特許 7331657 適応等化器、これを用いた光受信器、及び光伝送システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-15

(45)【発行日】2023-08-23

(54)【発明の名称】適応等化器、これを用いた光受信器、及び光伝送システム

(51)【国際特許分類】

   H04B 3/10 20060101AFI20230816BHJP

   H04B 10/61 20130101ALI20230816BHJP

   H04B 10/2507 20130101ALI20230816BHJP

   H03H 21/00 20060101ALI20230816BHJP

【ＦＩ】

H04B3/10 C

H04B10/61

H04B10/2507

H03H21/00

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019210775

(22)【出願日】2019-11-21

(65)【公開番号】P2021083009

(43)【公開日】2021-05-27

【審査請求日】2022-07-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000005223

【氏名又は名称】富士通株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 大輔

(72)【発明者】

【氏名】中島 久雄

(72)【発明者】

【氏名】小泉 伸和

【審査官】鴨川 学

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１６１３６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２２５０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０６０７０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ３／１０

Ｈ０４Ｂ １０／６１

Ｈ０４Ｂ １０／２５０７

Ｈ０３Ｈ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シンボルレートの１倍より大きく、２倍より小さいサンプリングレートでフラクショナルサンプリングされたデータを一時的に保存するサンプルバッファと、
前記サンプリングレートをｆ、前記データに挿入されたトレーニングシーケンスに含まれる符号パターンのシンボル長をＴとすると、（ｆ×Ｔ）個の第１サンプルセットと、前記第１サンプルセットに引き続く次の（ｆ×Ｔ）個の第２サンプルセットとの相関値に基づいて前記データの中の前記トレーニングシーケンスの位置を特定する同期部と、
特定された前記トレーニングシーケンスに基づいて、適応等化フィルタのタップに設定されるタップ係数の初期値を計算する係数演算部と、
を有し、前記シンボル長は、ｆ×Ｔが整数になるように変更可能に設定されていることを特徴とする適応等化器。

【請求項2】

前記同期部は、前記サンプルバッファの選択位置を１サンプルずつずらしながら所定範囲のサンプルデータを読み出し、前記第１サンプルセットと前記第２サンプルセットの間の相関値が最大となるバッファ選択位置を前記トレーニングシーケンスの開始位置に決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の適応等化器。

【請求項3】

前記トレーニングシーケンスの各パターン対は、２つの同じ符号パターンを有し、異なるパターン対は異なる符号パターンを有することを特徴とする請求項１または２に記載の適応等化器。

【請求項4】

光伝送路から受信した光信号をアナログ電気信号に変換する光電気変換回路と、
前記アナログ電気信号を、前記サンプリングレートでフラクショナルサンプリングするアナログ－デジタル変換器と、
前記フラクショナルサンプリングされたデータに適応等化を施す請求項１～３のいずれか１項に記載の適応等化器と、
を有する光受信器。

【請求項5】

前記ｆ×Ｔを整数にする前記サンプリングレートと前記シンボル長の組み合わせを記述した対応情報を保存するメモリ、
をさらに有し、
前記光受信器は、前記アナログ－デジタル変換器の前記サンプリングレートに応じたシンボル長のパターンが含まれる前記トレーニングシーケンスを受信することを特徴とする請求項４に記載の光受信器。

【請求項6】

前記光受信器は、前記アナログ－デジタル変換器の前記サンプリングレートに応じたシンボル長の値をネットワークから受信することを特徴とする請求項４に記載の光受信器。

【請求項7】

光送信器と光受信器を有する光伝送システムにおいて、
前記光送信器は、データ中にｍ個（ｍは自然数）のパターン対を含むトレーニングシーケンスが挿入された光信号を送信し、前記パターン対にはシンボル長Ｔの２つの同じ符号パターンが含まれ、
前記光受信器は、光伝送路から受け取る前記光信号を検波して、シンボルレートの１倍より大きく、２倍より小さいサンプリングレートｆでデジタルサンプリングし、
前記サンプリングレートｆと前記シンボル長Ｔの積（ｆ×Ｔ）が整数になるように、前記シンボル長Ｔは変更可能に選択されていることを特徴とする光伝送システム。

【請求項8】

前記光送信器と前記光受信器に接続されるネットワーク管理装置、
を有し、
前記シンボル長Ｔは、前記光受信器の前記サンプリングレートｆに応じて、前記積（ｆ×Ｔ）が整数になるように、前記ネットワーク管理装置によって設定されることを特徴とする請求項７に記載の光伝送システム。

【請求項9】

前記光受信器は、前記サンプリングレートｆと前記シンボル長Ｔの組み合わせを記述した対応情報を有し、
前記サンプリングレートｆに応じた前記シンボル長Ｔを選択し、選択した前記シンボル長Ｔを前記光送信器に通知することを特徴とする請求項７に記載の光伝送システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、適応等化器、これを用いた光受信器、及び光伝送システムに関する。

【背景技術】

【0002】

デジタルコヒーレント光伝送技術では、光搬送波の位相にデータが重畳された受信光をアナログ／デジタル変換（以下、「Ａ／Ｄ変換」と呼ぶ。）し、デジタル信号処理で波形歪みを補償して、受信信号から送信データを復元する。デジタル信号プロセッサ（以下、「ＤＳＰ」と呼ぶ。）の適応等化部で伝送路の逆特性（タップ係数）を求め、伝送波形の歪を補償する。

【0003】

エイリアシングを回避して正しい波形を回復するために、通常はシンボルレートの２倍のオーバーサンプリングが行われている。この場合、等化器のタップ数が２倍に増え、処理量も増大する。近年の通信トラフィックの増大により、光ネットワークでの消費電力の軽減が望まれており、デジタル信号処理においても、消費電力と回路規模の削減が求められている。

【0004】

この要請に応じて、シンボルレートの１倍よりも大きく、２倍よりも小さい分数値でサンプリングを行うフラクショナルサンプリングが検討されている。フラクショナルサンプリングは２倍のオーバーサンプリングよりもサンプリング回数が少なく、タップ数を低減して等価回路を小型化し、消費電力を低減することができる。

【0005】

伝送路の特性は伝送路の設置条件で決まり、通信中も変動し続ける。適応等化器は、通信中の伝送路特性の変動に追従してタップ係数を更新し、入力されたデジタルデータに対して、伝送路変動の影響を補償する。通信中の適応的なタップ係数の更新とは別に、光受信器の立ち上げ時、再起動時などに、チャネル推定などに基づいてタップ係数の初期値を決定し、適応等化器の各タップに初期値を設定する。

【0006】

送信信号中に設けられたトレーニングシーケンスを用いて、最適値により近い等化器初期タップ係数を決定する手法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１４－６０７０８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

公知のタップ係数初期値の決定方法では、ナイキスト（Nyquist）サンプリング定理に基づくサンプリングレートの離散信号を用いてトレーニングシーケンスの波形を記述する。

【0009】

発明者らは、フラクショナルサンプリングを導入する場合、トレーニングシーケンスからタップ係数初期値を決定する従来の手法は、正しく機能しない場合があることを見いだした。

【0010】

本発明は、フラクショナルサンプリングを行う場合に、トレーニングシーケンスを用いて適切なタップ係数初期値を設定することのできる適応等化技術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】

【0011】

一つの態様では、適応等化器は、
シンボルレートの１倍より大きく、２倍より小さいサンプリングレートでフラクショナルサンプリングされたデータを一時的に保存するサンプルバッファと、
前記サンプリングレートをｆ、前記データに挿入されたトレーニングシーケンスに含まれる符号パターンのシンボル長をＴとすると、（ｆ×Ｔ）個の第１サンプルセットと、前記第１サンプルセットに引き続く次の（ｆ×Ｔ）個の第２サンプルセットとの相関値に基づいて前記データの中の前記トレーニングシーケンスの位置を特定する同期部と、
特定された前記トレーニングシーケンスに基づいて、適応等化フィルタのタップに設定されるタップ係数の初期値を計算する係数演算部、
を有し、前記シンボル長は、ｆ×Ｔが整数になるように変更可能に設定されている。

【発明の効果】

【0012】

フラクショナルサンプリングを行う場合に、適応等化器に適切なタップ係数初期値を設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】トレーニングシーケンスの２倍のオーバーサンプリングを示す図である。

【図2】トレーニングシーケンスのフラクショナルサンプリングで生じる問題を説明する図である。

【図3】実施形態の基本動作を説明する図である。

【図4】シンボルパターンすなわちシンボル長の変更が不要な例を示す図である。

【図5】シンボルパターンすなわちシンボル長の変更が不要な例を示す図である。

【図6】サンプリングレートｆとシンボル長Ｔの対応関係を記述した対応情報の一例である。

【図7】光伝送システムの模式図である。

【図8】トレーニングシーケンスが挿入されたデータの送受信の模式図である。

【図9】シンボル長設計方法のフローチャートである。

【図10】適応等化器の模式図である。

【図11】トレーニングシーケンスを用いた相関演算を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１は、受信信号に含まれるトレーニングシーケンスと、そのサンプリングを示す。ここでは、一般的な２倍のオーバーサンプリングを示している。送信側で、あらかじめデータとデータの間にトレーニングシーケンスＴＳが挿入されている。データ部分はペイロードとも呼ばれる。システム、あるいは光送受信器の立ち上げ時には、ペイロードにテストデータが配置されてもよい。トレーニングシーケンスＴＳの前後はゼロでパディングされていてもよい。

【0015】

トレーニングシーケンスＴＳは、ｍ個（ｍは自然数）のパターン対を含む。ひとつのパターン対は２つの同じ符号パターン（以下、単に「パターン」とする）を含み、異なるパターン対は、別々のパターンを有する。たとえば、パターン１とパターン１'は同じパターンを有し、パターンｍとパターンｍ'は同じパターンを有するが、パターン対同士は、互いに異なるパターンを有する。隣接するパターン対は、サイクリックプレフィクス（ＣＰ）で区切られている。

【0016】

順次デジタルサンプリングされ、バッファリングされるサンプル値のうち、どの部分がトレーニングシーケンスＴＳのシンボルに相当するのか、光受信器は知らない。そこで、各パターン対に同じ２つのパターンが含まれることを利用して、連続する２つのパターンの間の相関が最大になるときのバッファ選択位置を、トレーニングシーケンスＴＳの開始位置と決める。トレーニングシーケンスＴＳの開始位置がわかると、トレーニングシーケンスＴＳの長さは既知なので、データ中のトレーニングシーケンスの位置がわかり、チャネル推定することができる。トレーニングシーケンスＴＳの開始位置を特定する処理を、「ＴＳ同期」と呼ぶ。

【0017】

トレーニングシーケンスＴＳに含まれる各パターンのシンボル長をＴ、サンプリングレートをｆとすると、（ｆ×Ｔ）個のサンプルごとに、次の（ｆ×Ｔ）個のサンプルとの相関値が計算される。図１の例では、Ｔ＝４，ｆ＝２である。サンプリングレートが２倍なので、サンプル間隔は０．５シンボルとなり、各パターンで２×４個、すなわち８個のサンプルが得られる。各サンプル点のサンプル値Ｓ（ｎ）は、実数部ａと虚数部ｂｉで表される複素信号の振幅または強度である。

【0018】

図１のように、ｆ×Ｔの値が整数のときは、連続する２つのパターンの間でサンプル位置とサンプル点の数が同じであり、パターン同士の相関度から、ＴＳ同期をとることができる。

【0019】

図２は、フラクショナルサンプリングの例を示す。各パターンのシンボル長Ｔは、図１と同じくＴ＝４、サンプリングレートｆは４／３である。この場合、シンボルレートの１．３３…倍の頻度でデジタルサンプリングが行われ、０．７５シンボル間隔でサンプルデータが得られる。ｆ×Ｔの値は１６／３となり、整数値にならない。

【0020】

連続するパターン１とパターン１'で、サンプル点、及び／または、サンプル数が異なる。パターン１では、６個のサンプル点が得られるが、パターン１'では、パターン１と異なる時間位置で、５個のサンプル点が得られる。パターン１とパターン１'の間で相関値を正しく計算することができず、ＴＳ同期によるバッファ選択位置の探索に誤りが生じる。

【0021】

図３は、図２で生じる問題を解決するための実施形態の手法または構成を示す。実施形態では、ｆ×Ｔの値が整数にならない場合に、トレーニングシーケンスＴＳを構成する各パターンのシンボル長Ｔを変更して、ｆ×Ｔを整数にする。

【0022】

一例として、サンプリングレートｆが４／３の場合、トレーニングシーケンスＴＳに含まれる各パターンのシンボル長を、Ｔ＝４からＴ＝６に変更する。これにより、ｆ×Ｔ＝２４／３＝８になって、各パターンで８つのサンプル点が同じ位置で確保される。Ｔ＝３に変更することによっても整数値は得られるが、１つのパターンのサンプル点の数が不十分になり、連続する２つのパターン間の相関演算の精度が低下することがあり得る。

【0023】

逆に、Ｔの値が大きすぎると、データとトレーニングシーケンスＴＳを合わせたフレーム長が固定の場合に、データ伝送量が低下するおそれがある。

【0024】

Ｔの値は、データ伝送量への影響を最小にできる範囲で、相関演算の精度が維持されるように選択されることが望ましい。

【0025】

図４と図５は、シンボルパターンすなわちシンボル長Ｔの変更が不要な例を示す。図４で、サンプリングレートｆは３／２であり、シンボルレートの１．５倍のフラクショナルサンプリングが行われる。トレーニングシーケンスＴＳに含まれる各パターンのシンボル長Ｔは４シンボル（Ｔ＝４）である。ｆ×Ｔ＝４×３／２＝６となり、隣接するパターン１とパターン１'の双方で、同じサンプル位置で６個のサンプルデータが得られる。この場合、シンボル長Ｔを変更する必要はない。

【0026】

図５で、サンプリングレートｆは５／４であり、シンボルレートの１．２５倍のフラクショナルサンプリングが行われる。トレーニングシーケンスＴＳに含まれる各パターンのシンボル長Ｔは４シンボル（Ｔ＝４）である。ｆ×Ｔ＝４×５／４＝５となり、隣接するパターン１とパターン１'の双方で、同じサンプル位置で５個のサンプルデータが得られる。この場合も、シンボル長Ｔを変更する必要はない。

【0027】

図６は、サンプリングレートｆとシンボル長Ｔの対応関係を記述した対応情報５の一例である。対応情報５は、ネットワーク側で保持して、光受信器のＡＤＣの設定に応じて適切なシンボル長Ｔを選択して光受信器と光送信器に通知してもよい。あるいは、光受信器と光送信器の少なくとも一方が対応情報５を保持し、光受信器のＡＤＣの設定に応じて、適切なシンボル長を選択してもよい。

【0028】

ｆ×Ｔを整数にするシンボル値Ｔは、分数値のサンプリングレートｆの分母のｎ倍（ｎは自然数）である。

【0029】

サンプリングレートｆが３／２の場合、シンボル長Ｔは、２、４、６、…である。

【0030】

サンプリングレートｆが４／３の場合、シンボル長Ｔは、３、６、９、…である。

【0031】

サンプリングレートｆが５／４の場合、シンボル長Ｔは、４、８、１２、…である。以下、同様に、サンプリングレートｆが６／５（１．２倍のフラクショナルサンプリング）のときは、シンボル長Ｔは、５、１０、１５、…である。

【0032】

上述したように、シンボル長Ｔが大きすぎると、トレーニングシーケンス全体の長さが増大して、データレートが低下するおそれがあるので、データレートに影響しない範囲、または許容範囲内でＴの値を選択するのが望ましい。

【0033】

図７は、実施形態の光伝送システム１の模式図である。光伝送システム１は、ネットワーク管理装置２と、光送信器１０と、光受信器２０を含む。光送信器１０と光受信器２０は、光伝送路７により相互に接続され、かつ、監視ネットワークでネットワーク管理装置２に接続されている。

【0034】

図７では、便宜上、光送信器１０から光受信器２０へ、トレーニングシーケンスＴＳが挿入された光信号が送信される例が描かれているが、一般的に、光通信機器は送信機能と受信機能の双方を有し、光トランシーバとして構成される。

【0035】

光送信器１０は、ＤＳＰ１１と、光源（図中、「ＬＤ」と表記されている）１２と、デジタル－アナログ変換器１４（以下、「ＤＡＣ１４」と称する）と、電気光変換回路（図中、「Ｅ／Ｏ」と表記されている）１３を有す。ＤＳＰ１１は、ＴＳ付加部１１１を有し、ユーザデータに既知のトレーニングシーケンスＴＳを挿入した（図１参照）デジタルデータを出力する。ＤＡＣ１４は、ＤＳＰ１１から出力されるデジタルデータをアナログ電気信号に変換する。電気光変換回路１３は、送信フロントエンド回路であり、ＤＳＰ１１からＤＡＣ１４を介して入力されるデータ信号に基づいて、光源１２からの光を変調し、変調光信号を光伝送路７に出力する。

【0036】

光受信器２０は、光伝送路７から受信した光信号を電気信号に変換する光電気変換回路（図中、「Ｏ／Ｅ」と表記）２１と、光電気変換回路２１から出力されるアナログ電気信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ２２と、ＤＳＰ２３と、メモリ２４を有する。

【0037】

光電気変換回路２１は、一例として、局発光を用いて、位相・偏波ダイバーシティを利用したホモダイン検波を行う。局発光と同相で検波されたＸ偏波の成分（Ｘ－Ｉ成分）と、９０°の位相差で検波された成分（Ｘ－Ｑ成分）と、局発光と同相で検波されたＹ偏波の成分（Ｙ－Ｉ成分）と、９０°の位相差で検波された成分（Ｙ－Ｑ成分）が、光電気変換回路２１から出力される。

【0038】

ＡＤＣ２２は、シンボルレートの１倍よりも大きく、２倍よりも小さいサンプリングレートｆで、アナログ電気信号をデジタルサンプリングする。デジタルサンプリングされたデータは、順次ＤＳＰ２３に入力され、適応等化器３０で適応等化処理を受ける。

【0039】

適応等化器３０は、通信中に光伝送路７の偏波変動に追従して、分離した各偏波に伝送路の逆特性であるタップ係数を乗算し、偏波分散による歪みを補償する。

【0040】

通信中の適応等化に先立って、適応等化器３０の各フィルタのタップ係数に初期値が設定される。適応等化器３０に適切な係数初期値を設定するために、デジタルサンプリングされた受信データ中のトレーニングシーケンスＴＳの開始位置を正しく特定して、トレーニングシーケンスＴＳから伝送路の特性を推定する。実施形態では、フラクショナルサンプリングが採用される場合でも、ｆ×Ｔが整数になるようにＴＳパターンのシンボル長Ｔが調整されているので、適切にＴＳ同期をとることができる。

【0041】

なお、図２と図３で示したように、フラクショナルサンプリングでｆ×Ｔを整数値にするために、シンボル長ＴをＴ＝４からＴ＝６に変更する場合、各パターンのサンプル点の数は、６サンプルから８サンプルに増える。適応等化器３０の各フィルタのタップ数は、サンプル数によって決まるが、シンボル長Ｔを１．５倍に増やしても、従来の２倍のオーバーサンプリングのときのサンプル数と同じであり、従来のフィルタ回路を使用することが可能である。

【0042】

ネットワーク管理装置２は、サンプリングレートｆと、トレーニングシーケンスＴＳに含まれるパターンのシンボル長Ｔとの関係を記述した対応情報５を有していてもよい。ネットワーク管理装置２は、光送信器１０と光受信器２０の少なくとも一方が新設、または再起動される場合や、光受信器２０のＡＤＣ２２のサンプリングレートｆが変更される場合などに、フラクショナルサンプリングレートに応じたシンボル長Ｔを、光送信器１０と光受信器２０に設定する。シンボル長Ｔは、ｆ×Ｔが整数になるように、対応情報５から選択されてもよい。

【0043】

ネットワーク管理装置２とともに、あるいはネットワーク管理装置２に替えて、光受信器２０が対応情報２５を有していてもよい。光受信器２０に組み込まれたＡＤＣ２２のサンプリングレートに応じて、ＤＳＰ２３に所望のシンボル長Ｔを設定可能に設計されてもよい。また、顧客の要望に合わせて、ＡＤＣ２２のサンプリングレートとシンボル長Ｔを変更できるように設計されていてもよい。

【0044】

この場合は、光受信器２０から光送信器１０に、監視ネットワークを介してシンボル長Ｔが通知されてもよい。光送信器１０は、あらかじめ複数種類のシンボル長Ｔの符号パターンを有していてもい。

【0045】

図８は、トレーニングシーケンスＴＳを用いた適応等化器３０のタップ係数初期値の決定を説明する図である。送信側で、あらかじめデータとデータの間に既知のトレーニングシーケンスＴＳが挿入される。挿入されるトレーニングシーケンスＴＳはすべて同じであり、各トレーニングシーケンスにｍ個のパターン対が含まれている。データとトレーニングシーケンスＴＳを合わせた長さ、すなわちフレーム長Ｌは一定である。各トレーニングシーケンスに含まれるパターン対の各パターンのシンボル長Ｔは、あらかじめ受信側のフラクショナルなサンプリングレートがｆのときに、ｆ×Ｔが整数となるように設定されている。

【0046】

受信側では、時間的に先に送信された光信号から順に受信する。データとトレーニングシーケンスＴＳを含む光信号をアナログ電気信号に変換し、アナログ電気信号をデジタルサンプリングする。サンプリングレートｆが分数値であっても、シンボル長Ｔがあらかじめ調整されているので、適切にＴＳ同期をとって、データ中のトレーニングシーケンスＴＳの位置が特定される。

【0047】

受信側で特定されたトレーニングシーケンスＴＳは、光伝送路７の変動の影響を受けている。適応等化器３０は、光伝送路７から受信したトレーニングシーケンスＴＳと、送信側で挿入された既知のトレーニングシーケンスとに基づいて光伝送路７の特性を推定し、フィルタのタップ係数の初期値を設定する。たとえば二乗誤差を最小にするＭＭＳＥ法等によりチャネル推定を行って、光伝送路７の伝達関数の逆特性を表わす係数初期値を算出する。

【0048】

図９は、シンボル長設計方法のフローチャートである。この制御フローは、ネットワーク管理装置２で行われてもよいし、光受信器２０のＤＳＰ２３によって行われてもよい。

【0049】

まず、フラクショナルサンプリングのサンプリングレートｆと、トレーニングシーケンスＴＳに含まれる各パターンのシンボル長Ｔの積が整数であるか否かが判断される（Ｓ１１）。ｆ×Ｔが整数であれば、シンボル長Ｔを変更する必要がないので、処理は終了する。

【0050】

ｆ×Ｔが整数でない場合、ｆ×Ｔが整数となるようにシンボル長Ｔを調整する。図２のように、サンプリングレートｆが４／３で、１．３３…倍のフラクショナルサンプリングが行われる場合、各パターンで一定程度のサンプル点を確保するために、一例として、Ｔ＝４からＴ＝６に変更される。この場合、ひとつのパターンのシンボル長Ｔが、もともとのシンボル長の１．５倍になる。

【0051】

トレーニングシーケンスＴＳにｍ個のパターン対が含まれるとすると、各パターンで２シンボルずつ増えると、トレーニングシーケンスＴＳのトータルの長さは、２ｍ×（ｆ×Ｔ）になる。各バターンのシンボル長が１．５倍になると、トレーニングシーケンスのトータルの長さも１．５倍になる。

【0052】

トレーニングシーケンスＴＳとデータブロックで構成される１つのフレームのフレーム長Ｌが固定だとすると（図８参照）、シンボル長Ｔの変更によって、データ長が短くなり、Ｔの値によっては、送信レートが落ちることが考えられる。そこで、シンボル長Ｔの変更により、トレーニングシーケンスＴＳのトータルの長さが許容範囲を超える場合は、トレーニングシーケンスＴＳに含まれるパターン対の数を減らす。

【0053】

ステップＳ１３で、変更後のＴの値で、２ｍ×（ｆ×Ｔ）が閾値Ｔｈよりも大きいか否かを判断し、閾値Ｔｈを超える場合は、パターン対の数ｍをひとつ減らして（Ｓ１４）、処理を終了する。パターン対の数ｍの値をひとつ減らしても、各パターンで十分な数のサンプル点が得られるので、ＴＳ同期のための自己相関とその総和を精度良く計算できる。結果として、フラクショナルサンプリングを採用することで、ＤＳＰ２３の処理量と消費電力を低減することができる。

【0054】

図１０は、適応等化器３０の模式図である。適応等化器３０は、ＡＥＱ（Adaptive Equalization：適応等化）フィルタ３１と、係数初期値生成部３２を有する。ＤＳＰ２３に入力されてＸチャネルとＹチャネルに分離された信号は、通信中はＡＥＱフィルタ３１に入力されて、適応等化処理を受ける。通信中の光伝送路７の変動に追従するために、ＡＥＱフィルタ３１の各フィルタのタップ係数は、伝送路特性に応じて更新される。

【0055】

一方、システムの立ち上げ時、再起動時などに、データ通信に先立って、係数初期値生成部３２は、入力されるトレーニングシーケンスＴＳに基づいて、タップ係数の初期値を決定する。

【0056】

係数初期値生成部３２は、サンプルバッファ３３と、ＴＳ同期部３４と、係数演算部３５を有する。サンプルバッファ３３は、フラクショナルサンプリングされた各チャネルのサンプルデータを順次、蓄積する。

【0057】

ＴＳ同期部３４は、サンプルバッファ３３内のある位置から、ＴＳ同期処理が可能なサンプル数のサンプルデータを読み出す。このときの読み出し位置は、必ずしもトレーニングシーケンスＴＳの開始位置とは限らない。そのため、１サンプルずつずらしながらバッファ選択領域を変えて、連続する２つのパターンの間の相関が最も高くなるときの読み出し位置を、トレーニングシーケンスの開始位置として特定する。

【0058】

図１１は、ＴＳ同期のための相関値の計算を説明する図である。厳密には、トレーニングシーケンスＴＳに含まれる各パターン対だけではなく、パターン対を区切るサイクリングプレフィクスＣＰもデジタルサンプリングされるが、説明を簡単にするために、サイクリングプレフィクスＣＰがない状態に基づいて説明する。

【0059】

ＴＳ同期部３４は、サンプルバッファ３３の任意の位置から読み出したデータのうち、（ｆ×Ｔ）個のサンプルセットごとに、次の（ｆ×Ｔ）個のサンプルセットとの自己相関値を計算する。サンプリングレートｆが１よりも大きく、２よりも小さい分数値であっても、（ｆ×Ｔ）が整数になるようにあらかじめＴの値が調整されている。前半の（ｆ×Ｔ）個のデータと、引き続く（ｆ×Ｔ）個のデータで、同じサンプル位置、同じ数のサンプル点が得られ、自己相関値の計算が可能になる。

【0060】

一例として、４つのパターン対に相当するサンプルデータとして、４×（２×ｆ×Ｔ）個の連続するサンプルデータをサンプルバッファ３３の任意の位置から読み出す。

【0061】

各サンプルセットにおける自己相関値は、式（１）で計算される。

【0062】

【数1】

ここで、ＳバーはサンプルＳの複素共役である。ｎは、（ｆ×Ｔ）個のサンプルセットにおけるｎ番目のデータであり、０から（ｆ×Ｔ－１）までの整数である。

【0063】

（ｆ×Ｔ）個のサンプルセットごとに、式（１）に基づいて、連続する次の（ｆ×Ｔ）個のサンプルセットとの自己相関値を計算し、得られる自己相関値の総和を求める。総和は、すべてのサンプルセットで自己相関値を計算した後に足し合わせてもよいし、サンプルセットごとに計算される自己相関値を、順次加算してもよい。

【0064】

パターン対の区切りで（ｆ×Ｔ）個のサンプルデータが選択されると、そのサンプルセットの自己相関値は最大になる。さらに、バッファ選択位置が、トレーニングシーケンスＴＳの先頭位置と一致するときに、自己相関値の総和は最大になる。

【0065】

相関演算結果の例Ａでは、サンプルバッファ３３の選択開始位置がトレーニングシーケンスＴＳの格納されているバッファ位置よりも前方にあり、３つのパターン対の自己相関値が計算されている。

【0066】

例Ｂでは、バッファ選択位置が、例ＡよりもトレーニングシーケンスＴＳの開始位置に近づいているが、異なるパターン同士の自己相関演算が行われている。

【0067】

例Ｃでは、４つのサンプルセットのすべてで、対を成すパターン同士の自己相関が得られている。

【0068】

例Ｄ、Ｅ、Ｆでは、バッファ選択位置が、トレーニングシーケンスＴＳの途中から始まり、得られる自己相関結果の数が少なくなる。例Ｄと例Ｆでは、異なるパターン間で自己相関が計算されている。

【0069】

自己相関値の総和で求まる相関演算結果では、例Ｃで最大ピークが得られ、このときのバッファ選択開始位置が、トレーニングシーケンスの開始位置と判断される。例Ａと例Ｅでは、対を成すパターン同士の自己相関が得られているが、自己相関値の数が少ないので総和のピークが例Ｃよりも小さい。例Ｂ、Ｄ、Ｆは、異なるパターン同士の自己相関値が計算されているので、総和は最小である。

【0070】

フラクショナルサンプリングが行われる場合でも、ｆ×Ｔが整数になるようにあらかじめシンボル長Ｔが調整されているので、式（１）を用いて自己相関値を正しく計算することができる。

【0071】

サンプルバッファ３３中のトレーニングシーケンスＴＳの開始位置がわかると、トレーニングシーケンスＴＳの長さは既知なので、データ中のトレーニングシーケンスＴＳの位置がわかる。また、データブロックの長さ、またはトレーニングシーケンスとデータブロックを含むフレームの長さは既知なので、ひとつのトレーニングシーケンスＴＳの位置が分かると、２番目以降のトレーニングシーケンスＴＳの位置もわかる。

【0072】

係数演算部３５は、特定されたトレーニングシーケンスＴＳと、既知のトレーニングシーケンスとに基づいて伝送路の特性を推定し、ＡＥＱフィルタ３１のタップ係数の初期値を設定する。たとえば二乗誤差を最小にするＭＭＳＥ法等によりチャネル推定を行って、伝送路の伝達関数の逆特性を表わす係数初期値を算出する。

【0073】

この方法により、フラクショナルサンプリングが行われる場合でも、相関演算に基づいてトレーニングシーケンスＴＳの挿入位置を正しく特定して、適応等化器３０に適切なタップ係数初期値を設定することができる。その結果、適応等化器３０の回路規模と消費電力を低減することができる。

【符号の説明】

【0074】

１ 光伝送システム
２ ネットワーク管理装置
５、２５ 対応情報
７ 光伝送路
１０ 光送信器
１１１ ＴＳ付加部
２０ 光受信器
２２ ＡＤＣ
２３ ＤＳＰ
３０ 適応等化器
３１ ＡＥＱフィルタ
３２ 係数初期値生成部
３３ サンプルバッファ
３４ ＴＳ同期部
３５ 係数演算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】