特開 2024-117854 通信システム、受信機、等化信号処理回路、等化信号処理方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024117854

(43)【公開日】2024-08-30

(54)【発明の名称】通信システム、受信機、等化信号処理回路、等化信号処理方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/2507 20130101AFI20240823BHJP

   H04B 10/61 20130101ALI20240823BHJP

   H04B 3/06 20060101ALI20240823BHJP

【ＦＩ】

H04B10/2507

H04B10/61

H04B3/06 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023023898

(22)【出願日】2023-02-20

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和３年度、国立研究開発法人情報通信研究機構「革新的情報通信技術研究開発委託研究／Ｂｅｙｏｎｄ ５Ｇ時代に向けた空間モード制御光伝送基盤技術の研究開発」産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】有川 学

【テーマコード（参考）】

5K046

5K102

【Ｆターム（参考）】

5K046AA08

5K046BA06

5K046BB05

5K046EE47

5K046EE61

5K046EF26

5K046EF46

5K102AA52

5K102AD15

5K102AH02

5K102AH11

5K102AH26

5K102AH27

5K102KA02

5K102KA39

5K102PB01

5K102PB11

5K102PH01

5K102PH13

5K102PH31

5K102RD26

5K102RD28

(57)【要約】

【課題】出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響を抑えつつ、適応周波数領域フィルタの係数更新に必要な計算量を緩和することを可能にする。
【解決手段】周波数領域フィルタ２３には、オーバーラッセーブ法によってブロック化された、周波数領域の入力信号が入力される。周波数領域フィルタ２３は、周波数領域の入力信号に対し、周波数ごとに係数を乗算する。係数更新部２４は、周波数領域フィルタ２３のフィルタ係数を適応的に更新する。制約操作部２５は、周波数領域フィルタ２３のフィルタ係数に対し、出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響がないための制約の操作を実施する。制約操作部２５が制約の操作を実施する頻度は、係数更新部２４が周波数領域フィルタ２３のフィルタ係数を適応的に更新する頻度よりも低い。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

オーバーラップセーブ法によってブロック化された、周波数領域の入力信号に対し、周波数ごとに係数を乗算する周波数領域フィルタと、
前記周波数領域フィルタへの入力信号及び等化信号処理回路の出力信号と、前記等化信号処理回路の出力信号の所定の状態とに基づいて、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数を適応的に更新する係数更新部と、
前記周波数領域フィルタのフィルタ係数に対し、前記出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響がないための制約の操作を実施する制約操作部とを備え、
前記制約操作部が前記制約の操作を実施する頻度が、前記係数更新部が前記フィルタ係数を適応的に更新する頻度よりも低い、等化信号処理回路。

【請求項2】

前記制約操作部は、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数を時間領域のフィルタ係数に変換し、該時間領域に変換されたフィルタ係数に対し、オーバーラップセーブ法によって除去されない入力信号のブロック両端における回り込みをもたらす領域を０へと置換し、０への置換が実施された時間領域のフィルタ係数を周波数領域のフィルタ係数に変換し、該変換された周波数領域のフィルタ係数を周波数領域フィルタに設定する、請求項１に記載の等化信号処理回路。

【請求項3】

前記係数更新部は、前記周波数領域フィルタへの入力信号及び前記等化信号処理回路の出力信号と、前記等化信号処理回路の出力信号の所定の状態とに基づいて、前記周波数領域フィルタの係数更新量を算出する係数更新量算出部を含む、請求項１又は２に記載の等化信号処理回路。

【請求項4】

ブロック間に一定のオーバーラップを設けつつ、前記入力信号をブロック化するブロック変換部と、
前記ブロック化された入力信号を周波数領域の信号に変換し、前記周波数領域フィルタに出力する周波数領域変換部と、
前記周波数領域フィルタが出力するブロック化された周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する時間領域変換部と、
前記時間領域変換部で時間領域の信号のうち、前記入力信号のブロック両端における回り込みをもたらさない領域を残し、前記入力信号のブロック両端における回り込みをもたらす領域を除きつつ、前記時間領域変換部で時間領域の信号に変換された信号をシリアル信号に変換するシリアル変換部とを備える、請求項１又は２に記載の等化信号処理回路。

【請求項5】

前記係数更新部は、前記入力信号の第１の所定数のブロックごとに、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数を更新し、
前記制約操作部は、前記入力信号の第２の所定数のブロックごとに、前記制約の操作を実施し、
前記第２の所定数は、前記第１の所定数よりも大きい、請求項１又は２に記載の等化信号処理回路。

【請求項6】

前記入力信号は、伝送路を介して伝送された信号を受信機がコヒーレント受信した信号である、請求項１又は２に記載の等化信号処理回路。

【請求項7】

伝送路を介して送信機から送信された信号をコヒーレント受信する検波器と、
前記コヒーレント受信された入力信号に対して等化信号処理を実施する等化信号処理回路とを備え、
前記等化信号処理回路は、
オーバーラップセーブ法によってブロック化された、周波数領域の前記入力信号に対し、周波数ごとに係数を乗算する周波数領域フィルタと、
前記周波数領域フィルタへの入力信号及び前記等化信号処理回路の出力信号と、前記等化信号処理回路の出力信号の所定の状態とに基づいて、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数を適応的に更新する係数更新部と、
前記周波数領域フィルタのフィルタ係数に対し、前記出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響がないための制約の操作を実施する制約操作部とを有し、
前記制約操作部が前記制約の操作を実施する頻度が、前記係数更新部が前記フィルタ係数を適応的に更新する頻度よりも低い、受信機。

【請求項8】

伝送路を介して信号を送信する送信機と、
前記送信された信号を受信する受信機とを備え、
前記受信機は、
前記送信機から送信された信号をコヒーレント受信する検波器と、
前記コヒーレント受信された入力信号に対して等化信号処理を実施する等化信号処理回路とを有し、
前記等化信号処理回路は、
オーバーラップセーブ法によってブロック化された、周波数領域の前記入力信号に対し、周波数ごとに係数を乗算する周波数領域フィルタと、
前記周波数領域フィルタへの入力信号及び前記等化信号処理回路の出力信号と、前記等化信号処理回路の出力信号の所定の状態とに基づいて、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数を適応的に更新する係数更新部と、
前記周波数領域フィルタのフィルタ係数に対し、前記出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響がないための制約の操作を実施する制約操作部とを有し、
前記制約操作部が前記制約の操作を実施する頻度が、前記係数更新部が前記フィルタ係数を適応的に更新する頻度よりも低い、通信システム。

【請求項9】

等化信号処理を実施する等化信号処理方法であって、
前記等化信号処理は、
オーバーラップセーブ法によってブロック化された、周波数領域の入力信号に対し、周波数領域フィルタにおいて周波数ごとに係数を乗算し、
前記周波数領域フィルタへの入力信号及び前記等化信号処理の出力信号と、前記等化信号処理の出力信号の所定の状態とに基づいて、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数を適応的に更新し、
前記フィルタ係数が適応的に更新される頻度よりも低い頻度で、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数に対し、前記出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響がないための制約の操作を実施することを有する、等化信号処理方法。

【請求項10】

等化信号処理をプロセッサに実行させるためのプログラムであって、
前記等化信号処理は、
オーバーラップセーブ法によってブロック化された、周波数領域の入力信号に対し、周波数領域フィルタにおいて周波数ごとに係数を乗算し、
前記周波数領域フィルタへの入力信号及び前記等化信号処理の出力信号と、前記等化信号処理の出力信号の所定の状態とに基づいて、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数を適応的に更新し、
前記フィルタ係数が適応的に更新される頻度よりも低い頻度で、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数に対し、前記出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響がないための制約の操作を実施することを含む、プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、通信システム、受信機、等化信号処理回路、等化信号処理方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

光ファイバ通信において、コヒーレント受信とデジタル信号処理とを組み合わせた、いわゆるデジタルコヒーレント技術が導入されて以来、デジタル信号処理による柔軟な受信側等化信号処理が可能となった。受信側等化信号処理では、例えば、光ファイバ伝送路で蓄積される波長分散が、受信側の装置において一括して補償される。

【0003】

光ファイバ通信では、一般的に高速かつ大容量の信号が扱われる。このため、光ファイバ通信を扱うデジタル信号処理にも、高いスループットが求められる。したがって、デジタル信号処理が必要とする計算量の大きさが、しばしば問題となる。適応等化フィルタは、伝送路の状態に応じて、その応答が適応的に制御される。適応等化フィルタは、光ファイバ通信における受信側等化信号処理の重要な要素の１つであり、この適応等化フィルタについても、計算量の効率化が求められている。

【0004】

適応等化フィルタが、時間広がりが大きい効果を補償する場合、時間広がりが大きい応答を表現可能な大きなフィルタが適応等化フィルタに使用され、適応等化フィルタにおいて、補償に必要な計算量は増大する。時間広がりが大きい効果の補償を効率的に行うための方法の１つとして、周波数領域フィルタの採用が考えられている。周波数領域では、時間領域での入力信号へのフィルタ応答の畳み込み演算を、単なる乗算として扱うことができる。また、時間領域信号の周波数領域への変換は、fast Fourier transform（ＦＦＴ）によって効率的に行うことができる。このため、応答の時間広がりが大きい場合、周波数領域フィルタは、時間領域フィルタに比べて、必要な計算量が低減される。

【0005】

周波数領域フィルタでは、複数のサンプルからなるブロック単位で信号が処理される。ここでは、周波数領域信号の入力信号のブロックは下記式１で表され、出力信号のブロックは下記式２で表される場合を考える。

上記式１及び式２において、Ｍ_ｘ，Ｍ_ｙは、それぞれ入力ブロックのサイズ、及び出力ブロックのサイズである。

【0006】

時間領域でのフィルタの有限インパルス応答を

とする。上記式３において、Ｍは、フィルタの有限インパルス応答の長さである。有限インパルス応答の畳み込みの関係から、入力信号のブロックと出力信号のブロックとの間には、下記式４の関係が成り立つ。

畳み込みの関係から、Ｍ_ｙ＝Ｍ_ｘ－Ｍ＋１となる。上記式４を、

と書く。

【0007】

上記式５において、Ｈ_－は、非正方行列であるが、Ｈ_－を巡回行列になるように拡張して正方化すると、下記式６の関係が得られる。

上記式６を、

と書く。上記式７において、Ｈ_＋は巡回行列であるから、Ｈ_＋は、Discrete Fourier Transform（ＤＦＴ）行列Ｄを用いて、下記式８のように対角化できる。

ここで、

であり、

である。したがって、

であり、式１１において左からＤを掛けると、

となる。ここで、Ｄ^－１＝Ｄ^＋＝Ｄ^＊を用いた。

【0008】

ある信号ブロック、すなわちベクトルにＤを掛けることは、周波数領域への変換を意味する。ｘ及びｙ_＋の周波数領域表現を、それぞれＸ及びＹ_＋とすると、

となる。これが有限インパルス応答ｈの周波数領域での演算であり、Ｈは、先述の通りｈに適切な０を挿入したものの周波数領域表現である。このように、周波数領域では、有限インパルス応答ｈの畳み込みは、その周波数領域表現の周波数ごとの単なる乗算となる。信号の周波数領域への変換はＦＦＴによって効率的に実現できるため、計算量が緩和される。

【0009】

周波数領域フィルタの出力Ｙ_＋を時間領域に変換することで、ｙ_＋が得られる。前述の式７において、ｙ^～は、Ｈ_－を巡回行列になるように拡張した際に付加された部分であり、入力信号ブロックの両端からの回り込みを含む。そこで、一般的なオーバーラップセーブ法による周波数領域フィルタでは、Ｙ_＋を時間領域の信号に変換したｙ_＋から、ｙのみを残し、ｙ^～が取り除かれる。出力信号ブロックは、ｙ^～の分だけ入力信号ブロックよりも短くなるため、入力信号は、前後のブロックに、これに対応したオーバーラップ領域を設けてブロック化される。

【0010】

関連技術として、非特許文献１は、周波数領域フィルタの応答が適応的に制御される適応周波数領域フィルタを開示する。図８は、非特許文献１に記載される適応周波数領域フィルタの例を示す。図８に示される適応周波数領域フィルタ６００において、ブロック変換部６０１は、時間領域入力信号を、周波数領域への変換のため、ある一定の長さのブロックの信号に変換する。すなわち、ブロック変換部６０１は、時間領域入力信号に対して、シリアル／ブロック変換を実施する。ブロック変換に際して、前後のブロックには、前述のオーバーラップが行われる。

【0011】

ＦＦＴ６０２は、ブロック化された入力信号を、周波数領域の信号に変換する。周波数領域フィルタ６０３は、周波数ごとに、入力信号にフィルタ係数を乗算する。inverse FFT（ＩＦＦＴ）６０４は、周波数領域フィルタ６０３の出力信号を、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換する。シリアル変換部６０５は、ＩＦＦＴ６０４で時間領域の信号に変換された、ブロック化された信号を、シリアル信号に変換する。すなわち、シリアル変換部６０５は、ＩＦＦＴ６０４の出力信号に対して、ブロック／シリアル変換を実施する。シリアル変換部６０５は、シリアル信号への変換では、ＩＦＦＴ６０４の出力信号のうち、ブロック両端の回り込みの影響を受けない領域のみを残し、他の領域は取り除く。周波数領域フィルタ６０３の係数は、周波数領域フィルタ６０３の入力信号と、シリアル変換部６０５の出力信号とを用いて、適応的に制御される。

【0012】

フィルタ係数の更新にLeast mean square（ＬＭＳ）アルゴリズムが用いられる場合、周波数領域フィルタ６０３の係数は、次のように更新される。

上記式１４において、αはステップサイズであり、ｅは、下記式１５で表されるように、出力信号ｙと所望の状態ｄの差である。

適応周波数領域フィルタ６００において、誤差計算部６１１は、上記式１５で表される誤差ｅを計算する。周波数領域フィルタへの入力信号が２倍オーバーサンプリングで、かつ、ｙが２倍オーバーサンプリングの時間領域信号である場合、所望の状態ｄは、下記式１６で表される。

所望のシンボルは、data-aided ＬＭＳの場合、既知のトレーニング信号によって定まる。０挿入部６１２は、上記誤差ｅに、ｙ^～と同じ大きさの０ベクトルを連結し、（ｅ ０）^Ｔを出力する。ＦＦＴ６１３は、ベクトル（ｅ ０）^ＴにＤＦＴ行列Ｄを乗算し、誤差信号ベクトルを周波数領域の信号Ｄ（ｅ ０）^Ｔに変換する。

【0013】

複素共役計算部６１４は、ＦＦＴ６０２が出力する入力周波数領域信号Ｘの複素共役Ｘ^＊を計算する。アダマール積計算部６１５は、入力周波数領域信号の複素共役Ｘ^＊と、ＦＦＴ６１３で周波数領域の信号に変換された誤差信号ベクトルとのアダマール積を計算する。アダマール積計算部６１５は、アダマール積の計算結果Ｘ^＊〇Ｄ（ｅ ０）^Ｔを出力する。

【0014】

アダマール積の計算結果は、確率的勾配降下法による、周波数領域フィルタ係数Ｈに対する係数更新量となる。しかしながら、前述したように、Ｈは（ｈ ０）^Ｔの周波数領域表現である、という制約がある。この制約が満たされないと、ｙ_＋からｙ^～を取り除いたとしても、ｙにブロックの両端からの回り込みに起因する歪みの影響が残る。

【0015】

そこで、非特許文献１に記載されるような一般的な適応周波数領域フィルタでは、ＩＦＦＴ６１６において上記係数更新量を時間領域の信号に変換し、０置換部６１７において、時間領域の係数更新量の一部を０に置き換える。すなわち、

を用いて、ｃ〇（Ｄ^－１（Ｘ^＊〇Ｄ（ｅ ０）^Ｔ））が計算される。ＦＦＴ６１８は、０への置換が実施された信号を、周波数領域の信号、すなわち周波数領域の係数更新量に変換する。ＦＦＴ６１８の出力信号は、前述の式１４で表されるフィルタ係数更新式の右辺第２項に現れている。係数更新部６１９は、ＦＦＴ６１８の出力にステップサイズαを乗算し、周波数領域フィルタ６０３のフィルタ係数を更新する。以上は入出力信号が１次元の場合の説明であるが、上記説明は、フィルタがmulti-input multi-output（ＭＩＭＯ）フィルタの場合に容易に拡張される。

【0016】

上記したように、一般的な適応周波数領域フィルタでは、係数更新量を時間領域に変換し、適切な領域を０に置き換え、再度周波数領域に変換し、最終的な周波数領域フィルタの係数更新量が計算される。このようにすることで、出力信号へのブロックの両端からの回り込みに起因する歪みの影響が残らないようにすることができる。これは、係数に対する制約などと呼ばれる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0017】

【非特許文献1】S. Haykin, Adaptive filter theory 4th edition, (Prentice Hall, 2002, chap. 7).

【非特許文献2】S. Randel et al., “Complexity analysis of adaptive frequency-domain equalization for MIMO-SDM transmission”, ECOC 2013, Th.2.C.4.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0018】

しかしながら、上記制約を行うためには、係数更新量の時間領域への変換、及び再度周波数領域への変換が必要であり、係数更新のたびにＩＦＦＴ及びＦＦＴが必要となる。これは、適応周波数領域フィルタの係数更新において、無視できない計算量の増大を招く。これに関し、非特許文献２は、係数更新量に対する制約の操作を全く行わない方法を開示している。非特許文献２では、制約の操作に伴うＩＦＦＴ及びＦＦＴに起因する計算量の増大は生じない。しかしながら、非特許文献２に記載の方法では、出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響がそのまま残る。このため、非特許文献２に記載の方法は、常に実施可能な方法ではない。

【0019】

本開示は、上記事情に鑑み、出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響を抑えつつ、適応周波数領域フィルタの係数更新に必要な計算量を緩和することができる通信システム、受信機、等化信号処理回路、等化信号処理方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0020】

上記目的を達成するために、本開示は、第１の態様として、等化信号処理回路を提供する。等化信号処理回路は、オーバーラップセーブ法によってブロック化された、周波数領域の入力信号に対し、周波数ごとに係数を乗算する周波数領域フィルタと、前記周波数領域フィルタへの入力信号及び等化信号処理回路の出力信号と、前記等化信号処理回路の出力信号の所定の状態とに基づいて、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数を適応的に更新する係数更新部と、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数に対し、前記出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響がないための制約の操作を実施する制約操作部とを含む。等化信号処理回路において、前記制約操作部が前記制約の操作を実施する頻度は、前記係数更新部が前記フィルタ係数を適応的に更新する頻度よりも低い。

【0021】

本開示は、第２の態様として、受信機を提供する。受信機は、伝送路を介して送信機から送信された信号をコヒーレント受信する検波器と、前記コヒーレント受信された入力信号に対して等化信号処理を実施する等化信号処理回路とを含む。等化信号処理回路は、オーバーラップセーブ法によってブロック化された、周波数領域の前記入力信号に対し、周波数ごとに係数を乗算する周波数領域フィルタと、前記周波数領域フィルタへの入力信号及び前記等化信号処理回路の出力信号と、前記等化信号処理回路の出力信号の所定の状態とに基づいて、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数を適応的に更新する係数更新部と、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数に対し、前記出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響がないための制約の操作を実施する制約操作部とを含む。等化信号処理回路において、前記制約操作部が前記制約の操作を実施する頻度は、前記係数更新部が前記フィルタ係数を適応的に更新する頻度よりも低い。

【0022】

本開示は、第３の態様として、通信システムを提供する。通信システムは、伝送路を介して信号を送信する送信機と、前記送信された信号を受信する受信機とを含む。受信機は、前記送信機から送信された信号をコヒーレント受信する検波器と、前記コヒーレント受信された入力信号に対して等化信号処理を実施する等化信号処理回路とを含む。等化信号処理回路は、オーバーラップセーブ法によってブロック化された、周波数領域の前記入力信号に対し、周波数ごとに係数を乗算する周波数領域フィルタと、前記周波数領域フィルタへの入力信号及び前記等化信号処理回路の出力信号と、前記等化信号処理回路の出力信号の所定の状態とに基づいて、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数を適応的に更新する係数更新部と、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数に対し、前記出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響がないための制約の操作を実施する制約操作部とを含む。等化信号処理回路において、前記制約操作部が前記制約の操作を実施する頻度は、前記係数更新部が前記フィルタ係数を適応的に更新する頻度よりも低い。

【0023】

本開示は、第４の態様として、等化信号処理を実施する等化信号処理方法を提供する。等化信号処理は、オーバーラップセーブ法によってブロック化された、周波数領域の入力信号に対し、周波数領域フィルタにおいて周波数ごとに係数を乗算し、前記周波数領域フィルタへの入力信号及び等化信号処理の出力信号と、前記等化信号処理の出力信号の所定の状態とに基づいて、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数を適応的に更新し、前記フィルタ係数が適応的に更新される頻度よりも低い頻度で、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数に対し、前記出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響がないための制約の操作を実施することを含む。

【0024】

本開示は、第５の態様として、等化信号処理をプロセッサに実行させるためのプログラムを提供する。等化信号処理は、オーバーラップセーブ法によってブロック化された、周波数領域の入力信号に対し、周波数領域フィルタにおいて周波数ごとに係数を乗算し、前記周波数領域フィルタへの入力信号及び前記等化信号処理の出力信号と、前記等化信号処理の出力信号の所定の状態とに基づいて、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数を適応的に更新し、前記フィルタ係数が適応的に更新される頻度よりも低い頻度で、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数に対し、前記出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響がないための制約の操作を実施することを含む。

【発明の効果】

【0025】

本開示に係る通信システム、受信機、等化信号処理回路、等化信号処理方法、及びプログラムは、出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響を抑えつつ、適応周波数領域フィルタの係数更新に必要な計算量を緩和することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本開示に係る通信システムの構成例を概略的に示すブロック図。

【図2】本開示に係る受信機の概略的な構成例を示すブロック図。

【図3】本開示の一実施形態に係る通信システムを示すブロック図。

【図4】等化部におけるデジタル信号処理の例を示すブロック図。

【図5】偏波分離／キャリア位相補償の構成例を示すブロック図。

【図6】周波数領域フィルタのフィルタ係数に対して制約の操作を行った場合のシミュレーション結果を示すコンステレーション図。

【図7】係数更新量に対して制約の操作を行った場合のシミュレーション結果を示すコンステレーション図。

【図8】非特許文献１に記載される適応周波数領域フィルタの例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0027】

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、本開示に係る通信システムの構成例を概略的に示す。通信システム１０は、送信機１１、及び受信機１５を有する。送信機１１と受信機１５とは、伝送路１３を介して相互に接続される。送信機１１は、伝送路１３を介して信号を送信する。受信機１５は、送信機１１から送信された信号を、伝送路１３を介して受信する。

【0028】

図２は、受信機１５の概略的な構成例を示す。受信機１５は、検波器２１、及び等化信号処理回路２２を有する。検波器２１は、送信機１１から送信された信号をコヒーレント受信する。等化信号処理回路２２には、検波器２１でコヒーレント受信された信号が入力信号として入力される。等化信号処理回路２２は、入力信号に対して等化信号処理を実施する。

【0029】

等化信号処理回路２２は、周波数領域フィルタ２３、係数更新部２４、及び制約操作部２５を有する。周波数領域フィルタ２３には、オーバーラップセーブ法によってブロック化された、周波数領域の入力信号が入力される。周波数領域フィルタ２３は、周波数領域の入力信号に対し、周波数ごとに係数を乗算する。係数更新部２４は、周波数領域フィルタ２３への入力信号及び等化信号処理回路２２の出力信号と、等化信号処理回路２２の出力信号の所定の状態とに基づいて、周波数領域フィルタ２３のフィルタ係数を適応的に更新する。

【0030】

制約操作部２５は、周波数領域フィルタ２３のフィルタ係数に対し、出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響がないための制約の操作を実施する。例えば、制約操作部２５は、周波数領域フィルタ２３のフィルタ係数を時間領域のフィルタ係数に変換し、変換されたフィルタ係数に対し、オーバーラップセーブ法によって除去されない入力信号のブロック両端における回り込みをもたらす領域を０へと置換する。制約操作部２５は、０への置換が実施された時間領域のフィルタ係数を周波数領域のフィルタ係数に変換し、変換した周波数領域のフィルタ係数を周波数領域フィルタ２３に設定する。等化信号処理回路２２において、制約操作部２５が制約の操作を実施する頻度は、係数更新部２４が周波数領域フィルタ２３のフィルタ係数を適応的に更新する頻度よりも低い。

【0031】

本開示では、制約操作部２５は、出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響がないための制約の操作を、周波数領域フィルタ２３のフィルタ係数に対して実施する。制約操作部２５は、係数更新部２４が周波数領域フィルタ２３のフィルタ係数を適応的に更新する頻度よりも低い頻度で、制約の操作を実施する。このようにすることで、出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響を抑えつつ、フィルタ係数の係数更新量に対して制約の操作を実施する場合に比べて、周波数領域フィルタ２３の係数更新に必要な計算量を緩和することができる。

【0032】

なお、本開示において、等化信号処理回路２２は、適応的に係数が制御される周波数領域フィルタ２３に加えて、他のフィルタを含んでいてもよい。例えば、等化信号処理回路２２は、周波数領域フィルタ２３の前段に、例えば波長分散補償フィルタや整合フィルタなどの、静的係数の等化フィルタを有していてもよい。

【0033】

以下、図面を参照しつつ、本開示の実施の形態を詳細に説明する。図３は、本開示の一実施形態に係る通信システムを示す。本実施形態において、通信システムは、偏波多重quadrature amplitude modulation（ＱＡＭ）方式が採用され、コヒーレント受信を行う光ファイバ通信システムであることを想定する。光ファイバ通信システム１００は、光送信機１１０、伝送路１３０、及び光受信機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。光ファイバ通信システム１００は、図１に示される通信システム１０に対応する。光送信機１１０は、図１に示される送信機１１に対応する。伝送路１３０は、図１に示される伝送路１３に対応する。光受信機１５０は、図１に示される受信機１５に対応する。

【0034】

光送信機１１０は、送信データを、偏波多重光信号に変換する。光送信機１１０は、符号化部１１１、予等化部１１２、ＤＡＣ（Digital analog converter）１１３、光変調器１１４、及びＬＤ（Laser diode）１１５を有する。符号化部１１１は、送信データを符号化し、光変調のための信号系列を生成する。偏波多重ＱＡＭ方式の場合、符号化部１１１は、Ｘ偏波（第１の偏波）及びＹ偏波（第２の偏波）のそれぞれのｉｎ－ｐｈａｓｅ（Ｉ）成分、及びｑｕａｄｒａｔｕｒｅ（Ｑ）成分の計４系列の信号を生成する。なお、図３では、図面簡略化のため、符号化された４系列の信号は、１つの実線として示されている。以下、図３に示される１つの実線は、物理的実体として、所定数の信号系列をまとめて表し得る。

【0035】

予等化部１１２は、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既知の歪みなどをあらかじめ補償する予等化を実施する。ＤＡＣ１１３は、予等化が実施された４系列の信号を、それぞれアナログ電気信号に変換する。ＬＤ１１５は、ＣＷ（Continuous wave）光を出力する。光変調器１１４は、ＬＤ１１５から出力されたＣＷ光を、ＤＡＣ１１３から出力される４系列の信号に応じて変調し、偏波多重ＱＡＭの光信号を生成する。光変調器１１４が生成した光信号、すなわち偏波多重光信号は、伝送路１３０に出力される。

【0036】

伝送路１３０は、光送信機１１０から出力された偏波多重光信号を光受信機１５０に伝送する。伝送路１３０は、光ファイバ１３２、及び光増幅器１３３を有する。光ファイバ１３２は、光送信機１１０から送信された光信号を導波する。光増幅器１３３は、光信号を増幅し、光ファイバ１３２における伝搬損失を補償する。光増幅器は１３３、例えば、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。伝送路１３０は、複数の光ファイバ１３２、及び複数の光増幅器１３３を含み得る。

【0037】

光受信機１５０は、伝送路１３０から光信号を受信する。光受信機１５０は、ＬＤ１５１、コヒーレント受信機１５２、ＡＤＣ（Analog digital converter）１５３、等化部１５４、及び復号部１５５を有する。光受信機１５０において、等化部（等化器）１５４、及び復号部（復号器）１５５など回路は、例えばdigital signal processor（ＤＳＰ）などのデバイスを用いて構成され得る。

【0038】

ＬＤ１５１は、ローカルオシレータ光となるＣＷ光を出力する。本実施形態において、コヒーレント受信機１５２は、偏波ダイバーシティ型コヒーレント受信機として構成される。コヒーレント受信機１５２は、ＬＤ１５１から出力されるＣＷ光を用いて、伝送路１３０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１５２は、コヒーレント検波されたＸ偏波及びＹ偏波のＩ成分及び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。コヒーレント受信機１５２は、図２に示される検波器２１に対応する。

【0039】

ＡＤＣ１５３は、コヒーレント受信機１５２から出力される受信信号をサンプリングし、受信信号をデジタル領域の信号に変換する。等化部１５４は、ＡＤＣ１５３でサンプリングされた４系列の受信信号に対して受信側等化信号処理を行う。等化部１５４は、受信信号に対して等化信号処理を行うことで、光ファイバ通信システムにおける各種の歪みを補償する。復号部１５５は、等化部１５４で等化信号処理が実施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。復号部１５５は、復元したデータを、図示しない他の回路に出力する。

【0040】

図４は、等化部１５４におけるデジタル信号処理の例を示す。等化部１５４は、波長分散補償１６１、及び偏波分離／キャリア位相補償１６２を有する。等化部１５４は、任意のデジタル信号処理回路として構成され得る。等化部１５４には、サンプリングされた４系列の受信信号を偏波ごとに複素フェーザ表示へと変換した２系列の複素信号が入力される。波長分散補償１６１は、偏波ごとに波長分散補償を行う。波長分散補償１６１は、フィルタ係数が光伝送路で蓄積した波長分散を補償するように決められた、固定的又は準静的なフィルタを含む。

【0041】

偏波分離／キャリア位相補償１６２には、波長分散補償１６１にて波長分散補償が行われた、各偏波に対応する２系列の複素信号が入力される。偏波分離／キャリア位相補償１６２は、入力される２系列の複素信号に対して、偏波分離とキャリア位相補償を行う。光伝送路で生じる偏波状態の変化は、光ファイバへの微小な圧力や温度変化に起因して時間的に変動する。このため、偏波状態の変化を補償するためのフィルタは、適応的に制御される必要がある。本実施形態に係る等化信号処理回路は、偏波分離／キャリア位相補償１６２に使用される。なお、本実施形態に説明する方法は、Ｗｉｄｅｌｙ ｌｉｎｅａｒフィルタや、Ｖｏｌｔｅｒｒａフィルタに代表される非線形フィルタを用いて、光送信機１１０および光受信機１５０内で生じた線形・非線形歪みを適応等化する場合にも拡張して適用され得る。

【0042】

図５は、偏波分離／キャリア位相補償１６２の構成例を示す。偏波分離／キャリア位相補償１６２は、ブロック変換部１８１、ＦＦＴ１８２、周波数領域フィルタ１８３、ＩＦＦＴ１８４、シリアル変換部１８５、係数更新量算出部１９０、係数更新部１９６、及び制約操作部２００を有する。偏波分離／キャリア位相補償１６２は、図２に示される等化信号処理回路２２に対応する。例えば、等化信号処理回路である偏波分離／キャリア位相補償１６２は、１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを含む回路として構成されてもよい。その場合、偏波分離／キャリア位相補償１６２内の各部の機能の少なくとも一部は、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを読み出して実行することで、実現され得る。偏波分離／キャリア位相補償１６２の動作は、等化信号処理方法とも呼ばれる。

【0043】

なお、図５において、偏波分離／キャリア位相補償１６２における補償は、２×２の適応ＭＩＭＯフィルタを用いて実施されるが、説明簡略化のため、図５は入出力が１系列の複素信号である場合の例を説明する。偏波分離／キャリア位相補償１６２に入力される信号は、例えば、２倍オーバーサンプリングの複素信号系列である。以下に説明する動作は、適応ＭＩＭＯフィルタに容易に拡張できる。

【0044】

ブロック変換部１８１は、時間領域の入力信号を、周波数領域への変換のため、ブロック間に一定のオーバーラップを設けつつシリアル／ブロック変換する。オーバーラップ率は、例えば５０％に設定され得る。ＦＦＴ１８２は、周波数領域変換部であり、ブロック化された入力信号を周波数領域の信号に変換する。周波数領域フィルタ１８３は、周波数領域の入力信号に対してフィルタ処理を実施する。フィルタ処理において、周波数領域フィルタ１８３は、入力信号に対し、周波数ごとにフィルタ係数を乗算する。周波数領域フィルタ１８３は、図２に示される周波数領域フィルタ２３に対応する。

【0045】

ＩＦＦＴ１８４は、時間領域変換部であり、周波数領域フィルタ１８３から出力される周波数領域信号を、時間領域のブロック信号に変換する。シリアル変換部１８５は、ＩＦＦＴ１８４で変換された時間領域のブロック信号を、時間領域のシリアル信号に変換する。シリアル変換部１８５は、シリアル信号への変換では、時間領域のブロック信号において、ブロック両端の回り込みの影響を受けない領域のみを残し、他は取り除く。

【0046】

なお、図５では省略されているが、等化信号処理回路は、シリアル変換が行われた時間領域の信号に対して、キャリア位相補償、及び周波数オフセット補償を実施する１以上のフィルタを更に有していてもよい。また、等化信号処理回路は、時間領域の出力信号に対して、１倍オーバーサンプリングへのダウンサンプリングを行う機能部を有していてもよい。

【0047】

周波数領域フィルタ１８３のフィルタ係数は、フィルタの入出力信号を用いて、適応的に制御される。係数更新量算出部１９０は、入出力信号、及び出力信号に対する所望の信号を用いて、周波数領域フィルタ１８３のフィルタ係数に対する係数更新量を算出する。フィルタ係数を制御する基準に応じて、Constant modulus algorithm（ＣＭＡ）やdata-aided ＬＭＳなど、係数更新量を算出するためのいくつかのアルゴリズムが知られている。ここでは、data-aided ＬＭＳが用いられる例を説明する。周波数領域フィルタへの入力信号は２倍オーバーサンプリングの信号であり、出力信号ｙも２倍オーバーサンプリングの時間領域信号であるとする。

【0048】

係数更新量算出部１９０は、誤差計算部１９１、０挿入部１９２、ＦＦＴ１９３、複素共役計算部１９４、及びアダマール積計算部１９５を有する。誤差計算部１９１は、出力信号と所望の状態の差である誤差を計算する。周波数領域フィルタへの入力信号が２倍オーバーサンプリングで、かつ、ｙが２倍オーバーサンプリングの時間領域信号である場合、所望の状態ｄは、下記式１８で表される。

誤差計算部１９１は、下記式１９により、出力信号ｙと所望の状態ｄの差である誤差ｅを計算する。

０挿入部１９２は、上記誤差ｅに、ｙ^～と同じ大きさの０ベクトルを連結し、（ｅ ０）^Ｔを出力する。ＦＦＴ１９３は、ベクトル（ｅ ０）^ＴにＤＦＴ行列Ｄを乗算し、誤差信号ベクトルを周波数領域の信号Ｄ（ｅ ０）^Ｔに変換する。

【0049】

複素共役計算部１９４は、ＦＦＴ１８２が出力する入力周波数領域信号Ｘの複素共役Ｘ^＊を計算する。アダマール積計算部１９５は、入力周波数領域信号の複素共役Ｘ^＊と、ＦＦＴ１９３で周波数領域の信号に変換された誤差信号ベクトルとのアダマール積を計算する。アダマール積計算部１９５は、アダマール積の計算結果Ｘ^＊〇Ｄ（ｅ ０）^Ｔを、係数更新部１９６に出力する。アダマール積の計算結果は、確率的勾配降下法による、周波数領域フィルタ係数Ｈに対する係数更新量となる。係数更新量の計算は、図８に示される適応周波数領域フィルタ６００における係数更新量の計算と同様でよい。

【0050】

係数更新部１９６は、係数更新量に所定にステップサイズαを乗算し、周波数領域フィルタ１８３のフィルタ係数を更新する。周波数領域フィルタ１８３の係数更新は、下記式２０で表される。

係数更新量算出部１９０、及び係数更新部１９６は、図２に示される係数更新部２４に対応する。

【0051】

ここで、出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響がないための制約は、Ｈが（ｈ ０）^Ｔの周波数領域表現となっていることである。このような事情に鑑み、本実施形態では、係数更新量に対してではなく、係数そのものに対して制約を課す操作を行う。係数更新時に毎回係数更新量に対して制約を課すことでも、Ｈは（ｈ ０）^Ｔの周波数領域表現である、つまり、周波数領域フィルタ係数の時間領域表現の適切な一部が０である、という制約を満たすことができる。しかしながら、周波数領域フィルタのフィルタ係数そのものに時間領域表現の適切な一部が０であるという制約を課しても、上記と同じことが実現できる。

【0052】

係数更新量に対する制約の操作は、高頻度で、例えば係数更新のたびに実施される。これは、毎回の係数更新量は小さいため、制約の操作を低頻度に行っても、あまり有効ではないためである。制約の操作が低頻度に実施される場合、係数更新量に対しての制約が満たされない影響が蓄積され続ける。一方、フィルタ係数Ｈそのものへの制約は、これを低頻度に行っても、制約を課すごとに、周波数領域フィルタ係数の時間領域表現の適切な一部が０である、という状況となる。したがって、低頻度に制約を課すことが有効となる。また、周波数領域フィルタがＭＩＭＯフィルタの場合、毎回の係数更新時にＭＩＭＯフィルタの各々のフィルタの係数更新量に対して同時に制約を施す代わりに、この構成では、ＭＩＭＯフィルタの各々のフィルタの係数に対して、異なるタイミングで順番に制約を課すこともできる。これにより、ＭＩＭＯフィルタの各々のフィルタに対する制約を同時に扱う必要がなくなるため、計算量が緩和される。

【0053】

本実施形態において、制約操作部２００は、周波数領域フィルタ１８３のフィルタ係数に対し、出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響がないための制約の操作を実施する。制約操作部２００は、ＩＦＦＴ２０１、０置換部２０２、及びＦＦＴ２０３を有する。制約操作部２００は、図２に示される制約操作部２５に対応する。

【0054】

ＩＦＦＴ２０１は、周波数領域フィルタ１８３のフィルタ係数Ｈを時間領域の係数に変換する。０置換部２０２は、時間領域に変換された係数の適切な領域、すなわち、オーバーラップセーブ法によって除去されない入力信号のブロック両端における回り込みをもたらす領域を０に置換する。ＦＦＴ２０３は、適切な領域が０に置換された時間領域の係数を、周波数領域のフィルタ係数に変換する。周波数領域フィルタ１８３は、ＦＦＴ２０３が変換したフィルタ係数を用いて、フィルタ処理を実施する。この制約の操作は、前述の式１７に示されるｃを用いて、下記式２１で表すことができる。

【0055】

本実施形態において、周波数領域フィルタ１８３のフィルタ係数の更新は、前述の式２０を用いて、入力信号の第１の所定数のブロックごとに実施される。これに対し、フィルタ係数に対する制約の操作は、入力信号の第２の所定数のブロックごとに実施される。ここで、第２の所定数は、第１の所定数よりも大きい。例えば、第１の所定数は１であり、周波数領域フィルタ１８３のフィルタ係数の更新は、ブロック変換部１８１で変換されたブロックごとに実施される。一方、第２の所定数は２以上であり、フィルタ係数に対する制約の操作は、複数のブロックごとに実施される。

【0056】

本実施形態において、フィルタ係数に対する制約の操作は、フィルタ係数の更新よりも低頻度で実施される。フィルタ係数に対する制約の操作を、フィルタ係数の更新の頻度よりも低頻度で実施する場合、制約の操作に伴うＩＦＦＴ及びＦＦＴの回数を抑制することができ、従って、周波数領域フィルタ１８３の係数更新に必要な計算量が緩和される。また、本実施形態では、副次的に、通信路の環境に合わせて、制約を課す頻度を調整することも可能となる。

【0057】

本発明者は、本実施形態に係る受信側適応等化信号処理方式の動作を、シミュレーションによって検証した。シミュレーションでは、３２Ｇｂａｕｄ偏波多重Quadrature Phase Shift Keying（ＱＰＳＫ）信号に対し、シングルモードファイバ（ＳＭＦ：Single Mode Fiber）６０００ｋｍ伝送をシミュレートした。シミュレーションにおいて、ＱＰＳＫ信号に対し、ＳＭＦ６０００ｋｍ相当の波長分散とランダムな偏波回転とを与えた。また、Optical signal-to-noise ratio（ＯＳＮＲ）を３０ｄＢ／０．１ｎｍに設定した。受信機において、ＱＰＳＫ信号をコヒーレント受信し、２倍のオーバーサンプリングでサンプリングした。送信側及び受信側の光源の線幅を１００ｋＨｚとし、送信光源とローカルオシレータとなる受信光源との間に、１００ｋＨｚの周波数オフセットを与えた。

【0058】

２倍のオーバーサンプリングでサンプリングした信号に対し、偏波ごとに波長分散補償を行い、適応周波数領域２×２ＭＩＭＯフィルタを用いて偏波分離とキャリア位相補償及び周波数オフセット補償とを行った。入力信号ブロックのサイズを２５６とし、オーバーラップサイズを１２８とした。適応係数制御には、初めにdata-aided ＬＭＳアルゴリズムを使用し、フィルタ係数が概ね収束した後、使用するアルゴリズムをdecision-directed ＬＭＳアルゴリズムに切り替えた。適応周波数領域フィルタでは、周波数領域フィルタの時間領域に変換された出力信号に対し、キャリア位相補償及び周波数オフセット補償を行う構成を使用した。また、キャリア位相補償及び周波数オフセット補償にはphase-locked loop（ＰＬＬ）方式を用いた。

【0059】

図６は、上述のシミュレーションによって得られた、周波数領域フィルタのフィルタ係数に対して制約の操作を行った場合の、適応周波数領域フィルタ出力信号のコンステレーションである。本発明者は、適応係数制御に使用されるアルゴリズムがdecision-directed ＬＭＳアルゴリズムに切り替えられた後、十分にフィルタ係数を収束させた後の、適応周波数領域フィルタ出力信号のコンステレーションを評価した。

【0060】

また、本発明者は、比較例として、係数更新量に対して、ブロックごとに制約の操作を実施する場合についても、上記条件でシミュレーションを実施した。図７は、シミュレーションによって得られた、係数更新量に対して制約の操作を行った場合の、適応周波数領域フィルタ出力信号のコンステレーションである。比較例においては、ブロックごとに制約を課した係数の更新が行われる。これに対し、周波数領域フィルタのフィルタ係数に対する制約の操作は、１０ブロックに１度の頻度で行った。なお、図６及び図７には、Ｘ偏波の信号のコンステレーションが示されている。

【0061】

図６と図７とを比較すると、どちらにおいても、良好なＱＰＳＫ信号のコンステレーションが得られていることがわかる。シミュレーションの結果から、制約の操作を実施する頻度を１／１０としても、ブロックごとに制約を課した係数更新を行う場合と比べて、遜色ない特性が得られることが確認できた。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

［付記１］
オーバーラップセーブ法によってブロック化された、周波数領域の入力信号に対し、周波数ごとに係数を乗算する周波数領域フィルタと、
前記周波数領域フィルタへの入力信号及び等化信号処理回路の出力信号と、前記等化信号処理回路の出力信号の所定の状態とに基づいて、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数を適応的に更新する係数更新部と、
前記周波数領域フィルタのフィルタ係数に対し、前記出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響がないための制約の操作を実施する制約操作部とを備え、
前記制約操作部が前記制約の操作を実施する頻度が、前記係数更新部が前記フィルタ係数を適応的に更新する頻度よりも低い、等化信号処理回路。

【0065】

［付記２］
前記制約操作部は、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数を時間領域のフィルタ係数に変換し、該時間領域に変換されたフィルタ係数に対し、オーバーラップセーブ法によって除去されない入力信号のブロック両端における回り込みをもたらす領域を０へと置換し、０への置換が実施された時間領域のフィルタ係数を周波数領域のフィルタ係数に変換し、該変換された周波数領域のフィルタ係数を周波数領域フィルタに設定する、付記１に記載の等化信号処理回路。

【0066】

［付記３］
前記係数更新部は、前記周波数領域フィルタへの入力信号及び前記等化信号処理回路の出力信号と、前記等化信号処理回路の出力信号の所定の状態とに基づいて、前記周波数領域フィルタの係数更新量を算出する係数更新量算出部を含む、付記１又は２に記載の等化信号処理回路。

【0067】

［付記４］
ブロック間に一定のオーバーラップを設けつつ、前記入力信号をブロック化するブロック変換部と、
前記ブロック化された入力信号を周波数領域の信号に変換し、前記周波数領域フィルタに出力する周波数領域変換部と、
前記周波数領域フィルタが出力するブロック化された周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する時間領域変換部と、
前記時間領域変換部で時間領域の信号のうち、前記入力信号のブロック両端における回り込みをもたらさない領域を残し、前記入力信号のブロック両端における回り込みをもたらす領域を除きつつ、前記時間領域変換部で時間領域の信号に変換された信号をシリアル信号に変換するシリアル変換部とを備える、付記１から３何れか１項に記載の等化信号処理回路。

【0068】

［付記５］
前記係数更新部は、前記入力信号の第１の所定数のブロックごとに、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数を更新し、
前記制約操作部は、前記入力信号の第２の所定数のブロックごとに、前記制約の操作を実施し、
前記第２の所定数は、前記第１の所定数よりも大きい、付記１から４何れか１項に記載の等化信号処理回路。

【0069】

［付記６］
前記入力信号は、伝送路を介して伝送された信号を受信機がコヒーレント受信した信号である、付記１から５何れか１項に記載の等化信号処理回路。

【0070】

［付記７］
前記入力信号は偏波多重信号であり、前記周波数領域フィルタは、前記伝送路における偏波状態の変化を補償する、付記６に記載の等化信号処理回路。

【0071】

［付記８］
前記周波数領域フィルタは、multi-input multi-output（ＭＩＭＯ）フィルタである、付記１から７何れか１項に記載の等化信号処理回路。

【0072】

［付記９］
伝送路を介して送信機から送信された信号をコヒーレント受信する検波器と、
前記コヒーレント受信された入力信号に対して等化信号処理を実施する等化信号処理回路とを備え、
前記等化信号処理回路は、
オーバーラップセーブ法によってブロック化された、周波数領域の前記入力信号に対し、周波数ごとに係数を乗算する周波数領域フィルタと、
前記周波数領域フィルタへの入力信号及び前記等化信号処理回路の出力信号と、前記等化信号処理回路の出力信号の所定の状態とに基づいて、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数を適応的に更新する係数更新部と、
前記周波数領域フィルタのフィルタ係数に対し、前記出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響がないための制約の操作を実施する制約操作部とを有し、
前記制約操作部が前記制約の操作を実施する頻度が、前記係数更新部が前記フィルタ係数を適応的に更新する頻度よりも低い、受信機。

【0073】

［付記１０］
前記制約操作部は、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数を時間領域のフィルタ係数に変換し、該時間領域に変換されたフィルタ係数に対し、オーバーラップセーブ法によって除去されない入力信号のブロック両端における回り込みをもたらす領域を０へと置換し、０への置換が実施された時間領域のフィルタ係数を周波数領域のフィルタ係数に変換し、該変換された周波数領域のフィルタ係数を周波数領域フィルタに設定する、付記９に記載の受信機。

【0074】

［付記１１］
前記係数更新部は、前記周波数領域フィルタへの入力信号及び前記等化信号処理回路の出力信号と、前記等化信号処理回路の出力信号の所定の状態とに基づいて、前記周波数領域フィルタの係数更新量を算出する係数更新量算出部を含む、付記９又は１０に記載の受信機。

【0075】

［付記１２］
伝送路を介して信号を送信する送信機と、
前記送信された信号を受信する受信機とを備え、
前記受信機は、
前記送信機から送信された信号をコヒーレント受信する検波器と、
前記コヒーレント受信された入力信号に対して等化信号処理を実施する等化信号処理回路とを有し、
前記等化信号処理回路は、
オーバーラップセーブ法によってブロック化された、周波数領域の前記入力信号に対し、周波数ごとに係数を乗算する周波数領域フィルタと、
前記周波数領域フィルタへの入力信号及び前記等化信号処理回路の出力信号と、前記等化信号処理回路の出力信号の所定の状態とに基づいて、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数を適応的に更新する係数更新部と、
前記周波数領域フィルタのフィルタ係数に対し、前記出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響がないための制約の操作を実施する制約操作部とを有し、
前記制約操作部が前記制約の操作を実施する頻度が、前記係数更新部が前記フィルタ係数を適応的に更新する頻度よりも低い、通信システム。

【0076】

［付記１３］
前記制約操作部は、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数を時間領域のフィルタ係数に変換し、該時間領域に変換されたフィルタ係数に対し、オーバーラップセーブ法によって除去されない入力信号のブロック両端における回り込みをもたらす領域を０へと置換し、０への置換が実施された時間領域のフィルタ係数を周波数領域のフィルタ係数に変換し、該変換された周波数領域のフィルタ係数を周波数領域フィルタに設定する、付記１２に記載の通信システム。

【0077】

［付記１４］
前記係数更新部は、前記周波数領域フィルタへの入力信号及び前記等化信号処理回路の出力信号と、前記等化信号処理回路の出力信号の所定の状態とに基づいて、前記周波数領域フィルタの係数更新量を算出する係数更新量算出部を含む、付記１２又は１３に記載の通信システム。

【0078】

［付記１５］
等化信号処理を実施する等化信号処理方法であって、
前記等化信号処理は、
オーバーラップセーブ法によってブロック化された、周波数領域の入力信号に対し、周波数領域フィルタにおいて周波数ごとに係数を乗算し、
前記周波数領域フィルタへの入力信号及び前記等化信号処理の出力信号と、前記等化信号処理の所定の状態とに基づいて、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数を適応的に更新し、
前記フィルタ係数が適応的に更新される頻度よりも低い頻度で、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数に対し、前記出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響がないための制約の操作を実施することを有する、等化信号処理方法。

【0079】

［付記１６］
等化信号処理をプロセッサに実行させるためのプログラムであって、
前記等化信号処理は、
オーバーラップセーブ法によってブロック化された、周波数領域の入力信号に対し、周波数領域フィルタにおいて周波数ごとに係数を乗算し、
前記周波数領域フィルタへの入力信号及び前記等化信号処理の出力信号と、前記等化信号処理の出力信号の所定の状態とに基づいて、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数を適応的に更新し、
前記フィルタ係数が適応的に更新される頻度よりも低い頻度で、前記周波数領域フィルタのフィルタ係数に対し、前記出力信号へのブロックの両端からの回り込みによる歪みの影響がないための制約の操作を実施することを含む、プログラム。

【符号の説明】

【0080】

１０：通信システム
１１：送信機
１３：伝送路
１５：受信機
２１：検波器
２２：等化信号処理回路
２３：周波数領域フィルタ
２４：係数更新部
２５：制約操作部
１００：光ファイバ通信システム
１１０：光送信機
１１１：符号化部
１１２：予等化部
１１３：ＤＡＣ
１１４：光変調器
１１５：ＬＤ
１３０：伝送路
１３２：光ファイバ
１３３：光増幅器
１５０：光受信機
１５１：ＬＤ
１５２：コヒーレント受信機
１５３：ＡＤＣ
１５４：等化部
１５５：復号部
１６１：波長分散補償
１６２：偏波分離／キャリア位相補償
１８１：ブロック変換部
１８２：ＦＦＴ
１８３：周波数領域フィルタ
１８４：ＩＦＦＴ
１８５：シリアル変換部
１９０：係数更新量算出部
１９１：誤差計算部
１９２：０挿入部
１９３：ＦＦＴ
１９４：複素共役計算部
１９５：アダマール積計算部
１９６：係数更新部
２００：制約操作部
２０１：ＩＦＦＴ
２０２：０置換部
２０３：ＦＦＴ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】