光接收装置和相位周跳减少方法_5

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相位补 偿部8 (图24)中,代替抽头系数计算电路4020而使用抽头系数计算电路4020C。抽头系 数计算电路4020C具有缓冲器4231和4232、X个系数乘法器4233-1~4233-X、加法器4234、 角度计算器4235W及阔值判定器4236。从N乘方电路4011 (图24)输入到抽头系数计算 电路4020C的符号被输入到缓冲器4231和4232。缓冲器4231和4232具有与第九实施方 式中的缓冲器4202相同的结构,因此,省略其说明。
[0225] 系数乘法器4233-1~4233-X与存储在缓冲器4231中的X个符号对应地设置。在 此,系数乘法器4233-1对应于X个符号之中的最新的符号,系数乘法器4233-2~4233-X对 应于第二新的符号到第X的符号。系数乘法器4233-1将预先确定的抽头系数例如1乘W 最新的符号并输出到加法器4234。系数乘法器4233-2将阔值判定器4236针对一个前的符 号而确定的系数乘W第二新的符号并输出到加法器4234。
[0226] 系数乘法器4233-i(i=3、…、X)使用系数乘法器4233- (i-1)在计算针对一个 前的符号的抽头系数的处理中针对符号进行乘法运算的抽头系数。系数乘法器4233-i对 缓冲器4231对应的符号乘W抽头系数并输出到加法器4234。加法器4234计算分别从系 数乘法器4233-2~4233-X输出的乘法运算结果的总和,将所计算的总和输入到角度计算器 4235。加法器4234计算的总和为示出对X个符号W抽头系数加权后的加权重屯、的符号。
[0227] 角度计算器4235计算从加法器4234输入的符号的偏角,将所计算的偏角输入到 阔值判定器4236。阔值判定器4236将从角度计算器4235输入的偏角作为基准角度,进行 针对存储在缓冲器4232中的符号的判定。计算存储在缓冲器4232中的符号的偏角,根据所 计算的偏角是否从基准角度离开阔值角度W上来进行由阔值判定器4236进行的判定。阔 值判定器4236在所计算的偏角从基准角度离开阔值角度W上的情况下,将抽头系数确定 为0,在所计算的偏角未从基准角度离开阔值角度W上的情况下,将抽头系数确定为1。阔 值判定器4236确定的抽头系数被输出到乘法电路4022 (图24),并且也被输出到系数乘法 器 4233-2。
[022引通过具有上述的结构,在抽头系数计算电路4020C中,取得所输入的X个符号的复 审IJ,并输入到2个分支。在一个分支中,将在1个符号前的载波相位估计中使用的抽头系数 分别向X个符号相乘。之后,取得各乘法运算结果的总和来计算偏角。所计算的偏角作为 针对输入到另一个分支的符号的基准角度来使用。在阔值判定器4236中,针对每一个的输 入符号判定偏角是否从基准角度离开阔值角度W上,在离开的情况下将0作为抽头系数进 行输出,在未离开的情况下将1作为抽头系数进行输出。所输出的抽头系数在现在的符号 的载波相位估计中使用。此外,关于抽头系数,为了计算下一符号的基准角度而作为抽头系 数被交接。
[0229] 再有,阔值角度可W根据例如发送激光光或接收本振光的线宽度(频域中的频谱 的展宽)来确定而作为可变值。
[0230](第十S实施方式) 图30是示出第十=实施方式中的抽头系数计算电路4020D的结构的框图。在相位补 偿部4008 (图24)中,代替抽头系数计算电路4020而使用抽头系数计算电路4020D。抽头 系数计算电路4020D具有缓冲器4241、距离计算器4242、排序(sorting)电路4243、W及抽 头系数判定器4244。从N乘方电路4011 (图24)输入到抽头系数计算电路4020D的符号 被输入到缓冲器4241。缓冲器4241具有与第九实施方式中的缓冲器4202相同的结构,因 此,省略其说明。
[0231] 距离计算器4242根据存储在缓冲器4241中的X个符号计算(X-1)个差分值(欧 氏距离),将所计算的(X-1)个差分值输入到排序电路4243。距离计算器4242中的(X-1) 个差分值的计算例如与第九实施方式的抽头系数计算电路4020中的差分值的计算同样地 进行。目P,W最新的符号为基准来计算与其他的(X-1)个符号的差分。或者,可W与第十实 施方式的抽头系数计算电路4020A中的差分值的计算同样地,在相邻的符号之间计算差分 值。此外,还可W与第十一实施方式的抽头系数计算电路4020B中的差分值的计算同样地, 计算X个符号的重屯、,根据所计算的重屯、与X个符号来计算X个差分值。
[0232] 排序电路4243按升序重新排列从距离计算器4242输入的(X-1)个差分值。排序 电路4243将示出各差分值为第几个被输入的符号所对应的差分值的识别编号附加到差分 值,并输出到抽头系数判定器4244。
[0233] 抽头系数判定器4244将针对差分值从大到小的上位K个符号的抽头系数确定为 0,将针对其他符号(下位(X-1-K)个符号)的抽头系数确定为1。抽头系数判定器4244基 于附加到差分值的识别编号配合符号的顺序来重新排列所确定的抽头系数,之后按顺序输 出到乘法电路4022 (图24)。
[0234] 通过具有上述的结构,在抽头系数计算电路4020D中,针对M个输入的符号通过距 离计算器4242计算欧氏距离,使针对按升序重新排列该欧氏距离时的上位K个欧氏距离的 抽头系数为0,使针对下位(X-1-K)个欧氏距离的抽头系数为1,并输出。
[0235] 再有,在距离计算器4242计算X个差分值的情况下,抽头系数判定器4244将针对 上位K个差分值所对应的符号的抽头系数确定为0,将针对下位(X-K)个差分值所对应的 符号的抽头系数确定为1。此外,抽头系数判定器4244也可W不输出多个抽头系数而将针 对最新的符号的抽头系数输出到乘法电路4022 (图24)。或者,抽头系数判定器4244可W 将针对在缓冲器4241中在规定的位置所存储的符号的抽头系数输出到乘法电路4022 (图 24)。
[0236] (第十四实施方式) 图31是示出第十四实施方式中的抽头系数计算电路4020E的结构的框图。在相位补 偿部4008 (图24)中,代替抽头系数计算电路4020而使用抽头系数计算电路4020E。抽头 系数计算电路4020E具有缓冲器4251、距离计算器4252、排序电路4253、阵列缓冲器4254、 相位估计器4255和4256、减法器4257、绝对值计算器4258、W及抽头系数判定器4259。从 N乘方电路4011 (图24)输入到抽头系数计算电路4020D的符号被输入到缓冲器4251和 阵列缓冲器4254。缓冲器4251具有与第九实施方式中的缓冲器4202相同的结构,因此,省 略其说明。
[0237] 距离计算器4252与第十=实施方式中的距离计算器4242同样地,根据存储在缓 冲器4251中的X个符号计算(X-1)个差分值(欧氏距离)。距离计算器4252将所计算的 (X-1)个欧氏距离输入到排序电路4253。排序电路4253按升序重新排列从距离计算器4252 输入的欧氏距离。排序电路4253将示出各欧氏距离为第几个被输入的符号所对应的欧氏 距离的识别编号附加到欧氏距离,并输出到阵列缓冲器4254。
[023引阵列缓冲器4254能够存储X个所输入的符号,当输入新的符号时,删除存储的符 号之中的最旧的符号,存储新的符号。此外,阵列缓冲器4254存储排序电路4253重新排列 的欧氏距离。阵列缓冲器4254配合存储的欧氏距离的排列来重新排列存储的X个符号之 中的(X-1)个符号。重新排列的(X-1)个符号为除去了X个符号之中的最新的符号或最旧 的符号的任一个的(X-1)个符号。再有,在距离计算器4252计算X个差分值(欧氏距离)的 情况下,阵列缓冲器4254重新排列所输入的X个符号。
[0239] 相位估计器4255使用存储在阵列缓冲器4254中的符号即重新排列后的符号之中 的差分值从大到小的上位K个符号来进行相位估计。具体而言,计算K个符号的平均来计 算平均值的偏角。在将平均值的同相分量作为I并将正交分量作为Q时,通过arctan(Q/ I)来计算偏角。相位估计器4256使用存储在阵列缓冲器4254中的符号即重新排列后的符 号之中的差分值从大到小的上位(K+1)个符号来进行相位估计。减法器4257计算相位估 计器4255计算的相位估计角与相位估计器4256计算的相位估计角的角度差。减法器4257 将所计算的角度差输入到绝对值计算器4258。
[0240] 绝对值计算器4258计算从减法器4257输入的角度差的绝对值,并将所计算的绝 对值输入到抽头系数判定器4259。抽头系数判定器4259将从绝对值计算器4258输入的绝 对值与预先确定的角度阔值a进行比较。抽头系数判定器4259在绝对值为角度阔值a W上的情况下将0确定为抽头系数,在绝对值不足角度阔值a的情况下将1确定为抽头系 数。抽头系数判定器4259将确定的抽头系数输出到乘法电路4022 (图24)。抽头系数判 定器4259输出的抽头系数例如为输入到抽头系数计算电路4020E的符号之中的最新的符 号所对应的符号。
[0241] 在抽头系数判定器4259中使用的角度阔值a是,在传输系统中使用的调制方式 为m-PSK的情况下,为(360° /m)。此外,在调制方式为m-QAM的情况下,根据在星座平面 上在同一圆周上存在几个符号点来确定角度阔值a。例如,在调制方式为16QAM的情况下, 针对在星座平面上在最内侧和最外侧的圆周上存在的符号,使角度阔值a为90°,针对中 侧的圆周上的符号,使角度阔值a为45°。
[0242] 通过具有上述的结构,在抽头系数计算电路4020E中,复制所输入的X个符号并输 入到2个分支。在一个分支中,与第十=实施方式中的距离计算器4242同样地,针对X个 输入的符号计算复平面上的欧氏距离。接着,所计算的欧氏距离在排序电路4253中按升序 重新排列,并存储在阵列缓冲器4254中。输入到另一个分支的X个符号与存储在阵列缓冲 器4254中的欧氏距离对应地重新排列。在对相位估计器4255使用上位K个符号而计算 的相位估计角和相位估计器4256使用上位(K+1)个符号而计算的相位估计角该2种相位 估计角进行减法运算之后,将作为减法运算结果的角度差的绝对值输入到抽头系数判定器 4259。在抽头系数判定器4259中,在角度差离开角度阔值aW上的情况下将0作为抽头 系数进行输出,在其W外的情况下将1作为抽头系数进行输出。
[0243] (第十五实施方式) 图32是示出第十五实施方式中的相位补偿部4008A的结构例的框图。
[0244] 代替数字信号处理部(图23)中的相位补偿部4008而使用相位补偿部4008A。相位 补偿部4008A具备N乘方电路4011、平均化电路4012、角度计算电路4013、展开电路4014、 除法电路4015、复数计算电路4016、延迟电路4017、乘法电路4018、抽头系数计算电路 4030、延迟电路4031、W及乘法电路4032。与W往的相位补偿部相比较,相位补偿部4008A 为还具备抽头系数计算电路4030、延迟电路4031W及乘法电路4032的结构。
[0245] 在除法电路4015中计算出的载波相位估计值在被延迟电路4031施加了规定的延 迟之后被输入到抽头系数计算电路4030。抽头系数计算电路4030基于所输入的载波相位 估计值来计算抽头系数。向乘法电路4032输入N乘方电路4011中的运算结果(N乘方后 的符号)和抽头系数计算电路4030计算的抽头系数。乘法电路4032将N乘方后的符号和 抽头系数相乘,将乘法运算结果输出到平均化电路4012。
[0246] 例如,设定延迟电路4031中的延迟量,W使得对输入到乘法电路4032的N乘方后 的符号乘W使用基于相对于该符号先行的X个符号所计算的载波相位估计值而得到的抽 头系数。此外,可W根据需要而在N乘方电路4011和乘法电路4032之间设置其他的延迟 电路,使N乘方后的符号输入到被乘法电路4032的定时和抽头系数被输入到乘法电路4032 的定时一致。
[0247] 本实施方式中的相位补偿部4008A为反馈型,具备抽头系数计算电路4030W及将 其向各符号相乘的乘法电路4032、延迟电路4031。在反馈型的抽头系数计算电路4030中, 基于X个符号前的载波相位估计值的信息来计算抽头系数。在使用X个符号前的载波相位 估计值本身该样的意义上,在本说明书中,将其称为反馈结构。
[024引图33是示出本实施方式中的抽头系数计算电路4030的结构例的框图。抽头系数 计算电路4030具有延迟器4301、W及抽头系数判定器4302。从除法电路4015 (图32)输 入到抽头系数计算电路4030的载波相位估计值被输入到延迟器4301。延迟器4301在对所 输入的载波相位估计值施加了 1符号量的延迟之后,将载波相位估计值输出到抽头系数判 定器4302。
[0249] 从N乘方电路11 (图32)输入到抽头系数计算电路4030的N乘方后的符号被输 入到抽头系数判定器4302。抽头系数判定器4302计算所输入的N乘方后的符号的偏角,将 所计算的偏角与载波相位估计值相比较。抽头系数判定器4302判定所计算的偏角和载波 相位估计值是否具有角度阔值aW上的差,在具有角度阔值aW上的差的情况下,将抽头 系数确定为0。抽头系数判定器4302在为不足角度阔值a的差的情况下,将抽头系数确定 为1。抽头系数判定器4302将所确定的抽头系数输出到乘法电路4032 (图32)。
[0250] 通过具有上述的结构,在抽头系数计算电路4030中,所输入的符号W1符号前的 载波相位估计值为基准在抽头系数判定器4302中被判定。在抽头系数判定器4302中,判 定所输入的符号的偏角是否从载波相位估计值离开角度阔值aW上,在离开的情况下将0 确定为抽头系数,在未离开的情况下将1确定为抽头系数。再有,角度阔值a为0度W上 且不足360度。再有,在本实施方式中,W1符号前的载波相位估计值为基准来确定抽头系 数,但是,只要是有相位关系的期间内的符号所对应的载波相位估计值,则无论将哪个的载 波相位估计值用作基准都可W。
[0巧1](各实施方式的变形例) 在第九实施方式到第十五实施方式中说明的相位补偿部中,可W将符号在输入到抽头 系数计算电路之前进行了在W下说明的前处理之后输入到抽头系数计算电路。图34是示 出变形例中的前处理电路4040的结构例的框图。前处理电路4040具有乘幕器4401、延迟 器4402、W及乘法器4403。从N乘方电路4011输入的符号(N乘方后的符号)被输入到乘 幕器4401和延迟器4402。乘幕器4401计算所输入的符号的绝对值的P乘方,将计算结果 作为抽头系数输入到乘法器4403。延迟器4402在对所输入的符号施加了乘幕器4401中的 运算所需要的时间量的延迟之后,将该符号输入到乘法器4403。乘法器4403将所输入的符 号与抽头系数相乘,将乘法运算结果输出到抽头系数计算电路4020 (或抽头系数计算电路 4030)。在该情况下,在抽头系数计算电路4020 (或抽头系数计算电路4030)中,针对从前 处理电路40输出的符号,通过在第九至第十五实施方式中说明的处理来计算抽头系数。
[0巧2](第十六实施方式) 图35是示出第十六实施方式中的相位补偿部4008B的结构例的框图。
[0巧3] 代替数字信号处理部(图23)中的相位补偿部8而使用相位补偿部4008B。相位 补偿部4008B具备复数计算电路4016、延迟电路4017、乘法电路4018、W及相位平均化电 路4050。从频率偏移补偿部4007依次输入到相位补偿部4008B的符号被输入到延迟电路 4017和相位平均化电路4050。相位平均化电路4050基于所输入的符号来计算有相位相关 性的期间所包括的符号的相位的平均。相位平均化电路4050使用W相位相关性减少的时 间所对应的系数计算平均的指数平均来计算符号的相位的平均。
[0254] 具体而言,相位平均化电路4050使用第i个符号的相位0(i)、系数0和系数丫 来计算第i个符号被输入时的符号的相位的平均0 (i)。系数0为与光源的相干性的减 少对应的系数,是使过去的符号的相位的平均中的贡献度衰减的指数平均。系数丫与较大 地受到噪声、干扰等传输中的影响的符号及其W外的符号相乘。对于较大地受到影响的符 号,设为0《丫《1,对于其W外的符号,设为丫 > 1。
[0巧5] 相位平均化电路4050使用下式(5)来计算符号的相位的平均0 (i)。 資(i) =0 (i)XJSXT夺(1-浸)X目(i-1)…(5)
[0256] 或者,可W代替除去较大地受到噪声、干扰等影响的符号而使用下式(6)和式(7) 来作为对该时间点的相位的平均进行加法运算的指数平均。
[0巧7] 影响大的符号的情况: 9 (i)=贷(i) X0 + (1-資)X目(i - 1)…(6) 影响小的符号的情况: 資(i )=自((-1) X/9十(1-谷)X扫(i - 1 ) ... {1、 在相位平均化电路4050中,使用指数平均,由此,由于不需要保持过去规定数(X)个的 符号或对应的相位,所W能够削减存储区域。此外,通过切换针对影响大的符号和影响小的 符号的权重(系数丫),从而与单纯平均的情况相比,存在如下效果;能够对相位相关性大 的符号施加大的加权,对相位相关性小的符号施加小的加权,而估计精度提高。
[025引 W上,在各实施方式中说明的结构的相位补偿部抑制有相位相关性的期间所包括 的符号之中的较大地受到噪声、干扰的影响的符号的影响,确定符号的基准并使用所确定 的基准,由此,减少高斯噪声等的影响来估计相位。通过使用像该样估计的相位来进行相位 补偿,从而能够使相位周跳的发生减少。例如,在基于有相位相关性的期间所包括的符号间 的差分的相位的估计中,外来值的检测变得容易,因此,能够通过使针对较大地受到噪声、 干扰的影响的符号的权重系数变大或者使其除外,从而高精度地估计相位。此外,在相位补 偿部中,在抑制较大地受到噪声、干扰的影响的符号(外来值)的影响的处理中,将有相位相 关性的期间中的符号作为对象,因此,能够得到与现在的符号有相位关系的基准,从而能够 高精度地减少外来值的影响。
[0259] 像该样,不使用差动编码方式、利用导
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