特表 2024-536904 確率整形システムの適応等化方法、装置、及び読み取り可能な記憶媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-08

(54)【発明の名称】確率整形システムの適応等化方法、装置、及び読み取り可能な記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/2507 20130101AFI20241001BHJP

   H04B 3/06 20060101ALI20241001BHJP

【ＦＩ】

H04B10/2507

H04B3/06 A

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024521220

(86)(22)【出願日】2022-10-09

(85)【翻訳文提出日】2024-04-08

(86)【国際出願番号】 CN2022124163

(87)【国際公開番号】W WO2023061300

(87)【国際公開日】2023-04-20

(31)【優先権主張番号】202111191070.6

(32)【優先日】2021-10-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】511151662

【氏名又は名称】中興通訊股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＺＴＥ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

【住所又は居所原語表記】ＺＴＥ Ｐｌａｚａ，Ｋｅｊｉ Ｒｏａｄ Ｓｏｕｔｈ，Ｈｉ－Ｔｅｃｈ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐａｒｋ，Ｎａｎｓｈａｎ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１８０５７ Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100112656

【弁理士】

【氏名又は名称】宮田 英毅

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】張良俊

【テーマコード（参考）】

5K046

5K102

【Ｆターム（参考）】

5K046AA07

5K046EF01

5K046EF11

5K102AA01

5K102AH26

5K102KA05

5K102KA39

5K102MD03

5K102MH03

5K102MH14

5K102MH22

5K102RD11

5K102RD28

(57)【要約】

本願は、フィルタのタップ長を決定し、等化器の初期係数を設定するステップ（Ｓ１１０）と、前記等化器の係数に基づいて、２つの偏光状態の入力信号をバタフライフィルタリングし、２つの偏光状態の出力信号を得るステップ（Ｓ１２０）と、前記２つの偏光状態の出力信号から、目標収束半径と前記出力信号のモジュラス値の二乗との差の最小値である第１誤差と、複数の前記出力信号のモジュラス値の二乗の平均値と目標平均電力との差である第２誤差との和である誤差信号を算出するステップ（Ｓ１３０）と、前記誤差信号に基づいて前記等化器の係数を調整するステップ（Ｓ１４０）と、を含む、確率整形システムの適応等化方法、装置、及び読み取り可能な記憶媒体を開示する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

確率整形システムの適応等化方法であって、
フィルタのタップ長を決定し、等化器の初期係数を設定するステップと、
前記等化器の係数に基づいて、２つの偏光状態の入力信号をバタフライフィルタリングし、２つの偏光状態の出力信号を得るステップと、
前記２つの偏光状態の出力信号から、目標収束半径と前記出力信号のモジュラス値の二乗との差の最小値である第１誤差と、複数の前記出力信号のモジュラス値の二乗の平均値と目標平均電力との差である第２誤差との和である誤差信号を算出するステップと、
前記誤差信号に基づいて前記等化器の係数を調整するステップと、を含む、適応等化方法。

【請求項2】

【請求項3】

【請求項4】

【請求項5】

前記確率整形システムの変調フォーマットは、ＰＳ－１６ＱＡＭフォーマット、ＰＳ－６４ＱＡＭフォーマット、又は６４オーダよりも高いＰＳ－ＱＡＭフォーマットを採用する、請求項１に記載の適応等化方法。

【請求項6】

確率整形システムの適応等化装置であって、
フィルタのタップ長を決定し、等化器の初期係数を設定するように構成された設定モジュールと、
前記等化器の係数に基づいて、２つの偏光状態の入力信号をバタフライフィルタリングし、２つの偏光状態の出力信号を得るように構成されたフィルタリングモジュールと、
前記２つの偏光状態の出力信号から、目標収束半径と前記出力信号のモジュラス値の二乗との差の最小値である第１誤差と、複数の前記出力信号のモジュラス値の二乗の平均値と目標平均電力との差である第２誤差との和である誤差信号を算出するように構成された誤差算出モジュールと、
前記誤差信号に基づいて前記等化器の係数を調整するように構成された調整モジュールと、を含む、適応等化装置。

【請求項7】

【請求項8】

【請求項9】

【請求項10】

前記確率整形システムの変調フォーマットは、ＰＳ－１６ＱＡＭフォーマット、ＰＳ－６４ＱＡＭフォーマット、又は６４オーダよりも高いＰＳ－ＱＡＭフォーマットを採用する、請求項６に記載の適応等化装置。

【請求項11】

請求項６～１０のいずれか１項に記載の適応等化装置を含む、デジタル信号処理チップ。

【請求項12】

請求項１～５のいずれか１項に記載の適応等化方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータ実行可能命令を記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、出願番号２０２１１１１９１０７０．６、出願日２０２１年１０月１３日の中国特許出願に基づいて提出され、当該中国特許出願の優先権を主張しており、当該中国特許出願の全ての内容はここで参考として本願に組み込まれている。

【0002】

本願は、通信の分野に関し、特に確率整形システムの適応等化方法、装置、及び読み取り可能な記憶媒体に関する。

【背景技術】

【0003】

ビッグデータ、４Ｋビデオ、仮想現実の発展及び５Ｇベアラなどの需要が日増しに切迫するにつれて、光伝送システムはより高い伝送容量を必要としている。１９４８年、情報論の創始者シャノンは論文『通信の数学的理論』において、ソース分布がチャネル分布と一致する場合、チャネルが最大の伝送容量を持つことを証明した。近年研究が盛んな確率整形（ＰＳ：Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ Ｓｈａｐｉｎｇ）光通信システムは、ソースの確率分布をガウス分布に近づけるように変化させることによって、システム伝送性能を向上させる。

【0004】

光通信システムにおけるデバイスやチャネルへの損傷は、通常、分散補償、適応等化補償、クロック回復、搬送波位相回復などを含む、受信側のデジタル信号処理（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）技術によって補償される。確率整形の導入により、一部の従来のＤＳＰアルゴリズムが失敗してしまう。たとえば、確率整形の程度が非常に大きい場合、従来の定モジュラスアルゴリズム（ＣＭＡ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｍｏｄｕｌｅ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）が失敗し、チャネル内の偏光クロストークと偏光モード分散を正しく補償でき無くなり、その結果、最終的にシステムが動作しなくなる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本願の目的は、従来技術に存在する技術的課題の少なくとも１つを解決し、確率整形システムの適応等化方法、装置、及び読み取り可能な記憶媒体を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１態様では、本願の実施例は、
フィルタのタップ長を決定し、等化器の初期係数を設定するステップと、
前記等化器の係数に基づいて、２つの偏光状態の入力信号をバタフライフィルタリングし、２つの偏光状態の出力信号を得るステップと、
前記２つの偏光状態の出力信号から、目標収束半径と前記出力信号のモジュラス値の二乗との差の最小値である第１誤差と、複数の前記出力信号のモジュラス値の二乗の平均値と目標平均電力との差である第２誤差との和である誤差信号を算出するステップと、
前記誤差信号に基づいて前記等化器の係数を調整するステップと、を含む、確率整形システムの適応等化方法を提供する。

【0007】

第２態様では、本願の実施例は、
フィルタのタップ長を決定し、等化器の初期係数を設定するように構成された設定モジュールと、
前記等化器の係数に基づいて、２つの偏光状態の入力信号をバタフライフィルタリングし、２つの偏光状態の出力信号を得るように構成されたフィルタリングモジュールと、
前記２つの偏光状態の出力信号から、目標収束半径と前記出力信号のモジュラス値の二乗との差の最小値である第１誤差と、複数の前記出力信号のモジュラス値の二乗の平均値と目標平均電力との差である第２誤差との和である誤差信号を算出するように構成された誤差算出モジュールと、
前記誤差信号に基づいて前記等化器の係数を調整するように構成された調整モジュールと、を含む、確率整形システムの適応等化装置を提供する。

【0008】

第３態様では、本願の実施例は、本願の第２態様の実施例に記載の適応等化装置を含むデジタル信号処理チップを提供する。

【0009】

第４態様では、本願の実施例は、本願の第１態様の実施例に記載の適応等化方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータ実行可能命令を記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供する。

【0010】

本願の他の特徴及び利点は、後の明細書で説明され、本明細書から部分的に明らかになるか、又は本願を実施することによって理解される。本願の目的及び他の利点は、明細書、特許請求の範囲、及び図面において特に指摘された構造によって達成され得る。

【0011】

図面は、本願の技術案の更なる理解を提供するために使用され、明細書の一部を構成し、本願の実施例と共に本願の技術案を説明するために使用され、本願の技術案を限定するものではない。

【0012】

以下、図面及び実施例を参照して、本願をさらに説明する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本願の実施例による確率整形システムの適応等化方法のフローチャートである。

【図2】本願の実施例による確率整形システムの適応等化方法と従来のＣＭＡ適応等化方法とのシミュレーション比較結果の概略図である。

【図3】本願の実施例による確率整形システムの適応等化装置の構造概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本部分では、本願の具体的な実施例を詳細に説明し、本願の好ましい実施例を図面に示す。図面の役割は、明細書の文字部分の記述を図形で補足することで、本願の各技術的特徴及び全体的な技術案を直感的かつイメージ的に理解できるようにすることであるが、本願の保護範囲を制限するものとは理解すべきではない。

【0015】

本願の明細書において、「第１」、「第２」は、単に技術的特徴を区分することを目的として記載されており、相対的重要性を指示若しくは暗示する、表示された技術的特徴の数又は表示された技術的特徴の前後関係を暗黙的に指示するものと理解すべきではない。

【0016】

本願の説明において、別途明確な限定がない限り、「設置」、「取り付ける」、「接続」等の用語は広義に理解すべきであり、当業者は技術案の具体的な内容と合わせて上記の用語の本願における具体的な意味を合理的に決定することができる。

【0017】

ビッグデータ、４Ｋビデオ、仮想現実の発展及び５Ｇベアラなどの需要が日増しに切迫するにつれて、光伝送システムはより高い伝送容量を必要としている。１９４８年、情報論の創始者シャノンは論文『通信の数学的理論』において、ソース分布がチャネル分布と一致する場合、チャネルが最大の伝送容量を持つことを証明した。近年研究が盛んな確率整形（ＰＳ：Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ Ｓｈａｐｉｎｇ）光通信システムは、ソースの確率分布をガウス分布に近づけるように変化させることによって、システム伝送性能を向上させる。

【0018】

光通信システムにおけるデバイスやチャネルへの損傷は、通常、分散補償、適応等化補償、クロック回復、搬送波位相回復などを含む、受信側のデジタル信号処理（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）技術によって補償される。確率整形の導入により、一部の従来のＤＳＰアルゴリズムが失敗してしまう。たとえば、確率整形の程度が非常に大きい場合、従来の定モジュラスアルゴリズム（ＣＭＡ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｍｏｄｕｌｅ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）が失敗し、チャネル内の偏光クロストークと偏光モード分散を正しく補償でき無くなり、その結果、最終的にシステムが動作しなくなる。

【0019】

本願の実施例は、チャネル損傷を効果的に補償し、ビット誤り率を低減することができる確率整形システムの適応等化方法、装置、及び読み取り可能な記憶媒体を提供する。

【0020】

以下、図面を参照して、本願の実施例についてさらに説明する。

【0021】

図１又は図２に示すように、本願の第１態様の実施例は、ステップＳ１１０～ステップＳ１４０を含む確率整形システムの適応等化方法を提供する。

【0022】

ステップＳ１１０：フィルタのタップ長を決定し、等化器の初期係数を設定する。

【0023】

ステップＳ１２０：前記等化器の係数に基づいて、２つの偏光状態の入力信号をバタフライフィルタリングし、２つの偏光状態の出力信号を得る。

【0024】

ステップＳ１３０：前記２つの偏光状態の出力信号から、目標収束半径と前記出力信号のモジュラス値の二乗との差の最小値である第１誤差と、複数の前記出力信号のモジュラス値の二乗の平均値と目標平均電力との差である第２誤差との和である誤差信号を算出する。

【0025】

ステップＳ１４０：前記誤差信号に基づいて前記等化器の係数を調整する。

【0026】

【0027】

【0028】

【0029】

なお、等化器の係数が調整された後、再びステップＳ１２０に戻り、入力信号をフィルタリングする必要がある。

【0030】

上記の適応等化方法において、前記確率整形システムの変調フォーマットは、ＰＳ－１６ＱＡＭフォーマット、ＰＳ－６４ＱＡＭフォーマット、又は６４オーダよりも高いＰＳ－ＱＡＭフォーマットを採用する。

【0031】

本願の実施例による確率整形システムの適応等化方法は、誤差信号を算出する際に、第２誤差を導入すること、すなわち、複数の出力信号のモジュラス値の二乗の平均値と目標平均電力との差を導入することによって、等化器の係数の調整に関与するものであり、従来の定モジュラスアルゴリズムとは、主に誤差算出部の改良で区別され、従来の定モジュラス適応等化アルゴリズムと比較して、確率整形システムにおける偏光状態クロストーク及び偏光モード分散などの損傷を正確に補償することができ、それによって、チャネル損傷を効果的に補償し、ビット誤り率を低減することができる。

【0032】

以下、具体的な実施例を参照して、本願による適応等化方法についてさらに紹介、説明する。

【0033】

【0034】

【0035】

【0036】

ステップＳ１４０で等化器係数を調整し、ステップサイズμを０．０００１に設定する。

【0037】

図２は、本願の実施例による確率整形システムの適応等化方法と従来のＣＭＡ適応等化方法とのシミュレーション比較結果の概略図である。従来のＣＭＡ適応等化方法のビット誤り率は常に高いが、本願で提案された適応等化方法は、チャネル損傷を効果的に補償し、ビット誤り率を低減することができることが分かった。

【0038】

図３に示すように、本願の第２態様の実施例は、
フィルタのタップ長を決定し、等化器の初期係数を設定するように構成された設定モジュール３１０と、
前記等化器の係数に基づいて、２つの偏光状態の入力信号をバタフライフィルタリングし、２つの偏光状態の出力信号を得るように構成されたフィルタリングモジュール３２０と、
前記２つの偏光状態の出力信号から、目標収束半径と前記出力信号のモジュラス値の二乗との差の最小値である第１誤差と、複数の前記出力信号のモジュラス値の二乗の平均値と目標平均電力との差である第２誤差との和である誤差信号を算出するように構成された誤差算出モジュール３３０と、
前記誤差信号に基づいて前記等化器の係数を調整するように構成された調整モジュール３４０と、を含む、確率整形システムの適応等化装置を提供する。

【0039】

【0040】

【0041】

【0042】

上記の適応等化装置において、確率整形システムの変調フォーマットは、ＰＳ－１６ＱＡＭフォーマット、ＰＳ－６４ＱＡＭフォーマット、又は６４オーダよりも高いＰＳ－ＱＡＭフォーマットを採用する。

【0043】

本願の実施例による確率整形システムの適応等化装置は、誤差信号を算出する際に、第２誤差を導入すること、すなわち、複数の出力信号のモジュラス値の二乗の平均値と目標平均電力との差を導入することによって、等化器の係数の調整に関与するものであり、従来の定モジュラス適応等化アルゴリズムと比較して、確率整形システムにおける偏光状態クロストーク及び偏光モード分散などの損傷を正確に補償することができ、それによって、チャネル損傷を効果的に補償し、ビット誤り率を低減することができる。

【0044】

また、本願の第３態様の実施例は、上記第２態様の実施例に記載の適応等化装置を含むデジタル信号処理チップを提供する。

【0045】

本願の実施例によるデジタル信号処理チップは、誤差信号を算出する際に、第２誤差を導入すること、すなわち、複数の出力信号のモジュラス値の二乗の平均値と目標平均電力との差を導入することによって、等化器の係数の調整に関与するものであり、従来の定モジュラス適応等化アルゴリズムと比較して、確率整形システムにおける偏光状態クロストーク及び偏光モード分散などの損傷を正確に補償することができ、それによって、チャネル損傷を効果的に補償し、ビット誤り率を低減することができる。

【0046】

また、本願の第４態様の実施例は、本願の第１態様の実施例に記載の適応等化方法、例えば、図１の方法ステップＳ１１０～Ｓ１４０をコンピュータに実行させるためのコンピュータ実行可能命令を記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供する。

【0047】

本願の実施例によるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、誤差信号を算出する際に、第２誤差を導入すること、すなわち、複数の出力信号のモジュラス値の二乗の平均値と目標平均電力との差を導入することによって、等化器の係数の調整に関与するものであり、従来の定モジュラス適応等化アルゴリズムと比較して、確率整形システムにおける偏光状態クロストーク及び偏光モード分散などの損傷を正確に補償することができ、それによって、チャネル損傷を効果的に補償し、ビット誤り率を低減することができる。

【0048】

上記で開示された方法におけるステップの全部又は一部、システムは、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、及びそれらの適切な組み合わせとして実装されてもよい。物理的構成要素の一部又はすべては、中央プロセッサ、デジタル信号プロセッサ、マイクロプロセッサなどのプロセッサによって実行されるソフトウェアとして、又はハードウェアとして、又は特定用途向け集積回路などの集積回路として実装されてもよい。このようなソフトウェアは、コンピュータ記憶媒体又は非一時的媒体及び通信媒体又は一時的媒体を含んでもよいコンピュータ読み取り可能な媒体上に配布してもよい。当業者に周知のように、コンピュータ記憶媒体という用語は、情報、例えば、コンピュータ読み取り可能なプログラム、データ構造、プログラムモジュール、又は他のデータを記憶するための任意の方法又は技術において実施される、揮発性及び不揮発性の、取り外し可能な、及び取り外し不可能な媒体を含む。コンピュータ記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリもしくは他のメモリ技術、ＣＤ－ＲＯＭ、デジタル多用途ディスクＤＶＤもしくは他の光ディスク記憶装置、磁気カートリッジ、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶装置、又は所望の情報を記憶するために使用することができ、コンピュータによってアクセスすることができる他の任意の媒体を含むが、これらに限定されない。さらに、通信媒体は、通常、コンピュータ読み取り可能なプログラム、データ構造、プログラムモジュール、又は搬送波や他の送信機構のような変調データ信号中の他のデータを含み、任意の情報配信媒体を含み得ることが、当業者には周知である。

【0049】

以上、図面を参照して本願の実施例について詳細に説明したが、本願は上記実施例に限定されるものではなく、当業者が有する知識の範囲内で、本願の趣旨を逸脱することなく、様々な変更が可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】