特許 6409493 受信信号処理装置及び受信信号処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6409493

(24)【登録日】2018年10月5日

(45)【発行日】2018年10月24日

(54)【発明の名称】受信信号処理装置及び受信信号処理方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/079 20130101AFI20181015BHJP

   H04B 10/61 20130101ALI20181015BHJP

   H04L 27/18 20060101ALI20181015BHJP

【ＦＩ】

   H04B10/079

   H04B10/61

   H04L27/18

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-213892(P2014-213892)

(22)【出願日】2014年10月20日

(65)【公開番号】特開2016-82485(P2016-82485A)

(43)【公開日】2016年5月16日

【審査請求日】2017年9月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100124154

【弁理士】

【氏名又は名称】下坂 直樹

(72)【発明者】

【氏名】古賀 正

【審査官】 前田 典之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２２９７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５１４６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０６４９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０３４１５９５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１４／１８９１０７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−２３２０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６０１６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ １０／０７９

Ｈ０４Ｂ １０／６１

Ｈ０４Ｌ ２７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力された受信信号のコンスタレーションに基づいて受信信号のシンボルを復調するとともに、前記復調された信号のシンボルの分布及び前記復調された信号のシンボル間の距離に基づいて、前記受信信号の品質を示す第１のＱ値を求めて出力するデジタル信号処理手段と、
前記復調された信号の前方誤り訂正を行い、訂正した信号を復調電気信号として出力するとともに、前記前方誤り訂正の際の符号誤り率に基づいて前記受信信号の品質を示す第２のＱ値を求めて出力する誤り訂正手段と、
前記第１のＱ値及び第２のＱ値に基づいて光ファイバの非線形光学効果に起因する信号品質の劣化量を示すペナルティを求める制御手段と、
を備える受信信号処理装置。

【請求項2】

前記制御手段は、前記ペナルティを、前記第１のＱ値と前記第２のＱ値との差分に基づいて求めることを特徴とする、請求項１に記載された受信信号処理装置。

【請求項3】

前記制御手段は、前記シンボル間のユークリッド距離をｄ、前記シンボルの雑音分布の分散をσ^２としたとき、前記第１のＱ値を
ｄ／（２σ）
で求めることを特徴とする、請求項１又は２に記載された受信信号処理装置。

【請求項4】

前記制御手段は、前記前方誤り訂正の際の符号誤り率をＢＥＲ、相補誤差関数の逆関数をerfc^-1、２の平方根を２^1/2としたとき、前記第２のＱ値を
２^1/2×erfc^-1（２×ＢＥＲ）
で求めることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載された受信信号処理装置。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれかに記載された受信信号処理装置と、
局発光を生成する局発光源と、
受信光を同位相信号と直交位相信号とに分離し、分離された前記受信光を前記局発光と結合させてそれぞれのビート信号を生成する９０度ハイブリッドミキサーと、
前記９０度ハイブリッドミキサーから出力された前記ビート信号を電気信号に変換する光電変換手段と、
前記電気信号をデジタル信号に変換して出力するアナログデジタル変換手段と、
を備え、
前記受信信号処理装置が備える前記デジタル信号処理手段は、前記アナログデジタル変換手段から入力された信号に対してデジタルコヒーレント復調処理を行って受信信号を復調することを特徴とする、光受信器。

【請求項6】

入力された受信信号のコンスタレーションに基づいて受信信号のシンボルを復調し、
前記復調された信号のシンボルの分布及び前記復調された信号のシンボル間の距離に基づいて、前記受信信号の品質を示す第１のＱ値を求めて出力し、
前記復調された信号の前方誤り訂正を行い、訂正した信号を復調電気信号として出力し、
前記前方誤り訂正の際の符号誤り率に基づいて前記受信信号の品質を示す第２のＱ値を求めて出力し、
前記第１のＱ値及び第２のＱ値に基づいて光ファイバの非線形光学効果に起因する信号品質の劣化量を示すペナルティを求める、
受信信号処理方法。

【請求項7】

受信信号処理装置のコンピュータに、
入力された受信信号のコンスタレーションに基づいて受信信号のシンボルを復調する処理、
前記復調された信号のシンボルの分布及び前記復調された信号のシンボル間の距離に基づいて、前記受信信号の品質を示す第１のＱ値を求めて出力する処理、
前記復調された信号の前方誤り訂正を行い、訂正した信号を復調電気信号として出力する処理、
前記前方誤り訂正の際の符号誤り率に基づいて前記受信信号の品質を示す第２のＱ値を求めて出力する処理、
前記第１のＱ値及び第２のＱ値に基づいて光ファイバの非線形光学効果に起因する信号品質の劣化量を示すペナルティを求める処理、
を実行させるための受信信号処理プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は受信信号処理装置及び受信信号処理方法に関し、特に、光ファイバの非線形光学効果による信号光の特性劣化を監視可能な受信信号処理装置及び受信信号処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

広く普及してきた、伝送速度が２．５Ｇｂｉｔ／ｓや１０Ｇｂｉｔ／ｓである光伝送システムに代わり、伝送速度が４０Ｇｂｉｔ／ｓや１００Ｇｂｉｔ／ｓ、あるいはそれ以上の超高速長距離光伝送システムが実用化されている。超高速長距離光伝送システムにおいては、強度変調−直接検波受信方式に替わってコヒーレント伝送方式の採用が有力視されている。コヒーレント伝送方式が採用された光伝送システムでは、光送信器には光位相変調技術が用いられる。光受信器には、コヒーレント受信技術及びデジタル信号処理技術を組み合わせたデジタルコヒーレント受信技術が用いられる。光位相変調方式は、信号光対雑音耐力特性、波長分散耐力特性、及び、偏波モード分散耐力特性などの長距離光ファイバ伝送において要求される特性に優れる。

【0003】

光位相変調方式の中でも、特に伝送特性、実現容易性及びコストのバランスから、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ及びＰＭ−ＱＰＳＫなどの変復調方式の研究及び開発が盛んに行われている。ＢＰＳＫは、２値位相変調方式（binary phase shift keying）を意味し、ＱＰＳＫは、４値位相変調方式（quadrature PSK）を意味し、ＰＭ−ＱＰＳＫは偏波多重４値位相変調（polarization multiplexing-QPSK）を意味する。ＰＭ−ＱＰＳＫでは、使用する光周波数帯域幅を増加させることなく伝送容量を拡大するために、光周波数利用効率に優れる４値位相変調信号が、直交する２偏波で多重される。

【0004】

光直接増幅器が用いられる長距離光多中継伝送においては、変復調方式にかかわらず、信号光の受信特性に最も影響を与えるパラメータは信号光対雑音比（optical signal to noise ratio、OSNR）である。そして、伝送距離が長くなるほど、ＯＳＮＲの悪化による信号劣化に加えて、光ファイバの持つ非線形光学効果に起因する信号劣化の影響が大きくなる。光受信器において受信する信号光の受信特性及びその劣化原因を特定することは、伝送装置の性能を監視する上で非常に重要である。

【0005】

本発明に関連して、特許文献１は、信号光伝送装置において、信号品質劣化の要因が分散によるものかどうかを識別した結果に基づいて、分散補償器が制御される構成が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００９−２３２０８２号公報（［００３７］〜［００５０］段落）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

信号の重要な伝送特性の一つに、符号誤り率（bit error rate、BER）特性がある。超高速長距離光伝送システムにおける第１の課題は、ＢＥＲ特性における、符号誤りの発生原因の特定が困難であることである。ＢＥＲ特性は、一般に、前方誤り訂正（forward error correction、FEC）の際の誤り訂正数によって監視可能である。しかしながら、ＢＥＲ特性から、誤りの発生原因、すなわち信号品質の低下の原因を特定することは容易ではない。

【0008】

超高速長距離光伝送システムにおける第２の課題は、信号品質の低下の原因を、運用中に、リアルタイムかつ信号伝送特性に影響を与えることなく特定することが困難であることである。すなわち、信号品質の低下の原因を特定するためには、光受信器に入力される信号光を分岐して、光スペクトルアナライザのような波長分光機能を有する測定器又は同等の機能を有する分光デバイスを用いてＢＥＲやＯＳＮＲを測定する必要があった。しかしながら、信号光を分岐させてＢＥＲやＯＳＮＲを測定する構成では、主信号光パワーが分岐によって減少することに加えて、高価な測定器あるいは特殊な専用デバイスがさらに必要となるという課題があった。さらに、分光デバイスの動作は一般に低速なため、分光デバイスの測定結果に基づいて信号品質の低下の原因をリアルタイムに特定することが困難であるという課題もあった。

【0009】

特許文献１には、信号品質劣化の要因が、分散によるものか否かを識別し、波長分散が原因でない場合は、可変分散補償の制御を行なわない技術が記載されている。しかしながら、特許文献１には、簡単な構成で信号品質の低下原因をリアルタイムに特定する技術に関しては記載されていない。
（発明の目的）
本発明は、簡単な構成で信号品質の低下原因をリアルタイムに特定するための技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の受信信号処理装置は、入力された受信信号のコンスタレーションに基づいて受信信号のシンボルを復調するとともに、前記復調された信号のシンボルの分布及び前記復調された信号のシンボル間の距離に基づいて、前記受信信号の品質を示す第１のＱ値を求めて出力するデジタル信号処理手段と、前記復調された信号の前方誤り訂正を行い、訂正した信号を復調電気信号として出力するとともに、前記前方誤り訂正の際の符号誤り率に基づいて前記受信信号の品質を示す第２のＱ値を求めて出力する誤り訂正手段と、前記第１のＱ値及び第２のＱ値に基づいて光ファイバの非線形光学効果に起因する信号品質の劣化量を示すペナルティを求める制御手段と、を備える。

【0011】

本発明の受信信号処理方法は、入力された受信信号のコンスタレーションに基づいて受信信号のシンボルを復調し、前記復調された信号のシンボルの分布及び前記復調された信号のシンボル間の距離に基づいて、前記受信信号の品質を示す第１のＱ値を求めて出力し、前記復調された信号の前方誤り訂正を行い、訂正した信号を復調電気信号として出力し、前記前方誤り訂正の際の符号誤り率に基づいて前記受信信号の品質を示す第２のＱ値を求めて出力し、前記第１のＱ値及び第２のＱ値に基づいて光ファイバの非線形光学効果に起因する信号品質の劣化量を示すペナルティを求める、ことを特徴とする。

【0012】

本発明の受信信号処理プログラムは、受信信号処理装置のコンピュータに、入力された受信信号のコンスタレーションに基づいて受信信号のシンボルを復調する処理、前記復調された信号のシンボルの分布及び前記復調された信号のシンボル間の距離に基づいて、前記受信信号の品質を示す第１のＱ値を求めて出力する処理、前記復調された信号の前方誤り訂正を行い、訂正した信号を復調電気信号として出力する処理、前記前方誤り訂正の際の符号誤り率に基づいて前記受信信号の品質を示す第２のＱ値を求めて出力する処理、前記第１のＱ値及び第２のＱ値に基づいて光ファイバの非線形光学効果に起因する信号品質の劣化量を示すペナルティを求める処理、を実行させる。

【発明の効果】

【0013】

本発明は、簡単な構成で信号品質の低下原因をリアルタイムに特定し、非線形光学効果に起因する信号品質の劣化量を示すペナルティを求めることを可能とするという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１の実施形態の光受信器の構成を示すブロック図である。

【図2】受信信号のコンスタレーション上のシンボルの分布の例を示す図である。

【図3】シンボルＳ１及びＳ２の間の距離の例を表す図である。

【図4】Ｑ＿ｃｏｎｓｔ値とＱ＿ｂｅｒ値の計算結果の例を示す図である。

【図5】第２の実施形態の受信信号処理装置の構成を示すブロック図である。

【図6】第２の実施形態の受信信号処理装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。以下では、自己位相変調（self phase modulation）をＳＰＭ、相互位相変調（cross phase modulation）をＸＰＭ、相互偏波変調（cross polarization modulation）をＸＰｏｌＭと記載する。

【0016】

ＳＰＭ、ＸＰＭあるいはＸＰｏｌＭなどに起因する、光ファイバの非線形光学効果（以下、単に「非線形効果」という。）により引き起こされる信号劣化は、定常的に一様に生じるのではなく、短時間で集中的にビット誤りを発生させる場合が多い。

【0017】

一方、光信号の品質指標として、Ｑ値が用いられる。一般に、Ｑ値が高いほど信号品質が高いことを示す。以下の実施形態では、Ｑ値として、算出方法が異なるＱ＿ｂｅｒ値及びＱ＿ｃｏｎｓｔ値が用いられる。

【0018】

Ｑ＿ｂｅｒ値は、ＦＥＣ（前方誤り訂正）の誤り訂正数から計算される。ＦＥＣの誤り訂正数には、非線形効果によるインパルス的なビット誤りも確実にカウントされる。これに対して、Ｑ＿ｃｏｎｓｔ値は、光ファイバ増幅器から生ずる自然放出光（amplified spontaneous emission、ASE）雑音などのランダム雑音による分布広がりが支配的なコンスタレーションマップから、ガウス分布による近似計算で求められる。Ｑ＿ｃｏｎｓｔ値の計算では、非線形効果の影響によるインパルス的な信号劣化分は、近似計算によって平滑化される。その結果、Ｑ＿ｃｏｎｓｔ値は、非線形効果による信号劣化を含まないＱ値である。従って、Ｑ＿ｂｅｒ値とＱ＿ｃｏｎｓｔ値とを比較することにより、非線形効果による信号品質の劣化量（以下、「ペナルティ」という。）を求めることが可能となる。

【0019】

Ｑ＿ｂｅｒ値は、ＦＥＣを行う誤り訂正部から出力される誤り訂正数から、リアルタイムに計算で求められる。Ｑ＿ｃｏｎｓｔ値は、光受信器で生成されるコンスタレーションマップの信号分布から、やはりリアルタイムに計算で求められる。ここで、Ｑ＿ｂｅｒ値とＱ＿ｃｏｎｓｔ値を計算するために、測定器や信号光の特性劣化の要因となるデバイスを光受信器に追加する必要はない。その結果、以下の実施形態によれば、信号光の特性への影響や装置の価格の上昇を抑えつつ、信号品質の低下原因をリアルタイムに特定し、非線形効果に起因するペナルティの監視がリアルタイムに可能となる。

【0020】

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の光受信器２００の構成を示すブロック図である。光受信器２００は、ＱＰＳＫデジタルコヒーレント光受信器である。光受信器２００は、局部発振光源（局発光源）２０３、９０度光ハイブリッドミキサー２０４、光電変換部２０５、アナログデジタル変換部２０６、デジタル信号処理部２０７、誤り訂正部２０８、制御部２１１を備える。

【0021】

９０度光ハイブリッドミキサー２０４は、例えば光導波路デバイスで構成される。９０度光ハイブリッドミキサー２０４は、入力された信号光（受信信号光）を、同相位相（in phase）信号光及び直交位相（quadrature phase）信号光に分離する。局発光源２０３は、分離されたそれぞれの受信信号光とのビート信号を生成するための局発光を生成して、９０度光ハイブリッドミキサー２０４に入力する。局発光源２０３は、例えば半導体レーザを含んで構成される。

【0022】

光電変換部２０５は、９０度光ハイブリッドミキサー２０４で生成されたビート信号を、電気信号に変換する。光電変換部２０５は、例えば、高速フォトダイオードである。アナログデジタル変換部２０６は、光電変換部２０５から出力された電気信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号処理部２０７は、デジタル信号に変換された電気信号にデジタルコヒーレント復調処理を行って受信信号を復調する。以上の局発光源２０３、９０度光ハイブリッドミキサー２０４、光電変換部２０５、アナログデジタル変換部２０６、デジタル信号処理部２０７の構成及び動作は一般的なデジタルコヒーレント光受信器として知られているので、これらの詳細な説明は省略する。

【0023】

デジタル信号処理部２０７は、さらに、復調された受信信号のコンスタレーションマップの分布からＱ＿ｃｏｎｓｔ値を求めて制御部２１１に出力する。誤り訂正部２０８は、復調された受信信号のＦＥＣ処理を行い、復調電気信号として出力する。また、誤り訂正部２０８は、ＦＥＣ処理における誤り訂正数からＢＥＲ（符号誤り率）を計算し、ＢＥＲに基づいて計算されたＱ＿ｂｅｒ値を制御部２１１に出力する。デジタル信号処理部２０７及び誤り訂正部２０８は、例えば、ＤＳＰ（digital signal processor）で制御される演算回路として構成されてもよい。

【0024】

制御部２１１は、デジタル信号処理部２０７からＱ＿ｃｏｎｓｔ値を取得するとともに、誤り訂正部２０８からＱ＿ｂｅｒ値を取得する。制御部２１１は、Ｑ＿ｃｏｎｓｔ値とＱ＿ｂｅｒ値とを比較することで、非線形効果によるペナルティをリアルタイムに監視できる。制御部２１１は、ＣＰＵ（central processing unit、中央処理装置）２２０及び半導体メモリ等の記録装置２２１を備えてもよい。ＣＰＵ２２０は、記録装置２２１に記録されたプログラムにより、デジタル信号処理部２０７、誤り訂正部２０８、制御部２１１を含む光受信器２００の全体を制御してもよい。

【0025】

以下に、Ｑ＿ｃｏｎｓｔ値とＱ＿ｂｅｒ値との計算手順、及び、Ｑ＿ｃｏｎｓｔ値とＱ＿ｂｅｒ値とに基づいて非線形効果によるペナルティを求める手順について説明する。

【0026】

誤り訂正部２０８におけるＦＥＣの誤り訂正数から計算されるＢＥＲとＱ＿ｂｅｒ値との関係は、相補誤差関数ｅｒｆｃ（complementary error function）を用いて式（１）のように表される。

【0027】

従って、Ｑ＿ｂｅｒ値は、相補誤差関数の逆関数ｅｒｆｃ^−１を用いて式（２）のように表される。

【0028】

次に、デジタル信号処理部２０７で生成されるコンスタレーションからＱ＿ｃｏｎｓｔ値を求める手順について説明する。図２は、受信信号のコンスタレーション上のシンボルの分布の例を示す図である。図２の横軸Iは同相位相の信号の振幅を示し、図２の縦軸Ｑは直交位相の信号の振幅を示す。図２には、振幅（Ｉ，Ｑ）が（１，１）、（１，−１）、（−１，−１）、（−１，１）の４個のシンボルが示される。

【0029】

図３は、コンスタレーション上の任意のシンボルＳ１及びＳ２間の距離を表す図である。図２及び図３のシンボルにおいて、シンボル間のユークリッド距離をｄ、シンボルの雑音分布を平均０で分散σ^２のガウス分布と仮定する。この場合、図３のシンボルＳ１がシンボルＳ２に誤る確率ＢＥＲ_{ｃｏｎｓｔ}は、式（３）で表される。

【0030】

従って、Ｑ＿ｃｏｎｓｔ値は、式（４）のように表される。

【0031】

図４は、Ｑ＿ｃｏｎｓｔ値とＱ＿ｂｅｒ値との計算結果の例を示す図である。図４は、伝送路である光ファイバへの信号光の送出パワー（以下、「送出パワー」という。）を実際に変化させ、伝送路を介して光受信器２００で受信された受信信号光に基づいて計算されたＱ＿ｃｏｎｓｔ値とＱ＿ｂｅｒ値との例を示す。Ｑ＿ｃｏｎｓｔ値は、受信信号のコンスタレーションマップの分布から計算された。Ｑ＿ｂｅｒ値は、受信信号の誤り訂正部２０８における誤り訂正数から計算された。図４の横軸は相対的な送出パワー（以下、「相対送出パワー」という。）である。図４の縦軸は、コンスタレーションから求めたＱ＿ｃｏｎｓｔ値（破線）と、ＢＥＲから求めたＱ＿ｂｅｒ値（実線）とを示す。図４の縦軸で示されるＱ＿ｃｏｎｓｔ値と、Ｑ＿ｂｅｒ値とは、いずれも相対値（任意目盛）を示す。

【0032】

図４において、Ｑ＿ｃｏｎｓｔ値とＱ＿ｂｅｒ値との差が非線形効果によるペナルティを示す。送出パワーを初期値（相対送出パワー＝０ｄＢ）から上げていくと、徐々にＱ＿ｃｏｎｓｔ値とＱ＿ｂｅｒ値の差、すなわちペナルティが大きくなる。図４では、特に、相対送出パワーが７ｄＢを超えるとＱ＿ｂｅｒ値が減少に転じるため、ペナルティが急激に増大する。

【0033】

すなわち、図４の場合は、相対送出パワーが７ｄＢ付近でＱ＿ｂｅｒ値は最適値となる。すなわち、相対送出パワーを７ｄＢよりも増加させると、非線形効果の影響でＱ＿ｂｅｒ値は悪化する。一方、相対送出パワーを７ｄＢよりも減少させると、ＡＳＥ等のランダム雑音の影響によりＱ＿ｂｅｒ値が悪化する。

【0034】

従って、相対送出パワーの増加によりＱ＿ｂｅｒ値が上昇する場合には、信号劣化の主な原因はＡＳＥ雑音などによる線形劣化によるものと特定できる。信号劣化の原因がこのようなランダム雑音による線形劣化である場合は、送出パワーを高くすることにより、Ｑ＿ｂｅｒ値及びＱ＿ｃｏｎｓｔ値が改善される。これは、送出パワーの増加により、受信信号光のＯＳＮＲが高くなるためである。

【0035】

しかしながら、非線形効果による信号劣化が大きい場合は、送出パワーをより高くすることで受信信号光のＯＳＮＲが向上してＱ＿ｃｏｎｓｔ値が改善される一方、非線形効果によってＱ＿ｂｅｒ値は低下する。その結果、非線形効果による信号劣化が大きい場合は、Ｑ＿ｃｏｎｓｔ値の改善効果よりも、Ｑ＿ｂｅｒ値の低下によるペナルティの増大が支配的となる。このような場合には、送出パワーを高くすると、信号品質はむしろ悪化する。従って、相対送出パワーの増加によりＱ＿ｂｅｒ値が低下する場合には、信号品質の劣化原因は非線形効果によるものと特定できる。そして、領域非線形効果に起因するＱ＿ｂｅｒ値の悪化が信号品質を支配する領域では、送出パワーを低下させることで非線形効果に起因するＱ＿ｂｅｒ値の悪化を抑制することでペナルティを小さくし、信号品質を改善できる。

【0036】

このように、第１の実施形態の光受信器２００は、光受信器の電気回路で算出されるＱ＿ｃｏｎｓｔ値とＱ＿ｂｅｒ値とをリアルタイムに算出する。そして、これらを比較することで、光ファイバの非線形光学効果によるペナルティを、測定器や分光デバイスを用いることなく、リアルタイムで求めることが可能になる。

【0037】

ここで、Ｑ＿ｃｏｎｓｔ値とＱ＿ｂｅｒ値とをリアルタイムに比較する手順は、伝送速度に依存しない。また、変調方式はＱＰＳＫに限定されない。すなわち、変調方式はＢＰＳＫや８値の位相変調であってもよい。あるいは、変調方式は、ＮＲＺ（non-return-to-zero）やＲＺ（return-to-zero）などの強度変調であってもよい。さらには、変調方式は、ｍ−ＱＡＭ（ｍ値 quadrature amplitude modulation）などの、位相変調と強度変調とを組み合わせた方式でもよい。このように、第１の実施形態の効果は、変復調方式にも依存しない。

【0038】

以上説明したように、第１の実施形態の光受信器は、符号誤り発生原因を、測定器や主信号光の特性劣化を生じさせる恐れのあるデバイスを追加することなく、簡単な構成でリアルタイムに特定し、非線形効果によるペナルティを求めることができる。

【0039】

その理由は、コンスタレーションマップ上のシンボルの分布から求められるＱ＿ｃｏｎｓｔ値と誤り訂正数から求まるＱ＿ｂｅｒ値とを用いて、ＡＳＥ等の雑音に基づく信号品質と、光ファイバの非線形光学効果に基づく信号品質とが独立に計算されるからである。

【0040】

（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態の受信信号処理装置３００の構成を示すブロック図である。受信信号処理装置３００は、第１の実施形態で説明したデジタル信号処理部２０７、誤り訂正部２０８及び制御部２１１を備える。第１の実施形態で説明したデジタル信号処理部２０７、誤り訂正部２０８及び制御部２１１の機能は、以下のようにも記載できる。

【0041】

デジタル信号処理部２０７は、入力された受信信号のコンスタレーションに基づいて受信信号のシンボルを復調する。デジタル信号処理部２０７は、さらに、復調された信号のシンボルの分布及び復調された信号のシンボル間の距離に基づいて、受信信号の品質を示すＱ＿ｃｏｎｓｔ値（第１のＱ値）を求めて出力する。

【0042】

誤り訂正部２０８は、デジタル信号処理部２０７で復調された信号の前方誤り訂正を行い、訂正した信号を復調電気信号として出力する。誤り訂正部２０８は、さらに、前方誤り訂正の際の符号誤り率に基づいて、受信信号の品質を示すＱ＿ｂｅｒ値（第２のＱ値）を求めて出力する。

【0043】

制御部２１１は、Ｑ＿ｃｏｎｓｔ値及びＱ＿ｂｅｒ値に基づいて、光ファイバの非線形効果による信号品質の劣化量（ペナルティ）を求める。ペナルティは、例えば、Ｑ＿ｃｏｎｓｔ値とＱ＿ｂｅｒ値との差分から求めてもよい。

【0044】

図６は、第２の実施形態の受信信号処理装置３００の動作手順の一例を示すフローチャートである。デジタル信号処理部２０７は、入力された受信信号のコンスタレーションに基づいて受信信号のシンボルを復調する（図６のステップＳ０１）。そして、デジタル信号処理部２０７は、復調された信号のシンボルの分布及び復調された信号のシンボル間の距離に基づいて、受信信号の品質を示すＱ＿ｃｏｎｓｔ値を求める（Ｓ０２）。

【0045】

さらに、誤り訂正部２０８は、復調された信号の前方誤り訂正を行い、訂正した信号を復調電気信号として出力し（Ｓ０３）、前方誤り訂正の際の符号誤り率に基づいて受信信号の品質を示すＱ＿ｂｅｒ値を求める（Ｓ０４）。

【0046】

制御部２１１は、Ｑ＿ｃｏｎｓｔ値及びＱ＿ｂｅｒ値に基づいて光ファイバの非線形光学効果に起因するペナルティを求める（Ｓ０５）。

【0047】

ここで、制御部２１１は、第１の実施形態と同様に、受信信号のシンボル間のユークリッド距離をｄ、シンボルの雑音分布の分散をσ^２としたとき、Ｑ＿ｃｏｎｓｔ値をｄ／（２σ）として求めてもよい。さらに、制御部２１１は、前方誤り訂正の際の符号誤り率をＢＥＲ、相補誤差関数の逆関数をerfc^-1、２の平方根を２^1/2としたとき、Ｑ＿ｂｅｒ値を２^1/2×erfc^-1（２×ＢＥＲ）として求めてもよい。また、図６のステップＳ０２が実行される位置は、ステップＳ０１とステップＳ０５の間にあればよい。

【0048】

このような構成を備える受信信号処理装置３００は、第１の実施形態と同様に、受信信号のＱ＿ｃｏｎｓｔ値とＱ＿ｂｅｒ値とをリアルタイムに算出できる。そして、Ｑ＿ｃｏｎｓｔ値とＱ＿ｂｅｒ値とを比較することで、光ファイバの非線形効果によるペナルティをリアルタイムに計算で求め、信号劣化の原因を特定できる。すなわち、第２の実施形態の受信信号処理装置３００も、簡単な構成で信号品質の低下原因をリアルタイムに特定し、非線形光学効果に起因するペナルティを求めることを可能とする。

【0049】

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

【符号の説明】

【0050】

２００ 光受信器
２０３ 局部発振光源（局発光源）
２０４ ９０度光ハイブリッドミキサー
２０５ 光電変換部
２０６ アナログデジタル変換部
２０７ デジタル信号処理部
２０８ 誤り訂正部
２１１ 制御部
２２０ ＣＰＵ
２２１ 記録装置
３００ 受信信号処理装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】