JP6744417B2 - 偏波トラッキング装置、光受信装置、プログラムおよび偏波トラッキング方法 - Google Patents
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Description
適応等化アルゴリズムにおいては、信号に重み付けを行ない、その重みを目的関数と呼ばれる関数が最小になるように、適宜更新しながら信号の等化を行なう。信号点の共通的特徴を用いて目的関数を定める場合の等化方法を、ブラインド等化と呼ぶ。本実施形態では、これを自己ホモダイン受信器での偏波分離に応用する。
図1は、第1の実施形態に係る光受信装置の概略構成を示す図である。この光受信装置10は、光受信器11、ADC(Analog-to-Digital Converter)12、ストークスベクトル計算回路13、2つの回転角を更新する回転角更新回路14、逆偏波回転を与える逆回転付与回路15、複素シンボル計算回路16、キャリア位相推定回路17、およびシンボル判定回路18から構成されている。回転角更新回路14は、回転角更新部を構成し、逆回転付与回路15は、逆回転付与部を構成する。また、回転角更新回路14および逆回転付与回路15は、偏波トラッキング装置を構成する。
適応フィルタにおけるタップ係数更新式は、目的関数をそれぞれのタップについて偏微分することにより導かれるが、その目的関数がローカルな極値を持つ場合、初期値によっては本来収束すべき極値ではなく、そのローカルな極値に対して収束する場合がある。ブラインド偏波分離の場合、この問題は偏波特異点問題(Polarization singularity problem)として知られており、本実施形態においても初期の偏波回転によってはそれが起こりうる。そこで、第2の実施形態では、偏波特異点問題を回避するため、トレーニング信号を用いた手段を講じた。
図4は、第3の実施形態に係る光受信装置の概略構成を示す図である。第3の実施形態に係る光受信装置30は、光ファイバを伝送した光に対して、固定波長分散補償を行なう固定波長分散補償回路31を備える。固定波長分散補償回路31は、図4のAおよびBの位置に配置することが可能である。ただし、固定波長分散補償回路31の位置は、第2の実施形態に係るトレーニングモードを用いる場合はCの位置となる。
第1の実施形態では、変調信号の形態はPSK信号のみを想定した説明を行なった。すなわち、片側偏波にPSK信号を、もう片方の偏波にキャリアをのせて、かつ、それらの平均光パワーが等しい場合、PSK信号がどのシンボル点を取ろうとも、ストークス空間では全てS 1 =0に配置される。この性質を利用して、ブラインド偏波追従を行なうのが第1の実施形態であった。
Claims (8)
- 光ファイバを伝送した光変調信号の偏波変動を、ストークスベクトルを用いてトラッキングする偏波トラッキング装置であって、
前記ストークスベクトルのポアンカレ球上における変動量を、前記光変調信号の進行方向に垂直なxy平面において、前記光変調信号の光電界の方向と、y軸との角度である第1の角度と、前記光電界の前記y軸方向の成分と、前記y軸と直交するx軸方向の成分の位相差である第2の角度と、を用いて表す回転角更新手段と、
前記第1の角度および前記第2の角度で示される逆偏波回転行列を用いて、前記ストークスベクトルを回転させる逆回転付与手段と、
を備え、
前記回転角更新手段は、前記変動量の更新を行うタイミングにおいて、前記光変調信号のストークスパラメータを求め、前記タイミングにおいて求めた前記ストークスパラメータに基づき更新前の前記変動量を更新することで更新後の前記変動量を求める、偏波トラッキング装置。 - 前記光変調信号は、位相変調された信号であり、
前記回転角更新手段は、式(1)に従いストークスパラメータS 1 、S 2 及びS 3 を求め、ここで、X及びYは、前記x軸方向の光電界の成分及び前記y軸方向の光電界の成分であり、(X・Y * )は、Yの共役複素数とXとの積であり、Re()は複素数の実数部分を取り出す関数であり、Im()は複素数の虚数部分を取り出す関数であり、
前記回転角更新手段は、式(2)に従い前記第1の角度及び前記第2の角度を更新し、ここで、θ k 及びφ k は、それぞれ、更新前の前記第1の角度及び更新前の前記第2の角度であり、θ k+1 及びφ k+1 は、それぞれ、更新後の前記第1の角度及び更新後の前記第2の角度であり、前記第1の角度は0以上、かつ、+π以下であり、前記第2の角度は、−π/2以上、かつ、+π/2以下であり、μはトラッキングのスピードと精度を決定するステップサイズパラメータである、
- 前記光変調信号は、振幅変調された信号であり、
前記回転角更新手段は、式(3)に従いストークスパラメータS 1 、S 2 及びS 3 を求め、ここで、X及びYは、前記x軸方向の光電界の成分及び前記y軸方向の光電界の成分であり、(X・Y * )は、Yの共役複素数とXとの積であり、Re()は複素数の実数部分を取り出す関数であり、Im()は複素数の虚数部分を取り出す関数であり、
前記回転角更新手段は、式(4)に従い前記第1の角度及び前記第2の角度を更新し、ここで、θ k 及びφ k は、それぞれ、更新前の前記第1の角度及び更新前の前記第2の角度であり、θ k+1 及びφ k+1 は、それぞれ、更新後の前記第1の角度及び更新後の前記第2の角度であり、前記第1の角度は0以上、かつ、+π以下であり、前記第2の角度は、−π/2以上、かつ、+π/2以下であり、μはトラッキングのスピードと精度を決定するステップサイズパラメータであり、χは任意の値である、
- 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の偏波トラッキング装置を備えることを特徴とする光受信装置。
- トレーニング信号を用いて前記第1の角度および前記第2の角度を初期化する手段をさらに備える請求項4に記載の光受信装置。
- 光ファイバを伝送した光に対して、固定波長分散補償を行なう手段をさらに備える請求項4または請求項5に記載の光受信装置。
- 光ファイバを伝送した光変調信号の偏波変動を、ストークスベクトルを用いてトラッキングするためのプログラムであって、
光受信装置の1つ以上のプロセッサで実行されると、前記光受信装置に、
前記ストークスベクトルのポアンカレ球上における変動量を、前記光変調信号の進行方向に垂直なxy平面において、前記光変調信号の光電界の方向と、y軸との角度である第1の角度と、前記光電界の前記y軸方向の成分と、前記y軸と直交するx軸方向の成分の位相差である第2の角度と、を用いて表す第1処理と、
前記第1の角度および前記第2の角度で示される逆偏波回転行列を用いて、前記ストークスベクトルを回転させる第2処理と、
を実行させ、
前記第1処理は、前記変動量の更新を行うタイミングにおいて、前記光変調信号のストークスパラメータを求め、前記タイミングにおいて求めた前記ストークスパラメータに基づき更新前の前記変動量を更新することで更新後の前記変動量を求める処理を含む、プログラム。 - 光ファイバを伝送した光変調信号の偏波変動を、ストークスベクトルを用いてトラッキングする偏波トラッキング方法であって、
前記ストークスベクトルのポアンカレ球上における変動量を、前記光変調信号の進行方向に垂直なxy平面において、前記光変調信号の光電界の方向と、y軸との角度である第1の角度と、前記光電界の前記y軸方向の成分と、前記y軸と直交するx軸方向の成分の位相差である第2の角度と、を用いて表す第1ステップと、
前記第1の角度および前記第2の角度で示される逆偏波回転行列を用いて、前記ストークスベクトルを回転させる第2ステップと、
を含み、
前記第1ステップは、前記変動量の更新を行うタイミングにおいて、前記光変調信号のストークスパラメータを求め、前記タイミングにおいて求めた前記ストークスパラメータに基づき更新前の前記変動量を更新することで更新後の前記変動量を求めることを含む、偏波トラッキング方法。
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