JP7420238B2 - MIMO processing device, signal receiving device, signal transmission system, and filter coefficient update method - Google Patents

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Description

本開示は、MIMO処理装置、信号受信装置、信号伝送システム、及びフィルタ係数更新方法に関する。 The present disclosure relates to a MIMO processing device, a signal receiving device, a signal transmission system, and a filter coefficient updating method.

光ファイバ通信では、これまで、時間多重、波長多重、及び偏波多重といった、各種の物理的自由度を活用した多重化技術の導入により、大容量化が進められてきた。近年では、さらなる大容量化のために、空間の自由度を活用して信号を多重する空間多重伝送技術の検討が行われている。 In optical fiber communications, capacity has been increased by introducing multiplexing techniques that utilize various physical degrees of freedom, such as time multiplexing, wavelength multiplexing, and polarization multiplexing. In recent years, in order to further increase capacity, studies have been conducted on spatial multiplexing transmission technology that utilizes the degree of freedom in space to multiplex signals.

一般的な光ファイバ通信では、一つのクラッド中に一つの伝搬モードを有する一つのコアを持つ単一コアシングルモードファイバが、伝送媒体として使用される。これに対し、空間多重伝送技術では、一つのクラッド中に複数コアを持つマルチコアファイバや、各コアが複数の伝搬モードを有するマルチモードファイバなどの空間多重伝送用の伝送媒体が使用される。そのような伝送媒体が使用される場合、一本のファイバ中の伝搬チャネル数は、コア数、又はモード数分だけ増加し、ファイバ当たりの伝送容量を増大できる。 In typical optical fiber communications, a single core single mode fiber with one core with one propagation mode in one cladding is used as the transmission medium. On the other hand, spatial multiplexing transmission technology uses transmission media for spatial multiplexing, such as a multicore fiber having multiple cores in one cladding or a multimode fiber in which each core has multiple propagation modes. When such a transmission medium is used, the number of propagation channels in a single fiber can be increased by the number of cores or modes, increasing the transmission capacity per fiber.

上記空間多重伝送用の伝送媒体では、高い空間利用効率が望まれる。例えば、マルチコアファイバにおいて、コア間距離を小さくし、同じクラッド径でより多くのコアを配置することで、ファイバ当たりの伝送容量を増大できる。特に、コア間にクロストークが強く生じるほどにコア間距離を近づけたマルチコアファイバは、結合型マルチコアファイバと呼ばれる。しかしながら、コア間にクロストークが生じた場合、複数の伝搬チャネルを伝搬する信号間で混合が生じる。このため、個別に伝搬チャネルごとに信号を受信した場合、受信信号品質が低下する。 High space utilization efficiency is desired for the above-mentioned transmission medium for spatial multiplexing transmission. For example, in a multi-core fiber, the transmission capacity per fiber can be increased by reducing the distance between cores and arranging more cores with the same cladding diameter. In particular, a multicore fiber in which the distance between the cores is so close that strong crosstalk occurs between the cores is called a coupled multicore fiber. However, when crosstalk occurs between cores, mixing occurs between signals propagating through multiple propagation channels. Therefore, when signals are received individually for each propagation channel, the received signal quality deteriorates.

伝搬チャネル間のクロストークを補償し、それぞれの信号を分離する技術の一つとして、デジタル領域での多入力多出力(MIMO:Multi-Input Multi-Output)処理が知られている。光ファイバ通信において、通常、MIMO処理は、コヒーレント受信された複数の信号に対して行われる。例えば、結合型3コアファイバを用いて偏波多重信号が空間多重される場合、受信装置は、各コアを伝搬された信号に対して、6入力6出力(6×6)のMIMO処理を実施する。偏波多重信号の偏波分離を行う偏波分離処理も、2×2のMIMO処理とみなすことができる。 Multi-Input Multi-Output (MIMO) processing in the digital domain is known as one technique for compensating for crosstalk between propagation channels and separating respective signals. In optical fiber communications, MIMO processing is typically performed on multiple coherently received signals. For example, when polarization multiplexed signals are spatially multiplexed using a coupled three-core fiber, the receiving device performs 6-input, 6-output (6×6) MIMO processing on the signals propagated through each core. do. Polarization separation processing that performs polarization separation of a polarization multiplexed signal can also be regarded as 2×2 MIMO processing.

関連技術として、特許文献1は、互いに近接する異なる経路を伝送してきた複数の光信号を受信する光受信装置を開示する。例えば、信号伝送にNコアの結合型マルチコアファイバが用いられ、各コアにおいて偏波多重化された信号が伝送される場合、信号の多重数は2Nとなる。光受信装置において、MIMO処理部は、空間多重、及び偏波多重された信号間のクロストークを補償し、各信号を分離する。MIMO処理部は、2N個の信号間のクロストークを補償するための2N×2Nの行列型のフィルタ(MIMOフィルタ)を有する。MIMOフィルタは、結合型マルチコアファイバ伝送において生じる偏波モード分散やコア間の伝搬遅延差などの時間広がりを持つ効果を補償する。各フィルタは、有限インパルス応答(FIR:Finite impulse response)フィルタや、周波数領域フィルタなどのフィルタとして構成される。例えば、各フィルタにFIRフィルタが用いられる場合、そのタップ数をMとすれば、MIMOフィルタは全体として2N×2N×M個の係数を持つ。 As a related technique, Patent Document 1 discloses an optical receiving device that receives a plurality of optical signals transmitted through different routes close to each other. For example, when a coupled multi-core fiber with N cores is used for signal transmission and polarization multiplexed signals are transmitted in each core, the number of multiplexed signals is 2N. In the optical receiver, the MIMO processing unit compensates for crosstalk between spatially multiplexed and polarization multiplexed signals and separates each signal. The MIMO processing unit has a 2N×2N matrix type filter (MIMO filter) for compensating for crosstalk between 2N signals. The MIMO filter compensates for time-spread effects such as polarization mode dispersion and propagation delay differences between cores that occur in coupled multi-core fiber transmission. Each filter is configured as a finite impulse response (FIR) filter, a frequency domain filter, or the like. For example, when an FIR filter is used for each filter, and the number of taps is M, the MIMO filter has 2N×2N×M coefficients as a whole.

図16は、MIMOフィルタの構成例を示す。図16では、コア数N=2であり、信号の多重数が2N=4の場合におけるMIMOフィルタの構成例が示されている。図16に示されるように、MIMOフィルタ500は、4×4の行列状に配置されたFIRフィルタ510を有する。係数更新部520は、FIRフィルタ510の係数を更新する。なお、図16には図面簡略化のため係数更新部520が1つだけ図示されているが、係数更新部520は、各FIRフィルタ510に対応して配置される。 FIG. 16 shows a configuration example of a MIMO filter. FIG. 16 shows a configuration example of a MIMO filter when the number of cores is N=2 and the number of multiplexed signals is 2N=4. As shown in FIG. 16, the MIMO filter 500 includes FIR filters 510 arranged in a 4×4 matrix. Coefficient update section 520 updates the coefficients of FIR filter 510. Note that although only one coefficient updating section 520 is shown in FIG. 16 to simplify the drawing, the coefficient updating section 520 is arranged corresponding to each FIR filter 510.

MIMOフィルタ500の入力をx(j=1,...,2N)とし、出力をy(i=1,...,2N)とする。また、xとyに対応するFIRフィルタ510の係数(係数ベクトル)をHijとする。各FIRフィルタ510のタップ数をMとした場合、各FIRフィルタ510の係数Hijは、下記式で表される。
ij=(hij[0],hij[1], ... ,hij[M-1])
上記式において、「」は転置を表す。あるシンボル時刻に相当する整数kに対し、MIMOフィルタの入力(入力ベクトル)をX[k]=(x[k],x[k-1],...,x[k-M+1])とすると、MIMOフィルタの出力y[k]は、下記式で表される。

Figure 0007420238000001
上記式において、「」(ダガー)は、エルミート共役を表す。Let the input of the MIMO filter 500 be x j (j=1, . . . , 2N), and the output be y i (i=1, . . . , 2N). Further, it is assumed that the coefficient (coefficient vector) of the FIR filter 510 corresponding to x j and y i is H ij . When the number of taps of each FIR filter 510 is M, the coefficient H ij of each FIR filter 510 is expressed by the following formula.
H ij = (h ij [0], h ij [1], ..., h ij [M-1]) T
In the above formula, " T " represents transposition. For an integer k corresponding to a certain symbol time, the input (input vector) of the MIMO filter is expressed as X j [k] = (x j [k], x j [k-1], ..., x j [k- M+1]) T , the output y i [k] of the MIMO filter is expressed by the following formula.
Figure 0007420238000001
In the above formula, " + " (dagger) represents a Hermitian conjugate.

MIMOフィルタ500において、X[k]に対して伝送路で生じたクロストークなどの特性の逆特性を演算することにより、クロストークが生じる前の信号を分離することができる。伝送路の状態は、環境温度や光ファイバに加わる力の状態に応じて変化する。係数更新部520は、FIRフィルタ510の係数を、伝送路の状態に追従して適応的に更新する。適応的な係数更新のアルゴリズムとして、CMA(Constant modulus algorithm)や、DDLMS(Decision directed least mean square)などのアルゴリズムが知られている。In the MIMO filter 500, a signal before crosstalk occurs can be separated by calculating an inverse characteristic of a characteristic such as crosstalk occurring in a transmission path with respect to X j [k]. The state of the transmission path changes depending on the environmental temperature and the state of the force applied to the optical fiber. The coefficient update unit 520 adaptively updates the coefficients of the FIR filter 510 in accordance with the state of the transmission path. As algorithms for adaptive coefficient updating, algorithms such as CMA (Constant modulus algorithm) and DDLMS (Decision directed least mean square) are known.

図17は、係数更新部520における係数更新量の算出を示す。ここでは、係数更新部520は、MIMOフィルタの係数更新をCMAによって行うものとする。CMAによるフィルタ係数更新は、下記式で表される。
ij→Hij+με[k]y[k]X [k]
上記式において、「」は複素共役を表す。μは、ステップサイズと呼ばれる、1ステップごとの係数更新の大きさを決めるパラメータである。ε[k]は、rを振幅として、下記式で表される。
ε[k]=r-|y[k]|
FIG. 17 shows calculation of the coefficient update amount in the coefficient update unit 520. Here, it is assumed that the coefficient update unit 520 updates the coefficients of the MIMO filter using CMA. The filter coefficient update by CMA is expressed by the following formula.
H ij →H ij +με i [k]y i [k]X j * [k]
In the above formula, " * " represents a complex conjugate. μ is a parameter called step size that determines the size of coefficient update for each step. ε i [k] is expressed by the following formula, where r is the amplitude.
ε i [k]=r 2 −|y i [k] | 2

別の関連技術として、特許文献2は、適応アレイ装置を開示する。特許文献2に記載の適応アレイ装置は、複数の信号源の中から、ある特定の信号源のみを目標信号源として受信するための適応フィルタを有する。適応アレイ装置は、目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度より高いビームフォーマの出力信号振幅に関する第1の指標を生成する。また、適応アレイ装置は、目標信号源に対する感度が他の信号源に対する感度より低いビームフォーマの出力信号振幅に関する第2の指標を生成する。適応アレイ装置は、第1の指標と第2の指標とを用いて、適応フィルタにおける適応アルゴリズムのステップサイズを決定する。 As another related technology, Patent Document 2 discloses an adaptive array device. The adaptive array device described in Patent Document 2 includes an adaptive filter for receiving only a certain signal source as a target signal source from among a plurality of signal sources. The adaptive array device generates a first indication of a beamformer output signal amplitude that is more sensitive to the target signal source than to other signal sources. The adaptive array device also generates a second indicator regarding the output signal amplitude of the beamformer that is less sensitive to the target signal source than to other signal sources. The adaptive array device uses the first index and the second index to determine a step size of an adaptive algorithm in the adaptive filter.

国際公開第2015/052895号International Publication No. 2015/052895 特開平11-052988号公報Japanese Patent Application Publication No. 11-052988

前述のように、MIMOフィルタは全体として、2N×2N×M個の係数を持つ。MIMOフィルタの適応係数制御では、各フィルタ係数を、初期状態から更新していき、伝送路の逆特性となる所望の状態に収束させる必要がある。しかしながら、空間多重数が大きい場合はNが大きくなり、また、長距離伝送の場合には必要とされるMが大きくなり、MIMOフィルタにおける係数の数は膨大となる。その場合、膨大な数の係数を更新する必要があるため、係数の収束までに長い時間を要する。一般に、フィルタ係数更新において、ステップサイズを大きな値に設定することで、収束速度を上げることができる。しかしながら、ステップサイズが大きな値に設定される場合、適応制御の安定性が低下する。 As mentioned above, the MIMO filter has 2N×2N×M coefficients as a whole. In adaptive coefficient control of a MIMO filter, each filter coefficient needs to be updated from an initial state and converged to a desired state that has the opposite characteristics of the transmission path. However, when the number of spatial multiplexing is large, N becomes large, and in the case of long-distance transmission, M is required, and the number of coefficients in the MIMO filter becomes enormous. In that case, it is necessary to update a huge number of coefficients, so it takes a long time for the coefficients to converge. Generally, when updating filter coefficients, the convergence speed can be increased by setting the step size to a large value. However, when the step size is set to a large value, the stability of adaptive control decreases.

特許文献2に記載の適応アレイ装置は、2つのビームフォーマの出力信号振幅に関する指標を用いて、ステップサイズを決定する。しかしながら、特許文献2は、息づき雑音を小さくし、出力信号の品質を高くしたままで、妨害信号源の移動に高速追従させることのできる適応アレイ装置を提供することを目的としている。特許文献2では、ステップサイズの決定に、適応フィルタへの入力が用いられている。仮に特許文献2に記載のステップサイズの決定をMIMOフィルタの係数の適応制御に適用したとしても、係数を初期状態から所望の状態への収束させるまでに要する時間を短縮することはできない。 The adaptive array device described in Patent Document 2 determines the step size using indicators related to the output signal amplitudes of two beamformers. However, the object of Patent Document 2 is to provide an adaptive array device that can quickly follow the movement of a disturbance signal source while reducing breathing noise and maintaining high output signal quality. In Patent Document 2, input to an adaptive filter is used to determine the step size. Even if the step size determination described in Patent Document 2 is applied to adaptive control of the coefficients of a MIMO filter, the time required for the coefficients to converge from an initial state to a desired state cannot be shortened.

本開示は、上記事情に鑑み、適応MIMO信号処理において、係数を初期状態から所望の状態への収束させるまでに要する時間を短縮することができるMIMO処理装置、信号受信装置、信号伝送システム、及びフィルタ係数更新方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present disclosure provides a MIMO processing device, a signal receiving device, a signal transmission system, and a signal receiving device that can reduce the time required for coefficients to converge from an initial state to a desired state in adaptive MIMO signal processing. The purpose of this invention is to provide a method for updating filter coefficients.

上記目的を達成するために、本開示は、適応制御される係数を有する複数のフィルタを含み、クロストークを含む複数の信号の間のクロストークを補償するMIMOフィルタと、前記MIMOフィルタの出力の関数である損失関数の前記係数に関する勾配を算出する勾配算出手段と、前記勾配の大きさを検出する大きさ検出手段と、前記検出された勾配の大きさに基づいて前記係数の適応制御で使用されるステップサイズを調整するステップサイズ調整手段と、前記ステップサイズ調整手段で調整されたステップサイズを用いて、前記係数の更新量を算出する更新量算出手段と、前記更新量算出手段で算出された更新量を用いて、前記フィルタの係数を更新する係数更新手段とを備えるMIMO処理装置を提供する。 To achieve the above object, the present disclosure provides a MIMO filter that includes a plurality of filters having adaptively controlled coefficients and compensates for crosstalk between a plurality of signals including crosstalk; gradient calculation means for calculating a gradient regarding the coefficient of a loss function that is a function; magnitude detection means for detecting the magnitude of the gradient; and use in adaptive control of the coefficient based on the magnitude of the detected gradient. step size adjusting means for adjusting the step size to be updated; update amount calculating means for calculating the update amount of the coefficient using the step size adjusted by the step size adjusting means; and coefficient updating means for updating the coefficients of the filter using the updated amount.

本開示は、クロストークを含む複数の信号を受信する受信手段と、前記複数の信号を分離して復調する復調器と、前記復調された複数の信号から送信データを復号する復号器とを備える信号受信装置を提供する。信号受信装置において、前記復調器は、適応制御される係数を有する複数のフィルタを含み、前記複数の信号の間のクロストークを補償するMIMOフィルタと、前記MIMOフィルタの出力の関数である損失関数の前記係数に関する勾配を算出する勾配算出手段と、前記勾配の大きさを検出する大きさ検出手段と、前記検出された勾配の大きさに基づいて前記係数の適応制御で使用されるステップサイズを調整するステップサイズ調整手段と、前記ステップサイズ調整手段で調整されたステップサイズを用いて、前記係数の更新量を算出する更新量算出手段と、前記更新量算出手段で算出された更新量を用いて、前記フィルタの係数を更新する係数更新手段とを有する。 The present disclosure includes a receiving unit that receives a plurality of signals including crosstalk, a demodulator that separates and demodulates the plurality of signals, and a decoder that decodes transmission data from the plurality of demodulated signals. A signal receiving device is provided. In the signal receiving device, the demodulator includes a plurality of filters having coefficients that are adaptively controlled, a MIMO filter that compensates for crosstalk between the plurality of signals, and a loss function that is a function of the output of the MIMO filter. a gradient calculating means for calculating a gradient with respect to the coefficient, a magnitude detecting means for detecting the magnitude of the gradient, and a step size used in adaptive control of the coefficient based on the magnitude of the detected gradient. step size adjusting means for adjusting, update amount calculating means for calculating the update amount of the coefficient using the step size adjusted by the step size adjusting means, and using the update amount calculated by the update amount calculating means. and coefficient updating means for updating coefficients of the filter.

本開示は、複数の信号を多重化し、伝送路に送出する信号送信装置と、前記伝送路を介して複数の信号を受信する信号受信装置とを備える信号伝送システムを提供する。信号伝送システムにおいて、前記信号受信装置は、前記複数の信号を受信する受信手段と、前記複数の信号を分離して復調する復調器と、前記復調された複数の信号から送信データを復号する復号器とを備える。信号受信装置において、前記復調器は、適応制御される係数を有する複数のフィルタを含み、前記信号送信装置から前記信号受信装置の間において複数の信号の間に生じたクロストークを補償するMIMOフィルタと、前記MIMOフィルタの出力の関数である損失関数の前記係数に関する勾配を算出する勾配算出手段と、前記勾配の大きさを検出する大きさ検出手段と、前記検出された勾配の大きさに基づいて前記係数の適応制御で使用されるステップサイズを調整するステップサイズ調整手段と、前記ステップサイズ調整手段で調整されたステップサイズを用いて、前記係数の更新量を算出する更新量算出手段と、前記更新量算出手段で算出された更新量を用いて、前記フィルタの係数を更新する係数更新手段とを有する。 The present disclosure provides a signal transmission system including a signal transmitting device that multiplexes a plurality of signals and transmitting the multiplexed signals to a transmission path, and a signal receiving device that receives the plurality of signals via the transmission path. In the signal transmission system, the signal receiving device includes a receiving unit that receives the plurality of signals, a demodulator that separates and demodulates the plurality of signals, and a decoder that decodes transmission data from the plurality of demodulated signals. Equipped with a container. In the signal receiving device, the demodulator includes a plurality of filters having coefficients that are adaptively controlled, and a MIMO filter that compensates for crosstalk occurring between the plurality of signals between the signal transmitting device and the signal receiving device. a gradient calculating means for calculating a gradient regarding the coefficient of a loss function that is a function of the output of the MIMO filter; a magnitude detecting means for detecting the magnitude of the gradient; and a magnitude detecting means for detecting the magnitude of the gradient, based on the magnitude of the detected gradient. step size adjusting means for adjusting the step size used in the adaptive control of the coefficient; and update amount calculating means for calculating the update amount of the coefficient using the step size adjusted by the step size adjusting means. and coefficient updating means for updating coefficients of the filter using the update amount calculated by the update amount calculation means.

本開示は、適応制御される係数を有する複数のフィルタを含み、クロストークを含む複数の信号の間のクロストークを補償するMIMO(Multi-Input Multi-Output)フィルタの出力の関数である損失関数の前記係数に関する勾配を算出し、前記勾配の大きさを検出し、前記検出された勾配の大きさに基づいて前記係数の適応制御で使用されるステップサイズを調整し、前記調整されたステップサイズを用いて、前記係数の更新量を算出し、前記算出された更新量を用いて、前記フィルタの係数を更新するMIMOフィルタ係数更新方法を提供する。 The present disclosure includes a plurality of filters having coefficients that are adaptively controlled, and a loss function that is a function of the output of a multi-input multi-output (MIMO) filter that compensates for crosstalk between a plurality of signals including crosstalk. calculating a gradient with respect to the coefficient of , detecting the magnitude of the gradient, adjusting a step size used in adaptive control of the coefficient based on the detected magnitude of the gradient, and determining the adjusted step size. A MIMO filter coefficient updating method is provided, in which an update amount of the coefficient is calculated using the above-described update amount, and a coefficient of the filter is updated using the calculated update amount.

本開示に係るMIMO処理装置、信号受信装置、信号伝送システム、及びフィルタ係数更新方法は、適応MIMO信号処理において、係数を初期状態から所望の状態への収束させるまでに要する時間を短縮することができる。 A MIMO processing device, a signal receiving device, a signal transmission system, and a filter coefficient updating method according to the present disclosure can reduce the time required for coefficients to converge from an initial state to a desired state in adaptive MIMO signal processing. can.

本開示に係るMIMO処理装置を概略的に示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram schematically showing a MIMO processing device according to the present disclosure. 本開示の一実施形態に係る信号伝送システムを示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a signal transmission system according to an embodiment of the present disclosure. 光送信機の構成例を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of an optical transmitter. 光伝送路の構成例を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of an optical transmission line. 光ファイバの断面を示す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cross section of an optical fiber. 光受信機の構成例を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of an optical receiver. 復調部の構成例を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a demodulation section. MIMO処理部の構成例を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a MIMO processing unit. 更新量算出部の構成例を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of an update amount calculation unit. 更新量算出部における係数更新量の計算の一例を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of calculation of a coefficient update amount in an update amount calculation unit. 更新量算出部における係数更新量の計算の別の例を示すブロック図。FIG. 7 is a block diagram showing another example of calculation of the coefficient update amount in the update amount calculation unit. MIMO処理部における動作手順を示すフローチャート。5 is a flowchart showing an operation procedure in a MIMO processing unit. 損失の時間変化を示すグラフ。A graph showing changes in loss over time. 損失の時間変化を示すグラフ。A graph showing changes in loss over time. 損失の時間変化を示すグラフ。A graph showing changes in loss over time. MIMOフィルタの構成例を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a MIMO filter. 係数更新部における係数更新量算出を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing calculation of coefficient update amount in a coefficient update section.

本開示の実施の形態の説明に先立って、本開示の概要を説明する。図1は、本開示に係るMIMO処理装置を概略的に示す。MIMO処理装置10は、MIMOフィルタ11、勾配算出手段12、大きさ検出手段13、ステップサイズ調整手段14、更新量算出手段15、及び係数更新手段16を有する。 Prior to describing the embodiments of the present disclosure, an overview of the present disclosure will be explained. FIG. 1 schematically shows a MIMO processing apparatus according to the present disclosure. The MIMO processing device 10 includes a MIMO filter 11, a gradient calculation means 12, a magnitude detection means 13, a step size adjustment means 14, an update amount calculation means 15, and a coefficient update means 16.

MIMOフィルタ11は、適応制御される係数を有する複数のフィルタを含む。MIMOフィルタ11は、クロストークを含む複数の信号の間のクロストークを補償する。勾配算出手段12は、MIMOフィルタ11の出力の関数である損失関数の係数に関する勾配を算出する。大きさ検出手段13は、損失関数の係数に関する勾配の大きさを検出する。 MIMO filter 11 includes a plurality of filters having adaptively controlled coefficients. MIMO filter 11 compensates for crosstalk between multiple signals including crosstalk. The gradient calculating means 12 calculates the gradient regarding the coefficient of the loss function which is a function of the output of the MIMO filter 11. The magnitude detection means 13 detects the magnitude of the gradient regarding the coefficients of the loss function.

ステップサイズ調整手段14は、検出された勾配の大きさに基づいて、フィルタの係数の適応制御で使用されるステップサイズを調整する。更新量算出手段15は、ステップサイズ調整手段14で調整されたステップサイズを用いて、フィルタの係数の更新量を算出する。係数更新手段16は、更新量算出手段15で算出された更新量を用いて、MIMOフィルタの係数を更新する。 The step size adjustment means 14 adjusts the step size used in adaptive control of the coefficients of the filter based on the magnitude of the detected gradient. The update amount calculation means 15 uses the step size adjusted by the step size adjustment means 14 to calculate the update amount of the coefficients of the filter. The coefficient updating means 16 uses the update amount calculated by the update amount calculation means 15 to update the coefficients of the MIMO filter.

本開示では、係数更新手段16は、損失関数の係数に関する勾配の大きさに基づいて調整されたステップサイズを用いて計算された係数更新量でMIMOフィルタ11の係数を更新する。損失関数の係数に関する勾配の大きさが小さい場合、係数が鞍点や局所最適値の付近に留まり、係数が所望の状態に収束するまでに要する時間が長くなり得る。本開示は、勾配の大きさに応じて適切にステップサイズを調整することで、係数が鞍点や局所最適値に留まることを回避することができる。このため、本開示は、MIMOフィルタ11の係数の適応制御において、係数が初期状態から所望の状態に収束するまでに要する時間を短縮することができる。 In the present disclosure, the coefficient update unit 16 updates the coefficients of the MIMO filter 11 with the coefficient update amount calculated using the step size adjusted based on the magnitude of the gradient regarding the coefficients of the loss function. If the magnitude of the slope for the coefficients of the loss function is small, the coefficients may remain near a saddle point or local optimum, and the time required for the coefficients to converge to the desired state may be longer. In the present disclosure, by appropriately adjusting the step size according to the magnitude of the gradient, it is possible to avoid the coefficients from remaining at a saddle point or a local optimum value. Therefore, in the adaptive control of the coefficients of the MIMO filter 11, the present disclosure can shorten the time required for the coefficients to converge from an initial state to a desired state.

以下、本開示の実施の形態を詳細に説明する。図2は、本開示の一実施形態に係る信号伝送システムを示す。本実施形態において、信号伝送システムは、光ファイバ通信システム100として構成される。光ファイバ通信システム100は、光送信機(光送信装置)110、光伝送路(伝送路)130、及び光受信機(光受信装置)150を有する。光ファイバ通信システム100は、例えば光海底ケーブルシステムを構成する。 Embodiments of the present disclosure will be described in detail below. FIG. 2 shows a signal transmission system according to an embodiment of the present disclosure. In this embodiment, the signal transmission system is configured as an optical fiber communication system 100. The optical fiber communication system 100 includes an optical transmitter (optical transmitter) 110, an optical transmission line (transmission line) 130, and an optical receiver (optical receiver) 150. The optical fiber communication system 100 constitutes, for example, an optical submarine cable system.

光送信機110は、複数の送信データを、空間多重、及び/又は偏波多重される複数の光信号に変換する。光送信機110は、例えば4つの送信データを2つの偏波多重光信号に変換する。光送信機110は、変換された2つの偏波多重光信号を光伝送路130に送出する。光伝送路130では、2つの偏波多重光信号は空間多重される。光伝送路130は、例えば結合型2コアファイバを含む。光伝送路130は、光送信機110から送出された2つの偏波多重光信号を光受信機150まで伝送する。光受信機150は、光伝送路130を介して受信した複数の光信号から、複数の送信データを復元する。光受信機150は、例えば2つの偏波多重光信号から、4つの送信データを復元する。 The optical transmitter 110 converts a plurality of transmission data into a plurality of spatially multiplexed and/or polarization multiplexed optical signals. The optical transmitter 110 converts, for example, four pieces of transmission data into two polarization multiplexed optical signals. The optical transmitter 110 sends the two converted polarization multiplexed optical signals to the optical transmission line 130. In the optical transmission line 130, the two polarization multiplexed optical signals are spatially multiplexed. The optical transmission line 130 includes, for example, a coupled two-core fiber. The optical transmission line 130 transmits the two polarization multiplexed optical signals sent from the optical transmitter 110 to the optical receiver 150. The optical receiver 150 restores a plurality of transmission data from a plurality of optical signals received via the optical transmission line 130. The optical receiver 150 restores four pieces of transmission data from, for example, two polarization multiplexed optical signals.

図3は、光送信機110の構成例を示す。光送信機110は、符号化部111、予等化部112a及び112b、DAC(Digital analog converter)113a及び113b、光変調器114a及び114b、並びにLD(Laser diode)115を有する。符号化部111は、データを符号化する。符号化部111は、光伝送路130(図2を参照)に使用される結合型2コアファイバの各コアについて、X、Y偏波のin-phase(I)成分、及びquadrature(Q)成分の4系列の信号を出力する。 FIG. 3 shows a configuration example of the optical transmitter 110. The optical transmitter 110 includes an encoding section 111, pre-equalization sections 112a and 112b, DACs (Digital analog converters) 113a and 113b, optical modulators 114a and 114b, and an LD (Laser diode) 115. Encoding section 111 encodes data. The encoding unit 111 encodes in-phase (I) components and quadrature (Q) components of X and Y polarization for each core of the coupled two-core fiber used in the optical transmission line 130 (see FIG. 2). Outputs four series of signals.

予等化部112a及び112bは、それぞれ、符号化された4系列の信号に対し、光送信機内のデバイスの歪みなどをあらかじめ補償する予等化を実施する。DAC113a及び113bは、それぞれ、予等化が実施された4系列の信号を電気信号に変換する。 Pre-equalization units 112a and 112b each perform pre-equalization on the encoded four-series signals to compensate for distortion of devices within the optical transmitter in advance. The DACs 113a and 113b each convert the four series of pre-equalized signals into electrical signals.

LD115は、CW(Continuous wave)光を出力する。光変調器114a及び114bは、それぞれ、LD115から出力されたCW光を、DAC113a及び113bから出力される4系列の信号に応じて変調し、偏波多重された光信号を生成する。光変調器114a及び114bは、例えば偏波多重QPSK(Quadrature Phase shift Keying)信号を生成する。光変調器114aは、結合型2コアファイバの一方のコア(コア1)に偏波多重された光信号を送出する。光変調器114bは、結合型2コアファイバの他方のコア(コア2)に偏波多重された光信号を送出する。 The LD 115 outputs CW (continuous wave) light. The optical modulators 114a and 114b respectively modulate the CW light output from the LD 115 according to the four series of signals output from the DACs 113a and 113b, and generate polarization-multiplexed optical signals. The optical modulators 114a and 114b generate, for example, polarization multiplexed QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) signals. The optical modulator 114a sends out a polarization-multiplexed optical signal to one core (core 1) of the coupled two-core fiber. The optical modulator 114b sends out a polarization-multiplexed optical signal to the other core (core 2) of the coupled two-core fiber.

図4は、光伝送路130の構成例を示す。光伝送路130は、ファンアウト131及び134、光ファイバ132、並びに光増幅器133を有する。光ファイバ132は、例えば結合型2コアファイバとして構成される。図5は、光ファイバ132の断面を示す。光ファイバ132は、1つのクラッドの中に、2つのコア141及び142を有する。コア141及び142は、それぞれ、例えば偏波多重QPSK信号を導波する。 FIG. 4 shows an example of the configuration of the optical transmission line 130. The optical transmission line 130 has fanouts 131 and 134, an optical fiber 132, and an optical amplifier 133. The optical fiber 132 is configured, for example, as a coupled two-core fiber. FIG. 5 shows a cross section of optical fiber 132. Optical fiber 132 has two cores 141 and 142 in one cladding. The cores 141 and 142 each guide, for example, a polarization multiplexed QPSK signal.

ファンアウト131は、複数の光信号を、光ファイバ132の各コアへ導波する。光増幅器133は、各コアに導波される光信号を増幅する。光増幅器は133、例えば、複数のコアを有する、エルビウム添加ファイバ増幅器(EDFA:erbium doped fiber amplifier)として構成される。光増幅器133は、ファンアウトと通常の単一コアEDFAとを含む構成であってもよい。ファンアウト134は、光ファイバ132の各コアを導波された光信号を、光受信機150(図2を参照)に出力する。 Fan-out 131 guides multiple optical signals to each core of optical fiber 132. The optical amplifier 133 amplifies the optical signal guided to each core. The optical amplifier 133 is configured, for example, as an erbium doped fiber amplifier (EDFA) with multiple cores. Optical amplifier 133 may include a fan-out and a conventional single-core EDFA. Fanout 134 outputs the optical signals guided through each core of optical fiber 132 to optical receiver 150 (see FIG. 2).

図6は、光受信機150の構成例を示す。光受信機150は、LD151、コヒーレント受信機152a及び152b、ADC(Analog digital converter)153a及び153b、復調部154、並びに復号部155を有する。光受信機150において、復調部(復調器)154、及び復号部(復号器)155など回路は、例えばDSP(digital signal processor)などのデバイスを用いて構成され得る。 FIG. 6 shows a configuration example of the optical receiver 150. The optical receiver 150 includes an LD 151, coherent receivers 152a and 152b, ADCs (analog digital converters) 153a and 153b, a demodulator 154, and a decoder 155. In the optical receiver 150, circuits such as a demodulator 154 and a decoder 155 may be configured using a device such as a DSP (digital signal processor).

LD151は、ローカルオシレータ光となるCW光を出力する。コヒーレント受信機152a及び152bは、それぞれ、LD151から出力されるCW光を用いて、光ファイバの各コアを伝送された光信号に対してコヒーレント検波を実施する。コヒーレント受信機152a及び152bは、それぞれ、コヒーレント検波されたX/Y偏波のI/Q成分に相当する4系列の受信信号(電気信号)を出力する。 The LD 151 outputs CW light that becomes local oscillator light. The coherent receivers 152a and 152b each use the CW light output from the LD 151 to perform coherent detection on the optical signal transmitted through each core of the optical fiber. The coherent receivers 152a and 152b each output four series of received signals (electrical signals) corresponding to the I/Q components of the coherently detected X/Y polarized waves.

ADC153a及び153bは、それぞれ、コヒーレント受信機152a及び152bから出力される受信信号をサンプリングし、デジタル領域の信号に変換する。復調部(復調信号処理回路)154は、ADC153a及び153bでサンプリングされた計8系列の受信信号に対してデジタル信号処理を行い、受信信号を復調する。復号部(復号信号処理回路)155は、復調された信号に対して復号を行い、送信されたデータを復元する。 The ADCs 153a and 153b sample the received signals output from the coherent receivers 152a and 152b, respectively, and convert them into signals in the digital domain. The demodulator (demodulated signal processing circuit) 154 performs digital signal processing on a total of eight series of received signals sampled by the ADCs 153a and 153b, and demodulates the received signals. The decoding unit (decoded signal processing circuit) 155 decodes the demodulated signal and restores the transmitted data.

図7は、復調部154の構成例を示す。復調部154は、複素数変換部161、波長分散補償部162、MIMO処理部163、及びキャリア位相補償部164を有する。複素数変換部161は、各コアのそれぞれの偏波のI/Q成分の受信信号を複素数に変換する。複素数変換部161は、複素数に変換された、コア1/2のX/Y偏波の4系列の信号を出力する。 FIG. 7 shows an example of the configuration of the demodulator 154. The demodulation section 154 includes a complex number conversion section 161, a chromatic dispersion compensation section 162, a MIMO processing section 163, and a carrier phase compensation section 164. The complex number conversion unit 161 converts the received signal of the I/Q component of each polarized wave of each core into a complex number. The complex number conversion unit 161 outputs four series of signals of X/Y polarization of core 1/2 which have been converted into complex numbers.

波長分散補償部162は、複素数に変換された4系列の受信信号のそれぞれに対し、光伝送路130(図2を参照)において蓄積された波長分散を補償する。MIMO処理部163は、波長分散が補償された4系列の信号に対してMIMO処理を行ってクロストークを補償し、各コアを伝送されたX/Y偏波の信号を分離する。MIMO処理部163は、図1に示されるMIMO処理装置10に対応する。 The chromatic dispersion compensator 162 compensates for the chromatic dispersion accumulated in the optical transmission line 130 (see FIG. 2) for each of the four series of received signals converted into complex numbers. The MIMO processing unit 163 performs MIMO processing on the four series of signals whose chromatic dispersion has been compensated to compensate for crosstalk, and separates the X/Y polarized signals transmitted through each core. The MIMO processing unit 163 corresponds to the MIMO processing device 10 shown in FIG.

キャリア位相補償部164は、分離された4系列の信号のそれぞれに対し、キャリア位相補償を行う。キャリア位相補償部164は、光信号のキャリアとローカルオシレータ光との間の周波数及び位相オフセットを取り除き、復調された4系列の受信信号を出力する。なお、MIMO処理部163で使用されるアルゴリズムによっては、キャリア位相補償とMIMO処理は一体化される。 The carrier phase compensation unit 164 performs carrier phase compensation on each of the four separated signals. The carrier phase compensator 164 removes the frequency and phase offset between the carrier of the optical signal and the local oscillator light, and outputs four demodulated received signals. Note that depending on the algorithm used by the MIMO processing unit 163, carrier phase compensation and MIMO processing are integrated.

図8は、MIMO処理部163の構成例を示す。MIMO処理部163は、複数のフィルタ200、更新量算出部210、及び係数更新部220を有する。MIMO処理部163は、係数収束判定部230を更に有していてもよい。MIMO処理部163において、複数のフィルタ200は4×4の行列状に配列される。フィルタ200は、図1に示されるMIMOフィルタ11に対応する。MIMO処理部163の入力をx(j=1,...,4)とし、出力をy(i=1,...,4)とし、xとyに対応するフィルタ(hij)200の係数(係数ベクトル)をHijとする。各フィルタ200は、例えばタップ数がMのFIRフィルタとして構成される。その場合、フィルタ200の係数Hijは、下記式(1)で表される。
ij=(hij[0],hij[1],...,hij[M-1]) (1)
FIG. 8 shows a configuration example of the MIMO processing unit 163. The MIMO processing section 163 includes a plurality of filters 200, an update amount calculation section 210, and a coefficient updating section 220. The MIMO processing section 163 may further include a coefficient convergence determination section 230. In the MIMO processing unit 163, the plurality of filters 200 are arranged in a 4×4 matrix. Filter 200 corresponds to MIMO filter 11 shown in FIG. The input of the MIMO processing unit 163 is x j (j=1,..., 4), the output is y i ( i=1,..., 4), and the filter (h ij ) Let the coefficient (coefficient vector) of 200 be H ij . Each filter 200 is configured as, for example, an FIR filter with M taps. In that case, the coefficient H ij of the filter 200 is expressed by the following equation (1).
H ij = (h ij [0], h ij [1], ..., h ij [M-1]) T (1)

あるシンボル時刻に相当する整数k(以下、時刻kとも呼ぶ)に対し、MIMO処理部163の入力(入力ベクトル)X[k]は、下記式(2)で表されるとする。
[k]=(x[k],x[k-1],...,x[k-M+1]) (2)
時刻kでのMIMO処理部163の出力y[k]は、下記式(3)で表される。

Figure 0007420238000002
It is assumed that for an integer k (hereinafter also referred to as time k) corresponding to a certain symbol time, the input (input vector) X j [k] of the MIMO processing unit 163 is expressed by the following equation (2).
X j [k] = (x j [k], x j [k-1], ..., x j [k-M+1]) T (2)
The output y i [k] of the MIMO processing unit 163 at time k is expressed by the following equation (3).
Figure 0007420238000002

更新量算出部210及び係数更新部220は、各フィルタ200に対応して配置される。更新量算出部210及び係数更新部220は、上記フィルタ200の係数Hijを適応的に制御する。以下では、主に、更新量算出部210及び係数更新部220が、適応的な係数制御のアルゴリズムとして、CMAを用いて逐次的にフィルタ200の係数を制御する例を説明する。The update amount calculation unit 210 and the coefficient update unit 220 are arranged corresponding to each filter 200. The update amount calculation unit 210 and the coefficient update unit 220 adaptively control the coefficient H ij of the filter 200. Below, an example in which the update amount calculation unit 210 and the coefficient update unit 220 sequentially control the coefficients of the filter 200 using CMA as an adaptive coefficient control algorithm will be mainly described.

一般に、適応的な係数制御では、所定の損失関数を最小化するように、確率的降下法を用いて係数が制御される。CMAの場合、損失関数φ[k]は、出力y[k]と振幅の所定値rとの誤差を用いて、下記式(4)で定義される。

Figure 0007420238000003
あるフィルタ係数ξは、損失関数の係数ξに対する勾配を用いて、下記式(5)により更新される。
Figure 0007420238000004
上記式(5)における微分項を計算すると、下記式(6)が得られる。
ij→Hij+με[k]y[k]X [k] (6)
ここで、ε[k]=r-|y[k]|である。
上記式(6)の右辺の第2項目が、係数更新量ΔHijに対応する。Generally, in adaptive coefficient control, coefficients are controlled using a stochastic descent method so as to minimize a predetermined loss function. In the case of CMA, the loss function φ[k] is defined by the following equation (4) using the error between the output y i [k] and the predetermined amplitude value r.
Figure 0007420238000003
A certain filter coefficient ξ * is updated by the following equation (5) using the slope of the loss function with respect to the coefficient ξ.
Figure 0007420238000004
When the differential term in the above equation (5) is calculated, the following equation (6) is obtained.
H ij →H ijS ε i [k]y i [k]X j * [k] (6)
Here, ε i [k]=r 2 −|y i [k]| 2 .
The second item on the right side of the above equation (6) corresponds to the coefficient update amount ΔH ij .

図9は、更新量算出部210の構成例を示す。更新量算出部210は、勾配算出部211、大きさ検出部212、ステップサイズ調整部213、及び適用部214を有する。勾配算出部211は、損失関数の係数に関する勾配を算出する。勾配算出部211は、図1に示される勾配算出手段12に対応する。 FIG. 9 shows a configuration example of the update amount calculation unit 210. The update amount calculation section 210 includes a gradient calculation section 211 , a magnitude detection section 212 , a step size adjustment section 213 , and an application section 214 . The gradient calculation unit 211 calculates the gradient regarding the coefficients of the loss function. The gradient calculation section 211 corresponds to the gradient calculation means 12 shown in FIG.

大きさ検出部212は、算出された損失関数の係数に関する勾配の大きさを検出する。大きさ検出部212は、例えば、損失関数の係数に関する勾配の大きさの時間的な平均を検出する。ステップサイズ調整部213は、大きさ検出部212で検出された勾配の大きさの時間的な平均に基づいて、ステップサイズμを調整する。適用部214は、調整されたステップサイズμを用いて、係数更新量ΔHijを計算する。大きさ検出部212は、図1に示される大きさ検出手段13に対応する。ステップサイズ調整部213は、図1に示されるステップサイズ調整手段14に対応する。適用部214は、図1に示される更新量算出手段15に対応する。The magnitude detection unit 212 detects the magnitude of the gradient regarding the coefficient of the calculated loss function. The magnitude detection unit 212 detects, for example, the temporal average of the magnitude of the gradient regarding the coefficients of the loss function. The step size adjustment unit 213 adjusts the step size μS based on the temporal average of the gradient magnitude detected by the magnitude detection unit 212. The application unit 214 calculates the coefficient update amount ΔH ij using the adjusted step size μ S. The size detection section 212 corresponds to the size detection means 13 shown in FIG. The step size adjustment section 213 corresponds to the step size adjustment means 14 shown in FIG. The application unit 214 corresponds to the update amount calculation means 15 shown in FIG.

例えば、ある時刻付近において、ある係数に関する勾配の大きさの時間的な平均が小さいということは、その係数がその時刻近辺であまり変化していないことを意味する。適応的な係数制御の初期状態から所望の状態までのある段階において勾配の大きさの時間的な平均が小さいことは、その係数が鞍点や局所最適値に留まっている可能性を示唆している。本実施形態において、ステップサイズ調整部213は、損関数の係数に関する勾配の大きさの時間的な平均が小さい場合、ステップサイズを大きくするようにステップサイズを調整する。このようにすることで、係数が鞍点や局所最適値に停留することを緩和でき、係数が収束までに要する時間を短縮することが可能となる。 For example, if the temporal average of the magnitude of the gradient for a certain coefficient is small around a certain time, it means that the coefficient does not change much around that time. The fact that the temporal average of the magnitude of the gradient is small at a certain stage from the initial state to the desired state in adaptive coefficient control suggests that the coefficient may remain at a saddle point or local optimum value. . In this embodiment, the step size adjustment unit 213 adjusts the step size to increase the step size when the temporal average of the magnitude of the gradient regarding the coefficient of the loss function is small. By doing so, it is possible to reduce the possibility that the coefficients remain at a saddle point or a local optimum value, and it is possible to shorten the time required for the coefficients to converge.

図10は、更新量算出部210における係数更新量の計算の一例を示す。フィルタhijについて、あるシンボル時刻kでの損失関数の係数に関する勾配は下記式(7)で表される。

Figure 0007420238000005
勾配算出部211は、入力されるxとyとに対して、上記式(7)で表される損失関数の係数に関する勾配を計算する。ここで、X[k]は、式(2)に表されるようにM個の要素を有しており、損失関数の係数に関する勾配は、M個の要素を持つベクトルである。大きさ検出部212は、損失関数の係数に関する勾配の各要素を2乗し、その移動平均を要素ごとに計算する。大きさ検出部212は、例えば、勾配の各要素の2乗に対し、時間が遡るほどに重みを減少させた指数移動平均(指数平滑平均)を計算する。大きさ検出部212は、移動平均の平方根を算出する。この値は、損失関数の係数に関する勾配の大きさの時間的な平均の指標となる。FIG. 10 shows an example of calculation of the coefficient update amount in the update amount calculation unit 210. Regarding the filter h ij , the slope of the coefficient of the loss function at a certain symbol time k is expressed by the following equation (7).
Figure 0007420238000005
The gradient calculation unit 211 calculates the gradient regarding the coefficient of the loss function expressed by the above equation (7) with respect to the input x j and y i . Here, X j [k] has M elements as expressed in equation (2), and the gradient regarding the coefficient of the loss function is a vector with M elements. The magnitude detection unit 212 squares each element of the gradient regarding the coefficient of the loss function, and calculates the moving average for each element. The magnitude detection unit 212 calculates, for example, an exponential moving average (exponential smoothed average) with respect to the square of each element of the gradient, in which the weight decreases as time goes back. The size detection unit 212 calculates the square root of the moving average. This value provides an indication of the temporal average of the magnitude of the slope for the coefficients of the loss function.

ステップサイズ調整部213は、大きさ検出部212が算出した、損失関数の係数に関する勾配の大きさの時間的な平均の指標が小さい場合にステップサイズが大きくなるようにステップサイズを調整する。例えば、ステップサイズ調整部213は、損失関数の係数に関する勾配の大きさの時間的な平均の指標の逆数に基づいて、あらかじめ定められたステップサイズの固定値μに乗算する値(調整率)を決定する。ステップサイズ調整部213は、ステップサイズの固定値μに、決定した調整率を乗算した値を、調整されたステップサイズμとして算出する。すなわち、ステップサイズ調整部213は、下記式により、調整されたステップサイズμを算出する。

Figure 0007420238000006
ここで、大きさ検出部212は、損失関数の係数に関する勾配の大きさの時間的な平均の指標をM個の要素ごとに算出する。このため、ステップサイズμは、要素ごとに異なる値をとり得る。適用部214は、上記式(8)を用いて計算したステップサイズを用いて、式(6)の第2項に対応する係数更新量ΔHijを計算する。係数更新部220(8を参照)は、係数更新量ΔHijを用いて、係数Hijを更新する。係数更新部220は、図1に示される係数更新手段16に対応する。The step size adjustment unit 213 adjusts the step size so that the step size becomes large when the index of the temporal average of the magnitude of the gradient regarding the coefficient of the loss function calculated by the size detection unit 212 is small. For example, the step size adjustment unit 213 determines the value (adjustment rate) by which the fixed value μ of the predetermined step size is multiplied based on the reciprocal of the index of the temporal average of the magnitude of the gradient regarding the coefficient of the loss function. decide. The step size adjustment unit 213 calculates a value obtained by multiplying the fixed value μ of the step size by the determined adjustment rate as the adjusted step size μS . That is, the step size adjustment unit 213 calculates the adjusted step size μS using the following formula.
Figure 0007420238000006
Here, the magnitude detection unit 212 calculates an index of the temporal average of the magnitude of the gradient regarding the coefficient of the loss function for each of the M elements. Therefore, the step size μS can take different values for each element. The application unit 214 uses the step size calculated using the above equation (8) to calculate the coefficient update amount ΔH ij corresponding to the second term of equation (6). The coefficient update unit 220 (see 8) updates the coefficient H ij using the coefficient update amount ΔH ij . The coefficient update section 220 corresponds to the coefficient update means 16 shown in FIG.

なお、ステップサイズ調整部213において、上記指標の逆数を固定ステップサイズμに乗算した値を調整後のステップサイズμとした場合、係数Hijの更新において、ステップサイズが大きすぎる場合や、逆にステップサイズが小さすぎる場合があり得る。ステップサイズ調整部213は、処理の安定化のために、調整後のステップサイズμに上限と下限とを設け、調整後のステップサイズμの値が所定の範囲に収まるようにしてもよい。また、上記では、損失関数の係数に関する勾配の大きさの時間的な平均の指標の逆数を調整率として使用する例を説明したが、本開示はこれには限定されない。ステップサイズ調整部213は、例えば、あらかじめ作成された、損失関数の係数に関する勾配の大きさの時間的な平均と、調整されたステップサイズμとの関係を定めるルックアップテーブルを用いて、ステップサイズを調整してもよい。Note that in the step size adjustment unit 213, if the adjusted step size μS is set to the value obtained by multiplying the fixed step size μ by the reciprocal of the above-mentioned index, when updating the coefficient H ij , if the step size is too large or the inverse The step size may be too small. In order to stabilize the process, the step size adjustment unit 213 may set an upper limit and a lower limit to the adjusted step size μ S so that the value of the adjusted step size μ S falls within a predetermined range. . Moreover, although an example has been described above in which the reciprocal of the index of the temporal average of the magnitude of the gradient regarding the coefficient of the loss function is used as the adjustment rate, the present disclosure is not limited thereto. The step size adjustment unit 213 uses, for example, a lookup table created in advance that defines the relationship between the temporal average of the magnitude of the slope regarding the coefficients of the loss function and the adjusted step size μ s . You may adjust the size.

図11は、更新量算出部における係数更新量の計算の別の例を示す。この例において、更新量算出部210は、勾配算出部211、大きさ検出部212、ステップサイズ調整部213、及び適用部214に加えて、移動平均計算部215を有する。勾配算出部211における損失関数の係数に関する勾配の算出、及び大きさ検出部212における損失関数の係数に関する勾配の大きさの時間的な平均の算出は、図10に示される例におけるそれらと同様でよい。また、ステップサイズ調整部213におけるステップサイズの調整は、図10に示される例にステップサイズの調整と同様でよい。 FIG. 11 shows another example of calculation of the coefficient update amount in the update amount calculation unit. In this example, the update amount calculation section 210 includes a moving average calculation section 215 in addition to a gradient calculation section 211, a magnitude detection section 212, a step size adjustment section 213, and an application section 214. The calculation of the gradient regarding the coefficient of the loss function in the slope calculation unit 211 and the calculation of the temporal average of the magnitude of the slope regarding the coefficient of the loss function in the magnitude detection unit 212 are similar to those in the example shown in FIG. good. Further, the step size adjustment in the step size adjustment section 213 may be similar to the step size adjustment in the example shown in FIG. 10 .

図11の例において、移動平均計算部215は、勾配算出部211が算出した損失関数の係数に関する勾配の移動平均を要素ごとに計算する。移動平均計算部215は、例えば、勾配の各要素に対し、指数移動平均を計算する。適用部214は、式(6)の第2項において、損失関数の係数に関する勾配そのものではなく、移動平均計算部215が計算した移動平均を使用して、係数更新量ΔHijを計算する。このように、勾配の移動平均が用いられる場合、係数の収束を安定化又は加速することができると考えられる。In the example of FIG. 11, the moving average calculation unit 215 calculates, for each element, the moving average of the gradient regarding the coefficients of the loss function calculated by the gradient calculation unit 211. The moving average calculation unit 215 calculates an exponential moving average for each element of the gradient, for example. The application unit 214 calculates the coefficient update amount ΔH ij in the second term of Equation (6) using the moving average calculated by the moving average calculation unit 215 instead of the gradient itself regarding the coefficients of the loss function. In this way, when a moving average of the gradient is used, it is believed that the convergence of the coefficients can be stabilized or accelerated.

図8に戻り、係数収束判定部(収束判定手段)230は、係数Hijが所定の状態に収束したか否かを判定する。係数収束判定部230は、係数Hijの収束状態をモニタする。係数収束判定部230は、例えば、フィルタ出力のエラーベクトル振幅(EVM:Error vector magnitude)などの信号特性をモニタし、係数が所定の状態に収束したか否かを判定する。係数収束判定部230は、復調部の後段の復号部155(図6を参照)において得られる誤り訂正数などの指標を用いて、係数が所定の状態に収束したか否かを判定してもよい。係数収束判定部230は、例えばEVMなどの信号特性や誤り訂正数などの指標と所定のしきい値とを比較し、その比較結果に基づいて、収束状態に達したか否かを判定する。Returning to FIG. 8, the coefficient convergence determination unit (convergence determination means) 230 determines whether the coefficient H ij has converged to a predetermined state. The coefficient convergence determination unit 230 monitors the convergence state of the coefficient H ij . The coefficient convergence determination unit 230 monitors signal characteristics such as error vector magnitude (EVM) of the filter output, and determines whether the coefficients have converged to a predetermined state. The coefficient convergence determination unit 230 may determine whether the coefficients have converged to a predetermined state using an index such as the number of error corrections obtained in the decoding unit 155 (see FIG. 6) that is downstream of the demodulation unit. good. The coefficient convergence determination unit 230 compares an index such as a signal characteristic such as EVM or the number of error corrections with a predetermined threshold, and determines whether a convergence state has been reached based on the comparison result.

更新量算出部210の動作は、初期捕捉モードと追尾モードとを含んでいてもよい。更新量算出部210は、例えば、初期状態から、係数収束判定部230が係数が所定の状態に収束したと判定するまでの間、初期捕捉モードで動作する。更新量算出部210は、初期捕捉モードでは、損失関数の係数に関する勾配の大きさに応じて調整されたステップサイズを用いて係数更新量を計算する。 The operation of the update amount calculation unit 210 may include an initial acquisition mode and a tracking mode. The update amount calculation unit 210 operates in the initial acquisition mode, for example, from the initial state until the coefficient convergence determination unit 230 determines that the coefficients have converged to a predetermined state. In the initial acquisition mode, the update amount calculation unit 210 calculates the coefficient update amount using a step size that is adjusted according to the magnitude of the gradient regarding the coefficients of the loss function.

更新量算出部210は、係数収束判定部230が係数が所定の状態に収束したと判定した後は追尾モードで動作する。追尾モードにおける係数の更新は、通常の確率的勾配降下法による係数の更新と同様でよい。更新量算出部210は、追尾モードでは、固定のステップサイズを用いて係数更新量を計算する。係数更新量の計算に固定のステップサイズが用いられる場合、ステップサイズ調整部213(例えば図10を参照)は、ステップサイズμを適用部214に出力すればよい。その場合、大きさ検出部212は、勾配の大きさの検出を停止してもよい。 The update amount calculation unit 210 operates in the tracking mode after the coefficient convergence determination unit 230 determines that the coefficients have converged to a predetermined state. The updating of the coefficients in the tracking mode may be similar to the updating of the coefficients using the normal stochastic gradient descent method. In the tracking mode, the update amount calculation unit 210 calculates the coefficient update amount using a fixed step size. When a fixed step size is used to calculate the coefficient update amount, the step size adjustment unit 213 (see FIG. 10, for example) may output the step size μ to the application unit 214. In that case, the magnitude detection unit 212 may stop detecting the magnitude of the gradient.

次いで、動作手順を説明する。図12は、MIMO処理部163における動作手順(フィルタ係数更新方法)を説明する。係数更新部220は、MIMOフィルタの各係数を初期化する(ステップS1)。係数更新部220は、例えば、下記式(9)に示されるように、主対角に位置するフィルタ(hii)では、中央のタップのみ係数を「1」とし、他のタップの係数を「0」に初期化する。また、係数更新部220は、下記式(10)に示されるように、非対角に位置するフィルタ(hij、i≠j)では、全てタップの係数を「0」に初期化する。
ii=(0,...,0,1,0,...,0) (9)
ij=(0,...,0) (i≠j) (10)
その後、MIMO処理部163において、係数の適応制御が開始される。
Next, the operating procedure will be explained. FIG. 12 explains the operation procedure (filter coefficient updating method) in the MIMO processing unit 163. The coefficient update unit 220 initializes each coefficient of the MIMO filter (step S1). For example, as shown in equation (9) below, in the filter (h ii ) located on the main diagonal, the coefficient updating unit 220 sets the coefficient of only the central tap to "1" and sets the coefficients of the other taps to "1". Initialize to 0. Further, the coefficient updating unit 220 initializes the coefficients of all taps to "0" in the off-diagonal filters (h ij , i≠j), as shown in equation (10) below.
H ii = (0,...,0,1,0,...,0) T (9)
H ij = (0,...,0) T (i≠j) (10)
After that, adaptive control of the coefficients is started in the MIMO processing unit 163.

更新量算出部210において、勾配算出部211(例えば図9を参照)は、損失関数の係数に関する勾配を算出する(ステップS2)。大きさ検出部212は、損失関数の係数に関する勾配の大きさの時間的な平均を検出する(ステップS3)。ステップサイズ調整部213は、検出された、勾配の大きさの時間的な平均に基づいて、ステップサイズを調整する(ステップ4)。更新量算出部210は、ステップS2で算出された勾配と、ステップS4で調整されたステップサイズとを用いて係数更新量を計算する。係数更新部220は、調整されたステップサイズを用いて計算された係数更新量により、フィルタ200の係数を更新する(ステップS5)。 In the update amount calculation unit 210, the gradient calculation unit 211 (see FIG. 9, for example) calculates the slope regarding the coefficient of the loss function (step S2). The magnitude detection unit 212 detects the temporal average of the magnitude of the gradient regarding the coefficients of the loss function (step S3). The step size adjustment unit 213 adjusts the step size based on the detected temporal average of the magnitude of the gradient (step 4). The update amount calculation unit 210 calculates the coefficient update amount using the gradient calculated in step S2 and the step size adjusted in step S4. The coefficient update unit 220 updates the coefficients of the filter 200 using the coefficient update amount calculated using the adjusted step size (step S5).

係数収束判定部230は、係数が所定の状態に収束したか否かを判定する(ステップS6)。ステップS6において、係数が所定の状態に収束していないと判定された場合、処理はステップS1に戻り、調整されたステップサイズを用いた係数の更新が継続される。ステップS1からステップS6までの動作は、初期捕捉モードの動作に対応する。 The coefficient convergence determination unit 230 determines whether the coefficients have converged to a predetermined state (step S6). If it is determined in step S6 that the coefficients have not converged to a predetermined state, the process returns to step S1, and updating of the coefficients using the adjusted step size is continued. The operations from step S1 to step S6 correspond to the operations in the initial acquisition mode.

ステップS6で係数が所定の状態に収束したと判定された場合、動作モードは追尾モードに切り替えられる。追尾モードにおいて、ステップサイズ調整部213は、例えば固定のステップサイズμを適用部214に出力する。勾配算出部211は、損失関数の係数に関する勾配を算出する(ステップS7)。更新量算出部210は、ステップS7で算出された勾配と、固定のステップサイズとを用いて係数更新量を計算する。係数更新部220は、固定のステップサイズを用いて計算された係数更新量により、フィルタ200の係数を更新する(ステップS8)。以後、ステップS7及びS8が繰り返し実施され、MIMOフィルタの係数が適応的に制御される。ステップS7及びS8の動作は、追尾モードの動作に対応する。 If it is determined in step S6 that the coefficients have converged to a predetermined state, the operation mode is switched to tracking mode. In the tracking mode, the step size adjustment unit 213 outputs, for example, a fixed step size μ to the application unit 214. The gradient calculation unit 211 calculates the gradient regarding the coefficients of the loss function (step S7). The update amount calculation unit 210 calculates the coefficient update amount using the gradient calculated in step S7 and the fixed step size. The coefficient update unit 220 updates the coefficients of the filter 200 using the coefficient update amount calculated using the fixed step size (step S8). Thereafter, steps S7 and S8 are repeatedly performed to adaptively control the coefficients of the MIMO filter. The operations in steps S7 and S8 correspond to the operations in the tracking mode.

本発明者は、本実施形態におけるMIMOフィルタの係数制御の効果を検証した。図13-図15は、それぞれ、損失関数を用いて計算される損失の時間変化を示す。検証では、長さ52kmの結合型4コアファイバが用いられ、シンボルレート32Gbaudの偏波多重QPSK信号が空間多重して伝送された。それぞれのコアを伝送された信号は、それぞれのコヒーレント受信機で受信した後、16チャネルのオシロスコープを用いてサンプリングされた。各信号に対して、強度正規化が実施され、2倍のオーバーサンプリングへのリサンプリングが行われた後、MIMO信号処理を含む復調デジタル信号処理がオフラインで実施された。この検証では、空間多重に結合型4コアファイバが用いられ、かつ偏波多重信号が用いられるため、MIMO信号処理は8×8となる。 The present inventor verified the effect of coefficient control of the MIMO filter in this embodiment. FIGS. 13 to 15 each show the change in loss calculated using the loss function over time. In the verification, a coupled four-core fiber with a length of 52 km was used, and polarization multiplexed QPSK signals with a symbol rate of 32 Gbaud were spatially multiplexed and transmitted. The signals transmitted through each core were received by respective coherent receivers and then sampled using a 16-channel oscilloscope. For each signal, intensity normalization was performed, resampling to 2x oversampling was performed, and then demodulated digital signal processing, including MIMO signal processing, was performed offline. In this verification, a coupled four-core fiber is used for spatial multiplexing and a polarization multiplexed signal is used, so MIMO signal processing is 8×8.

図13は、適応MIMOフィルタの係数制御を、通常の確率的勾配降下法を用いて実施した場合における損失の時間変化を示す。図13に示されるグラフにおいて、横軸はシンボル数単位の時間を表し、縦軸はMIMOフィルタのそれぞれの出力に対する損失関数φの大きさの時間変化を表す。図13において、損失は、8×10シンボルまでは、CMAの損失関数を用いて計算され、8×10から10×10シンボルまでは、DDLMSの損失関数を用いて計算される。損失関数の大きさが0.6付近である状態は、係数が収束状態に達していない状態を示す。損失関数の大きさが0.2を下回る状態は、係数が収束状態に達している状態とみなすことができる。FIG. 13 shows a change in loss over time when coefficient control of an adaptive MIMO filter is performed using a normal stochastic gradient descent method. In the graph shown in FIG. 13, the horizontal axis represents time in units of the number of symbols, and the vertical axis represents time changes in the magnitude of the loss function φ i for each output of the MIMO filter. In FIG. 13, the loss is calculated using the CMA loss function up to 8×10 5 symbols, and is calculated using the DDLMS loss function from 8×10 5 to 10×10 5 symbols. A state in which the magnitude of the loss function is around 0.6 indicates a state in which the coefficients have not reached a converged state. A state in which the magnitude of the loss function is less than 0.2 can be regarded as a state in which the coefficients have reached a converged state.

図13に示されるように、固定のステップサイズが用いられる通常の確率的勾配降下法による係数更新が用いられる場合、約1×10シンボル程度で一つの信号が収束状態に達している。また、約6×10シンボル程度までに6つの信号が収束状態に達している。いくつかの信号が収束状態に達することができれば、そのフィルタ出力に対し、その後の復調処理及び復号処理が正常に行えるようになる。このため、信号が迅速に安定的に収束状態に達することが肝要である。As shown in FIG. 13, when coefficient updating using the normal stochastic gradient descent method using a fixed step size is used, one signal reaches a convergence state in about 1×10 5 symbols. Moreover, six signals reach a convergence state by about 6×10 5 symbols. If some signals can reach a convergence state, subsequent demodulation processing and decoding processing can be performed normally on the filter output. Therefore, it is important that the signal quickly and stably reach a convergence state.

図14は、損失関数の係数に関する勾配の平均的な大きさを検出し、それに基づいてステップサイズが調整される場合における損失の時間変化を示す。図14に示されるグラフにおいて、横軸はシンボル数単位の時間を表し、縦軸はMIMOフィルタのそれぞれの出力に対する損失関数φの大きさの時間変化を表す。この例において、係数更新量ΔHijは、図10に示される例と同様に、損失関数の係数に関する勾配と、ステップサイズとの積で表される。更新量算出部210は、8×10シンボルまで、勾配の平均的な大きさを検出し、検出された勾配の平均的な大きさを用いてステップサイズを調整した。図14に示される結果と、図13に示される結果とを比較すると、一つの信号が収束状態に達するまでの時間が短くなっていることが確認できる。FIG. 14 shows the change in loss over time when the average magnitude of the slope with respect to the coefficients of the loss function is detected and the step size is adjusted based on it. In the graph shown in FIG. 14, the horizontal axis represents time in units of the number of symbols, and the vertical axis represents time changes in the magnitude of the loss function φ i for each output of the MIMO filter. In this example, the coefficient update amount ΔH ij is expressed as the product of the slope regarding the coefficient of the loss function and the step size, similar to the example shown in FIG. The update amount calculation unit 210 detected the average magnitude of the gradient up to 8×10 5 symbols, and adjusted the step size using the detected average magnitude of the gradient. Comparing the results shown in FIG. 14 and the results shown in FIG. 13, it can be confirmed that the time it takes for one signal to reach a convergence state is shorter.

図15は、係数更新量の計算に、損失関数の係数に関する勾配の平均が使用される場合における損失の時間変化を示す。図15に示されるグラフにおいて、横軸はシンボル数単位の時間を表し、縦軸はMIMOフィルタのそれぞれの出力に対する損失関数φの大きさの時間変化を表す。この例において、係数更新量ΔHijは、図11に示される例と同様に、損失関数の係数に関する勾配の平均と、ステップサイズとの積で表される。図14の例と同様に、更新量算出部210は、8×10シンボルまで、勾配の平均的な大きさを検出し、検出された勾配の平均的な大きさを用いてステップサイズを調整した。図14に示される結果と、図13に示される結果とを比較すると、複数の信号が安定的に収束状態に達するまでの時間が短くなっていることが確認できる。FIG. 15 shows the change in loss over time when the average slope of the coefficients of the loss function is used to calculate the coefficient update amount. In the graph shown in FIG. 15, the horizontal axis represents time in units of the number of symbols, and the vertical axis represents time changes in the magnitude of the loss function φ i for each output of the MIMO filter. In this example, similarly to the example shown in FIG. 11, the coefficient update amount ΔH ij is expressed as the product of the average slope of the coefficients of the loss function and the step size. Similar to the example in FIG. 14, the update amount calculation unit 210 detects the average size of the gradient up to 8×10 5 symbols, and adjusts the step size using the detected average size of the gradient. did. Comparing the results shown in FIG. 14 with the results shown in FIG. 13, it can be confirmed that the time it takes for a plurality of signals to reach a stable convergence state is shorter.

本実施形態では、更新量算出部210は、損失関数の係数に関する勾配の大きさを検出し、検出した勾配の大きさに応じて、係数更新のステップサイズを調整する。本実施形態は、勾配の大きさに応じて適切にステップサイズを調整することで、係数が鞍点や局所最適値に留まることを回避することができる。このため、本実施形態は、MIMOフィルタの係数の適応制御において、特に係数が初期状態から所定の状態に収束するまでに要する時間を短縮することができる。 In this embodiment, the update amount calculation unit 210 detects the magnitude of the gradient regarding the coefficients of the loss function, and adjusts the step size for updating the coefficients according to the magnitude of the detected gradient. In this embodiment, by appropriately adjusting the step size according to the magnitude of the gradient, it is possible to avoid the coefficients from remaining at a saddle point or a local optimum value. Therefore, in the adaptive control of the coefficients of the MIMO filter, the present embodiment can particularly shorten the time required for the coefficients to converge from an initial state to a predetermined state.

本実施形態において、MIMO処理部163は係数収束判定部230を含む構成であってもよい。その場合、更新量算出部210は、係数の適応制御の開始から、係数収束判定部230において係数が所定の状態に収束したと判定されるまで、損失関数の係数に関する勾配の平均的な大きさに応じて調整したステップサイズを使用して係数更新量を算出してもよい。更新量算出部210は、係数が所定の状態に収束したと判定された後は、固定のステップサイズを使用して係数更新量を算出してもよい。この場合、係数の収束後、伝送路変動に対するフィルタ係数の追尾は、通常の確率的勾配降下法によって行われる。 In this embodiment, the MIMO processing section 163 may include a coefficient convergence determination section 230. In that case, the update amount calculation unit 210 calculates the average magnitude of the slope regarding the coefficients of the loss function from the start of adaptive control of the coefficients until the coefficient convergence determination unit 230 determines that the coefficients have converged to a predetermined state. The coefficient update amount may be calculated using a step size adjusted accordingly. After it is determined that the coefficients have converged to a predetermined state, the update amount calculation unit 210 may calculate the coefficient update amount using a fixed step size. In this case, after the coefficients have converged, tracking of the filter coefficients with respect to transmission path fluctuations is performed by the usual stochastic gradient descent method.

ここで、本実施形態では、更新量算出部210において、損失関数の係数に関する勾配の大きさの時間的な平均が検出される。このため、更新量算出部210における演算量は、通常の確率的勾配降下法による適応係数制御における演算量に比べて増加する。本実施形態において、更新量算出部210は、係数が所定の状態に収束したと判定された後は、損失関数の係数に関する勾配の大きさの時間的な平均の検出などの、ステップサイズの調整のための演算を停止できる。本実施形態において、勾配の大きさの時間的な平均の検出などの演算を停止する場合、係数が初期状態から所定の状態に収束するまでに要する時間を短縮することができるという効果を得つつ、収束後の演算量を削減できる。 Here, in this embodiment, the update amount calculation unit 210 detects the temporal average of the magnitude of the gradient regarding the coefficient of the loss function. Therefore, the amount of calculation in the update amount calculation unit 210 increases compared to the amount of calculation in adaptive coefficient control using the normal stochastic gradient descent method. In this embodiment, after it is determined that the coefficients have converged to a predetermined state, the update amount calculation unit 210 adjusts the step size, such as by detecting the temporal average of the magnitude of the gradient regarding the coefficients of the loss function. The calculation for can be stopped. In this embodiment, when the calculation such as the detection of the temporal average of the gradient magnitude is stopped, the time required for the coefficients to converge from the initial state to the predetermined state can be shortened. , the amount of calculations after convergence can be reduced.

なお、上記実施形態では、光ファイバ通信システム100(図2を参照)が1つの光送信機110と1つの光受信機150とを有する例を説明したが、本開示はこれには限定されない。光ファイバ通信システム100は、波長多重システムとして構成されていてもよく、複数の相互に異なる波長ごとに、光送信機110及び光受信機150を有していてもよい。その場合、光伝送路130に用いられる結合型マルチコアファイバの各コアは、波長多重された光信号を光受信機150に伝送してもよい。 Note that in the above embodiment, an example in which the optical fiber communication system 100 (see FIG. 2) includes one optical transmitter 110 and one optical receiver 150 has been described, but the present disclosure is not limited thereto. The optical fiber communication system 100 may be configured as a wavelength multiplexing system, and may include an optical transmitter 110 and an optical receiver 150 for each of a plurality of mutually different wavelengths. In that case, each core of the coupled multi-core fiber used in the optical transmission line 130 may transmit wavelength-multiplexed optical signals to the optical receiver 150.

また、上記実施形態では、信号伝送システムが光ファイバ通信システム(光伝送システム)として構成される例を説明したが、本発明はこれには限定されない。多重化して伝送される信号は、光信号には限定されず、無線信号であってもよい。MIMO処理部163(例えば図8を参照)は、例えば複数本の送信アンテナから送信された無線信号を複数本のアンテナを用いて受信する無線通信システムにおいて、各データストリームを分離する用途に使用され得る。 Further, in the above embodiment, an example in which the signal transmission system is configured as an optical fiber communication system (optical transmission system) has been described, but the present invention is not limited to this. The signals that are multiplexed and transmitted are not limited to optical signals, but may also be wireless signals. The MIMO processing unit 163 (see FIG. 8, for example) is used, for example, to separate each data stream in a wireless communication system that uses multiple antennas to receive wireless signals transmitted from multiple transmitting antennas. obtain.

以上、本開示の実施形態を詳細に説明したが、本開示は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に対して変更や修正を加えたものも、本開示に含まれる。 Although the embodiments of the present disclosure have been described in detail above, the present disclosure is not limited to the embodiments described above, and changes and modifications may be made to the embodiments described above without departing from the spirit of the present disclosure. are also included in this disclosure.

例えば、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。 For example, some or all of the above embodiments may be described as in the following additional notes, but are not limited to the following.

[付記1]
適応制御される係数を有する複数のフィルタを含み、クロストークを含む複数の信号の間のクロストークを補償するMIMO(Multi-Input Multi-Output)フィルタと、
前記MIMOフィルタの出力の関数である損失関数の前記係数に関する勾配を算出する勾配算出手段と、
前記勾配の大きさを検出する大きさ検出手段と、
前記検出された勾配の大きさに基づいて前記係数の適応制御で使用されるステップサイズを調整するステップサイズ調整手段と、
前記ステップサイズ調整手段で調整されたステップサイズを用いて、前記係数の更新量を算出する更新量算出手段と、
前記更新量算出手段で算出された更新量を用いて、前記フィルタの係数を更新する係数更新手段とを備えるMIMO処理装置。
[Additional note 1]
a MIMO (Multi-Input Multi-Output) filter that includes a plurality of filters having adaptively controlled coefficients and compensates for crosstalk between a plurality of signals including crosstalk;
gradient calculating means for calculating a gradient with respect to the coefficients of a loss function that is a function of the output of the MIMO filter;
Size detection means for detecting the size of the gradient;
step size adjusting means for adjusting the step size used in the adaptive control of the coefficients based on the magnitude of the detected gradient;
update amount calculation means for calculating an update amount of the coefficient using the step size adjusted by the step size adjustment means;
A MIMO processing device comprising: coefficient updating means for updating coefficients of the filter using the update amount calculated by the update amount calculation means.

[付記2]
前記大きさ検出手段は、前記勾配の大きさの時間的な平均を、前記勾配の大きさとして検出する付記1に記載のMIMO処理装置。
[Additional note 2]
The MIMO processing device according to supplementary note 1, wherein the magnitude detection means detects a temporal average of the magnitude of the gradient as the magnitude of the gradient.

[付記3]
前記ステップサイズ調整手段は、前記検出された勾配の大きさが大きくなるに連れて前記ステップサイズが小さくなるように前記ステップサイズを調整する付記1又は2に記載のMIMO処理装置。
[Additional note 3]
The MIMO processing device according to appendix 1 or 2, wherein the step size adjustment means adjusts the step size so that the step size becomes smaller as the magnitude of the detected gradient becomes larger.

[付記4]
前記ステップサイズ調整手段は、前記検出された勾配の大きさに基づいて調整率を決定し、該決定した調整率に所定のステップサイズの固定値を乗算した値を前記調整されたステップサイズとする付記1から3何れか1つに記載のMIMO処理装置。
[Additional note 4]
The step size adjustment means determines an adjustment rate based on the magnitude of the detected gradient, and sets the adjusted step size to a value obtained by multiplying the determined adjustment rate by a fixed value of a predetermined step size. The MIMO processing device according to any one of Supplementary Notes 1 to 3.

[付記5]
前記ステップサイズ調整手段は、前記検出された勾配の大きさの逆数の大きさに応じて前記調整率を決定する付記4に記載のMIMO処理装置。
[Additional note 5]
The MIMO processing device according to appendix 4, wherein the step size adjustment means determines the adjustment rate according to a magnitude of a reciprocal of a magnitude of the detected gradient.

[付記6]
前記複数のフィルタのそれぞれは、タップ数がMの有限インパルス応答フィルタとして構成される付記1から5何れか1つに記載のMIMO処理装置。
[Additional note 6]
The MIMO processing device according to any one of appendices 1 to 5, wherein each of the plurality of filters is configured as a finite impulse response filter having M taps.

[付記7]
前記更新量算出手段は、前記損失関数の係数に関する勾配に、前記調整されたステップサイズを乗算した値を、前記係数の更新量として算出する付記1から6何れか1つに記載のMIMO処理装置。
[Additional note 7]
The MIMO processing device according to any one of Supplementary Notes 1 to 6, wherein the update amount calculation means calculates a value obtained by multiplying the gradient regarding the coefficient of the loss function by the adjusted step size as the update amount of the coefficient. .

[付記8]
前記損失関数の係数に関する勾配の移動平均を計算する移動平均計算手段を更に有し、
前記更新量算出手段は、前記移動平均計算手段で計算された損失関数の係数に関する勾配の移動平均に、前記調整されたステップサイズを乗算した値を、前記係数の更新量として算出する付記1から6何れか1つに記載のMIMO処理装置。
[Additional note 8]
further comprising a moving average calculation means for calculating a moving average of the slope regarding the coefficients of the loss function,
From Supplementary Note 1, the update amount calculation means calculates, as the update amount of the coefficient, a value obtained by multiplying the moving average of the slope regarding the coefficients of the loss function calculated by the moving average calculation means by the adjusted step size. 6. The MIMO processing device according to any one of 6.

[付記9]
前記複数の信号は、伝送路を介して受信された光信号をデジタルコヒーレント受信することで生成される信号である付記1から8何れか1つに記載のMIMO処理装置。
[Additional note 9]
The MIMO processing device according to any one of appendices 1 to 8, wherein the plurality of signals are signals generated by digitally coherently receiving optical signals received via a transmission path.

[付記10]
前記複数の信号は、前記伝送路において空間多重及び/又は偏波多重される付記9に記載のMIMO処理装置。
[Additional note 10]
The MIMO processing device according to appendix 9, wherein the plurality of signals are spatially multiplexed and/or polarization multiplexed on the transmission path.

[付記11]
前記伝送路は、結合型マルチコアファイバを含む付記9又は10に記載のMIMO処理装置。
[Additional note 11]
The MIMO processing device according to appendix 9 or 10, wherein the transmission path includes a coupled multi-core fiber.

[付記12]
前記係数が所定の状態に収束したか否かを判定する収束判定手段を更に有し、
前記更新量算出手段は、初期状態から前記収束判定手段が前記係数が前記所定の状態に収束したと判定するまでの間、前記調整されたステップサイズを用いて、前記係数の更新量を算出し、前記収束判定手段が前記係数が前記所定の状態に収束したと判定した後は、固定のステップサイズを用いて前記係数の更新量を算出する付記1から11何れか1つに記載のMIMO処理装置。
[Additional note 12]
further comprising convergence determination means for determining whether the coefficients have converged to a predetermined state;
The update amount calculation means calculates the update amount of the coefficient using the adjusted step size from an initial state until the convergence determination means determines that the coefficient has converged to the predetermined state. , after the convergence determining means determines that the coefficients have converged to the predetermined state, the MIMO process according to any one of Supplementary Notes 1 to 11, wherein the update amount of the coefficients is calculated using a fixed step size. Device.

[付記13]
前記大きさ検出手段は、前記収束判定手段が前記係数が前記所定の状態に収束したと判定した後は、前記勾配の大きさの検出を停止する付記12に記載のMIMO処理装置。
[Additional note 13]
The MIMO processing device according to appendix 12, wherein the magnitude detection means stops detecting the magnitude of the gradient after the convergence determination means determines that the coefficient has converged to the predetermined state.

[付記14]
クロストークを含む複数の信号を受信する受信手段と、
前記複数の信号を分離して復調する復調器と、
前記復調された複数の信号から送信データを復号する復号器とを備え、
前記復調器は、
適応制御される係数を有する複数のフィルタを含み、前記複数の信号の間のクロストークを補償するMIMO(Multi-Input Multi-Output)フィルタと、
前記MIMOフィルタの出力の関数である損失関数の前記係数に関する勾配を算出する勾配算出手段と、
前記勾配の大きさを検出する大きさ検出手段と、
前記検出された勾配の大きさに基づいて前記係数の適応制御で使用されるステップサイズを調整するステップサイズ調整手段と、
前記ステップサイズ調整手段で調整されたステップサイズを用いて、前記係数の更新量を算出する更新量算出手段と、
前記更新量算出手段で算出された更新量を用いて、前記フィルタの係数を更新する係数更新手段とを有する、信号受信装置。
[Additional note 14]
receiving means for receiving a plurality of signals including crosstalk;
a demodulator that separates and demodulates the plurality of signals;
a decoder that decodes transmission data from the plurality of demodulated signals,
The demodulator is
a MIMO (Multi-Input Multi-Output) filter that includes a plurality of filters having adaptively controlled coefficients and compensates for crosstalk between the plurality of signals;
gradient calculating means for calculating a gradient with respect to the coefficients of a loss function that is a function of the output of the MIMO filter;
Size detection means for detecting the size of the gradient;
step size adjusting means for adjusting the step size used in the adaptive control of the coefficients based on the magnitude of the detected gradient;
update amount calculation means for calculating an update amount of the coefficient using the step size adjusted by the step size adjustment means;
and coefficient updating means for updating coefficients of the filter using the update amount calculated by the update amount calculation means.

[付記15]
前記大きさ検出手段は、前記勾配の大きさの時間的な平均を、前記勾配の大きさとして検出する付記14に記載の信号受信装置。
[Additional note 15]
The signal receiving device according to appendix 14, wherein the magnitude detection means detects a temporal average of the magnitude of the gradient as the magnitude of the gradient.

[付記16]
前記ステップサイズ調整手段は、前記検出された勾配の大きさが大きくなるに連れて前記ステップサイズが小さくなるように前記ステップサイズを調整する付記14又は15に記載の信号受信装置。
[Additional note 16]
16. The signal receiving device according to appendix 14 or 15, wherein the step size adjusting means adjusts the step size so that the step size becomes smaller as the magnitude of the detected gradient becomes larger.

[付記17]
複数の信号を多重化し、伝送路に送出する信号送信装置と、
前記伝送路を介して複数の信号を受信する信号受信装置とを備え、
前記信号受信装置は、
前記複数の信号を受信する受信手段と、
前記複数の信号を分離して復調する復調器と、
前記復調された複数の信号から送信データを復号する復号器とを備え、
前記復調器は、
適応制御される係数を有する複数のフィルタを含み、前記信号送信装置から前記信号受信装置の間において複数の信号の間に生じたクロストークを補償するMIMO(Multi-Input Multi-Output)フィルタと、
前記MIMOフィルタの出力の関数である損失関数の前記係数に関する勾配を算出する勾配算出手段と、
前記勾配の大きさを検出する大きさ検出手段と、
前記検出された勾配の大きさに基づいて前記係数の適応制御で使用されるステップサイズを調整するステップサイズ調整手段と、
前記ステップサイズ調整手段で調整されたステップサイズを用いて、前記係数の更新量を算出する更新量算出手段と、
前記更新量算出手段で算出された更新量を用いて、前記フィルタの係数を更新する係数更新手段とを有する、信号伝送システム。
[Additional note 17]
a signal transmitter that multiplexes multiple signals and sends them to a transmission path;
and a signal receiving device that receives a plurality of signals via the transmission path,
The signal receiving device includes:
Receiving means for receiving the plurality of signals;
a demodulator that separates and demodulates the plurality of signals;
a decoder that decodes transmission data from the plurality of demodulated signals,
The demodulator is
a MIMO (Multi-Input Multi-Output) filter that includes a plurality of filters having adaptively controlled coefficients and compensates for crosstalk occurring between a plurality of signals between the signal transmitting device and the signal receiving device;
gradient calculating means for calculating a gradient with respect to the coefficients of a loss function that is a function of the output of the MIMO filter;
Size detection means for detecting the size of the gradient;
step size adjusting means for adjusting the step size used in the adaptive control of the coefficients based on the magnitude of the detected gradient;
update amount calculation means for calculating an update amount of the coefficient using the step size adjusted by the step size adjustment means;
A signal transmission system comprising: coefficient updating means for updating coefficients of the filter using the update amount calculated by the update amount calculation means.

[付記18]
前記大きさ検出手段は、前記勾配の大きさの時間的な平均を、前記勾配の大きさとして検出する付記17に記載の信号伝送システム。
[Additional note 18]
18. The signal transmission system according to appendix 17, wherein the magnitude detection means detects a temporal average of the magnitude of the gradient as the magnitude of the gradient.

[付記19]
前記ステップサイズ調整手段は、前記検出された勾配の大きさが大きくなるに連れて前記ステップサイズが小さくなるように前記ステップサイズを調整する付記17又は18に記載の信号伝送システム。
[Additional note 19]
19. The signal transmission system according to appendix 17 or 18, wherein the step size adjustment means adjusts the step size so that the step size becomes smaller as the magnitude of the detected gradient becomes larger.

[付記20]
適応制御される係数を有する複数のフィルタを含み、クロストークを含む複数の信号の間のクロストークを補償するMIMO(Multi-Input Multi-Output)フィルタの出力の関数である損失関数の前記係数に関する勾配を算出し、
前記勾配の大きさを検出し、
前記検出された勾配の大きさに基づいて前記係数の適応制御で使用されるステップサイズを調整し、
前記調整されたステップサイズを用いて、前記係数の更新量を算出し、
前記算出された更新量を用いて、前記フィルタの係数を更新するMIMOフィルタ係数更新方法。
[Additional note 20]
relating to said coefficients of a loss function that is a function of the output of a MIMO (Multi-Input Multi-Output) filter comprising a plurality of filters with adaptively controlled coefficients and compensating for crosstalk between a plurality of signals including crosstalk; Calculate the slope,
detecting the magnitude of the gradient;
adjusting a step size used in the adaptive control of the coefficients based on the magnitude of the detected gradient;
Calculating the update amount of the coefficient using the adjusted step size,
A MIMO filter coefficient updating method of updating coefficients of the filter using the calculated update amount.

10:MIMO処理装置
11:MIMOフィルタ
12:勾配算出手段
13:大きさ検出手段
14:ステップサイズ調整手段
15:更新量算出手段
16:係数更新手段
100:光ファイバ通信システム
110:光送信機
111:符号化部
112a、112b:予等化部
113a、113b:DAC
114a、114b:光変調器
115:LD
130:光伝送路
131、134:ファンアウト
132:光ファイバ
133:光増幅器
141、142:コア
150:光受信機
151:LD
152a、152b:コヒーレント受信機
153a、153b:ADC
154:復調部
155:復号部
161:複素数変換部
162:波長分散補償部
163:MIMO処理部
164:キャリア位相補償部
200:フィルタ
210:更新量算出部
211:勾配算出部
212:大きさ検出部
213:ステップサイズ調整部
214:適用部
220:係数更新部
230:係数収束判定部
10: MIMO processing device 11: MIMO filter 12: Gradient calculation means 13: Size detection means 14: Step size adjustment means 15: Update amount calculation means 16: Coefficient update means 100: Optical fiber communication system 110: Optical transmitter 111: Encoding units 112a, 112b: Pre-equalization units 113a, 113b: DAC
114a, 114b: Optical modulator 115: LD
130: Optical transmission line 131, 134: Fan-out 132: Optical fiber 133: Optical amplifier 141, 142: Core 150: Optical receiver 151: LD
152a, 152b: coherent receiver 153a, 153b: ADC
154: Demodulation section 155: Decoding section 161: Complex number conversion section 162: Chromatic dispersion compensation section 163: MIMO processing section 164: Carrier phase compensation section 200: Filter 210: Update amount calculation section 211: Gradient calculation section 212: Magnitude detection section 213: Step size adjustment unit 214: Application unit 220: Coefficient update unit 230: Coefficient convergence determination unit

Claims (10)

適応制御される係数を有する複数のフィルタを含み、クロストークを含む複数の信号の間のクロストークを補償するMIMO(Multi-Input Multi-Output)フィルタと、
前記MIMOフィルタの出力の関数である損失関数の前記係数に関する勾配を算出する勾配算出手段と、
前記勾配の大きさを検出する大きさ検出手段と、
前記検出された勾配の大きさに基づいて前記係数の適応制御で使用されるステップサイズを調整するステップサイズ調整手段と、
前記ステップサイズ調整手段で調整されたステップサイズを用いて、前記係数の更新量を算出する更新量算出手段と、
前記更新量算出手段で算出された更新量を用いて、前記フィルタの係数を更新する係数更新手段とを備えるMIMO処理装置。
a MIMO (Multi-Input Multi-Output) filter that includes a plurality of filters having adaptively controlled coefficients and compensates for crosstalk between a plurality of signals including crosstalk;
gradient calculating means for calculating a gradient with respect to the coefficients of a loss function that is a function of the output of the MIMO filter;
Size detection means for detecting the size of the gradient;
step size adjusting means for adjusting the step size used in the adaptive control of the coefficients based on the magnitude of the detected gradient;
update amount calculation means for calculating an update amount of the coefficient using the step size adjusted by the step size adjustment means;
A MIMO processing device comprising: coefficient updating means for updating coefficients of the filter using the update amount calculated by the update amount calculation means.
前記大きさ検出手段は、前記勾配の大きさの時間的な平均を、前記勾配の大きさとして検出する請求項1に記載のMIMO処理装置。 The MIMO processing device according to claim 1, wherein the magnitude detection means detects a temporal average of the magnitude of the gradient as the magnitude of the gradient. 前記ステップサイズ調整手段は、前記検出された勾配の大きさが大きくなるに連れて前記ステップサイズが小さくなるように前記ステップサイズを調整する請求項1又は2に記載のMIMO処理装置。 3. The MIMO processing device according to claim 1, wherein the step size adjusting means adjusts the step size so that the step size becomes smaller as the magnitude of the detected gradient becomes larger. 前記ステップサイズ調整手段は、前記検出された勾配の大きさに基づいて調整率を決定し、該決定した調整率に所定のステップサイズの固定値を乗算した値を前記調整されたステップサイズとする請求項1から3何れか1項に記載のMIMO処理装置。 The step size adjustment means determines an adjustment rate based on the magnitude of the detected gradient, and sets the adjusted step size to a value obtained by multiplying the determined adjustment rate by a fixed value of a predetermined step size. The MIMO processing device according to any one of claims 1 to 3. 前記ステップサイズ調整手段は、前記検出された勾配の大きさの逆数の大きさに応じて前記調整率を決定する請求項4に記載のMIMO処理装置。 5. The MIMO processing apparatus according to claim 4, wherein the step size adjustment means determines the adjustment rate according to a magnitude of a reciprocal of the magnitude of the detected gradient. 前記更新量算出手段は、前記損失関数の係数に関する勾配に、前記調整されたステップサイズを乗算した値を、前記係数の更新量として算出する請求項1から何れか1項に記載のMIMO処理装置。 The MIMO processing according to any one of claims 1 to 5 , wherein the update amount calculation means calculates a value obtained by multiplying the adjusted step size by a gradient regarding the coefficient of the loss function as the update amount of the coefficient. Device. 前記係数が所定の状態に収束したか否かを判定する収束判定手段を更に有し、
前記更新量算出手段は、初期状態から前記収束判定手段が前記係数が前記所定の状態に収束したと判定するまでの間、前記調整されたステップサイズを用いて、前記係数の更新量を算出し、前記収束判定手段が前記係数が前記所定の状態に収束したと判定した後は、固定のステップサイズを用いて前記係数の更新量を算出する請求項1から何れか1項に記載のMIMO処理装置。
further comprising convergence determination means for determining whether the coefficients have converged to a predetermined state;
The update amount calculation means calculates the update amount of the coefficient using the adjusted step size from an initial state until the convergence determination means determines that the coefficient has converged to the predetermined state. MIMO according to any one of claims 1 to 6 , wherein, after the convergence determining means determines that the coefficients have converged to the predetermined state, the update amount of the coefficients is calculated using a fixed step size. Processing equipment.
クロストークを含む複数の信号を受信する受信手段と、
前記複数の信号を分離して復調する復調器と、
前記復調された複数の信号から送信データを復号する復号器とを備え、
前記復調器は、
適応制御される係数を有する複数のフィルタを含み、前記複数の信号の間のクロストークを補償するMIMO(Multi-Input Multi-Output)フィルタと、
前記MIMOフィルタの出力の関数である損失関数の前記係数に関する勾配を算出する勾配算出手段と、
前記勾配の大きさを検出する大きさ検出手段と、
前記検出された勾配の大きさに基づいて前記係数の適応制御で使用されるステップサイズを調整するステップサイズ調整手段と、
前記ステップサイズ調整手段で調整されたステップサイズを用いて、前記係数の更新量を算出する更新量算出手段と、
前記更新量算出手段で算出された更新量を用いて、前記フィルタの係数を更新する係数更新手段とを有する、信号受信装置。
receiving means for receiving a plurality of signals including crosstalk;
a demodulator that separates and demodulates the plurality of signals;
a decoder that decodes transmission data from the plurality of demodulated signals,
The demodulator is
a MIMO (Multi-Input Multi-Output) filter that includes a plurality of filters having adaptively controlled coefficients and compensates for crosstalk between the plurality of signals;
gradient calculating means for calculating a gradient with respect to the coefficients of a loss function that is a function of the output of the MIMO filter;
Size detection means for detecting the size of the gradient;
step size adjusting means for adjusting the step size used in the adaptive control of the coefficients based on the magnitude of the detected gradient;
update amount calculation means for calculating an update amount of the coefficient using the step size adjusted by the step size adjustment means;
and coefficient updating means for updating coefficients of the filter using the update amount calculated by the update amount calculation means.
複数の信号を多重化し、伝送路に送出する信号送信装置と、
前記伝送路を介して複数の信号を受信する信号受信装置とを備え、
前記信号受信装置は、
前記複数の信号を受信する受信手段と、
前記複数の信号を分離して復調する復調器と、
前記復調された複数の信号から送信データを復号する復号器とを備え、
前記復調器は、
適応制御される係数を有する複数のフィルタを含み、前記信号送信装置から前記信号受信装置の間において複数の信号の間に生じたクロストークを補償するMIMO(Multi-Input Multi-Output)フィルタと、
前記MIMOフィルタの出力の関数である損失関数の前記係数に関する勾配を算出する勾配算出手段と、
前記勾配の大きさを検出する大きさ検出手段と、
前記検出された勾配の大きさに基づいて前記係数の適応制御で使用されるステップサイズを調整するステップサイズ調整手段と、
前記ステップサイズ調整手段で調整されたステップサイズを用いて、前記係数の更新量を算出する更新量算出手段と、
前記更新量算出手段で算出された更新量を用いて、前記フィルタの係数を更新する係数更新手段とを有する、信号伝送システム。
a signal transmitter that multiplexes multiple signals and sends them to a transmission path;
and a signal receiving device that receives a plurality of signals via the transmission path,
The signal receiving device includes:
Receiving means for receiving the plurality of signals;
a demodulator that separates and demodulates the plurality of signals;
a decoder that decodes transmission data from the plurality of demodulated signals,
The demodulator is
a MIMO (Multi-Input Multi-Output) filter that includes a plurality of filters having adaptively controlled coefficients and compensates for crosstalk occurring between a plurality of signals between the signal transmitting device and the signal receiving device;
gradient calculating means for calculating a gradient with respect to the coefficients of a loss function that is a function of the output of the MIMO filter;
Size detection means for detecting the size of the gradient;
step size adjusting means for adjusting the step size used in the adaptive control of the coefficients based on the magnitude of the detected gradient;
update amount calculation means for calculating an update amount of the coefficient using the step size adjusted by the step size adjustment means;
A signal transmission system comprising: coefficient updating means for updating coefficients of the filter using the update amount calculated by the update amount calculation means.
適応制御される係数を有する複数のフィルタを含み、クロストークを含む複数の信号の間のクロストークを補償するMIMO(Multi-Input Multi-Output)フィルタの出力の関数である損失関数の前記係数に関する勾配を算出し、
前記勾配の大きさを検出し、
前記検出された勾配の大きさに基づいて前記係数の適応制御で使用されるステップサイズを調整し、
前記調整されたステップサイズを用いて、前記係数の更新量を算出し、
前記算出された更新量を用いて、前記フィルタの係数を更新するMIMOフィルタ係数更新方法。
relating to said coefficients of a loss function that is a function of the output of a MIMO (Multi-Input Multi-Output) filter comprising a plurality of filters with adaptively controlled coefficients and compensating for crosstalk between a plurality of signals including crosstalk; Calculate the slope,
detecting the magnitude of the gradient;
adjusting a step size used in the adaptive control of the coefficients based on the magnitude of the detected gradient;
Calculating the update amount of the coefficient using the adjusted step size,
A MIMO filter coefficient updating method of updating coefficients of the filter using the calculated update amount.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011211706A (en) 2010-03-30 2011-10-20 Fujitsu Ltd Method for adaptive blind equalization of psk signal, equalizer and receiver
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