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特開2024-138948信号処理回路、ディジタルコヒーレント受信器及びディジタルコヒーレント通信システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024138948
(43)【公開日】2024-10-09
(54)【発明の名称】信号処理回路、ディジタルコヒーレント受信器及びディジタルコヒーレント通信システム
(51)【国際特許分類】
H04B 10/61 20130101AFI20241002BHJP
H04B 10/2507 20130101ALI20241002BHJP
【ＦＩ】
H04B10/61
H04B10/2507
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023049684
(22)【出願日】2023-03-27
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和４年度、総務省、委託事業 「次世代ディジタルコヒーレント光ファイバ通信技術の研究開発」 産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】504139662
【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構
(74)【代理人】
【識別番号】100105924
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 賢樹
(72)【発明者】
【氏名】森 洋二郎
(72)【発明者】
【氏名】久野 拓真
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 浩
(72)【発明者】
【氏名】石川 誉聡
【テーマコード（参考）】
5K102
【Ｆターム（参考）】
5K102AA52
5K102AD00
5K102AD01
5K102AD15
5K102AH11
5K102KA01
5K102KA02
5K102KA39
5K102PB11
5K102RD26
(57)【要約】
【課題】モード多重システムにおいて位相変動及び周波数オフセットが存在する場合においても、波長分割多重分離及びＩＱ不均衡補償を同時に実現する。
【解決手段】信号処理回路１は、波長分割多重分離を行う第１のディジタルフィルタ１０と、受信器側ＩＱ利得不均衡補償を行う第３のディジタルフィルタ３０と、搬送波周波数の推定を行う第６のディジタルフィルタと、を含む。第６のディジタルフィルタ６０は、推定した周波数オフセット値を第１のディジタルフィルタ１０にフィードバックする。第１のディジタルフィルタ１０は、フィードバックされた周波数オフセット値に基づいて帯域外クロストークを除去する。第１のディジタルフィルタ１０、第３のディジタルフィルタ３０及び第６のディジタルフィルタ６０は、ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、この順に直列に接続される。
【選択図】図２
【解決手段】信号処理回路１は、波長分割多重分離を行う第１のディジタルフィルタ１０と、受信器側ＩＱ利得不均衡補償を行う第３のディジタルフィルタ３０と、搬送波周波数の推定を行う第６のディジタルフィルタと、を含む。第６のディジタルフィルタ６０は、推定した周波数オフセット値を第１のディジタルフィルタ１０にフィードバックする。第１のディジタルフィルタ１０は、フィードバックされた周波数オフセット値に基づいて帯域外クロストークを除去する。第１のディジタルフィルタ１０、第３のディジタルフィルタ３０及び第６のディジタルフィルタ６０は、ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、この順に直列に接続される。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ディジタルコヒーレント受信器に使われる信号処理回路であって、
波長分割多重分離を行う第１のディジタルフィルタと、
受信器側ＩＱ不均衡補償を行う第３のディジタルフィルタと、
搬送波周波数の推定を行う第６のディジタルフィルタと、
を含み、
前記第６のディジタルフィルタは、推定した周波数オフセット値を前記第１のディジタルフィルタにフィードバックし、
前記第１のディジタルフィルタは、フィードバックされた周波数オフセット値に基づいて帯域外クロストークを除去し、
前記第１のディジタルフィルタ、前記第３のディジタルフィルタ及び前記第６のディジタルフィルタは、前記ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、この順に直列に接続されることを特徴とする信号処理回路。
波長分割多重分離を行う第１のディジタルフィルタと、
受信器側ＩＱ不均衡補償を行う第３のディジタルフィルタと、
搬送波周波数の推定を行う第６のディジタルフィルタと、
を含み、
前記第６のディジタルフィルタは、推定した周波数オフセット値を前記第１のディジタルフィルタにフィードバックし、
前記第１のディジタルフィルタは、フィードバックされた周波数オフセット値に基づいて帯域外クロストークを除去し、
前記第１のディジタルフィルタ、前記第３のディジタルフィルタ及び前記第６のディジタルフィルタは、前記ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、この順に直列に接続されることを特徴とする信号処理回路。
【請求項2】
前記ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、前記第１のディジタルフィルタの前段又は前記第１のディジタルフィルタと前記第３のディジタルフィルタとの間に、波長分散補償を行う第２のディジタルフィルタを含むことを特徴とする請求項１に記載の信号処理回路。
【請求項3】
前記ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、前記第３のディジタルフィルタと前記第６のディジタルフィルタとの間に、モード分割多重分離を行う第４のディジタルフィルタを含むことを特徴とする請求項１に記載の信号処理回路。
【請求項4】
前記ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、前記第３のディジタルフィルタと前記第６のディジタルフィルタとの間又は前記第６のディジタルフィルタの後段に、搬送波位相推定を行う第５のディジタルフィルタを含むことを特徴とする請求項１に記載の信号処理回路。
【請求項5】
前記ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、前記第６のディジタルフィルタの後段に、送信器側ＩＱ不均衡補償を行う第７のフィルタを含むことを特徴とする請求項１に記載の信号処理回路。
【請求項6】
信号処理回路と、コヒーレントレシーバと、ＡＤコンバータと、ローカル光源とを備えたディジタルコヒーレント受信器であって、
前記信号処理回路は、
波長分割多重分離を行う第１のディジタルフィルタと、
受信器側ＩＱ不均衡補償を行う第３のディジタルフィルタと、
搬送波周波数の推定を行う第６のディジタルフィルタと、
を含み、
前記第６のディジタルフィルタは、推定した周波数オフセット値を前記第１のディジタルフィルタにフィードバックし、
前記第１のディジタルフィルタは、フィードバックされた周波数オフセット値に基づいて帯域外クロストークを除去し、
前記第１のディジタルフィルタ、前記第３のディジタルフィルタ及び前記第６のディジタルフィルタは、前記ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、この順に直列に接続されることを特徴とするディジタルコヒーレント受信器。
前記信号処理回路は、
波長分割多重分離を行う第１のディジタルフィルタと、
受信器側ＩＱ不均衡補償を行う第３のディジタルフィルタと、
搬送波周波数の推定を行う第６のディジタルフィルタと、
を含み、
前記第６のディジタルフィルタは、推定した周波数オフセット値を前記第１のディジタルフィルタにフィードバックし、
前記第１のディジタルフィルタは、フィードバックされた周波数オフセット値に基づいて帯域外クロストークを除去し、
前記第１のディジタルフィルタ、前記第３のディジタルフィルタ及び前記第６のディジタルフィルタは、前記ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、この順に直列に接続されることを特徴とするディジタルコヒーレント受信器。
【請求項7】
送信器と、ディジタルコヒーレント受信器とを備えたディジタルコヒーレント通信システムであって、
前記ディジタルコヒーレント受信器は、信号処理回路と、コヒーレントレシーバと、ＡＤコンバータと、ローカル光源とを備えたディジタルコヒーレント受信器であって、
前記信号処理回路は、
波長分割多重分離を行う第１のディジタルフィルタと、
受信器側ＩＱ不均衡補償を行う第３のディジタルフィルタと、
搬送波周波数の推定を行う第６のディジタルフィルタと、
を含み、
前記第６のディジタルフィルタは、推定した周波数オフセット値を前記第１のディジタルフィルタにフィードバックし、
前記第１のディジタルフィルタは、フィードバックされた周波数オフセット値に基づいて帯域外クロストークを除去し、
前記第１のディジタルフィルタ、前記第３のディジタルフィルタ及び前記第６のディジタルフィルタは、前記ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、この順に直列に接続されることを特徴とするディジタルコヒーレント通信システム。
前記ディジタルコヒーレント受信器は、信号処理回路と、コヒーレントレシーバと、ＡＤコンバータと、ローカル光源とを備えたディジタルコヒーレント受信器であって、
前記信号処理回路は、
波長分割多重分離を行う第１のディジタルフィルタと、
受信器側ＩＱ不均衡補償を行う第３のディジタルフィルタと、
搬送波周波数の推定を行う第６のディジタルフィルタと、
を含み、
前記第６のディジタルフィルタは、推定した周波数オフセット値を前記第１のディジタルフィルタにフィードバックし、
前記第１のディジタルフィルタは、フィードバックされた周波数オフセット値に基づいて帯域外クロストークを除去し、
前記第１のディジタルフィルタ、前記第３のディジタルフィルタ及び前記第６のディジタルフィルタは、前記ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、この順に直列に接続されることを特徴とするディジタルコヒーレント通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、信号処理回路、ディジタルコヒーレント受信器及びディジタルコヒーレント通信システムに関する。
【背景技術】
【0002】
ディジタルコヒーレント受信器はディジタル信号処理回路とコヒーレント光受信器により構成され、長距離光ファイバ伝送系で広く普及している。コヒーレント通信システムにおいて、周波数利用効率をさらに拡大するためには、高次多値変調の高次化と、波長分割多重密度の高密度化の両方が必要となる。高密度な波長分割多重方式の中でも、周波数領域における信号間の間隔を極限まで信号帯域幅に近づけたものをナイキスト波長分割多重方式と呼ぶ。ナイキスト波長分割多重方式は、シンボル間干渉とチャネル間クロストークを回避しながら達成できる最大の周波数利用効率を実現する。また、伝送容量をさらに増加させる技術として、モード分割多重技術が存在する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】M. Arikawa, M. Saito, and K. Hayashi, “Compensation and monitoring of transmitter and receiver impairments in 10.000-km single-mode fiber transmission by adaptive multi-layer filters with augmented inputs,” Optics Express, Vol. 30, No. 12, June 2022.
【非特許文献2】Y. Mori, C. Han, H. Lu, and K. Kikuchi, "Wavelength demultiplexing of Nyquist WDM signals under large frequency offsets in digital coherent receivers," European Conference on Optical Communication (ECOC 2013), paper Mo.4.C.6, London, United Kingdom, September 2013.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
高次多値変調方式は、シンボルがコンスタレーション上において密に配置されることから、ＩＱ利得不均衡、ＩＱ位相不均衡、及びＩＱスキューを含むＩＱ不均衡により信号品質が著しく低下する。また、受信されたナイキスト波長分割多重信号は、隣接チャネルに存在する信号を原因とする帯域外クロストークにより信号対雑音比が劣化する。モード分割多重システムでは異なる伝搬モードの信号が結合しクロストークが生じるため、安定的にクロストークを除去可能なモード分離技術が必要である。従って、ＩＱ不均衡補償、波長分割多重分離と、モード間クロストーク除去と、を両方同時に行うことが可能なディジタル信号処理回路が必要となる。
【0005】
モード分割多重分離技術及びＩＱ不均衡補償技術として、複素タップ係数を用いたＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタを多段接続した信号処理回路構成が提案されている（非特許文献１参照）。この信号処理回路構成ではトレーニング信号を用いてフィルタタップ係数を逐次更新するＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムによりモード多重分離を行なうため、ＣＭＡ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｍｏｄｕｌｕｓ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）に特有のモード特異点問題を回避することができる。また、最急降下法により各フィルタに起因して生じた誤差信号を個別に導出することができるため、フィルタ間の干渉を避けるようにフィルタタップ係数を更新することができる。多段接続されたフィルタの中にはＷＬ（Ｗｉｄｅｌｙ Ｌｉｎｅａｒ）フィルタが存在し、これによりＩＱ不均衡を補償する。
【0006】
しかしながら、この信号処理回路構成によりナイキスト波長分割多重信号の分離を行うためには、急峻なカットオフ特性を実現するために、多数のフィルタタップ係数を有するＦＩＲフィルタを用いる必要があり、これには膨大な計算量を必要とする。急峻なカットオフ特性を有するディジタルフィルタをフーリエ変換後の信号スペクトルに対して乗じる処理であれば、低計算量にナイキスト波長分割多重信号の分離が可能である。しかし、周波数オフセットが生じた場合、この方法では抽出したい信号の一部を削除し、隣接信号のクロストークの一部を残存させてしまう。
【0007】
そこで、周波数オフセットが存在する場合においても、周波数領域におけるフィルタ処理により波長分割多重分離を可能とする手法が提案されている（非特許文献２参照）。この手法は４段階の処理により、ナイキスト波長分割多重信号を分離する。第一の処理では、低次の適応フィルタにより波長分割多重分離を行う。第二の処理では、得られた信号を周波数推定器に入力し、周波数オフセットの値を推定する。第三の処理では、推定した周波数オフセットの値に基づき、周波数領域において急峻なカットオフ特性を有するディジタルディジタルフィルタの通過域の中心を移動させる。第四の処理では、フーリエ変換後の信号スペクトルに対し、急峻なカットオフ特性を有するディジタルフィルタを作用させる。この四段階の処理を経ることで、周波数オフセットが存在する状況においても、ナイキスト波長分割多重信号を分離することができる。
【0008】
しかしながら、周波数オフセットと受信器ＩＱ不均衡が共に生じた場合、隣接チャネルから生じたクロストークが信号帯域内へ侵入してしまう。この受信器ＩＱ不均衡由来のクロストークは、波長分割多重分離後の場合、ＩＱ不均衡補償を行ったとしても除去することができない。なお、ここまでの議論はすべてナイキスト波長分割多重システムに焦点を当てたものであるが、サブキャリア多重システムにおいても同様である。
【0009】
本開示はこうした状況に鑑みてなされており、その目的とするところは、モード多重システムにおいて位相変動及び周波数オフセットが存在する場合においても、波長分割多重分離及びＩＱ不均衡補償を同時に実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために、本開示のある態様の信号処理回路は、ディジタルコヒーレント受信器に使われる信号処理回路であって、波長分割多重分離を行う第１のディジタルフィルタと、受信器側ＩＱ不均衡補償を行う第３のディジタルフィルタと、搬送波周波数の推定を行う第６のディジタルフィルタと、を含む。第６のディジタルフィルタは、推定した周波数オフセット値を第１のディジタルフィルタにフィードバックする。第１のディジタルフィルタは、フィードバックされた周波数オフセット値に基づいて帯域外クロストークを除去する。第１のディジタルフィルタ、第３のディジタルフィルタ及び第６のディジタルフィルタは、ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、この順に直列に接続される。
【0011】
ある実施の形態では、信号処理回路は、ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、第１のディジタルフィルタの前段又は第１のディジタルフィルタと第３のディジタルフィルタとの間に、波長分散補償を行う第２のディジタルフィルタを含んでもよい。
【0012】
ある実施の形態では、信号処理回路は、ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、第３のディジタルフィルタと第６のディジタルフィルタとの間に、モード分割多重分離を行う第４のディジタルフィルタを含んでもよい。
【0013】
ある実施の形態では、信号処理回路は、ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、第３のディジタフィルタと第６のディジタルフィルタとの間又は第６のディジタルフィルタの後段に、搬送波位相推定を行う第５のディジタルフィルタを含んでもよい。
【0014】
ある実施の形態では、信号処理回路は、ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、第６のディジタルフィルタの後段に、送信器側ＩＱ不均衡補償を行う第７のフィルタを含んでもよい。
【0015】
本開示の別の態様は、ディジタルコヒーレント受信器である。このディジタルコヒーレント受信器は、信号処理回路と、コヒーレントレシーバと、ＡＤコンバータと、ローカル光源とを備えたディジタルコヒーレント受信器であって、信号処理回路は、波長分割多重分離を行う第１のディジタルフィルタと、受信器側ＩＱ不均衡補償を行う第３のディジタルフィルタと、搬送波周波数の推定を行う第６のディジタルフィルタと、を含む。第６のディジタルフィルタは、推定した周波数オフセット値を第１のディジタルフィルタにフィードバックする。第１のディジタルフィルタは、フィードバックされた周波数オフセット値に基づいて帯域外クロストークを除去する。第１のディジタルフィルタ、第３のディジタルフィルタ及び第６のディジタルフィルタは、ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、この順に直列に接続される。
【0016】
本開示のさらに別の態様は、ディジタルコヒーレント通信システムである。このディジタルコヒーレント通信システムは、送信器と、ディジタルコヒーレント受信器とを備えたディジタルコヒーレント通信システムであって、ディジタルコヒーレント受信器は、信号処理回路と、コヒーレントレシーバと、ＡＤコンバータと、ローカル光源とを備えたディジタルコヒーレント受信器であって、信号処理回路は、波長分割多重分離を行う第１のディジタルフィルタと、受信器側ＩＱ不均衡補償を行う第３のディジタルフィルタと、搬送波周波数の推定を行う第６のディジタルフィルタと、を含む。第６のディジタルフィルタは、推定した周波数オフセット値を第１のディジタルフィルタにフィードバックする。第１のディジタルフィルタは、フィードバックされた周波数オフセット値に基づいて帯域外クロストークを除去する。第１のディジタルフィルタ、第３のディジタルフィルタ及び第６のディジタルフィルタは、ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、この順に直列に接続される。
【0017】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本開示の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本開示の態様として有効である。
【発明の効果】
【0018】
本開示によれば、ディジタルコヒーレント通信におけるＩＱ不均衡を補償しつつ、搬送波位相及び周波数を推定してこれを波長分割多重分離フィルタにフィードバックすることで、位相変動及び周波数オフセットの存在下においても安定にモード多重分離及びナイキスト波長分割多重分離を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】適応フィルタの機能ブロック図である。
【図2】第１の実施の形態に係る信号処理回路の機能ブロック図である。
【図3】第２の実施の形態に係るディジタルコヒーレント受信器の機能ブロック図である。
【図4】第３の実施の形態に係るディジタルコヒーレント通信システムの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本開示を好適な実施の形態をもとに各図面を参照しながら説明する。実施の形態及び変形例では、同一または同等の構成要素、部品には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部品の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない要素の一部は省略して表示する。また、第１、第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。
【0021】
具体的な実施の形態を説明する前に基本となる知見を説明する。図１は、基本的な適応フィルタの機能ブロック図である。適応フィルタは、伝達関数を適応アルゴリズムに従って自己適応させるフィルタである。図１に示されるように、適応フィルタは適応アルゴリズムとＦＩＲフィルタとを含み、入力信号に基づいて自己適応する。
【0022】
ＦＩＲフィルタに信号ｘ（ｎ）を入力したときの出力信号をｙ（ｎ）とすると、出力信号ｙ（ｎ）は以下の方程式により表すことができる。
ｙ（ｎ）＝ｈ１ ｘ（ｎ）＋ｈ２ ｘ（ｎ－１）＋…＋ｈｋ ｘ（ｎ－（ｋ－１））
ここでｈｋはフィルタタップ係数であり、ｋはフィルタタップ数である。また、ｘ（ｎ－１）はｘ（ｎ）に対し、Ｚ－１だけ遅延した信号を示す。フィルタタップ数ｋは遅延性の信号劣化要因を補償する場合、その遅延量に応じたフィルタタップの数Ｎが必要となる。
ｙ（ｎ）＝ｈ１ ｘ（ｎ）＋ｈ２ ｘ（ｎ－１）＋…＋ｈｋ ｘ（ｎ－（ｋ－１））
ここでｈｋはフィルタタップ係数であり、ｋはフィルタタップ数である。また、ｘ（ｎ－１）はｘ（ｎ）に対し、Ｚ－１だけ遅延した信号を示す。フィルタタップ数ｋは遅延性の信号劣化要因を補償する場合、その遅延量に応じたフィルタタップの数Ｎが必要となる。
【0023】
フィルタタップ係数は、適応アルゴリズムにより出力信号ｙ（ｎ）と目標信号ｄ（ｎ）との差で表される誤差信号ｅ（ｎ）を最小化するように設定される。これにより、異なる伝搬モード間で生じるモード間クロストークを安定的に除去することが可能である。
【0024】
［第１の実施の形態］
図２は、第１の実施の形態に係る信号処理回路１の機能ブロック図である。なお、本信号処理回路は説明を簡略化するために偏波多重システム用の信号処理回路を図示したものであり、モード多重数が変化した場合には、適宜、信号処理回路内の素子数を変化させることで対応することが可能である。異なる２つの偏波モードをＸモード（Ｘ偏波）とＹモード(Ｙ偏波)に区別することする。
図２は、第１の実施の形態に係る信号処理回路１の機能ブロック図である。なお、本信号処理回路は説明を簡略化するために偏波多重システム用の信号処理回路を図示したものであり、モード多重数が変化した場合には、適宜、信号処理回路内の素子数を変化させることで対応することが可能である。異なる２つの偏波モードをＸモード（Ｘ偏波）とＹモード(Ｙ偏波)に区別することする。
【0025】
図２に示される通り、信号処理回路１は７段のディジタルフィルタを含んで構成される。すなわち信号処理回路１は、１段目に相当する第１のディジタルフィルタ１０と、２段目に相当する第２のディジタルフィルタ２０と、３段目に相当する第３のディジタルフィルタ３０と、４段目に相当する第４のディジタルフィルタ４０と、５段目に相当する第５のディジタルフィルタ５０と、６段目に相当する第６のディジタルフィルタ６０と、７段目に相当する第７のディジタルフィルタ７０と、を含む。第１のディジタルフィルタ１０、第２のディジタルフィルタ２０の接続順は不同であり、信号の入力側に直列に接続される。第１のディジタルフィルタ１０と第２のディジタルフィルタ２０の後に、第３のディジタルフィルタ３０及び第４のディジタルフィルタ４０がこの順で直列に接続される。第４のディジタルフィルタの後に第５のディジタルフィルタ５０及び第６のディジタルフィルタ６０が直列接続され、その接続順は不同である。第５のディジタルフィルタ５０及び第６のディジタルフィルタ６０の後に、第７のディジタルフィルタ７０が直列に接続される。
【0026】
第１のディジタルフィルタ１０は、波長分割多重分離フィルタと呼ぶこともある。第１のディジタルフィルタ１０は、ディジタルフィルタ１１と、ディジタルフィルタ１２と、ディジタルフィルタ１３、とディジタルフィルタ１４と、を含む。これらのディジタルフィルタは、急峻なカットオフ特性を有する波長分割多重分離フィルタであり、ロールオフ率０のコサインロールオフフィルタが適する。また、後述する搬送波周波数推定フィルタからフィードバックされた周波数オフセットの推定値に基づき、フィルタの中心周波数を変化させる機構を持つ。
【0027】
第２のディジタルフィルタ２０は、波長分散補償フィルタと呼ぶこともある。第２のディジタルフィルタ２０は、ディジタルフィルタ２１と、ディジタルフィルタ２２と、ディジタルフィルタ２３と、ディジタルフィルタ２４と、を含む。
【0028】
第３のディジタルフィルタ３０は、受信器ＩＱ不均衡補償フィルタと呼ぶこともある。第３のディジタルフィルタ３０は、２並列ディジタルフィルタ３１と、２並列ディジタルフィルタ３２と、を含む。２並列ディジタルフィルタ３１のフィルタタップ係数はｂｘ－ｏ、ｂｘ－ｃであるものとし、２並列ディジタルフィルタ３２のフィルタタップ係数はｂｙ－ｏ、ｂｙ－ｃであるものとする。
【0029】
第４のディジタルフィルタ４０は、モード多重分離フィルタと呼ぶこともある。第４のディジタルフィルタ４０は、バタフライフィルタ４１を含む。バタフライフィルタ４１のフィルタタップ係数をｃｘｘ、ｃｘｙ、ｃｙｘ、ｃｙｙとする
【0030】
第５のディジタルフィルタ５０は、搬送波位相推定フィルタと呼ぶこともある。第５のディジタルフィルタ５０は、ディジタルフィルタ５１と、ディジタルフィルタ５２と、を含む。ディジタルフィルタ５１及びディジタルフィルタ５２のフィルタタップ係数は、それぞれｆｘ、ｆｙであるものとする。
【0031】
第６のディジタルフィルタ６０は、搬送波周波数推定フィルタと呼ぶこともある。第６のディジタルフィルタ６０は、ディジタルフィルタ６１と、ディジタルフィルタ６２と、を含む。ディジタルフィルタ６１及びディジタルフィルタ６２のフィルタタップ係数は、それぞれｇｘ、ｇｙであるものとする。
【0032】
第７のディジタルフィルタ７０は、送信器ＩＱ不均衡補償フィルタと呼ぶこともある。第７のディジタルフィルタ７０はＷＬフィルタ７１と、ＷＬフィルタ７２と、を含む。ＷＬフィルタ７１のフィルタタップ係数は、ｈｘ－ｏ、ｈｘ－ｃである。Ｌフィルタ７２のフィルタタップ係数は、ｈｙ－ｏ、ｈｙ－ｃである。
【0033】
第１のディジタルフィルタ１０は、周波数オフセットの推定値に基づき帯域外クロストークを除去する。第２のディジタルフィルタ２０は、波長分散補償を行う。第３のディジタルフィルタ３０は、受信器側ＩＱ利得不均衡補償、受信器側ＩＱ位相不均衡補償および受信器側ＩＱスキュー補償を行う。第４のディジタルフィルタ４０は、モード分割多重分離を行う。第５のディジタルフィルタ５０は、搬送波位相推定を行う。第６のディジタルフィルタ６０は、搬送波周波数推定を行う。第７のディジタルフィルタ７０は、送信器側ＩＱ利得不均衡補償、送信器側ＩＱ位相不均衡補償および送信器側ＩＱスキュー補償を行う。
【0034】
（第１のディジタルフィルタ１０の動作）
第１のディジタルフィルタ１０（波長分割多重分離フィルタ１０）は、周波数オフセットの推定値に基づき帯域外クロストークを除去する。第１のディジタルフィルタ１０には、ｘモードの複素入力信号及びｙモードの複素入力信号を入力する。第１のディジタルフィルタ１０は、ｘモードの複素入力信号及びｙモードの複素入力信号に対して、ＭＷＤＦの系列長で離散フーリエ変換を行う。これにより、信号の周波数成分Ｓｏ－ｘ及びＳｏ－ｙが得られる。Ｓｏ－ｘ及びＳｏ－ｙの共役複素成分を、それぞれＳｃ－ｘ及びＳｃ－ｙとする。Ｓｏ－ｘ、Ｓｃ－ｘ、Ｓｏ－ｙ、Ｓｃ－ｙは、それぞれディジタルフィルタ１１、ディジタルフィルタ１２、ディジタルフィルタ１３、ディジタルフィルタ１４に入力される。各ディジタルフィルタからは、Ｓ’ｏ－ｘ、Ｓ’ｃ－ｘ、Ｓ’ｏ－ｙ、Ｓ’ｃ－ｙが出力として得られる。ディジタルフィルタ１１、ディジタルフィルタ１２、ディジタルフィルタ１３及びディジタルフィルタ１４は、急峻なカットオフ特性を有し、信号帯域幅と同一幅の通過域を有するディジタルフィルタである。ディジタルフィルタ１１及び１２には、ロールオフ率を０とするコサインロールオフフィルタが好適である。また、ディジタルフィルタ１１、ディジタルフィルタ１２、ディジタルフィルタ１３、ディジタルフィルタ１４の中心周波数は、共に、第６のディジタルフィルタ６０（搬送波周波数推定フィルタ６０）によって推定されてフィードバックされた周波数オフセット値ｆｏと一致するように設定される。周波数オフセットの推定値は、変調レート及び虚数単位をそれぞれＦｍおよびｊとすると、
Ｆｍｌｏｇ（ｇｘ）／（２πｊ）
または
Ｆｍｌｏｇ（ｇｙ）／（２πｊ）
から導出することができる。
第１のディジタルフィルタ１０（波長分割多重分離フィルタ１０）は、周波数オフセットの推定値に基づき帯域外クロストークを除去する。第１のディジタルフィルタ１０には、ｘモードの複素入力信号及びｙモードの複素入力信号を入力する。第１のディジタルフィルタ１０は、ｘモードの複素入力信号及びｙモードの複素入力信号に対して、ＭＷＤＦの系列長で離散フーリエ変換を行う。これにより、信号の周波数成分Ｓｏ－ｘ及びＳｏ－ｙが得られる。Ｓｏ－ｘ及びＳｏ－ｙの共役複素成分を、それぞれＳｃ－ｘ及びＳｃ－ｙとする。Ｓｏ－ｘ、Ｓｃ－ｘ、Ｓｏ－ｙ、Ｓｃ－ｙは、それぞれディジタルフィルタ１１、ディジタルフィルタ１２、ディジタルフィルタ１３、ディジタルフィルタ１４に入力される。各ディジタルフィルタからは、Ｓ’ｏ－ｘ、Ｓ’ｃ－ｘ、Ｓ’ｏ－ｙ、Ｓ’ｃ－ｙが出力として得られる。ディジタルフィルタ１１、ディジタルフィルタ１２、ディジタルフィルタ１３及びディジタルフィルタ１４は、急峻なカットオフ特性を有し、信号帯域幅と同一幅の通過域を有するディジタルフィルタである。ディジタルフィルタ１１及び１２には、ロールオフ率を０とするコサインロールオフフィルタが好適である。また、ディジタルフィルタ１１、ディジタルフィルタ１２、ディジタルフィルタ１３、ディジタルフィルタ１４の中心周波数は、共に、第６のディジタルフィルタ６０（搬送波周波数推定フィルタ６０）によって推定されてフィードバックされた周波数オフセット値ｆｏと一致するように設定される。周波数オフセットの推定値は、変調レート及び虚数単位をそれぞれＦｍおよびｊとすると、
Ｆｍｌｏｇ（ｇｘ）／（２πｊ）
または
Ｆｍｌｏｇ（ｇｙ）／（２πｊ）
から導出することができる。
【0035】
（第２のディジタルフィルタ２０の動作）
第２のディジタルフィルタ２０（波長分散補償フィルタ２０）は、波長分散補償を行う。Ｓ’ｏ－ｘ、Ｓ’ｃ－ｘ、Ｓ’ｏ－ｙ及びＳ’ｃ－ｙは、それぞれディジタルフィルタ２１、ディジタルフィルタ２２、ディジタルフィルタ２３及びディジタルフィルタ２４に入力される。ディジタルフィルタ２１、ディジタルフィルタ２２、ディジタルフィルタ２３及びディジタルフィルタ２４の伝達関数は、波長分散により生じた位相変化の逆特性となるように設定される。Ｓ’ｏ－ｘ、Ｓ’ｃ－ｘ、Ｓ’ｏ－ｙ及びＳ’ｃ－ｙは、それぞれディジタルフィルタ２１、ディジタルフィルタ２２、ディジタルフィルタ２３及びディジタルフィルタ２４に入力される。これにより得られた出力を、それぞれＳ’’ｏ－ｘ、Ｓ’’ｃ－ｘ、Ｓ’’ｏ－ｙ及びＳ’’ｃ－ｙとする。Ｓ’’ｏ－ｘ、Ｓ’’ｃ－ｘ、Ｓ’’ｏ－ｙ及びＳ’’ｃ－ｙは、逆離散フーリエ変換により信号の時間波形に変換される。これにより、信号系列Ｖａｘ－ｏ、Ｖａｘ－ｃ、Ｖａｙ－ｏ、Ｖａｙ－ｃが得られる。
第２のディジタルフィルタ２０（波長分散補償フィルタ２０）は、波長分散補償を行う。Ｓ’ｏ－ｘ、Ｓ’ｃ－ｘ、Ｓ’ｏ－ｙ及びＳ’ｃ－ｙは、それぞれディジタルフィルタ２１、ディジタルフィルタ２２、ディジタルフィルタ２３及びディジタルフィルタ２４に入力される。ディジタルフィルタ２１、ディジタルフィルタ２２、ディジタルフィルタ２３及びディジタルフィルタ２４の伝達関数は、波長分散により生じた位相変化の逆特性となるように設定される。Ｓ’ｏ－ｘ、Ｓ’ｃ－ｘ、Ｓ’ｏ－ｙ及びＳ’ｃ－ｙは、それぞれディジタルフィルタ２１、ディジタルフィルタ２２、ディジタルフィルタ２３及びディジタルフィルタ２４に入力される。これにより得られた出力を、それぞれＳ’’ｏ－ｘ、Ｓ’’ｃ－ｘ、Ｓ’’ｏ－ｙ及びＳ’’ｃ－ｙとする。Ｓ’’ｏ－ｘ、Ｓ’’ｃ－ｘ、Ｓ’’ｏ－ｙ及びＳ’’ｃ－ｙは、逆離散フーリエ変換により信号の時間波形に変換される。これにより、信号系列Ｖａｘ－ｏ、Ｖａｘ－ｃ、Ｖａｙ－ｏ、Ｖａｙ－ｃが得られる。
【0036】
（第３のディジタルフィルタ３０の動作）
第３のディジタルフィルタ３０（受信器ＩＱ不均衡補償フィルタ３０）は、受信器側ＩＱ利得不均衡補償、受信器側ＩＱ位相不均衡補償および受信器側ＩＱスキュー補償を行う。２並列ディジタルフィルタ３１、２並列ディジタルフィルタ３２、へ入力されるｘモード及びモードの複素入力信号列を、それぞれｕｂｘ－ｏ、ｕｂｘ－ｃ、ｕｂｙ－ｏ及びｕｂｙ－ｃとする。これらは、それぞれ以下の式（１）、（２）、（３）及び（４）で与えられる。
ここで、ｎはサンプルインデックスを表し、Ｄｂ、Ｄｃ及びＤｈは、それぞれ第３のディジタルフィルタ３０の処理遅延、第４のディジタルフィルタ４０の処理遅延及び第７のディジタルフィルタ７０の処理遅延を表す。
第３のディジタルフィルタ３０（受信器ＩＱ不均衡補償フィルタ３０）は、受信器側ＩＱ利得不均衡補償、受信器側ＩＱ位相不均衡補償および受信器側ＩＱスキュー補償を行う。２並列ディジタルフィルタ３１、２並列ディジタルフィルタ３２、へ入力されるｘモード及びモードの複素入力信号列を、それぞれｕｂｘ－ｏ、ｕｂｘ－ｃ、ｕｂｙ－ｏ及びｕｂｙ－ｃとする。これらは、それぞれ以下の式（１）、（２）、（３）及び（４）で与えられる。
【数1】
【数2】
【数3】
【数4】
【0037】
２並列ディジタルフィルタ３１、２並列ディジタルフィルタ３２のフィルタタップ係数ｂｘ－ｏ、ｂｘ－ｃ、ｂｙ－ｏ、ｂｙ－ｃは、それぞれ、以下の式（５）、（６）、（７）、（８）で与えられる。
Ｍｂは第３のディジタルフィルタ３０のフィルタタップ数を示す。
【数5】
【数6】
【数7】
【数8】
【0038】
出力Ｖｂｘ及びＶｂｙはそれぞれ式（９）及び（１０）のように表すことができる。
【数9】
【数10】
【0039】
（第４のディジタルフィルタ４０の動作）
第４のディジタルフィルタ４０（モード多重分離フィルタ４０）は、モード分割多重分離を行う。バタフライフィルタ４１のフィルタタップ数をＭｃとする。バタフライフィルタ４１へ入力されるｘモード及びｙモードの複素入力信号列をそれぞれ、ｕｃｘ、ｕｃｙとすると、それらはそれぞれ式（１１）及び（１２）により表すことができる。
第４のディジタルフィルタ４０（モード多重分離フィルタ４０）は、モード分割多重分離を行う。バタフライフィルタ４１のフィルタタップ数をＭｃとする。バタフライフィルタ４１へ入力されるｘモード及びｙモードの複素入力信号列をそれぞれ、ｕｃｘ、ｕｃｙとすると、それらはそれぞれ式（１１）及び（１２）により表すことができる。
【数11】
【数12】
【0040】
ｃｘｘ、ｃｘｙ、ｃｙｘ、ｃｙｙは以下の式で与えられる。
【数13】
【数14】
【数15】
【数16】
【0041】
出力Ｖｃｘ及びＶｃｙは、それぞれ式（１７）及び（１８）で表すことができる。
【数17】
【数18】
【0042】
（第５のディジタルフィルタの動作）
第５のディジタルフィルタ５０（搬送波位相推定フィルタ５０）は、搬送波位相の推定を行う。バタフライフィルタ４１の出力Ｖｃｘ及びＶｃｙは、それぞれディジタルフィルタ５１及びディジタルフィルタ５２へ入力される。ディジタルフィルタ５１及びディジタルフィルタ５２の出力をそれぞれＶｆｘ及びＶｆｙとすると、それらはそれぞれ式（１９）及び（２０）で与えられる。
第５のディジタルフィルタ５０（搬送波位相推定フィルタ５０）は、搬送波位相の推定を行う。バタフライフィルタ４１の出力Ｖｃｘ及びＶｃｙは、それぞれディジタルフィルタ５１及びディジタルフィルタ５２へ入力される。ディジタルフィルタ５１及びディジタルフィルタ５２の出力をそれぞれＶｆｘ及びＶｆｙとすると、それらはそれぞれ式（１９）及び（２０）で与えられる。
【数19】
【数20】
【0043】
（第６のディジタルフィルタの動作）
第６のディジタルフィルタ６０（搬送波周波数推定フィルタ６０）は、搬送波周波数の推定を行う。ディジタルフィルタ５１及びディジタルフィルタ５２の出力Ｖｆｘ、Ｖｆｙは、それぞれディジタルフィルタ６０及びディジタルフィルタ６１へ入力される。第６のディジタルフィルタの出力をＶｇｘ及びＶｇｙとすると、それらはそれぞれ式（２１）及び（２２）で与えられる。
第６のディジタルフィルタ６０（搬送波周波数推定フィルタ６０）は、搬送波周波数の推定を行う。ディジタルフィルタ５１及びディジタルフィルタ５２の出力Ｖｆｘ、Ｖｆｙは、それぞれディジタルフィルタ６０及びディジタルフィルタ６１へ入力される。第６のディジタルフィルタの出力をＶｇｘ及びＶｇｙとすると、それらはそれぞれ式（２１）及び（２２）で与えられる。
【数21】
【数22】
【0044】
第６のディジタルフィルタ６０によって推定された搬送波周波数のオフセット値ｆｏは、ＰＬＬ（位相同期回路）６３を介して、第１のディジタルフィルタ１０にフィードバックされる。
【0045】
（第７のディジタルフィルタの動作）
第７のディジタルフィルタ７０（送信器ＩＱ不均衡補償フィルタ７０）は、送信器側ＩＱ利得不均衡補償、送信器側ＩＱ位相不均衡補償および送信器側ＩＱスキュー補償を行う。行列Ａの複素共役をＡ＊とし、ＷＬフィルタ７１及びＷＬフィルタ７２へ入力される複素入力信号列をそれぞれ、ｕｈｘ－ｏ、ｕｈｙ－ｏ、ｕｈｘ－ｃ及びｕｈｙ－ｃとすると、それらはそれぞれ式（２３）、（２４）、（２５）及び（２６）により表すことができる。
第７のディジタルフィルタ７０（送信器ＩＱ不均衡補償フィルタ７０）は、送信器側ＩＱ利得不均衡補償、送信器側ＩＱ位相不均衡補償および送信器側ＩＱスキュー補償を行う。行列Ａの複素共役をＡ＊とし、ＷＬフィルタ７１及びＷＬフィルタ７２へ入力される複素入力信号列をそれぞれ、ｕｈｘ－ｏ、ｕｈｙ－ｏ、ｕｈｘ－ｃ及びｕｈｙ－ｃとすると、それらはそれぞれ式（２３）、（２４）、（２５）及び（２６）により表すことができる。
【数23】
【数24】
【数25】
【数26】
【0046】
ＷＬフィルタ７１及びＷＬフィルタ７２のフィルタタップ数をＭｈとすると、ＷＬフィルタ７１のフィルタタップ係数ｈｘ－ｏ、ｈｘ－ｃ及びＷＬフィルタ７２のフィルタタップ係数ｈｙ－ｏ、ｈｙ－ｃはそれぞれ式（２７）、（２８）、（２９）及び（３０）により表すことができる。
【数27】
【数28】
【数29】
【数30】
【0047】
第７のフィルタの出力をＶｈｘ、Ｖｈｙとすると、ＷＬフィルタ７１及びＷＬフィルタ７２の出力はそれぞれ式（３１）及び（３２）で表すことができる。
【数31】
【数32】
【0048】
（フィルタタップ係数の更新法）
ＷＬフィルタ７１及びＷＬフィルタ７２の出力Ｖｈｘ及びＶｈｙに対し、シンボル判定を行い、得られたｘモード及びｙモードの決定信号をそれぞれｄｘ、ｄｙとする。ＷＬフィルタ７１及びＷＬフィルタ７２のフィルタタップ係数を更新するための誤差信号をそれぞれｅｘ、ｅｙとすると、それらはそれぞれ式（３３）及び（３４）で表すことができる。
ＷＬフィルタ７１及びＷＬフィルタ７２の出力Ｖｈｘ及びＶｈｙに対し、シンボル判定を行い、得られたｘモード及びｙモードの決定信号をそれぞれｄｘ、ｄｙとする。ＷＬフィルタ７１及びＷＬフィルタ７２のフィルタタップ係数を更新するための誤差信号をそれぞれｅｘ、ｅｙとすると、それらはそれぞれ式（３３）及び（３４）で表すことができる。
【数33】
【数34】
【0049】
ＷＬフィルタ７１及びＷＬフィルタ７２のフィルタタップ係数の更新式は、
行列Ａのエルミート転置をＡ†とすると、
それぞれ式（３５）、（３６）、（３７）および（３８）で表すことができる。
行列Ａのエルミート転置をＡ†とすると、
それぞれ式（３５）、（３６）、（３７）および（３８）で表すことができる。
【数35】
【数36】
【数37】
【数38】
【0050】
ディジタルフィルタ６１及びディジタルフィルタ６２のフィルタタップ係数を更新するための誤差信号をそれぞれｅｇｘ及びｅｇｙとし、それらをそれぞれ式（３９）及び（４０）で表す。
【数39】
【数40】
【0051】
eｇｘ及びｅｇｙは、それぞれ式（４１）及び（４２）から導出することができる。
【数41】
【数42】
【0052】
ディジタルフィルタ６１及びディジタルフィルタ６２のフィルタタップ係数は、それぞれ式（４３）及び式（４４）により更新される。
【数43】
【数44】
【0053】
ディジタルフィルタ５１及びディジタルフィルタ５２のフィルタタップ係数を更新するための誤差信号をｅｆｘ及びｅｆｙとし、それぞれ式（４５）及び式（４６）で表す。
【数45】
【数46】
【0054】
ｅｆｘ及びｅｆｙは、それぞれ式（４７）及び（４８）から導出することができる。
【数47】
【数48】
【0055】
ディジタルフィルタ５１及びディジタルフィルタ５２のフィルタタップ係数は、それぞれ式（４９）及び（５０）により更新される。
【数49】
【数50】
【0056】
バタフライフィルタ４１のフィルタタップ係数を更新するための誤差信号をｅｃｘ、ｅｃｙとし、それらをそれぞれ式（５１）および（５２）で表す。
【数51】
【数52】
【0057】
ｅｃｘ、ｅｃｙは、それぞれ式（５３）および（５４）から導出することができる。
【数53】
【数54】
【0058】
バタフライフィルタ４１のフィルタタップ係数は、それぞれ式（５５）、（５６）、（５７）及び（５８）により更新される。
ただし、Ｕｃｘ、Ｕｃｙは、それぞれ式（５９）及び（６０）で表されるものとする。
【数55】
【数56】
【数57】
【数58】
【数59】
【数60】
【0059】
２並列ディジタルフィルタ３１及び２並列ディジタルフィルタ３２のフィルタタップ係数を更新するための誤差信号をそれぞれｅｂｘ及びｅｂｙとし、それらをそれぞれ式（６１）及び（６２）で表す。
【数61】
【数62】
【0060】
２並列ディジタルフィルタ３１及び２並列ディジタルフィルタ３２のフィルタタップ係数は、それぞれ式（６３）、（６４）、（６５）、（６６）により更新される。
【数63】
【数64】
【数65】
【数66】
【0061】
ただし、Ｕｂｘ－ｏ、Ｕｂｘ－ｃ、Ｕｂｙ－ｏ、Ｕｂｙ－ｃは、それぞれ式（６７）、（６８）、（６９）及び（７０）で表されるものとする。
【数67】
【数68】
【数69】
【数70】
【0062】
本実施の形態によれば、ディジタルコヒーレント通信におけるＩＱ不均衡を補償しつつ、搬送波位相及び周波数を推定してこれを波長分割多重分離フィルタにフィードバックすることで、位相変動及び周波数オフセットの存在下においても安定にモード多重分離及びナイキスト波長分割多重分離を実現する信号処理回路を提供できる。
【0063】
本実施の形態において、第１のディジタルフィルタ１０、第３のディジタルフィルタ３０及び第６のディジタルフィルタ６０は、本開示に関して必須の構成である。一方、第２のディジタルフィルタ２０、第４のディジタルフィルタ４０、第５のディジタルフィルタ５０及び第７のディジタルフィルタ７０は、本開示に関して任意の構成である。
【0064】
第２のディジタルフィルタ２０を備えた構成では、波長分散に伴う信号品質の低下を補償できるので、信号処理回路の性能をさらに向上できる。
【0065】
第４のディジタルフィルタ４０を備えた構成では、モード多重分離を実現できる。
【0066】
第５のディジタルフィルタ５０を備えた構成では、搬送波位相推定を実現できる。
【0067】
第７のディジタルフィルタ７０を備えた構成では、送信器側ＩＱ不均衡に伴う信号品質の低下を補償できるので、信号処理回路の性能をさらに向上できる。
【0068】
［第２の実施の形態］
図３は、第２の実施の形態に係るディジタルコヒーレント受信器２の機能ブロック図である。ディジタルコヒーレント受信器２は、コヒーレントレシーバ２０１と、ＡＤコンバータ２０２と、信号処理回路１と、ローカル光源２０３と、を備える。コヒーレントレシーバ２０１、ＡＤコンバータ２０２およびローカル光源２０３は、既存の技術を用いて実現することができる。信号処理回路１は、図２に示される信号処理回路１である。コヒーレントレシーバ２０１は、ローカル光源２０３からのローカル光との干渉を利用して光信号をコヒーレント検波する。ＡＤコンバータ２０２は、コヒーレント検波されたアナログ信号をディジタル信号に変換して信号処理回路１に入力する。信号処理回路１の構成および動作は前述の通りであるので、詳しい説明は省略する。
図３は、第２の実施の形態に係るディジタルコヒーレント受信器２の機能ブロック図である。ディジタルコヒーレント受信器２は、コヒーレントレシーバ２０１と、ＡＤコンバータ２０２と、信号処理回路１と、ローカル光源２０３と、を備える。コヒーレントレシーバ２０１、ＡＤコンバータ２０２およびローカル光源２０３は、既存の技術を用いて実現することができる。信号処理回路１は、図２に示される信号処理回路１である。コヒーレントレシーバ２０１は、ローカル光源２０３からのローカル光との干渉を利用して光信号をコヒーレント検波する。ＡＤコンバータ２０２は、コヒーレント検波されたアナログ信号をディジタル信号に変換して信号処理回路１に入力する。信号処理回路１の構成および動作は前述の通りであるので、詳しい説明は省略する。
【0069】
本実施の形態によれば、ディジタルコヒーレント通信におけるＩＱ不均衡を補償しつつ、搬送波位相及び周波数を推定してこれを波長分割多重分離フィルタにフィードバックすることで、位相変動及び周波数オフセットの存在下においても安定にモード多重分離及びナイキスト波長分割多重分離を実現するディジタルコヒーレント受信器を提供できる。
【0070】
［第３の実施の形態］
図４は、第３の実施の形態に係るディジタルコヒーレント通信システム３の機能ブロック図である。ディジタルコヒーレント通信システム３は、送信器４と、ディジタルコヒーレント受信器２と、を備える。送信器４は、既存の技術を用いて実現することができる。ディジタルコヒーレント受信器２は、図３に示されるディジタルコヒーレント受信器である。送信器４からの信号光は、ディジタルコヒーレント受信器２によって受信される。ディジタルコヒーレント受信器の構成および動作は前述の通りであるので、詳しい説明は省略する。
図４は、第３の実施の形態に係るディジタルコヒーレント通信システム３の機能ブロック図である。ディジタルコヒーレント通信システム３は、送信器４と、ディジタルコヒーレント受信器２と、を備える。送信器４は、既存の技術を用いて実現することができる。ディジタルコヒーレント受信器２は、図３に示されるディジタルコヒーレント受信器である。送信器４からの信号光は、ディジタルコヒーレント受信器２によって受信される。ディジタルコヒーレント受信器の構成および動作は前述の通りであるので、詳しい説明は省略する。
【0071】
本実施の形態によれば、ディジタルコヒーレント通信におけるＩＱ不均衡を補償しつつ、搬送波位相及び周波数を推定してこれを波長分割多重分離フィルタにフィードバックすることで、位相変動及び周波数オフセットの存在下においても安定にモード多重分離及びナイキスト波長分割多重分離を実現するディジタルコヒーレント通信システムを提供できる。
【0072】
［本開示の各態様］
以下、本開示の各態様についてまとめる。本開示のある態様の信号処理回路は、ディジタルコヒーレント受信器に使われる信号処理回路であって、波長分割多重分離を行う第１のディジタルフィルタと、受信器側ＩＱ不均衡補償を行う第３のディジタルフィルタと、搬送波周波数の推定を行う第６のディジタルフィルタと、を含む。第６のディジタルフィルタは、推定した周波数オフセット値を第１のディジタルフィルタにフィードバックする。第１のディジタルフィルタは、フィードバックされた周波数オフセット値に基づいて帯域外クロストークを除去する。第１のディジタルフィルタ、第３のディジタルフィルタ及び第６のディジタルフィルタは、ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、この順に直列に接続される。
以下、本開示の各態様についてまとめる。本開示のある態様の信号処理回路は、ディジタルコヒーレント受信器に使われる信号処理回路であって、波長分割多重分離を行う第１のディジタルフィルタと、受信器側ＩＱ不均衡補償を行う第３のディジタルフィルタと、搬送波周波数の推定を行う第６のディジタルフィルタと、を含む。第６のディジタルフィルタは、推定した周波数オフセット値を第１のディジタルフィルタにフィードバックする。第１のディジタルフィルタは、フィードバックされた周波数オフセット値に基づいて帯域外クロストークを除去する。第１のディジタルフィルタ、第３のディジタルフィルタ及び第６のディジタルフィルタは、ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、この順に直列に接続される。
【0073】
この態様によれば、モード多重システムにおいて位相変動及び周波数オフセットが存在する場合においても、波長分割多重分離及びＩＱ不均衡補償を同時に実現する信号処理装置を提供することができる。
【0074】
ある態様では、信号処理回路は、ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、第１のディジタルフィルタの前段又は第１のディジタルフィルタと第３のディジタルフィルタとの間に、波長分散補償を行う第２のディジタルフィルタを含む。
【0075】
この態様によれば、波長分散に伴う信号品質の低下を補償できるので、信号処理回路の性能をさらに向上できる。
【0076】
ある態様では、信号処理回路は、ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、第３のディジタルフィルタと第６のディジタルフィルタとの間に、モード分割多重分離を行う第４のディジタルフィルタを含む。
【0077】
この態様によれば、モード多重分離を実現できる。
【0078】
ある実施の形態では、信号処理回路は、ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、第３のディジタフィルタと第６のディジタルフィルタとの間又は第６のディジタルフィルタの後段に、搬送波位相推定を行う第５のディジタルフィルタを含む。
【0079】
この態様によれば、搬送波位相推定を実現できる。
【0080】
ある態様では、信号処理回路は、ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、第６のディジタルフィルタの後段に、送信器側ＩＱ不均衡補償を行う第７のフィルタを含む。
【0081】
この態様によれば、送信器側ＩＱ不均衡に伴う信号品質の低下を補償できるので、信号処理回路の性能をさらに向上できる。
【0082】
本開示のある態様のディジタルコヒーレント受信器は、信号処理回路と、コヒーレントレシーバと、ＡＤコンバータと、ローカル光源とを備えたディジタルコヒーレント受信器であって、信号処理回路は、波長分割多重分離を行う第１のディジタルフィルタと、受信器側ＩＱ不均衡補償を行う第３のディジタルフィルタと、搬送波周波数の推定を行う第６のディジタルフィルタと、を含む。第６のディジタルフィルタは、推定した周波数オフセット値を第１のディジタルフィルタにフィードバックする。第１のディジタルフィルタは、フィードバックされた周波数オフセット値に基づいて帯域外クロストークを除去する。第１のディジタルフィルタ、第３のディジタルフィルタ及び第６のディジタルフィルタは、ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、この順に直列に接続される。
【0083】
この態様によれば、ディジタルコヒーレント通信におけるＩＱ不均衡を補償しつつ、搬送波位相及び周波数を推定してこれを波長分割多重分離フィルタにフィードバックすることで、位相変動及び周波数オフセットの存在下においても安定にモード多重分離及びナイキスト波長分割多重分離を実現するディジタルコヒーレント受信器を提供できる。
【0084】
本開示のある態様のディジタルコヒーレント通信システムは、送信器と、ディジタルコヒーレント受信器とを備えたディジタルコヒーレント通信システムであって、ディジタルコヒーレント受信器は、信号処理回路と、コヒーレントレシーバと、ＡＤコンバータと、ローカル光源とを備えたディジタルコヒーレント受信器であって、信号処理回路は、波長分割多重分離を行う第１のディジタルフィルタと、受信器側ＩＱ不均衡補償を行う第３のディジタルフィルタと、搬送波周波数の推定を行う第６のディジタルフィルタと、を含む。第６のディジタルフィルタは、推定した周波数オフセット値を第１のディジタルフィルタにフィードバックする。第１のディジタルフィルタは、フィードバックされた周波数オフセット値に基づいて帯域外クロストークを除去する。第１のディジタルフィルタ、第３のディジタルフィルタ及び第６のディジタルフィルタは、ディジタルコヒーレント受信器への光信号の入力側から見て、この順に直列に接続される。
【0085】
この態様によれば、ディジタルコヒーレント通信におけるＩＱ不均衡を補償しつつ、搬送波位相及び周波数を推定してこれを波長分割多重分離フィルタにフィードバックすることで、位相変動及び周波数オフセットの存在下においても安定にモード多重分離及びナイキスト波長分割多重分離を実現するディジタルコヒーレント通信システムを提供できる。
【0086】
以上、本開示を実施例を基に説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合わせに、色々な変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【0087】
図２の信号処理回路１は、ｘモード、ｙモードの２モードの偏波信号を処理するものであった。これに限られず、実施の形態の信号処理回路は、より高次モードの信号を処理してもよい。本変形例によれば、多モードによる多重信号を処理することができる。
【符号の説明】
【0088】
１・・信号処理回路、
２・・ディジタルコヒーレント受信器、
３・・ディジタルコヒーレント通信システム、
４・・送信器、
１０・・第１のディジタルフィルタ、
１１・・ディジタルフィルタ、
１２・・ディジタルフィルタ、
２０・・第２のディジタルフィルタ、
２１・・ディジタルフィルタ、
２２・・ディジタルフィルタ、
２３・・ディジタルフィルタ、
２４・・ディジタルフィルタ、
３０・・第３のディジタルフィルタ、
３１・・２並列ディジタルフィルタ、
３２・・２並列ディジタルフィルタ、
４０・・第４のディジタルフィルタ、
４１・・バタフライフィルタ、
５０・・第５のディジタルフィルタ、
５１・・ディジタルフィルタ、
５２・・ディジタルフィルタ、
６０・・第６のディジタルフィルタ、
６１・・ディジタルフィルタ、
６２・・ディジタルフィルタ、
６３・・ＰＬＬ
７０・・第７のディジタルフィルタ、
７１・・ＷＬフィルタ、
７２・・ＷＬフィルタ、
２０１・・コヒーレントレシーバ、
２０２・・ＡＤコンバータ、
２０３・・ローカル光源。
２・・ディジタルコヒーレント受信器、
３・・ディジタルコヒーレント通信システム、
４・・送信器、
１０・・第１のディジタルフィルタ、
１１・・ディジタルフィルタ、
１２・・ディジタルフィルタ、
２０・・第２のディジタルフィルタ、
２１・・ディジタルフィルタ、
２２・・ディジタルフィルタ、
２３・・ディジタルフィルタ、
２４・・ディジタルフィルタ、
３０・・第３のディジタルフィルタ、
３１・・２並列ディジタルフィルタ、
３２・・２並列ディジタルフィルタ、
４０・・第４のディジタルフィルタ、
４１・・バタフライフィルタ、
５０・・第５のディジタルフィルタ、
５１・・ディジタルフィルタ、
５２・・ディジタルフィルタ、
６０・・第６のディジタルフィルタ、
６１・・ディジタルフィルタ、
６２・・ディジタルフィルタ、
６３・・ＰＬＬ
７０・・第７のディジタルフィルタ、
７１・・ＷＬフィルタ、
７２・・ＷＬフィルタ、
２０１・・コヒーレントレシーバ、
２０２・・ＡＤコンバータ、
２０３・・ローカル光源。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】