2020 Fiscal Year Research-status Report
Reconstruction of complex-modulated signals in direct-detection optical fiber communication systems
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20K04464
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| Research Institution | Wakayama University |
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Principal Investigator |
松本 正行 和歌山大学, システム工学部, 教授 (10181786)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 光ファイバー通信 / 直接検波 / 位相変調 / 位相再構成 / 強度輸送方程式 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、X線イメージングなど空間画像計測の分野で用いられている位相再構成手法を高速時系列光信号の直接検波位相読み取りに適用し、新たな高速光信号受信方式を見いだすことを目的とした研究を行う。
位相再構成手法として、１．受信信号光強度波形P0と受信信号光を受信機内で分散させた後の強度波形P1とから、強度輸送方程式（TIE）を解くことによって受信信号光位相φを計算する非反復手法と、２．P0とP1から誤差低減反復アルゴリズムを用いて位相φを求める手法の２種類の方法の有効性を検討する。
１．の方法について、28GBaud、16QAM光信号検出のシミュレーションを行い、信号光と同送するキャリア光電力と信号光電力の強度比や、受信光に与える分散値に関する条件を明らかにした。必要なキャリア光／信号光電力強度比は9~10dB程度であり、これまでに提案され研究が進んでいるクラマース・クローニヒ受信方式の場合よりも2dB程度大きいことを見出した。また、受信光に与える分散を大きくすると、TIE右辺を評価する際の誤差が大きくなるため、精度よく位相再構成を行うためには分散値を小さく選ぶ必要があることがわかった。さらに、２つの電力P0とP1を取得する際の誤差や雑音が位相再構成精度を劣化させる効果を調べ、劣化を抑制するためには信号に与える分散を過度に小さくできないことを明らかにした。
２．の方法について、直接検波受信後の電気信号処理によって多値振幅変調光信号の分散補償を行うことを想定し、PAM4光信号の受信強度波形から受信光位相を再構するシミュレーションを行った。３つ以上の強度波形を用いて反復計算を行うと収束特性が大きく向上することを明らかにした。また、バイナリー変調された電気信号を光変調器に加えることによってPAM4光信号を生成する実験を行った。次年度に信号伝送実験を行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
受信信号光強度波形と受信信号光を受信機内で分散させた後の強度波形とから、強度輸送方程式を解くことによって受信信号光位相を計算する非反復手法と、２つの強度波形から誤差低減反復アルゴリズムを用いて位相を求める手法の２種類の方法について、理論的な研究を進めている。
光信号生成についての実験を行い、次年度以降に伝送実験を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
光信号を直接検波することによって取得される強度波形から光信号の位相を計算によって求める光受信方式について、様々なアルゴリズムが提案されつつある。本研究で提案し検討を進める方式の優位性を明確にするための検討を進める予定である。信号変調方式として直交周波数分割多重（OFDM）変調を用いた場合の位相再構成特性を明らかにする課題や、強度輸送方程式を解く非反復的方法と誤差低減反復アルゴリズムを併用する方法の検討に取り組む予定である。
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| Causes of Carryover |
令和２年度内に支出を予定していた外国旅費を使用しなかったため。当該旅費を令和３年度以降の外国旅費として使用する予定である。
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