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公開番号2024094836
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-10
出願番号2022211666
出願日2022-12-28
発明の名称等化装置、光通信システム及び光信号の等化方法
出願人日本電気株式会社
代理人個人
主分類H04B 10/079 20130101AFI20240703BHJP(電気通信技術)
要約【課題】多重化伝送における全体のデータレートを最適化する等化装置、光通信システム及び光信号の等化方法を提供する。
【解決手段】チャネルモニタ31は、送信装置から送信され受信装置で受信される2つのチャネルの光信号のチャネル品質情報CQ1及びCQ2を監視し、監視したチャネル品質情報CQ1及びCQ2を含む情報INF3を出力する。送信装置は、転送行列を用いて複数のデータ信号を複数の混合データ信号に変換し、前記複数の混合信号を前記複数の光信号に変換する。推定部32は、送信装置から受信した情報INF3及び情報INF1に基づいて、送信装置と受信装置との間の伝送容量を推定し、推定結果RESを出力する。行列構成器33は、推定結果RESに基づいて、送信装置と受信装置との間の伝送容量を最適化するように転送行列Hを構成し、構成した転送行列Hを送信装置に出力して転送行列Hを更新する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
送信装置から送信され、受信装置によって受信される複数のチャネルの複数の光信号のチャネル品質情報をモニタし、モニタしたチャネル品質情報を含む第１の情報を出力し、前記送信装置は転送行列を用いて複数のデータ信号を処理して複数の混合データ信号に変換し、前記複数の混合信号を前記複数の光信号に変換する、チャネルモニタ手段と、
前記送信装置から受信した前記第１の情報及び第２の情報に基づいて前記送信装置と前記受信装置との間の第１の目標値の伝送を推定し、推定結果を出力する推定手段と、
前記推定結果に基づいて、前記送信装置と前記受信装置との間の前記第１の目標値を最適化するように前記転送行列を構成し、構成された前記転送行列を前記送信装置に出力して前記送信装置の前記転送行列を更新する行列構成手段と、を備える、
等化装置。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記第１の目標値は、伝送容量、相互情報量及びスペクトル効率のうちの1つを含む性能係数である、
請求項１に記載の等化装置。
【請求項３】
各チャネルの前記チャネル品質情報は、雑音電力レベル、信号対雑音比、光信号対雑音比、ビット誤り率及びエラーベクトル振幅のうちの１つを含む、
請求項１又は２に記載の等化装置。
【請求項４】
前記第２の情報は、順方向誤り符号化率、パルス整形タイプ、ロールオフ係数、シンボルレート、オーバーサンプリングレート、チャネル間隔、偏波タイプ、信号が確率的にコンステレーション整形された場合の整形係数、及び、信号が幾何学的コンステレーション整形された場合は幾何学的マッピングのうちの少なくとも１つを含む、
請求項３に記載の等化装置。
【請求項５】
前記受信装置は、前記複数の光信号を前記複数の混合データ信号に変換し、前記複数の混合データ信号に対して前記転送行列の逆転送行列を用いて処理することで前記複数のデータ信号に変換し、
前記推定手段は、前記受信装置から受信した前記第１及び第２の情報と第３の情報とに基づいて、前記送信装置と前記受信装置との間の前記第1の目標値を推定し、前記推定結果を出力し、
前記行列構成手段は、前記第１～第３の情報に基づいて、前記送信装置と前記受信装置との間の前記第１の目標値を最適化するように前記逆転送行列を構成し、前記逆転送行列を前記受信装置に出力して前記受信装置の前記逆転送行列を更新する、
請求項１又は２に記載の等化装置。
【請求項６】
前記転送行列は、前記複数のチャネルの数と同じ列数及び行数を有する正方行列であり、
前記正方行列は、所定の規則に従って前記行列構成手段によって切り替えられる第１構成と第２構成とを有する、
請求項５に記載の等化装置。
【請求項７】
前記転送行列の前記第1構成は、単位行列であり、
前記転送行列の前記第２構成は、より低いチャネル品質のチャネルにおいて、信号電力がより多くなるように構成される、
請求項６に記載の等化装置。
【請求項８】
前記転送行列の前記第２構成Ｈ２は、次の式で表されるように、Ｎ×Ｎの複素アダマール行列Ｆ２とＮ×Ｎの係数行列Ｋ２との要素ごとの積であり、
TIFF
2024094836000020.tif
46
167
Ｎは前記複数のチャネルの数であり、
ｊが列番号、ｋが行番号であるとき、ｊ，ｋ＝１，２，．．．，Ｎに対する前記複素アダマール行列Ｆ２の要素Ｆ
ｊｋ
は、次の式で表される、
TIFF
2024094836000021.tif
20
139
請求項７に記載の等化装置。
【請求項９】
転送行列を用いて複数のデータ信号を処理して複数の混合データ信号に変換し、前記複数の混合信号を複数の光信号に変換する送信装置と、
前記送信装置から送信された前記複数の光信号を受信する受信装置と、
等化装置と、を備え、
前記等化装置は、
前記送信装置から送信され、前記受信装置によって受信される複数のチャネルの前記複数の光信号のチャネル品質情報をモニタし、モニタしたチャネル品質情報を含む第１の情報を出力するチャネルモニタ手段と、
前記送信装置から受信した前記第１の情報及び第２の情報に基づいて前記送信装置と前記受信装置との間の第１の目標値を推定し、推定結果を出力する推定手段と、
前記推定結果に基づいて、前記送信装置と前記受信装置との間の前記第１の目標値を最適化するように前記転送行列を構成し、構成された前記転送行列を前記送信装置に出力して前記送信装置の前記転送行列を更新する行列構成手段と、を備える、
光通信システム。
【請求項１０】
送信装置から送信され、受信装置によって受信される複数のチャネルの複数の光信号のチャネル品質情報をモニタし、モニタしたチャネル品質情報を含む第１の情報を出力し、
前記送信装置は転送行列を用いて複数のデータ信号を処理して複数の混合データ信号に変換し、前記複数の混合信号を前記複数の光信号に変換し、
前記送信装置から受信した前記第１の情報及び第２の情報に基づいて前記送信装置と前記受信装置との間の第１の目標値を推定し、推定結果を出力し、
前記推定結果に基づいて、前記送信装置と前記受信装置との間の前記第１の目標値を最適化するように前記転送行列を構成し、構成された前記転送行列を前記送信装置に出力して前記送信装置の前記転送行列を更新する、
等化方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、等化装置、光通信システム及び光信号の等化方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
光ファイバ伝送における通信容量の増大への需要に対応するため、さまざまなリソースの観点から、波長多重（ＷＤＭ：wavelength division multiplexing）や空間多重（ＳＤＭ：space division multiplexing）などの多重化技術が開発されている。シャノン限界に近づけるため、高次の直交振幅変調（ＱＡＭ：quadrature amplitude modulation）、確率的コンステレーション整形（ＰＣＳ：probabilistic constellation shaping）、幾何学的コンステレーション整形（ＧＣＳ：geometric constellation shaping）などの信号変調技術も開発されている。
【０００３】
多重化技術が適用されると、信号は複数のチャネルで同時に伝送される。ＷＤＭを用いた伝送では、チャネルとは、伝送時における周波数帯及び周波数帯に対応する要素である。ＳＤＭを用いた伝送では、チャネルとは、伝送時におけるマルチコアファイバ（ＭＣＦ：multi-core fiber）のコア及びコアに対応する要素である。特に、ＳＤＭが非結合ＭＣＦと共に使用される場合、複数の原因により、チャネル間には性能差が生じる。さらに、長距離伝送においては、雑音指数や中継器のエルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Erbium-Doped Fiber Amplifiers）による利得制御により、性能差が蓄積する。この性能差は、ＳＤＭでの伝送における全体容量のボトルネックとなる。したがって、多重伝送においては、チャネル間の性能差を解消する必要がある。なお、性能差は品質係数（Ｑ値）、信号対雑音比（ＳＮＲ：signal-to-noise ratio）、ビット誤り率（ＢＥＲ：bit error rate）、エラーベクトル振幅（ＥＶＭ：error vector magnitude）などの複数の指標で定量化できる。
【０００４】
特許文献１には、非結合ＭＣＦによるＳＤＭ伝送において、チャネル間のＱ値の差を除去する等化方法が開示されている。送信機側では、２チャネルのデータベクトルを等分し、送信前に行列によって混合する。受信機側では、復元されたベクトルの２チャネルのおいては、伝送中に両コアからの歪の平均を受けたことと同等となる。その結果、２つのチャネル間のＱ値の差を除去することができる。
【０００５】
特許文献１に開示された方法は、ＳＤＭにおけるＱ値の差を除去することができるが、開示された転送行列によって、チャネルにペナルティが導入される。これは、信号ベクトルの均等な分離と混合によるものである。
【０００６】
特許文献２には、非結合ＭＣＦを用いたＳＤＭ伝送において、チャネル間のＱ値の差を除去する他の等化方法が開示されている。特許文献１と比較して、受信機側にチャネルモニタが配置され、チャネルモニタからのチャネル状態情報により行列の係数が決定される。その結果、特許文献１と比較して、Ｑ値の差をより低いペナルティで除去できる。また、他の等化方法も、例えば、特許文献３～５によって提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特許第６７８６４０４号
国際特許出願第ＰＣＴ／ＪＰ２０２１／０２２６００号
国際公開第２０２１／０１９６２０号
特開２０２０－１３６８３１号公報
特表２０１６－５１９８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の方法では、ＳＤＭにおけるＱ値の差を除去し、一般的なＱＡＭ信号を用いた伝送における全体的な容量を改善することができる。しかし、これらの方法では、コンステレーション信号を用いた伝送システムにおいて、全スペクトル効率（ＳＥ：spectral efficiency）を最大化できない場合がある。すなわち、コンステレーション整形信号を用いた伝送においては、これらの方式では全体の伝送容量が減少するおそれがある。以下、全体の伝送容量が減少する理由について説明する。
【０００９】
ＱＡＭに基づく一般的なコヒーレント信号変調では、伝送の粒度や柔軟性に関して限界がある。限界をシャノン限界に近づけながらこれらの限界に対応するため、ＰＣＳやＧＣＳなどのコンステレーション整形技術が開発され、実用化されている。ＱＡＭでは、コンステレーション点のそれぞれは、同じ確率で使用される。ＰＣＳでは、低エネルギーのコンステレーション点の使用頻度が高く、高エネルギーのコンステレーション点の使用頻度は低い。確率分布はエンコーダによって決定され、実現される。エンコーダで確率分布の形状を構成することで、ＰＣＳは、一般的なＱＡＭよりも伝送時のデータレートの増加幅をより小さくすることができる。２チャネルのＳＤＭ伝送システムを考慮すると、等化前のより高い品質のチャネルにおいて、ＰＣＳによるデータレートについて大きな利点を実現できる。データレートの利点は、より好適なチャネルとより不適なチャネルを、２つの中間チャネルに等化する利点を上回る可能性がある。このケースでは、等化技術により全体のデータレートが低下する。
【００１０】
本開示の目的は、多重化伝送における全体のデータレートを最適化する等化装置、光通信システム及び光信号の等化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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