特開 2024-55386 通信システム、受信機、補償量計算装置、及び歪み補償方法

(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】P2024055386

(43)【公開日】2024-04-18

(54)【発明の名称】通信システム、受信機、補償量計算装置、及び歪み補償方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/2507 20130101AFI20240411BHJP

   H04J 14/06 20060101ALI20240411BHJP

   H04B 10/61 20130101ALI20240411BHJP

【ＦＩ】

H04B10/2507

H04J14/06

H04B10/61

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022162261

(22)【出願日】2022-10-07

【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「グリーン社会に資する先端光伝送技術の研究開発（課題Ｉ １０テラビット級光伝送技術）」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】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 正規

【テーマコード（参考）】

5K102

【Ｆターム（参考）】

5K102AA01

5K102AD15

5K102AH02

5K102AH14

5K102AH27

5K102KA01

5K102KA02

5K102KA42

5K102MA00

5K102MA01

5K102MA02

5K102MB10

5K102MC06

5K102MC11

5K102MD01

5K102MD03

5K102MD04

5K102MH03

5K102MH14

5K102MH21

5K102PA01

5K102PB01

5K102PC11

5K102PH01

5K102PH31

5K102RB01

5K102RB03

5K102RD11

5K102RD26

5K102RD28

(57)【要約】

【課題】係数が適応的に制御される適応等化フィルタにおけるタップ長を抑制しつつ、高精度な歪み補償を実施することを可能にする。
【解決手段】歪み補償フィルタ２１は、フィルタ係数が適応的に制御されることで、送信機から送信される信号を受信機においてコヒーレント受信することで得られる受信信号に含まれる歪みを補償する。群遅延リプル計算部２２は、歪み補償フィルタ２１のフィルタ係数に基づいて、受信信号に含まれる群遅延を計算し、計算した群遅延から群遅延リプルを計算する。フィードバック計算部２３は、計算された群遅延リプルに基づいて位相応答を計算する。フィードバック計算部２３は、計算した位相応答を、受信機に含まれる適応等化フィルタの前段に配置される、位相補償機能を有する１以上のフィルタにフィードバックし、１以上のフィルタに群遅延リプルを少なくとも部分的に補償させる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

フィルタ係数が適応的に制御されることで、伝送路を介して送信機から送信される信号を受信機においてコヒーレント受信することで得られる受信信号に含まれる歪みを補償する歪み補償フィルタと、
前記歪み補償フィルタのフィルタ係数に基づいて、前記受信信号に含まれる群遅延を計算し、該計算した群遅延から群遅延リプルを計算する群遅延リプル計算部と、
前記計算された群遅延リプルに基づいて位相応答を計算し、該計算した位相応答を、前記受信機に含まれる適応等化フィルタの前段に配置される、位相補償機能を有する１以上のフィルタにフィードバックし、前記位相補償機能を有する１以上のフィルタに前記群遅延リプルを少なくとも部分的に補償させるフィードバック計算部とを備える補償量計算装置。

【請求項2】

前記位相補償機能を有する１以上のフィルタは、前記伝送路に配置される光フィルタ、送信機に配置されるフィルタ、及び受信機に配置されるフィルタの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の補償量計算装置。

【請求項3】

前記送信機から送信される信号は、第１の偏波及び第２の偏波に多重化されており、
前記歪み補償フィルタは、前記受信信号の第１の偏波成分に対応する複素数信号と、前記受信信号の第２の偏波成分に対応する複素数信号とが入力され、１つの複素数信号を出力する２×１多入力１出力（ＭＩＳＯ：multi-input-single-output）フィルタを含む、請求項１又は２に記載の補償量計算装置。

【請求項4】

前記フィードバック計算部は、前記計算された群遅延リプルに重み係数を乗算し、前記重み係数が乗算された群遅延リプルを前記位相応答に変換し、該変換された位相応答を、前記位相補償機能を有する１以上のフィルタにフィードバックする、請求項１又は２に記載の補償量計算装置。

【請求項5】

送信機から伝送路を介して送信された信号をコヒーレント受信する受信回路と、
前記コヒーレント受信された受信信号に含まれる波長分散に起因する歪みを補償する、位相補償機能を有するフィルタである波長分散補償フィルタと、
フィルタ係数が適応的に制御されることで、前記波長分散補償フィルタで前記歪みが補償された受信信号に含まれる歪みを適応的に補償する適応等化フィルタと、
前記適応等化フィルタで歪みが補償された受信信号に対して復調及び復号を行う信号再生回路と、
請求項１又は２に記載の補償量計算装置とを備える受信機。

【請求項6】

前記補償量計算装置の前記フィードバック計算部は、前記受信機の前記波長分散補償フィルタに前記位相応答をフィードバックし、
前記波長分散補償フィルタは、前記フィードバックされた位相応答に基づいて、前記受信信号に含まれる前記群遅延リプルを補償する、請求項５に記載の受信機。

【請求項7】

伝送路を介して信号を送信する送信機と、
前記送信された信号を受信する受信機と、
請求項１又は２に記載の補償量計算装置とを備える通信システム。

【請求項8】

前記伝送路は、位相補償機能を有する光フィルタを含み、
前記補償量計算装置の前記フィードバック計算部は、前記光フィルタに、前記位相応答をフィードバックする、請求項７に記載の通信システム。

【請求項9】

前記送信機は、
送信される信号を符号化する符号化器と、
前記符号化された信号に対して予等化を実施する予等化器と、
予等化が実施された信号を変調し、該変調された信号を前記伝送路に出力する変調器とを有し、
前記予等化器は、位相補償機能を有するフィルタを含み、
前記補償量計算装置の前記フィードバック計算部は、前記予等化器の前記位相補償機能を有するフィルタに、前記位相応答をフィードバックする、請求項７に記載の通信システム。

【請求項10】

伝送路を介して送信機から送信される信号を受信機においてコヒーレント受信することで得られる受信信号を歪み補償フィルタに入力し、該歪み補償フィルタのフィルタ係数を適応的に制御することで前記受信信号に含まれる歪みを補償し、
前記歪み補償フィルタのフィルタ係数に基づいて、前記受信信号に含まれる群遅延を計算し、該計算した群遅延から群遅延リプルを計算し、
前記計算された群遅延リプルに基づいて位相応答を計算し、該計算した位相応答を、前記受信機に含まれる適応等化フィルタの前段に配置される、位相補償機能を有する１以上のフィルタにフィードバックすることで、前記位相補償機能を有する１以上のフィルタに前記群遅延リプルを少なくとも部分的に補償させる、歪み補償方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、通信システム、受信機、補償量計算装置、及び歪み補償方法に関する。

【背景技術】

【0002】

光ファイバ通信において、高いスペクトル利用効率を実現するため、高次のQuadrature amplitude modulation（ＱＡＭ）変調などの多値変調が採用されている。コヒーレント受信技術の導入以来、光ファイバ伝送路で蓄積される波長分散を受信側で一括して補償するなど、デジタル信号処理による柔軟な受信側での等化信号処理が可能となった。しかしながら、一般的に、高次の多値変調信号は歪みに脆弱である。高度変調方式において、性能を担保するためには、高精度な等化処理が必要となる。

【0003】

関連技術として、特許文献１は、デジタルコヒーレントに用いられる光受信装置を開示する。特許文献１に記載の光受信装置は、デジタル信号処理部を有する。デジタル信号処理部は、波長分散補償部、適応等化部、及び波長分散推定回路を有する。波長分散補償部は、伝送路である光ファイバで光信号に付与された波長分散に起因する波形歪みを抑制する。適応等化部は、波長分散補償部から出力される光信号に対して、光ファイバを伝送する光信号の偏波変動に起因して生じた高速な波形劣化を適応的に補償する。適応等化部は、２×２のバタフライ構成で構成されたＮタップの有限インパルス応答（ＦＩＲ：Finite Impulse Response）フィルタを４つ有する。

【0004】

波長分散推定回路は、適応等化部のフィルタ係数から、波長分散補償部が補償しきれなかった残留分散を算出し、算出した残留分散を波長分散補償部に出力する。より詳細には、波長分散推定回路は、フィルタ係数をフーリエ変換し、フーリエ変換されたフィルタ係数を周波数で微分することで得られた結果と、フーリエ変換されたフィルタ係数の複素共役とを積算して行列を算出する。波長分散推定回路は、算出した行列の２つの固有値の和を計算し、２つの固有値の和から、周波数に対する比例係数を算出する。この比例係数は、波長分散補償部で除去しきれなかった残留分散に比例する値である。波長分散補償部は、固定的に設定された第１の波長分散補償量に、第１の波長分散補償量だけでは補償しきれない残留分散を補償する第２の波長分散補償量を重畳し、残留分散を低減させるように波長分散補償を行う。

【0005】

別の関連技術として、非特許文献１は、光伝送システムにおける線形歪みを推定するアルゴリズムを開示する。非特許文献１には、波長分散（ＣＤ：chromatic dispersion）、偏波モード分散（ＰＭＤ：polarization-mode dispersion）、及び偏波依存損失（ＰＤＬ：polarization-dependent loss）などの線形歪みが、２×２のバタフライ構成で構成された４つのＦＩＲフィルタを使用して補償できることが記載されている。非特許文献１において、波長分散、偏波依存損失、微分群遅延（ＤＧＤ：Differential-Group-Delay）、及び２次偏波モード分散などの線形歪みは、ＦＩＲフィルタのタップ係数から計算される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１７－９２６０７号公報

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】Md. Saifuddin Faruk et al, Multi-impairment monitoring from adaptive finite-impulse-response filters in a digital coherent receiver, Optics Express Vol. 18, Issue 26, pp. 26929-26936 (2010)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ここで、特許文献１において、適応等化部において用いられるＦＩＲフィルタのタップ長は、光信号に含まれる線形劣化量に比例して増加する。特許文献１では、波長分散推定回路は、適応等化部のフィルタ係数に基づいて、線形劣化の１つである残留波長分散を推定する。波長分散補償部は、固定的に設定された波長分散に加えて、推定された残留分散を補償する。このようにすることで、適応等化部に入力される光信号に含まれる線形劣化量を低減することができ、ＦＩＲフィルタのタップ長を抑制することができると考えられる。

【0009】

しかしながら、特許文献１では、光ファイバの分散スロープや光デバイスの周波数特性に起因する群遅延リプルなどの劣化は考慮されていない。これらの劣化を補償するために、適応等化部にはタップ長が長いＦＩＲフィルタが用いられる必要がある。特許文献２は、各種線形歪みが、ＦＩＲフィルタのタップ係数から計算することを開示しているだけであり、特許文献２には、ＦＩＲフィルタのタップ長を抑制することは開示されていない。

【0010】

本開示は、上記事情に鑑み、係数が適応的に制御される適応等化フィルタにおけるタップ長を抑制しつつ、高精度な歪み補償を実施することを可能にする通信システム、受信機、補償量計算装置、及び歪み補償方法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】

【0011】

上記目的を達成するために、本開示は、第１の態様として、補償量計算装置を提供する。補償量計算装置は、フィルタ係数が適応的に制御されることで、伝送路を介して送信機から送信される信号を受信機においてコヒーレント受信することで得られる受信信号に含まれる歪みを補償する歪み補償フィルタと、前記歪み補償フィルタのフィルタ係数に基づいて、前記受信信号に含まれる群遅延を計算し、該計算した群遅延から群遅延リプルを計算する群遅延リプル計算部と、前記計算された群遅延リプルに基づいて位相応答を計算し、該計算した位相応答を、前記受信機に含まれる適応等化フィルタの前段に配置される、位相補償機能を有する１以上のフィルタにフィードバックし、前記位相補償機能を有する１以上のフィルタに前記群遅延リプルを少なくとも部分的に補償させるフィードバック計算部とを含む。

【0012】

本開示は、第２の態様として、受信機を提供する。受信機は、送信機から伝送路を介して送信された信号をコヒーレント受信する受信回路と、前記コヒーレント受信された受信信号に含まれる波長分散に起因する歪みを補償する、位相補償機能を有するフィルタである波長分散補償フィルタと、フィルタ係数が適応的に制御されることで、前記波長分散補償フィルタで前記歪みが補償された受信信号に含まれる歪みを適応的に補償する適応等化フィルタと、前記適応等化フィルタで歪みが補償された受信信号に対して復調及び復号を行う信号再生回路と、上記補償量計算装置とを含む。

【0013】

本開示は、第３の態様として、通信システムを提供する。通信システムは、伝送路を介して信号を送信する送信機と、前記送信された信号を受信する受信機と、上記補償量計算装置とを含む。

【0014】

本開示は、第４の態様として、歪み補償方法を提供する。歪み補償方法は、伝送路を介して送信機から送信される信号を受信機においてコヒーレント受信することで得られる受信信号を歪み補償フィルタに入力し、該歪み補償フィルタのフィルタ係数を適応的に制御することで前記受信信号に含まれる歪みを補償し、前記歪み補償フィルタのフィルタ係数に基づいて、前記受信信号に含まれる群遅延を計算し、該計算した群遅延から群遅延リプルを計算し、前記計算された群遅延リプルに基づいて位相応答を計算し、該計算した位相応答を、前記受信機に含まれる適応等化フィルタの前段に配置される、位相補償機能を有する１以上のフィルタにフィードバックすることで、前記位相補償機能を有する１以上のフィルタに前記群遅延リプルを少なくとも部分的に補償させることを含む。

【発明の効果】

【0015】

本開示に係る通信システム、受信機、補償量計算装置、及び歪み補償方法は、係数が適応的に制御される適応等化フィルタにおけるタップ長を抑制しつつ、高精度な歪み補償を実施できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本開示に係る通信システムを概略的に示すブロック図。

【図2】補償量計算装置の概略的な構成を示すブロック図。

【図3】本開示の第１実施形態に係る通信システムを示すブロック図。

【図4】デジタル信号処理部の構成例を示すブロック図。

【図5】適応等化フィルタの構成例を示すブロック図。

【図6】補償量計算部の構成例を示すブロック図。

【図7】適応等化フィルタの構成例を示すブロック図。

【図8】群遅延を示すグラフ。

【図9】補償量計算部の動作手順を示すフローチャート。

【図10】適応等化フィルタのフィルタ応答の例を示すグラフ。

【図11】適応等化フィルタのフィルタ応答の別の例を示すグラフ。

【図12】実験結果の例を示すコンスタレーション図。

【図13】実験結果の別の例を示すコンスタレーション図。

【図14】本開示の第２実施形態に係る通信システムを示すブロック図。

【図15】本開示の第３実施形態に係る通信システムを示すブロック図。

【図16】補償量計算部の動作手順を示すフローチャート。

【図17】補償量計算部の物理的な構成例を示すブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本開示の実施の形態の説明に先立って、本開示の概要を説明する。図１は、本開示に係る通信システムを概略的に示す。通信システム１０は、送信機１１、受信機１５、及び補償量計算装置１７を有する。送信機１１と受信機１５とは、伝送路１３を介して相互に接続される。送信機１１は、伝送路１３を介して信号を送信する。受信機１５は、送信機１１から送信された信号を、伝送路１３を介して受信する。受信機１５は、適応等化フィルタを含む。

【0018】

図２は、補償量計算装置１７の概略的な構成を示す。補償量計算装置１７は、歪み補償フィルタ２１、群遅延リプル計算部２２、及びフィードバック計算部２３を有する。歪み補償フィルタ２１には、伝送路１３を介して送信機１１から送信される信号を受信機１５においてコヒーレント受信することで得られる受信信号が入力される。歪み補償フィルタ２１は、受信信号に含まれる歪みを補償する。歪み補償フィルタ２１のフィルタ係数は、適応的に制御される。

【0019】

群遅延リプル計算部２２は、歪み補償フィルタ２１のフィルタ係数に基づいて、受信信号に含まれる群遅延を計算し、計算した群遅延から群遅延リプルを計算する。フィードバック計算部２３は、計算された群遅延リプルに基づいて位相応答を計算する。フィードバック計算部２３は、計算した位相応答を、受信機１５に含まれる適応等化フィルタの前段に配置される、位相補償機能を有する１以上のフィルタにフィードバックする。フィードバック計算部２３は、位相応答をフィードバックすることで、位相補償機能を有する１以上のフィルタに群遅延リプルを少なくとも部分的に補償させる。

【0020】

本開示において、補償量計算装置１７は、位相補償機能を有する１以上のフィルタに、群遅延リプルを補償するための位相応答をフィードバックする。位相補償機能を有する１以上のフィルタは、受信機１５の適応等化フィルタの前段において、受信信号に含まれる群遅延リプルを補償する。適応等化フィルタは、群遅延リプルが補償された受信信号に対して適応等化を実施し、受信信号に含まれる歪みを補償する。適応等化フィルタに入力される信号は、群遅延リプルが補償されており、適応等化フィルタは、群遅延リプルが補償されない場合に比べて、短いタップ長で歪みを補償することができる。従って、本開示は、適応等化フィルタのタップ数を抑制しつつも、受信信号に対する高精度な歪み補償を実現できる。

【0021】

以下、図面を参照しつつ、本開示の実施の形態を詳細に説明する。図３は、本開示の第１実施形態に係る通信システムを示す。本実施形態において、通信システムは、光位相変調方式と偏波多重分離技術とを組み合わせたデジタルコヒーレント方式を用いた基幹系波長多重光伝送システムであるものとする。具体的には、通信システムは、偏波多重ＱＡＭ方式が採用され、コヒーレント受信を行う光ファイバ通信システムであることを想定する。光ファイバ通信システム１００は、送信機１１０、伝送路１３０、及び受信機１５０を有する。光ファイバ通信システム１００は、例えば光海底ケーブルシステムを構成する。光ファイバ通信システム１００は、図１に示される通信システム１０に対応する。送信機１１０は、図１に示される送信機１１に対応する。伝送路１３０は、図１に示される伝送路１３に対応する。受信機１５０は、図１に示される受信機１５に対応する。

【0022】

送信機１１０は、送信データを偏波多重光信号に変換する。送信機１１０は、符号化部１１１、予等化部１１２、ＤＡＣ（Digital analog converter）１１３、光変調器１１４、及びＬＤ（Laser diode）１１５を有する。符号化部１１１は、符号化器であり、送信データを符号化し、光変調のための信号系列を生成する。偏波多重ＱＡＭ方式の場合、符号化部１１１は、Ｘ偏波（第１の偏波）及びＹ偏波（第２の偏波）のそれぞれのｉｎ－ｐｈａｓｅ（Ｉ）成分、及びｑｕａｄｒａｔｕｒｅ（Ｑ）成分の計４系列の信号を生成する。なお、図３では、図面簡略化のため、符号化された４系列の信号は、１つの実線として示されている。以下、図３に示される１つの実線は、物理的実体として、所定数の信号系列をまとめて表し得る。

【0023】

予等化部１１２は、予等化器であり、符号化された４系列の信号に対し、送信機内のデバイスの歪みなどをあらかじめ補償する予等化を実施する。予等化部１１２には、例えば係数が固定的に設定されるフィルタ、一般的には周波数領域等化器（ＦＤＥ：Frequency Domain Equalizer）が用いられる。ＤＡＣ１１３は、予等化が実施された４系列の信号を、それぞれアナログ電気信号に変換する。

【0024】

ＬＤ１１５は、ＣＷ（Continuous wave）光を出力する。光変調器１１４は、ＬＤ１１５から出力されたＣＷ光を、ＤＡＣ１１３から出力される４系列の信号に応じて変調し、偏波多重ＱＡＭの光信号を生成する。光変調器１１４が生成した光信号（偏波多重光信号）は、伝送路１３０に出力される。

【0025】

伝送路１３０は、送信機１１０から出力された偏波多重光信号を受信機１５０に伝送する。伝送路１３０は、光ファイバ１３２、光増幅器１３３、及び光フィルタ１３４を有する。光ファイバ１３２は、送信機１１０から送信された光信号を導波する。光増幅器１３３は、光信号を増幅し、光ファイバ１３２における伝搬損失を補償する。光増幅器１３３は、例えば、エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：erbium doped fiber amplifier）として構成される。光フィルタ１３４は、振幅等化機能に加えて位相等化機能を有するフィルタである。光フィルタ１３４には、例えば波長多重された光信号から所望の波長の光信号を任意の方路に切り替えることができる波長選択スイッチ（ＷＳＳ：Wavelength Selective Switch）が用いられ得る。伝送路１３０は、複数の光増幅器１３３、及び複数の光フィルタ１３４を、それぞれを含み得る。

【0026】

受信機１５０は、ＬＤ１５１、コヒーレント受信機１５２、ＡＤＣ（Analog digital converter）１５３、デジタル信号処理部１５４、及び補償量計算部１５５を有する。ＬＤ１５１は、ローカルオシレータ光となるＣＷ光を出力する。本実施形態において、コヒーレント受信機１５２は、受信回路であり、偏波ダイバーシティ型コヒーレント受信機として構成される。コヒーレント受信機１５２は、ＬＤ１５１から出力されるＣＷ光を用いて、光ファイバ１３２を伝送された光信号に対してコヒーレント検波を実施する。コヒーレント受信機１５２は、コヒーレント検波されたＸ偏波及びＹ偏波のＩ成分及びＱ成分に相当する４系列の受信信号（電気信号）を出力する。

【0027】

ＡＤＣ１５３は、コヒーレント受信機１５２から出力される受信信号をサンプリングし、受信信号をデジタル領域の信号に変換する。ＡＤＣ１５３は、デジタル信号に変換された受信信号を、デジタル信号処理部１５４、及び補償量計算部１５５にそれぞれ出力する。デジタル信号処理部１５４は、ＡＤＣ１５３でサンプリングされた４系列の受信信号に対して受信側等化信号処理を行う。デジタル信号処理部１５４は、受信信号に対して等化信号処理を行うことで光ファイバ通信システムにおける各種の歪みを補償する。また、デジタル信号処理部１５４は、等化信号処理が実施された信号に対して復号を行い、送信されたデータを復元する。デジタル信号処理部１５４は、復元したデータを、図示しない他の回路に出力する。

【0028】

図４は、デジタル信号処理部１５４の構成例を示す。この例において、デジタル信号処理部１５４は、波長分散補償フィルタ１７１、適応等化フィルタ１７２、係数更新部１７３、誤り訂正部１７４、及びデジタル信号再生部１７５を有する。デジタル信号処理部１５４は、例えばＤＳＰ（digital signal processor）などのデバイスを用いて構成され得る。デジタル信号処理部１５４において、少なくとも、波長分散補償フィルタ１７１、及び適応等化フィルタ１７２はハードウェア回路を用いて実装される。

【0029】

波長分散補償フィルタ１７１は、光信号が光ファイバを伝送されるときに、波長分散に起因して光信号に生じる信号歪みを補償する。波長分散補償フィルタ１７１は、周波数領域等化器であり、偏波ごとに、波長分散に起因して生じる信号歪みを補償する。ここで、伝送路の波長分散は、伝送路を切り替えるなどを行わない限り、通常、静的であり、光ファイバの種類と伝送距離とに応じて歪みのモデルが定まる。このため、波長分散補償フィルタ１７１のフィルタは、一度補償される波長分散量に応じて係数が設定された後は、静的に扱うことができる。

【0030】

適応等化フィルタ１７２は、波長分散補償フィルタ１７１で波長分散に起因する信号歪みが補償された信号に含まれる各種信号歪みを補償する。係数更新部１７３は、適応等化フィルタ１７２のフィルタ係数を適応的に更新する。係数更新部１７３は、例えば、適応等化フィルタ１７２の入力信号と適応等化フィルタ１７２の出力信号とに基づいて、１時刻のサンプル又はシンボルごとに、適応等化フィルタ１７２の係数を更新する。係数更新部１７３は、適応等化フィルタ１７２の出力と所望状態との差を損失関数として計算する。係数更新部１７３は、例えば、損失関数が最小化されるように、適応等化フィルタ１７２の係数を逐次的に更新する。係数更新には、公知の任意の手法が使用できる。

【0031】

図５は、適応等化フィルタ１７２の構成例を示す。この例において、適応等化フィルタ１７２は、ＭＩＭＯ（multi-input-multi-output）フィルタを含むＭＩＭＯ等化器として構成される。適応等化フィルタ１７２は、４つのＦＩＲフィルタ１９０を含む。波長分散補償フィルタ１７１から出力されるＸ偏波成分の複素数信号をｘ_１とし、Ｙ偏波成分の複素数信号をｙ_１とする。また、各ＦＩＲフィルタのフィルタ係数をｈ_ｘｘ、ｈ_ｙｘ、ｈ_ｙｙ、及びｈ_ｘｙとする。その場合、適応等化フィルタ１７２が出力するＸ偏波成分の複素数信号ｘ_２、及びＹ偏波成分の複素数信号ｙ_２は、下記式で表される。
ｘ_２＝ｈ_ｘｘｘ_１＋ｈ_ｘｙｙ_１
ｙ_２＝ｈ_ｙｘｘ_１＋ｈ_ｙｙｙ_１

【0032】

誤り訂正部１７４は、適応等化フィルタ１７２が出力する受信信号に対して、誤り訂正処理を実施する。デジタル信号再生部１７５は、誤り訂正が実施された受信信号から、送信側で符号化されたデータを再生する。デジタル信号再生部１７５は、例えば受信信号を復調する復調器、及び復調された信号からデータを復号する復号器を含む。

【0033】

補償量計算部１５５は、ＡＤＣ１５３（図３を参照）から、分岐された受信信号を取得する。補償量計算部１５５は、受信信号に含まれる群遅延リプルを計算する。補償量計算部１５５は、データ送信からデータ再生までの信号経路上の位相等化機能を有するフィルタに、群遅延リプルを補償するための補償量をフィードバックする。本実施形態において、補償量計算部１５５は、位相等化機能を有する光フィルタ１３４に、群遅延リプルを補償するための補償量をフィードバックする。補償量計算部１５５は、図１に示される補償量計算装置１７に対応する。

【0034】

図６は、補償量計算部１５５の構成例を示す。補償量計算部１５５は、波長分散補償フィルタ１８１、適応等化フィルタ１８２、係数更新部１８３、群遅延リプル計算部１８４、及びフィードバック計算部１８５を有する。

【0035】

補償量計算部１５５は、デジタル信号処理部１５４とは異なり、送信側で符号化されたデータの再生を行う必要がない。このため、補償量計算部１５５にはハードウェアによる高速な処理は要求されない。補償量計算部１５５は、例えばプロセッサとメモリとを有する装置として構成される。補償量計算部１５５内の各部の機能の少なくとも一部は、プロセッサがメモリに格納された命令を実行することで、ソフトウェア上で実現され得る。特に、本実施形態において、波長分散補償フィルタ１８１、及び適応等化フィルタ１８２は、ソフトウェアで実装され得る。補償量計算部１５５は、デジタル信号処理部１５４と同様に、ＤＳＰなどのデバイスを用いて構成されてもよい。

【0036】

波長分散補償フィルタ１８１は、光信号が光ファイバを伝送されるときに、波長分散に起因して光信号に生じる信号歪みを補償する。波長分散補償フィルタ１８１は、周波数領域等化器であり、偏波ごとに、波長分散に起因して生じる信号歪みを補償する。波長分散補償フィルタ１８１のフィルタ係数は、デジタル信号処理部１５４に含まれる波長分散補償フィルタ１７１（図４を参照）と同じでよい。なお、補償量計算部１５５は受信されたデータを全て再生する必要がないため、補償量計算部１５５には、受信信号の全てが入力される必要はない。補償量計算部１５５には、受信信号の一部、例えばパイロット信号などの既知の信号が入力されてもよい。

【0037】

適応等化フィルタ１８２は、波長分散補償フィルタ１８１で波長分散に起因する信号歪みが補償された信号に含まれる各種信号歪みを補償する。係数更新部１８３は、適応等化フィルタ１８２のフィルタ係数を適応的に更新する。係数更新部１８３は、例えば、適応等化フィルタ１８２の入力信号と適応等化フィルタ１８２の出力信号とに基づいて、１時刻のサンプル又はシンボルごとに、適応等化フィルタ１８２の係数を更新する。係数更新には、公知の任意の手法が使用できる。適応等化フィルタ１８２は、図２に示される歪み補償フィルタ２１に対応する。

【0038】

本実施形態において、適応等化フィルタ１８２は、受信性能を向上させる目的ではなく、群遅延リプルを計算するために使用される。本実施形態では、伝送路において偏波多重された光信号が用いられており、受信信号はＸ偏波の成分と、Ｙ偏波の成分とを含む。群遅延リプルは、偏波に依存しないため、双方の偏波において群遅延リプルを計算される必要はなく、何れか一方の偏波、例えばＸ偏波において計算されればよい。従って、適応等化フィルタ１８２には、２×２ＭＩＭＯフィルタではなく、２×１ＭＩＳＯ（multi-input-single-output）フィルタを用いることができる。群遅延リプルの計算をＸ偏波において実施する場合、Ｘ偏波及びＹ偏波の双方において群遅延リプルを計算する場合に比べて、フィルタ係数更新における計算量を削減できる。

【0039】

図７は、適応等化フィルタ１８２の構成例を示す。この例において、適応等化フィルタ１８２は、２×１ＭＩＳＯフィルタを含む。適応等化フィルタ１８２は、２つのＦＩＲフィルタ１９１を含む。波長分散補償フィルタ１８１から出力されるＸ偏波成分の複素数信号をｘ_３とし、Ｙ偏波成分の複素数信号をｙ_３とする。また、各ＦＩＲフィルタのフィルタ係数をｈ_ｘｘ、及びｈ_ｘｙとする。その場合、適応等化フィルタ１８２が出力するＸ偏波成分の複素数信号ｘ_４は、下記式で表される。
ｘ_４＝ｈ_ｘｘｘ_３＋ｈ_ｘｙｙ_３

【0040】

ここで、適応等化フィルタ１８２におけるＦＩＲフィルタ１９１のタップ長は、デジタル信号処理部１５４内の適応等化フィルタ１７２におけるＦＩＲフィルタ１９０（図５を参照）のタップ長よりも長く設定される。この場合、適応等化フィルタ１８２は、デジタル信号処理部１５４内の適応等化フィルタ１７２に比べて、より精度が高い歪み補償を実施できる。

【0041】

群遅延リプル計算部１８４は、適応等化フィルタ１８２のフィルタ係数から、群遅延リプルを計算する。具体的には、群遅延リプル計算部１８４は、上記ＭＩＳＯフィルタのフィルタ係数ｈ_ｘｘから複素周波数応答Ｈ_ｘｘ（ω）を計算する。複素周波数応答Ｈ_ｘｘ（ω）は、下記式により計算できる。
Ｈ_ｘｘ（ω）＝Ｆ［ｈ_ｘｘ］
Ｈ_ｘｘ（ω）＝｜Ｈ_ｘｘ（ω）｜ｅ^{ｊθ（ω）}
上記式において、Ｆはフーリエ変換を表し、｜Ｈ_ｘｘ（ω）｜は振幅応答を表し、θ（ω）は位相応答を表す。位相応答θ（ω）は、下記式で計算される。

群遅延リプル計算部１８４は、下記式を用いて、位相応答θ（ω）から群遅延τ（ω）を計算する。

さらに、群遅延リプル計算部１８４は、下記式を用いて、群遅延τ（ω）から群遅延リプルτ_ｒ（ω）を計算する。

【0042】

図８は、群遅延を示すグラフである。図８において、横軸は周波数［ＧＨｚ］を表し、縦軸は群遅延［ｐｓ］を表す。図８において、破線で囲まれる部分は群遅延リプルに相当する。群遅延リプル計算部１８４は、上記で計算された群遅延リプルτ_ｒ（ω）に対して、平均化処理を適用してもよい。あるいは、群遅延リプル計算部１８４は、上記で計算された群遅延リプルτ_ｒ（ω）に対して、帯域外雑音の除去を適用してもよい。

【0043】

フィードバック計算部１８５は、群遅延リプル計算部１８４で計算された群遅延リプルを、伝送路１３０内の光フィルタ１３４（図３を参照）に適用される補償量に変換する。具体的には、フィードバック計算部１８５は、下記式を用いて、上記計算された群遅延リプルτ_ｒ（ω）を位相応答φ（ω）に変換する。
φ（ω）＝－∫τ_ｒ（ω）ｄω
フィードバック計算部１８５は、位相応答φ（ω）を、光フィルタ１３４にフィードバックする。光フィルタ１３４は、固定的に設定された歪み補償に加えて、フォードバックされた位相応答に基づいて群遅延リプルを補償する。群遅延リプル計算部１８４は、図２に示される群遅延リプル計算部２２に対応する。フィードバック計算部１８５は、図２に示されるフィードバック計算部２３に対応する。

【0044】

続いて、本実施形態における動作手順を説明する。図９は、補償量計算部１５５の動作手順を示す。補償量計算部１５５の動作手順は、歪み補償方法に対応する。波長分散補償フィルタ１８１には、ＡＤＣ１５３（図３を参照）でデジタル信号に変換された受信信号が入力される。波長分散補償フィルタ１８１は、波長分散を補償し（ステップＡ１）、波長分散が補償された受信信号を適応等化フィルタ１８２に出力する。適応等化フィルタ１８２は、受信信号に含まれる各種の歪みを補償する（ステップＡ２）。係数更新部１８３は、適応等化フィルタ１８２の係数を適応的に更新する（ステップＡ３）。

【0045】

群遅延リプル計算部１８４は、適応等化フィルタ１８２の係数から、群遅延リプルτ_ｒ（ω）を計算する（ステップＡ４）。フィードバック計算部１８５は、ステップＡ４で計算された群遅延リプルτ_ｒ（ω）から位相応答を計算する（ステップＡ５）。フィードバック計算部１８５は、ステップＡ５で計算された位相応答を、光フィルタ１３４にフィードバックする（ステップＡ６）。光フィルタ１３４は、フォードバックされた位相応答に基づいて群遅延リプルを補償する。

【0046】

ここで、群遅延リプルの時間変化は比較的緩やかであり、群遅延リプルをハードウェア回路で実装されたデジタル信号処理部１５４の適応等化フィルタ１７２を用いて補償することは必須ではない。このため、本実施形態では、ソフトウェアで実装された適応等化フィルタ１８２を用いて群遅延リプルを計算し、光フィルタ１３４において、群遅延リプルを補償する。本実施形態において、受信機１５０は、群遅延リプルが補償された光信号を、伝送路１３０から受信する。デジタル信号処理部１５４において、適応等化フィルタ１７２には、群遅延リプルが補償された受信信号が入力される。

【0047】

光フィルタ１３４において、２×１ＭＩＳＯフィルタの係数ｈ_ｘｘではなく、群遅延リプルを補償する利点は、以下のように説明できる。係数ｈ_ｘｘの複素周波数応答Ｈ_ｘｘ（ω）＝｜Ｈ_ｘｘ（ω）｜ｅ^{ｊθ（ω）}には振幅応答｜Ｈ_ｘｘ（ω）｜と位相応答θ（ω）とが含まれており、これらを光フィルタ１３４にフィードバックして補償することも可能である。しかしながら、振幅応答は、位相応答と比較して信号品質への影響が小さい。また、振幅応答は、位相応答と比較して、短いタップ長で補償可能である。このため、光フィルタ１３４において振幅応答を補償することは必須ではない。さらに、２×１ＭＩＳＯフィルタで導出される振幅応答は、偏波変動や偏波依存損失の影響で変動する。このため、光フィルタ１３４において振幅応答を静的に補償した場合、それに起因して品質劣化が生じる可能性がある。

【0048】

また、光フィルタ１３４において、群遅延ではなく、群遅延リプルを補償する利点は、以下のように説明できる。信号品質が劣化する要因は群遅延リプル成分であり、光フィルタ１３４において群遅延そのものを補償することは必須ではない。光フィルタ１３４において群遅延を補償する場合、光フィルタ１３４には、位相補償範囲が広い光フィルタが必要になる。群遅延そのものではなく、群遅延リプルを補償することで、位相補償範囲がそれほど広くない光フィルタを光フィルタ１３４として使用することができる。

【0049】

本実施形態において、群遅延リプル計算部１８４は、適応等化フィルタ１８２、すなわち、２×１ＭＩＳＯフィルタのフィルタ応答から、適応等化フィルタ１８２が補償した群遅延リプルを計算する。群遅延リプルには、２×１ＭＩＳＯフィルタの前段に位置する波長分散補償フィルタ１８１では補償しきれない残留波長分散、分散スロープ、及び光デバイスの周波数応答などの位相変動成分が含まれている。フィードバック計算部１８５は、群遅延リプルを位相応答に変換し、変換した位相応答を、位相等化機能を持つ光フィルタ１３４にフィードバックする。

【0050】

光伝送路や光伝送路上の光デバイスに起因する線形劣化効果を受信側ですなわち２×２ＭＩＭＯ適応等化フィルタを用いて一括して補償することは可能である。しかしながら、その場合、線形劣化量に比例して、適応等化フィルタに必要となるタップ長が増加する。図１０は、光フィルタ１３４において群遅延リプルが補償されない場合の２×２ＭＩＭＯフィルタ、すなわち適応等化フィルタ１７２のフィルタ応答を示す。図１０において、横軸はＦＩＲフィルタのタップ数を示し、縦軸は強度を示す。図１０に示されるように、受信側で線形劣化効果を一括して補償するためには、適応等化フィルタ１７２には２０タップ程度のタップ長が要求される。

【0051】

図１１は、光フィルタ１３４において群遅延リプルが補償される場合の適応等化フィルタ１７２のフィルタ応答を示す。図１１において、横軸はＦＩＲフィルタのタップ数を示し、縦軸は強度を示す。図１１に示されるように、光フィルタ１３４において群遅延リプルが補償される場合、群遅延リプルが補償されない場合に比べて、フィルタ応答は急峻になる。光フィルタ１３４において群遅延リプルが補償される場合、適応等化フィルタ１７２に要求されるタップ長は１０程度となり、短いタップ長で、精度が高い歪み補償が実施できる。

【0052】

上記したように、適応等化フィルタ１７２よりも前段に配置される光フィルタ１３４において群遅延リプルが補償される場合、高精度な歪み補償を確保しつつ、適応等化フィルタ１７２に要求されるタップ長を短くできる。タップ長を短くすることで、ハードウェア回路で構成される適応等化フィルタ１７２の回路規模を削減し、適応等化フィルタ１７２を含むデジタル信号処理部１５４のチップ面積を削減することができる。また、回路規模が削減されることで、デジタル信号処理部１５４の消費電力を削減することができる。

【0053】

本実施形態において、群遅延リプルを計算するために使用される補償量計算部１５５の適応等化フィルタ１８２は、ソフトウェアで実装することができる。適応等化フィルタ１８２は、ソフトウェア的にタップ長を任意に設定できるため、デジタル信号処理部１５４の適応等化フィルタ１７２に比べて、容易にタップ長を長く設定できる。適応等化フィルタ１８２のタップ長が長い場合でも、計算量及びメモリ使用量は増加するものの、回路規模及びチップ面積は増大しない。

【0054】

本発明者は、本実施形態の構成における歪み補償の性能を検証するために、実験を行った。実験では、９６Ｇｂａｕｄ偏波多重１６ＱＡＭを用い、光伝送路に配置した光デバイスを用いて±２０ｐｓ程度の群遅延リプルを光信号に付与した。適応等化フィルタ１７２のタップ長は１３とした。実験は、光フィルタ１３４において群遅延リプルが補償されない場合と、光フィルタ１３４において群遅延リプルが補償される場合の双方において実施した。

【0055】

図１２は、光フィルタ１３４において群遅延リプルが補償されない場合の実験結果を示す。図１３は、光フィルタ１３４において群遅延リプルが補償される場合の実験結果を示す。図１２及び図１３において、実験結果は、適応等化フィルタ１７２の復調信号を、シンボルタイミングでＩＱ平面上にマッピングしたコンスタレーション図として示されている。図１２と図１３とを比較すると、Ｘ偏波及びＹ偏波の双方において、光フィルタ１３４において群遅延リプルを補償した場合、群遅延リプルを補償しない場合に加えて、信号品質が改善できていることがわかる。

【0056】

次いで、本開示の第２実施形態を説明する。図１４は、本開示の第２実施形態に係る通信システムを示す。本実施形態に係る光ファイバ通信システム１００ａにおいて、補償量計算部１５５は、デジタル信号処理部１５４に含まれるフィルタに、群遅延リプルを補償するための補償量をフィードバックする。デジタル信号処理部１５４に含まれるフィルタは、フォードバックされた位相応答に基づいて群遅延リプルを補償する。本実施形態における他の構成及び動作は、第１実施形態におけるそれらと同様でよい。

【0057】

本実施形態において、補償量計算部１５５のフィードバック計算部１８５（図６を参照）は、群遅延リプル計算部１８４で計算された群遅延リプルを、デジタル信号処理部１５４内の波長分散補償フィルタ１７１（図４を参照）に適用される補償量に変換する。具体的には、フィードバック計算部１８５は、下記式を用いて、上記計算された群遅延リプルτ_ｒ（ω）を位相応答φ（ω）に変換する。
φ（ω）＝－∫τ_ｒ（ω）ｄω
フィードバック計算部１８５は、位相応答φ（ω）を、デジタル信号処理部１５４内の波長分散補償フィルタ１７１にフィードバックする。波長分散補償フィルタ１７１は、波長分散に起因する歪みに加えて、フォードバックされた位相応答に基づいて群遅延リプルを補償する。

【0058】

本実施形態では、補償量計算部１５５は、デジタル信号処理部１５４内の波長分散補償フィルタ１７１に位相応答をフィードバックし、波長分散補償フィルタ１７１は、波長分散に起因する歪みに加えて、群遅延リプルを補償する。本実施形態においても、適応等化フィルタ１７２より前段で群遅延リプルが補償されるため、第１実施形態と同様に、適応等化フィルタ１７２のタップ長を抑制しつつ、高精度な歪み補償を実現できる。また、本実施形態では、波長分散補償フィルタ１７１にて群遅延リプルを補償しおり、適応等化フィルタ１７２にて群遅延を補償する場合に比べて、適応等化フィルタ１７２に必要なタップ長を抑制できる。さらに、本実施形態は、信号の受信側で、フィードバックの生成、及び群遅延リプルの補償を実施できる利点もある。他の効果は、第１実施形態において説明した効果と同様である。

【0059】

なお、本実施形態において、補償量計算部１５５は、受信側の波長分散補償フィルタ１７１に位相応答をフィードバックするのに代えて、又はこれに加えて、送信機１１０に含まれる予等化部１１２に、位相応答をフィードバックしてもよい。その場合、補償量計算部１５５は、伝送路１３０、又は何らかの通信路を通じて、送信機１１０に位相応答をフィードバックする。送信機１１０において、予等化部１１２は、フィードバックされた位相応答に基づいて、受信機１５０が受信する光信号に含まれる群遅延リプルを補償する。この場合も、適応等化フィルタ１７２より前段で群遅延リプルを補償することができ、適応等化フィルタ１７２のタップ長を抑制しつつ、高精度な歪み補償を実現できる。

【0060】

続いて、本開示の第３実施形態を説明する。図１５は、本開示の第３実施形態に係る通信システムを示す。本実施形態に係る光ファイバ通信システム１００ｂにおいて、補償量計算部１５５は、複数のフィルタに、位相応答を分配してフィードバックする。位相応答がフィードバックされた複数のフィルタは、フィードバックされた位相応答に応じて、群遅延リプルを補償する。他の構成及び動作は、第１実施形態又は第２実施形態におけるそれらと同様でよい。

【0061】

本実施形態において、伝送路１３０は、複数の光フィルタ１３４を有する。例えば、伝送路１３０は、Ｎを２以上の整数として、Ｎ個の光フィルタ１３４を有する。補償量計算部１５５は、群遅延リプルを計算し、計算した群遅延リプルを位相応答に変換し、変換された位相応答を、Ｎ個の光フィルタ１３４の少なくとも一部にフィードバックする。例えば、補償量計算部１５５は、計算した位相応答に１／Ｎを乗じることで得られる値を、Ｎ個の光フィルタ１３４のそれぞれにフィードバックする。その場合、各光フィルタ１３４は群遅延リプルの１／Ｎを補償し、Ｎ個の光フィルタ１３４は、全体として群遅延リプルを補償する。

【0062】

あるいは、補償量計算部１５５は、計算した位相応答が個々の光フィルタ１３４の位相補償範囲を超える場合に、複数の光フィルタ１３４に、位相応答を分配してフィードバックしてもよい。例えば、補償量計算部１５５は、計算した位相応答と、個々の光フィルタ１３４の位相補償範囲とに基づいて、群遅延リプルを補償するために必要な光フィルタの個数を計算する。例えば、補償量計算部１５５は、計算した位相応答が、個々の光フィルタ１３４の位相補償範囲の２倍より大きく、かつ３倍以下の場合、群遅延リプルを補償するためには必要な光フィルタ１３４の個数は少なくとも３個であると計算する。その場合、補償量計算部１５５は、Ｎ個の光フィルタ１３４のうち、例えば３個の光フィルタ１３４に、位相応答を分配してフィードバックする。

【0063】

本実施形態において、位相応答を分配する方法は、特に上記した方法には限定されない。また、本実施形態において、伝送路１３０は、固定的に群遅延リプルを補償する光フィルタを含んでいてもよい。また、本実施形態において、補償量計算部１５５は、光フィルタ１３４に代えて、又はこれに加えて、受信機１５０内の波長分散補償フィルタ１７１（図４を参照）、及び送信機１１０内の予等化部１１２に位相応答を分配してもよい。

【0064】

本実施形態では、補償量計算部１５５は、位相応答を、複数の光フィルタ１３４に分配してフィードバックする。この場合、伝送路１３０において位相補償範囲が狭い光フィルタ１３４が使用される場合でも、位相応答を複数の光フィルタ１３４に分配してフィードバックすることで、複数の光フィルタ１３４を用いて群遅延リプルを補償することができる。他の効果は、第１実施形態又は第２実施形態で説明した効果と同様である。

【0065】

続いて、本開示の第４実施形態を説明する。本実施形態に係る光ファイバ通信システムの構成は、図３に示される第１実施形態で説明した光ファイバ通信システム１００の構成と同様でよい。あるいは、本実施形態に係る光ファイバ通信システムの構成は、図１４に示される第２実施形態で説明した光ファイバ通信システム１００の構成と同様でもよく、図１５に示される第３実施形態で説明した光ファイバ通信システム１００の構成と同様でもよい。

【0066】

本実施形態において、補償量計算部１５５は、群遅延リプルが少なくとも部分的に補償されるように、光フィルタ１３４、デジタル信号処理部１５４内の波長分散補償フィルタ１７１（図４を参照）、及び送信機１１０内の予等化部１１２の少なくとも１つに、位相応答をフィードバックする。以下の説明においては、補償量計算部１５５は、適応等化フィルタ１７２に、位相応答をフィードバックするものとする。具体的には、補償量計算部１５５のフィードバック計算部１８５（図６を参照）は、μを所定の重み係数として、重み係数μが乗算された群遅延リプルτ_ｒ（ω）を位相応答に変換し、変換した位相応答を波長分散補償フィルタ１７１にフィードバックする。ここで、μは、０＜μ≦１の範囲の値を取る。波長分散補償フィルタ１７１は、所定の重み係数μが乗算された群遅延リプルを補償する。

【0067】

本実施形態では、補償量計算部１５５は、所定の重み係数μが乗算された群遅延リプルが補償された受信信号から群遅延リプルを計算し、所定の重み係数μが乗算された群遅延リプルを位相応答に変換して波長分散補償フィルタ１７１にフィードバックする。別の言い方をすると、補償量計算部１５５は、波長分散補償フィルタ１７１に、所定の重み係数μが乗算された群遅延リプルの補償を繰り返し実施させる。補償量計算部１５５は、例えば群遅延の最小値と最大値との差を計算し、計算した差が所定のしきい値以上の場合、変換された位相応答を、波長分散補償フィルタ１７１にフィードバックしてもよい。別の言い方をすれば、補償量計算部１５５は、群遅延の最小値と最大値との差が所定のしきい値未満になるまで、波長分散補償フィルタ１７１に、所定の重み係数μが乗算された群遅延リプルの補償を繰り返し実施させてもよい。

【0068】

続いて、本実施形態における動作手順を説明する。図１６は、補償量計算部１５５の動作手順を示す。波長分散補償フィルタ１８１には、ＡＤＣ１５３（図３を参照）でデジタル信号に変換された受信信号が入力される。波長分散補償フィルタ１８１は、波長分散を補償し（ステップＢ１）、波長分散が補償された受信信号を適応等化フィルタ１８２に出力する。適応等化フィルタ１８２は、受信信号に含まれる各種の歪みを補償する（ステップＢ２）。係数更新部１８３は、適応等化フィルタ１８２の係数を適応的に更新する（ステップＢ３）。

【0069】

群遅延リプル計算部１８４は、適応等化フィルタ１８２の係数から、群遅延リプルτ_ｒ（ω）を計算する（ステップＢ４）。フィードバック計算部１８５は、群遅延の最小値と最大値との差と、所定のしきい値τ_ｔｈとを比較する。群遅延の最小値と最大値との差、すなわち群遅延リプルのpeak to peak値τ_ｐｐは、
τ_ｐｐ＝ｍａｘ（τ（ω））－ｍｉｎ（（τ（ω））
で計算できる。フィードバック計算部１８５は、τ_ｐｐがしきい値τ_ｔｈより小さいか否かを判断する（ステップＢ５）。フィードバック計算部１８５は、τ_ｐｐがしきい値τ_ｔｈより小さいと判断した場合、処理を終了する。

【0070】

フィードバック計算部１８５は、ステップＢ５でτ_ｐｐがしきい値τ_ｔｈより小さくないと判断した場合、つまり、τ_ｐｐがしきい値τ_ｔｈ以上であると判断した場合、ステップＢ４で計算した群遅延リプルτ_ｒ（ω）に、重み係数μを乗算する（ステップＢ６）。フィードバック計算部１８５は、重み係数μが乗算された群遅延リプルτ_ｒ（ω）、すなわちμ×ｔ_ｒ（ω）から、位相応答φ（ω）を計算する（ステップＢ７）。フィードバック計算部１８５は、ステップＢ７で計算された位相応答を、波長分散補償フィルタ１７１フィードバックする（ステップＢ８）。波長分散補償フィルタ１７１は、フォードバックされた位相応答に基づいて群遅延リプルを少なくとも部分的に補償する。その後、処理はステップＢ１に戻り、群遅延リプルの計算などが繰り返し実施される。

【0071】

ここで、群遅延リプル計算部１８４で計算される群遅延リプルには、計算誤差又は推定誤差が含まれる。このため、波長分散補償フィルタ１７１に、計算された群遅延リプルを全て補償させた場合、推定誤差に起因して、受信品質が低下する可能性がある。

【0072】

本実施形態では、フィードバック計算部１８５は、波長分散補償フィルタ１７１に、群遅延リプルの少なくとも一部を補償させる。本実施形態では、群遅延リプルτ_ｒ（ω）ではなく、群遅延リプルμ×τ_ｒ（ω）が補償されるため、図１６のステップＢ５でτ_ｐｐがしきい値τ_ｔｈより小さいと判断され、処理が終了した時点で、補償誤差は残留する。残留する補償誤差は、重み係数μと群遅延の最大値と最小値との差のしきい値τ_ｔｈに応じて変化する。しかしながら、本実施形態における補償誤差は、群遅延リプルを全て補償した場合における群遅延リプルの推定誤差に比較して小さくすることができると考えられる。本実施形態では、群遅延リプルの部分的な補償を繰り返し実施することで、群遅延リプルの推定誤差に起因する受信品質の劣化を抑制し、受信品質を向上させることができる。

【0073】

なお、上記各実施形態では、受信機１５０が補償量計算部１５５を含む例を説明した。しかしながら、本開示は、これには限定されない。補償量計算部１５５は、受信機１５０から独立した個別の装置として構成されていてもよい。別の言い方をすると、補償量計算部１５５は、必ずしも受信機１５０の一部を構成する必要はなく、受信機１５０と補償量計算部１５５とは、物理的に分離された別の装置であってもよい。

【0074】

なお、上記実施形態において、補償量計算部１５５は、任意のデジタル信号処理回路又は装置として構成され得る。図１７は、補償量計算部１５５の物理的な構成例を示す。補償量計算部１５５は、１以上のプロセッサ４１０、及び１以上のメモリ４２０を含む。プロセッサ４１０は、メモリ４２０に格納されたプログラムを読み出して実行することで、図６に示される各部の機能をソフトウェア的に実現させる。

【0075】

上記プログラムは、プロセッサに読み込まれた場合に、実施形態で説明された１又はそれ以上の機能をプロセッサに行わせるための命令群（又はソフトウェアコード）を含む。プログラムは、非一時的なコンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体に格納されてもよい。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体は、random-access memory（RAM）、read-only memory（ROM）、フラッシュメモリ、solid-state drive（SSD）又はその他のメモリ技術、CD（compact disc）-ROM、digital versatile disc（DVD）、Blu-ray（登録商標）ディスク又はその他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又はその他の磁気ストレージデバイスを含む。プログラムは、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体上で送信されてもよい。限定ではなく例として、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体は、電気的、光学的、音響的、またはその他の形式の伝搬信号を含む。

【0076】

以上、本開示の実施形態を詳細に説明したが、本開示は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に対して変更や修正を加えたものも、本開示に含まれる。

【0077】

例えば、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。

【0078】

［付記１］
フィルタ係数が適応的に制御されることで、伝送路を介して送信機から送信される信号を受信機においてコヒーレント受信することで得られる受信信号に含まれる歪みを補償する歪み補償フィルタと、
前記歪み補償フィルタのフィルタ係数に基づいて、前記受信信号に含まれる群遅延を計算し、該計算した群遅延から群遅延リプルを計算する群遅延リプル計算部と、
前記計算された群遅延リプルに基づいて位相応答を計算し、該計算した位相応答を、前記受信機に含まれる適応等化フィルタの前段に配置される、位相補償機能を有する１以上のフィルタにフィードバックし、前記位相補償機能を有する１以上のフィルタに前記群遅延リプルを少なくとも部分的に補償させるフィードバック計算部とを備える補償量計算装置。

【0079】

［付記２］
前記位相補償機能を有する１以上のフィルタは、前記伝送路に配置される光フィルタ、送信機に配置されるフィルタ、及び受信機に配置されるフィルタの少なくとも１つを含む、付記１に記載の補償量計算装置。

【0080】

［付記３］
前記送信機から送信される信号は、第１の偏波及び第２の偏波に多重化されており、
前記歪み補償フィルタは、前記受信信号の第１の偏波成分に対応する複素数信号と、前記受信信号の第２の偏波成分に対応する複素数信号とが入力され、１つの複素数信号を出力する２×１多入力１出力（ＭＩＳＯ：multi-input-single-output）フィルタを含む、付記１又は２に記載の補償量計算装置。

【0081】

［付記４］
前記歪み補償フィルタのタップ長は、前記受信機に含まれる適応等化フィルタのタップ長よりも長い、付記１から３何れか１項に記載の補償量計算装置。

【0082】

［付記５］
前記フィードバック計算部は、前記位相補償機能を有する複数のフィルタに、前記計算した位相応答を分配してフィードバックする、付記１から４何れか１項に記載の補償量計算装置。

【0083】

［付記６］
前記フィードバック計算部は、前記計算された群遅延リプルに重み係数を乗算し、前記重み係数が乗算された群遅延リプルを前記位相応答に変換する、付記１から５何れか１項に記載の補償量計算装置。

【0084】

［付記７］
前記フィードバック計算部は、前記群遅延の最大値と最小値の差とを計算し、該計算した差がしきい値以上の場合、前記変換された位相応答を、前記位相補償機能を有する１以上のフィルタにフィードバックする、付記６に記載の補償量計算装置。

【0085】

［付記８］
送信機から伝送路を介して送信された信号をコヒーレント受信する受信回路と、
前記コヒーレント受信された受信信号に含まれる波長分散に起因する歪みを補償する、位相補償機能を有するフィルタである波長分散補償フィルタと、
フィルタ係数が適応的に制御されることで、前記波長分散補償フィルタで前記歪みが補償された受信信号に含まれる歪みを適応的に補償する適応等化フィルタと、
前記適応等化フィルタで歪みが補償された受信信号に対して復調及び復号を行う信号再生回路と、
付記１から７何れか１項に記載の補償量計算装置とを備える受信機。

【0086】

［付記９］
前記補償量計算装置の前記歪み補償フィルタには、前記受信回路でコヒーレント受信された受信信号が分岐して入力される、付記８に記載の受信機。

【0087】

［付記１０］
前記補償量計算装置の前記フィードバック計算部は、前記受信機の前記波長分散補償フィルタに前記位相応答をフィードバックし、
前記波長分散補償フィルタは、前記フィードバックされた位相応答に基づいて、前記受信信号に含まれる前記群遅延リプルを補償する、付記８又は９に記載の受信機。

【0088】

［付記１１］
前記送信機から送信される信号は、第１の偏波及び第２の偏波に多重化されており、
前記適応等化フィルタは、前記受信信号の第１の偏波成分に対応する複素数信号と、前記受信信号の第２の偏波成分に対応する複素数信号とが入力され、第１の偏波に対応する複素数信号と第２の偏波に対応する複素数信号とを出力する２×２多入力多出力（ＭＩＭＯ：multi-input-multi-output）フィルタを含む、付記８から１０何れか１項に記載の受信機。

【0089】

［付記１２］
伝送路を介して信号を送信する送信機と、
前記送信された信号を受信する受信機と、
付記１から７何れか１項に記載の補償量計算装置とを備える通信システム。

【0090】

［付記１３］、
前記受信機は、
前記伝送路を介して前記送信機から送信された信号をコヒーレント受信する受信回路と、
前記コヒーレント受信された受信信号に含まれる波長分散に起因する歪みを補償する、位相補償機能を有するフィルタである波長分散補償フィルタと、
フィルタ係数が適応的に制御されることで、前記波長分散補償フィルタで前記歪みが補償された受信信号に含まれる歪みを適応的に補償する適応等化フィルタと、
前記適応等化フィルタで歪みが補償された受信信号に対して復調及び復号を行う信号再生回路とを有し、
前記補償量計算装置の前記フィードバック計算部は、前記波長分散補償フィルタに、前記位相応答をフィードバックする、付記１２に記載の通信システム。

【0091】

［付記１４］
前記伝送路は、位相補償機能を有する光フィルタを含み、
前記補償量計算装置の前記フィードバック計算部は、前記光フィルタに、前記位相応答をフィードバックする、付記１２又は１３に記載の通信システム。

【0092】

［付記１５］
前記送信機は、
送信される信号を符号化する符号化器と、
前記符号化された信号に対して予等化を実施する予等化器と、
予等化が実施された信号を変調し、該変調された信号を前記伝送路に出力する変調器とを有し、
前記予等化器は、位相補償機能を有するフィルタを含み、
前記補償量計算装置の前記フィードバック計算部は、前記予等化器の前記位相補償機能を有するフィルタに、前記位相応答をフィードバックする、付記１２から１４何れか１項に記載の通信システム。

【0093】

［付記１６］
伝送路を介して送信機から送信される信号を受信機においてコヒーレント受信することで得られる受信信号を歪み補償フィルタに入力し、該歪み補償フィルタのフィルタ係数を適応的に制御することで前記受信信号に含まれる歪みを補償し、
前記歪み補償フィルタのフィルタ係数に基づいて、前記受信信号に含まれる群遅延を計算し、該計算した群遅延から群遅延リプルを計算し、
前記計算された群遅延リプルに基づいて位相応答を計算し、該計算した位相応答を、前記受信機に含まれる適応等化フィルタの前段に配置される、位相補償機能を有する１以上のフィルタにフィードバックすることで、前記位相補償機能を有する１以上のフィルタに前記群遅延リプルを少なくとも部分的に補償させる、歪み補償方法。

【0094】

［付記１７］
伝送路を介して送信機から送信される信号を受信機においてコヒーレント受信することで得られる受信信号を歪み補償フィルタに入力し、該歪み補償フィルタのフィルタ係数を適応的に制御することで前記受信信号に含まれる歪みを補償し、
前記歪み補償フィルタのフィルタ係数に基づいて、前記受信信号に含まれる群遅延を計算し、該計算した群遅延から群遅延リプルを計算し、
前記計算された群遅延リプルに基づいて位相応答を計算し、該計算した位相応答を、前記受信機に含まれる適応等化フィルタの前段に配置される、位相補償機能を有する１以上のフィルタにフィードバックすることで、前記位相補償機能を有する１以上のフィルタに前記群遅延リプルを少なくとも部分的に補償させる処理をプロセッサに実行させるためのプログラム。

【符号の説明】

【0095】

１０：通信システム
１１：送信機
１３：伝送路
１５：受信機
１７：補償量計算装置
２１：歪み補償フィルタ
２２：群遅延リプル計算部
２３：フィードバック計算部
１００：光ファイバ通信システム
１１０：送信機
１１１：符号化部
１１２：予等化部
１１３：ＤＡＣ
１１４：光変調器
１１５：ＬＤ
１３０：伝送路
１３２：光ファイバ
１３３：光増幅器
１３４：光フィルタ
１５０：受信機
１５１：ＬＤ
１５２：コヒーレント受信機
１５３：ＡＤＣ
１５４：デジタル信号処理部
１５５：補償量計算部
１７１：波長分散補償フィルタ
１７２：適応等化フィルタ
１７３：係数更新部
１７４：誤り訂正部
１７５：デジタル信号再生部
１８１：波長分散補償フィルタ
１８２：適応等化フィルタ
１８３：係数更新部
１８４：群遅延リプル計算部
１８５：フィードバック計算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】