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講演抄録/キーワード
講演名 2021-11-19 13:25
高分解能オフセット周波数補償アルゴリズムを用いた実時間4モード多重16QAM伝送実験
別府翔平KDDI総合研究所)・菊田将弘NECプラットフォームズ)・五十嵐浩司阪大)・向 啓志鴫原正博NECプラットフォームズ)・相馬大樹高橋英憲吉兼 昇釣谷剛宏KDDI総合研究所OCS2021-31
抄録 (和) モード多重伝送方式は,光ファイバ中の異なる伝搬モードに異なる信号を多重伝送し,受信側において多入力多出力(multiple-input multiple-output: MIMO)デジタル信号処理(digital signal processing: DSP)によりモード間結合の等化を行うことで,モード数に比例して伝送容量を拡大できる.これまで,モード多重伝送方式を用いた大容量伝送実験が報告されているが,そのMIMO信号処理はオフラインである.本方式の実用化に向けては,MIMO信号処理をalgorithm specific integrated circuit (ASIC)へ実装し,実時間で行う必要がある.近年,ASIC実装前のアルゴリズム・回路規模の検証として,field-programmable gate array (FPGA)回路上に実装した実時間MIMO DSPを用いたモード多重伝送実験が報告されている.しかし,これらの実験では主にMIMO等化処理部の回路規模の検証を目的としており,伝送に用いられた変調信号はquadrature phase shift keying (QPSK)信号であった.これまで,QAM信号に対するモード多重実時間伝送実験は報告されていない.QAM信号は,QPSK信号に比べて,イントラダイン検波時に送受レーザー間の周波数差によって発生するオフセット周波数に対して脆弱である.そのため,DSPにおいて高い周波数分解能でオフセット周波数を推定・補償することが必要となるが,回路実装を考慮すると,低計算量なアルゴリズムであることが求められる.本研究では,世界初となる16QAM信号の実時間モード多重伝送実験を報告する.モード多重16QAM信号の復調のために,分解能の異なる2つのオフセット周波数推定処理を連接した,低計算量かつ高分解能であるオフセット周波数推定・補償アルゴリズムを提案する.本方式を実時間MIMO信号処理と組み合わせることで,16QAM信号の実時間4モード多重60.2 km伝送実験に成功した. 
(英) Mode-division-multiplexed (MDM) transmission systems with multiple-input multiple-output digital signal processing (MIMO-DSP) which enables to compensate modal coupling is an attractive candidate for future high capacity transmission systems. To date, high-capacity mode-division-multiplexed transmissions were reported, although the MIMO equalization was implemented in an off-line DSP. It is indispensable to verify the real-time transmission performance with utilizing real-time MIMO DSP implemented in algorithm specific integrated circuits (ASICs) for the practical MDM transmission systems. Prior to ASIC implementation, field-programmable gate array (FPGA)implementation of real-time MIMO DSP was reported and real-time MDM transmission experiments were demonstrated in recent years. Since the aims in these experiments were verification of large-scale MIMO DSP, the modulation format was quadrature phase shift keying (QPSK). To date, real-time mode-division-multiplexed quadrature amplitude modulation (QAM) transmission has not been reported. Because QAM signals are weaker against frequency offset than QPSK, which is caused by a frequency difference of lasers of transmitter and receiver, the frequency offset should be estimated and compensated with high-accuracy in receiver-side DSP. However, as the frequency resolution increases, the calculation complexity increases. Considering the hardware implementation, a low-complexity and high-accuracy frequency offset estimation algorithm was desired. In this work, to realize demodulation of mode-multiplexed 16QAM in real-time, a low-complexity and high-accuracy frequency offset estimation algorithm based on two-stage structure was proposed and it was implemented in a FPGA board. By using it with MIMO processing, we report the first real-time mode-division-multiplexed 16QAM transmission over a 60.2-km coupled four-core fiber.
キーワード (和) モード多重伝送技術 / MIMO信号処理 / FPGA実装 / / / / /  
(英) Mode-multiplexed transmission technique / MIMO signal processing / FPGA implementation / / / / /  
文献情報 信学技報, vol. 121, no. 251, OCS2021-31, pp. 15-20, 2021年11月.
資料番号 OCS2021-31 
発行日 2021-11-11 (OCS) 
ISSN Print edition: ISSN 0913-5685  Online edition: ISSN 2432-6380
著作権に
ついて
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します.(許諾番号:10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034)
PDFダウンロード OCS2021-31

研究会情報
研究会 OFT OCS IEE-CMN ITE-BCT  
開催期間 2021-11-18 - 2021-11-19 
開催地(和) オンライン開催 
開催地(英) Online 
テーマ(和) 放送システム、CATV、放送素材伝送システム、伝送路符号化、情報源符号化、HDTVおよびUHDTV、放送通信連携、光ファイバ配線敷設・保守運用技術、光ファイバ特性測定、光ファイバ特性解析、光ケーブル・光コード、各種用途光ファイバ、光増幅器・光中継装置、光/電気クロスコネクト・OADM、光/電気多重・分離、光送受信機、光端局装置、ディジタル信号処理・誤り訂正、光通信計測、データコム用光通信機器、光変復調方式、ディジタル信号処理アルゴリズム、コヒーレント光通信、光増幅・中継技術、非線形・偏波技術、空間・可視光伝送、量子通信・暗号化技術、空間分割多重(SDM)伝送技術、一般 
テーマ(英)  
講演論文情報の詳細
申込み研究会 OCS 
会議コード 2021-11-OFT-OCS-CMN-BCT 
本文の言語 日本語 
タイトル(和) 高分解能オフセット周波数補償アルゴリズムを用いた実時間4モード多重16QAM伝送実験 
サブタイトル(和)  
タイトル(英) Four-mode multiplexed real-time 16QAM transmission using high-accuracy frequency offset estimation algorithm 
サブタイトル(英)  
キーワード(1)(和/英) モード多重伝送技術 / Mode-multiplexed transmission technique  
キーワード(2)(和/英) MIMO信号処理 / MIMO signal processing  
キーワード(3)(和/英) FPGA実装 / FPGA implementation  
キーワード(4)(和/英) /  
キーワード(5)(和/英) /  
キーワード(6)(和/英) /  
キーワード(7)(和/英) /  
キーワード(8)(和/英) /  
第1著者 氏名(和/英/ヨミ) 別府 翔平 / Shohei Beppu / ベップ ショウヘイ
第1著者 所属(和/英) KDDI総合研究所 (略称: KDDI総合研究所)
KDDI Research, Inc. (略称: KDDI Research, Inc.)
第2著者 氏名(和/英/ヨミ) 菊田 将弘 / Masahiro Kikuta / キクタ マサヒロ
第2著者 所属(和/英) NECプラットフォームズ (略称: NECプラットフォームズ)
NEC Platforms, Ltd. (略称: NEC Platforms, Ltd.)
第3著者 氏名(和/英/ヨミ) 五十嵐 浩司 / Koji Igarashi / イガラシ コウジ
第3著者 所属(和/英) 大阪大学 (略称: 阪大)
Osaka University (略称: Osaka University)
第4著者 氏名(和/英/ヨミ) 向 啓志 / Hiroshi Mukai / ムカイ ヒロシ
第4著者 所属(和/英) NECプラットフォームズ (略称: NECプラットフォームズ)
NEC Platforms, Ltd. (略称: NEC Platforms, Ltd.)
第5著者 氏名(和/英/ヨミ) 鴫原 正博 / Masahiro Shigihara / シギハラ マサヒロ
第5著者 所属(和/英) NECプラットフォームズ (略称: NECプラットフォームズ)
NEC Platforms, Ltd. (略称: NEC Platforms, Ltd.)
第6著者 氏名(和/英/ヨミ) 相馬 大樹 / Daiki Soma / ソウマ ダイキ
第6著者 所属(和/英) KDDI総合研究所 (略称: KDDI総合研究所)
KDDI Research, Inc. (略称: KDDI Research, Inc.)
第7著者 氏名(和/英/ヨミ) 高橋 英憲 / Hidenori Takahashi / タカハシ ヒデノリ
第7著者 所属(和/英) KDDI総合研究所 (略称: KDDI総合研究所)
KDDI Research, Inc. (略称: KDDI Research, Inc.)
第8著者 氏名(和/英/ヨミ) 吉兼 昇 / Noboru Yoshikane / ヨシカネ ノボル
第8著者 所属(和/英) KDDI総合研究所 (略称: KDDI総合研究所)
KDDI Research, Inc. (略称: KDDI Research, Inc.)
第9著者 氏名(和/英/ヨミ) 釣谷 剛宏 / Takehiro Tsuritani / ツリタニ タケヒロ
第9著者 所属(和/英) KDDI総合研究所 (略称: KDDI総合研究所)
KDDI Research, Inc. (略称: KDDI Research, Inc.)
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講演者
発表日時 2021-11-19 13:25:00 
発表時間 25 
申込先研究会 OCS 
資料番号 IEICE-OCS2021-31 
巻番号(vol) IEICE-121 
号番号(no) no.251 
ページ範囲 pp.15-20 
ページ数 IEICE-6 
発行日 IEICE-OCS-2021-11-11 


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