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(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】
(24)【登録日】2024-11-06
(45)【発行日】2024-11-14
(54)【発明の名称】信号処理方法、信号処理装置及び通信システム
(51)【国際特許分類】
H04B 10/61 20130101AFI20241107BHJP
H04J 14/06 20060101ALI20241107BHJP
H04J 14/02 20060101ALI20241107BHJP
H04L 27/01 20060101ALI20241107BHJP
H04B 3/04 20060101ALI20241107BHJP
【ＦＩ】
H04B10/61
H04J14/06
H04J14/02 198
H04L27/01
H04B3/04
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2023527206
(86)(22)【出願日】2021-06-08
(86)【国際出願番号】 JP2021021747
(87)【国際公開番号】W WO2022259367
(87)【国際公開日】2022-12-15
【審査請求日】2023-09-22
(73)【特許権者】
【識別番号】000004226
【氏名又は名称】日本電信電話株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001634
【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中村 政則
(72)【発明者】
【氏名】小林 孝行
(72)【発明者】
【氏名】木坂 由明
(72)【発明者】
【氏名】宮本 裕
【審査官】川口 貴裕
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２０／１７５０１４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１８／０４２８３８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許第９４２６０００（ＵＳ，Ｂ２）
【文献】An Li et al.，103-GBd PDM-16QAM coherent detection highly tolerant to transmitter IQ impairments enabled by real-valued 4 x 4 MIMO equalizer，45th European Conference on Optical Communication (ECOC 2019)，IEEE，2019年09月22日，pages.1-3
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｂ １０／６１
Ｈ０４Ｊ １４／０６
Ｈ０４Ｊ １４／０２
Ｈ０４Ｌ ２７／０１
Ｈ０４Ｂ ３／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
偏波多重された受信信号の各偏波の実数成分及び虚数成分のそれぞれに、受信機の周波数特性を補償するインパルス応答及び波長分散補償用の複素インパルス応答を畳み込む第一補償ステップと、各偏波ごとに、畳み込みが行われた前記虚数成分に虚数単位を乗算する虚数単位乗算処理を行った後、虚数単位が乗算された前記虚数成分を分岐し、畳み込みが行われた前記実数成分に分岐された一方の前記虚数成分を加算する処理と、畳み込みが行われた前記実数成分を分岐し、虚数単位が乗算された前記虚数成分に分岐された一方の前記実数成分を加算する処理と、畳み込みが行われた前記実数成分、及び、虚数単位が乗算された前記虚数成分をそれぞれ分岐し、分岐された一方の前記実数成分に分岐された一方の前記虚数成分を加算し、分岐されたもう一方の前記実数成分から分岐されたもう一方の前記虚数成分を減算する処理とのいずれかである複素信号処理を行う複素信号処理ステップと、
各偏波ごとに、前記複素信号処理後の各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分と前記複素信号処理後の各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分それぞれの位相共役とを入力信号として生成する入力信号生成ステップと、
各偏波ごとに、前記入力信号に含まれる各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分それぞれに複素インパルス応答を乗算したのち加算し、さらに周波数オフセット補償用の位相回転を施した第一加算信号と、前記入力信号に含まれる各偏波の前記実数成分の前記位相共役及び前記虚数成分の前記位相共役それぞれに複素インパルス応答を乗算したのち加算し、さらに周波数オフセット補償用の前記位相回転とは逆の位相回転を施した第二加算信号とを生成する等化ステップと、
各偏波ごとに、前記第一加算信号と前記第二加算信号とを加算した信号に、送信データバイアス補正信号を加算又は減算する第二補償ステップと、
を有する信号処理方法。
【請求項2】
偏波多重された受信信号の各偏波の実数成分及び虚数成分のそれぞれをサブキャリア毎に分離し、各偏波の各サブキャリアごとに、前記虚数成分に虚数単位を乗算する虚数単位乗算処理を行った後、虚数単位が乗算された前記虚数成分を分岐し、前記実数成分に分岐された一方の前記虚数成分を加算する処理と、前記実数成分を分岐し、虚数単位が乗算された前記虚数成分に分岐された一方の前記実数成分を加算する処理と、畳み込みが行われた前記実数成分、及び、虚数単位が乗算された前記虚数成分をそれぞれ分岐し、分岐された一方の前記実数成分に分岐された一方の前記虚数成分を加算し、分岐されたもう一方の前記実数成分から分岐されたもう一方の前記虚数成分を減算する処理とのいずれかである複素信号処理を行うサブキャリア分離ステップと、各偏波の各サブキャリアごとに、前記サブキャリアの前記複素信号処理後の各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分と、前記受信信号の中心周波数を挟んで前記サブキャリアの周波数領域と対称の周波数領域の他の前記サブキャリアである対称サブキャリアの前記複素信号処理後の各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分それぞれの位相共役とを入力信号として生成する入力信号生成ステップと、
各偏波の各サブキャリアごとに、前記入力信号に含まれる前記サブキャリアの各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分それぞれに複素インパルス応答を乗算したのち加算し、さらに周波数オフセット補償用の位相回転を施した第一加算信号と、前記入力信号に含まれる前記対称サブキャリアの各偏波の前記実数成分の前記位相共役及び前記虚数成分の前記位相共役それぞれに複素インパルス応答を乗算したのち加算し、さらに周波数オフセット補償用の前記位相回転とは逆の位相回転を施した第二加算信号とを生成する等化ステップと、
各偏波の各サブキャリアごとに、前記第一加算信号と前記第二加算信号とを加算した信号に、送信データバイアス補正信号を加算又は減算する補償ステップと、
を有する信号処理方法。
【請求項3】
前記サブキャリア分離ステップにおいて、各偏波の各サブキャリアに受信機の周波数特性の補償及び波長分散補償をさらに行う、請求項２に記載の信号処理方法。
【請求項4】
前記受信信号は、光信号である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の信号処理方法。
【請求項5】
偏波多重された受信信号の各偏波の実数成分及び虚数成分のそれぞれに、受信機の周波数特性を補償するインパルス応答及び波長分散補償用の複素インパルス応答を畳み込む第一補償部と、各偏波ごとに、畳み込みが行われた前記虚数成分に虚数単位を乗算する虚数単位乗算処理を行った後、虚数単位が乗算された前記虚数成分を分岐し、畳み込みが行われた前記実数成分に分岐された一方の前記虚数成分を加算する処理と、畳み込みが行われた前記実数成分を分岐し、虚数単位が乗算された前記虚数成分に分岐された一方の前記実数成分を加算する処理と、畳み込みが行われた前記実数成分、及び、虚数単位が乗算された前記虚数成分をそれぞれ分岐し、分岐された一方の前記実数成分に分岐された一方の前記虚数成分を加算し、分岐されたもう一方の前記実数成分から分岐されたもう一方の前記虚数成分を減算する処理とのいずれかである複素信号処理を行う複素信号処理部と、
各偏波ごとに、前記複素信号処理後の各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分と前記複素信号処理後の各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分それぞれの位相共役とを入力信号として生成する入力信号生成部と、
各偏波ごとに、前記入力信号に含まれる各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分それぞれに複素インパルス応答を乗算したのち加算し、さらに周波数オフセット補償用の位相回転を施した第一加算信号と、前記入力信号に含まれる各偏波の前記実数成分の前記位相共役及び前記虚数成分の前記位相共役それぞれに複素インパルス応答を乗算したのち加算し、さらに周波数オフセット補償用の前記位相回転とは逆の位相回転を施した第二加算信号とを生成する等化部と、
各偏波ごとに、前記第一加算信号と前記第二加算信号とを加算した信号に、送信データバイアス補正信号を加算又は減算する第二補償部と、
を備える信号処理装置。
【請求項6】
偏波多重された受信信号の各偏波の実数成分及び虚数成分のそれぞれをサブキャリア毎に分離し、各偏波の各サブキャリアごとに、前記虚数成分に虚数単位を乗算する虚数単位乗算処理を行った後、虚数単位が乗算された前記虚数成分を分岐し、前記実数成分に分岐された一方の前記虚数成分を加算する処理と、前記実数成分を分岐し、虚数単位が乗算された前記虚数成分に分岐された一方の前記実数成分を加算する処理と、畳み込みが行われた前記実数成分、及び、虚数単位が乗算された前記虚数成分をそれぞれ分岐し、分岐された一方の前記実数成分に分岐された一方の前記虚数成分を加算し、分岐されたもう一方の前記実数成分から分岐されたもう一方の前記虚数成分を減算する処理とのいずれかである複素信号処理を行うサブキャリア分離部と、各偏波の各サブキャリアごとに、前記サブキャリアの前記複素信号処理後の各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分と、前記受信信号の中心周波数を挟んで前記サブキャリアの周波数領域と対称の周波数領域の他の前記サブキャリアである対称サブキャリアの前記複素信号処理後の各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分それぞれの位相共役とを入力信号として生成する入力信号生成部と、
各偏波の各サブキャリアごとに、前記入力信号に含まれる前記サブキャリアの各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分それぞれに複素インパルス応答を乗算したのち加算し、さらに周波数オフセット補償用の位相回転を施した第一加算信号と、前記入力信号に含まれる前記対称サブキャリアの各偏波の前記実数成分の前記位相共役及び前記虚数成分の前記位相共役それぞれに複素インパルス応答を乗算したのち加算し、さらに周波数オフセット補償用の前記位相回転とは逆の位相回転を施した第二加算信号とを生成する等化部と、
各偏波の各サブキャリアごとに、前記第一加算信号と前記第二加算信号とを加算した信号に、送信データバイアス補正信号を加算又は減算する補償部と、
を備える信号処理装置。
【請求項7】
送信機と、請求項５又は請求項６に記載の信号処理装置を有する受信機とを備える通信システム。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、信号処理方法、信号処理装置及び通信システムに関する。
【背景技術】
【0002】
デジタルコヒーレント伝送では、光ファイバ伝送路中において生じる波形ひずみを補償するだけでなく、光送受信機におけるデバイス不完全性を適応的に補償することが求められる。そこで、送信機及び受信機におけるデバイス不完全性を一括で補償する技術がある（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照）。一方で、近年、サブキャリア変調の技術が注目を集めている（例えば、非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０２０－１４１２９４号公報
【非特許文献】
【0004】
【文献】Takayuki Kobayashi, et. al., "35-Tb/s C-Band Transmission Over 800 km Employing 1-Tb/s PS-64QAM Signals Enhanced by Complex 8 × 2 MIMO Equalizer," Optical Fiber Communication Conference Postdeadline Papers 2019, Th4B.2
【文献】Pierluigi Poggiolini, et. al., "Analytical and Experimental Results on System Maximum Reach Increase Through Symbol Rate Optimization," Journal of Lightwave Technology, VOL. 34, NO. 8, 1872-1885, 2016
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１及び非特許文献１の適応等化回路は、従来の光通信において一般的に用いられている複素数入力及び複素数出力の２ｘ２ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）適応等化回路とは構成が異なる。特許文献１及び非特許文献１の適応等化回路では、生成されるタップ係数等に共通性や互換性がなく、合計のタップ数が増加する。そのため、タップの収束性や回路規模が倍増する可能性がある。また、非特許文献２の技術によりサブキャリア変調されたサブキャリア信号を一括受信し、受信した信号を復調する際に特許文献１及び非特許文献１の技術を用いた場合、送信機及び受信機におけるデバイス不完全性を一括で補償出来ないことがある。
【0006】
上記事情に鑑み、本発明は、タップの収束性や回路規模の増加を抑えながら精度よく等化処理を行う信号処理方法、信号処理装置及び通信システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様の信号処理方法は、偏波多重された受信信号の各偏波の実数成分及び虚数成分のそれぞれに、受信機の周波数特性を補償するインパルス応答及び波長分散補償用の複素インパルス応答を畳み込む第一補償ステップと、各偏波ごとに、畳み込みが行われた前記虚数成分に虚数単位を乗算する虚数単位乗算処理を行った後、虚数単位が乗算された前記虚数成分を分岐し、畳み込みが行われた前記実数成分に分岐された一方の前記虚数成分を加算する処理と、畳み込みが行われた前記実数成分を分岐し、虚数単位が乗算された前記虚数成分に分岐された一方の前記実数成分を加算する処理と、畳み込みが行われた前記実数成分、及び、虚数単位が乗算された前記虚数成分をそれぞれ分岐し、分岐された一方の前記実数成分に分岐された一方の前記虚数成分を加算し、分岐されたもう一方の前記実数成分から分岐されたもう一方の前記虚数成分を減算する処理とのいずれかである複素信号処理を行う複素信号処理ステップと、各偏波ごとに、前記複素信号処理後の各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分と前記複素信号処理後の各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分それぞれの位相共役とを入力信号として生成する入力信号生成ステップと、各偏波ごとに、前記入力信号に含まれる各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分それぞれに複素インパルス応答を乗算したのち加算し、さらに周波数オフセット補償用の位相回転を施した第一加算信号と、前記入力信号に含まれる各偏波の前記実数成分の前記位相共役及び前記虚数成分の前記位相共役それぞれに複素インパルス応答を乗算したのち加算し、さらに周波数オフセット補償用の前記位相回転とは逆の位相回転を施した第二加算信号とを生成する等化ステップと、各偏波ごとに、前記第一加算信号と前記第二加算信号とを加算した信号に、送信データバイアス補正信号を加算又は減算する第二補償ステップと、を有する。
【0008】
本発明の一態様の信号処理方法は、偏波多重された受信信号の各偏波の実数成分及び虚数成分のそれぞれをサブキャリア毎に分離し、各偏波の各サブキャリアごとに、前記虚数成分に虚数単位を乗算する虚数単位乗算処理を行った後、虚数単位が乗算された前記虚数成分を分岐し、前記実数成分に分岐された一方の前記虚数成分を加算する処理と、前記実数成分を分岐し、虚数単位が乗算された前記虚数成分に分岐された一方の前記実数成分を加算する処理と、畳み込みが行われた前記実数成分、及び、虚数単位が乗算された前記虚数成分をそれぞれ分岐し、分岐された一方の前記実数成分に分岐された一方の前記虚数成分を加算し、分岐されたもう一方の前記実数成分から分岐されたもう一方の前記虚数成分を減算する処理とのいずれかである複素信号処理を行うサブキャリア分離ステップと、各偏波の各サブキャリアごとに、前記サブキャリアの前記複素信号処理後の各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分と、前記受信信号の中心周波数を挟んで前記サブキャリアの周波数領域と対称の周波数領域の他の前記サブキャリアである対称サブキャリアの前記複素信号処理後の各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分それぞれの位相共役とを入力信号として生成する入力信号生成ステップと、各偏波の各サブキャリアごとに、前記入力信号に含まれる前記サブキャリアの各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分それぞれに複素インパルス応答を乗算したのち加算し、さらに周波数オフセット補償用の位相回転を施した第一加算信号と、前記入力信号に含まれる前記対称サブキャリアの各偏波の前記実数成分の前記位相共役及び前記虚数成分の前記位相共役それぞれに複素インパルス応答を乗算したのち加算し、さらに周波数オフセット補償用の前記位相回転とは逆の位相回転を施した第二加算信号とを生成する等化ステップと、各偏波の各サブキャリアごとに、前記第一加算信号と前記第二加算信号とを加算した信号に、送信データバイアス補正信号を加算又は減算する補償ステップと、を有する。
【0009】
本発明の一態様の信号処理装置は、偏波多重された受信信号の各偏波の実数成分及び虚数成分のそれぞれに、受信機の周波数特性を補償するインパルス応答及び波長分散補償用の複素インパルス応答を畳み込む第一補償部と、各偏波ごとに、畳み込みが行われた前記虚数成分に虚数単位を乗算する虚数単位乗算処理を行った後、虚数単位が乗算された前記虚数成分を分岐し、畳み込みが行われた前記実数成分に分岐された一方の前記虚数成分を加算する処理と、畳み込みが行われた前記実数成分を分岐し、虚数単位が乗算された前記虚数成分に分岐された一方の前記実数成分を加算する処理と、畳み込みが行われた前記実数成分、及び、虚数単位が乗算された前記虚数成分をそれぞれ分岐し、分岐された一方の前記実数成分に分岐された一方の前記虚数成分を加算し、分岐されたもう一方の前記実数成分から分岐されたもう一方の前記虚数成分を減算する処理とのいずれかである複素信号処理を行う複素信号処理部と、各偏波ごとに、前記複素信号処理後の各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分と前記複素信号処理後の各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分それぞれの位相共役とを入力信号として生成する入力信号生成部と、各偏波ごとに、前記入力信号に含まれる各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分それぞれに複素インパルス応答を乗算したのち加算し、さらに周波数オフセット補償用の位相回転を施した第一加算信号と、前記入力信号に含まれる各偏波の前記実数成分の前記位相共役及び前記虚数成分の前記位相共役それぞれに複素インパルス応答を乗算したのち加算し、さらに周波数オフセット補償用の前記位相回転とは逆の位相回転を施した第二加算信号とを生成する等化部と、各偏波ごとに、前記第一加算信号と前記第二加算信号とを加算した信号に、送信データバイアス補正信号を加算又は減算する第二補償部と、を備える。
【0010】
本発明の一態様の信号処理装置は、偏波多重された受信信号の各偏波の実数成分及び虚数成分のそれぞれをサブキャリア毎に分離し、各偏波の各サブキャリアごとに、前記虚数成分に虚数単位を乗算する虚数単位乗算処理を行った後、虚数単位が乗算された前記虚数成分を分岐し、前記実数成分に分岐された一方の前記虚数成分を加算する処理と、前記実数成分を分岐し、虚数単位が乗算された前記虚数成分に分岐された一方の前記実数成分を加算する処理と、畳み込みが行われた前記実数成分、及び、虚数単位が乗算された前記虚数成分をそれぞれ分岐し、分岐された一方の前記実数成分に分岐された一方の前記虚数成分を加算し、分岐されたもう一方の前記実数成分から分岐されたもう一方の前記虚数成分を減算する処理とのいずれかである複素信号処理を行うサブキャリア分離部と、各偏波の各サブキャリアごとに、前記サブキャリアの前記複素信号処理後の各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分と、前記受信信号の中心周波数を挟んで前記サブキャリアの周波数領域と対称の周波数領域の他の前記サブキャリアである対称サブキャリアの前記複素信号処理後の各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分それぞれの位相共役とを入力信号として生成する入力信号生成部と、各偏波の各サブキャリアごとに、前記入力信号に含まれる前記サブキャリアの各偏波の前記実数成分及び前記虚数成分それぞれに複素インパルス応答を乗算したのち加算し、さらに周波数オフセット補償用の位相回転を施した第一加算信号と、前記入力信号に含まれる前記対称サブキャリアの各偏波の前記実数成分の前記位相共役及び前記虚数成分の前記位相共役それぞれに複素インパルス応答を乗算したのち加算し、さらに周波数オフセット補償用の前記位相回転とは逆の位相回転を施した第二加算信号とを生成する等化部と、各偏波の各サブキャリアごとに、前記第一加算信号と前記第二加算信号とを加算した信号に、送信データバイアス補正信号を加算又は減算する補償部と、を備える。
【0011】
本発明の一態様の通信システムは、送信機と、上述のいずれかの信号処理装置を有する受信機とを備える。
【発明の効果】
【0012】
本発明により、タップの収束性や回路規模の増加を抑えながら精度よく等化処理を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の第１の実施形態によるデジタルコヒーレント光伝送システムの構成図である。
【図2】従来技術を適用した復調デジタル信号処理部の構成を示す図である。
【図3】従来技術を適用した復調デジタル信号処理部の構成を示す図である。
【図4】従来技術を適用した復調デジタル信号処理部により行われる信号処理の一部を示す図である。
【図5】第１の実施形態の復調デジタル信号処理部により行われる信号処理の一部を示す図である。
【図6】第１の実施形態の復調デジタル信号処理部により行われる信号処理の一部を示す図である。
【図7】第１の実施形態の復調デジタル信号処理部により行われる信号処理の一部を示す図である。
【図8】第１の実施形態の復調デジタル信号処理部の構成を示す図である。
【図9】第１の実施形態の復調デジタル信号処理部の構成を示す図である。
【図10】第１の実施形態の復調デジタル信号処理部の構成を示す図である。
【図11A】従来技術の受信機の実験結果を示す図である。
【図11B】従来技術の受信機の実験結果を示す図である。
【図12A】第１の実施形態の受信機の実験結果を示す図である。
【図12B】第１の実施形態の受信機の実験結果を示す図である。
【図13】第１の実施形態の適応等化部に入力される信号のスペクトルを示す図である。
【図14】第２の実施形態のサブキャリア信号のスペクトルを示す図である。
【図15】第２の実施形態の復調デジタル信号処理部が行うサブキャリア分離を説明するための図である。
【図16】第２の実施形態の復調デジタル信号処理部の構成を示す図である。
【図17】従来技術の受信機の実験結果を示す図である。
【図18】第２の実施形態の受信機の実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
【0015】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態によるデジタルコヒーレント光伝送システム１の構成図である。デジタルコヒーレント光伝送システム１は、送信機１０及び受信機５０を有する。受信機５０は、送信機１０から偏波多重光信号を受信する。
図１は、第１の実施形態によるデジタルコヒーレント光伝送システム１の構成図である。デジタルコヒーレント光伝送システム１は、送信機１０及び受信機５０を有する。受信機５０は、送信機１０から偏波多重光信号を受信する。
【0016】
送信機１０は、１以上の送信部１００を有する。本実施形態では、送信機１０は、ＷＤＭのチャネル数分の送信部１００を有する。各送信部１００はそれぞれ、異なる波長の光信号を出力する。ＷＤＭ合波器２０は、各送信部１００が出力した光信号を合波し、合波された光信号を光ファイバ伝送路３０に出力する。光ファイバ伝送路３０には、任意の台数の光増幅器３１が備えられる。各光増幅器３１は、送信機１０側の光ファイバ伝送路３０から光信号を入力して増幅し、増幅された光信号を受信機５０側の光ファイバ伝送路３０へ出力する。ＷＤＭ分波器４０は、光ファイバ伝送路３０を伝送した光信号を波長により分波する。受信機５０は、１以上の受信部５００を有する。本実施形態では、受信機５０は、ＷＤＭのチャネル数分の受信部５００を有する。各受信部５００は、ＷＤＭ分波器４０が分波した光信号を受信する。各受信部５００が受信する光信号の波長はそれぞれ異なる。
【0017】
送信部１００は、デジタル信号処理部１１０と、変調器ドライバ１２０と、光源１３０と、集積モジュール１４０とを備える。デジタル信号処理部１１０は、符号化部１１１と、マッピング部１１２と、トレーニング信号挿入部１１３と、サンプリング周波数変更部１１４と、波形整形部１１５と、予等化部１１６と、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）１１７－１～１１７－４とを備える。
【0018】
符号化部１１１は、送信ビット列にＦＥＣ（forward error correction：前方誤り訂正）符号化を行って得られた送信信号を出力する。マッピング部１１２は、符号化部１１１から出力された送信信号をシンボルにマッピングする。トレーニング信号挿入部１１３は、マッピング部１１２によりシンボルマッピングされた送信信号に既知のトレーニング信号を挿入する。サンプリング周波数変更部１１４は、トレーニング信号が挿入された送信信号に対するサンプリング周波数を変更することにより、アップサンプリングを行う。波形整形部１１５は、サンプリングされた送信信号の帯域を制限する。
【0019】
予等化部１１６は、波形整形部１１５により帯域制限された送信信号の波形の歪みを補償し、ＤＡＣ１１７－１～１１７－４に出力する。ＤＡＣ１１７－１は、予等化部１１６から入力した送信信号のＸ偏波のＩ（同相）成分をデジタル信号からアナログ信号に変換し、変換されたアナログ信号を変調器ドライバ１２０に出力する。ＤＡＣ１１７－２は、予等化部１１６から入力した送信信号のＸ偏波のＱ（直交）成分をデジタル信号からアナログ信号に変換し、変換されたアナログ信号を変調器ドライバ１２０に出力する。ＤＡＣ１１７－３は、予等化部１１６から入力した送信信号のＹ偏波のＩ成分をデジタル信号からアナログ信号に変換し、変換されたアナログ信号を変調器ドライバ１２０に出力する。ＤＡＣ１１７－４は、予等化部１１６から入力した送信信号のＹ偏波のＱ成分をデジタル信号からアナログ信号に変換し、変換されたアナログ信号を変調器ドライバ１２０に出力する。
【0020】
変調器ドライバ１２０は、アンプ１２１－１～１２１－４を有する。アンプ１２１－ｉ（ｉは１以上４以下の整数）は、ＤＡＣ１１７－ｉから出力されたアナログ信号を増幅し、増幅されたアナログ信号により集積モジュール１４０の変調器を駆動する。光源１３０は、例えばＬＤ（半導体レーザ）である。ｐ番目の送信部１００が有する光源１３０は、波長λｐ（ｐは１以上ＷＤＭのチャネル数以下の整数）の光を出力する。
【0021】
集積モジュール１４０は、ＩＱ変調器１４１－１及び１４１－２と、偏波合成部１４２とを備える。ＩＱ変調器１４１－１は、光源１３０が出力した光信号を、アンプ１２１－１から出力されたＸ偏波のＩ成分と、アンプ１２１－２から出力されたＸ偏波のＱ成分とにより変調して生成したＸ偏波の光信号を出力する。ＩＱ変調器１４１－２は、光源１３０が出力した光信号を、アンプ１２１－３から出力されたＹ偏波のＩ成分と、アンプ１２１－４から出力されたＹ偏波のＱ成分とにより変調して生成したＹ偏波の光信号を出力する。偏波合成部１４２は、ＩＱ変調器１４１－１が出力したＸ偏波の光信号と、ＩＱ変調器１４１－２が出力したＹ偏波の光信号とを偏波合成し、合成された光信号をＷＤＭ合波器２０に出力する。
【0022】
受信部５００は、局部発振光源５１０と、光フロントエンド５２０と、デジタル信号処理部５３０とを備える。局部発振光源５１０は、例えばＬＤである。局部発振光源５１０は、局部発振光（ＬＯ：Local Oscillator）を出力する。
【0023】
光フロントエンド５２０は、偏波多重された位相変調信号の位相及び振幅を保ったまま光信号を電気信号に変換する。光フロントエンド５２０は、偏波分離部５２１と、光９０度ハイブリッドカプラ５２２－１、５２２－２と、ＢＰＤ（Balanced Photo Diode；バランスフォトダイオード）５２３－１～５２３－４と、アンプ５２４－１～５２４－４とを備える。
【0024】
偏波分離部５２１は、入力した光信号をＸ偏波とＹ偏波に分離する。偏波分離部５２１は、Ｘ偏波の光信号を光９０度ハイブリッドカプラ５２２－１に出力し、Ｙ偏波の光信号を光９０度ハイブリッドカプラ５２２－２に出力する。光９０度ハイブリッドカプラ５２２－１は、Ｘ偏波の光信号と、局部発振光源５１０から出力された局部発振光とを干渉させ、受信光電界のＩ成分とＱ成分とを抽出する。光９０度ハイブリッドカプラ５２２－１は、抽出したＸ偏波のＩ成分をＢＰＤ５２３－１に出力し、抽出したＸ偏波のＱ成分を５２３－２へ出力する。光９０度ハイブリッドカプラ５２２－２は、Ｙ偏波の光信号と、局部発振光源５１０から出力された局部発振光とを干渉させ、受信光電界のＩ成分とＱ成分とを抽出する。光９０度ハイブリッドカプラ５２２－２は、抽出したＹ偏波のＩ成分をＢＰＤ５２３－３に出力し、抽出したＹ偏波のＱ成分をＢＰＤ５２３－４に出力する。
【0025】
ＢＰＤ５２３－１～５２３－４は、差動入力型の光電変換器である。ＢＰＤ５２３－ｉ（ｉは１以上４以下の整数）は、特性の揃った２つのフォトダイオードにおいてそれぞれ発生する光電流の差分値を、アンプ５２４－ｉに出力する。ＢＰＤ５２３－１は、Ｘ偏波の受信信号のＩ成分を電気信号に変換し、変換後の電気信号をアンプ５２４－１に出力する。ＢＰＤ５２３－２は、Ｘ偏波の受信信号のＱ成分を電気信号に変換し、変換後の電気信号をアンプ５２４－２に出力する。ＢＰＤ５２３－３は、Ｙ偏波の受信信号のＩ成分を電気信号に変換し、変換後の電気信号をアンプ５２４－３に出力する。ＢＰＤ５２３－４は、Ｙ偏波の受信信号のＱ成分を電気信号に変換し、変換後の電気信号をアンプ５２４－４に出力する。アンプ５２４－ｉ（ｉは１以上４以下の整数）は、ＢＰＤ５２３－ｉから出力された電気信号を増幅し、増幅された電気信号をデジタル信号処理部５３０に出力する。
【0026】
デジタル信号処理部５３０は、アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）５３１－１～５３１－４と、復調デジタル信号処理部７００と、デマッピング部５３６と、復号部５３７とを備える。復調デジタル信号処理部７００は、フロントエンド補正部５３２と、波長分散補償部５３３と、適応等化部５３４と、周波数及び位相オフセット補償部５３５とを備える。
【0027】
ＡＤＣ５３１－ｉ（ｉは１以上４以下の整数）は、アンプ５２４－ｉから出力された電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、変換されたデジタル信号をフロントエンド補正部５３２に出力する。
【0028】
フロントエンド補正部５３２は、ＡＤＣ５３１－１からＸ偏波の受信信号のＩ成分を入力し、ＡＤＣ５３１－２からＸ偏波の受信信号のＱ成分を入力し、ＡＤＣ５３１－３からＹ偏波の受信信号のＩ成分を入力し、ＡＤＣ５３１－４からＹ偏波の受信信号のＱ成分を入力する。フロントエンド補正部５３２は、入力した各信号を用いて、光フロントエンド５２０における周波数特性の補償を行った受信信号を生成し、生成した受信信号を波長分散補償部５３３に出力する。
【0029】
波長分散補償部５３３は、光ファイバ伝送路３０において受けた波長分散を推定し、フロントエンド補正部５３２から出力された電気信号に対して、推定した波長分散の補償を行い、波長分散補償された電気信号を適応等化部５３４に出力する。適応等化部５３４は、波長分散補償部５３３から出力された受信信号に対し、適応的に等化処理を行う。周波数及び位相オフセット補償部５３５は、適応等化部５３４が等化処理を行った受信信号に対して、周波数オフセット及び位相ノイズの補償等の処理を行う。
【0030】
デマッピング部５３６は、周波数及び位相オフセット補償部５３５が出力した受信信号のシンボルを判定し、判定したシンボルをバイナリデータに変換する。復号部５３７は、デマッピング部５３６によりデマッピングされたバイナリデータにＦＥＣなどの誤り訂正復号処理を行うことにより受信ビット列を得る。
【0031】
なお、上記実施形態では１本の光ファイバ伝送路の例を記載しているが、空間的に多重された伝送系（例えば、マルチコアファイバ、マルチモードファイバ、及び自由空間伝送）でも同様である。
【0032】
ここで、従来技術を用いたデジタルコヒーレント光受信機の復調デジタル信号処理部について説明する。図２は、従来技術を適用した復調デジタル信号処理部８００の構成を示す図である。復調デジタル信号処理部８００は、一般的な２ｘ２ＭＩＭＯ適応等化回路として用いられる。以下では、復調デジタル信号処理部８００を有する受信機を、受信機Ａと記載する。例えば、受信機Ａは、図１に示す受信機５０と同様の構成であり、復調デジタル信号処理部７００として、図２に示す復調デジタル信号処理部８００を有する。
【0033】
復調デジタル信号処理部８００は、受信機ＡのＡＤＣ５３１－１～５３１－４によりデジタル信号に変換されたＸ偏波の受信複素信号の実数成分ＸＩＲ及び虚数成分ＸＱＲと、Ｙ偏波の受信複素信号の実数成分ＹＩＲ及び虚数成分ＹＱＲとを入力する。復調デジタル信号処理部８００は、実数成分ＸＩＲに受信機Ａの周波数特性を補償するインパルス応答ｈＲＸＩを施した信号と、虚数成分ＸＱＲに受信機Ａの周波数特性を補償するインパルス応答ｈＲＸＱを施し、さらに虚数単位ｊを乗算した信号とを加算する。復調デジタル信号処理部８００は、この加算結果に波長分散補償用の複素インパルス応答ｈＣＤを施してＸ偏波の複素信号Ｘを得る。また、復調デジタル信号処理部８００は、実数成分ＹＩＲに受信機Ａの周波数特性を補償するインパルス応答ｈＲＹＩを施した信号と、虚数成分ＹＱＲに受信機Ａの周波数特性を補償するインパルス応答ｈＲＹＱを施し、さらに虚数単位ｊを乗算した信号とを加算する。復調デジタル信号処理部８００は、この加算結果に波長分散補償用の複素インパルス応答ｈＣＤを施してＹ偏波の複素信号Ｙを得る。
【0034】
復調デジタル信号処理部８００の適応等化部８０５は、インパルス応答ｈ１が畳み込まれた複素信号Ｘに、インパルス応答ｈ９が畳み込まれた複素信号Ｙを加算した後、周波数オフセットｅｘｐ（ｊωＸ（ｎ／Ｔ））を施す。ｎは、シンボル間隔、Ｔはシンボルの周期を表す。適応等化部８０５は、この周波数オフセットが施された複素信号に、Ｘ偏波成分のバイアスずれをキャンセルするための送信データバイアス補正信号ＣＸを加算（又は減算）することにより、歪み補正が行われたＸ偏波成分の受信信号ＸＲｓｉｇ（ｎ）を得る。また、適応等化部８０５は、インパルス応答ｈ１１が畳み込まれた複素信号Ｙに、インパルス応答ｈ３が畳み込まれた複素信号Ｘを加算した後、周波数オフセットｅｘｐ（ｊωＹ（ｎ／Ｔ））を施す。適応等化部８０５は、この周波数オフセットが施された複素信号に、Ｙ偏波成分のバイアスずれをキャンセルするための送信データバイアス補正信号ＣＹを加算（又は減算）することにより、歪み補正が行われたＹ偏波成分の受信信号ＹＲｓｉｇ（ｎ）を得る。
【0035】
続いて、従来技術を適用した他の復調デジタル信号処理部について説明する。図３は、従来技術を適用した復調デジタル信号処理部９００の構成を示す図である。復調デジタル信号処理部９００は、特許文献１の技術を用いている。以下では、復調デジタル信号処理部９００を有する受信機を、受信機Ｂと記載する。例えば、受信機Ｂは、図１に示す受信機５０と同様の構成であり、復調デジタル信号処理部７００として、図３に示す復調デジタル信号処理部９００を有する。復調デジタル信号処理部９００は、ＭＩＭＯ等化器として動作する。
【0036】
まず、復調デジタル信号処理部９００に適用される等化処理方法の原理を説明する。送信対象の理想的な偏波多重光信号のＸ偏波成分を複素信号ＳＸ０と表し、Ｙ偏波成分を複素信号ＳＹ０と表す。送信機１０における変調器ドライバ１２０のばらつきによるＩＱインバランスや、レーン間のスキュー、周波数特性を考慮した送信機出力であるＸ偏波成分の複素信号ＳＸ１及びＹ偏波成分の複素信号ＳＹ１は、４つの複素インパルス応答ｈＴｘ、ｇＴｘ、ｈＴｙ、ｇＴｙとバイアスずれ項ＣＸ、ＣＹを用いて、以下の式（１）のように記述できる(Widely linear表示)。なお、右肩の「＊」は、位相共役を示す。
【0037】
【数1】
【0038】
Ｘ偏波成分の複素信号ＳＸ１及びＹ偏波成分の複素信号ＳＹ１は、光ファイバ伝送路３０を伝送中に、波長分散及び偏波回転・偏波モード分散・偏波依存損失を受ける。波長分散を複素インパルス応答ｈＣＤ０、偏波回転・偏波モード分散の影響をｈｘｘ、ｈｙｘ、ｈｙｙ、ｈｘｙで表すと、光ファイバ伝送後のＸ偏波成分の光信号ＳＸ２及びＹ偏波成分の光信号ＳＹ２は、以下の式（２）で表せる。
【0039】
【数2】
【0040】
送信機１０の光源１３０が出力するレーザー光と受信機Ｂの局部発振光源５１０が出力する局部発振光との間の周波数オフセットωｘ、ωｙが存在する場合、光／電気変換後のＸ偏波成分の信号ＳＸ３及びＹ偏波成分の信号ＳＹ３は、以下の式（３）で表せる。
【0041】
【数3】
【0042】
更に、ＢＰＤ５２３－１～５２３－４における光／電気変換、ＡＤＣ５３１－１～５３１－４等の受信フロントエンドの周波数特性とＩＱインバランス、スキュー（Ｓｋｅｗ）などを考慮したＸ偏波成分の受信複素信号ＳＸ４及びＹ偏波成分の受信複素信号ＳＹ４は、４つの複素インパルス応答ｈＲｘ、ｇＲｘ、ｈＲｙ、ｇＲｙを用いて式（４）で表せる。
【0043】
【数4】
【0044】
従って、適当な４×４行列Ｗと定数項ＣｂｉａｓＸ、ＣbｉａｓＹを定義すると、Ｘ偏波成分の受信複素信号ＳＸ４及びＹ偏波成分の受信複素信号ＳＹ４は式（５）で表すことができる。
【0045】
【数5】
【0046】
式（１）～式（５）から、受信機ＢにおけるＸ偏波成分の受信複素信号ＳＸ４は式（６）のように、受信機ＢにおけるＹ偏波成分の受信複素信号ＳＹ４は式（７）のようになる。
【0047】
【数6】
【0048】
【数7】
【0049】
実際のコヒーレント受信機のデジタル信号処理部５３０は、受信複素信号ＳＸ４、ＳＹ４の実数（Real）成分及び虚数（Imaginary）成分を受信する。そこで、さらに変形すると、式（８）及び式（９）のようになる。
【0050】
【数8】
【0051】
なお、式（８）及び式（９）におけるインパルス応答ｈ１～ｈ１６は、行列Ｗの逆行列の要素である。
【0052】
そこで、復調デジタル信号処理部９００は、コヒーレント受信機（光フロントエンド５２０）が出力する４つの実信号であるＸ偏波成分のＩ（実数）成分信号（ＸＩＲ）及びＱ（虚数）成分信号（ＸＱＲ）とＹ偏波成分のＩ成分信号（ＹＩＲ）及びＱ成分信号（ＹＱＲ）に対して、波長分散の複素インパルス応答ｈＣＤ０の逆応答ｈＣＤ０
－１を畳み込んだ信号を生成する。波長分散の複素インパルス応答ｈＣＤ０の逆応答ｈＣＤ０
－１は、波長分散補償用の複素インパルス応答ｈＣＤである。適応等化部９０５は、Ｘ偏波成分とＹ偏波成分のそれぞれについて、この畳み込みが行われたＸ偏波成分のＩ成分信号（ＸＩ）及びＱ成分信号（ＸＱ）とＹ偏波成分のＩ成分信号（ＹＩ）及びＱ成分信号（ＹＱ）と、それらそれぞれの位相共役（ｃｏｎｊ）を取った信号との合計８つの入力を持つ。復調デジタル信号処理部９００は、式（８）及び式（９）に基づいて受信信号を復調する。
【0053】
上記の原理に基づく復調デジタル信号処理部９００の動作を説明する。復調デジタル信号処理部９００は、ＡＤＣ５３１－１～５３１－４によりデジタル信号に変換されたＸ偏波の受信複素信号ＳＸ４の実数成分ＸＩＲ及び虚数成分ＸＱＲと、Ｙ偏波の受信複素信号ＳＹ４の実数成分ＹＩＲ及び虚数成分ＹＱＲとを入力する。復調デジタル信号処理部９００は、実数成分ＸＩＲ、虚数成分ＸＱＲ、実数成分ＹＩＲ及び虚数成分ＹＱＲのそれぞれに対して、受信機Ｂの周波数特性を補償するインパルス応答と波長分散補償用の複素インパルス応答ｈＣＤを畳み込み、周波数オフセット補償用位相回転を施す。これにより、Ｘ偏波成分、Ｙ偏波成分それぞれについて２つの複素信号が出力される。続いて、復調デジタル信号処理部９００は、２つの複素信号それぞれの位相共役を生成する。これにより、復調デジタル信号処理部９００は、Ｘ偏波成分及びＹ偏成分波それぞれについて、実数成分ＸＩ、虚数成分ＸＱ、実数成分ＹＩ及び虚数成分ＹＱと、それらそれぞれの位相共役との８つの信号を適応等化部９０５の入力とする。これにより、受信機Ｂの適応等化部９０５において、光ファイバ伝送路３０及び受信機Ｂで生じたインペアメントに加えて、送信機１０で生じたＩＱインバランスやＩＱレーン間スキュー、ＩＱ変調器１４１－１、１４１－２のバイアスずれ等を動的に補償することが可能になり、受信信号が高品質化される。
【0054】
具体的には、復調デジタル信号処理部９００は、Ｘ偏波成分の受信複素信号ＳＸ４の実数成分ＸＩＲに受信機Ｂの周波数特性を補償するインパルス応答ｈＲＸＩ及び波長分散補償用の複素インパルス応答ｈＣＤを施した実数成分ＸＩを生成し、Ｘ偏波成分の受信複素信号ＳＸ４の虚数成分ＸＱＲに受信機Ｂの周波数特性を補償するインパルス応答ｈＲＸＱ及び波長分散補償用の複素インパルス応答ｈＣＤを施した虚数成分ＸＱを生成する。同様に、復調デジタル信号処理部９００は、Ｙ偏波成分の受信複素信号ＳＹ４の実数成分ＹＩＲに受信機Ｂの周波数特性を補償するインパルス応答ｈＲＹＩ及び波長分散補償用の複素インパルス応答ｈＣＤを施した実数成分ＹＩを生成し、Ｙ偏波成分の受信複素信号ＳＹ４の虚数成分ＹＱＲに受信機Ｂの周波数特性を補償するインパルス応答ｈＲＹＱ及び波長分散補償用の複素インパルス応答ｈＣＤを施した虚数成分ＹＱを生成する。復調デジタル信号処理部９００は、受信機Ｂの周波数特性を補償するインパルス応答及び波長分散補償用のインパルス応答が畳み込まれた実数成分ＸＩ、虚数成分ＸＱ、実数成分ＹＩ、虚数成分ＹＱそれぞれを４つに分岐する。復調デジタル信号処理部９００は、実数成分ＸＩ、虚数成分ＸＱ、実数成分ＹＩ、虚数成分ＹＱそれぞれの分岐された４つの信号のうち２つの信号をそのまま適応等化部９０５に入力し、残りの２つの信号を位相共役信号に変換して適応等化部９０５に入力する。
【0055】
適応等化部９０５は、インパルス応答ｈ１が畳み込まれた実数成分ＸＩと、インパルス応答ｈ５が畳み込まれた虚数成分ＸＱと、インパルス応答ｈ９が畳み込まれた実数成分ＹＩと、インパルス応答ｈ１３が畳み込まれた虚数成分ＹＱとを加算した後、周波数オフセットｅｘｐ（ｊωｘ（ｎ／Ｔ））を施す。ｎは、シンボル間隔、Ｔはシンボルの周期を表す。さらに、適応等化部９０５は、インパルス応答ｈ２が畳み込まれた実数成分位相共役ＸＩ＊と、インパルス応答ｈ６が畳み込まれた虚数成分位相共役ＸＱ＊と、インパルス応答ｈ１０が畳み込まれた実数成分位相共役ＹＩ＊と、インパルス応答ｈ１４が畳み込まれた虚数成分位相共役ＹＱ＊とを加算した後、周波数オフセットｅｘｐ（－ｊωｘ（ｎ／Ｔ））を施す。適応等化部９０５は、周波数オフセットｅｘｐ（ｊωｘ（ｎ／Ｔ））が施された加算信号と、周波数オフセットｅｘｐ（－ｊωｘ（ｎ／Ｔ））が施された加算信号とを加算することにより、Ｘ偏波成分の受信信号を生成する。適応等化部９０５は、生成されたＸ偏波成分の受信信号に、Ｘ偏波成分のバイアスずれをキャンセルするための送信データバイアス補正信号ＣＸを加算（又は減算）することにより、歪み補正が行われたＸ偏波成分の受信信号ＸＲｓｉｇ（ｎ）を生成する。
【0056】
一方、適応等化部９０５は、インパルス応答ｈ３が畳み込まれた実数成分ＸＩと、インパルス応答ｈ７が畳み込まれた虚数成分ＸＱと、インパルス応答ｈ１１が畳み込まれた実数成分ＹＩと、インパルス応答ｈ１５が畳み込まれた虚数成分ＹＱとを加算した後、周波数オフセットｅｘｐ（ｊωｙ（ｎ／Ｔ））を施す。さらに、適応等化部９０５は、インパルス応答ｈ４が畳み込まれた実数成分位相共役ＸＩ＊と、インパルス応答ｈ８が畳み込まれた虚数成分位相共役ＸＱ＊と、インパルス応答ｈ１２が畳み込まれた実数成分位相共役ＹＩ＊と、インパルス応答ｈ１６が畳み込まれた虚数成分位相共役ＹＱ＊とを加算した後、周波数オフセットｅｘｐ（－ｊωｙ（ｎ／Ｔ））を施す。適応等化部９０５は、周波数オフセットｅｘｐ（ｊωｙ（ｎ／Ｔ））が施された加算信号と、周波数オフセットｅｘｐ（－ｊωｙ（ｎ／Ｔ））が施された加算信号とを加算することにより、Ｙ偏波成分の受信信号を生成する。適応等化部９０５は、生成されたＹ偏波成分の受信信号に、Ｙ偏波成分のバイアスずれをキャンセルするための送信データバイアス補正信号ＣＹを加算（又は減算）することにより、歪み補正が行われたＹ偏波成分の受信信号ＹＲｓｉｇ（ｎ）を生成する。
【0057】
なお、波長分散補償用の複素インパルス応答ｈＣＤ、インパルス応答ｈ１～ｈ１６、及び、周波数オフセットｅｘｐ（ｊωｘｎ／Ｔ）、ｅｘｐ（－ｊωｘｎ／Ｔ）、ｅｘｐ（ｊωｙｎ／Ｔ）、ｅｘｐ（－ｊωｙｎ／Ｔ）は適応的かつ動的に変更される。受信機Ｂは、これらの値を任意の方法により取得する。
【0058】
次に、本実施形態の原理を説明する。
図４は、復調デジタル信号処理部９００により行われる信号処理の一部を示す図である。復調デジタル信号処理部９００は、Ｘ偏波成分の受信複素信号ＳＸ４の実数成分ＸＩＲに受信機Ｂの周波数特性を補償するインパルス応答ｈＲＸＩ及び波長分散補償用の複素インパルス応答ｈＣＤを施した実数成分ＸＩを生成する。また、復調デジタル信号処理部９００は、Ｘ偏波成分の受信複素信号ＳＸ４の虚数成分ＸＱＲに受信機Ｂの周波数特性を補償するインパルス応答ｈＲＸＱ及び波長分散補償用の複素インパルス応答ｈＣＤを施した虚数成分ＸＱを生成する。復調デジタル信号処理部９００は、インパルス応答ｈ１を畳み込んだ実数成分ＸＩと、インパルス応答ｈ５を畳み込んだ虚数成分ＸＱとを加算する。すなわち、復調デジタル信号処理部９００は、ｈ１＊ＸＩ＋ｈ５＊ＸＱの信号を生成する。
図４は、復調デジタル信号処理部９００により行われる信号処理の一部を示す図である。復調デジタル信号処理部９００は、Ｘ偏波成分の受信複素信号ＳＸ４の実数成分ＸＩＲに受信機Ｂの周波数特性を補償するインパルス応答ｈＲＸＩ及び波長分散補償用の複素インパルス応答ｈＣＤを施した実数成分ＸＩを生成する。また、復調デジタル信号処理部９００は、Ｘ偏波成分の受信複素信号ＳＸ４の虚数成分ＸＱＲに受信機Ｂの周波数特性を補償するインパルス応答ｈＲＸＱ及び波長分散補償用の複素インパルス応答ｈＣＤを施した虚数成分ＸＱを生成する。復調デジタル信号処理部９００は、インパルス応答ｈ１を畳み込んだ実数成分ＸＩと、インパルス応答ｈ５を畳み込んだ虚数成分ＸＱとを加算する。すなわち、復調デジタル信号処理部９００は、ｈ１＊ＸＩ＋ｈ５＊ＸＱの信号を生成する。
【0059】
図５は、本実施形態の復調デジタル信号処理部７００により行われる信号処理の一部を示す図である。復調デジタル信号処理部７００は、復調デジタル信号処理部９００と同様に、Ｘ偏波成分の受信複素信号ＳＸ４の実数成分ＸＩＲに受信機５０の周波数特性を補償するインパルス応答ｈＲＸＩ及び波長分散補償用の複素インパルス応答ｈＣＤを施した実数成分ＸＩを生成する。また、復調デジタル信号処理部７００は、Ｘ偏波成分の受信複素信号ＳＸ４の虚数成分ＸＱＲに受信機５０の周波数特性を補償するインパルス応答ｈＲＸＱ及び波長分散補償用の複素インパルス応答ｈＣＤを施した虚数成分ＸＱを復調デジタル信号処理部９００と同様に生成した後、虚数単位ｊを乗算して虚数成分ｊＸＱを生成する。復調デジタル信号処理部７００は、虚数成分ｊＸＱを分岐する。復調デジタル信号処理部７００は、実数成分ＸＩと分岐した一方の虚数成分ｊＸＱとを加算してＸ偏波の複素信号Ｘを生成する。復調デジタル信号処理部７００は、複素信号Ｘにインパルス応答ｈ１を畳み込んだ信号と、虚数成分ｊＸＱにインパルス応答ｈ５を畳み込んだ信号とを加算する。すなわち、復調デジタル信号処理部７００は、ｈ１＊（ＸＩ＋ｊＸＱ）＋ｈ５＊ｊＸＱ＝ｈ１＊ＸＩ＋ｊ（ｈ１＋ｈ５）ＸＱの信号を生成する。つまり、復調デジタル信号処理部７００のｈ５を、復調デジタル信号処理部９００におけるｊ（ｈ１＋ｈ５）とすることにより、復調デジタル信号処理部９００と等価な処理が可能である。なお、復調デジタル信号処理部９００において虚数成分ｊＸＱに相当する信号を、復調デジタル信号処理部７００においては虚数成分ＸＱとする。
【0060】
【0061】
復調デジタル信号処理部７００は、図５に示す信号処理に代えて、図６又は図７に示す信号処理を行ってもよい。図６及び図７は、本実施形態の復調デジタル信号処理部７００により行われる信号処理の一部を示す図である。
【0062】
図６において、復調デジタル信号処理部７００は、図５に示す信号処理と同様に、実数成分ＸＩ及び虚数成分ｊＸＱを生成する。復調デジタル信号処理部７００は、実数成分ＸＩを分岐する。復調デジタル信号処理部７００は、分岐した一方の実数成分ＸＩと虚数成分ｊＸＱとを加算してＸ偏波の複素信号Ｘを生成する。復調デジタル信号処理部７００は、インパルス応答ｈ１を畳み込んだ実数成分ＸＩと、インパルス応答ｈ５を畳み込んだ複素信号Ｘとを加算する。すなわち、復調デジタル信号処理部７００は、ｈ１＊ＸＩ＋ｈ５＊（ＸＩ＋ｊＸＱ）＝（ｈ１＋ｈ５）ＸＩ＋ｊｈ５ＸＱの信号を生成する。復調デジタル信号処理部７００のｈ１を復調デジタル信号処理部９００におけるｈ１＋ｈ５とし、復調デジタル信号処理部７００のｈ５を復調デジタル信号処理部９００におけるｊｈ５とすることにより、復調デジタル信号処理部９００と等価な処理が可能である。
【0063】
図７において、復調デジタル信号処理部７００は、図５に示す信号処理と同様に、実数成分ＸＩ及び虚数成分ｊＸＱを生成する。復調デジタル信号処理部７００は、実数成分ＸＩ及び虚数成分ｊＸＱをそれぞれ分岐する。復調デジタル信号処理部７００は、実数成分ＸＩと虚数成分ｊＸＱとを加算してＸ偏波の複素信号Ｘを生成する。さらに、復調デジタル信号処理部７００は、実数成分ＸＩから虚数成分ｊＸＱを減算して複素信号Ｘの複素共役Ｘ†を生成する。復調デジタル信号処理部７００は、インパルス応答ｈ１を畳み込んだ複素信号Ｘと、インパルス応答ｈ５を畳み込んだ複素共役Ｘ†とを加算する。すなわち、復調デジタル信号処理部７００は、ｈ１＊（ＸＩ＋ｊＸＱ）＋ｈ５＊（ＸＩ－ｊＸＱ）＝（ｈ１＋ｈ５）ＸＩ＋ｊ（ｈ１－ｈ５）ＸＱの信号を生成する。復調デジタル信号処理部７００のｈ１を復調デジタル信号処理部９００におけるｈ１＋ｈ５とし、復調デジタル信号処理部７００のｈ５を復調デジタル信号処理部９００におけるｊ（ｈ１－ｈ５）とすることにより、復調デジタル信号処理部９００と等価な処理が可能である。
【0064】
図８は、本実施形態の復調デジタル信号処理部７１０の構成を示す図である。復調デジタル信号処理部７１０は、図１における復調デジタル信号処理部７００として用いられる。復調デジタル信号処理部７１０は、図５に示す信号処理を行う。図８に示す復調デジタル信号処理部７１０は、図３に示す復調デジタル信号処理部９００に、複素信号処理部７１１を加えた構成である。復調デジタル信号処理部７１０の適応等化部７１５は、復調デジタル信号処理部９００の適応等化部９０５と同じ構成である。
【0065】
復調デジタル信号処理部７１０は、Ｘ偏波成分の受信複素信号ＳＸ４の実数成分ＸＩＲにインパルス応答ｈＲＸＩ及び複素インパルス応答ｈＣＤを施した実数成分ＸＩを生成する。また、復調デジタル信号処理部７１０は、Ｘ偏波成分の受信複素信号ＳＸ４の虚数成分ＸＱＲにインパルス応答ｈＲＸＱ及び複素インパルス応答ｈＣＤを施す。複素信号処理部７１１は、インパルス応答ｈＲＸＱ及び複素インパルス応答ｈＣＤが畳み込まれた虚数成分ＸＱＲに虚数単位ｊを乗算して虚数成分ＸＱを生成する。複素信号処理部７１１は、虚数成分ＸＱを２つに分岐する。複素信号処理部７１１は、実数成分ＸＩと、分岐された一方の虚数成分ＸＱとを加算してＸ偏波の複素信号Ｘを生成する。複素信号処理部７１１は、複素信号Ｘと、加算に用いられなかった虚数成分ＸＱを出力する。
【0066】
さらに、復調デジタル信号処理部７１０は、Ｙ偏波成分の受信複素信号ＳＹ４の実数成分ＹＩＲにインパルス応答ｈＲＹＩ及び複素インパルス応答ｈＣＤを施した実数成分ＹＩを生成する。また、複素信号処理部７１１は、Ｙ偏波成分の受信複素信号ＳＹ４の虚数成分ＹＱＲにインパルス応答ｈＲＹＱ及び複素インパルス応答ｈＣＤを施す。複素信号処理部７１１は、インパルス応答ｈＲＹＱ及び複素インパルス応答ｈＣＤが畳み込まれた虚数成分ＹＱＲに虚数単位ｊを乗算して虚数成分ＹＱを生成する。複素信号処理部７１１は、虚数成分ＹＱを２つに分岐する。複素信号処理部７１１は、実数成分ＹＩと分岐された一方の虚数成分ＹＱとを加算してＹ偏波の複素信号Ｙを生成する。複素信号処理部７１１は、複素信号Ｙと、加算に用いられなかった虚数成分ＹＱを出力する。
【0067】
復調デジタル信号処理部７１０は、以下の点を除き、復調デジタル信号処理部９００と同様の処理を行う。すなわち、復調デジタル信号処理部７１０は、復調デジタル信号処理部９００における実数成分ＸＩ、虚数成分ＸＱ、実数成分ＹＩ、虚数成分ＹＱそれぞれに代えて、複素信号処理部７１１が出力した複素信号Ｘ、虚数成分ＸＱ、複素信号Ｙ、虚数成分ＹＱを用いる。
【0068】
具体的には、復調デジタル信号処理部７１０は、複素信号処理部７１１が出力した複素信号Ｘ、虚数成分ＸＱ、複素信号Ｙ、虚数成分ＹＱそれぞれを４つに分岐する。復調デジタル信号処理部７１０は、複素信号Ｘ、虚数成分ＸＱ、複素信号Ｙ、虚数成分ＹＱそれぞれの分岐された４つの信号のうち２つの信号をそのまま適応等化部７１５に入力し、残りの２つの信号を位相共役信号に変換して適応等化部７１５に入力する。複素信号Ｘ、虚数成分ＸＱ、複素信号Ｙ、虚数成分ＹＱそれぞれの位相共役を、複素信号位相共役Ｘ＊、虚数成分位相共役ＸＱ＊、複素信号位相共役Ｙ＊、虚数成分位相共役ＹＱ＊とする。
【0069】
適応等化部７１５は、インパルス応答ｈ１が畳み込まれた複素信号Ｘと、インパルス応答ｈ５が畳み込まれた虚数成分ＸＱと、インパルス応答ｈ９が畳み込まれた複素信号Ｙと、インパルス応答ｈ１３が畳み込まれた虚数成分ＹＱとを加算した後、周波数オフセットｅｘｐ（ｊωｘ（ｎ／Ｔ））を施す。ｎは、シンボル間隔、Ｔはシンボルの周期を表す。さらに、適応等化部７１５は、インパルス応答ｈ２が畳み込まれた複素信号位相共役Ｘ＊と、インパルス応答ｈ６が畳み込まれた虚数成分位相共役ＸＱ＊と、インパルス応答ｈ１０が畳み込まれた複素信号位相共役Ｙ＊と、インパルス応答ｈ１４が畳み込まれた虚数成分位相共役ＹＱ＊とを加算した後、周波数オフセットｅｘｐ（－ｊωｘ（ｎ／Ｔ））を施す。適応等化部７１５は、周波数オフセットｅｘｐ（ｊωｘ（ｎ／Ｔ））が施された加算信号と、周波数オフセットｅｘｐ（－ｊωｘ（ｎ／Ｔ））が施された加算信号とを加算することにより、Ｘ偏波成分の受信信号を生成する。適応等化部７１５は、生成されたＸ偏波成分の受信信号に、Ｘ偏波成分のバイアスずれをキャンセルするための送信データバイアス補正信号ＣＸを加算（又は減算）することにより、歪み補正が行われたＸ偏波成分の受信信号ＸＲｓｉｇ（ｎ）を得る。デマッピング部５３６は、受信信号ＸＲｓｉｇ（ｎ）にシンボル判定を行った結果得られた受信信号Ｘ＾Ｒｓｉｇ（ｎ）を出力する。
【0070】
さらに、適応等化部７１５は、インパルス応答ｈ３が畳み込まれた複素信号Ｘと、インパルス応答ｈ７が畳み込まれた虚数成分ＸＱと、インパルス応答ｈ１１が畳み込まれた複素信号Ｙと、インパルス応答ｈ１５が畳み込まれた虚数成分ＹＱとを加算した後、周波数オフセットｅｘｐ（ｊωｙ（ｎ／Ｔ））を施す。さらに、適応等化部７１５は、インパルス応答ｈ４が畳み込まれた複素信号位相共役Ｘ＊と、インパルス応答ｈ８が畳み込まれた虚数成分位相共役ＸＱ＊と、インパルス応答ｈ１６が畳み込まれた複素信号位相共役Ｙ＊と、インパルス応答ｈ１６が畳み込まれた虚数成分位相共役ＹＱ＊とを加算した後、周波数オフセットｅｘｐ（－ｊωｙ（ｎ／Ｔ））を施す。適応等化部７１５は、周波数オフセットｅｘｐ（ｊωｙ（ｎ／Ｔ））が施された加算信号と、周波数オフセットｅｘｐ（－ｊωｙ（ｎ／Ｔ））が施された加算信号とを加算することにより、Ｙ偏波成分の受信信号を生成する。適応等化部７１５は、生成されたＹ偏波成分の受信信号に、Ｙ偏波成分のバイアスずれをキャンセルするための送信データバイアス補正信号ＣＹを加算（又は減算）することにより、歪み補正が行われたＹ偏波成分の受信信号ＹＲｓｉｇ（ｎ）を生成する。デマッピング部５３６は、受信信号ＹＲｓｉｇ（ｎ）にシンボル判定を行った結果得られた受信信号Ｙ＾Ｒｓｉｇ（ｎ）を出力する。
【0071】
波長分散補償用の複素インパルス応答ｈＣＤ、インパルス応答ｈ１～ｈ１６、及び、周波数オフセットｅｘｐ（ｊωｘｎ／Ｔ）、ｅｘｐ（－ｊωｘｎ／Ｔ）、ｅｘｐ（ｊωｙｎ／Ｔ）、ｅｘｐ（－ｊωｙｎ／Ｔ）は適応的かつ動的に変更される。受信機５０は、これらの値を任意の方法により取得する。
【0072】
なお、インパルス応答ｈＲＸＩ、ｈＲＸＱ、ｈＲＹＩ、ｈＲＹＱの畳み込みは、図１に示すフロントエンド補正部５３２の処理に対応し、波長分散補償用の複素インパルス応答ｈＣＤの畳み込みの処理及び複素信号処理部７１１の処理は波長分散補償部５３３の処理に対応する。適応等化部７１５の処理は、適応等化部５３４の処理に対応する。送信データバイアス補正信号ＣＸ、ＣＹの加算（又は減算）は、周波数及び位相オフセット補償部５３５の機能に対応する。
【0073】
復調デジタル信号処理部７１０の構成によって、送受信機デバイスの不完全性がない場合は、インパルス応答ｈ１、ｈ３、ｈ９、ｈ１１のタップ係数である主タップは等価となる。すなわち、復調デジタル信号処理部８００の拡張として、復調デジタル信号処理部９００の補償効果を得ることが可能となる。
【0074】
また、送受信機デバイスに不完全性が無い場合、主タップ以外は原理的にすべて０となる。そこで、インパルス応答ｈ１～ｈ１６のうち、インパルス応答ｈ１、ｈ３、ｈ９、ｈ１１を除いたインパルス応答の初期値を０とする。これにより、誤収束を防ぐことが可能となる。また、復調デジタル信号処理部８００において得られた主タップを、復調デジタル信号処理部７１０のインパルス応答ｈ１、ｈ３、ｈ９、ｈ１１の初期値に用いることで、収束速度や追従速度を上げることも可能である。
【0075】
本実施形態では、送受信機デバイスに不完全性が少ない際は、ハードウェア実装時に、主タップ以外のビットの値域（固定小数点実装）を小さくすることができるため、回路規模を低減可能である。また、Ｌ０正則化等を用いて、インパルス応答ｈ２、ｈ４、ｈ５、ｈ６、ｈ７、ｈ１０、ｈ１２、ｈ１３、ｈ１４、ｈ１５、ｈ１６のタップ係数である補助タップの零係数を増加させてもよい。これにより、補償特性を落とさずに回路動作率が低減されるため、低電力化が可能である。
【0076】
【0077】
図９は、復調デジタル信号処理部７２０の構成を示す図である。図９において、図８に示す復調デジタル信号処理部７１０と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。復調デジタル信号処理部７２０が、図８に示す復調デジタル信号処理部７１０と異なる点は、複素信号処理部７１１に代えて複素信号処理部７２１を備える点である。複素信号処理部７２１は、図６に示す信号処理を行う。
【0078】
複素信号処理部７２１は、復調デジタル信号処理部７１０と同様の処理により生成されたＸ偏波の実数成分ＸＩを入力する。複素信号処理部７２１は、実数成分ＸＩを２つに分岐する。さらに、複素信号処理部７２１は、複素信号処理部７１１と同様の処理により、Ｘ偏波の虚数成分ＸＱを生成する。複素信号処理部７２１は、分岐された一方の実数成分ＸＩと虚数成分ＸＱとを加算してＸ偏波の複素信号Ｘを生成する。複素信号処理部７２１は、加算に用いられなかった実数成分ＸＩと、複素信号Ｘとを出力する。
【0079】
また、複素信号処理部７２１は、復調デジタル信号処理部７１０と同様の処理により生成されたＹ偏波の実数成分ＹＩを入力する。複素信号処理部７２１は、実数成分ＹＩを２つに分岐する。さらに、複素信号処理部７２１は、複素信号処理部７１１と同様の処理により、Ｙ偏波の虚数成分ＹＱを生成する。複素信号処理部７２１は、分岐された一方の実数成分ＹＩと虚数成分ＹＱとを加算してＹ偏波の複素信号Ｙを生成する。複素信号処理部７２１は、加算に用いられなかった実数成分ＹＩと、複素信号Ｙとを出力する。
【0080】
復調デジタル信号処理部７２０は、以下の点を除き、復調デジタル信号処理部７１０と同様の処理を行う。すなわち、復調デジタル信号処理部７２０は、複素信号処理部７１１が出力した複素信号Ｘ、虚数成分ＸＱ、複素信号Ｙ、虚数成分ＹＱそれぞれに代えて、複素信号処理部７２１が出力した実数成分ＸＩ、複素信号Ｘ、実数成分ＹＩ、複素信号Ｙを用いる。
【0081】
図１０は、復調デジタル信号処理部７３０の構成を示す図である。図１０において、図８に示す復調デジタル信号処理部７１０と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。復調デジタル信号処理部７３０が、図８に示す復調デジタル信号処理部７１０と異なる点は、複素信号処理部７１１に代えて複素信号処理部７３１を備える点である。複素信号処理部７３１は、図７に示す信号処理を行う。
【0082】
複素信号処理部７３１は、複素信号処理部７１１と同様の処理により実数成分ＸＩ及び虚数成分ＸＱを生成し、それぞれを２つに分岐する。複素信号処理部７３１は、分岐された一方の実数成分ＸＩと、分岐された一方の虚数成分ＸＱとを加算してＸ偏波の複素信号Ｘを算出する。さらに、複素信号処理部７３１は、分岐されたもう一方の実数成分ＸＩから、分岐されたもう一方の虚数成分ＸＱを減算することにより、複素信号Ｘの複素共役Ｘ†を生成する。複素信号処理部７３１は、複素信号Ｘ及び複素共役Ｘ†を出力する。
【0083】
また、複素信号処理部７３１は、複素信号処理部７１１と同様の処理により実数成分ＹＩ及び虚数成分ＹＱを生成し、それぞれを２つに分岐する。複素信号処理部７３１は、分岐された一方の実数成分ＹＩと、分岐された一方の虚数成分ＹＱとを加算してＹ偏波の複素信号Ｙを算出する。さらに、複素信号処理部７３１は、分岐されたもう一方の実数成分ＹＩから、分岐されたもう一方の虚数成分ＹＱを減算することにより、複素信号Ｙの複素共役Ｙ†を生成する。複素信号処理部７３１は、複素信号Ｙ及び複素共役Ｙ†を出力する。
【0084】
復調デジタル信号処理部７３０は、以下の点を除き、復調デジタル信号処理部７１０と同様の処理を行う。すなわち、復調デジタル信号処理部７３０は、複素信号処理部７１１が出力した複素信号Ｘ、虚数成分ＸＱ、複素信号Ｙ、虚数成分ＹＱそれぞれに代えて、複素信号処理部７３１が出力した複素信号Ｘ、複素信号Ｘの複素共役Ｘ†、複素信号Ｙ、複素信号Ｙの複素共役Ｙ†を用いる。
【0085】
続いて、適応等化処理の品質に関する実験結果を説明する。従来技術の受信機Ｂ及び本実施形態の受信機５０のそれぞれにより、変調速度６４ＧＢａｕｄ、偏波多重６４ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation：直交位相振幅変調）の受信信号を復調した。図１１Ａ及び図１１Ｂは、受信機Ｂを用いた実験結果を示す図であり、図１２Ａ及び図１２Ｂは、受信機５０を用いた実験結果を示す図である。図１１Ａ及び図１２Ｂは、Ｘ偏波及びＹ偏波の復調後のコンスタレーションを示している。図１１Ｂ（ａ）及び図１２Ｂ（ａ）は、復調時のインパルス応答ｈ１～ｈ８のタップ係数を示し、図１１Ｂ（ｂ）及び図１２Ｂ（ｂ）は、復調時のインパルス応答ｈ９～ｈ１６のタップ係数を示す。なお、図１１Ｂ及び図１２Ｂにおいて、実線はタップの実部を示し、破線はタップの虚部を示す。これらの図に示すように、本実施形態の受信機５０は、従来技術を用いた受信機Ｂと同等の精度を有しながらも、受信機Ｂと比較して実効的に必要タップ数が少ないことがわかる。
【0086】
［第２の実施形態］
第１の実施形態ではシングルキャリア復調を行っている。本実施形態の受信機は、サブキャリア復調を行う。
第１の実施形態ではシングルキャリア復調を行っている。本実施形態の受信機は、サブキャリア復調を行う。
【0087】
図１３は、第１の実施形態の復調デジタル信号処理部７１０の適応等化部７１５に入力される信号のスペクトルを示す図である。図１３には、インパルス応答ｈ１により畳み込まれる複素信号Ｘのスペクトル、及び、インパルス応答ｈ２により畳み込まれる複素信号Ｘの位相共役ｃｏｎｊ（Ｘ）のスペクトルが示されている。時間領域信号の複素共役を取ると、複素共役は周波数軸上でＤＣ（中央キャリア）を挟んで複素信号と線対称であり、かつ、複素共役の各周波数成分は複素信号の各周波数成分と複素共役の関係となる。
【0088】
図１４は、本実施形態に用いられるサブキャリア信号のスペクトルを示す図である。図１４には、直交するＮ個のサブキャリア信号Ｘ１～ＸＮそれぞれのスペクトルと、それらサブキャリア信号Ｘ１～ＸＮそれぞれの位相共役ｃｏｎｊ（Ｘ１）～ｃｏｎｊ（ＸＮ）のスペクトルとが示されている。図１３に示すシングルキャリアのスペクトルと、図１４に示すサブキャリア信号のスペクトルとの関係から、ＤＣを挟んで対象となるサブキャリアを適応等化部に入力することで、第１の本実施形態の受信機をサブキャリア信号の復調に拡張可能であることがわかる。
【0089】
サブキャリア信号により図１３と同様の関係を考えると、受信機におけるＤＣを挟んで対称なサブキャリア信号の複素共役の情報が必要となる。より一般的には、本実施形態の復調デジタル信号処理部は、注目するサブキャリア信号Ｘｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数）に対応する周波数領域に対して、ＤＣを挟んで線対称の周波数領域、すなわち、サブキャリア（Ｎ－ｋ＋１）の周波数領域を、ＭＩＭＯ適応等化回路に入力する。サブキャリア（Ｎ－ｋ＋１）は、サブキャリアｋの対称サブキャリアである。この際、ＤＣを挟んで線対称の周波数領域にサブキャリアがあるかどうかは問わない。
【0090】
本実施形態の復調デジタル信号処理部は、各サブキャリアをフィルタリング処理した後に、周波数変換を行う。この際に、復調デジタル信号処理部は、フロントエンド補償や分散補償を行ってもよい。
【0091】
図１５は、本実施形態の復調デジタル信号処理部が行うサブキャリア分離を説明するための図である。図１５（ａ）は、サブキャリア信号Ｘ１～ＸＮのスペクトルを示す。後述の図１６に示す本実施形態の復調デジタル信号処理部７５０のサブキャリア分離部７５１は、Ｘ偏波の受信複素信号ＳＸ４の実数成分ＸＩＲ及び虚数成分ＸＱＲと、Ｙ偏波の受信複素信号ＳＹ４の実数成分ＹＩＲ及び虚数成分ＹＱＲとをそれぞれ独立に、図１５（ｂ）に示すようにサブキャリアに分離する。サブキャリア分離部７５１は、サブキャリアに分離したこれらの信号に複素信号処理部７１１と同様の処理を行うことにより、サブキャリア毎の複素信号Ｘ、虚数成分ＸＱ、複素信号Ｙ及び虚数成分ＹＱを出力する。また別の構成として、サブキャリア分離部７５１は、複素信号処理部７１１と同様の処理により広帯域信号を複素信号Ｘ及び複素信号Ｙと、それらに対応する虚数成分ＸＱ及び虚数成分ＹＱに変換し、変換された複素信号Ｘ、複素信号Ｙ、虚数成分ＸＱ及び虚数成分ＹＱそれぞれをサブキャリアに分離してもよい。
【0092】
また、サブキャリア分離部７５１は、図１５（ｂ）に示すように、周波数領域でサブキャリア信号を分離してもよい。また、サブキャリア分離部７５１は、時間領域で受信信号にｅｘｐ（－ｊｗｔ）を乗算したのちにローパスフィルタを適用し、各サブキャリアをダウンサンプリングしてもよい。ここでｗはサブキャリア信号の中心周波数である。また、サブキャリア分離部７５１は、受信信号に時間領域でバンドバスフィルタを適用した後、ｅｘｐ（－ｊｗｔ）を乗算し、各サブキャリアをダウンサンプルしてもよい。
【0093】
本実施形態のデジタルコヒーレント光伝送システムは、図１に示す第１の実施形態のデジタルコヒーレント光伝送システム１と同様の構成である。ただし、送信機１０の各送信部１００は、サブキャリア信号を生成する。
【0094】
図１６は、本実施形態の復調デジタル信号処理部７５０の構成を示す図である。本実施形態の受信機は、図１に示す受信機５０の復調デジタル信号処理部７００として、図１６に示す復調デジタル信号処理部７５０を備える。図１６では、ｋ番目のサブキャリアの信号を出力する構成を抽出して示している。図１６では、ｋ＝１の場合の例である。ｋ番目のサブキャリアを、サブキャリアｋと記載する。復調デジタル信号処理部７５０は、サブキャリア分離部７５１と、適応等化部７５５とを備える。サブキャリア分離部７５１は、第１分離部７５２と、第２分離部７５３とを有する。
【0095】
復調デジタル信号処理部７５０は、ＡＤＣ５３１－１～５３１－４によりデジタル信号に変換されたＸ偏波の受信複素信号ＳＸ４の実数成分ＸＩＲ及び虚数成分ＸＱＲと、Ｙ偏波の受信複素信号ＳＹ４の実数成分ＹＩＲ及び虚数成分ＹＱＲとを入力する。第１分離部７５２は、受信複素信号ＳＸ４の実数成分ＸＩＲ及び虚数成分ＸＱＲを各サブキャリアに分離し、サブキャリア毎に図８に示す複素信号処理部７１１と同様の処理を行うことにより、複素信号Ｘ及び虚数成分ＸＱを出力する。サブキャリアｋの複素信号Ｘ及び虚数成分ＸＱをそれぞれ、複素信号Ｘｋ及び虚数成分ＸＱｋと記載する。第２分離部７５３は、受信複素信号ＳＹ４の実数成分ＹＩＲ及び虚数成分ＹＱＲを各サブキャリアに分離し、サブキャリア毎に図８に示す複素信号処理部７１１と同様の処理を行うことにより、複素信号Ｙ及び虚数成分ＹＱを出力する。サブキャリアｋの複素信号Ｙ及び虚数成分ＹＱをそれぞれ、複素信号Ｙｋ及び虚数成分ＹＱｋと記載する。
【0096】
復調デジタル信号処理部７５０は、第１分離部７５２が出力した複素信号Ｘｋ、虚数成分ＸＱｋ、複素信号ＸＮ－ｋ＋１及び虚数成分ＸＱＮ－ｋ＋１と、第２分離部７５３が出力した複素信号Ｙｋ、虚数成分ＹＱｋ、複素信号ＹＮ－ｋ＋１及び虚数成分ＹＱＮ－ｋ＋１とのそれぞれを２つに分岐する。復調デジタル信号処理部７５０は、分岐した２つの複素信号Ｘｋ、虚数成分ＸＱｋ、複素信号Ｙｋ、虚数成分ＹＱｋをそれぞれ適応等化部７５５に入力する。さらに、復調デジタル信号処理部７５０は、分岐した２つの複素信号ＸＮ－ｋ＋１、虚数成分ＸＱＮ－ｋ＋１、複素信号ＹＮ－ｋ＋１及び虚数成分ＹＱＮ－ｋ＋１それぞれを位相共役信号に変換して適応等化部７５５に入力する。複素信号ＸＮ－ｋ＋１、虚数成分ＸＱＮ－ｋ＋１、複素信号ＹＮ－ｋ＋１及び虚数成分ＹＱＮ－ｋ＋１それぞれの位相共役を、複素信号位相共役Ｘ＊
Ｎ－ｋ＋１、虚数成分位相共役ＸＱ＊
Ｎ－ｋ＋１、複素信号位相共役Ｙ＊
Ｎ－ｋ＋１及び虚数成分位相共役ＹＱ＊
Ｎ－ｋ＋１と記載する。
【0097】
適応等化部７５５は、インパルス応答ｈ１が畳み込まれた複素信号Ｘｋと、インパルス応答ｈ５が畳み込まれた虚数成分ＸＱｋと、インパルス応答ｈ９が畳み込まれた複素信号Ｙｋと、インパルス応答ｈ１３が畳み込まれた虚数成分ＹＱｋとを加算した後、周波数オフセットｅｘｐ（ｊωｘｋ（ｎ／Ｔ））を施す。さらに、適応等化部７５５は、インパルス応答ｈ２が畳み込まれた複素信号位相共役Ｘ＊
Ｎ－ｋ＋１と、インパルス応答ｈ６が畳み込まれた虚数成分位相共役ＸＱ＊
Ｎ－ｋ＋１と、インパルス応答ｈ１０が畳み込まれた複素信号位相共役Ｙ＊
Ｎ－ｋ＋１と、インパルス応答ｈ１４が畳み込まれた虚数成分位相共役ＹＱ＊
Ｎ－ｋ＋１とを加算した後、周波数オフセットｅｘｐ（－ｊωｘｋ（ｎ／Ｔ））を施す。適応等化部７５５は、周波数オフセットｅｘｐ（ｊωｘｋ（ｎ／Ｔ））が施された加算信号と、周波数オフセットｅｘｐ（－ｊωｘｋ（ｎ／Ｔ））が施された加算信号とを加算することにより、サブキャリアｋのＸ偏波成分の受信信号を生成する。適応等化部７５５は、サブキャリアｋのＸ偏波成分の受信信号に、Ｘ偏波成分のバイアスずれをキャンセルするための送信データバイアス補正信号ＣＸｋを加算（又は減算）することにより、歪み補正が行われたＸ偏波成分の受信信号ＸｋＲｓｉｇ（ｎ）を生成する。デマッピング部５３６は、受信信号ＸｋＲｓｉｇ（ｎ）にシンボル判定を行った結果得られたサブキャリアｋの受信信号Ｘ＾ｋＲｓｉｇ（ｎ）を出力する。
【0098】
適応等化部７５５は、インパルス応答ｈ３が畳み込まれた複素信号Ｘｋと、インパルス応答ｈ７が畳み込まれた虚数成分ＸＱｋと、インパルス応答ｈ１１が畳み込まれた複素信号Ｙｋと、インパルス応答ｈ１５が畳み込まれた虚数成分ＹＱｋとを加算した後、周波数オフセットｅｘｐ（ｊωｙｋ（ｎ／Ｔ））を施す。さらに、適応等化部７５５は、インパルス応答ｈ４が畳み込まれた複素信号位相共役Ｘ＊
Ｎ－ｋ＋１と、インパルス応答ｈ８が畳み込まれた虚数成分位相共役ＸＱ＊
Ｎ－ｋ＋１と、インパルス応答ｈ１２が畳み込まれた複素信号位相共役Ｙ＊
Ｎ－ｋ＋１と、インパルス応答ｈ１６が畳み込まれた虚数成分位相共役ＹＱ＊
Ｎ－ｋ＋１とを加算した後、周波数オフセットｅｘｐ（－ｊωｙｋ（ｎ／Ｔ））を施す。適応等化部７５５は、周波数オフセットｅｘｐ（ｊωｙｋ（ｎ／Ｔ））が施された加算信号と、周波数オフセットｅｘｐ（－ｊωｙｋ（ｎ／Ｔ））が施された加算信号とを加算することにより、サブキャリアｋのＹ偏波成分の受信信号を生成する。適応等化部７５５は、サブキャリアｋのＹ偏波成分の受信信号に、Ｙ偏波成分のバイアスずれをキャンセルするための送信データバイアス補正信号ＣＹｋを加算（又は減算）することにより、歪み補正が行われたＹ偏波成分の受信信号ＹｋＲｓｉｇ（ｎ）を生成する。デマッピング部５３６は、受信信号ＹｋＲｓｉｇ（ｎ）にシンボル判定を行った結果得られたサブキャリアｋの受信信号Ｙ＾ｋＲｓｉｇ（ｎ）を出力する。
【0099】
上記において、サブキャリア分離部７５１は、各偏波のサブキャリア毎に図８に示す複素信号処理部７１１と同様の処理を行っているが、サブキャリア分離部７５１は、各偏波のサブキャリア毎に図９に示す複素信号処理部７３１と同様の処理を行ってもよい。すなわち、第１分離部７５２は、受信複素信号ＳＸ４の実数成分ＸＩＲ及び虚数成分ＸＱＲを各サブキャリアに分離し、サブキャリア毎に図９に示す複素信号処理部７２１と同様の処理を行うことにより、実数成分ＸＩ及び複素信号Ｘを出力する。サブキャリアｋの実数成分ＸＩ及び複素信号Ｘをそれぞれ、実数成分ＸＩｋ及び複素信号Ｘｋと記載する。また、第２分離部７５３は、受信複素信号ＳＹ４の実数成分ＹＩＲ及び虚数成分ＹＱＲを各サブキャリアに分離し、サブキャリア毎に図９に示す複素信号処理部７２１と同様の処理を行うことにより、実数成分ＹＩ及び複素信号Ｙを出力する。サブキャリアｋの実数成分ＹＩ及び複素信号Ｙをそれぞれ、実数成分ＹＩｋ及び複素信号Ｙｋと記載する。復調デジタル信号処理部７５０は、図１６に示すサブキャリア分離部７５１から出力される複素信号Ｘｋ、虚数成分ＸＱｋ、複素信号Ｙｋ、虚数成分ＹＱｋそれぞれに代えて、実数成分ＸＩｋ、複素信号Ｘｋ、実数成分ＹＩｋ、複素信号Ｙｋを用いて処理を行う。
【0100】
また、サブキャリア分離部７５１は、各偏波のサブキャリア毎に図１０に示す複素信号処理部７３１と同様の処理を行ってもよい。すなわち、第１分離部７５２は、受信複素信号ＳＸ４の実数成分ＸＩＲ及び虚数成分ＸＱＲを各サブキャリアに分離し、サブキャリア毎に図１０に示す複素信号処理部７３１と同様の処理を行うことにより、複素信号Ｘと、複素信号Ｘの複素共役Ｘ†とを出力する。サブキャリアｋの複素信号Ｘ、及び、複素信号Ｘの複素共役Ｘ†をそれぞれ、複素信号Ｘｋ、及び、複素信号Ｘｋの複素共役Ｘ†
ｋと記載する。また、第２分離部７５３は、受信複素信号ＳＹ４の実数成分ＹＩＲ及び虚数成分ＹＱＲを各サブキャリアに分離し、サブキャリア毎に図１０に示す複素信号処理部７３１と同様の処理を行うことにより、複素信号Ｙと、複素信号Ｙの複素共役Ｙ†とを出力する。サブキャリアｋの複素信号Ｙ、及び、複素信号Ｙの複素共役Ｙ†をそれぞれ、複素信号Ｙｋ、及び、複素信号Ｙｋの複素共役Ｙ†
ｋと記載する。復調デジタル信号処理部７５０は、図１６に示すサブキャリア分離部７５１から出力される複素信号Ｘｋ、虚数成分ＸＱｋ、複素信号Ｙｋ、虚数成分ＹＱｋそれぞれに代えて、複素信号Ｘｋ、複素信号Ｘｋの複素共役Ｘ†
ｋ、複素信号Ｙｋ、複素信号Ｙｋの複素共役Ｙ†
ｋを用いて処理を行う。
【0101】
なお、Ｎが奇数の場合、復調デジタル信号処理部７５０は、中心サブキャリア（Ｎ＋１）／２については、第１の実施形態と同様に処理する。また、サブキャリア分離部７５１は、フロントエンド補償及び波長分散補償の一方又は両方を行ってもよい。フロントエンド補償は、各偏波の各サブキャリアに、受信機５０の周波数特性を補償するインパルス応答を施すことにより行われる。波長分散補償は、各偏波の各サブキャリアに、波長分散補償用のインパルス応答を施すことにより行われる。
【0102】
続いて、適応等化処理の品質に関する実験結果を説明する。従来技術の受信機Ｂ及び本実施形態の復調デジタル信号処理部７５０を用いた受信機５０のそれぞれにより、８サブキャリア、変調速度６４ＧＢａｕｄ、偏波多重６４ＱＡＭの受信信号を復調した。図１７は、受信機Ｂによる各サブキャリアのＸ偏波及びＹ偏波の復調後のコンスタレーションを示す図である。図１８は、本実施形態の受信機５０による各サブキャリアのＸ偏波及びＹ偏波の復調後のコンスタレーションを示す図である。各コンスタレーションの上に記載されている数値は、各サブキャリアの各偏波における波形の一致性（ＳＮＲ ｄＢ）を示す。従来の受信機Ｂの平均ＳＮＲは２２．７１ｄＢであり、本実施形態の受信機５０の平均ＳＮＲは２２．９９ｄＢであった。本実施形態のほうが、より鮮明なコンスタレーションであることが確認でき、平均ＳＮＲも従来技術から改善していることがわかる。
【0103】
以上説明した実施形態によれば、通信システムは、送信機と、受信機とを備える。例えば、通信システムは実施形態のデジタルコヒーレント光伝送システム１に対応し、送信機は実施形態の送信機１０に対応し、受信機は実施形態の受信機５０に対応する。受信機が備える信号処理装置は、第一補償部と、複素信号処理部と、入力信号生成部と、等化部と、第二補償部とを備える。例えば、信号処理装置は実施形態の復調デジタル信号処理部７００、７１０、７２０、７３０に対応し、第一補償部は実施形態のフロントエンド補正部５３２及び波長分散補償部５３３に対応し、複素信号処理部は実施形態の波長分散補償部５３３及び複素信号処理部７１１、７２１、７３１に対応し、入力信号生成部は実施形態の波長分散補償部５３３に対応し、等化部は実施形態の適応等化部５３４、７１５に対応し、第二補償部は実施形態の周波数及び位相オフセット補償部５３５に対応する。
【0104】
第一補償部は、偏波多重された受信信号の各偏波の実数成分及び虚数成分のそれぞれに、受信機の周波数特性を補償するインパルス応答及び波長分散補償用の複素インパルス応答を畳み込む。複素信号処理部は、各偏波ごとに、畳み込みが行われた虚数成分に虚数単位を乗算する虚数単位乗算処理を行った後、複素信号処理を行う。複素信号処理は、虚数単位乗算処理が行われた虚数成分を２つに分岐し、畳み込みが行われた実数成分に分岐された一方の虚数成分を加算する処理と、畳み込みが行われた実数成分を２つに分岐し、虚数単位乗算処理が行われた虚数成分に分岐された一方の実数成分を加算する処理と、畳み込みが行われた実数成分、及び、虚数単位乗算処理が行われた虚数成分それぞれを２つに分岐し、分岐された一方の実数成分に分岐された一方の虚数成分を加算し、分岐されたもう一方の実数成分から分岐されたもう一方の虚数成分を減算する処理とのいずれかである。入力信号生成部は、各偏波ごとに、複素信号処理後の各偏波の実数成分及び虚数成分と複素信号処理後の各偏波の実数成分及び虚数成分それぞれの位相共役とを入力信号として生成する。等化部は、各偏波ごとに、入力信号に含まれる各偏波の実数成分及び虚数成分それぞれに複素インパルス応答を乗算したのち加算し、さらに周波数オフセット補償用の位相回転を施した第一加算信号と、入力信号に含まれる各偏波の実数成分の位相共役及び虚数成分の位相共役それぞれに複素インパルス応答を乗算したのち加算し、さらに周波数オフセット補償用の位相回転とは逆の位相回転を施した第二加算信号とを生成する。第二補償部は、各偏波ごとに、第一加算信号と第二加算信号とを加算した信号に、送信データバイアス補正信号を加算又は減算する。
【0105】
また、受信機が備える信号処理装置は、サブキャリア分離部と、入力信号生成部と、等化部と、補償部とを備える。例えば、信号処理装置は実施形態の復調デジタル信号処理部７５０に対応し、サブキャリア分離部は実施形態のサブキャリア分離部７５１に対応し、入力信号生成部は実施形態の波長分散補償部５３３に対応し、等化部は実施形態の適応等化部５３４、７５５に対応し、補償部は実施形態の周波数及び位相オフセット補償部５３５に対応する。
【0106】
サブキャリア分離部は、偏波多重された受信信号の各偏波の実数成分及び虚数成分のそれぞれをサブキャリア毎に分離し、各偏波の各サブキャリアごとに、虚数成分に虚数単位を乗算する虚数単位乗算処理を行った後、複素信号処理を行う。複素信号処理は、虚数単位乗算処理が行われた虚数成分を２つに分岐し、実数成分に分岐された一方の虚数成分を加算する処理と、実数成分を分岐し、虚数単位乗算処理が行われた虚数成分に分岐された一方の実数成分を加算する処理と、畳み込みが行われた実数成分、及び、虚数単位が乗算された虚数成分をそれぞれ分岐し、分岐された一方の実数成分に分岐された一方の虚数成分を加算し、分岐されたもう一方の実数成分から分岐されたもう一方の虚数成分を減算する処理である。入力信号生成部は、各偏波の各サブキャリアごとに、サブキャリアの複素信号処理後の各偏波の実数成分及び虚数成分と、受信信号の中心周波数を挟んでサブキャリアの周波数領域と対象の周波数領域の他のサブキャリアである対称サブキャリアの複素信号処理後の各偏波の実数成分及び虚数成分それぞれの位相共役とを入力信号として生成する。等化部は、各偏波の各サブキャリアごとに、入力信号に含まれるサブキャリアの各偏波の実数成分及び虚数成分それぞれに複素インパルス応答を乗算したのち加算し、さらに周波数オフセット補償用の位相回転を施した第一加算信号と、入力信号に含まれる対称サブキャリアの各偏波の実数成分の位相共役及び虚数成分の位相共役それぞれに複素インパルス応答を乗算したのち加算し、さらに周波数オフセット補償用の位相回転とは逆の位相回転を施した第二加算信号とを生成する。補償部は、各偏波の各サブキャリアごとに、第一加算信号と第二加算信号とを加算した信号に、送信データバイアス補正信号を加算又は減算する。
【0107】
サブキャリア分離部は、各偏波の各サブキャリアに受信機の周波数特性の補償及び波長分散補償をさらに行ってもよい。例えば、サブキャリア分離部は、各偏波の各サブキャリアに受信機の周波数特性を補償するインパルス応答及び波長分散補償用の複素インパルス応答を畳み込む処理をさらに行ってもよい。
【0108】
例えば、受信機は、光信号により偏波多重された受信信号を受信する。
【0109】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【0110】
１…デジタルコヒーレント光伝送システム
１０…送信機
２０…ＷＤＭ合波器
３０…光ファイバ伝送路
３１…光増幅器
４０…ＷＤＭ分波器
５０…受信機
１００…送信部
１１０…デジタル信号処理部
１１１…符号化部
１１２…マッピング部
１１３…トレーニング信号挿入部
１１４…サンプリング周波数変更部
１１５…波形整形部
１１６…予等化部
１１７－１～１１７－４デジタル－アナログ変換器
１２０…変調器ドライバ
１２１－１～１２１－４…アンプ
１３０…光源
１４０…集積モジュール
１４１－１、１４１－２…ＩＱ変調器
１４２…偏波合成部
５００…受信部
５１０…局部発振光源
５２０…光フロントエンド
５２１…偏波分離部
５２２－１、５２２－２…光９０度ハイブリッドカプラ
５２３－１～５２３－４…ＢＰＤ
５２４－１～５２４－４…アンプ
５３０…デジタル信号処理部
５３１－１～５３１－４…アナログ－デジタル変換器
５３２…フロントエンド補正部
５３３…波長分散補償部
５３４、７１５、７５５、８０５、９０５…適応等化部
５３５…周波数及び位相オフセット補償部
５３６…デマッピング部
５３７…復号部
７００、７１０、７２０、７３０、７５０、８００、９００…復調デジタル信号処理部
７１１、７２１、７３１…複素信号処理部
７５１…サブキャリア分離部
７５２…第１分離部
７５３…第２分離部
１０…送信機
２０…ＷＤＭ合波器
３０…光ファイバ伝送路
３１…光増幅器
４０…ＷＤＭ分波器
５０…受信機
１００…送信部
１１０…デジタル信号処理部
１１１…符号化部
１１２…マッピング部
１１３…トレーニング信号挿入部
１１４…サンプリング周波数変更部
１１５…波形整形部
１１６…予等化部
１１７－１～１１７－４デジタル－アナログ変換器
１２０…変調器ドライバ
１２１－１～１２１－４…アンプ
１３０…光源
１４０…集積モジュール
１４１－１、１４１－２…ＩＱ変調器
１４２…偏波合成部
５００…受信部
５１０…局部発振光源
５２０…光フロントエンド
５２１…偏波分離部
５２２－１、５２２－２…光９０度ハイブリッドカプラ
５２３－１～５２３－４…ＢＰＤ
５２４－１～５２４－４…アンプ
５３０…デジタル信号処理部
５３１－１～５３１－４…アナログ－デジタル変換器
５３２…フロントエンド補正部
５３３…波長分散補償部
５３４、７１５、７５５、８０５、９０５…適応等化部
５３５…周波数及び位相オフセット補償部
５３６…デマッピング部
５３７…復号部
７００、７１０、７２０、７３０、７５０、８００、９００…復調デジタル信号処理部
７１１、７２１、７３１…複素信号処理部
７５１…サブキャリア分離部
７５２…第１分離部
７５３…第２分離部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】