づき、等化器の初期タップ係数を設定するために用いられる。以下では図面を結び付けて、実施の形態の周波数オフセット補償器1004について説明を行う。
図11は図10中の周波数オフセット補償器の構造図である。図11に示されているように、周波数オフセット補償器1004は、第一周波数オフセット推定器1101、第一周波数オフセット補償器1102、第一変換器1103、第一パワー計算器1104、第二周波数オフセット推定器1105及び第二周波数オフセット補償器1106を含む。ここで、 第一周波数オフセット推定器1101は、トレーニングシーケンスの開始位置に対応する相関値、該トレーニング符号の長さ、及びサンプリング時間間隔によって、第一周波数オフセットを計算するために用いられる。
第一周波数オフセット補償器1102は、該第一周波数オフセットを用いて、受信した該データ信号に対して第一周波数オフセット補償を行うために用いられる。
第一変換器1103は、該トレーニングシーケンスに対応する時間領域信号を周波数領域に変換するために用いられる。
第一パワー計算器1104は、トレーニングシーケンスの各周波数点におけるパワーを計算するために用いられる。
第二周波数オフセット推定器1105は、算出されたパワー、該トレーニングシーケンスの周波数スペクトル上にデータを充填した周波数点及びゼロ充填周波数点の位置に基づき、第二周波数オフセットを計算するために用いられる。
第二周波数オフセット補償器1106は、該第二周波数オフセットに基づき、該第一周波数オフセット補償を行った後の信号に対して第二周波数オフセット補償を行うために用いられる。
以下では具体的式を結び付けて説明を行う。
本実施の形態において、第一周波数オフセット推定器1101は式(21)を用いて第一頻周波数オフセットfを計算することができる。
Figure 0006123584
式(21)において、dt=1/fsはサンプリング時間間隔であり、arg(・)は偏角取得演算であり、その値域は[−π,π]である。このため、式(21)が推定する第一周波数オフセットf1は[−df/2,df/2]内にあり、df=1/(N・dt)は周波数領域解像度、すなわち隣接周波数点の周波数間隔である。
第一周波数オフセット補償器1102は第一周波数オフセット推定器1101が推定した第一周波数オフセットf1を用いて受信信号に対して第一周波数オフセット補償を行う。補償後の信号は以下のように表される。
Figure 0006123584
第2の実施の形態の式(9x)及び(9y)、(10x)及び(10y)と類似し、rx′(i)及びry′(i)からrx,i′(i)及びry,i′(i)を得ることができ、これはトレーニング符号sx,i,y,iに対応する長さNのベクトルである。
実際の周波数オフセットの絶対値がdf/2より大きい場合、式(21)の推定範囲を超える。arg(・)の性質及び式(21)からわかるように、本当の周波数オフセットと第一周波数オフセットf1との差はdfの整数倍であり、該周波数オフセットをf2とする。
図4に示されているように、トレーニングシーケンスの周波数スペクトルの両側にある周波数点はゼロ充填を用いたものであり、データ充填を用いた部分が周波数スペクトルの中段を占める。データを伴う既知の周波数点は合計N個あり、ゼロで充填された周波数点はN−N個あり、且つ1番目のデータを伴う周波数点はN個の周波数点のうちn1番目である。上記情報に基づき、rx,i′及びry,i′の周波数スペクトルに基づいて第二周波数オフセットf2を推定することができる。以下では第二周波数オフセットf2を推定する過程を詳細に説明する。
まず、第一変換器1103は、該トレーニングシーケンスに対応する時間領域信号を周波数領域に変換する。
例えば、第一周波数オフセット補償後の受信信号は時間領域においてrx,i′及びry,i′と表され、FFTを行って周波数領域上の信号に変換され、
Figure 0006123584
と表される。
次に、第一パワー計算器1104はトレーニングシーケンスの各周波数点におけるパワーを計算する。ここで、式(23)を用いてパワー
Figure 0006123584
を計算することができる。
Figure 0006123584
式(23)において、iはトレーニング符号を表し、値は1から2nまでの範囲を取り、nは1より大きい整数である。和は2n個のトレーニング符号の和であり、
Figure 0006123584
はやはり長さNのベクトルであり、トレーニング符号の各周波数点におけるパワーを表す。
第二周波数オフセット推定器1105は下式(24)に基づき第二周波数オフセットf2を求めることができる。
Figure 0006123584
式(24)において、imaxは
Figure 0006123584
に最大値を取らせるiである。
Figure 0006123584

Figure 0006123584
の1番目からi+N−1番目の周波数点における値を表す。sum(・)は和演算である。
第二周波数オフセット補償器1106は第二周波数オフセット推定器1105が推定した第二周波数オフセットf2に基づき、すでに第一周波数オフセットf1を補償した信号(rx′(i)及びry′ (i))に対してさらに第二周波数オフセットf2の補償を行い、最終的にすべての周波数オフセットを補償した後の信号(rx’’(i)及びry’’(i))を得る。ここで式(25x)及び(25y)を用いて第二周波数オフセット補償後の信号を得る。
Figure 0006123584
上記からわかるように、周波数オフセット推定結果は第一周波数オフセットf1と第二周波数オフセットf2との和であり、式を用いて以下のように表される。
Figure 0006123584
式(26)より表される周波数オフセットは受信機中の周波数オフセット推定器にすぐれた参考値を提供することができる。
図11に示された周波数オフセット補償器によって受信信号に対して補償を行った後、第一処理器1002中で、補償後の受信信号及びトレーニングシーケンスを用いて等化器の初期タップ係数を設定する。第一処理器1002が初期タップ係数を設定する方法は第2の実施の形態中の第一処理器702の方法と類似し、異なる点は式(18)の受信信号が2回補償した後の信号であることであり、以下のように表される。
Figure 0006123584
初期タップ係数を設定する方法については、第2の実施の形態と類似するが、ここでは重複説明は省略する。
以下では図10の構造図、以下のフローチャートを結び付けて、第3の実施の形態の係数決定方法について説明を行う。
図12は第3の実施の形態の係数決定方法のフローチャートである。それには以下のステップを含む。
送信機が送信するトレーニングシーケンスが設けられたデータ信号を受信する(ステップ1201)。
本実施の形態において、第一受信器1003は送信機が送信するトレーニングシーケンスが設けられたデータ信号を受信する。該トレーニングシーケンスの構造は第1の実施の形態、図4に記載のとおりであり、ここでは重複説明は省略する。
該トレーニングシーケンスの該データ信号中における位置を検索する(ステップ1202)。
本実施の形態において、同期器1001は該トレーニングシーケンスの該データ信号中における位置を決定し、具体的同期方法は第2の実施の形態と類似し、以下で図面13に示されたフローチャートを参照し、同期方法について説明を行うため、ここでは重複説明は省略する。
周波数オフセットに対して推定及び補償を行う(ステップ1203)。
本実施の形態において、周波数オフセット補償器1004は周波数オフセットを補償することができ、第2の実施の形態と類似している。以下で図14に示されたフローチャートを参照し、周波数オフセット補償方法について説明を行うため、ここでは重複説明は省略する。
補償後のデータ信号及び該トレーニングシーケンスに基づき、等化器の初期タップ係数を設定する(ステップ1204)。
ここで、第一処理器1002は補償後のデータ信号及びトレーニングシーケンスに基づき等化器の初期タップ係数を設定し、以下の方式を用いることができる。
周波数オフセット補償後の信号を周波数領域に変換し、周波数オフセット補償後の信号及び該トレーニングシーケンスを用いて周波数領域の係数を計算し、該周波数領域の係数を変換し、時間領域等化器の初期タップ係数を得る。
具体的な初期タップ係数設定方式は第2の実施の形態及び第3の実施の形態に記載のとおりであり、具体的には式(16x)及び(16y)から式(17)、(27)、式(19)及び(20)までを用いてもよく、ここでは重複説明は省略する。
上記第2の実施の形態からわかるように、ステップ1201及びステップ1203はオプションステップである。
図13は同期方法のフローチャートであり、図13に示されているように、それには以下のステップが含まれる。
トレーニング符号の長さ、トレーニング符号の個数、巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスの長さに基づき、各サンプリング点から始まる各偏波状態におけるn区間の長さ2Nのサンプリング信号の前N個のサンプリング信号と後N個のサンプリング信号との相関値を計算する(ステップ1301)。
ここで、第一相関計算器801は上記式(3x)及び(3y)を用いて該相関値を計算することができる。
該相関値のモジュラスの平方を計算する(ステップ1302)。
ここで、第一モジュラス平方演算器802は式(4x)及び(4y)を用いて該相関値のモジュラスの平方を計算することができる。
ステップ1303では、該相関値のモジュラスの平方を用いてあらかじめ定められたサンプリング点序数に対して加重平均を行い、それによって該トレーニングシーケンスの開始位置を得る。ここで、該あらかじめ定められたサンプリング点序数とは該相関値のモジュラスの平方が最大の相関値のモジュラスの平方のα倍より大きいサンプリング点序数をいう。αは(n−1)/n超、1未満の正の数であり、nは1未満の正の数である。
ここで、第一加重平均器803は式(5x)及び(5y)、(6x)及び(6y)を利用し、又はさらに式(7)を含んで加重平均を行い、又は式(8)を用いて加重平均を行う。
該開始位置及び該トレーニングシーケンスの長さに基づき該トレーニングシーケンスの受信した信号中における位置を決定するステップ1304。
ここで、第二処理器804は式(9x)及び(9y)又は(10x)及び(10y)を用いて決定することができる。
図14は周波数オフセット補償方法のフローチャートであり、図14に示されているように、それには以下のステップが含まれる。
トレーニングシーケンスの開始位置に対応する相関値、該トレーニング符号の長さ、及びサンプリング時間間隔によって、第一周波数オフセットを計算する(ステップ1401)。
ここで、第一周波数オフセット推定器1101は式(21)を用いて第一周波数オフセットを推定することができる。
該第一周波数オフセットを用いて、受信した該データ信号に対して第一周波数オフセット補償を行う(ステップ1402)。
ここで、第一周波数オフセット補償器1102は該第一周波数オフセットを利用し、従来のいずれか1種類の方式を用いて、第一周波数オフセット補償を行う。例えば(22x)及び(22y)の式を用いて周波数オフセット補償を行う。
該トレーニングシーケンスに対応する時間領域信号を周波数領域に変換する(ステップ1403)。
ここで、第一変換器1103が該変換を行う場合、従来のいずれか1種類の方法を用いてもよく、ここでは重複説明は省略する。
第一周波数オフセット補償後のトレーニングシーケンスの各周波数点におけるパワーを計算する(ステップ1404)。
ここで、第一パワー計算器1104は、いずれか1種類の方法を用いてパワーを計算してもよく、例えば式(23)を用いて該パワーを計算する。
ステップ1405では、算出されたパワー、該トレーニングシーケンスの周波数スペクトル上にデータを充填した周波数点及びゼロ充填周波数点の位置に基づき、第二周波数オフセットを計算する。
ここで、第二周波数オフセット推定器1105は式(24)を用いて該第二周波数オフセットを推定することができる。
該第二周波数オフセットに基づき、該第一周波数オフセット補償を行った後の信号に対して第二周波数オフセット補償を行う(ステップ1406)。
ここで、第二周波数オフセット補償器1106は従来のいずれか1種類の方式を用いて周波数オフセット補償を行ってもよい。例えば式(25x)及び(25y)を用いて周波数オフセット補償を行う。
上記実施の形態からわかるように、トレーニングシーケンスは周波数オフセットの推定に役立つことが以下の面に表れている。1)第一周波数オフセットf1は相関値推定に基づくものであり、トレーニングシーケンス中にn対の同一の利用可能なトレーニング符号を含み、これは推定精度を高めるのに役立つ。2)トレーニング符号はCAZACシーケンスを使用し、異なる周波数点におけるパワーは同一であるが、スペクトルの両側はゼロ充填周波数点であり、これはトレーニング符号の各周波数点におけるパワーに基づき第二周波数オフセットf2 を推定する方法をさらに信頼できるものにし、且つ推定範囲を大きくする。3)第一周波数オフセットf1の推定範囲は周波数領域解像度(隣接周波数点の間隔)にちょうど等しく、これによって周波数オフセットに対する二段階推定は隙間なくつながり、盲点がなくなる。
トレーニングシーケンスがタップ係数の計算に役立つことは以下の点に表れている。1)トレーニング符号中に使用されたCAZACシーケンスの各周波数点におけるパワーが同一であるため、係数計算時に異なる周波数点に対して公平である。2)トレーニングシーケンス中に異なるトレーニング符号を含み、異なるトレーニング符号は係数計算に異なるデータサンプルを提供し、最小平均2乗誤差基準に基づく計算結果をさらに正確にする。3)トレーニングシーケンス中に同一のトレーニング符号も含み、同一のトレーニング符号が提供するのは同一のデータサンプルであるが、その上にオーバーレイする雑音サンプルは異なり、同一のトレーニング符号に基づき係数を計算する場合、係数に対して平均効果を有することに相当し、これは雑音に対して抑制作用を持つ。
(第4の実施の形態)
図15は第4の実施の形態の等化器の構造図である。図15に示されているように、等化器1500は、第三処理器1501及び第四処理器1502を含む。ここで、
第三処理器1501は、該等化器の初期タップ係数を決定し、該第三処理器1501は第2の実施の形態又は3の係数決定装置700又は1000であってもよいが、ここでは重複説明は省略する。
第四処理器1502は、第三処理器1501が決定した初期タップ係数を用いて、又は該初期タップ係数及び一定比率で送信機が送信するデータ信号中に分布するその他のトレーニングシーケンスを用いてタップ係数を更新し、受信信号に対して等化処理を行う。
以下では図15及び以下のフローチャート16を結び付けて等化方法について説明を行う。
図16は第4の実施の形態の等化方法のフローチャートである。図16に示されているように、それには以下のステップを含む。
等化器の初期タップ係数を設定する(ステップ1601)。
ここで、第2の実施の形態及び3に記載の方法を用いて該初期タップ係数を決定してもよいが、ここでは重複説明は省略する。
該初期タップ係数を用いてタップ係数を更新し、又は該初期タップ係数及び一定比率で送信機が送信するデータ信号中に分布するその他のトレーニングシーケンスを用いてタップ係数を更新し、受信信号に対して等化処理を行う(ステップ1602)。
本実施の形態において、該初期タップ係数を用いてタップ係数を更新し、受信信号に対して等化処理を行う場合、従来のいずれか1種類の方法、例えば定モジュラスアルゴリズム(CMA)又は最小平均2乗誤差(LMS)を用いてもよい。
他の1つの実施の形態において、上記実施の形態に記載したように、実施の形態中のトレーニングシーケンス、図4に示されたトレーニングシーケンスTSを用いて最適値に近い初期タップ係数を得ることができる。また図17に示されているように、ペイロードデータ(payload data)中に、さらに周期的に短いその他のトレーニングシーケンス(Tで表す)を挿入する。このようにすれば、これらのトレーニングシーケンスTに基づき初期タップ係数を更新することができる。
例えば、トレーニングシーケンスTに対応する符号は位相変調(QPSK、8PSK等)を用いるが、ペイロードデータはいかなる変調方式を使用してもよく、非定モジュラスのもの(8QAM、16QAM等)であってもよい。トレーニングシーケンスTのみによってタップ係数を更新するため、通常の定モジュラスアルゴリズム(CMA)を使用することができ、これによってタップ係数の更新をペイロードデータの変調方式と無関係にする。該手段は変調方式可変又は高次非定モジュラス変調方式を用いたコヒーレント光通信システムに適用され、その長所は異なる変調方式に対して同様のアルゴリズムを用いて等化器係数を更新することができることにある。
上記実施の形態からわかるように、トレーニングシーケンス中にn対の同一のトレーニング符号を含むため、この特徴を用いてトレーニングシーケンスの開始位置を見つけ、同期を実現する場合、同期位置計算の正確性を高め、それによって設定する初期タップ係数を最適値に近づけ、該初期タップ係数に基づき、さらにタップ係数を更新し、計算量及び計算複雑度を低減させることができる。
(第5の実施の形態)
実施の形態は同期器を提供し、受信したデータ信号中のトレーニングシーケンスの位置を検索するために用いる。
その具体的構成は第2の実施の形態図8に示された同期器を用いて実現することができ、同期方法は図13に示されているとおりであり、その内容はここに組み込まれるが、ここでは重複説明は省略する。
(第6の実施の形態)(周波数オフセット補償器)
本実施の形態は周波数オフセット補償器を提供し、周波数オフセット推定及び補償を行うために用いる。その具体的構成は第2の実施の形態の図11に示された周波数オフセット補償器を用いて実現することができ、その周波数オフセット推定及び補償方法は図14に示されているとおりであり、その内容はここに組み込まれるが、ここでは重複説明は省略する。
(第7の実施の形態)
図18は第7の実施の形態の周波数オフセット推定器の構造図である。図18に示されているように、それは、第一周波数オフセット推定器1801、第一変換器1802、第一パワー計算器1803及び第二周波数オフセット推定器1804を含む。ここで、第一周波数オフセット推定器1801は、トレーニングシーケンスの開始位置に対応する相関値、該トレーニング符号の長さ、及びサンプリング時間間隔によって第一周波数オフセットを計算する。第一変換器1802は、該トレーニングシーケンスに対応する時間領域信号を周波数領域に変換する。第一パワー計算器1803は、トレーニングシーケンスの各周波数点におけるパワーを計算する。第二周波数オフセット推定器1804は、算出されたパワー、該トレーニングシーケンスの周波数スペクトル上にデータを充填した周波数点及びゼロ充填周波数点の位置に基づき第二周波数オフセットを計算するために用いられる。
上記実施の形態において、各構成の作用は図11に示された周波数オフセット補償器を参考にすることができ、ここでは重複説明は省略する。
(第8の実施の形態)
本実施の形態は受信機を提供し、該受信機は、上記第2の実施の形態及び第3の実施の形態の係数決定装置、第4の実施の形態の等化器、第5の実施の形態に記載の同期器、第6の実施の形態に記載の周波数オフセット補償器、第7の実施の形態に記載の周波数オフセット推定器、のうち1以上を含む。
図19は、第8の実施の形態の受信機の構造略図である。図19に示されているように、受信機は、コヒーレント検出ユニット1901、アナログ‐デジタル変換ユニット1902、等化器1903及びデータ復元ユニット1904を含む。ここで、コヒーレント検出ユニット1901は、入力信号に対してコヒーレント検出を行う。アナログ‐デジタル変換ユニット1902は、コヒーレント検出ユニット1901が出力した信号に対してアナログ‐デジタル変換を行う。等化器1903中の適応等化器は上記第4の実施の形態の等化器によって実現してもよく、その内容はここに組み込まれるが、ここでは重複説明は省略する。データ復元ユニット1904は、等化器303の補償後の信号に対してデータ復元を行う。
本実施の形態において、コヒーレント検出ユニット1901、アナログ‐デジタル変換ユニット1902、データ復元ユニット1904はすべて従来の構造及び機能によって実現してもよく、本実施の形態はこれを以って制限されるものではない。
他の1つの実施の形態において、等化器1903中の適応等化器は従来のいずれか1種類の等化器、図2に示されたバタフライフィルタを用いてもよいが、該等化器の初期タップ係数の設定は上記実施の形態の係数決定装置を用い、その具体的構造は第2の実施の形態及び3によって実現してもよく、その内容はここに組み込まれるが、ここでは重複説明は省略する。図20に示されているように、そのうち等化器は従来のいずれか1種類の結果を用いて実現される。
他の1つの実施の形態において、該受信機は第5の実施の形態に記載の同期器、又は第6の実施の形態に記載の周波数オフセット補償器、又は第7の実施の形態に記載の周波数オフセット推定器をさらに含んでもよく、受信機が該関連情報を用いて受信した信号をさらに処理することができるようにするが、ここでは重複説明は省略する。
(第9の実施の形態)
本実施の形態は通信システムを提供し、該システムは送信機2101及び受信機2102を含む。ここで、受信機2102は第8の実施の形態に記載の受信機であり、その内容はここに組み込まれるが、ここでは重複説明は省略する。
送信機は第1の実施の形態に記載の送信機であり、その内容はここに組み込まれるが、ここでは重複説明は省略する。
図22は第9の実施の形態中の送信機2101の構造略図である。図22に示されているように、送信機2101は、信号生成器2201、デジタル−アナログ変換ユニット2203及び光変調器ユニット2204を含む。ここで、信号生成器2201は送信データに基づきデジタル信号を生成し、トレーニングシーケンス挿入ユニット2202は、生成されたデジタル信号中に上記実施の形態に記載のトレーニングシーケンスを挿入する。デジタル−アナログ変換ユニット2203は前記デジタル信号に対してデジタル−アナログ変換を行う。光変調器ユニット2204は該デジタル−アナログ変換ユニットが変換した後の信号を変調信号として光に対して変調を行う。
本実施の形態において、トレーニングシーケンス挿入ユニット2202は図3中の第六処理器に相当し、すでに生成されたデジタル信号中にトレーニングシーケンスを挿入する。デジタル−アナログ変換ユニット2203、光変調器ユニット2204は図3中の送信機に相当し、このほか、信号発生器2201をさらに含み、データ信号を生成するために用いる。上記部品はすべて従来の構造及び機能によって実現してもよいが、実施の形態はこれによって制限されるものではない。
該係数決定装置において、初期タップ係数を決定する場合、送信機が送信するトレーニングシーケンスが設けられた信号を受信し、該トレーニングシーケンスの前記受信した信号中における位置を検索し、その後受信した信号及び該トレーニングシーケンスに基づき、等化器の初期タップ係数を設定する。このようにして最適値により近い初期タップ係数を決定し、信号損傷をおおむね補償し、受信機が信号をさらに処理するために便宜を提供することができる。
該等化器において、決定された初期タップ係数は最適値に近いため、決定された初期タップ係数を直接用いて受信信号を等化すれば、大部分の信号損傷を補償することができ、決定された初期タップ係数を用いてタップ係数を更新する場合、収束速度を高め、係数をすばやく最適値に到達させることができる。
上記同期器において、まずトレーニング符号の長さN、及び該トレーニング符号の前後に設けられた巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスの長さに基づき、各サンプリング点から始まる各偏波状態におけるn区間の長さ2Nのサンプリング値の前N個のサンプリング値と後N個のサンプリング値との相関値を計算し、該相関値のモジュラスの平方を計算し、2つの偏波状態における前記相関値のモジュラスの平方を用いて、あらかじめ定められたサンプリング点序数に対して加重平均を行い、それによって前記トレーニングシーケンスの開始位置を得、前記開始位置及び前記トレーニングシーケンスの長さに基づき、前記トレーニングシーケンスの該受信信号中における位置を決定する。上記方法及び上記トレーニングシーケンスを使用して同期を行ったため、同期の精度が高まった。
上記周波数オフセット補償器において、トレーニング符号の長さ、及びサンプリング時間間隔によって第一周波数オフセットを計算し、前記トレーニングシーケンスに対応する時間領域信号を周波数領域に変換し、第一周波数オフセット補償後のトレーニングシーケンスの各周波数点におけるパワーを計算し、算出されたパワー、前記トレーニングシーケンスの周波数スペクトル上にデータを充填した周波数点及びゼロ充填周波数点の位置に基づき第二周波数オフセットを計算し、上記第一周波数オフセット及び第二周波数オフセットを用いてそれぞれ受信信号に対して周波数オフセット補償を行う。前記n対のトレーニング符号を含むトレーニングシーケンスを用いたため、周波数オフセット推定の精度が高まった。
該送信機において、ペイロードデータ中にトレーニングシーケンスを挿入し、前記トレーニングシーケンスが設けられたデータ信号を受信機に送信し、このようにして受信機は該トレーニングシーケンスを用いて同期、周波数オフセット推定及び補償、等化を行うことができる。
本発明の以上の装置及び方法はハードウェアによって実現してもよく、ハードウェアとソフトウェアを結合して実現してもよい。本発明はこのようなコンピュータ読取可能プログラムに関し、該プログラムが論理部品によって実行される場合、該論理部品に上記装置又は構成部品を実現させ、又は該論理部品に上記各種方法又はステップを実現させることができる。本発明はさらに以上のプログラムを保存するために用いられる、ハードディスク、磁気ディスク、光ディスク、DVD、フラッシュメモリ等の記憶媒体に関する。
以上、具体的実施方式を結び付けて本発明を記述したが、本分野当業者は、これらの記述がすべて例示的なものであり、本発明保護範囲に対する制限ではないことを理解しなければならない。本分野当業者は本発明の精神および原理に基づき、本発明に対して各種変形および修正を行うことができ、これらの変形及び修正も本発明の範囲内にある。
以上の複数の実施の形態を含む実施方式に関して、さらに下記の付記を公開する。
(付記1)
送信機から受信したトレーニングシーケンスが設けられた信号中で前記トレーニングシーケンスの受信した信号中における位置を検索するための同期器、
受信した信号及びトレーニングシーケンスに基づき、等化器の初期タップ係数を設定するための第一処理器、
を含み、
ここで、各偏波状態において、前記トレーニングシーケンスはn対のトレーニング符号を含み、前記n対のトレーニング符号において、同一対のトレーニング符号は同一であり、異なる対のトレーニング符号は異なり、各対トレーニング符号の前後にそれぞれ巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスが設けられ、nは1より大きい整数である
ことを特徴とする係数決定装置。
(付記2)
前記トレーニングシーケンスはさらに、
前記トレーニングシーケンスとペイロードデータとの間に保護間隔を有する、
異なる対のトレーニング符号の間に低相互相関を有する、
2つの偏波状態において異なる対のトレーニング符号に属するが同一周波数点に位置するデータは相関しない、
前記トレーニングシーケンスのトレーニング符号は定振幅ゼロ自己相関シーケンスファミリー中から選ばれる、
前記トレーニングシーケンスのトレーニング符号の長さは素数である、
以上の5つの条件のうち1以上を満たすことを特徴とする付記1に記載の係数決定装置。
(付記3)
前記同期器は、
前記トレーニング符号の長さN、トレーニング符号の個数、並びに前記巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスの長さに基づき、各サンプリング点から始まる各偏波状態におけるn区間の長さ2Nのサンプリング値の前N個のサンプリング値と後N個のサンプリング値との相関値を計算するために用いられる第一相関計算器、
前記相関値のモジュラスの平方を計算するために用いられる第一モジュラス平方演算器、
2つの偏波状態における前記相関値のモジュラスの平方を用いて、あらかじめ定められたサンプリング点序数に対して加重平均を行い、それによって前記トレーニングシーケンスの開始位置を得るために用いられ、ここで、前記あらかじめ定められたサンプリング点序数とは前記相関値のモジュラスの平方が最大の相関値のモジュラスの平方のα倍より大きいサンプリング点序数をいい、αの値がとる範囲は(n−1)/nから1の間である、第一加重平均器、
前記開始位置、前記トレーニング符号の長さN、並びに前記巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスの長さに基づき、前記トレーニングシーケンスの受信した前記信号中における位置を決定するために用いられる第二処理器、を含むことを特徴とする付記1又は2に記載の係数決定装置。
(付記4)
受信した信号の周波数オフセットに対して推定及び補償を行うために用いられる周波数オフセット補償器をさらに含み、
前記第一処理器はさらに前記周波数オフセット補償器が補償した後のデータ信号及びトレーニングシーケンスに基づき等化器の初期タップ係数を設定するために用いられることを特徴とする付記1〜3のいずれか1項に記載の係数決定装置。
(付記5)
前記周波数オフセット補償器は、
トレーニングシーケンスの開始位置に対応する相関値、前記トレーニング符号の長さ、及びサンプリング時間間隔によって、第一周波数オフセットを計算するための第一周波数オフセット推定器、
前記第一周波数オフセットを用いて、受信した前記データ信号に対して第一周波数オフセット補償を行うための第一周波数オフセット補償器、
前記トレーニングシーケンスに対応する時間領域信号を周波数領域に変換するための第一変換器、
トレーニングシーケンスの各周波数点におけるパワーを計算するための第一パワー計算器、
算出されたパワー、前記トレーニングシーケンスの周波数スペクトル上にデータを充填した周波数点及びゼロ充填周波数点の位置に基づき、第二周波数オフセットを計算するための第二周波数オフセット推定器、
前記第二周波数オフセットに基づき、前記第一周波数オフセット補償を行った後の信号に対して第二周波数オフセット補償を行うための第二周波数オフセット補償器、を含むことを特徴とする付記4に記載の係数決定装置。
(付記6)
前記等化器の初期タップ係数を決定するために用いられ、付記1〜5のいずれか1項に記載の係数決定装置である第三処理器、
前記第三処理器が決定した初期タップ係数を用いて、又は前記初期タップ係数及び一定比率で送信機が送信するデータ信号中に分布するその他のトレーニングシーケンスを用いてタップ係数を更新し、受信信号に対して等化処理を行う第四処理器、
を含むことを特徴とする等化器。
(付記7)
受信したトレーニングシーケンスが設けられた信号、前記トレーニングシーケンスのトレーニング符号の長さN、トレーニング符号の個数、並びに前記トレーニング符号の前後に設けられた巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスの長さに基づき、各サンプリング点から始まる各偏波状態におけるn区間の長さ2Nのサンプリング値の前N個のサンプリング値と後N個のサンプリング値との相関値を計算するために用いられ、ここで、各偏波状態において、前記トレーニングシーケンスはn対のトレーニング符号を含み、前記n対のトレーニング符号において、同一対のトレーニング符号は同一であり、異なる対のトレーニング符号は異なり、各対トレーニング符号の前後にそれぞれ巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスが設けられ、nは1より大きい整数である、第二相関計算器、
前記相関値のモジュラスの平方を計算するための第二モジュラス平方演算器、
2つの偏波状態における前記相関値のモジュラスの平方を用いて、あらかじめ定められたサンプリング点序数に対して加重平均を行い、それによって前記トレーニングシーケンスの開始位置を得るために用いられ、ここで、前記あらかじめ定められたサンプリング点序数とは前記相関値のモジュラスの平方が最大の相関値のモジュラスの平方のα倍より大きいサンプリング点序数をいい、αの値がとる範囲は(n−1)/nから1の間である、第二加重平均器、
前記開始位置、前記トレーニング符号の長さ、並びに前記巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスの長さに基づき、前記トレーニングシーケンスの前記データ信号中における位置を決定する第五処理器、を含むことを特徴とする同期器。
(付記8)
受信したトレーニングシーケンスが設けられた信号中の前記トレーニングシーケンスの開始位置に対応する相関値、前記トレーニングシーケンスのトレーニング符号の長さN、及びサンプリング時間間隔によって第一周波数オフセットを計算するために用いられ、ここで、各偏波状態において、前記トレーニングシーケンスはn対のトレーニング符号を含み、前記n対のトレーニング符号において、同一対のトレーニング符号は同一であり、異なる対のトレーニング符号は異なり、各対トレーニング符号の前後にそれぞれ巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスが設けられ、nは1より大きい整数である、第三周波数オフセット推定器、
前記第一周波数オフセットを用いて、受信した前記データ信号に対して第一周波数オフセット補償を行うための第三周波数オフセット補償器、
前記トレーニングシーケンスに対応する時間領域信号を周波数領域に変換するための第三変換器、
トレーニングシーケンスの各周波数点におけるパワーを計算するための第二パワー計算器、
算出されたパワー、前記トレーニングシーケンスの周波数スペクトル上にデータを充填した周波数点及びゼロ充填周波数点の位置に基づき、第二周波数オフセットを計算するための第四周波数オフセット推定器、
前記第二周波数オフセットに基づき、前記第一周波数オフセット補償を行った後の信号に対して第二周波数オフセット補償を行うための第四周波数オフセット補償器、
を含むことを特徴とする周波数オフセット補償器。
(付記9)
トレーニングシーケンスの開始位置に対応する相関値、前記トレーニング符号の長さ、及びサンプリング時間間隔によって、第一周波数オフセットを計算するための第四周波数オフセット推定器、
前記トレーニングシーケンスに対応する時間領域信号を周波数領域に変換するために用いられる第四変換器、
トレーニングシーケンスの各周波数点におけるパワーを計算するために用いられる第三パワー計算器、
算出されたパワー、前記トレーニングシーケンスの周波数スペクトル上にデータを充填した周波数点及びゼロ充填周波数点の位置に基づき、第二周波数オフセットを計算するために用いられる第五周波数オフセット推定器、を含むことを特徴とする周波数オフセット推定器。
(付記10)
付記1〜5のいずれか1項に記載の係数決定装置を含み、又は付記6に記載の等化器、若しくは付記7に記載の同期器、若しくは付記8に記載の周波数オフセット補償器、若しくは付記9に記載の周波数オフセット推定器
を含むことを特徴とする受信機。
(付記11)
ペイロードデータ中にトレーニングシーケンスを挿入するための第六処理器と、
前記トレーニングシーケンスが設けられたペイロードデータを受信機に送信するための送信器とを含み、
ここで、各偏波状態において、前記トレーニングシーケンスはn対のトレーニング符号を含み、該n対のトレーニング符号中において、同一対のトレーニング符号は同一であり、異なる対のトレーニング符号は異なり、各対トレーニング符号の前後にそれぞれ巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスが設けられ、nは1より大きい整数である、送信機。
(付記12)
前記トレーニングシーケンスがさらに
前記トレーニングシーケンスとペイロードデータとの間に保護間隔を有する、
異なる対のトレーニング符号の間に低相互相関を有する、
2つの偏波状態において異なる対のトレーニング符号に属するが同一周波数点に位置するデータは相関しない、
前記トレーニングシーケンスのトレーニング符号は定振幅ゼロ自己相関シーケンスファミリー中から選ばれる、
前記トレーニングシーケンスのトレーニング符号の長さは素数である、
以上の5つの条件のうち1以上を満たすことを特徴とする付記11に記載の送信機。
(付記13)
送信機から受信したトレーニングシーケンスが設けられた信号中で前記トレーニングシーケンスの前記受信した信号中における位置を検索し、
受信したデータ信号及び前記トレーニングシーケンスに基づき、等化器の初期タップ係数を設定すること、
を含み、
ここで、各偏波状態において、前記トレーニングシーケンスはn対のトレーニング符号を含み、前記n対のトレーニング符号において、同一対のトレーニング符号は同一であり、異なる対のトレーニング符号は異なり、各対トレーニング符号の前後にそれぞれ巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスが設けられ、nは1より大きい整数であることを特徴とする係数決定方法。
(付記14)
前記トレーニングシーケンスがさらに、
前記トレーニングシーケンスとペイロードデータとの間に保護間隔を有する、
異なる対のトレーニング符号の間に低相互相関を有する、
2つの偏波状態において異なる対のトレーニング符号に属するが同一周波数点に位置するデータは相関しない、
前記トレーニングシーケンスのトレーニング符号は定振幅ゼロ自己相関シーケンスファミリー中から選ばれる、
前記トレーニングシーケンスのトレーニング符号の長さは素数である、
以上の5つの条件のうち1以上を満たすことを特徴とする付記13に記載の方法。
(付記15)
前記の前記トレーニングシーケンスの前記データ信号中における位置を検索することは、
前記トレーニング符号の長さN、トレーニング符号の個数、並びに前記巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスの長さに基づき、各サンプリング点を開始とする各偏波状態におけるn区間の長さ2Nのサンプリング値の前N個のサンプリング値と後N個のサンプリング値との相関値を計算し、
前記相関値のモジュラスの平方を計算し、
2つの偏波状態における前記相関値のモジュラスの平方を用いて、あらかじめ定められたサンプリング点序数に対して加重平均を行い、それによって前記トレーニングシーケンスの開始位置を得、ここで、前記あらかじめ定められたサンプリング点序数とは前記相関値のモジュラスの平方が最大の相関値のモジュラスの平方のα倍より大きいサンプリング点序数をいい、αの値がとる範囲は(n−1)/nから1の間であり、
前記開始位置及び前記トレーニングシーケンスの長さに基づき、前記トレーニングシーケンスの前記受信信号中における位置を決定すること、
を含む付記13又は14に記載の方法。
(付記16)
等化器の初期タップ係数を設定する前に、周波数オフセットに対して推定及び補償を行い、
補償後のデータ信号及びトレーニングシーケンスに基づき、等化器の初期タップ係数を設定することをさらに含むことを特徴とする付記13から付記15のいずれかに記載の方法。
(付記17)
前記周波数オフセットに対して推定及び補償を行うことは、
トレーニングシーケンスの開始位置に対応する相関値、前記トレーニング符号の長さ、及びサンプリング時間間隔によって第一周波数オフセットを計算し、
前記第一周波数オフセットを用いて、受信した前記データ信号に対して第一周波数オフセット補償を行い、
前記トレーニングシーケンスに対応する時間領域信号を周波数領域に変換し、
第一周波数オフセット補償後のトレーニングシーケンスの各周波数点におけるパワーを計算し、
算出されたパワー、前記トレーニングシーケンスの周波数スペクトル上にデータを充填した周波数点及びゼロ充填周波数点の位置に基づき、第二周波数オフセットを計算し、
前記第二周波数オフセットに基づき、前記第一周波数オフセット補償を行った後の信号に対して第二周波数オフセット補償を行うこと、
を含むことを特徴とする付記16に記載の方法。
(付記18)
前記補償後のデータ信号及びトレーニングシーケンスに基づき、等化器の初期タップ係数を設定することは、
周波数オフセット補償後の信号を周波数領域に変換し、
周波数オフセット補償後の信号及び前記トレーニングシーケンスを用いて、周波数領域の係数を計算し、
前記周波数領域の係数を変換し、時間領域等化器の初期タップ係数を得る
ことを含むことを特徴とする付記17に記載の方法。
(付記19)
付記13ないし18のいずれか1項に記載の方法を用いて等化器の初期タップ係数を決定し、
前記初期タップ係数を用いてタップ係数を更新し、又は前記初期タップ係数及び一定比率で送信機が送信するデータ信号中に分布するその他のトレーニングシーケンスを用いてタップ係数を更新し、受信信号に対して等化処理を行うこと、を含むことを特徴とする等化方法。
(付記20)
受信したトレーニングシーケンスが設けられた信号中の、前記トレーニングシーケンスのトレーニング符号の長さN、トレーニング符号の個数、並びに前記トレーニング符号の前後に設けられた巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスの長さに基づき、各サンプリング点から始まる各偏波状態におけるn区間の長さ2Nのサンプリング値の前N個のサンプリング値と後N個のサンプリング値との相関値を計算することであって、ここで、各偏波状態において、前記トレーニングシーケンスはn対のトレーニング符号を含み、前記n対のトレーニング符号において、同一対のトレーニング符号は同一であり、異なる対のトレーニング符号は異なり、各対トレーニング符号の前後にそれぞれ巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスが設けられ、nは1より大きい整数であり、
前記相関値のモジュラスの平方を計算し、
2つの偏波状態における前記相関値のモジュラスの平方を用いて、あらかじめ定められたサンプリング点序数に対して加重平均を行い、それによって前記トレーニングシーケンスの開始位置を得、ここで、前記あらかじめ定められたサンプリング点序数とは前記相関値のモジュラスの平方が最大の相関値のモジュラスの平方のα倍より大きいサンプリング点序数をいい、αは(n−1)/n超、1未満の正の数であり、
前記開始位置及び前記トレーニングシーケンスの長さに基づき、前記トレーニングシーケンスの前記データ信号中における位置を決定すること、
を含むことを特徴とする同期方法。
(付記21)
受信したトレーニングシーケンスが設けられたデータ信号中の、前記トレーニングシーケンスの開始位置に対応する相関値、前記トレーニング符号の長さN、及びサンプリング時間間隔によって第一周波数オフセットを計算し、ここで、各偏波状態において、前記トレーニングシーケンスはn対のトレーニング符号を含み、前記n対のトレーニング符号において、同一対のトレーニング符号は同一であり、異なる対のトレーニング符号は異なり、各対トレーニング符号の前後にそれぞれ巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスが設けられ、nは1より大きい整数であり、
前記第一周波数オフセットを用いて、受信した前記データ信号に対して第一周波数オフセット補償を行い、
前記トレーニングシーケンスに対応する時間領域信号を周波数領域に変換し、
第一周波数オフセット補償後のトレーニングシーケンスの各周波数点におけるパワーを計算し、
算出されたパワー、前記トレーニングシーケンスの周波数スペクトル上にデータを充填した周波数点及びゼロ充填周波数点の位置に基づき、第二周波数オフセットを計算し、
前記第二周波数オフセットに基づき、前記第一周波数オフセット補償を行った後の信号に対して第二周波数オフセット補償を行うこと、
を含むことを特徴とする周波数オフセット補償方法。
(付記22)
トレーニングシーケンスの開始位置に対応する相関値、前記トレーニング符号の長さ、及びサンプリング時間間隔によって、第一周波数オフセットを計算し、
前記トレーニングシーケンスに対応する時間領域信号を周波数領域に変換し、
トレーニングシーケンスの各周波数点におけるパワーを計算し、
算出されたパワー、前記トレーニングシーケンスの周波数スペクトル上にデータを充填した周波数点及びゼロ充填周波数点の位置に基づき、第二周波数オフセットを計算すること、
を含むことを特徴とする周波数オフセット推定方法。
(付記23)
ペイロードデータ中にトレーニングシーケンスを挿入し、
前記トレーニングシーケンスが設けられたペイロードデータを受信機に送信すること、
を含み、
ここで、各偏波状態において、前記トレーニングシーケンスはn対のトレーニング符号を含み、前記対のトレーニング符号中において、同一対のトレーニング符号は同一であり、異なる対のトレーニング符号は異なり、各対トレーニング符号の前後にそれぞれ巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスが設けられ、nは1より大きい整数であること、を含むことを特徴とするデータ送信方法。
(付記24)
前記トレーニングシーケンスがさらに、
前記トレーニングシーケンスとペイロードデータとの間に保護間隔を有する、
異なる対のトレーニング符号の間に低相互相関を有する、
2つの偏波状態において異なる対のトレーニング符号に属するが同一周波数点に位置するデータは相関しない、
以上の3つの条件のうち1以上を満たす、付記23に記載の方法。
(付記25)
前記トレーニングシーケンスのトレーニング符号は定振幅ゼロ自己相関シーケンスファミリー中から選択されることを特徴とする付記23又は24に記載の方法。
(付記26)
前記トレーニング符号の長さは素数であることを特徴とする付記25に記載の方法。
(付記27)
送信機及び受信機を含み、
前記送信機は付記11又は12に記載の送信機であり、前記受信機は付記10に記載の受信機であることを特徴とする通信システム。
300 送信器
301 第六処理器
302 送信器
700 係数決定装置
701 同期器
702 第一処理器
801 第一相関計算器
802 第一モジュラス平方演算器
803 第一加重平均器
804 第二処理器

Claims (8)

  1. 送信機から受信したトレーニングシーケンスが設けられた信号から前記トレーニングシーケンスの位置を検索するための同期器、
    受信した信号及び該信号の前記位置に設けられているトレーニングシーケンスに基づき、等化器の初期タップ係数を設定するための第一処理器、
    を含み、
    ここで、水平偏波状態と垂直偏波状態との2つの偏波状態において、前記トレーニングシーケンスはn対のトレーニング符号を含み、前記n対の各対においてトレーニング符号は同一であり、前記n対のうちのいずれの1対のトレーニング符号も前記n対のうちの前記1対以外のいずれの対のトレーニング符号異なっており、前記n対の各対トレーニング符号の前後にそれぞれ巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスが設けられており、nは1より大きい整数であり、
    前記同期器は、
    前記トレーニング符号の長さN 、トレーニング符号の個数、並びに前記巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスの長さに基づき、各サンプリング点から始まる水平偏波状態におけるn区間の長さ2N のサンプリング値の前N 個のサンプリング値と後N 個のサンプリング値との相関値と、各サンプリング点から始まる垂直偏波状態におけるn区間の長さ2N のサンプリング値の前N 個のサンプリング値と後N 個のサンプリング値との相関値と、を計算する第一相関計算器、
    前記相関値のモジュラスの平方を計算するために用いられる第一モジュラス平方演算器、
    前記2つの偏波状態における前記相関値のモジュラスの平方を用いて、あらかじめ定められたサンプリング点序数に対して加重平均を行い、それによって前記トレーニングシーケンスの開始位置を得るために用いられ、ここで、前記あらかじめ定められたサンプリング点序数とは前記相関値のモジュラスの平方が最大の相関値のモジュラスの平方のα倍より大きいサンプリング点序数をいい、αの値がとる範囲は(n−1)/nから1の間である、第一加重平均器、
    前記開始位置、前記トレーニング符号の長さN 、並びに前記巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスの長さに基づき、前記トレーニングシーケンスの受信した前記信号中における位置を決定する第二処理器、
    を含む
    ことを特徴とする係数決定装置。
  2. 前記トレーニングシーケンスはさらに、
    前記トレーニングシーケンスとペイロードデータとの間に保護間隔を有する、
    異なる対のトレーニング符号の間に低相互相関を有する、
    2つの偏波状態において異なる対のトレーニング符号に属するが同一周波数点に位置するデータは相関しない、
    前記トレーニングシーケンスのトレーニング符号は定モジュラスゼロ自己相関シーケンスファミリー中から選択される、
    前記トレーニングシーケンスのトレーニング符号の長さは素数である、
    以上の5つの条件のうち1以上を満たすことを特徴とする請求項1に記載の係数決定装置。
  3. さらに、受信した前記データ信号の周波数オフセットに対して推定及び補償を行う周波数オフセット補償器を含み、
    前記第一処理器はさらに前記周波数オフセット補償器の周波数オフセット補償後のデータ信号及びトレーニングシーケンスに基づき等化器の初期タップ係数を設定するために用いられることを特徴とする請求項1又は2に記載の係数決定装置。
  4. 前記周波数オフセット補償器は、
    トレーニングシーケンスの開始位置に対応する相関値、前記トレーニング符号の長さ、及びサンプリング時間間隔によって、第一周波数オフセットを計算するための第一周波数オフセット推定器、
    前記第一周波数オフセットを用いて、受信した前記データ信号に対して第一周波数オフセット補償を行うための第一周波数オフセット補償器、
    前記トレーニングシーケンスに対応する時間領域信号を周波数領域に変換するための第一変換器、
    トレーニングシーケンスの各周波数点におけるパワーを計算するための第一パワー計算器、
    算出されたパワー、前記トレーニングシーケンスの周波数スペクトル上にデータを充填した周波数点及びゼロ充填周波数点の位置に基づき、第二周波数オフセットを計算するための第二周波数オフセット推定器、
    前記第二周波数オフセットに基づき、前記第一周波数オフセット補償を行った後の信号に対して第二周波数オフセット補償を行うための第二周波数オフセット補償器、
    を含むことを特徴とする請求項に記載の係数決定装置。
  5. 等化器の初期タップ係数を決定するために用いられ、請求項1ないしのいずれか1項に記載の係数決定装置である第三処理器、
    前記第三処理器より決定された初期タップ係数を用いて、又は前記初期タップ係数及び一定比率で送信機が送信するデータ信号中に分布するその他のトレーニングシーケンスを用いてタップ係数を更新し、受信信号に対して等化処理を行う第四処理器、
    を含むことを特徴とする等化器。
  6. 受信したトレーニングシーケンスが設けられた信号、前記トレーニングシーケンスのトレーニング符号の長さN、トレーニング符号の個数、及び前記トレーニング符号の前後に設けられた巡回プレフィックスと巡回ポストフィックスの長さに基づき、各サンプリング点から始まる水平偏波状態におけるn区間の長さ2Nのサンプリング値の前N個のサンプリング値と後N個のサンプリング値との相関値と、垂直偏波状態におけるn区間の長さ2N のサンプリング値の前N 個のサンプリング値と後N 個のサンプリング値との相関値とを計算するために用いられ、ここで、水平偏波状態と垂直偏波状態との2つの偏波状態において、前記トレーニングシーケンスはn対のトレーニング符号を含み、前記n対の各対においてトレーニング符号は同一であり、前記n対のうちのいずれの1対のトレーニング符号も前記n対のうちの前記1対以外のいずれの対のトレーニング符号異なっており、前記n対の各対トレーニング符号の前後にそれぞれ巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスが設けられており、nは1より大きい整数である、第二相関計算器、
    前記相関値のモジュラスの平方を計算するための第二モジュラス平方演算器、
    前記2つの偏波状態における前記相関値のモジュラスの平方を用いて、あらかじめ定められたサンプリング点序数に対して加重平均を行い、それによって前記トレーニングシーケンスの開始位置を得るために用いられ、ここで、前記あらかじめ定められたサンプリング点序数とは前記相関値のモジュラスの平方が最大の相関値のモジュラスの平方のα倍より大きいサンプリング点序数をいい、αの値がとる範囲は(n−1)/nから1の間である、第二加重平均器、
    前記開始位置、前記トレーニング符号の長さ、並びに前記巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスの長さに基づき、前記トレーニングシーケンスの前記データ信号中における位置を決定する第五処理器、
    を含むことを特徴とする同期器。
  7. 受信したトレーニングシーケンスが設けられた信号中の前記トレーニングシーケンスの開始位置に対応する相関値、前記トレーニングシーケンスのトレーニング符号の長さN、及びサンプリング時間間隔によって第一周波数オフセットを計算するために用いられ、ここで、水平偏波状態と垂直偏波状態との2つの偏波状態において、前記トレーニングシーケンスはn対のトレーニング符号を含み、前記n対の各対においてトレーニング符号は同一であり、前記n対のうちのいずれの1対のトレーニング符号も前記n対のうちの前記1対以外のいずれの対のトレーニング符号異なっており、前記n対の各対トレーニング符号の前後にそれぞれ巡回プレフィックス及び巡回ポストフィックスが設けられており、nは1より大きい整数である、第三周波数オフセット推定器、
    前記第一周波数オフセットを用いて、受信した前記データ信号に対して第一周波数オフセット補償を行うための第三周波数オフセット補償器、
    前記トレーニングシーケンスに対応する時間領域信号を周波数領域に変換するための第三変換器、
    トレーニングシーケンスの各周波数点におけるパワーを計算するための第二パワー計算器、
    算出されたパワー、前記トレーニングシーケンスの周波数スペクトル上にデータを充填した周波数点及びゼロ充填周波数点の位置に基づき、第二周波数オフセットを計算するための第四周波数オフセット推定器、
    前記第二周波数オフセットに基づき、前記第一周波数オフセット補償を行った後の信号に対して第二周波数オフセット補償を行うための第四周波数オフセット補償器、
    を含むことを特徴とする周波数オフセット補償器。
  8. 請求項1ないしのいずれか1項に記載の係数決定装置を含み、又は請求項に記載の等化器、若しくは請求項に記載の同期器、若しくは請求項に記載の周波数オフセット補償器を含むことを特徴とする受信機。
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