WO2015198383A1 - 信号処理装置及び信号処理方法 - Google Patents

信号処理装置及び信号処理方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2015198383A1
WO2015198383A1 PCT/JP2014/066589 JP2014066589W WO2015198383A1 WO 2015198383 A1 WO2015198383 A1 WO 2015198383A1 JP 2014066589 W JP2014066589 W JP 2014066589W WO 2015198383 A1 WO2015198383 A1 WO 2015198383A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vector
signal
reference vector
stokes
polarization
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/066589
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
菊池 和朗
ジ イヨン セット
Original Assignee
菊池 和朗
株式会社アルネアラボラトリ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 菊池 和朗, 株式会社アルネアラボラトリ filed Critical 菊池 和朗
Priority to PCT/JP2014/066589 priority Critical patent/WO2015198383A1/ja
Priority to JP2016528776A priority patent/JP6333376B2/ja
Publication of WO2015198383A1 publication Critical patent/WO2015198383A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/07Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00Optical multiplex systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00Optical multiplex systems
    • H04J14/04Mode multiplex systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00Optical multiplex systems
    • H04J14/06Polarisation multiplex systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems

Definitions

  • a signal using polarization multiplexing is sometimes used as a signal of an optical communication system.
  • DP polarization multiplexing
  • SOP State Of Polarization
  • Non-Patent Document 1 describes that a DP-QPSK (Dual Polarization Quadrature Phase Shift Keying) signal is used as a signal using DP.
  • Non-patent document 1 describes a method for generating a constellation diagram of a DP-QPSK signal in order to measure the SOP of the DP-QPSK signal. Specifically, in Non-Patent Document 1, a Stokes vector of a DP-QPSK signal is acquired. Then, this Stokes vector is projected onto the plane spanned by the Stokes parameters S 2 and S 3 . Thereby, the constellation diagram described above is generated.
  • DP-M-IM polarization-multiplexed multi-level intensity modulation
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the receiver 200 shown in FIG.
  • the receiver 200 includes a Stokes analyzer 210, a clock 230, an ADC (Analog-to-Digital Converter) 240, and a DSP (Digital Signal Processor) 250 (signal processing device).
  • ADC Analog-to-Digital Converter
  • DSP Digital Signal Processor
  • the power S 0 of DP-M-IM signal is measured by the 1PD222.
  • the signal is input to the second PD 224 via the polarizer 212 (angle 0 °). Therefore, in the 2PD224, x direction of the linear polarization component intensity I x is measured.
  • the signal is input to the third PD 226 via the polarizer 214 (angle 45 °). For this reason, the third PD 226 measures a linear polarization component intensity I 45 ° of 45 ° with respect to the x-axis.
  • the signal is input to the fourth PD 228 via the ⁇ / 4 wavelength plate 216 and the polarizer 218 (angle 45 °). Therefore, in the 4PD228, right hand circular polarization component intensity I R is measured.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the DSP 250 (signal processing device) shown in FIG.
  • the DSP 250 includes a Stokes vector acquisition unit 252, a polarization state (SOP: State Of Polarization) tracking unit 254, a polarization separation unit 256, and an identification unit 258.
  • SOP State Of Polarization
  • the polarization separation unit 256 transmits the DP-M-IM signal transmitter 100 (FIG. 1) based on the normalized Stokes vector S (n) / S 0 (n), the power S 0 (n), and the reference vector v 0 .
  • the identifying unit 258 identifies the levels of the x polarization intensity
  • the reference vector v 0 is a vector obtained by converting the vector [1, 0 , 0] T by the matrix U.
  • the vector [1, 0, 0] T indicates x-polarized light (horizontal linearly polarized light) on the transmitter 100 (FIG. 1) side of the DP-M-IM signal. Therefore, the reference vector v 0 is a unit vector indicating the SOP on the x-polarized wave receiver 200 (FIG. 1) side.
  • Intensity identification section 262 Stokes analyzer 210 (FIG. 3), ADC 240 (FIG. 3), and the Stokes vector acquisition unit 252 via a (FIG. 4), the power of the DP-M-IM signal S 0 (n) (equation ( 5)) is acquired.
  • the normalized Stokes vector calculation unit 264 calculates a normalized Stokes vector S (n) / S 0 (n). In this case, if S 0 (n) is 0, the normalized Stokes vector S (n) / S 0 (n) cannot be calculated. For this reason, the intensity identifying unit 262 sets an appropriate threshold value S th (S th > 0).
  • the standardized Stokes vector calculation unit 264 acquires S 0 (n) via the intensity identification unit 262, and the Stokes analyzer 210 (FIG. 3), the ADC 240 (FIG. 3), and the Stokes vector acquisition unit 252 (FIG. 4). Through the above, the Stokes vector S (n) (formula (6)) on the receiver 200 side of the DP-M-IM signal is obtained. Thereby, the normalized Stokes vector calculation unit 264 calculates the normalized Stokes vector S (n) / S 0 (n). Thereafter, the normalized Stokes vector calculation unit 264 sends the normalized Stokes vector S (n) / S 0 (n) to the normalized inner product calculation unit 266.
  • the normalized inner product calculation unit 266 sets a temporary reference vector v.
  • the temporary reference vector v is updated by the update unit 270.
  • the updated temporary reference vector v is held in the temporary reference vector holding unit 272.
  • the normalized inner product calculation unit 266 reads the temporary reference vector v from the temporary reference vector holding unit 272 when the temporary reference vector holding unit 272 holds the temporary reference vector.
  • the normalized inner product calculation unit 266 sets an appropriate initial vector as the temporary reference vector v.
  • the update unit 270 updates the temporary reference vector v.
  • the updated temporary reference vector v is sent to the normalized inner product calculation unit 266 (update determination unit 268).
  • + 1.
  • the angle formed by the normalized Stokes vector S (n) / S 0 (n) and the temporary reference vector v is an acute angle.
  • the temporary reference vector v can be directed in the same direction as the normalized Stokes vector S (n) / S 0 (n).
  • ⁇ 1.
  • the angle formed by the normalized Stokes vector S (n) / S 0 (n) and the temporary reference vector v is an obtuse angle.
  • the temporary reference vector v is converted into the inverted vector ⁇ S (n) / S of the normalized Stokes vector S (n) / S 0 (n). 0 (n).
  • the second threshold ⁇ u th, 2 is, for example, a value closest to ⁇ 1 (a value of PAM4) that can be taken by the inner product u (n) when the temporary reference vector v converges to the reference vector v 0 .
  • the value is smaller than ⁇ 5/7).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

 ストークスベクトル取得部(252)は、DP-M-IM信号の受信器(200)における規格化ストークスベクトルを取得する。さらにストークスベクトル取得部(252)は、DP-M-IM信号のパワーを取得する。SOP追従部(254)は、基準ベクトルを生成する。基準ベクトルは、DP-M-IM信号の受信器(200)でのSOPが表されるストークス空間内において規格化ストークスベクトルの変動に応じて規格化ストークスベクトルに又は規格化ストークスベクトルの反転ベクトルに追従した単位ベクトルである。偏波分離部(256)は、規格化ストークスベクトル、パワー、及び基準ベクトルに基づいてDP-M-IM信号の送信器(100)におけるx偏波強度及びy偏波強度を算出する。

Description

信号処理装置及び信号処理方法
 本発明は、信号処理装置及び信号処理方法に関する。
 光通信システムの信号として、現在、偏波多重(DP:Dual Polarization)を利用した信号が用いられることがある。この場合、例えば、信号の品質を評価するために、信号の偏波状態(SOP:State Of Polarization)を測定することが必要になることがある。
 非特許文献1には、DPを用いた信号としてDP-QPSK(Dual Polarization Quadrature Phase Shift Keying)信号を用いることが記載されている。そして非特文献1には、DP-QPSK信号のSOPを測定するため、DP-QPSK信号のコンステレーションダイアグラムの生成方法が記載されている。具体的には、非特許文献1では、DP-QPSK信号のストークスベクトルを取得する。そしてこのストークスベクトルを、ストークスパラメータS及びSが張る平面に射影する。これにより、上記したコンステレーションダイアグラムが生成される。
Kazuro Kikuchi and Sze Y. Set, "Proposal of Optical-Sampling-Based Constellation Monitor for DP-QPSK Signals", OptoElectronics and Communications Conference held jointly with 2013 International Conference on Photonics in Switching (OECC/PS), 2013 18th, pp. 1-2.
 DPを利用した信号として、偏波多重多値強度変調(DP-M-IM:Dual Polarization Multilevel Intensity Modulation)が用いられる場合がある。本発明者は、新規なアルゴリズムによって、DP-M-IM信号のx偏波及びy偏波を分離することを検討した。
 本発明によれば、
 送信器から受信器に送られる偏波多重多値強度変調(DP-M-IM:Dual Polarization Multilevel Intensity Modulation)信号の前記受信器における規格化ストークスベクトルを取得し、かつ前記DP-M-IM信号のパワーを取得するストークスベクトル取得手段と、
 前記DP-M-IM信号の前記受信器での偏波状態が表されるストークス空間内において前記規格化ストークスベクトルの変動に応じて前記規格化ストークスベクトルに又は前記規格化ストークスベクトルの反転ベクトルに追従した単位ベクトルである基準ベクトルを生成する偏波状態追従手段と、
 前記規格化ストークスベクトル、前記パワー、及び前記基準ベクトルに基づいて前記DP-M-IM信号の前記送信器におけるx偏波強度及びy偏波強度を算出する偏波分離手段と、
を備える信号処理装置が提供される。
 本発明によれば、
 送信器から受信器に送られるDP-M-IM信号の前記受信器における規格化ストークスベクトルを取得し、かつ前記DP-M-IM信号のパワーを取得し、
 前記DP-M-IM信号の前記受信器での偏波状態が表されるストークス空間内において前記規格化ストークスベクトルの変動に応じて前記規格化ストークスベクトルに又は前記規格化ストークスベクトルの反転ベクトルに追従した単位ベクトルである基準ベクトルを生成し、
 前記規格化ストークスベクトル、前記パワー、及び前記基準ベクトルに基づいて前記DP-M-IM信号の前記送信器におけるx偏波強度及びy偏波強度を算出する、信号処理方法が提供される。
 本発明によれば、DP-M-IM信号のx偏波及びy偏波を分離することができる。
 上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
実施形態に係る光学系を示す図である。 図1に示した送信器の構成の一例を示す図である。 図1に示した受信器の構成を示す図である。 図3に示したDSPの構成を示すブロック図である。 図4に示したSOP追従部の構成を示すブロック図である。 仮基準ベクトルの更新方法を説明するための図である。
 以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
 図1は、実施形態に係る光学系10を示す図である。光学系10は、送信器100、受信器200、及び伝送路300を備えている。詳細を後述するように、送信器100は、偏波多重多値強度変調(DP-M-IM:Dual Polarization Multilevel Intensity Modulation)信号を出力する。DP-M-IM信号は、伝送路300(例えば、光ファイバ)を介して、受信器200に送られる。受信器200は、DP-M-IM信号を受け付けるとともに、後述するようにDP-M-IM信号を復調する。なお、DP-M-IM信号は、例えば、PAM2(2-level Pulse Amplitude Modulation)又はPAM4(4-level Pulse Amplitude Modulation)である。
 図2は、図1に示した送信器100の構成の一例を示す図である。本図に示す例において、送信器100は、クロック110、第1PG(Pattern Generator)122、第2PG124、第1LD(Laser Diode)132、第2LD134、λ/2波長板140、反射板150、及びPBC(Polarization Beam Combiner)160を備えている。
 第1LD132及び第2LD134は、それぞれ直線偏光を出力する。そして第1LD132の強度変調は、第1PG122によって制御されている。一方第2LD134の強度変調は、第2PG124によって制御されている。この場合に、第1LD132の強度変調及び第2LD134の強度変調は、独立に制御されている。そして本図に示す例では、第1PG122及び第2PG124は、タイミングが共通のクロック110によって制御されている。
 第1LD132から出力された直線偏光は、PBC160に達する。一方、第2LD134から出力された直線偏光は、λ/2波長板140及び反射板150を介してPBC160に達する。この場合に第2LD134からの偏光は、λ/2波長板140によって、振動面が第1LD132からの偏光に対して90°傾くようになる。そして、第1LD132から出力された直線偏光と第2LD134から出力された直線偏光がPBC160で多重化する。これにより、送信器100からDP-M-IMが出力される。
 DP-M-IM信号は、送信器100から出力される時点(伝送路300(図1)に入射する前)において以下のストークスパラメータを有している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 ただし、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
である。δは、x偏波及びy偏波の位相差を示す。そしてストークスベクトル[S1,in,S2,in,S3,inの大きさは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
である。
 なお、送信器100の構成は、本図に示す例に限定されるものではない。例えば、送信器100に含まれるレーザダイオードの数は1つのみであってもよい。この場合、レーザダイオードから出力される光を分波する。そして分波された光の各々に強度変調を適用する。さらに分波された光の一方をλ/2波長板に通す。その後分波された光を合波する。このような方法であっても、DP-M-IM信号を生成することができる。
 図3は、図1に示した受信器200の構成を示す図である。受信器200は、ストークスアナライザ210、クロック230、ADC(Analog-to-Digital Converter)240、及びDSP(Digital Signal Processor)250(信号処理装置)を備えている。
 ストークスアナライザ210は、DP-M-IM信号のストークスベクトルSを取得するための光学機器である。本図に示す例において、ストークスアナライザ210に入力されたDP-M-IM信号は4つに分岐される。これら4つの信号は、第1PD(Photo Diode)222、第2PD224、第3PD226、及び第4PD228をそれぞれ備える第1ブランチ、第2ブランチ、第3ブランチ、及び第4ブランチに入力される。
 第1ブランチでは、第1PD222によってDP-M-IM信号のパワーSが測定される。第2ブランチでは、信号が偏光子212(角度0°)を介して第2PD224に入力される。このため、第2PD224では、x方向の直線偏波成分強度Iが測定される。第3ブランチでは、信号が偏光子214(角度45°)を介して第3PD226に入力される。このため、第3PD226では、x軸に対して45°の直線偏波成分強度I45°が測定される。第4ブランチでは、信号がλ/4波長板216及び偏光子218(角度45°)を介して第4PD228に入力される。このため、第4PD228では、右旋円偏波成分強度Iが測定される。
 以上により求めた成分S、I、I45°、及びIを用いて、受信器200側におけるストークスベクトルSは次のように示すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 第1ブランチ~第4ブランチに入力された信号は、それぞれ第1PD222~第4PD228において電気信号に変換される。そしてこれらの電気信号は、ADC240に送られる。さらにADC240に送られた信号は、DSP250に送られる。なお、本図に示す例では、第1PD222から出力された信号がクロック230に送られる。クロック230は、サンプリングのタイミングを決めている。本図に示す例においては、信号のパワーSを用いてクロック230が抽出されている。
 図4は、図3に示したDSP250(信号処理装置)の構成を示すブロック図である。DSP250は、ストークスベクトル取得部252、偏波状態(SOP:State Of Polarization)追従部254、偏波分離部256、及び識別部258を備えている。
 ストークスベクトル取得部252は、DP-M-IM信号の受信器200(図1)における規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)を取得する。さらにストークスベクトル取得部252は、DP-M-IM信号のパワーS(n)を取得する。SOP追従部254は、基準ベクトルvを生成する。基準ベクトルvは、DP-M-IM信号の受信器200(図1)でのSOPが表されるストークス空間(ポアンカレ球)内において規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)の変動に応じて規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)に又は規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)の反転ベクトル-S(n)/S(n)に追従した単位ベクトルである。偏波分離部256は、規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)、パワーS(n)、及び基準ベクトルvに基づいてDP-M-IM信号の送信器100(図1)におけるx偏波強度|E|及びy偏波強度|E|を算出する。識別部258は、x偏波強度|E|及びy偏波強度|E|のそれぞれのレベルを識別する。例えば、DP-M-IM信号がPAM4である場合、識別部258は、x偏波強度|E|を4レベルに識別し、かつy偏波強度|E|を4レベルに識別する。以下、詳細に説明する。
 ストークスベクトル取得部252は、ストークスアナライザ210(図3)及びADC240(図3)を介してDP-M-IM信号の受信器200側でのストークスベクトルS(n)(式(6))を取得する。本図において、nはサンプルの番号を示している。詳細には、送信器100(図1)から受信器200(図1)には、DP-M-IM信号の複数のサンプルが送られている。この場合にストークスベクトル取得部252は、複数のストークスベクトルS(n)を取得している。さらに、ストークスベクトル取得部252は、受信器200側の信号のパワーS(n)を取得する。このようにして、ストークスベクトル取得部252は、規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)を算出する。
 SOP追従部254は、基準ベクトルvを生成する。基準ベクトルvは、規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)に又は規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)の反転ベクトル-S(n)/S(n)に追従した単位ベクトルである。基準ベクトルvが全く誤差なくベクトル±S(n)/S(n)に追従している場合、基準ベクトルvは、以下の式によって定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
行列Uは、伝送路300(例えば、光ファイバ)(図1)に基づくSOPの変化を示す行列である。なお、本実施形態では、伝送路300での損失を無視することができるほど小さい。このため行列Uは、ノルムを保存したまま、送信器100(図1)におけるストークス空間の座標を受信器200(図1)におけるストークス空間の座標に変換している。
 ただし、伝送路300(図1)で損失が発生していたとしても、この損失(スカラー量)と行列Uの積によって、ベクトル[1,0,0]を上記のように基準ベクトルvに変換することができる。この場合においても、行列Uは、直交行列となる。このため、伝送路300で損失が発生していたとしても、下記のアルゴリズムは成立する。
 式(7)に示すように、基準ベクトルvは、ベクトル[1,0,0]を行列Uによって変換することで得られるベクトルである。この場合、ベクトル[1,0,0]は、DP-M-IM信号の送信器100(図1)側におけるx偏波(水平直線偏光)を示している。このため、基準ベクトルvは、このx偏波の受信器200(図1)側におけるSOPを示す単位ベクトルとなる。
 さらに、行列Uを用いることにより、DP-M-IM信号の送信器100(図1)側におけるストークスベクトルSinとDP-M-IM信号の受信器200(図1)側におけるストークスベクトルSは、次のように関係づけられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 さらに、式(7),(8)より、以下の関係が導かれる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 偏波分離部256は、以下の式に基づいて、DP-M-IM信号の送信器100(図1)側におけるx偏波強度|E|及びy偏波強度|E|を算出する。言い換えると、偏波分離部256によって、DP-M-IM信号の偏波多重が分離されている。なお、以下の式は、式(1),(5),(9)を用いて導かれる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 図5は、図4に示したSOP追従部254の構成を示すブロック図である。SOP追従部254は、強度識別部262、規格化ストークスベクトル算出部264、規格化内積算出部266、更新判断部268、及び更新部270を備えている。
 強度識別部262は、ストークスアナライザ210(図3)、ADC240(図3)、及びストークスベクトル取得部252(図4)を介して、DP-M-IM信号のパワーS(n)(式(5))を取得する。後述するように、規格化ストークスベクトル算出部264が、規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)を算出する。この場合、S(n)が0であると規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)を算出することができない。このため、強度識別部262は、適当な閾値Sth(Sth>0)を設定している。そしてS(n)>Sthの場合、S(n)を規格化ストークスベクトル算出部264に送る。これにより、S(n)=0となる信号が規格化ストークスベクトル算出部264に送られることが防止される。
 規格化ストークスベクトル算出部264は、強度識別部262を介してS(n)を取得し、かつストークスアナライザ210(図3)、ADC240(図3)、及びストークスベクトル取得部252(図4)を介して、DP-M-IM信号の受信器200側でのストークスベクトルS(n)(式(6))を取得する。これにより、規格化ストークスベクトル算出部264は、規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)を算出する。その後、規格化ストークスベクトル算出部264は、規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)を規格化内積算出部266に送る。
 規格化内積算出部266は、以下の式によって定義される内積u(n)を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 式(12)においてvは、仮基準ベクトルを示す。仮基準ベクトルvは、DP-M-IM信号の受信器200(図1)でのSOPが表されるストークス空間(ポアンカレ球)内における単位ベクトルである。後述するように、仮基準ベクトルvは、更新部270によって更新され、基準ベクトルvに収束する。具体的には、仮基準ベクトルvを規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)に又は規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)の反転ベクトル-S(n)/S(n)に追従させることで基準ベクトルvを生成する。
 仮基準ベクトルvが基準ベクトルvに収束している場合、式(1),(5),(9),(12)より、u(n)は、以下の式を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 DP-M-IM信号において、x偏波強度|E及びy偏波強度|Eは、量子化されている。例えば、DP-M-IM信号がPAM4である場合、x偏波強度|E及びy偏波強度|Eの各々は、4レベルとなる。具体的には、x偏波強度|Eは、例えば、|E=0,1,3,6となり得、y偏波強度|Eは、例えば、|E=0,1,3,6となり得る。そしてこの場合、内積u(n)がとり得る値は、式(13)から明らかなように、±1,±1/2,±1/3,±5/7,0となる。
 式(13)から明らかなように、u(n)=+1になる場合は、|E=0の場合である。この場合、DP-M-IM信号は、送信器100(図1)側において、x偏波成分のみを有することになる。同様に、式(13)から明らかなように、u(n)=-1になる場合は、|E=0の場合である。この場合、DP-M-IM信号は、送信器100(図1)側において、y偏波成分のみを有することになる。
 以上によれば、内積u(n)が+1又は-1となる仮基準ベクトルvを追尾することで、DP-M-IM信号のSOPを追尾することができる。詳細には、内積u(n)が+1にも-1にもならない場合は、送信器100(図1)からx偏波及びy偏波の両方が送られていることになる。この場合のDP-M-IM信号のSOPは、x偏波及びy偏波の位相雑音によってランダムに変動する。この場合、DP-M-IM信号のSOPを確定することができない。一方、内積u(n)が+1又は-1である場合、送信器100(図1)からx偏波及びy偏波のいずれか一方のみが送られていることになる。この場合、DP-M-IM信号のSOPを追尾することができる。
 本図に示す例では、更新判断部268及び更新部270を用いて、DP-M-IM信号のSOPを追尾する。詳細には、更新判断部268が、規格化内積算出部266から内積u(n)を取得する。そして更新判断部268は、内積u(n)に基づいて、仮基準ベクトルvを更新するか否かを判断する。そして更新判断部268は、仮基準ベクトルvを更新することを判断した場合、仮基準ベクトルvを更新することを指示する情報を更新部270に送信する。そして更新部270は、上記した情報を受信した場合、仮基準ベクトルvを更新する。その後更新部270は、更新した仮基準ベクトルvを規格化内積算出部266に送る。上記の場合、更新部270は、例えば、規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)又は規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)の反転ベクトル-S(n)/S(n)を目標値とする追従制御を実施する。
 図6は、仮基準ベクトルvの更新方法を説明するための図である。まず、ストークスベクトル取得部252(図4)がストークスベクトルS(n)を取得する。次いで、規格化ストークスベクトル算出部264(図5)が、規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)を算出する。次いで、規格化ストークスベクトル算出部264は、規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)を規格化内積算出部266(更新判断部268)(図5)及び更新部270(図5)に送る。
 次いで、規格化内積算出部266は、仮基準ベクトルvを設定する。後述するように、仮基準ベクトルvは、更新部270によって更新される。そしてこの場合、更新した仮基準ベクトルvは、仮基準ベクトル保持部272に保持される。規格化内積算出部266は、仮基準ベクトル保持部272に仮基準ベクトルが保持されている場合、仮基準ベクトル保持部272から仮基準ベクトルvを読み出す。一方、仮基準ベクトルvが仮基準ベクトル保持部272に保持されていない場合、規格化内積算出部266は、仮基準ベクトルvとして適当な初期ベクトルを設定する。
 次いで、規格化内積算出部266は、内積u(n)を算出する。次いで、更新判断部268は、内積u(n)に基づいて、仮基準ベクトルvを更新するか否かを判断する。次いで、更新判断部268は、仮基準ベクトルvを更新することを判断した場合、仮基準ベクトルvを更新することを指示する情報を更新部270に送る。
 次いで、更新部270は、上記した情報を更新判断部268から受信した場合、仮基準ベクトルvを更新する。そしてこの場合は、更新した仮基準ベクトルvを規格化内積算出部266(更新判断部268)に送る。
 詳細には、更新判断部268は、内積u(n)が正の第1閾値+uth,1(uth,1>0)以上である場合(u(n)≧+uth,1)、仮基準ベクトルvを更新することを指示する第1更新情報を更新部270に送信する。同様に、更新判断部268は、内積u(n)が負の第2閾値-uth,2(uth,2>0)以下である場合(u(n)≦-uth,2)、仮基準ベクトルvを更新することを指示する第2更新情報を更新部270に送信する。一方、更新判断部268は、内積u(n)が第1閾値+uth,1未満かつ負の第2閾値-uth,2より大きい場合(-uth,2<u(n)<+uth,1)、仮基準ベクトルvを更新しないことを指示する第3更新情報を更新部270に送信する。
 より詳細には、上記したように、送信器100(図1)から受信器200(図1)には、DP-M-IM信号の複数のサンプルが送られる。そして各サンプルが受信器200(図1)に送られるたびに、更新判断部268は、内積u(n)に基づいて、仮基準ベクトルvを更新するか否かを判断する。そして更新判断部268は、仮基準ベクトルvを更新することを判断した場合は、上記した第1更新情報又は第2更新情報を更新部270に送信する。一方、更新判断部268は、仮基準ベクトルvを更新しないことを判断した場合は、上記した第3更新情報を更新部270に送信する。
 更新部270は、以下の式に基づいて、仮基準ベクトルvを更新する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 式(14)は、例えば、適応アルゴリズムに用いられる式である。この場合、μはステップサイズパラメータに相当する。そしてεS(n)/S(n)-v(n)は誤差信号に相当する。さらにu(n)≧+uth,1の場合、ε=+1であり、u(n)≦-uth,2の場合、ε=-1である。なお、μが小さい場合、仮基準ベクトルvを収束させるための時間が長いものとなる。一方でこの場合、基準ベクトルのS/N比が高いものとなる。
 更新部270は、上記した第1更新情報を更新判断部268から受信した場合は、ε=+1として式(12)に基づき、仮基準ベクトルvを更新する。この場合(u(n)≧+uth,1)、規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)と仮基準ベクトルvのなす角が鋭角である。これにより、これらのベクトルの差に基づいて仮基準ベクトルvを修正することで、仮基準ベクトルvを規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)と同じ方向に向かせることができる。
 更新部270は、上記した第2更新情報を更新判断部268から受信した場合は、ε=-1として式(12)に基づき、仮基準ベクトルvを更新する。この場合(u(n)≦-uth,2)、規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)と仮基準ベクトルvのなす角が鈍角である。これにより、これらのベクトルの和に基づいて仮基準ベクトルvを修正することで、仮基準ベクトルvを規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)の反転ベクトル-S(n)/S(n)と同じ方向に向かせることができる。
 更新部270は、上記した第3更新情報を更新判断部268から受信した場合は、仮基準ベクトルvを更新しない。言い換えると、次のサンプルが受信器200(図1)に送られるまで、仮基準ベクトルvを保持する。そして、次のサンプルに基づいて更新判断部268が上記した第1更新情報又は第2更新情報を更新部270に送った場合は、更新部270は、上記と同様にして、仮基準ベクトルvを更新する。一方、次のサンプルに基づいて更新判断部268が上記した第3更新情報を再び送った場合は、仮基準ベクトルvは引き続き保持される。
 なお、SOPの変動速度は、DP-M-IM信号のビットレートよりもかなり低いものである。このため、受信器200(図1)にサンプルが送られるごとに仮基準ベクトルvを更新しなくても、SOPを追尾することは可能である。
 第1閾値+uth,1は、+1よりも小さい値であり、かつ+1に近い値である。一方、第2閾値-uth,2は-1よりも大きい値であり、かつ-1に近い値である。より詳細には、第1閾値+uth,1は、例えば、仮基準ベクトルvが基準ベクトルvに収束している場合に内積u(n)がとり得る値のうち+1に最も近い値(PAM4の上記した例であれば、+5/7)よりも大きい値である。一方、第2閾値-uth,2は、例えば、仮基準ベクトルvが基準ベクトルvに収束している場合に内積u(n)がとり得る値のうち-1に最も近い値(PAM4の上記した例であれば、-5/7)よりも小さい値である。
 適当な第1閾値+uth,1を設定した場合、仮基準ベクトルvを効率よく規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)と同じ方向に収束させることができる。同様に、適当な第2閾値-uth,2を設定した場合、仮基準ベクトルvを効率よく規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)の反転ベクトル-S(n)/S(n)と同じ方向に収束させることができる。一方でこのような閾値を定めても、仮基準ベクトルvの初期ベクトルがu(n)≧+uth,1を満たし、又はu(n)≦-uth,2を満たすとは限らない。このため、DSP250は、下記の処理を実施してもよい。
 まず、規格化内積算出部266が、仮基準ベクトルvと規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)の内積を算出する。そして規格化内積算出部266は、この内積を更新判断部268に送る。そしてこの内積が第1閾値+uth,1未満かつ第2閾値-uth,2より大きい場合、更新判断部268は、上記した仮基準ベクトルと異なる仮基準ベクトルを設定することを指示する情報を規格化内積算出部266に送信する。この処理を繰り返すことで、仮基準ベクトルvの適当な初期ベクトルを決定する。
 さらに、更新判断部268は、上記した内積が第1閾値+uth,1未満かつ第2閾値-uth,2より大きい場合、上記した規格化ストークスベクトルと異なる規格化ストークスベクトルを要求する情報を送信器100(図1)に送信してもよい。この場合、上記した仮基準ベクトルvは保持されたままである。この処理は、仮基準ベクトルvがu(n)≧+uth,1又はu(n)≦-uth,2を満たす規格化ストークスベクトルが送られるまで、繰り返される。そして仮基準ベクトルvがu(n)≧+uth,1又はu(n)≦-uth,2を満たす規格化ストークスベクトルが送られた場合、更新部270は、上記と同様に、仮基準ベクトルvを更新する。
 以上、本実施形態によれば、SOP追従部254によって、仮基準ベクトルvを規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)に又は規格化ストークスベクトルS(n)/S(n)の反転ベクトル-S(n)/S(n)に追従させている。これにより、DP-M-IM信号のSOPを追尾することができる。さらに本実施形態によれば、偏波分離部256によって、DP-M-IM信号の送信器100(図1)側におけるx偏波強度|E|及びy偏波強度|E|を算出する。これにより、DP-M-IM信号の偏波多重を分離することができる。
 以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

Claims (6)

  1.  送信器から受信器に送られる偏波多重多値強度変調(DP-M-IM:Dual Polarization Multilevel Intensity Modulation)信号の前記受信器における規格化ストークスベクトルを取得し、かつ前記DP-M-IM信号のパワーを取得するストークスベクトル取得手段と、
     前記DP-M-IM信号の前記受信器での偏波状態が表されるストークス空間内において前記規格化ストークスベクトルの変動に応じて前記規格化ストークスベクトルに又は前記規格化ストークスベクトルの反転ベクトルに追従した単位ベクトルである基準ベクトルを生成する偏波状態追従手段と、
     前記規格化ストークスベクトル、前記パワー、及び前記基準ベクトルに基づいて前記DP-M-IM信号の前記送信器におけるx偏波強度及びy偏波強度を算出する偏波分離手段と、
    を備える信号処理装置。
  2.  請求項1に記載の信号処理装置において、
     前記偏波状態追従手段は、
      前記ストークス空間内における単位ベクトルである仮基準ベクトルを生成し、
      前記仮基準ベクトルを前記規格化ストークスベクトルに又は前記規格化ストークスベクトルの反転ベクトルに追従させることで前記基準ベクトルを生成する信号処理装置。
  3.  請求項2に記載の信号処理装置において、
     前記偏波状態追従手段は、
      前記規格化ストークスベクトルと前記仮基準ベクトルの内積が正の第1閾値以上である場合、前記規格化ストークスベクトルと前記仮基準ベクトルの差に基づいて前記仮基準ベクトルを更新し、
      前記内積が負の第2閾値以下である場合、前記規格化ストークスベクトルと前記仮基準ベクトルの和に基づいて前記仮基準ベクトルを更新し、
      前記内積が前記第1閾値未満かつ前記第2閾値より大きい場合、前記仮基準ベクトルを更新しない信号処理装置。
  4.  請求項3に記載の信号処理装置において、
     前記偏波状態追従手段は、
      前記規格化ストークスベクトルと前記仮基準ベクトルの内積が前記第1閾値未満かつ前記第2閾値より大きい場合、前記仮基準ベクトルと異なる仮基準ベクトルを生成する信号処理装置。
  5.  請求項3に記載の信号処理装置において、
     前記偏波状態追従手段は、
      前記規格化ストークスベクトルと前記仮基準ベクトルの内積が前記第1閾値未満かつ前記第2閾値より大きい場合、前記規格化ストークスベクトルと異なる規格化ストークスベクトルを有するDP-M-IM信号を要求する情報を前記送信器に送信する信号処理装置。
  6.  送信器から受信器に送られるDP-M-IM信号の前記受信器における規格化ストークスベクトルを取得し、かつ前記DP-M-IM信号のパワーを取得し、
     前記DP-M-IM信号の前記受信器での偏波状態が表されるストークス空間内において前記規格化ストークスベクトルの変動に応じて前記規格化ストークスベクトルに又は前記規格化ストークスベクトルの反転ベクトルに追従した単位ベクトルである基準ベクトルを生成し、
     前記規格化ストークスベクトル、前記パワー、及び前記基準ベクトルに基づいて前記DP-M-IM信号の前記送信器におけるx偏波強度及びy偏波強度を算出する、信号処理方法。
PCT/JP2014/066589 2014-06-23 2014-06-23 信号処理装置及び信号処理方法 WO2015198383A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/066589 WO2015198383A1 (ja) 2014-06-23 2014-06-23 信号処理装置及び信号処理方法
JP2016528776A JP6333376B2 (ja) 2014-06-23 2014-06-23 信号処理装置及び信号処理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/066589 WO2015198383A1 (ja) 2014-06-23 2014-06-23 信号処理装置及び信号処理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015198383A1 true WO2015198383A1 (ja) 2015-12-30

Family

ID=54937521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/066589 WO2015198383A1 (ja) 2014-06-23 2014-06-23 信号処理装置及び信号処理方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6333376B2 (ja)
WO (1) WO2015198383A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021164133A (ja) * 2020-04-03 2021-10-11 Kddi株式会社 光受信装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010002190A (ja) * 2008-06-18 2010-01-07 Anritsu Corp 光スペクトラムアナライザ
JP2010226499A (ja) * 2009-03-24 2010-10-07 Nec Corp 光信号品質モニタシステム、光信号品質モニタ装置、光信号送信装置及び光信号品質モニタ方法
JP2010286249A (ja) * 2009-06-09 2010-12-24 Anritsu Corp 偏波解析装置
JP2011013474A (ja) * 2009-07-02 2011-01-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光信号送受信装置および光信号送受信方法
JP2012141264A (ja) * 2011-01-06 2012-07-26 Nec Corp 波長分解ストークスベクトル測定装置および測定方法
JP2014013965A (ja) * 2012-07-03 2014-01-23 Hitachi Ltd 偏波多値信号光受信装置、偏波多値信号光送信装置および偏波多値信号光伝送装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010002190A (ja) * 2008-06-18 2010-01-07 Anritsu Corp 光スペクトラムアナライザ
JP2010226499A (ja) * 2009-03-24 2010-10-07 Nec Corp 光信号品質モニタシステム、光信号品質モニタ装置、光信号送信装置及び光信号品質モニタ方法
JP2010286249A (ja) * 2009-06-09 2010-12-24 Anritsu Corp 偏波解析装置
JP2011013474A (ja) * 2009-07-02 2011-01-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光信号送受信装置および光信号送受信方法
JP2012141264A (ja) * 2011-01-06 2012-07-26 Nec Corp 波長分解ストークスベクトル測定装置および測定方法
JP2014013965A (ja) * 2012-07-03 2014-01-23 Hitachi Ltd 偏波多値信号光受信装置、偏波多値信号光送信装置および偏波多値信号光伝送装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KAZURO KIKUCHI: "Electronic polarization- division demultiplexing based on digital signal processing in intensity-modulation direct- detection optical communication systems", OPTICS EXPRESS, vol. 22, no. Issue 2, 27 January 2014 (2014-01-27), pages 1971 - 1980, XP055247115, Retrieved from the Internet <URL:http://www.opticsinfobase.org/viewarticle.cfm?gotourl=http%3A%2F%2Fwww.opticsinfobase.org%2FDirectPDFAccess%2F6F259A1E-0C86-B70D-83A90B8780FC1344277752%2Foe-22-2-1971.pdf%3Fda%3Dl%26id%3D277752%26seq%3DO%26mobile%3Dno&org=> [retrieved on 20140731] *
KAZURO KIKUCHI: "Heisei 25 Nendo Kenkyu Hokokusho", HEISEI 25 NENDO KENKYU HOKOKU, April 2014 (2014-04-01), XP055247135, Retrieved from the Internet <URL:http://www7b.biglobe.ne.jp/~kazkikuchi/final-201403.pdf> [retrieved on 20140731] *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021164133A (ja) * 2020-04-03 2021-10-11 Kddi株式会社 光受信装置
JP7340190B2 (ja) 2020-04-03 2023-09-07 Kddi株式会社 光受信装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2015198383A1 (ja) 2017-05-25
JP6333376B2 (ja) 2018-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6357742B2 (ja) 相補型電力変調を使用する帯域内管理データ変調
US8478135B2 (en) Method and apparatus for polarization-division-multiplexed optical receivers
US7343100B2 (en) Optical communications based on optical polarization multiplexing and demultiplexing
Che et al. Polarization demultiplexing for Stokes vector direct detection
EP2731279A1 (en) Optical transmission system, optical transmitter, optical receiver, and optical transmission method
US10284304B2 (en) Polarization insensitive self-homodyne detection receiver for spatial-division multiplexing systems
US20100166423A1 (en) Method, device, and system for polarization division multiplexing and demultiplexing
JP6885408B2 (ja) デジタルコヒーレント受信器およびそのスキュー調整方法
JPWO2011083748A1 (ja) コヒーレント光受信器、それを用いたコヒーレント光通信システム、およびコヒーレント光通信方法
Xie et al. Two-stage constant modulus algorithm equalizer for singularity free operation and optical performance monitoring in optical coherent receiver
JP2013034065A (ja) 偏波多重光受信機、偏波多重システムおよび偏波多重光受信方法
Estarán et al. Quaternary polarization-multiplexed subsystem for high-capacity IM/DD optical data links
KR101931957B1 (ko) 편광 다중 광전송을 위한 시편광 코딩을 이용한 광 전송 방법 및 시스템
US9520952B2 (en) Polarization mode dispersion (PMD) tolerant optical signaling
US9143265B2 (en) Optical polarization multilevel signal receiving apparatus, optical polarization multilevel signal transmitting apparatus, and optical polarization multilevel signal transmission apparatus
JP5839106B2 (ja) 受信器、伝送システム、偏波多重光信号の受信方法、受信器の制御プログラム
US9473249B2 (en) Light transmission apparatus, light communication system, light reception apparatus, method for adjusting light transmission, method for transmitting light, and method for receiving light
JP6333376B2 (ja) 信号処理装置及び信号処理方法
Chen et al. A highly flexible polarization demultiplexing scheme for short-reach transmission
WO2014119270A1 (ja) 光受信装置、光通信システム、光受信方法及び光受信装置の制御プログラムの記録媒体
KR20160050687A (ko) 다중 모드 광섬유 기반 광수신 장치 및 방법
Che et al. Blind polarization de-multiplexing for stokes vector direct detection
JP5497349B2 (ja) 光信号送受信装置および光信号送受信方法
WO2003028252A1 (en) System and method for orthogonal frequency division multiplexed optical communication
JP7060474B2 (ja) 光変調器、光送信機、光復調器、光受信機及び光通信システム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14896138

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016528776

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14896138

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1