特許 7491418 適応等化装置、受信機及び適応等化方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-20

(45)【発行日】2024-05-28

(54)【発明の名称】適応等化装置、受信機及び適応等化方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/61 20130101AFI20240521BHJP

   H04B 3/10 20060101ALI20240521BHJP

   H04L 27/01 20060101ALI20240521BHJP

【ＦＩ】

H04B10/61

H04B3/10 A

H04L27/01

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023011545

(22)【出願日】2023-01-30

【審査請求日】2023-01-30

(73)【特許権者】

【識別番号】591230295

【氏名又は名称】ＮＴＴイノベーティブデバイス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高椋 智大

(72)【発明者】

【氏名】吉田 光輝

(72)【発明者】

【氏名】大山 勝一

(72)【発明者】

【氏名】野内 裕之

(72)【発明者】

【氏名】仙北 智晴

【審査官】前田 典之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１２１９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／２１７２１７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／０２２２６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／０４２８３８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ １０／６１

Ｈ０４Ｂ ３／１０

Ｈ０４Ｌ ２７／０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

適応等化回路と、
フレーム同期部を有する復号回路と、
疑似フレーム信号を生成する疑似フレーム信号生成回路とを備え、
最初に生成されるフレームは、前記疑似フレーム信号生成回路が生成する前記疑似フレーム信号であり、
前記疑似フレーム信号は、前記適応等化回路の動作開始のトリガとして用いられ、前記復号回路において信号処理を行う際の基準信号として用いられ、
前記適応等化回路は、
タップ係数が設定されたフィルタによって、各フレームの先頭に既知信号として同期パタン部が挿入され、前記フレームを構成する各サブフレームの先頭に既知信号としてパイロット信号が挿入された少なくとも２つの偏波のデータの偏波変動補償を行うデジタルフィルタと、
前記フレーム同期部が前記デジタルフィルタの出力信号からフレーム信号を生成する前において、前記データの振幅値と前記データの取りうるべき振幅値との差分が小さくなるように前記タップ係数をブラインド等化方式により求め、前記フレーム信号が生成された後において、前記フレーム信号をフィードバック受信し前記フレーム信号に基づいて前記データから前記既知信号を検出し、検出された前記既知信号と前記既知信号の真値との差分が小さくなるように前記タップ係数を参照信号比較等化方式により更新するタップ係数更新回路とを備えることを特徴とする適応等化装置。

【請求項2】

前記フレーム信号が生成された後、前記疑似フレーム信号生成回路は前記フレーム信号をフィードバック受信し前記疑似フレーム信号を前記フレーム信号に修正し、前記タップ係数更新回路は、修正された前記疑似フレーム信号によって前記フレームの先頭位置を検出し、その先頭位置に基づいて前記既知信号を検出することを特徴とする請求項１に記載の適応等化装置。

【請求項3】

前記フレーム同期部の出力信号から、偏波入れ替え情報として、偏波が入れ替わっているか否かを検出する状態検出部を更に備え、
前記適応等化回路は、前記偏波入れ替え情報をフィードバック受信し、前記偏波入れ替え情報を基に前記タップ係数を調整することによって偏波入れ替えを補償することを特徴とする請求項１に記載の適応等化装置。

【請求項4】

前記フレーム同期部の出力信号から、偏波間スキュー情報として、偏波間のスキューを検出する状態検出部を更に備え、
前記適応等化回路は、前記偏波間スキュー情報をフィードバック受信し、前記偏波間スキュー情報を基に前記タップ係数を調整することによって偏波間スキューを補償することを特徴とする請求項１に記載の適応等化装置。

【請求項5】

前記適応等化回路と前記フレーム同期部との間にあり前記データのＩＱ軸とキャリア信号のＩＱ軸の位相同期を行うキャリア位相再生回路を更に備え、
前記キャリア位相再生回路は、前記フレーム信号が生成される前において、前記デジタルフィルタの出力信号をＭ乗倍することで位相をＩＱ平面上の一つの象限に重ね合わせた信号の位相と前記重ね合わせた信号が取るべき位相との差分が小さくなるように位相同期を行い、前記フレーム信号が生成された後において、前記フレーム信号をフィードバック受信し前記フレーム信号に基づいて前記データから前記既知信号を検出し、検出された前記既知信号の位相と前記既知信号の真値の位相との差分が小さくなるように位相同期を行うことを特徴とする請求項１に記載の適応等化装置。

【請求項6】

前記フレーム同期部の出力信号から各偏波のデータ毎にＩＱスワップ情報を検出する状態検出部を更に備え、
前記キャリア位相再生回路は、前記ＩＱスワップ情報をフィードバック受信し、前記ＩＱスワップ情報を基に参照する既知パタンの座標データを調整することによってＩＱスワップを補償することを特徴とする請求項５に記載の適応等化装置。

【請求項7】

受信した光信号を前記データに変換する受信光モジュールと、
前記データの波長分散による歪を補償する波長分散補償回路と、
前記波長分散補償回路の出力信号の偏波変動を補償する請求項２から６の何れか１項に記載の適応等化装置とを備えることを特徴とする受信機。

【請求項8】

タップ係数が設定されたデジタルフィルタが、各フレームの先頭に既知信号として同期パタン部が挿入され、前記フレームを構成する各サブフレームの先頭に既知信号としてパイロット信号が挿入された少なくとも２つの偏波のデータの偏波変動補償を行う工程と、
フレーム同期部が前記デジタルフィルタの出力信号からフレーム信号を生成する前において、タップ係数更新回路が前記データの振幅値と前記データの取りうるべき振幅値との差分が小さくなるように前記タップ係数をブラインド等化方式により求める工程と、
前記フレーム信号が生成された後において、前記タップ係数更新回路が前記フレーム信号をフィードバック受信し前記フレーム信号に基づいて前記データから前記既知信号を検出し、検出された前記既知信号と前記既知信号の真値との差分が小さくなるように前記タップ係数を参照信号比較等化方式により更新する工程とを備え、
最初に生成される前記フレームは、疑似フレーム信号生成回路が生成する疑似フレーム信号であり、
前記疑似フレーム信号は、前記デジタルフィルタと前記タップ係数更新回路を有する適応等化回路の動作開始のトリガとして用いられ、前記フレーム同期部を有する復号回路において信号処理を行う際の基準信号として用いられることを特徴とする適応等化方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、データ通信において光伝送路の特性を補償する適応等化回路、適応等化装置、受信機及び適応等化方法に関する。

【背景技術】

【0002】

コヒーレント光通信では、受信側において伝送信号の歪をデジタル信号処理により補償することで、数十Ｇｂｉｔ／ｓ以上の大容量伝送を実現している。デジタル信号処理では、主に、波長分散補償、周波数制御・位相調整、偏波多重分離及び偏波分散補償等の処理を行っている。

【0003】

偏波多重分離及び偏波分散補償の処理は、主に適応等化器によって行われる。適応等化器をデジタル信号処理によって実現する場合、一般的にデジタルフィルタが使用される。伝送信号の歪が相殺されるように計算されたタップ係数をそのデジタルフィルタに設定することで、伝送信号の歪を補償できる。

【0004】

受信光モジュール内では、送信側で合成されたＸ偏波信号（以後、Ｘ偏波と称する）とＹ偏波信号（以後、Ｙ偏波と称する）を分離する。分離したＸ偏波にはＹ偏波の一部の信号が残り、分離したＹ偏波にはＸ偏波の一部の信号が残る。適応等化器のデジタルフィルタによってＸ偏波のデータとＹ偏波のデータとの分離をより完全に行う。但し、上述した偏波分散等は、偏波状態の変動に影響される。従って、デジタルフィルタのタップ係数は、偏波状態の変動に応じて逐次更新され、その変動に追従した補償が行われる。

【0005】

これらのデジタルフィルタのタップ係数更新には、一般的に、ＲＬＳ（Recursive Least-Squares）又はＬＭＳ（Least Mean Square）等の逐次更新アルゴリズムが使用される。これは、送信側でトレーニング信号又はパイロット信号等の既知信号を光信号に挿入し、伝送されてきた既知信号とこの既知信号の真値（送信側で挿入した値）との誤差を最小化するようにタップ係数をステップサイズ毎に更新して求めるアルゴリズムである（以降、参照信号比較等化方式と称する）。

【0006】

上述の比較対象とする既知信号としては、フレーム同期用に設定した比較的長いトレーニング信号（ＴＳ）パタン（例えば、１２８、２５６、５１２シンボル等が、数万シンボルのデータ毎に挿入）や、位相同期用に設定した比較的短いパイロット信号（ＰＳ）（例えば、１～数シンボルが数十シンボル毎に挿入）が使用される。例えば、フレームの先頭を示すＴＳパタンを検出してこれを利用して初期のタップ係数を求める。それ以降は、そのＴＳパタンの位置から周期的に挿入されたＰＳを検出し、これを利用して逐次的なタップ係数を求める。

【0007】

しかし、ＴＳパタンは比較的長いため、検出するための演算量が大きいこと、及びデータ量に対して僅かでも影響を与えるため、省略するか極力短くする方向で新たな通信システムの開発が行われている。

【0008】

このようなシステムに対応するため、逐次更新アルゴリズムとして、既知信号を使わないでタップ係数を求めるブラインド等化方式が適応等化器に使用されている。ブラインド等化方式には、定包絡線基準アルゴリズム（CMA: Constant Modulus Algorithm）や、ＣＭＡをＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）へ使用するために複数振幅のリングへ拡張したＲＤＥ（Radius directed equalization）がある（例えば、特許文献１，２参照）。これらでは、デジタルフィルタの出力と本来あるべき値（「あるべき値」は、定包絡線の場合、振幅の所望値として容易に推定できる）との誤差を最小化するようにタップ係数が更新される。タップ係数は、このアルゴリズムに従って制御され収束する。ＲＤＥでは、ＣＭＡに対して複数振幅の何れかを判定する機能が加えられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２０１７－２２５０７８号公報

【文献】特開２０２０－１７８１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

近年、ＴＳパタンを極力短くした信号が使用され、ＲＤＥモード等のブラインド等化方式で動作する適応等化器が多くなってきている。しかし、従来のブラインド等化方式の適応等化器では、ＴＳパタンやＰＳ等の既知信号と比較を行ってタップ係数を更新する適応等化器と比べて、雑音耐力、偏波変動耐力、及びＤＧＤ（微分群遅延：Differential Group Delay）負荷に対する耐力等が劣化するという問題があった。ＤＧＤ負荷とはＸ偏波信号とＹ偏波信号の遅延差である。

【0011】

本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的はＴＳパタンを有しない又は極力短くした信号が使用された場合でも耐力の劣化を抑えることができる適応等化回路、適応等化装置、受信機及び適応等化方法を得るものである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本開示に係る適応等化装置は、適応等化回路と、フレーム同期部を有する復号回路と、疑似フレーム信号を生成する疑似フレーム信号生成回路とを備え、最初に生成されるフレームは、前記疑似フレーム信号生成回路が生成する前記疑似フレーム信号であり、前記疑似フレーム信号は、前記適応等化回路の動作開始のトリガ及び前記復号回路において信号処理を行う際の基準信号として用いられ、前記適応等化回路は、タップ係数が設定されたフィルタによって、各フレームの先頭に既知信号として同期パタン部が挿入され、前記フレームを構成する各サブフレームの先頭に既知信号としてパイロット信号が挿入された少なくとも２つの偏波のデータの偏波変動補償を行うデジタルフィルタと、前記フレーム同期部が前記デジタルフィルタの出力信号からフレーム信号を生成する前において、前記データの振幅値と前記データの取りうるべき振幅値との差分が小さくなるように前記タップ係数をブラインド等化方式により求め、前記フレーム信号が生成された後において、前記フレーム信号をフィードバック受信し前記フレーム信号に基づいて前記データから前記既知信号を検出し、検出された前記既知信号と前記既知信号の真値との差分が小さくなるように前記タップ係数を参照信号比較等化方式により更新するタップ係数更新回路とを備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本開示により、ＴＳパタンを有しない又は極力短くした信号が使用された場合でも耐力の劣化を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施の形態に係る受信機を示す構成図である。

【図2】光通信システムで使用する送信信号のデータフレームの構成を示す図である。

【図3】実施の形態に係る適応等化装置を示す構成図である。

【図4】受信信号とフレーム信号の関係を示す図である。

【図5】デジタルフィルタを示す図である。

【図6】復号回路を示す構成図である。

【図7】ＸＹ偏波入れ替え動作を説明するための図である。

【図8】ＸＹ偏波間スキューの補償動作を説明するための図である。

【図9】ＩＱスワップを説明するための図である。

【図10】ＩＱスワップを説明するための図である。

【図11】実施の形態に係る適応等化装置の動作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】

図１は、実施の形態に係る受信機を示す構成図である。受信機１００は、受信光モジュール１０、Ａ／Ｄ変換器２０、波長分散補償回路３０及び適応等化装置４０を備える。適応等化装置４０は、適応等化回路１、周波数オフセット補償回路２、キャリア位相再生回路３、及び復号回路４を有する。

【0016】

図には示していないが、送信機において、送信データはＸ偏波用送信データとＹ偏波用送信データに分けられ、それらがそれぞれＸ偏波光信号とＹ偏波光信号を変調する。変調されたＸ偏波光信号とＹ偏波光信号は合成されて受信信号として光ファイバ２００を介して受信機１００に供給される。

【0017】

受信光モジュール１０は、受信信号をＸ偏波光信号及びＹ偏波光信号に分離し、電気信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器２０は、受信光モジュール１０の出力信号をそれぞれＸ偏波データ及びＹ偏波データに変換する。波長分散補償回路３０は、Ｘ偏波データ及びＹ偏波データに波長分散補償処理を行って、データの波長分散による歪を補償する。

【0018】

適応等化回路１は、波長分散補償回路３０の出力信号を更に偏波分離し、それぞれ偏波分散補償処理を施して偏波変動を補償する。偏波分離や偏波分散の状況は、光ファイバ２００の偏波変動によって逐次変化するため、偏波変動に追従するように、適応等化回路１内のデジタルフィルタのタップ係数が更新される。

【0019】

周波数オフセット補償回路２は、送信機と受信機１００との間のキャリア信号の周波数誤差をＸ偏波データ及びＹ偏波データそれぞれについて補償する。キャリア位相再生回路３は、送信機と受信機１００との間のキャリア信号の位相誤差をＸ偏波データ及びＹ偏波データそれぞれについて補償する。

【0020】

復号回路４は、キャリア位相再生回路３からのＸ偏波データ及びＹ偏波データのそれぞれについてフレーム同期を実施すると共に、Ｘ偏波データとＹ偏波データとを比較して偏波分離状態の適切性、ＩＱ平面における受信位相関係等をチェックする。復号回路４は、誤り訂正処理を行った後、最終的には“０”、“１”のＸ偏波用復号データとＹ偏波用復号データを出力する。

【0021】

なお、受信機１００の各回路間においてＸ偏波データ及びＹ偏波データが並列的に伝送される。ただし、実際には、各データを、ＩＱ平面上の実数成分であるＩデータと、虚数成分であるＱデータに分けて処理が行われる。即ち、Ｘ偏波データは（Ｘ＿Ｉ、Ｘ＿Ｑ）のセットで処理され、Ｙ偏波データは（Ｙ＿Ｉ、Ｙ＿Ｑ）のセットで処理される。なお、本明細書では、典型的な光通信の例として偏波データとしてＸ偏波及びＹ偏波の２つの偏波データの場合について説明するが、本実施の形態は必ずしも２つの偏波の場合に限定されず、３つ以上の偏波が可能な場合にも適用できる。

【0022】

図２は、光通信システムで使用する送信信号のデータフレームの構成を示す図である。本データフレームは、上述したＸ偏波用送信データ及びＹ偏波用送信データのそれぞれにおいて構成される。各データフレームは、同期パタン部とデータ部を含む。本光通信システムでは、同期パタン部は数シンボルから数十シンボル程度で構成される。

【0023】

ＯＴＮ（Optical Transport Network）等の典型的な光通信システム伝送パケットでは、ＯＴＵ（Optical-channel Transport unit：数万シンボル）フレームに１回又は数回の割合で、既知の数百シンボル（例えば、１２８シンボル、２５６シンボル、５１２シンボル等）のトレーニングシーケンス（ＴＳ）パタンが付加されている。このＴＳパタンは、適応等化回路１の前段の回路で検出され、ＯＴＵフレームの同期や適応等化回路１のタップ係数更新に使用される。適応等化回路１のタップ係数更新アルゴリズムは、既知信号との比較によってタップ係数を求めるＲＬＳ（Recursive Least-Squares）又はＬＭＳ（Least Mean Square）等の参照信号比較等化方式の逐次更新アルゴリズムが用いられる。ＲＬＳ及びＬＭＳでは、受信した既知信号（ＴＳ信号）と既知信号の真値との差分が最小化するようにタップ係数が更新される。

【0024】

一方、本光通信システムでは、上述したＴＳパタンのような長いパタンは使用されず、数十シンボル程度（例えば１６シンボル）の短い同期パタンのみが付加される。同期パタンはタップ係数更新には用いられない。少なくとも受信信号を受信した当初は、ＴＳパタンのような比較できる長い参照信号が無いため、適応等化回路１のタップ係数更新アルゴリズムは、受信信号の振幅とその所望値との誤差を最小化するようにタップ係数を求めるブラインド等化方式が使用される。ブラインド等化方式には、定包絡線基準アルゴリズム（CMA:Constant Modulus Algorithm）や、ＣＭＡをＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）へ使用するために複数振幅のリングへ拡張したＲＤＥ（Radius directed equalization）がある。

【0025】

また、データ部では、データとして、Ｘ偏波用送信データのフレームにはＸ偏波用送信データが、Ｙ偏波用送信データのフレームにはＹ偏波用送信データが、それぞれ複数のサブフレームに分割されて設定される。各サブフレームは、例えば数十シンボルから数百シンボルに設定できる。更に各サブフレームの先頭には、１から数シンボルのパイロット信号（ＰＳ）が挿入された既知信号である。従って、ＰＳは、一定のシンボル間隔（サブフレーム間隔）でデータに挿入される。ＰＳは、通常全て同じ振幅に設定される。即ち、データの各フレームに複数の既知信号が所定の位置に挿入されている。なお、上述した典型的な光通信システムにおいてもＰＳは定期的にデータに挿入される。

【0026】

なお、典型的な光通信システムでは、ＴＳパタンによって適応等化回路１のタップ係数の初期値が参照信号比較等化方式によって求められ、定期的に挿入されたＰＳによって適応等化回路１のタップ係数が参照信号比較等化方式によって逐次的に更新される。

【0027】

同期パタン部及びＰＳのそれぞれは、Ｘ偏波用送信データのフレームとＹ偏波用送信データのフレームとの間で異なってもよいし同じでもよい。ただ、同期パタン部は、Ｘ偏波とＹ偏波を区別するために、一般的には異なるパタンが設定される。また、ＰＳもタップ係数が同一偏波側に収束すること（例えばＹ偏波側用のタップもＸ偏波側に誤収束するなど）を防ぐため一般的には異なるパタンが設定される。

【0028】

図３は、実施の形態に係る適応等化装置を示す構成図である。適応等化装置４０は、疑似フレーム信号生成回路５、適応等化回路１、周波数オフセット補償回路２、キャリア位相再生回路３及び復号回路４を有する。波長分散補償回路３０からのＸ偏波データ及びＹ偏波データは、疑似フレーム信号生成回路５に供給される。疑似フレーム信号生成回路５は、受信信号を受信した当初に仮のフレーム信号（疑似フレーム信号と称する）を生成する。適応等化回路１は、デジタルフィルタ６及びタップ係数更新回路７を有する。

【0029】

図４は、受信信号とフレーム信号の関係を示す図である。疑似フレーム信号生成回路５は、受信したＸ偏波データ及びＹ偏波データに対して、一つの疑似フレーム信号を任意に生成する。Ｘ偏波データとＹ偏波データは必ずしも同時に受信されない。Ｘ偏波データとＹ偏波データとの時間的差分は、ＸＹ偏波間スキューと称される。

【0030】

波長分散補償回路３０から供給されたＸ偏波データ及びＹ偏波データは、疑似フレーム信号生成回路５では処理されず、疑似フレーム信号と共に、次段の適応等化回路１に供給される。適応等化回路１において適応等化処理が施されたＸ偏波データ及びＹ偏波データは、疑似フレーム信号と共に、周波数オフセット補償回路２及びキャリア位相再生回路３を経て復号回路４へ供給される。受信信号の受信当初は、適応等化回路１のタップ係数更新はブラインド等化方式で行われる。

【0031】

疑似フレーム信号生成回路５で最初に生成された疑似フレーム信号は、適応等化回路１の動作開始のトリガや、後段の復号回路４においてフレーム同期処理や種々の信号処理を行う際の基準信号として用いられる。復号回路４は、疑似フレーム信号を基準として各種処理を行う。復号回路４は、後述するが、Ｘ偏波データ及びＹ偏波データから真のフレーム信号を検出する。典型的には、Ｘ偏波データから検出されたフレーム信号が「真のフレーム信号」として使用される。Ｘ偏波データ及びＹ偏波データから検出されたフレーム信号の差分からＸＹ偏波間スキューが求められる。このＸＹ偏波間スキューが適応等化回路１にフィードバックされる。

【0032】

Ｘ偏波データに基づいて検出された真のフレーム信号は、疑似フレーム信号に対して、時間的な差分を有する。この時間的差分はシンボル量として表すことができる。この差分は、フレーム信号情報として復号回路４から疑似フレーム信号生成回路５へフィードバックされる。疑似フレーム信号生成回路５は、このフレーム信号情報を基に、疑似フレーム信号を真のフレーム信号へ修正する。なお、実際に修正は行われなくても、修正情報が各回路に伝達されることで実質な修正を行うことは可能である。

【0033】

真のフレーム信号に修正された疑似フレーム信号は、Ｘ偏波データ及びＹ偏波データと共に、適応等化回路１へ供給される。適応等化回路１は、まずＸＹ偏波間スキューをデジタルフィルタ６のタップ係数で補償する。即ち、ＸＹ偏波間スキュー量が０になるようにデジタルフィルタ６のタップ係数を修正する。その後、復号回路４は、再び同期を取り、適応等化回路１から来る修正された疑似フレーム信号と復号回路４で検出した真のフレーム信号の位置がずれていないことを確認すると共にＸＹ偏波間スキュー検出値も０であることを確認する。これによって真のフレーム信号から、既知信号としてＰＳを検出することができる。このＰＳを既知信号として、その後、参照信号比較等化方式のタップ係数更新モードに移行する。

【0034】

図５は、デジタルフィルタを示す図である。デジタルフィルタ６は、バタフライ型に構成されたＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタＦＩＲ＿Ａ，ＦＩＲ＿Ｂ，ＦＩＲ＿Ｃ，ＦＩＲ＿Ｄを有する。ＦＩＲ＿Ａは、Ｘ偏波データに対するフィルタである。ＦＩＲ＿Ｂは、Ｙ偏波データからＸ偏波データへの影響に対するフィルタである。ＦＩＲ＿Ｃは、Ｘ偏波データからＹ偏波データへの影響に対するフィルタである。ＦＩＲ＿Ｄは、Ｙ偏波データに対するフィルタである。各ＦＩＲフィルタはＮ個のタップを有する。ただし、ＦＩＲフィルタのタップ数は互いに異なっていてもよい。

【0035】

デジタルフィルタ６は、Ｘ偏波データに対するＦＩＲ＿Ａのフィルタリング結果とＹ偏波データに対するＦＩＲ＿Ｂのフィルタリング結果との加算値をＸ偏波データの補償出力とし、Ｘ偏波データに対するＦＩＲ＿Ｃのフィルタリング結果とＹ偏波データに対するＦＩＲ＿Ｄのフィルタリング結果との加算値をＹ偏波データの補償出力とする。これらによって偏波分離がより確実化される。

【0036】

また、入出力データと各フィルタのタップ係数との関係を以下に示す。
Ｘｏｕｔ＝Ｗｈｈ・Ｘｉｎ＋Ｗｖｈ・Ｙｉｎ
Ｙｏｕｔ＝Ｗｈｖ・Ｘｉｎ＋Ｗｖｖ・Ｙｉｎ
ここで、ＸｉｎはＸ偏波データの入力データである。ＹｉｎはＹ偏波データの入力データである。ＸｏｕｔはＸ偏波データの出力データである。ＹｏｕｔはＹ偏波データの出力データである。ＷｈｈはフィルタＦＩＲ＿Ａの一連のタップ係数である。ＷｖｈはフィルタＦＩＲ＿Ｂの一連のタップ係数である。ＷｈｖはフィルタＦＩＲ＿Ｃの一連のタップ係数である。ＷｖｖはフィルタＦＩＲ＿Ｄの一連のタップ係数である。

【0037】

タップ係数Ｗｈｈ、Ｗｖｈ、Ｗｈｖ、Ｗｖｖはタップ係数更新回路７の逐次更新アルゴリズムによって求められる。逐次更新アルゴリズムは一般的に以下の式で示される。
Ｗｈｈ（ｎ＋１）＝Ｗｈｈ（ｎ）＋μｅＸ（ｎ）Ｘｏｕｔ（ｎ）・Ｘｉｎ^＊（ｎ）
Ｗｖｈ（ｎ＋１）＝Ｗｖｈ（ｎ）＋μｅＸ（ｎ）Ｘｏｕｔ（ｎ）・Ｙｉｎ^＊（ｎ）
Ｗｈｖ（ｎ＋１）＝Ｗｈｖ（ｎ）＋μｅＹ（ｎ）Ｙｏｕｔ（ｎ）・Ｘｉｎ^＊（ｎ）
Ｗｖｖ（ｎ＋１）＝Ｗｖｖ（ｎ）＋μｅＹ（ｎ）Ｙｏｕｔ（ｎ）・Ｙｉｎ^＊（ｎ）
ここで、ｎは、逐次更新アルゴリズムにおける更新順を示す値である。タップ係数Ｗｈｈ（ｎ）は、更新順ｎの場合のＦＩＲ＿Ａのタップ係数群を示す。タップ係数Ｗｖｈ（ｎ）は、更新順ｎの場合のＦＩＲ＿Ｂのタップ係数群を示す。タップ係数Ｗｈｖ（ｎ）は、更新順ｎの場合のＦＩＲ＿Ｃのタップ係数群を示す。タップ係数Ｗｖｖ（ｎ）は、更新順ｎの場合のＦＩＲ＿Ｄのタップ係数群を示す。μは更新アルゴリズムのステップサイズを示す。ｅＸ（ｎ）はＸ偏波データのフィルタ出力における所望値との誤差を示す。ｅＹ（ｎ）はＹ偏波データのフィルタ出力における所望値との誤差を示す。所望値は、参照信号比較等化方式では参照信号であり、ブラインド等化方式では取りうるべき振幅値である。

【0038】

Ｘｏｕｔ（ｎ）は更新順ｎの場合のＸ偏波データにおけるフィルタ出力を示す。Ｘｉｎ（ｎ）は更新順ｎの場合のＸ偏波データにおけるフィルタ入力を示す。Ｙｏｕｔ（ｎ）は更新順ｎの場合のＹ偏波データにおけるフィルタ出力を示す。Ｙｉｎ（ｎ）は更新順ｎの場合のＹ偏波データにおけるフィルタ入力を示す。＊は共役又は複素共役を示す。なお、データ及びタップ係数は複素数で表される。

【0039】

逐次更新アルゴリズムでは、上述の誤差が最小になるようにタップ係数の更新を繰り返し収束する。参照信号比較等化方式は、参照信号として振幅値だけでなく位相も比較するので、振幅値だけを比較するブラインド等化方式よりも高精度な等化補償を行うことができる。また、位相情報を用いないＲＤＥ等の逐次更新アルゴリズムを用いて複数振幅を取りうる変調方式のブラインド等化を行っていた場合においても、振幅の判定が不要となるＣＭＡの方式に移行でき、結果的に判定誤りを防ぎ高精度な適応等化補償を行うことができる。なお、上記の式は逐次更新アルゴリズムを表す式の一例であり、逐次更新アルゴリズムを表す式は上記に限定されない。

【0040】

上記の逐次更新アルゴリズムによって、フィルタ出力と所望値との誤差が最小化するようにタップ係数の更新が更新順ｎで順次的に行われ、最終的にタップ係数が収束する。収束の条件は、更新順ｎの回数、又はフィルタ出力と所望値との誤差等で判定される。また、タップ係数更新回路７は、復号回路４で検出されたＸＹ偏波入れ替え情報やＸＹ偏波間スキュー情報に基づいて、それらによる信号の劣化を補償するようにタップ係数を決める。

【0041】

図３に戻り各回路の動作について説明する。図５に示すバタフライ型に構成されたＦＩＲフィルタＦＩＲ＿Ａ，ＦＩＲ＿Ｂ，ＦＩＲ＿Ｃ，ＦＩＲ＿Ｄが、適応等化回路１に供給されたＸ偏波データ及びＹ偏波データに偏波分離処理と偏波分散補償処理を行う。この時、疑似フレーム信号生成回路５から供給された疑似フレーム信号は、適応等化処理が行われずタイミングのみ調整されて後段の回路に出力される。各ＦＩＲフィルタのタップ係数は、タップ係数更新回路７において逐次更新アルゴリズムによって求められる。

【0042】

本光通信システムでは、図２に示したように、データフレームの先頭にＴＳパタンが設定されていないため、ＴＳパタンによるフレーム信号の検出ができない。従って、データフレームの先頭位置が不明となり、データ部に挿入されているＰＳも検出できない。この状況では、逐次更新アルゴリズムとして参照信号比較等化方式は使用できない。そこで、受信信号の受信当初、タップ係数更新回路７は、逐次更新アルゴリズムとしてＣＭＡやＲＤＥ等のブラインド等化方式を用いてデジタルフィルタ６のタップ係数の更新を行う。ブラインド等化方式によるタップ係数更新アルゴリズムは、参照信号比較等化方式に比べて雑音耐性、偏波分離耐性及びＤＧＤ耐性等は多少劣るが、ＩＱ平面上において信号点を検出できるレベルにまで補償できる。適応等化回路１で適応等化処理されたＸ偏波データ及びＹ偏波データに対して、周波数オフセット補償回路２が更に周波数オフセット補償を行う。キャリア位相再生回路３は、データのＩＱ軸とキャリア信号のＩＱ軸の位相同期を行う。なお、適応等化回路１は、疑似フレーム信号を使用して受信信号の受信初期を知ることができる。

【0043】

続いて、復号回路４はフレーム同期及び状態検出を行う。フレーム同期によりＸ偏波データ及びＹ偏波データから真のフレーム信号を検出することができる。真のフレーム信号が生成された後、疑似フレーム信号生成回路５は、真のフレーム信号の情報（実際には、疑似フレーム信号との時間的差分）をフィードバック受信し、疑似フレーム信号を真のフレーム信号に修正する。タップ係数更新回路７は、修正された疑似フレーム信号である真のフレーム信号によってフレームの先頭位置を検出し、その先頭位置に基づいてデータ部に定期的に挿入されたＰＳを検出する。状態検出ではＩＱスワップの情報を検出する。

【0044】

ＰＳが検出された後、タップ係数更新回路７は、そのＰＳを参照信号として用いた参照信号比較方式のタップ係数更新アルゴリズムを実行する。ＰＳはデータ部に定期的に挿入されているため、それらによってタップ係数も逐次更新される。この時、タップ係数更新アルゴリズムは、ブラインド等化方式から参照信号比較方式に切り替えられる。ＰＳを用いた参照信号比較方式への切り替えによって、雑音耐性、偏波分離耐性及びＤＧＤ耐性等は改善される。これによって、ＴＳパタンを有しない又は極力短くした信号を用いた光通信システムにおいても、雑音耐性、偏波分離耐性及びＤＧＤ耐性等を劣化させることなく、偏波分離処理や偏波分散補償処理等の適応等化処理を行うことができる。

【0045】

なお、上記の実施の形態では、タップ係数更新アルゴリズムとして、ＰＳの検出前はＣＭＡ（ＱＰＳＫ時）又はＲＤＥ（ＱＡＭ時）によるブラインド等化方式が使用され、ＰＳ検出後はＰＳ信号を参照信号とした参照信号比較方式に切り替えられる場合を示した。しかし、ＰＳ検出後は、参照信号比較方式に限定されず、ＰＳを使用したＣＭＡによるブラインド等化方式、又は、ＰＳを使用したＣＭＡによるブラインド等化方式とデータを使用したＲＤＥによるブラインド等化方式の両者によるハイブリッド方式も使用できる。これらの場合も、データを使用したＲＤＥによるブラインド等化方式だけの場合に比べて、雑音耐性、偏波分離耐性及びＤＧＤ耐性等を改善することができる。

【0046】

また、上記の実施の形態では、復号回路４で検出した真のフレーム信号の情報は、疑似フレーム信号生成回路５にフィードバックされ、疑似フレーム信号が真のフレーム信号に修正され、タップ係数更新回路７で使用された。しかし、真のフレーム信号の情報を直接にタップ係数更新回路７にフィードバックして疑似フレーム信号を修正して使用することも可能である。

【0047】

適応等化回路１において偏波分離処理及び偏波分散補償処理がなされたＸ偏波データ及びＹ偏波データは、次に周波数オフセット補償回路２に供給される。周波数オフセット補償回路２は、Ｘ偏波データ及びＹ偏波データのそれぞれに対して、送信機のキャリアと受信機１００のキャリアとの周波数誤差（周波数オフセット）を補償する。これは、ＩＱ平面上のデータに対して、周波数誤差に相当する位相回転と逆の位相回転を施すことで容易に補償できる。この周波数オフセット補償は、位相回転をデータの座標値に複素乗算したり、キャリア位相再生回路３を使用することで実行できる。

【0048】

次に、キャリア位相再生回路３は、Ｘ偏波データ及びＹ偏波データのそれぞれについて受信データの位相とキャリアの位相との同期を行う。具体的には、受信データのＩＱ平面のＩ軸とＱ軸をキャリアのＩ軸とＱ軸に同期する。これにより、キャリアのＩＱ平面における受信データの座標値（信号点）を検出することができる。なお、この同期化には、本来第１象限の座標が第２～４象限の座標として検出される等、９０度ずつ４つの不確定性が生じる。

【0049】

一般的なキャリア位相再生の方法は特許文献２に開示されている。本文献は、既知パタンとその真値との位相差に基づいて位相同期を行う方法（既知パタン比較型）と、変調位相の数がＭの場合に受信信号をＭ倍することで変調成分を除去して位相同期を行う方法（Ｍ乗型）を開示している。既知パタン比較型では、上記の不確定性を解消でき正確な位相同期を行うことができる。Ｍ乗型では、不確定性は残るが、既知パタンが未検出の状態で位相同期を行うことができる。

【0050】

本システムでは、受信信号の受信当初は、真のフレーム信号が生成されないため、既知パタンであるＰＳが検出できず、そのＰＳを基にした既知パタン比較型のキャリア位相再生はできない。従って、当初は、上述したＭ乗型の位相同期を行う。この場合、上述した象限の不確定性があっても、４つの象限を１つの象限に重ねるため、象限内における位相同期は可能である。

【0051】

復号回路４で真のフレーム信号が検出された後は、このフレーム信号を基に検出したＰＳを利用して既知パタン比較型の位相同期を行うことができる。しかし、送信側の変調器及び受信側の受信機１００などの実装構成によっては、受信側で観測できる既知パタンにおいて、送信側で挿入した既知パタンに対して符号又はＩＱ座標の反転が起こりうる。そうなるとＰＳを利用した既知パタン比較型の位相同期においては問題がある。

【0052】

そこで、後述の復号回路４の状態検出部がＩＱスワップ情報を得る。ＩＱスワップ情報は、符号やＩ座標とＱ座標が入れ替わっているかを示す情報となる。例えば、送信ＰＳデータとして、（Ｉ座標、Ｑ座標）＝（＋１、＋１）（第１象限）、（Ｉ座標、Ｑ座標）＝（－１、＋１）（第２象限）、（Ｉ座標、Ｑ座標）＝（－１、－１）、（第３象限）、（Ｉ座標、Ｑ座標）＝（＋１、－１）（第４象限）と反時計回りに遷移するＰＳを送った場合にキャリアのＩＱスワップが起きている（Ｉ軸の正負が逆転している場合）と、受信されると座標値は、（Ｉ座標、Ｑ座標）＝（＋１、＋１）（第１象限）、（Ｉ座標、Ｑ座標）＝（＋１、－１）（第４象限）、（Ｉ座標、Ｑ座標）＝（－１、－１）、（第３象限）、（Ｉ座標、Ｑ座標）＝（－１、＋１）（第２象限）となり、時計回りに遷移する。復号回路４では、真のフレーム位置を検出後、状態検出部が上記ＩＱスワップの情報を得る。

【0053】

このＩＱスワップ情報を基に、受信側での参照信号の座標値を修正し、既知パタン比較型の位相同期を行う。即ち、キャリア位相再生回路３は、受信信号の受信当初はＭ乗型の位相同期を行い、真のフレーム信号が検出された後は状態検出からＩＱスワップ情報を得て、ＰＳの参照座標をＩＱスワップ情報に基づいて変換をして既知パタン比較型の位相同期を行う。

【0054】

以上より、受信信号を受信した当初において、適応等化回路１はブラインド等化方式で動作し、キャリア位相再生回路３はＭ乗型位相同期方式で動作する。これにより復号回路４で真のフレーム信号を生成する。従って、フレーム同期を検出する機能を受信信号に設けることなくＰＳの位置を把握することができる。適応等化回路１は検出したＰＳを参照信号として精度の良い係数更新方式に移行し、キャリア位相再生回路３は検出したＰＳを既知信号として精度の良い既知パタン比較型の位相同期方式に移行できる。

【0055】

復号回路４は、Ｘ偏波データ及びＹ偏波データに対してフレーム同期、状態検出及びデータ復号を行う。図６は、復号回路を示す構成図である。復号回路４は、フレーム同期部４ａ、状態検出部４ｂ、及びデータ復号部４ｃを有する。

【0056】

フレーム同期部４ａは、受信信号の受信当初において、疑似フレーム信号生成回路５において生成された疑似フレーム信号を基に、Ｘ偏波データ及びＹ偏波データに対してフレーム同期を行う。即ち、Ｘ偏波データのフレームを示すフレーム信号、及びＹ偏波データのフレームを示すフレーム信号を生成する。これによって、真のフレーム信号が検出される。真のフレーム信号は、図４に示すように、原則的には、Ｘ偏波データを基に生成したフレーム信号である。ただし、Ｘ偏波データとＹ偏波データとの間にスキュー（遅延差）がある場合は、状態検出部４ｂは、ＸＹ偏波間スキュー情報として、その偏波間のスキューをフレーム同期部４ａの出力信号から検出する。その遅延差は適応等化回路１にフィードバックされて補償される。補償後は、Ｙ偏波データを基に生成したフレーム信号も真のフレーム信号に近づく。

【0057】

真のフレーム信号と疑似フレーム信号との時間的差分は、フレーム信号情報として疑似フレーム信号生成回路５にフィードバックされ、疑似フレーム信号がフレーム信号情報に基づいて補正され、真のフレーム信号が生成される。実質的には、疑似フレーム信号とフレーム信号情報とが伝送され各回路ではその両者から真のフレーム信号のタイミングが生成される。また、真のフレーム信号からデータ部の先頭位置が検出できるため、送信側でデータに一定のシンボルの間隔で挿入したＰＳを検出できる。ＰＳは既知信号である。

【0058】

従って、フレーム信号情報が疑似フレーム信号生成回路５へフィードバックされた以降は、前述したように、適応等化回路１では、ブラインド等化方式のタップ係数更新アルゴリズムから、ＰＳを参照信号として用いた参照信号比較方式のタップ係数更新アルゴリズムに切り替えられ、キャリア位相再生回路３では、Ｍ乗型の位相同期から、既知パタン比較型の位相同期に切り替えられる。

【0059】

状態検出部４ｂは、フレーム同期部４ａの出力信号から、ＸＹ偏波入れ替え情報、ＸＹ偏波間スキュー情報を検出し、各偏波のデータ毎にＩＱスワップ情報を検出する。ＸＹ偏波入れ替え情報及びＸＹ偏波間スキュー情報は、適応等化回路１のタップ係数更新回路７へフィードバックされる。ＩＱスワップ情報は、キャリア位相再生回路３へフィードバックされる。これらの情報は、独立して検出及びフィードバックすることができる。必ずしも全てをフィードバックする必要はない。従って、検出する情報によって状態検出部４ｂを分離することもできる。例えば、ＸＹ偏波入れ替え情報及びＸＹ偏波間スキュー情報を検出する第１の部分と、ＩＱスワップ情報を検出する第２の部分に状態検出部４ｂを分離することができる。

【0060】

ＸＹ偏波入れ替え情報は、フレーム同期部４ａにおけるフレーム同期の確立時に判定可能である。本来、Ｘ偏波データに挿入した同期パタンがＹ偏波データのレーンで検出されたり、Ｙ偏波データに挿入した同期パタンがＸ偏波データのレーンで検出された場合に、ＸＹ偏波入れ替え情報として、ＸＹ偏波が入れ替わっていると判定できる。適応等化回路１は、このＸＹ偏波入れ替え情報をフィードバック受信し、このＸＹ偏波入れ替え情報を基にフィルタのタップ係数を調整することによってＸＹ偏波データの偏波入れ替えを補償する。また、適応等化回路１でタップ係数の入れ替えを実施せずにＸ偏波側とＹ偏波側の適応等化入力データ又は出力データそのものを入れ替えることでＸＹ偏波の入れ替えを実施してもよいし、データ復号部４ｃの出力で入れ替えてもよい。後者の場合は、キャリア位相再生回路３でのＸＹ間の比較する参照信号を入れ替えて位相比較する必要がある。

【0061】

図７は、ＸＹ偏波入れ替え動作を説明するための図である。タップ係数を設定する適応等化回路１のデジタルフィルタ６の通常時の入出力の関係は下式で示される。
Ｘｏｕｔ＝Ｗｈｈ・Ｘｉｎ＋Ｗｖｈ・Ｙｉｎ
Ｙｏｕｔ＝Ｗｈｖ・Ｘｉｎ＋Ｗｖｖ・Ｙｉｎ

【0062】

復号回路４からのＸＹ偏波入れ替え情報によってＸＹ偏波データが入れ替わっていると判定された場合、タップ係数を入れ替えることで、通常時にＸｏｕｔとして出力する信号と、Ｙｏｕｔとして出力する信号とを容易に入れ替えることができる。タップ係数の入れ替えは、Ｗｈｈ→Ｗｈｖ、Ｗｖｈ→Ｗｖｖ、Ｗｈｖ→Ｗｈｈ、Ｗｖｖ→Ｗｖｈとして行われる。入れ替え時の入出力の関係は下式で示される。
Ｘｏｕｔ＝Ｗｈｖ・Ｘｉｎ＋Ｗｖｖ・Ｙｉｎ
Ｙｏｕｔ＝Ｗｈｈ・Ｘｉｎ＋Ｗｖｈ・Ｙｉｎ

【0063】

ここで、入れ替え時のＸｏｕｔは通常時のＹｏｕｔと同じであり、入れ替え時のＹｏｕｔは通常時のＸｏｕｔと同じになる。即ち、タップ係数を入れ替えることで、ＸＹ偏波データを入れ替えることができる。

【0064】

なお、ＸＹ偏波入れ替えは、上述のように入力データ又は出力データそのものを入れ替えることでもできる。しかし、実装の都合上、タップ係数を入れ替える方が遥かに回路上の処理を簡易化できる。これによって、Ｘ偏波データ及びＹ偏波データに対して適応等化回路１の動作をより適正に行うことができる。

【0065】

ＸＹ偏波間スキュー情報は、上記フレーム同期におけるフレーム同期の確立時に測定可能である。ＸＹ偏波間スキューは、Ｘ偏波データから検出したフレーム信号と、Ｙ偏波データから検出したフレーム信号とを比較して求めることができる。適応等化回路１は、ＸＹ偏波間スキュー情報をフィードバック受信し、ＸＹ偏波間スキュー情報を基にフィルタのタップ係数を調整することによって偏波間スキューを補償する。

【0066】

図８は、ＸＹ偏波間スキューの補償動作を説明するための図である。適応等化回路１においてＸＹ偏波間スキューを補償する場合、図５におけるＦＩＲフィルタのタップ係数を図８に示すタップ係数に変更する。図８では、ＦＩＲ＿Ａのみが例として示されている。デジタルフィルタ６は、タップ係数の順番をシフトさせることによって出力を進ませたり遅らせたりすることができる。下記のタップ係数の変更は、タップ係数の順番をシフトさせることを意味する。
Ｗｈｈ_ｉ（ｎ）→Ｗｈｈ_{（ｉ＋Ｘｓｋｅｗ＊ＯｖｅｒＳａｍｐｌｅＲａｔｅ）}（ｎ）
Ｗｖｈ_ｉ（ｎ）→Ｗｖｈ_{（ｉ＋Ｘｓｋｅｗ＊ＯｖｅｒＳａｍｐｌｅＲａｔｅ）}（ｎ）
Ｗｈｖ_ｉ（ｎ）→Ｗｈｖ_{（ｉ＋Ｙｓｋｅｗ＊ＯｖｅｒＳａｍｐｌｅＲａｔｅ）}（ｎ）
Ｗｖｖ_ｉ（ｎ）→Ｗｖｖ_{（ｉ＋Ｙｓｋｅｗ＊ＯｖｅｒＳａｍｐｌｅＲａｔｅ）}（ｎ）
添え字ｉはタップ番号であり、Ｎ段のフィルタの場合、ｉ＝０～Ｎ－１である。ｎはタップ係数の更新順を示す。ＸｓｋｅｗはＸ偏波データのシフト量を示すパラメータである。ＹｓｋｅｗはＹ偏波データのシフト量を示すパラメータである。ＯｖｅｒＳａｍｐｌｅＲａｔｅはオーバーサンプリングレートである。Ｘｓｋｅｗ＊ＯｖｅｒＳａｍｐｌｅＲａｔｅは、Ｘ偏波データのオーバーサンプリングにおけるシフト量を示す。Ｙｓｋｅｗ＊ＯｖｅｒＳａｍｐｌｅＲａｔｅは、Ｙ偏波データのオーバーサンプリングにおけるシフト量を示す。例えば、１シンボル当たり２サンプルの場合、１シンボルシフトすることは、タップを２だけずらすことを意味する。図８のＦＩＲ＿Ａの例では、２サンプルシフトする場合を示している。なお、タップ係数の数は有限なため、タップ係数をずらすと値が存在しないタップが発生するが、その場合はゼロ埋めをする。図８の例では、Ｗｈｈ_Ｎ（ｎ）＝０、Ｗｈｈ_Ｎ＋１（ｎ）＝０となる。ＸＹ偏波間スキュー情報から、各フィルタにおいてタップ係数の番号をずらしてＸＹ偏波間スキューの補償を行う。

【0067】

上述したタップ係数への変更によって、適応等化回路１のタップ係数更新動作において、Ｘ偏波データとＹ偏波データとの間のスキューが補償されるため、Ｘ偏波データ及びＹ偏波データに対して適応等化回路１の動作をより適正に行うことができる。

【0068】

ＩＱスワップ情報は、キャリア位相再生回路３におけるキャリア位相同期の不確定性を示す情報である。位相同期が正しく行われない場合、Ｉ軸とＱ軸における符号反転や、Ｉ座標値とＱ座標値の入れ替わりが発生する。一般的には期待値との照合によってＩＱスワップの有無を判定できる。

【0069】

図９及び図１０は、ＩＱスワップを説明するための図である。この図においてＩ軸、Ｑ軸はキャリアの軸を示している。送信ＰＳデータとして、（Ｉ座標、Ｑ座標）＝（＋１、＋１）（第１象限）、（Ｉ座標、Ｑ座標）＝（－１、＋１）（第２象限）、（Ｉ座標、Ｑ座標）＝（－１、－１）（第３象限）、（Ｉ座標、Ｑ座標）＝（＋１、－１）（第４象限）と反時計回りに遷移するＰＳを送る。図９は、ＩＱスワップが起きていない場合のＰＳの象限の遷移を示しており、その向きは反時計回りである。

【0070】

図１０は、ＩＱスワップが起きている場合のＰＳの象限の遷移を示しており、その向きは時計回りである。即ち、キャリアのＩＱスワップが起きている場合（Ｉ軸の正負が逆転している場合）、受信されると座標値は、（Ｉ座標、Ｑ座標）＝（＋１、＋１）（第１象限）、（Ｉ座標、Ｑ座標）＝（＋１、－１）（第４象限）、（Ｉ座標、Ｑ座標）＝（－１、－１）（第３象限）、（Ｉ座標、Ｑ座標）＝（－１、＋１）（第２象限）となり、時計回りに遷移する。図１０は、例えば、受信においてＩ軸の正負が反転した場合を示している。復号回路４では、真のフレーム位置を検出後、状態検出部４ｂが上記ＩＱスワップの情報を得る。

【0071】

これらのＩＱスワップ情報は、キャリア位相再生回路３へフィードバックされ、キャリア位相再生動作において既知パタン比較型の位相同期方式時に既知パタンを用いて正常に同期させるために使用される。即ち、キャリア位相再生回路３は、これらのＩＱスワップ情報をフィードバック受信し、ＩＱスワップ情報を基に参照する既知パタンの座標データを調整することによってＩＱスワップを補償する。具体的には、ＩＱスワップ情報に基づいて、受信側での既知パタンの期待値をＩ軸又はＱ軸上で符号を反転させるか、又は、Ｉ座標値とＱ座標値との入れ替えを行う。

【0072】

データ復号部４ｃは、最終的に、Ｘ偏波データ及びＹ偏波データを復号し、Ｘ偏波用復号データ及びＹ偏波復号データをそれぞれ出力する。

【0073】

なお、図３の構成例では、疑似フレーム信号生成回路５は、適応等化回路１の前段に置かれている。ただし、何らかの方法で適応等化回路１がデータ部の先頭の位置やＰＳの位置を知ることができるならば、疑似フレーム信号生成回路５を適応等化回路１の後段に置くことも可能である。

【0074】

図１１は、実施の形態に係る適応等化装置の動作を示すフローチャートである。上述した適応等化装置４０の時系列的な動作を説明する。

【0075】

ステップＳ１：受信信号を受信した当初は、フレーム同期部４ａがまだデジタルフィルタ６の出力信号から真のフレーム信号を生成していない。このため、適応等化回路１のタップ係数更新回路７は、ＣＭＡやＲＤＥモードのようなブラインド等化方式のタップ係数更新アルゴリズムで動作し、データの振幅値とデータの取りうるべき振幅値との差分が小さくなるようにタップ係数を求める。適応等化回路１は、入力信号に対するフレーム同期機能を有しない。キャリア位相再生回路３は、Ｍ乗型モードによって動作し、変調されたデータ信号を一つの象限に重ね合わせ、当該象限においてキャリア信号の位相との差分を補償する。即ち、キャリア位相再生回路３は、デジタルフィルタ６の出力信号をＭ乗倍することで位相をＩＱ平面上の一つの象限に重ね合わせた信号の位相と重ね合わせた信号が取るべき位相との差分が小さくなるように位相同期を行う。疑似フレーム信号生成回路５は、疑似フレーム信号を生成し、適応等化回路１、周波数オフセット補償回路２、キャリア位相再生回路３、及び復号回路４へ順次供給する。

【0076】

ステップＳ２：復号回路４は、差動デコードによってフレーム同期を行う。これにより真のフレーム信号を検出する。同期パタンは１６シンボル程度である。検出した真のフレーム信号と、疑似フレーム信号生成回路５で生成した疑似フレーム信号との差分を疑似フレーム信号生成回路５へ通知し疑似フレーム信号を修正する。

【0077】

ステップＳ３：復号回路４は、ＸＹ偏波入れ替え情報及びＸＹ偏波間スキュー情報を検出して適応等化回路１へフィードバックし、ＩＱスワップ情報を検出してキャリア位相再生回路３へフィードバックする。

【0078】

ステップＳ４：適応等化回路１は、真のフレーム信号を基に受信データからＰＳを検出し、タップ係数更新に使用する。タップ係数更新アルゴリズムを、ＲＤＥモード（ブラインド等化方式）からＰＳ比較モード（参照信号比較等化方式）へ移行する。更に、復号回路４からのＸＹ偏波入れ替え情報及びＸＹ偏波間スキュー情報によってＸ偏波データ及びＹ偏波データの適正化を図り、より適切なタップ係数を算出する。即ち、フレーム信号が生成された後において、タップ係数更新回路７は、フレーム信号をフィードバック受信しフレーム信号に基づいてデータから既知信号を検出し、検出された既知信号と既知信号の真値との差分が小さくなるようにタップ係数を更新する。

【0079】

ステップＳ５：キャリア位相再生回路３は、真のフレーム信号を基に受信データからＰＳを検出し、ＰＳ比較による位相補償動作に使用する。これにより、位相同期方法を、Ｍ乗型モードの動作から、ＰＳ比較型モード（既知パタン比較型）の動作に移行する。即ち、キャリア位相再生回路３は、フレーム信号をフィードバック受信し、フレーム信号に基づいてデータから既知信号を検出し、検出された既知信号の位相と既知信号の真値の位相との差分が小さくなるように位相同期を行う。

【0080】

以上より、適応等化回路１は、入力信号に対してフレーム同期機能を設けることなく、後段の復号回路４においてフレーム信号を得ることでＰＳの位置を把握できる。それ以降は、ＰＳを参照信号とした精度の高い係数更新方式に移行できる。また、キャリア位相再生回路３も、検出したＰＳを既知信号とした高精度な既知パタン比較型の位相同期方式に移行できる。

【符号の説明】

【0081】

１ 適応等化回路、３ キャリア位相再生回路、４ 復号回路、４ａ フレーム同期部、４ｂ 状態検出部、５ 疑似フレーム信号生成回路、６ デジタルフィルタ、７ タップ係数更新回路、１０ 受信光モジュール、３０ 波長分散補償回路、４０ 適応等化装置、１００ 受信機

【要約】

【課題】ＴＳパタンを有しない又は極力短くした信号が使用された場合でも耐力の劣化を抑えることができる適応等化回路、適応等化装置、受信機及び適応等化方法を得る。
【解決手段】デジタルフィルタ６が、タップ係数が設定されたフィルタによって、各フレームに複数の既知信号が所定の位置に挿入された少なくとも２つの偏波のデータの偏波変動補償を行う。フレーム同期部４ａがデジタルフィルタの出力信号からフレーム信号を生成する前において、タップ係数更新回路７は、データの振幅値とデータの取りうるべき振幅値との差分が小さくなるようにタップ係数を更新する。フレーム信号が生成された後において、タップ係数更新回路７は、フレーム信号をフィードバック受信しフレーム信号に基づいてデータから既知信号を検出し、検出された既知信号と既知信号の真値との差分が小さくなるようにタップ係数を更新する。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】