2022 Fiscal Year Annual Research 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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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 / Gerchberg Saxton アルゴリズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、各種の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研究を行った。位相再構成手法として、１．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（TIE）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．受信機内での分散前後の強度波形から反復アルゴリズムを用いて位相を求める手法を取り上げ、それらの有効性を明らかにした。
令和4年度は、主として、２．の反復位相再構成について、Fienup型の波形更新アルゴリズムを適用することによる反復回数の低減に取り組んだ。反復の際の波形更新に、Fienupアルゴリズムと従来のGerchberg-Saxtonアルゴリズムを数回毎に切り替えて用いることによって、必要な精度の解を得るための総反復回数を減らすことができることを明らかにし、伝送速度10Gb/sのオンオフ変調（OOK）信号250km伝送実験データを用いた複素振幅再生計算においてその性質を確認した。
補助事業期間全体を通じて、１．について、28GBaudナイキスト16QAM単一キャリア変調方式と、単一キャリア変調方式と等しいデータ伝送速度と信号帯域幅をもつ直交周波数分割多重（OFDM）変調方式、の複素振幅再構成特性を解析し、両者に共通の性質と両者の性質の違いを明らかにした。２．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。受信機内の複数の分散素子前後の３つ以上の強度波形を用いると同時に、送信信号に対する拘束条件（例えば送信信号の位相が一定）も加えて反復計算を行うことにより、少ない計算量で誤差が小さい信号再構成が可能となることを明らかにした。
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