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JP7640902B2 - Digital signal processing device and coherent digital signal processing device - Google Patents
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JP7640902B2 - Digital signal processing device and coherent digital signal processing device - Google Patents

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Description

本発明は、デジタル信号処理装置及びコヒーレントデジタル信号処理装置に関する。 The present invention relates to a digital signal processing device and a coherent digital signal processing device.

データ通信需要の増大に伴い、大容量トラヒックの伝送を可能とする光信号変調技術や、光信号多重技術を用いた光伝送ネットワークが普及しつつある。特に、1波当たりの伝送速度が200Gb/s以上の超高速光伝送システムにおいて、コヒーレント検波とデジタル信号処理技術とを組み合わせた、デジタルコヒーレント技術が広く用いられるようになってきた。一方、LTE(Long Term Evolution)に代表される、モバイル端末による大容量データ通信の普及により、より安価に、すなわち、より簡易な送受信器構成によって、200Gb/s級の超高速光伝送を実現することが求められている。 As demand for data communication increases, optical transmission networks using optical signal modulation technology and optical signal multiplexing technology that enable the transmission of large volumes of traffic are becoming more widespread. In particular, digital coherent technology, which combines coherent detection and digital signal processing technology, has become widely used in ultra-high-speed optical transmission systems with a transmission speed of 200 Gb/s or more per wave. On the other hand, with the spread of large-volume data communication by mobile terminals, as typified by LTE (Long Term Evolution), there is a demand for realizing ultra-high-speed optical transmission of 200 Gb/s at a lower cost, i.e., with a simpler transceiver configuration.

簡易な送受信器構成によって、200Gb/s級の超高速光伝送を実現する方式として、光信号の強度情報に基づいてデータ信号の復調を行う直接検波方式がある。特に2値の強度変調方式であるNRZ(Non Return-to-Zero)方式よりも高い周波数利用効率を有する4値の強度変調方式(PAM4: 4-level Pulse Amplitude Modulation)を用いた超高速光伝送方式の検討が進められている。 Direct detection, which demodulates data signals based on optical signal intensity information, is a method for achieving ultra-high-speed optical transmission of 200 Gb/s with a simple transceiver configuration. In particular, research is underway into ultra-high-speed optical transmission methods that use 4-level intensity modulation (PAM4: 4-level Pulse Amplitude Modulation), which has higher frequency utilization efficiency than the 2-level intensity modulation method NRZ (Non Return-to-Zero).

長距離伝送技術として実用化されているデジタルコヒーレント技術を用いた200Gb/s級の光伝送においては、一般に偏波多重QPSK変調方式(PDM-QPSK)が用いられており、変調速度は50Gbaud程度である。一方で、上述した簡易な送受信器構成によって実現可能なPAM4を用いた形での200Gb/s級の超高速光伝送を実施する場合の変調速度は100Gbaud程度であるため、その信号スペクトルはPDM-QPSK方式よりも広い周波数を占有する信号スペクトルとなる。このことは、200Gb/s級のPAM4方式はPDM-QPSK方式よりも電気光デバイスの帯域に起因したフィルタリングにより波形劣化の影響を大きく受けることを意味する。 In 200 Gb/s-class optical transmission using digital coherent technology, which has been put to practical use as a long-distance transmission technology, polarization multiplexed QPSK modulation (PDM-QPSK) is generally used, with a modulation speed of about 50 Gbaud. On the other hand, when implementing ultra-high-speed optical transmission of 200 Gb/s class using PAM4, which can be realized with the above-mentioned simple transceiver configuration, the modulation speed is about 100 Gbaud, so the signal spectrum occupies a wider frequency range than the PDM-QPSK method. This means that the 200 Gb/s-class PAM4 method is more susceptible to waveform degradation due to filtering caused by the band of electro-optical devices than the PDM-QPSK method.

この問題を解決する技術として、受信側でデジタル信号処理を行う際に最尤系列推定(MLSE)によるシンボル判定を行うことで、電気光デバイスの帯域制限に起因した波形劣化に対する耐力を向上する技術が提案されている(非特許文献1)。この方式では、送信シンボル系列として想定されるすべての候補シンボル系列を伝送路における処理と同様の処理を候補シンボル系列に対して行う伝送路模擬フィルタへ入力し、伝送路模擬フィルタの出力と受信シンボル系列を比較することで、各候補シンボル系列の尤度を算出する。尤度が最大となる系列を送信シンボル系列と推定することで、帯域制限の厳しい環境においても高い復調性能を有する信号復調が実現される。To solve this problem, a technology has been proposed that improves the tolerance to waveform degradation caused by the bandwidth limitations of electro-optical devices by performing symbol determination using maximum likelihood sequence estimation (MLSE) when performing digital signal processing on the receiving side (Non-Patent Document 1). In this method, all candidate symbol sequences assumed to be transmitted symbol sequences are input to a transmission path simulation filter that performs the same processing on the candidate symbol sequences as in the transmission path, and the likelihood of each candidate symbol sequence is calculated by comparing the output of the transmission path simulation filter with the received symbol sequence. By estimating the sequence with the maximum likelihood as the transmitted symbol sequence, signal demodulation with high demodulation performance is achieved even in a severely bandwidth-limited environment.

D. D. Falconer, et al., ‘Adaptive channel memory truncation for maximum likelihood sequence estimation,’ The Bell System Technical Journal, vol. 52, no. 9, pp. 1541 - 1562 (1973)D. D. Falconer, et al., ‘Adaptive channel memory truncation for maximum likelihood sequence estimation,’ The Bell System Technical Journal, vol. 52, no. 9, pp. 1541 - 1562 (1973)

しかしながら、MLSEにおいては原則、送信シンボル系列として想定される候補シンボル系列全てを伝送路模擬フィルタへ入力し、各候補シンボル系列の尤度を算出しなければならない。候補シンボル系列の長さはシンボルの多値数及び伝送路模擬フィルタのタップ数により決定され、候補シンボル系列の長さをL、シンボルの多値数をM、伝送路模擬フィルタのタップ数をDとすると、LはM及びDを用いて下式のように表される。However, in MLSE, in principle, all candidate symbol sequences assumed as transmission symbol sequences must be input to the transmission channel simulation filter, and the likelihood of each candidate symbol sequence must be calculated. The length of the candidate symbol sequence is determined by the number of multi-values of the symbol and the number of taps of the transmission channel simulation filter. If the length of the candidate symbol sequence is L, the number of multi-values of the symbol is M, and the number of taps of the transmission channel simulation filter is D, then L can be expressed using M and D as follows:

Figure 0007640902000001
Figure 0007640902000001

したがって、伝送路模擬フィルタのタップ数Dが大きい場合、候補シンボル系列の数は非常に大きくなる。例えば、M=4であるPAM4方式の信号の場合、15タップ(D=15)の伝送路模擬フィルタを用いるためにはL=416≒4×10の候補シンボル系列の尤度を算出する必要があり、計算量が膨大となる。
本発明の目的は、MLSEにおいて計算量を少なくことができるデジタル信号処理装置を提供することにある。
Therefore, the number of candidate symbol sequences becomes very large when the number of taps D of the transmission channel simulation filter is large. For example, in the case of a PAM4 signal with M=4, in order to use a 15-tap (D=15) transmission channel simulation filter, it is necessary to calculate the likelihoods of L=4 16 ≈4×10 9 candidate symbol sequences, which results in a huge amount of calculation.
An object of the present invention is to provide a digital signal processing device capable of reducing the amount of calculation in MLSE.

本発明の一態様は、受信信号を等化処理して生成される受信シンボルに対して、デジタルフィルタ処理を実行し、実行結果を出力する波形整形フィルタ部と、前記受信信号の変調前の送信シンボルとして想定される候補シンボルを生成する候補シンボル生成部と、前記候補シンボル及び過去に送信シンボルであると判定された判定シンボルに対して、デジタルフィルタ処理を実行し、実行結果を出力する伝送路模擬フィルタ部と、前記波形整形フィルタ部の出力及び前記伝送路模擬フィルタ部の出力に基づいて、前記受信シンボルが表すシンボル値の尤度を算出するシンボル尤度算出部と、前記シンボル尤度算出部により算出された前記シンボル値の尤度に基づいて、送信シンボルを判定するシンボル判定部と、を備えるデジタル信号処理装置である。One aspect of the present invention is a digital signal processing device comprising: a waveform shaping filter unit that performs digital filter processing on received symbols generated by equalizing a received signal and outputs the results of the processing; a candidate symbol generation unit that generates candidate symbols assumed to be transmitted symbols before modulation of the received signal; a transmission path simulation filter unit that performs digital filter processing on the candidate symbols and determined symbols that have previously been determined to be transmitted symbols and outputs the results of the processing; a symbol likelihood calculation unit that calculates the likelihood of a symbol value represented by the received symbol based on the output of the waveform shaping filter unit and the output of the transmission path simulation filter unit; and a symbol determination unit that determines a transmitted symbol based on the likelihood of the symbol value calculated by the symbol likelihood calculation unit.

本発明の一態様は、受信シンボルに対して、デジタルフィルタ処理を実行し、実行結果を出力する波形整形フィルタ部と、過去の受信シンボルの推定値である判定シンボルに対して、デジタルフィルタ処理を実行し、実行結果を出力する伝送路模擬フィルタ部と、前記波形整形フィルタ部の出力及び前記伝送路模擬フィルタ部の出力に基づいて算出される受信シンボル推定値に対し、閾値判定に基づく硬判定を行うことで送信シンボルを判定するシンボル判定部と、を備えるデジタル信号処理装置である。One aspect of the present invention is a digital signal processing device comprising: a waveform shaping filter section that performs digital filter processing on a received symbol and outputs the result of the processing; a transmission path simulation filter section that performs digital filter processing on a decision symbol, which is an estimate of a past received symbol, and outputs the result of the processing; and a symbol decision section that decides a transmitted symbol by making a hard decision based on a threshold decision on a received symbol estimate calculated based on the output of the waveform shaping filter section and the output of the transmission path simulation filter section.

本発明によれば、MLSEにおいて、計算量を少なくことができる。 According to the present invention, the amount of calculations required in MLSE can be reduced.

光信号復調器1の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical signal demodulator 1. 第1の実施形態に係るデジタル信号処理装置4の構成を示す図である。1 is a diagram showing a configuration of a digital signal processing device 4 according to a first embodiment. デジタル等化部10の構成例を示す図である。FIG. 2 illustrates an example of the configuration of a digital equalization unit 10. 波形整形フィルタ部12の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of a waveform shaping filter unit 12. 第1の実施形態に係る伝送路模擬フィルタ部16の構成例を示す図である。2 is a diagram illustrating an example of the configuration of a transmission path simulation filter unit 16 according to the first embodiment. FIG. 第1の実施形態に係るデジタル信号処理装置4の実験結果である。4 shows experimental results of the digital signal processing device 4 according to the first embodiment. 第1の実施形態に係るデジタル信号処理装置4の実験結果である。4 shows experimental results of the digital signal processing device 4 according to the first embodiment. 第1の実施形態に係るデジタル信号処理装置4の実験結果である。4 shows experimental results of the digital signal processing device 4 according to the first embodiment. 第1の実施形態に係るデジタル信号処理装置4の実験結果である。4 shows experimental results of the digital signal processing device 4 according to the first embodiment. 第2の実施形態に係る伝送路模擬フィルタ部16を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a transmission path simulation filter unit 16 according to a second embodiment. 第3の実施形態に係るデジタル信号処理装置4の構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a digital signal processing device 4 according to a third embodiment. 第4の実施形態に係るデジタル信号処理装置4の構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a digital signal processing device 4 according to a fourth embodiment. コヒーレントデジタル信号処理装置5の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a coherent digital signal processing device 5.

[全体構成]
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図1は、光信号復調器1の構成を示す図である。光信号復調器1は、光信号変調器(図示せず)から光信号を受信する。光信号復調器1は、送信された光信号を復調することで、光信号変調器により変調される前の送信シンボルを判定する。
光信号復調器1は、光受信器2、AD変換器3及びデジタル信号処理装置4を備える。
[Overall configuration]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 is a diagram showing the configuration of an optical signal demodulator 1. The optical signal demodulator 1 receives an optical signal from an optical signal modulator (not shown). The optical signal demodulator 1 demodulates the transmitted optical signal to determine the transmitted symbol before being modulated by the optical signal modulator.
The optical signal demodulator 1 includes an optical receiver 2 , an AD converter 3 , and a digital signal processing device 4 .

光受信器2は、光信号を受信し、受信した光信号を電気信号に変換する。光受信器2は直接検波システムにおいては、光強度受信器である。AD変換器3は、光受信器2から入力される電気信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号処理装置4は、AD変換器3から入力されるデジタル信号に基づいて、シンボル判定を行う。 The optical receiver 2 receives an optical signal and converts the received optical signal into an electrical signal. In a direct detection system, the optical receiver 2 is an optical intensity receiver. The AD converter 3 converts the electrical signal input from the optical receiver 2 into a digital signal. The digital signal processing device 4 performs symbol determination based on the digital signal input from the AD converter 3.

<第1の実施形態>
図2は、第1の実施形態に係るデジタル信号処理装置4の構成を示す図である。
デジタル信号処理装置4は、デジタル等化部10、波形整形フィルタ部12、候補シンボル生成部14、伝送路模擬フィルタ部16、遷移尤度算出部18、シンボル尤度算出部20、判定シンボル決定部22とを備える。
First Embodiment
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a digital signal processing device 4 according to the first embodiment.
The digital signal processing device 4 includes a digital equalizer 10 , a waveform shaping filter 12 , a candidate symbol generator 14 , a transmission path simulation filter 16 , a transition likelihood calculator 18 , a symbol likelihood calculator 20 , and a decision symbol determiner 22 .

デジタル等化部10は、デジタル信号をデジタル等化処理する。デジタル等化部10は例えばFFE(Feed Forward Equalizer)である。図3は、デジタル等化部10の構成例を示す図である。図3に示すデジタル等化部10のタップ数は2であるが、これに限られない。デジタル等化部10は、遅延器102、乗算器104、加算器106を備える。遅延器102は、入力される信号を記憶し、一定時間後に記憶した入力信号を出力する。乗算器104は、入力される信号に所定の値を乗算する。乗算器124-i(iは1以上3以下の整数)は、入力される信号tn-iにタップ係数bを乗算する。加算器106は入力される2つの信号を加算する。 The digital equalizer 10 performs digital equalization processing on the digital signal. The digital equalizer 10 is, for example, an FFE (Feed Forward Equalizer). FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the digital equalizer 10. The number of taps of the digital equalizer 10 shown in FIG. 3 is two, but is not limited to this. The digital equalizer 10 includes a delayer 102, a multiplier 104, and an adder 106. The delayer 102 stores an input signal and outputs the stored input signal after a certain time. The multiplier 104 multiplies the input signal by a predetermined value. The multiplier 124-i (i is an integer between 1 and 3) multiplies the input signal t n-i by a tap coefficient b i . The adder 106 adds two input signals.

時刻nにおいて、信号tがデジタル等化部10に入力されたとする。また、時刻nにおいて、遅延器102-1には信号tn-1が、遅延器102-2には信号tn-2が記憶されているとする。乗算器104-1は、入力されるtにbを乗算し、t×bを出力する。乗算器104-2は、入力されるtn-1にbを乗算し、tn-1×bを出力する。乗算器104-3は、入力されるtn-2にbを乗算し、tn-2×bを出力する。加算器106-1は入力されるt×bとtn-1×bを加算して、t×b+tn-1×bを出力する。加算器106-2は、入力されるt×b+tn-1×bとtn-2×bを加算し、t×b+tn-1×b+tn-2×bを出力する。よって、デジタル等化部10が出力する受信シンボルsはs=t×b+tn-1×b+tn-2×bと表される。 Assume that at time n, signal t n is input to digital equalization unit 10. Assume also that at time n, signal t n-1 is stored in delay unit 102-1, and signal t n-2 is stored in delay unit 102-2. Multiplier 104-1 multiplies input t n by b 0 and outputs t n ×b 0. Multiplier 104-2 multiplies input t n- 1 by b 1 and outputs t n-1 ×b 1. Multiplier 104-3 multiplies input t n-2 by b 2 and outputs t n-2 ×b 2. Adder 106-1 adds input t n ×b 0 and t n-1 ×b 1 , and outputs t n ×b 0 +t n-1 ×b 1 . Adder 106-2 adds input tn × b0 +tn -1 × b1 and tn -2 × b2 , and outputs tn × b0 +tn -1 × b1 +tn -2 × b2 . Therefore, received symbol sn output by digital equalization unit 10 is expressed as sn = tn × b0 +tn -1 × b1 +tn -2 × b2 .

波形整形フィルタ部12は、受信シンボルsに畳み込み演算によるデジタルフィルタ処理を行い、フィルタ処理値yを出力する。波形整形フィルタ部12は、例えば、有限インパルス応答(FIR)フィルタである。図4は、波形整形フィルタ部12の構成例を示す図である。図4に示す波形整形フィルタ部12のタップ数は3であるが、これに限られない。波形整形フィルタ部12は、遅延器122、乗算器124、加算器126を備える。遅延器122、乗算器124、加算器126は、それぞれデジタル等化部10が備える遅延器102、乗算器104、加算器106と同様の機能を有する。乗算器124-i(iは1以上4以下の整数)は、入力される受信シンボルsn-iにタップ係数cを乗算する。 The waveform shaping filter unit 12 performs digital filtering on the received symbol s i by convolution and outputs a filtered value y n . The waveform shaping filter unit 12 is, for example, a finite impulse response (FIR) filter. FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the waveform shaping filter unit 12. The number of taps of the waveform shaping filter unit 12 shown in FIG. 4 is three, but is not limited to this. The waveform shaping filter unit 12 includes a delay unit 122, a multiplier 124, and an adder 126. The delay unit 122, the multiplier 124, and the adder 126 have the same functions as the delay unit 102, the multiplier 104, and the adder 106 included in the digital equalization unit 10, respectively. The multiplier 124-i (i is an integer between 1 and 4) multiplies the input received symbol s n-i by a tap coefficient c i .

波形整形フィルタ部12が入力されるsに対して行う処理は、デジタル等化部10がtに対して行う処理と同様である。そのため、波形整形フィルタ部12が出力するフィルタ処理値yはy=s×c+sn-1×c+sn-2×c+sn-3×cと表される。
ここでタップ数をCとすると、yは以下の式により表される。
The process performed by the waveform shaping filter unit 12 on the input s i is the same as the process performed by the digital equalization unit 10 on t i . Therefore, the filtered value y n output by the waveform shaping filter unit 12 is expressed as y n = s n × c 0 + s n-1 × c 1 + s n-2 × c 2 + s n-3 × c 3 .
Here, if the number of taps is C, yn is expressed by the following equation.

Figure 0007640902000002
Figure 0007640902000002

候補シンボル生成部14は、候補シンボルrを生成する。候補シンボルrは、送信シンボルとして想定されるシンボルであり、例えばPAM4方式の場合は、候補シンボル生成部14は候補シンボルrを4個(r=0、1、2、3)生成する。 The candidate symbol generator 14 generates candidate symbols r n . The candidate symbols r n are symbols assumed to be transmitted symbols, and in the case of the PAM4 system, for example, the candidate symbol generator 14 generates four candidate symbols r n (r n =0, 1, 2, 3).

伝送路模擬フィルタ部16は、候補シンボルr及び判定シンボルxに対して畳み込み演算によるデジタルフィルタ処理を行い、模擬フィルタ処理値zを出力する。伝送路模擬フィルタ部16により使用される判定シンボルは過去に送信シンボルであると判定されたシンボルである。判定シンボルの詳細については後述する。伝送路模擬フィルタ部16は、例えば、波形整形フィルタ部12と同様に有限インパルス応答(FIR)フィルタである。図5は、第1の実施形態に係る伝送路模擬フィルタ部16の構成例を示す図である。図5に示す伝送路模擬フィルタ部16において、候補シンボルrに係るタップの数は1であり、判定シンボルxに係るタップの数は2であるが、これに限られない。伝送路模擬フィルタ部16は、遅延器162、乗算器164、加算器166を備える。遅延器162、乗算器164、加算器166は、それぞれデジタル等化部10が備える遅延器102、乗算器104、加算器106と以下の点を除き同様の機能を有する。 The transmission channel simulation filter unit 16 performs digital filtering using a convolution operation on the candidate symbol r n and the decision symbol x n to output a simulated filter processing value z n . The decision symbol used by the transmission channel simulation filter unit 16 is a symbol previously determined to be a transmission symbol. The decision symbol will be described in detail later. The transmission channel simulation filter unit 16 is, for example, a finite impulse response (FIR) filter similar to the waveform shaping filter unit 12. FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the transmission channel simulation filter unit 16 according to the first embodiment. In the transmission channel simulation filter unit 16 shown in FIG. 5, the number of taps related to the candidate symbol r n is 1, and the number of taps related to the decision symbol x n is 2, but is not limited to this. The transmission channel simulation filter unit 16 includes a delay unit 162, a multiplier 164, and an adder 166. The delay unit 162, the multiplier 164, and the adder 166 have the same functions as the delay unit 102, the multiplier 104, and the adder 106 provided in the digital equalization unit 10, respectively, except for the following points.

遅延器162-1及び162-3が、入力されるシンボルを記憶し、1秒後に記憶した入力信号を出力するとき、遅延器162-2は、入力されるシンボルを記憶し、2秒後に記憶した入力信号を出力する。つまり、遅延器162-2は、遅延器162-1及び162-3よりも2倍信号を遅延させる。また、乗算器164-i(iは1以上4以下の整数)は、入力される信号にタップ係数dを乗算する。 When delay units 162-1 and 162-3 store input symbols and output the stored input signals after one second, delay unit 162-2 stores input symbols and outputs the stored input signals after two seconds. In other words, delay unit 162-2 delays the signal twice as much as delay units 162-1 and 162-3. Furthermore, multiplier 164-i (i is an integer between 1 and 4) multiplies the input signal by tap coefficient d i .

時刻nにおいて、候補シンボルrが遅延器162-1に入力され、シンボル判定値xが遅延器162-2に入力されたとする。また、時刻nにおいて、乗算器164-1には、rが入力され、乗算器164-2には、rn-1が入力され、乗算器164-3には、xn-2が入力され、乗算器164-4には、xn-3が入力される。ここで、伝送路模擬フィルタ部16が出力する模擬フィルタ処理値zはz=r×d+rn-1×d+xn-2×d+xn-3×dと表される。 At time n, it is assumed that a candidate symbol r n is input to a delay unit 162-1, and a symbol decision value x n is input to a delay unit 162-2. Also, at time n, r n is input to a multiplier 164-1, r n-1 is input to a multiplier 164-2, x n-2 is input to a multiplier 164-3, and x n-3 is input to a multiplier 164-4. Here, the simulated filter processing value z n output by the transmission path simulation filter unit 16 is expressed as z n = r n × d 0 + r n-1 × d 1 + x n-2 × d 2 + x n-3 × d 3 .

ここでタップ数をDとし、候補シンボルrに係るタップの数をR(つまり、判定シンボルxに係るタップの数はD-R)と一般化すると、模擬フィルタ処理値zは以下の式により表される。 Here, if the number of taps is D and the number of taps related to the candidate symbol r n is generalized as R (that is, the number of taps related to the decision symbol x n is D−R), the simulated filter processed value z n is expressed by the following equation.

Figure 0007640902000003
Figure 0007640902000003

候補シンボルrに係るタップの数及び判定シンボルxに係るタップの数は上述した数(D=2、R=1)に限られないため、模擬フィルタ処理値zを算出するために使用される候補シンボルr及び判定シンボルもこれに限られない。例えば、候補シンボルを1つ(rのみ)や3つ(r、rn-1、rn-2)を使用してzが算出されてもよい。また、使用される候補シンボルは連続したシンボルでなくてもよい。例えば、zを算出するために候補シンボルのうちr及びrn-2の2つのシンボルが使用され、rn-1が使用されなくてもよい。 Since the number of taps related to the candidate symbol r n and the number of taps related to the decision symbol x n are not limited to the above numbers (D=2, R=1), the candidate symbol r n and the decision symbol used to calculate the simulated filter processing value z n are also not limited to this. For example, z n may be calculated using one candidate symbol (only r n ) or three candidate symbols (r n , r n-1 , r n -2 ). In addition, the candidate symbols used do not have to be consecutive symbols. For example, two symbols r n and r n-2 of the candidate symbols may be used to calculate z n , and r n-1 may not be used.

遷移尤度算出部18は、フィルタ処理値及び模擬フィルタ処理値に基づいて、各候補シンボル系列に対する尤度(以下、シンボル系列尤度)を算出する。ここで候補シンボル系列は、模擬フィルタ処理値を算出するのに使用された候補シンボルの組み合わせであり、(r、rn-1)である。シンボル系列尤度lは例えば、以下の式により算出される。 The transition likelihood calculation unit 18 calculates the likelihood for each candidate symbol sequence (hereinafter, symbol sequence likelihood) based on the filtered value and the simulated filtered value. Here, the candidate symbol sequence is a combination of candidate symbols used to calculate the simulated filtered value, and is (r n , r n-1 ). The symbol sequence likelihood l is calculated, for example, by the following formula:

Figure 0007640902000004
Figure 0007640902000004

上式により算出されるシンボル系列尤度lは、尤度の逆数の対数に相当するため、小さい値であるほど尤度が高いことを示す。rn-1及びrがそれぞれ4つの値をとり、rn-1及びrの組み合わせは16(=4)通りあるため、lの値は16通りである。 The symbol sequence likelihood l calculated by the above formula corresponds to the logarithm of the inverse of the likelihood, so the smaller the value, the higher the likelihood. Since r n-1 and r n each take four values and there are 16 (=4 2 ) combinations of r n-1 and r n , there are 16 possible values of l.

シンボル尤度算出部20は、シンボル系列尤度に基づいて各候補シンボルに対する尤度(シンボル値尤度)を算出する。シンボル値尤度は例えば、以下の式により算出される。The symbol likelihood calculation unit 20 calculates the likelihood (symbol value likelihood) for each candidate symbol based on the symbol sequence likelihood. The symbol value likelihood is calculated, for example, by the following formula:

Figure 0007640902000005
Figure 0007640902000005

上式において、右辺はrn-1を変化させたときに括弧内の式がとりうる値の最小値である。上式により算出されるシンボル値尤度は、尤度の逆数の対数に相当するため、小さい値であるほど尤度が高いことを示す。シンボル尤度算出部20は、上式により、rを固定し、rn-1を変化させたときに、遷移尤度算出部18により算出されたlと、時刻n-1においてシンボル尤度算出部により算出されたシンボル値尤度mの和を、時刻nにおけるシンボル値尤度mとして算出する。よって、シンボル値尤度はrがとりうる値の数と同じ4種類存在する。 In the above equation, the right-hand side is the minimum value that the equation in parentheses can take when r n-1 is changed. The symbol value likelihood calculated by the above equation corresponds to the logarithm of the inverse of the likelihood, and therefore the smaller the value, the higher the likelihood. When r n is fixed and r n-1 is changed, the symbol likelihood calculation unit 20 calculates, as the symbol value likelihood m at time n, the sum of l calculated by the transition likelihood calculation unit 18 and the symbol value likelihood m calculated by the symbol likelihood calculation unit at time n-1 according to the above equation. Thus, there are four types of symbol value likelihood, the same as the number of values that r n can take.

判定シンボル決定部22は、シンボル値尤度に基づいて、判定シンボルxを決定する。シンボル判定値xは例えば、以下の式により決定される。 The decision symbol determination unit 22 determines a decision symbol x n based on the symbol value likelihood. The symbol decision value x n is determined, for example, by the following formula.

Figure 0007640902000006
Figure 0007640902000006

上式において、右辺はrを変化させたときに括弧内の式が最小値をとるときのrの値である。つまり、判定シンボル決定部22は、時刻nにおけるシンボル値尤度の最小値をとるときの候補シンボルrを、判定シンボルと決定する。これにより、シンボル判定値xが決定される。判定シンボル決定部22により決定されたxは、伝送路模擬フィルタ部16に入力され、zを算出するのに使用される。また、判定シンボル決定部22により決定されたxは、光信号復調器1が受信した光信号の復調結果として、外部に出力される。つまり、判定シンボル決定部22は、シンボル値尤度に基づいて、送信シンボルを判定するシンボル判定部の一例である。 In the above equation, the right-hand side is the value of rn when the equation in parentheses takes a minimum value when rn is changed. That is, the decision symbol determination unit 22 determines the candidate symbol rn when the symbol value likelihood at time n takes a minimum value as the decision symbol. In this way, a symbol decision value xn is determined. The xn determined by the decision symbol determination unit 22 is input to the transmission path simulation filter unit 16 and used to calculate zn . In addition, the xn determined by the decision symbol determination unit 22 is output to the outside as a demodulation result of the optical signal received by the optical signal demodulator 1. That is, the decision symbol determination unit 22 is an example of a symbol decision unit that determines a transmission symbol based on the symbol value likelihood.

<実験結果>
図6及び図7に第1の実施形態に係るデジタル信号処理装置4の実験結果を示す。
図6に示されるグラフは4つの異なる条件における受信光パワーとビット誤り率(BER)の関係を示す。4つの異なる条件は、大きく「比較例」と「本実施形態」に分けられる。「比較例」においては、デジタル信号処理装置4はデジタル等化部10のみを備え、デジタル等化部10によりデジタル等化処理した信号を光信号の復調結果として出力する。「本実施形態」においては、第1の実施形態に係るデジタル信号処理装置4と同様である。また、「本実施形態」においては、波形整形フィルタ部12のタップ数C及び伝送路模擬フィルタ部16のタップ数Dをともに3、9及び16に変化させて実験を行った。また、「本実施形態」における伝送路模擬フィルタ部16において、候補シンボルに係るタップの数は1である。また、本実験において、1波当たりの伝送速度は186Gb/sであり、PAM4方式を用いた。
<Experimental Results>
6 and 7 show experimental results of the digital signal processing device 4 according to the first embodiment.
The graph shown in FIG. 6 shows the relationship between the received optical power and the bit error rate (BER) under four different conditions. The four different conditions are roughly divided into a "comparative example" and an "embodiment". In the "comparative example", the digital signal processing device 4 includes only the digital equalizer 10, and outputs a signal that has been digitally equalized by the digital equalizer 10 as a demodulation result of the optical signal. In the "embodiment", the digital signal processing device 4 is the same as that of the first embodiment. In the "embodiment", the number of taps C of the waveform shaping filter 12 and the number of taps D of the transmission line simulation filter 16 were both changed to 3, 9, and 16, and an experiment was performed. In the transmission line simulation filter 16 in the "embodiment", the number of taps related to the candidate symbol is 1. In the experiment, the transmission speed per wave is 186 Gb/s, and the PAM4 method is used.

図6に示されるように、第1の実施形態に係るデジタル信号処理装置4を適用することでBERが低減することが分かる。As shown in Figure 6, it can be seen that the BER is reduced by applying the digital signal processing device 4 of the first embodiment.

図7に示されるグラフは、波形整形フィルタ部12のタップ数CとBERの関係を示す。ここで、伝送路模擬フィルタ部16のタップ数Dは9である。図7に示されているように、CをD(=9)未満の値としたときにBERが増加していることが分かる。以上より、BERを低減するためには、波形整形フィルタ部12のタップ数は伝送路模擬フィルタ部16のタップ数以上にすることが望ましいことがわかる。 The graph shown in Figure 7 shows the relationship between the number of taps C of the waveform shaping filter section 12 and the BER. Here, the number of taps D of the transmission path simulation filter section 16 is 9. As shown in Figure 7, it can be seen that the BER increases when C is set to a value less than D (= 9). From the above, it can be seen that in order to reduce the BER, it is desirable for the number of taps of the waveform shaping filter section 12 to be equal to or greater than the number of taps of the transmission path simulation filter section 16.

図8及び図9に第1の実施形態に係るデジタル信号処理装置4の実験結果を示す。
図8及び図9に示す実験結果は、図6及び図7に示す実験結果と異なり、伝送路模擬フィルタ部16において候補シンボルに係るタップの数は0である。つまり、伝送路模擬フィルタ部16において、候補シンボルはrのみ使用され、判定シンボルがxn-1からxn-D+1まで使用される。以上の条件以外は、図8及び図9に示す実験と図6及び図7に示す実験に相違はない。
8 and 9 show experimental results of the digital signal processing device 4 according to the first embodiment.
The experimental results shown in Figures 8 and 9 are different from those shown in Figures 6 and 7 in that the number of taps related to the candidate symbols in the transmission path simulation filter unit 16 is 0. That is, in the transmission path simulation filter unit 16, only r n is used as the candidate symbol, and x n-1 to x n-D+1 are used as the decision symbols. Other than the above conditions, there is no difference between the experiments shown in Figures 8 and 9 and those shown in Figures 6 and 7.

図8及び図9に示す実験結果より、候補シンボルを1つのみ使用する場合にも、図6及び図7に示す実験結果と同様に、BERが低減すること及び波形整形フィルタ部12のタップ数は伝送路模擬フィルタ部16のタップ数以上にすることが望ましいことがわかる。 From the experimental results shown in Figures 8 and 9, it can be seen that even when only one candidate symbol is used, the BER is reduced, as in the experimental results shown in Figures 6 and 7, and that it is desirable for the number of taps of the waveform shaping filter section 12 to be greater than or equal to the number of taps of the transmission path simulation filter section 16.

《作用・効果》
このように、本実施形態によれば、MLSEにおいて、判定シンボルを使用することで候補シンボルの数を削減することで、計算量を削減することができる。
<Action and Effects>
As described above, according to this embodiment, in MLSE, the number of candidate symbols is reduced by using decision symbols, thereby making it possible to reduce the amount of calculation.

デジタル等化部10は、タップ数を更新してもよい。例えば、デジタル等化部10は、受信シンボルの系列と受信シンボルの系列を硬判定した信号との間の差分が最小になるようにタップ数を更新する。また、例えば、デジタル等化部10は、受信シンボルの系列と既知のパイロットシンボルの系列との間の差分が最小になるようにタップ数を更新する。The digital equalization unit 10 may update the number of taps. For example, the digital equalization unit 10 updates the number of taps so that the difference between the sequence of received symbols and the signal obtained by hard-judging the sequence of received symbols is minimized. Also, for example, the digital equalization unit 10 updates the number of taps so that the difference between the sequence of received symbols and the sequence of known pilot symbols is minimized.

また、波形整形フィルタ部12のタップ係数c及び伝送路模擬フィルタ部16のタップ係数dは更新されてもよい。c及びdは、lの値が最小になるように更新される。つまり、c及びdは、尤度が最大になるように更新される。lの値は、rn-1がxn-1、rがxのときに最小値をとるため、このときのlの値がより小さくなるようにc及びdが更新される。例えば、c及びdは、LMS(Least Mean Square)アルゴリズムを使用して、それぞれ下式の値に更新される。 Furthermore, the tap coefficient c i of the waveform shaping filter unit 12 and the tap coefficient d i of the transmission channel simulation filter unit 16 may be updated. c i and d i are updated so that the value of l becomes minimum. In other words, c i and d i are updated so that the likelihood becomes maximum. The value of l becomes minimum when r n-1 is x n-1 and r n is x n , so c i and d i are updated so that the value of l at this time becomes smaller. For example, c i and d i are updated to the values of the following formulas using an LMS (Least Mean Square) algorithm.

Figure 0007640902000007
Figure 0007640902000007

つまり、cからμとEとsn-1の積が減算され、dにμとEとxn-1の積が加算されることでc及びdが更新される。 That is, the product of μ, E, and s n-1 is subtracted from c i , and the product of μ, E, and x n-1 is added to d i , thereby updating c i and d i .

ここで、μはLMSアルゴリズムにおいて設定されるステップサイズパラメータである。Eは以下の式により表される値である。Here, μ is the step size parameter set in the LMS algorithm. E is the value expressed by the following formula:

Figure 0007640902000008
Figure 0007640902000008

また、伝送路模擬フィルタ部16に入力される判定シンボルは、パイロットシンボルであってもよい。 In addition, the decision symbol input to the transmission path simulation filter unit 16 may be a pilot symbol.

シンボル値として、0、1、2、3の4値を例にとって説明したがこれに限られない。例えば、-1、-1/3、1/3、1の4値であってもよい。また、シンボル値がとりうる値は4値に限られない。例えば、NRZ方式であればシンボル値がとりうる値は2値である。 Although the four symbol values 0, 1, 2, and 3 have been used as examples, this is not limited to this. For example, the four values -1, -1/3, 1/3, and 1 are also acceptable. Furthermore, the symbol values are not limited to four values. For example, in the NRZ format, the symbol values can only have two values.

〈第2の実施形態〉
第2の実施形態に係る判定シンボル決定部22は、第1の実施形態に係る判定シンボル決定部22に加え、シンボル値の尤度に基づいてシンボル値の順位を決定する。シンボル値の順位は、シンボル値が受信シンボルである確率が高い方が高い順位となる。第2の実施形態に係る判定シンボル決定部22は、以下の式により第1位のシンボル値x(1)を決定する。
Second Embodiment
In addition to the functions of the decision symbol determination unit 22 according to the first embodiment, the decision symbol determination unit 22 according to the second embodiment determines the ranking of symbol values based on the likelihood of the symbol values. The symbol values are ranked higher when the probability that the symbol value is a received symbol is higher. The decision symbol determination unit 22 according to the second embodiment determines the first-ranked symbol value x n (1) by the following formula:

Figure 0007640902000009
Figure 0007640902000009

ここで第1位のシンボル値x(1)は第1の実施形態における判定シンボルと同じである。さらに、第2の実施形態に係る判定シンボル決定部22は、以下の式により第2位のシンボル値x(2)を決定する。 Here, the first-order symbol value x n (1) is the same as the decision symbol in the first embodiment. Furthermore, the decision symbol determination unit 22 according to the second embodiment determines the second-order symbol value x n (2) by the following formula:

Figure 0007640902000010
Figure 0007640902000010

つまり、第2位のシンボル値x(2)は、x(1)を除き最も尤度が高いシンボル値である。x(1)及びx(2)の2つの値のうち1つの値をとりうるシンボルを順位付きシンボルと呼び、r’と表す。 That is, the second-ranked symbol value x n (2) is the most likely symbol value excluding x n (1). A symbol that can take one of the two values x n (1) and x n (2) is called a ranked symbol and is represented as r′ n .

図10は、第2の実施形態に係る伝送路模擬フィルタ部16を示す図である。第2の実施形態に係る伝送路模擬フィルタ部16において、遅延器162-1には順位付きシンボルr’が入力される。このとき、模擬フィルタ処理値zはz=r×d+r’n-1×d+xn-2×d+xn-3×dと表される。 10 is a diagram showing the transmission path simulation filter unit 16 according to the second embodiment. In the transmission path simulation filter unit 16 according to the second embodiment, a ranked symbol r'n is input to a delay device 162-1. At this time, the simulated filter processing value zn is expressed as zn = rn x d0 + r'n -1 x d1 + xn-2 x d2 + xn-3 x d3 .

ここでタップ数をDとし、順位付きシンボルr’に係るタップの数を1とすると、
は以下の式により表される。
Here, if the number of taps is D and the number of taps related to the ranked symbol r′ n is 1, then
zn is expressed by the following formula.

Figure 0007640902000011
Figure 0007640902000011

遷移尤度算出部18は、各候補シンボル系列に対する尤度lを以下の式により算出する。 The transition likelihood calculation unit 18 calculates the likelihood l for each candidate symbol sequence using the following formula:

Figure 0007640902000012
Figure 0007640902000012

第1の実施形態において、rn-1は{0、1、2、3}の4値をとるのに対し、第2の実施形態において、r’n-1は{x(1)、x(2)}の2値をとる。これにより、第1の実施形態ではシンボル系列尤度lが16個あったのに対し、第2の実施形態ではシンボル系列尤度lが8個に減少する。これにより計算量を第1の実施形態に比べて軽減することができる。 In the first embodiment, r n-1 takes four values, {0, 1, 2, 3}, whereas in the second embodiment, r' n-1 takes two values, {x n (1), x n (2)}. As a result, whereas the symbol sequence likelihood l was 16 in the first embodiment, the symbol sequence likelihood l is reduced to 8 in the second embodiment. This makes it possible to reduce the amount of calculations compared to the first embodiment.

シンボル尤度算出部20は、各候補シンボルに対する尤度を以下の式により算出する。 The symbol likelihood calculation unit 20 calculates the likelihood for each candidate symbol using the following formula:

Figure 0007640902000013
Figure 0007640902000013

r’n-1は2値をとることから、mは4値をとる。以下、第2の実施形態における判定シンボル決定部22のシンボル判定値の決定方法は、第1の実施形態における方法と同じである。 Since r'n -1 takes two values, m takes four values. Hereinafter, the method of determining the symbol decision value by the decided symbol decision section 22 in the second embodiment is the same as the method in the first embodiment.

判定シンボル決定部22が決定するシンボル値の順位は第1位と第2位に限られない。例えば、第1位から第3位まで決定してもよい。このとき、順位付きシンボルr’は3つの値をとりうる。 The ranking of the symbol value determined by the judged symbol determination unit 22 is not limited to first and second. For example, the ranking may be determined from first to third. In this case, the ranked symbol r'n can take three values.

〈第3の実施形態〉
図11は、第3の実施形態に係るデジタル信号処理装置4の構成を示す図である。
第3の実施形態に係るデジタル信号処理装置4において、候補シンボル生成部14はデジタル等化部10が出力する受信シンボルsに基づいてシンボル候補値r’を決定する。
Third embodiment
FIG. 11 is a diagram showing the configuration of a digital signal processing device 4 according to the third embodiment.
In the digital signal processing device 4 according to the third embodiment, the candidate symbol generating section 14 determines a symbol candidate value r n ′ based on the received symbol s n output by the digital equalizing section 10 .

第3の実施形態に係る候補シンボル生成部14は、シンボル値のうち、sとの間の差が小さい2つの値をr’と決定する。例えば、シンボル値としてとりうる値が0、1、2、3の4値であり、sの値が1.6であるとき、候補シンボル生成部14は2及び1をr’と決定する。 The candidate symbol generation unit 14 according to the third embodiment determines, among the symbol values, two values that have a small difference from s n as r n '. For example, when the symbol value can have four values, 0, 1, 2, and 3, and the value of s n is 1.6, the candidate symbol generation unit 14 determines 2 and 1 as r n '.

はsに基づく2つの値をとり、rn-1はsn-1に基づく2つの値をとる。そのため、遷移尤度算出部18により算出されるシンボル系列尤度は4つの値をとる。これにより、第1の実施形態に比べて計算量を軽減することができる。 r n takes two values based on s n , and r n-1 takes two values based on s n -1 . Therefore, the symbol sequence likelihood calculated by the transition likelihood calculation unit 18 takes four values. This makes it possible to reduce the amount of calculations compared to the first embodiment.

〈第4の実施形態〉
図12は、第4の実施形態に係るデジタル信号処理装置4の構成を示す図である。
第4の実施形態に係るデジタル信号処理装置4は、デジタル等化部10、波形整形フィルタ部12、伝送路模擬フィルタ部16、遷移尤度算出部18及び判定シンボル決定部22を備える。第4の実施形態に係るデジタル信号処理装置4は、第1の実施形態に係るデジタル信号処理装置4と異なり、候補シンボル生成部14及びシンボル尤度算出部20を備えない。
Fourth embodiment
FIG. 12 is a diagram showing the configuration of a digital signal processing device 4 according to the fourth embodiment.
The digital signal processing device 4 according to the fourth embodiment includes a digital equalization unit 10, a waveform shaping filter unit 12, a transmission path simulation filter unit 16, a transition likelihood calculation unit 18, and a decision symbol determination unit 22. Unlike the digital signal processing device 4 according to the first embodiment, the digital signal processing device 4 according to the fourth embodiment does not include the candidate symbol generation unit 14 and the symbol likelihood calculation unit 20.

第4の実施形態において、伝送路模擬フィルタ部16は、過去の判定シンボルのみを使用して模擬フィルタ処理値zを算出する。模擬フィルタ処理値zは、伝送路模擬フィルタ部16により以下の式で算出される。 In the fourth embodiment, the transmission path simulation filter unit 16 calculates the simulated filter processed value z n by using only past decision symbols. The simulated filter processed value z n is calculated by the transmission path simulation filter unit 16 according to the following formula.

Figure 0007640902000014
Figure 0007640902000014

は判定シンボルxのみに基づくことから1通りの値をとる。遷移尤度算出部18は、受信シンボル推定値pを算出する。受信シンボル推定値pの算出方法はシンボル系列尤度lの算出方法と同じであるが、受信シンボル推定値pは1通りの値をとる。受信シンボル推定値pは、理想的には受信シンボルsに係る値と等しい値となる。判定シンボル決定部22は、受信シンボル推定値pに対して閾値判定に基づく硬判定を行うことにより、判定シンボルxを決定する。判定シンボル決定部22は、受信シンボル推定値pに対してビットごとに所定の閾値以上であれば1、所定の閾値より小さければ0と判定を行い、ビットごとの判定結果に対応する値を判定シンボルと決定する。 Since zn is based only on the decision symbol xn, it takes one value. The transition likelihood calculation unit 18 calculates a received symbol estimate p. The calculation method of the received symbol estimate p is the same as the calculation method of the symbol sequence likelihood l, but the received symbol estimate p takes one value. Ideally, the received symbol estimate p is equal to the value related to the received symbol s0 . The decision symbol determination unit 22 determines the decision symbol xn by performing hard decision based on a threshold decision on the received symbol estimate p. The decision symbol determination unit 22 determines the received symbol estimate p as 1 if it is equal to or greater than a predetermined threshold for each bit, and as 0 if it is less than the predetermined threshold, and determines the value corresponding to the decision result for each bit as the decision symbol.

これにより、第1の実施形態に比べて計算量が軽減する。This reduces the amount of calculations compared to the first embodiment.

〈第5の実施形態〉
第5の実施形態に係るデジタル信号処理装置4は、第1の実施形態に係るデジタル信号処理装置4に加えてLLR算出部24を備える。LLR算出部24は、判定シンボルに対応する各ビットの対数尤度比(ビットLLR)を算出する。算出したビットLLRは、例えば前方誤り訂正(FEC)の復号に使用される。
例えば、PAM4方式の4つの値、0、1、2、3に対して2ビット00、01、11、10が割り当てられているとする。ここで、2ビットのうち左側のビットをMSB(Most Significant Bit)、右側のビットをLSB(Least Significant Bit)とすると、MSB及びLSBそれぞれに対するビットLLRの値は以下の式により算出される。
Fifth embodiment
The digital signal processing device 4 according to the fifth embodiment includes an LLR calculation unit 24 in addition to the digital signal processing device 4 according to the first embodiment. The LLR calculation unit 24 calculates a log-likelihood ratio (bit LLR) of each bit corresponding to a decision symbol. The calculated bit LLR is used, for example, for decoding of forward error correction (FEC).
For example, assume that two bits 00, 01, 11, and 10 are assigned to the four values 0, 1, 2, and 3 in the PAM4 format. If the left bit of the two bits is the most significant bit (MSB) and the right bit is the least significant bit (LSB), the bit LLR values for the MSB and LSB are calculated by the following formula.

Figure 0007640902000015
Figure 0007640902000015

ここでPからPの値は、各シンボル値における尤度であり、以下の式で表される。 Here, the values P0 to P3 are likelihoods for each symbol value and are expressed by the following formula:

Figure 0007640902000016
Figure 0007640902000016

ここで、σは雑音のパワーである。また、MSB及びLSBそれぞれに対するビットLLRの値は、以下の式によっても簡易に算出することができる。 where σ is the noise power. The bit LLR values for the MSB and LSB can also be calculated simply using the following formula:

Figure 0007640902000017
Figure 0007640902000017

また、第4の実施形態において、候補フィルタ処理値lが1つのみである場合、各シンボル値における尤度は以下の式により算出される。 Also, in the fourth embodiment, when there is only one candidate filter processing value l, the likelihood for each symbol value is calculated using the following formula:

Figure 0007640902000018
Figure 0007640902000018

また、このときビットLLRの値は、以下の式によって簡易に算出することができる。 In this case, the bit LLR value can be easily calculated using the following formula:

Figure 0007640902000019
Figure 0007640902000019

〈コヒーレント検波における実施形態〉
図13は、コヒーレントデジタル信号処理装置5の構成を示す図である。コヒーレントデジタル信号処理装置5は、デジタル信号処理装置4を4つ備える。コヒーレントデジタル信号処理装置5は、コヒーレント検波において使用される。このとき、光受信器2はコヒーレント受信器である。デジタル信号処理装置4に入力されるデジタル信号は、X偏波及びY偏波それぞれの同相成分(I成分)、直交成分(Q成分)に対応する4つのデジタル信号である。デジタル等化部10は、入力されるデジタル信号に対して、波形等化処理を行う。波形等化処理は例えば、波長分散補償、MIMO適応等化、周波数オフセット補償、キャリア位相推定である。デジタル等化部10で波形等化処理が行われた後は、デジタル等化部10から4つの受信シンボルが出力される。4つの受信シンボルはそれぞれデジタル信号処理装置4に入力され、第1の実施形態と同様に処理され、判定シンボルが決定される。
<Embodiment for Coherent Detection>
FIG. 13 is a diagram showing the configuration of the coherent digital signal processing device 5. The coherent digital signal processing device 5 includes four digital signal processing devices 4. The coherent digital signal processing device 5 is used in coherent detection. At this time, the optical receiver 2 is a coherent receiver. The digital signal processing device 4 receives four digital signals corresponding to the in-phase component (I component) and the quadrature component (Q component) of the X-polarized wave and the Y-polarized wave, respectively. The digital equalizer 10 performs waveform equalization processing on the input digital signal. The waveform equalization processing is, for example, chromatic dispersion compensation, MIMO adaptive equalization, frequency offset compensation, and carrier phase estimation. After the waveform equalization processing is performed by the digital equalizer 10, four received symbols are output from the digital equalizer 10. The four received symbols are input to the digital signal processing device 4, processed in the same manner as in the first embodiment, and a decision symbol is determined.

コヒーレントデジタル信号処理装置5が備えるデジタル信号処理装置4は、第1の実施形態に係るデジタル信号処理装置4に限られない。例えば、コヒーレントデジタル信号処理装置5は、上記説明した第2から第5の実施形態に係るデジタル信号処理装置4を備えてもよい。The digital signal processing device 4 included in the coherent digital signal processing device 5 is not limited to the digital signal processing device 4 according to the first embodiment. For example, the coherent digital signal processing device 5 may include the digital signal processing device 4 according to the second to fifth embodiments described above.

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。 One embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to that described above, and various design changes, etc. can be made within the scope that does not deviate from the gist of the present invention.

1…光信号復調器、2…光受信器、3…AD変換器、4…デジタル信号処理装置、5…コヒーレントデジタル信号処理装置、10…デジタル等化部、12…波形整形フィルタ部、14…候補シンボル生成部、16…伝送路模擬フィルタ部、18…遷移尤度算出部、20…シンボル尤度算出部、22…判定シンボル決定部、102、122、162…遅延器、104、124、164…乗算器、106、126、166…加算器 1...optical signal demodulator, 2...optical receiver, 3...AD converter, 4...digital signal processing device, 5...coherent digital signal processing device, 10...digital equalization section, 12...wave shaping filter section, 14...candidate symbol generation section, 16...transmission path simulation filter section, 18...transition likelihood calculation section, 20...symbol likelihood calculation section, 22...decision symbol determination section, 102, 122, 162...delay device, 104, 124, 164...multiplier, 106, 126, 166...adder

Claims (7)

受信信号を等化処理して生成される受信シンボルに対して、デジタルフィルタ処理を実行し、実行結果を出力する波形整形フィルタ部と、
前記受信信号の変調前の送信シンボルとして想定される候補シンボルを生成する候補シンボル生成部と、
前記候補シンボル及び過去に送信シンボルであると判定された判定シンボルに対して、デジタルフィルタ処理を実行し、実行結果を出力する伝送路模擬フィルタ部と、
前記波形整形フィルタ部の出力及び前記伝送路模擬フィルタ部の出力に基づいて、前記受信シンボルが表すシンボル値の尤度を算出するシンボル尤度算出部と、
前記シンボル尤度算出部により算出された前記シンボル値の尤度に基づいて、送信シンボルを判定するシンボル判定部と、
を備える、
デジタル信号処理装置。
a waveform shaping filter unit that performs digital filtering on received symbols generated by equalizing a received signal and outputs the filtering result;
a candidate symbol generation unit that generates candidate symbols assumed as transmission symbols before modulation of the received signal;
a transmission path simulation filter unit that performs digital filtering on the candidate symbols and decision symbols that have been previously determined to be transmission symbols, and outputs a result of the filtering;
a symbol likelihood calculation unit that calculates a likelihood of a symbol value represented by the received symbol based on an output of the waveform shaping filter unit and an output of the transmission path simulation filter unit;
a symbol determination unit that determines a transmission symbol based on the likelihood of the symbol value calculated by the symbol likelihood calculation unit;
Equipped with
Digital signal processing device.
前記シンボル判定部は、前記シンボル値の尤度に基づいて、どのシンボル値が受信シンボルであるかを示すシンボル順位を決定し、
前記候補シンボル生成部は、前記シンボル順位に基づいて前記候補シンボルを生成する、
請求項1に記載のデジタル信号処理装置。
the symbol decision unit determines a symbol rank indicating which symbol value is a received symbol based on the likelihood of the symbol value;
the candidate symbol generation unit generates the candidate symbols based on the symbol rankings.
2. The digital signal processing device according to claim 1.
前記受信シンボルに基づいてシンボル候補値を決定するシンボル軟判定部と、
をさらに備え、
前記候補シンボル生成部は、前記シンボル候補値を用いて前記候補シンボルを生成する、
請求項1に記載のデジタル信号処理装置。
a symbol soft decision unit for determining a symbol candidate value based on the received symbol;
Further equipped with
the candidate symbol generation unit generates the candidate symbols using the symbol candidate values.
2. The digital signal processing device according to claim 1.
前記波形整形フィルタ部及び前記伝送路模擬フィルタ部は、前記シンボル尤度算出部により算出されるシンボル値の尤度が大きくなるようにタップ係数を変化させる、
請求項1から3のいずれか一項に記載のデジタル信号処理装置。
the waveform shaping filter unit and the transmission path simulation filter unit change tap coefficients so as to increase the likelihood of the symbol value calculated by the symbol likelihood calculation unit;
A digital signal processing device according to any one of claims 1 to 3.
前記波形整形フィルタ部のタップ数は、前記伝送路模擬フィルタ部のタップ数以上である、請求項1に記載のデジタル信号処理装置。 The digital signal processing device according to claim 1, wherein the number of taps of the waveform shaping filter section is equal to or greater than the number of taps of the transmission path simulation filter section. 前記判定シンボルに対応する各ビットに対する対数尤度比を算出するLLR算出部を備える、
請求項1に記載のデジタル信号処理装置。
an LLR calculation unit that calculates a log likelihood ratio for each bit corresponding to the decision symbol;
2. The digital signal processing device according to claim 1.
請求項1からのいずれか一項に記載のデジタル信号処理装置を4つ備え、
4つの前記デジタル信号処理装置にはそれぞれ受信信号のX偏波Iチャネル成分、X偏Qチャネル成分、Y偏波Iチャネル成分、Y偏波Qチャネル成分に対応する受信シンボルが入力される、コヒーレントデジタル信号処理装置。
A digital signal processing apparatus comprising:
A coherent digital signal processing device, wherein the four digital signal processing devices receive received symbols corresponding to an X-polarized I-channel component, an X-polarized Q-channel component, a Y-polarized I-channel component, and a Y-polarized Q-channel component of a received signal, respectively.
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