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(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】2025-04-04
(45)【発行日】2025-04-14
(54)【発明の名称】光送受信装置、及び光受信器
(51)【国際特許分類】
H04B 10/61 20130101AFI20250407BHJP
H04B 10/077 20130101ALI20250407BHJP
【ＦＩ】
H04B10/61
H04B10/077 190
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2024573907
(86)(22)【出願日】2023-07-24
(86)【国際出願番号】 JP2023026913
【審査請求日】2024-12-17
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003166
【氏名又は名称】弁理士法人山王内外特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】佐野 勇人
(72)【発明者】
【氏名】松田 恵介
【審査官】後澤 瑞征
(56)【参考文献】
【文献】欧州特許出願公開第２５３６０４０（ＥＰ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２８０７７８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１４／１２６１３２（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｂ １０／６１
Ｈ０４Ｂ １０／０７７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
光送信器と光受信器を備え、前記光送信器は、
送信すべきデータに第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号及び前記第１のシンボル周期と異なる第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号が挿入された光変調のためのデジタル信号である変調信号を生成する変調信号生成部と、
前記変調信号生成部により生成されたデジタル信号である変調信号をアナログ信号からなる変調信号に変換するデジタル／アナログ変換部と、
前記デジタル／アナログ変換部によりアナログ信号に変換された変調信号に基づいてＣＷ光発生部からのＣＷ光を変調して前記第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号及び前記第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号が挿入された変調光を生成する光変調部と、を備え、
前記光受信器は、
前記第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号及び前記第１のシンボル周期と異なる前記第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号が挿入された偏波多重された変調光を受信し、受信された変調光をコヒーレント検波してアナログ電気信号を出力する光コヒーレント検波部と、
前記光コヒーレント検波部からのアナログ電気信号をアナログ／デジタル変換してデジタル信号として出力するアナログ／デジタル変換部と、
前記アナログ／デジタル変換部からのデジタル信号を受け、受けたデジタル信号から抽出された、受信された偏波多重された変調光に挿入された前記第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号及び当該第１のパイロットシンボル信号と隣接する前記第１のシンボル周期と異なる前記第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号を用いて位相差を算出して前記受けたデジタル信号の周波数を補償する周波数差補償部を有する受信側デジタル信号処理部と、を備える
光送受信装置。
【請求項2】
前記光変調部は単一キャリア信号を光搬送波として変調光を生成し、前記光コヒーレント検波部は単一キャリア信号を光搬送波とした変調光をアナログ電気信号にし、
前記受信側デジタル信号処理部における周波数差補償部は前記単一キャリア信号に対してデジタル信号の周波数を補償する、
請求項１に記載の光送受信装置。
【請求項3】
前記光変調部は複数の異なる周波数配置のサブキャリア信号を光副搬送波として周波数多重された変調光を生成し、前記光コヒーレント検波部は複数の異なる周波数配置のサブキャリア信号を光副搬送波として周波数多重された変調光をアナログ電気信号にし、
前記受信側デジタル信号処理部における周波数差補償部は前記複数の異なる周波数配置のサブキャリア信号毎にデジタル信号の周波数を補償する、
請求項１に記載の光送受信装置。
【請求項4】
前記光変調部により生成される変調光は、Ｘ偏波及びＹ偏波それぞれが直交位相のＩ信号とＱ信号に変調された光信号である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光送受信装置。【請求項5】
前記第１のパイロットシンボル信号及び前記第２のパイロットシンボル信号はＱＰＳＫ信号が用いられる請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光送受信装置。【請求項6】
前記第２のパイロットシンボル信号の第２のシンボル周期は、前記第１のパイロットシンボル信号の第１のシンボル周期の２以上の整数倍である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光送受信装置。【請求項7】
第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号及び前記第１のシンボル周期と異なる第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号が挿入された偏波多重された変調光を受信し、受信した変調光をコヒーレント検波してアナログ電気信号を出力する光コヒーレント検波部と、前記光コヒーレント検波部からのアナログ電気信号をアナログ／デジタル変換してデジタル信号として出力するアナログ／デジタル変換部と、
前記アナログ／デジタル変換部からのデジタル信号を受け、受けたデジタル信号から抽出された、受信した偏波多重された変調光に挿入された前記第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号及び当該第１のパイロットシンボル信号と隣接する前記第１のシンボル周期と異なる前記第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号を用いて位相差を算出して前記受けたデジタル信号の周波数を補償する周波数差補償部を有する受信側デジタル信号処理部と、を備える
光受信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、デジタルコヒーレント光通信を行う光送受信装置に関する。
【背景技術】
【0002】
光ファイバ通信の分野において、メトロ・コアネットワーク及び海底光ケーブルシステムではデジタルコヒーレント技術が広く適用されている。
デジタルコヒーレント光通信において、データレートの向上を含めて高性能化及び高機能化が図られている。
デジタルコヒーレント光通信において、データレートの向上を含めて高性能化及び高機能化が図られている。
【0003】
特に、デジタルコヒーレント方式の光トランシーバは、１台の光トランシーバにおいて、周波数軸上で干渉しない複数のサブキャリア信号をデジタル領域で生成することが可能である。また近年では、各サブキャリアに対して異なる情報を割り当て多様なサービスを同時収容する方式が示されている。
このように同時収容することにより、ハードウェア利用効率及び省空間化を実現することが可能である。
サブキャリア信号を送受信できるデジタルコヒーレント光通信技術として、例えば、非特許文献１にて示されている。
このように同時収容することにより、ハードウェア利用効率及び省空間化を実現することが可能である。
サブキャリア信号を送受信できるデジタルコヒーレント光通信技術として、例えば、非特許文献１にて示されている。
【0004】
また、デジタルコヒーレント方式では、送信装置と受信装置との間での光ファイバ伝送路において生じる位相変動に応じた位相補償を行うために、送信装置において、データ列に対してはＫシンボル毎にパイロットシンボルを挿入して出力し、受信装置において、データ列におけるパイロットシンボルを検出し、予め定められた記憶装置に記憶された参照シンボルとから位相変動を推定し、位相変動に基づいて残留周波数オフセットの補償を行う光伝送システムが特許文献１に示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【文献】H. Sun et al、「800G DSP ASIC Design Using Probabilistic Shaping and Digital Sub-Carrier Multiplexing」、JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 38, NO. 17, SEPTEMBER 1, 2020、p.p.4744－4756
【文献】ＷＯ２０１４／１２６１３２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
非特許文献１に示された光受信器は、光コヒーレント検波により検波され、出力される電圧信号をアナログ／デジタル変換器（ADC：Analog-to-digital converter）でデジタル信号に変換している。
一般に、アナログ／デジタル変換器のサンプリング速度が高い場合にはアナログデジタル変換前のアナログ受信信号をデジタル信号として正確に取得することができ、デジタル信号処理における波形歪み補償を正確に行い、受信後の信号品質を改善できる。
一般に、アナログ／デジタル変換器のサンプリング速度が高い場合にはアナログデジタル変換前のアナログ受信信号をデジタル信号として正確に取得することができ、デジタル信号処理における波形歪み補償を正確に行い、受信後の信号品質を改善できる。
【0007】
しかし、例えば数ギガ級のサンプリングレート又はスループットのＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）をデジタル信号処理に用いる場合、あるいは、サブキャリア多重方式のために各サブキャリアの変調速度が低い場合などの低中速なデジタルコヒーレント信号を光受信器において取り扱う場合、送信と受信の光搬送波の間に周波数の差があると、受信側デジタル信号処理における波形歪み補償の能力が低下する。
【0008】
特許文献１に光伝送システムは、Ｋシンボル毎にパイロットシンボルを挿入しているものの、隣接するパイロットシンボル間の時間間隔が長く、送信装置の光搬送波の周波数に対して受信装置の光搬送波の周波数に差があると、位相補償に対して推測誤りが生じてしまう。
【0009】
本開示は上記した点に鑑みてなされたものであり、低中速なデジタルコヒーレント信号を取り扱う光受信器において、送信と受信の光搬送波の間における周波数の差による波形歪み劣化の要因に対する補償機能を有する光送受信装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本開示に係る光送受信装置は、光送信器と光受信器を備え、光送信器は、送信すべきデータに第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号及び第１のシンボル周期と異なる第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号が挿入された光変調のためのデジタル信号である変調信号を生成する変調信号生成部と、変調信号生成部により生成されたデジタル信号である変調信号をアナログ信号からなる変調信号に変換するデジタル／アナログ変換部と、デジタル／アナログ変換部によりアナログ信号に変換された変調信号に基づいてＣＷ光発生部からのＣＷ光を変調して第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号及び第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号が挿入された変調光を生成する光変調部と、を備え、光受信器は、第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号及び第１のシンボル周期と異なる第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号が挿入された偏波多重された変調光を受信し、受信した変調光をコヒーレント検波してアナログ電気信号を出力する光コヒーレント検波部と、光コヒーレント検波部からのアナログ電気信号をアナログ／デジタル変換してデジタル信号として出力するアナログ／デジタル変換部と、アナログ／デジタル変換部からのデジタル信号を受け、受けたデジタル信号から抽出された、受信された偏波多重された変調光に挿入された第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号及び当該第１のパイロットシンボル信号と隣接する第１のシンボル周期と異なる第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号を用いて位相差を算出して受けたデジタル信号の周波数を補償する周波数差補償部を有する受信側デジタル信号処理部と、を備える。
【発明の効果】
【0011】
本開示によれば、低中速なデジタルコヒーレント信号を取り扱う光受信器において、アナログ／デジタル変換器によるデジタル信号処理における波形歪み補償の能力の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】実施の形態１に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図2】実施の形態１に係る光送受信装置における送信側デジタル信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図3】実施の形態１に係る光送受信装置における他の送信側デジタル信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図4】実施の形態１に係る光送受信装置における受信側デジタル信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図5】実施の形態１に係る光送受信装置において、デジタルコヒーレント方式における第１のパイロットシンボル信号ＰＡと第２のパイロットシンボル信号ＰＢが挿入されたシンボル信号系列の一例を示す図である。
【図6】実施の形態１に係る光送受信装置において、デジタルコヒーレント方式における第１のパイロットシンボル信号ＰＡと第２のパイロットシンボル信号ＰＢが挿入されたシンボル信号系列の他の例を示す図である。
【図7】実施の形態１に係る光送受信装置において用いられるデジタルコヒーレント方式における単一キャリア信号を周波数軸上で説明する図である。
【図8】実施の形態１に係る光送受信装置において、光周波数の差の補償に対する効果をＩＱ信号空間で説明する図である。
【図9】比較例として示す、光周波数の差の補償に対してＩＱ信号空間で説明する図である。
【図10】比較例において、デジタルコヒーレント方式における１つのパイロットシンボル信号Ｐが挿入されたシンボル信号系列の一例を示す図である。
【図11】比較例において、デジタルコヒーレント方式における１つのパイロットシンボル信号Ｐが挿入されたシンボル信号系列の他の例を示す図である。
【図12】実施の形態１に係る光送受信装置のハードウェア構成を示す図である。
【図13】実施の形態２に係る光送受信装置における送信側デジタル信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図14】実施の形態２に係る光送受信装置における受信側デジタル信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図15】実施の形態２に係る光送受信装置において用いられるデジタルコヒーレント方式におけるサブキャリア多重方式のサブキャリア信号を周波数軸上で説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
実施の形態１．
実施の形態１に係る光送受信装置について、図１から図１２に従って説明する。
図中、破線矢印は光信号の流れを、実線矢印は電気信号の流れを示している。
実施の形態１に係る光送受信装置は、光アクセス及び光コア・メトロネットワークにおける光ファイバを伝送媒体とした光通信ネットワークシステム、並びに宇宙及び空間光通信などを想定した無線空間を伝送媒体とする光ファイバを用いない光通信ネットワークシステムにおいて、光信号の送受信を司る通信機器及び光トランシーバの、その送信機能と受信機能に着目した装置である。
実施の形態１に係る光送受信装置について、図１から図１２に従って説明する。
図中、破線矢印は光信号の流れを、実線矢印は電気信号の流れを示している。
実施の形態１に係る光送受信装置は、光アクセス及び光コア・メトロネットワークにおける光ファイバを伝送媒体とした光通信ネットワークシステム、並びに宇宙及び空間光通信などを想定した無線空間を伝送媒体とする光ファイバを用いない光通信ネットワークシステムにおいて、光信号の送受信を司る通信機器及び光トランシーバの、その送信機能と受信機能に着目した装置である。
【0014】
実施の形態１に係る光送受信装置は、デジタルコヒーレント方式の偏波多重された二位相偏移変調（ＢＰＳＫ：Binary Phase Shift Keying）、四位相偏移変調（ＱＰＳＫ：Quadrature Phase Shift Keying）、又は直交振幅変調（ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation）などの位相の直交性を利用する光信号であるデジタルコヒーレント信号を送受信する光送受信装置に適用される。
なお、偏波多重を行わない単一偏波のデジタルコヒーレント信号を送受信する光送受信装置に対して適用してもよい。
なお、偏波多重を行わない単一偏波のデジタルコヒーレント信号を送受信する光送受信装置に対して適用してもよい。
【0015】
以下の説明において、実施の形態１に係る光送受信装置において、光信号はＸ偏波とＹ偏波を用いてデジタルコヒーレント方式により偏波多重され、Ｘ偏波及びＹ偏波それぞれが直交位相のＩ信号とＱ信号に変調された光信号を想定する。例えば、Ｘ偏波は水平偏波であり、Ｙ偏波は垂直偏波である。
Ｘ偏波におけるにＩ信号（ＸＩ信号）、Ｘ偏波におけるにＱ信号（ＸＱ信号）、Ｙ偏波におけるにＩ信号（ＹＩ信号）、Ｙ偏波におけるにＱ信号（ＹＱ信号）に偏波多重されたデジタルコヒーレント信号を想定する。
Ｘ偏波におけるにＩ信号（ＸＩ信号）、Ｘ偏波におけるにＱ信号（ＸＱ信号）、Ｙ偏波におけるにＩ信号（ＹＩ信号）、Ｙ偏波におけるにＱ信号（ＹＱ信号）に偏波多重されたデジタルコヒーレント信号を想定する。
【0016】
なお、ＸＩ信号、ＸＱ信号、ＹＩ信号、及びＹＱ信号それぞれに対する端子（ＸＩ出力端子、ＸＱ出力端子、ＹＩ出力端子、及びＹＱ出力端子）、並びにＸＩ信号、ＸＱ信号、ＹＩ信号、及びＹＱ信号それぞれの電気信号が流れるレーン（ＸＩレーン、ＸＱレーン、ＹＩレーン、及びＹＱレーン）は区別されるが、図においてはまとめて示している。
【0017】
実施の形態１に係る光送受信装置は、図１に示すように、光送信器１００と光受信器２００と光送・受信器制御部３００を備える。
光送信器１００と光受信器２００と光送・受信器制御部３００は同じ筐体に内蔵される。
光送信器１００は送信すべきデータに第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号及び第１のシンボル周期と異なる第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号が挿入された偏波多重される変調光を生成し、生成した変調光を光ファイバ又は無線空間である伝送路を介して他の光送受信装置の光受信器へ出力する。
光送信器１００から出力される変調光は、実施の形態１では、１つの搬送波周波数を持つＣＷ（Continuous wave）光に対して電気信号である変調信号により変調した光信号である。
光送信器１００と光受信器２００と光送・受信器制御部３００は同じ筐体に内蔵される。
光送信器１００は送信すべきデータに第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号及び第１のシンボル周期と異なる第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号が挿入された偏波多重される変調光を生成し、生成した変調光を光ファイバ又は無線空間である伝送路を介して他の光送受信装置の光受信器へ出力する。
光送信器１００から出力される変調光は、実施の形態１では、１つの搬送波周波数を持つＣＷ（Continuous wave）光に対して電気信号である変調信号により変調した光信号である。
【0018】
光受信器２００は、他の光送受信装置の光送信器からの伝送路を伝播した第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号及び第１のシンボル周期と異なる第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号が挿入された偏波多重された変調光を受信し、受信した変調光からデータを取得する。
光受信器２００により受信した変調光から取得したデータは、光信号である変調光を１つの搬送波周波数を持つ干渉光と干渉させて得たアナログ電気信号を用いて復調されたデータである
光受信器２００により受信した変調光から取得したデータは、光信号である変調光を１つの搬送波周波数を持つ干渉光と干渉させて得たアナログ電気信号を用いて復調されたデータである
【0019】
光送信器１００は、変調信号生成部１１０と、デジタル／アナログ変換（digital-to-Analog converter、以下、ＤＡＣと言う）部１２０と、光変調部１３０と、ＣＷ光発生部１４０を備える。
変調信号生成部１１０は送信側デジタル信号処理部（送信デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ：digital signal processor）であり、以下、送信側ＤＳＰ１１０と言う。
変調信号生成部１１０は送信側デジタル信号処理部（送信デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ：digital signal processor）であり、以下、送信側ＤＳＰ１１０と言う。
【0020】
送信側ＤＳＰ１１０は、宛先に送りたい情報であるデータがデジタル信号として入力され、入力されたデータ、つまり送信すべきデータに第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号及び第１のシンボル周期と異なる第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号が挿入された光変調のためのデジタル信号である変調信号を生成する。
送信側ＤＳＰ１１０により、送信すべきデータは誤り訂正が可能な信号形態であるフレームとして構築される。
送信側ＤＳＰ１１０により、送信すべきデータは誤り訂正が可能な信号形態であるフレームとして構築される。
【0021】
送信側ＤＳＰ１１０は、ＸＩ信号、ＸＱ信号、ＹＩ信号、及びＹＱ信号の４つの変調信号を生成する。
４つの変調信号それぞれは、図５に示す２種類のパイロットシンボル信号が挿入されたシンボル信号系列、又は図６に示す２種類のパイロットシンボル信号が挿入されたシンボル信号系列である。
４つの変調信号それぞれは、図５に示す２種類のパイロットシンボル信号が挿入されたシンボル信号系列、又は図６に示す２種類のパイロットシンボル信号が挿入されたシンボル信号系列である。
【0022】
図５及び図６において、横軸は時間を示し、Ｓはデータシンボル信号を、ＰＡ（ＰＡ１、ＰＡ２、・・・ＰＡ５・・）は第１のパイロットシンボル信号を、ＰＢ（ＰＢ１、ＰＢＡ２、・・・）は第２のパイロットシンボル信号を示している。
データシンボル信号Ｓは送信すべきデータのビット信号をＩＱ変調のために変換したシンボル信号（複素信号）である。いわゆる、データシンボル信号Ｓはデジタルコヒーレント信号である。
第１のパイロットシンボル信号ＰＡ及び第２のパイロットシンボル信号ＰＢはそれぞれ１ビット、つまり、シンボル長が１であるデジタルコヒーレント信号である。
データシンボル信号Ｓは送信すべきデータのビット信号をＩＱ変調のために変換したシンボル信号（複素信号）である。いわゆる、データシンボル信号Ｓはデジタルコヒーレント信号である。
第１のパイロットシンボル信号ＰＡ及び第２のパイロットシンボル信号ＰＢはそれぞれ１ビット、つまり、シンボル長が１であるデジタルコヒーレント信号である。
【0023】
図５に示したシンボル信号系列は、フレーム単位ではなく、データシンボル信号Ｓに対して第１のシンボル間隔、つまり、第１のシンボル周期により第１のパイロットシンボル信号ＰＡを挿入し、フレーム単位ではなく、データシンボル信号Ｓに対して第１のシンボル間隔とは異なる第２のシンボル間隔、つまり、第１のシンボル周期とは異なる第２のシンボル周期により第２のパイロットシンボル信号ＰＢを挿入したシンボル信号系列である。
【0024】
第２のパイロットシンボル信号ＰＢの第２のシンボル間隔は、第１のパイロットシンボル信号ＰＡの第１のシンボル間隔の２以上の整数倍、本例では４倍の間隔である。
言い換えれば、第２のパイロットシンボル信号ＰＢの第２のシンボル周期は、第１のパイロットシンボル信号ＰＡの第１のシンボル周期の２以上の整数倍、本例では４倍のシンボル周期である。
言い換えれば、第２のパイロットシンボル信号ＰＢの第２のシンボル周期は、第１のパイロットシンボル信号ＰＡの第１のシンボル周期の２以上の整数倍、本例では４倍のシンボル周期である。
【0025】
すなわち、第２のパイロットシンボル信号ＰＢは第１のパイロットシンボル信号ＰＡに対してデータシンボル信号Ｓに対して１／４の頻度で挿入される。
第２のパイロットシンボル信号ＰＢは、第２のシンボル周期ごとに第１のパイロットシンボル信号ＰＡに対して連続して挿入される。つまり、第２のパイロットシンボル信号ＰＢは、第２のシンボル周期ごとに第１のパイロットシンボル信号ＰＡの隣り合うシンボルに配置される。
第１のパイロットシンボル信号と隣接する第２のパイロットシンボル信号は短い時間間隔、実施の形態１では１つのシンボル間隔で配置される。
第２のパイロットシンボル信号ＰＢは、第２のシンボル周期ごとに第１のパイロットシンボル信号ＰＡに対して連続して挿入される。つまり、第２のパイロットシンボル信号ＰＢは、第２のシンボル周期ごとに第１のパイロットシンボル信号ＰＡの隣り合うシンボルに配置される。
第１のパイロットシンボル信号と隣接する第２のパイロットシンボル信号は短い時間間隔、実施の形態１では１つのシンボル間隔で配置される。
【0026】
図６に示したシンボル信号系列は、フレーム単位の決まった位置に定められた第１のシンボル間隔、つまり、第１のシンボル周期により第１のパイロットシンボル信号ＰＡを挿入し、フレーム単位の決まった位置に定められた第１のシンボル間隔とは異なる第２のシンボル間隔、つまり、第１のシンボル周期とは異なる第２のシンボル周期により第２のパイロットシンボル信号ＰＢを挿入したシンボル信号系列である。
【0027】
第２のパイロットシンボル信号ＰＢの第２のシンボル間隔は、第１のパイロットシンボル信号ＰＡの第１のシンボル間隔の２以上の整数倍、本例では４倍の間隔である。
言い換えれば、第２のパイロットシンボル信号ＰＢの第２のシンボル周期は、第１のパイロットシンボル信号ＰＡの第１のシンボル周期の２以上の整数倍、本例では４倍のシンボル周期である。
言い換えれば、第２のパイロットシンボル信号ＰＢの第２のシンボル周期は、第１のパイロットシンボル信号ＰＡの第１のシンボル周期の２以上の整数倍、本例では４倍のシンボル周期である。
【0028】
すなわち、第２のパイロットシンボル信号ＰＢは第１のパイロットシンボル信号ＰＡに対してデータシンボル信号Ｓに対して１／４の頻度で挿入される。
第２のパイロットシンボル信号ＰＢは、第２のシンボル周期ごとに第１のパイロットシンボル信号ＰＡに対して連続して挿入される。つまり、第２のパイロットシンボル信号ＰＢは、第２のシンボル周期ごとに第１のパイロットシンボル信号ＰＡの隣り合うシンボルに配置される。
第１のパイロットシンボル信号と隣接する第２のパイロットシンボル信号は短い時間間隔、実施の形態１では１つのシンボル間隔で配置される。
第２のパイロットシンボル信号ＰＢは、第２のシンボル周期ごとに第１のパイロットシンボル信号ＰＡに対して連続して挿入される。つまり、第２のパイロットシンボル信号ＰＢは、第２のシンボル周期ごとに第１のパイロットシンボル信号ＰＡの隣り合うシンボルに配置される。
第１のパイロットシンボル信号と隣接する第２のパイロットシンボル信号は短い時間間隔、実施の形態１では１つのシンボル間隔で配置される。
【0029】
送信側ＤＳＰ１１０は、図２に示すように、フレーム生成部１１１とマッピング部１１２とスペクトル整形部１１３とスキュー調整部（デスキュー部）１１４とパイロット生成部１１５とパイロット挿入部１１６の信号処理機能を有するデジタル回路を備えている。
フレーム生成部１１１は、送信すべきデータを誤り訂正が可能な信号形態である信号フレーム形式として構築するフレーマ部である。
フレーム生成部１１１は、送信すべきデータを誤り訂正が可能な信号形態である信号フレーム形式として構築するフレーマ部である。
【0030】
マッピング部１１２は、フレーム生成部１１１からのデジタル信号におけるビット信号によるデータ列をＩＱ変調のためのシンボル信号（複素信号）に変換する。
すなわち、マッピング部１１２は送信すべきデータによるデータ列を光変調のためのデジタル信号である変調信号に変換する。
一般にＩＱ変調の多値度が増えるにつれて、データシンボル信号Ｓに割り当てられるビット数が増え、データレートが向上する。
すなわち、マッピング部１１２は送信すべきデータによるデータ列を光変調のためのデジタル信号である変調信号に変換する。
一般にＩＱ変調の多値度が増えるにつれて、データシンボル信号Ｓに割り当てられるビット数が増え、データレートが向上する。
【0031】
マッピング部１１２により得られる偏波多重されるＢＰＳＫ信号又はＱＰＳＫ信号に対応するＸＩ信号、ＸＱ信号、ＹＩ信号、及びＹＱ信号に対する４つの出力端子をマッピング部１１２は有する。
なお、マッピング部１１２により得られる偏波多重される信号がＱＡＭ信号の場合もマッピング部１１２は４つの出力端子を有する。
要するに、マッピング部１１２はデジタルコヒーレント信号に対する４つの出力端子を有する。
なお、マッピング部１１２により得られる偏波多重される信号がＱＡＭ信号の場合もマッピング部１１２は４つの出力端子を有する。
要するに、マッピング部１１２はデジタルコヒーレント信号に対する４つの出力端子を有する。
【0032】
パイロット挿入部１１６は、パイロット生成部１１５により生成されたデジタルコヒーレント信号を用いた第１のパイロットシンボル信号ＰＡを、マッピング部１１２によりフレーム生成部１１１からのデジタル信号におけるビット信号によるデータ列をデータ処理する前に、データ列に対して第１のシンボル周期毎に挿入する。
【0033】
また、パイロット挿入部１１６は、パイロット生成部１１５により生成されたデジタルコヒーレント信号を用いた第２のパイロットシンボル信号ＰＢを、マッピング部１１２によりフレーム生成部１１１からのデジタル信号におけるビット信号によるデータ列をデータ処理する前に、データ列に対して第２のシンボル周期毎に挿入する。
この場合、マッピング部１１２は、第１のパイロットシンボル信号ＰＡ及び第２のパイロットシンボル信号ＰＢが挿入されたデータ列を図５に示したシンボル信号系列又は図６に示したシンボル信号系列による変調信号に変換する。
この場合、マッピング部１１２は、第１のパイロットシンボル信号ＰＡ及び第２のパイロットシンボル信号ＰＢが挿入されたデータ列を図５に示したシンボル信号系列又は図６に示したシンボル信号系列による変調信号に変換する。
【0034】
なお、パイロット挿入部１１６は、図３に示すように、パイロット生成部１１５により生成されたデジタルコヒーレント信号を用いた第１のパイロットシンボル信号ＰＡ及び第２のパイロットシンボル信号ＰＢをそれぞれ、マッピング部１１２において、フレーム生成部１１１からのデジタル信号におけるビット信号によるデータ列を変調信号に変換する時に、シンボル単位で第１のシンボル周期及び第２のシンボル周期それぞれにより挿入して、図５に示したシンボル信号系列又は図６に示したシンボル信号系列による変調信号を得てもよい。
【0035】
スペクトル整形部１１３は、光送受信装置の周波数特性及び伝送路中の周波数特性に合わせて、マッピング部１１２により得られた変調信号の周波数特性を整形する。
スキュー調整部１１４は、スペクトル整形部１１３からの変調信号であるＸＩ信号、ＸＱ信号、ＹＩ信号、及びＹＱ信号それぞれの電気信号が流れるＸＩレーン、ＸＱレーン、ＹＩレーン、及びＹＱレーンにより発生する光送信器１００に起因する信号間に起こるスキュー（遅延差）を補償する。
スキュー調整部１１４は、スペクトル整形部１１３からの変調信号であるＸＩ信号、ＸＱ信号、ＹＩ信号、及びＹＱ信号それぞれの電気信号が流れるＸＩレーン、ＸＱレーン、ＹＩレーン、及びＹＱレーンにより発生する光送信器１００に起因する信号間に起こるスキュー（遅延差）を補償する。
【0036】
以上のように、送信側ＤＳＰ１１０は、フレーム生成部１１１により送信すべきデータをデジタルコヒーレント信号による信号フレームの形式にし、マッピング部１１２により変調信号に変換し、パイロット挿入部１１６によりデジタルコヒーレント信号による第１のパイロットシンボル信号ＰＡ及び第２のパイロットシンボル信号ＰＢが挿入された変調信号とし、変調信号がスペクトル整形部１１３により周波数特性の整形がなされ、スキュー調整部１１４によりスキューが補償された、第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号及び第１のシンボル周期と異なる第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号が挿入された光変調のためのデジタル信号である変調信号を生成する。
【0037】
ＤＡＣ部１２０は、第１のパイロットシンボル信号ＰＡ及び第２のパイロットシンボル信号ＰＢが挿入されたデジタル信号からなる変調信号をアナログ信号からなる変調信号に変換する。
光変調部１３０は、ＤＡＣ部１２０によりアナログ信号に変換された変調信号に基づいてＣＷ光発生部１４０からのＣＷ光に対して変調して第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号及び第１のシンボル周期と異なる第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号が挿入された変調光を生成し、生成した変調光を伝送路に出力する。
光変調部１３０は、ＤＡＣ部１２０によりアナログ信号に変換された変調信号に基づいてＣＷ光発生部１４０からのＣＷ光に対して変調して第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号及び第１のシンボル周期と異なる第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号が挿入された変調光を生成し、生成した変調光を伝送路に出力する。
【0038】
変調光はＣＷ光に変調信号による情報が載せられたデジタルコヒーレント信号である光信号である。
変調光は、独立のレーンから出力されるＸＩ信号、ＸＱ信号、ＹＩ信号、及びＹＱ信号による情報が混在する。
ＣＷ光発生部１４０からのＣＷ光は、図７に周波数軸上で示すように、デジタルコヒーレント方式における単一キャリア信号である。
変調光は、独立のレーンから出力されるＸＩ信号、ＸＱ信号、ＹＩ信号、及びＹＱ信号による情報が混在する。
ＣＷ光発生部１４０からのＣＷ光は、図７に周波数軸上で示すように、デジタルコヒーレント方式における単一キャリア信号である。
【0039】
光受信器２００は、図１に示すように光コヒーレント検波部２１０と、干渉光発生部２２０と、アナログ／デジタル変換器であるＡＤＣ（Analog-to-digital converter）部２３０と、受信側デジタル信号処理部２４０を備えている。
受信側デジタル信号処理部２４０は受信デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ：digital signal processor）であり、以下、受信側ＤＳＰ２４０という。
受信側デジタル信号処理部２４０は受信デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ：digital signal processor）であり、以下、受信側ＤＳＰ２４０という。
【0040】
光コヒーレント検波部２１０は、他の光送受信装置の光送信器からの伝送路により伝送された偏波多重された変調光を受信し、受信した変調光を干渉光発生部２２０からの単一の搬送波周波数ｆｃを持つ連続（ＣＷ：Continuous wave）光である干渉光と干渉させ、干渉させて得た光信号を光電変換させて得た電圧に基づくアナログ電気信号を出力する光コヒーレント検波を行う。光コヒーレント検波部２１０から出力される電圧信号はシングルエンド出力又は差動出力である。
【0041】
実施の形態１では、光コヒーレント検波部２１０から出力されるアナログ電気信号は、４個の出力端子からそれぞれ出力されるＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号の４個の信号である。
ＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号は、偏波多重された変調光と単一の搬送波周波数ｆｃを持つ干渉光を光コヒーレント検波部２１０により光干渉させて得た復調信号を得るためのアナログ電圧信号である復調前の信号である。
ＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号は、偏波多重された変調光と単一の搬送波周波数ｆｃを持つ干渉光を光コヒーレント検波部２１０により光干渉させて得た復調信号を得るためのアナログ電圧信号である復調前の信号である。
【0042】
ＡＤＣ部２３０は、ＸＩ信号のＸＩレーンとＸＱ信号のＸＱレーンとＹＩ信号のＹＩレーンとＹＱ信号のＹＱレーンそれぞれに対応したＡＤＣの集合体である。
ＡＤＣ部２３０における各ＡＤＣは対応した各レーンにおける入力されたアナログ領域の電気信号をサンプリング周波数に基づきサンプリングし、デジタル領域の離散信号であるデジタル信号に変換して、デジタル信号からなる復調前の信号を得る。
ＡＤＣ部２３０によりデジタル信号に変換されたＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号それぞれは、図５又は図６に示したように、２種類のパイロットシンボル信号が挿入されたシンボル信号系列の信号である。
ＡＤＣ部２３０における各ＡＤＣは対応した各レーンにおける入力されたアナログ領域の電気信号をサンプリング周波数に基づきサンプリングし、デジタル領域の離散信号であるデジタル信号に変換して、デジタル信号からなる復調前の信号を得る。
ＡＤＣ部２３０によりデジタル信号に変換されたＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号それぞれは、図５又は図６に示したように、２種類のパイロットシンボル信号が挿入されたシンボル信号系列の信号である。
【0043】
受信側ＤＳＰ２４０はＡＤＣ部２３０によりデジタル信号に変換されたＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号に対してデジタル信号処理を行い、復調する。
なお、受信側ＤＳＰ２４０は、ＡＤＣ部２３０によりデジタル信号に変換されたＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号に対してＸ偏波に対するＸＩ信号とＸＱ信号を合成してＸ偏波に対するデジタル領域での複素信号とし、Ｙ偏波に対するＹＩ信号とＹＱ信号を合成してＹ偏波に対するデジタル領域での複素信号としてもよい。
なお、受信側ＤＳＰ２４０は、ＡＤＣ部２３０によりデジタル信号に変換されたＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号に対してＸ偏波に対するＸＩ信号とＸＱ信号を合成してＸ偏波に対するデジタル領域での複素信号とし、Ｙ偏波に対するＹＩ信号とＹＱ信号を合成してＹ偏波に対するデジタル領域での複素信号としてもよい。
【0044】
光送信器１００における送信側ＤＳＰ１１０が変調信号を生成するのに対して、光受信器２００における受信側ＤＳＰ２４０が変調信号を復調して復調信号を得る。
受信側ＤＳＰ２４０は入力されたデジタル信号に対して、伝送路で変調光が受けた波長分散及び非線形光学効果、偏波モード分散の補償、並びに、光送信器と光受信器とにおけるＣＷ光の光源周波数差により生じる周波数オフセットの補償等を行う。
受信側ＤＳＰ２４０は入力されたデジタル信号に対して、伝送路で変調光が受けた波長分散及び非線形光学効果、偏波モード分散の補償、並びに、光送信器と光受信器とにおけるＣＷ光の光源周波数差により生じる周波数オフセットの補償等を行う。
【0045】
受信側ＤＳＰ２４０は、ＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号それぞれに対してデジタル信号処理を行うが、説明の煩雑さをなくすため、図４ではデジタル信号処理の流れを１つの電気信号の流れにより示している。
また、図４では、主として、実施の形態１の特徴点である光送信器から伝送路を介して送られた偏波多重された変調光に挿入された第１のパイロットシンボル信号ＰＡ及び第２のパイロットシンボル信号ＰＢを検出する光復調機能に関して示し、誤り訂正などは示していない。
また、図４では、主として、実施の形態１の特徴点である光送信器から伝送路を介して送られた偏波多重された変調光に挿入された第１のパイロットシンボル信号ＰＡ及び第２のパイロットシンボル信号ＰＢを検出する光復調機能に関して示し、誤り訂正などは示していない。
【0046】
受信側ＤＳＰ２４０は、図４に示すように、スキュー調整部２４１と、振幅調整部２４２と、分散補償部２４３と、クロック同期部２４４と、帯域補償部２４５と、適応等化部２４６と、周波数差補償部２４７と、位相推定部２４８と、デマッピング部２４９と、フレーム同期部２５０と、第１のパイロットシンボル信号ＰＡを読み取る第１のパイロット読み取り部２５１と、第２のパイロットシンボル信号ＰＢを読み取る第２のパイロット読み取り部２５２と、パイロット除去部２５３を備える。
【0047】
なお、デマッピング部２４９に入力されるまでのＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号それぞれの信号は復調の前段階の信号処理が行われる復調前の信号であり、デマッピング部２４９から出力されるデータ信号が復調の信号処理が行われた復調後の信号である。
また、図４において、ＡＤＣ部２３０から受信側ＤＳＰ２４０に入力される信号は復調されるための復調前の信号であるが簡略して復調信号として示した。
また、図４において、ＡＤＣ部２３０から受信側ＤＳＰ２４０に入力される信号は復調されるための復調前の信号であるが簡略して復調信号として示した。
【0048】
スキュー調整部２４１はＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号それぞれに対するレーンの光送信器及び光受信器装置由来のスキューを補償する。
振幅調整部２４２はＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号それぞれに対するレーンの光送信器及び光受信器装置由来の振幅差を必要に応じて調整する。
分散補償部２４３は伝送路中に生じる波長分散による信号劣化を補償する。
クロック同期部２４４は光送信器と光受信器間のクロック差を補償する。このクロック差を補償する機能は、ＡＤＣ部２３０によりデジタル変換する前のアナログ信号において、行ってもよい。
振幅調整部２４２はＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号それぞれに対するレーンの光送信器及び光受信器装置由来の振幅差を必要に応じて調整する。
分散補償部２４３は伝送路中に生じる波長分散による信号劣化を補償する。
クロック同期部２４４は光送信器と光受信器間のクロック差を補償する。このクロック差を補償する機能は、ＡＤＣ部２３０によりデジタル変換する前のアナログ信号において、行ってもよい。
【0049】
帯域補償部２４５は固定的な条件で周波数特性の劣化を補償する。
適応等化部２４６はＸ偏波信号（ＸＩ信号とＸＱ信号）とＹ偏波信号（ＹＩ信号とＹＱ信号）の偏波分離及び周波数特性の劣化を適応的に補償する。
適応等化部２４６において、等化処理の補償条件を決めるために、２種類のパイロットシンボル信号が挿入されたシンボル信号系列の信号から第１のパイロット読み取り部２５１により抽出された第１のパイロットシンボル信号ＰＡが用いられる。
データシンボル信号Ｓに１６ＱＡＭなどの直交位相変調が使われている場合に第１のパイロットシンボル信号ＰＡにＩＱ振幅が一定であるＱＰＳＫ信号を用いているので、適応等化部２４６は等化処理の補償条件を決定できる。
適応等化部２４６はＸ偏波信号（ＸＩ信号とＸＱ信号）とＹ偏波信号（ＹＩ信号とＹＱ信号）の偏波分離及び周波数特性の劣化を適応的に補償する。
適応等化部２４６において、等化処理の補償条件を決めるために、２種類のパイロットシンボル信号が挿入されたシンボル信号系列の信号から第１のパイロット読み取り部２５１により抽出された第１のパイロットシンボル信号ＰＡが用いられる。
データシンボル信号Ｓに１６ＱＡＭなどの直交位相変調が使われている場合に第１のパイロットシンボル信号ＰＡにＩＱ振幅が一定であるＱＰＳＫ信号を用いているので、適応等化部２４６は等化処理の補償条件を決定できる。
【0050】
スキュー調整部２４１と振幅調整部２４２と分散補償部２４３とクロック同期部２４４と帯域補償部２４５と適応等化部２４６は、通常のデジタルコヒーレント方式で用いられるもので構成される。
すなわち、受信側ＤＳＰ２４０の復調のための前段階の信号処理は通常のデジタルコヒーレント方式で用いられるデジタル信号処理における一般の手法である。
すなわち、受信側ＤＳＰ２４０の復調のための前段階の信号処理は通常のデジタルコヒーレント方式で用いられるデジタル信号処理における一般の手法である。
【0051】
周波数差補償部２４７は光送信器１００におけるＣＷ光発生部１４０からのＣＷ光の周波数と干渉光発生部２２０からの干渉光の周波数差を補償する。
周波数差補償部２４７は、２種類のパイロットシンボル信号が挿入されたシンボル信号系列の信号から第１のパイロット読み取り部２５１により抽出された第１のパイロットシンボル信号ＰＡにより受信したシンボル信号系列の信号における第１のパイロットシンボル信号ＰＡの位置を検出する。
データシンボル信号Ｓに１６ＱＡＭなどの直交位相変調が使われている場合に第１のパイロットシンボル信号ＰＡにＩＱ振幅が一定であるＱＰＳＫ信号を用いているので、周波数差補償部２４７は第１のパイロットシンボル信号ＰＡの位置を検出できる。
周波数差補償部２４７は、２種類のパイロットシンボル信号が挿入されたシンボル信号系列の信号から第１のパイロット読み取り部２５１により抽出された第１のパイロットシンボル信号ＰＡにより受信したシンボル信号系列の信号における第１のパイロットシンボル信号ＰＡの位置を検出する。
データシンボル信号Ｓに１６ＱＡＭなどの直交位相変調が使われている場合に第１のパイロットシンボル信号ＰＡにＩＱ振幅が一定であるＱＰＳＫ信号を用いているので、周波数差補償部２４７は第１のパイロットシンボル信号ＰＡの位置を検出できる。
【0052】
周波数差補償部２４７は、ＡＤＣ部２３０によりデジタル信号に変換されたＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号を受け、受けたデジタル信号から、第１のパイロット読み取り部２５１により抽出された第１のパイロットシンボル信号ＰＡと、第２のパイロット読み取り部２５２により抽出された第２のパイロットシンボル信号ＰＢ´と、光送信器１００における送信側ＤＳＰ１１０によりシンボル信号系列の信号に挿入された隣接する第１のパイロットシンボル信号ＰＡと第２のパイロットシンボル信号ＰＢの相対的な位置関係を用いて第２のパイロットシンボル信号ＰＢに対する第２のパイロットシンボル信号ＰＢ´の位相差を算出して受けたデジタル信号の周波数の補償を行う。
【0053】
周波数差補償部２４７は、２種類のパイロットシンボル信号が挿入されたシンボル信号系列の信号から第１のパイロット読み取り部２５１により抽出された第１のパイロットシンボル信号ＰＡと、２種類のパイロットシンボル信号が挿入されたシンボル信号系列の信号から第２のパイロット読み取り部２５２により抽出された第２のパイロットシンボル信号ＰＢ´を用い、第１のパイロットシンボル信号ＰＡを基準にして第２のパイロットシンボル信号ＰＢ´における第２のパイロットシンボル信号ＰＢに対する周波数差を算出し、光送信器１００におけるＣＷ光発生部１４０からのＣＷ光の周波数と干渉光発生部２２０からの干渉光の周波数差を補償して、光受信器２００におけるシンボル信号系列の信号に対する周波数の補償を行う。
【0054】
周波数差補償部２４７は、隣接する第１のパイロットシンボル信号ＰＡと第２のパイロットシンボル信号ＰＢ´のＩＱ信号空間の観測位置、つまり、第１のパイロット読み取り部２５１により抽出された第１のパイロットシンボル信号ＰＡが示す位置と当該抽出された第１のパイロットシンボル信号ＰＡに隣接する第２のパイロット読み取り部２５２により抽出された第２のパイロットシンボル信号ＰＢ´が示す位置と、元々既知である第１のパイロットシンボル信号ＰＡと第２のパイロットシンボル信号ＰＢの本来のＩＱ信号空間の相対位置、つまり、光送信器１００における送信側ＤＳＰ１１０によりシンボル信号系列の信号に挿入された隣接する第１のパイロットシンボル信号ＰＡと第２のパイロットシンボル信号ＰＢのＩＱ信号空間の相対位置から第１のパイロットシンボル信号ＰＡを基準にした第２のパイロットシンボル信号ＰＢに対する第２のパイロットシンボル信号ＰＢ´における周波数の差を見積る。
【0055】
見積られた第２のパイロットシンボル信号ＰＢ´における周波数の差により、受信したシンボル信号系列の信号における隣接する第１のパイロットシンボル信号ＰＡと第２のパイロットシンボル信号ＰＢ´の位相差を解析し、算出した補償量をもって受信したシンボル信号系列の信号に対する周波数の補償を行う。
隣接する第１のパイロットシンボル信号ＰＡと第２のパイロットシンボル信号ＰＢは短い時間間隔（シンボル間隔）で挿入されているため、時間間隔に対する位相回転を小さくできる。結果として位相回転量を正確に読み取ることができ、正確な光周波数の差に対する補償を周波数差補償部２４７において行うことが可能となる。
隣接する第１のパイロットシンボル信号ＰＡと第２のパイロットシンボル信号ＰＢは短い時間間隔（シンボル間隔）で挿入されているため、時間間隔に対する位相回転を小さくできる。結果として位相回転量を正確に読み取ることができ、正確な光周波数の差に対する補償を周波数差補償部２４７において行うことが可能となる。
【0056】
この点について、図８を用いて説明する。
図８はＩＱ信号空間を示し、横軸がＱ軸、縦軸がＩ軸を示す。
ＰＡは第１のパイロットシンボル信号ＰＡにおける信号点、ＰＢは周波数に差がない場合の第２のパイロットシンボル信号ＰＢにおける信号点、ＰＢ´は周波数に差がある場合の第２のパイロットシンボル信号ＰＢにおける信号点である。
図８はＩＱ信号空間を示し、横軸がＱ軸、縦軸がＩ軸を示す。
ＰＡは第１のパイロットシンボル信号ＰＡにおける信号点、ＰＢは周波数に差がない場合の第２のパイロットシンボル信号ＰＢにおける信号点、ＰＢ´は周波数に差がある場合の第２のパイロットシンボル信号ＰＢにおける信号点である。
【0057】
図８において、信号点ＰＡは第１のパイロット読み取り部２５１により抽出された第１のパイロットシンボル信号ＰＡが示す観測信号点であり、位相差を解析するための基準点となる。
信号点ＰＢは、信号点ＰＡに対して周波数に差がない、つまり、光送信器１００における送信側ＤＳＰ１１０によりシンボル信号系列の信号に挿入された隣接する第１のパイロットシンボル信号ＰＡと第２のパイロットシンボル信号ＰＢのＩＱ信号空間の相対位置から得られる信号点である。
信号点ＰＢは、信号点ＰＡに対して周波数に差がない、つまり、光送信器１００における送信側ＤＳＰ１１０によりシンボル信号系列の信号に挿入された隣接する第１のパイロットシンボル信号ＰＡと第２のパイロットシンボル信号ＰＢのＩＱ信号空間の相対位置から得られる信号点である。
【0058】
信号点ＰＢ´は第２のパイロット読み取り部２５２により抽出された第２のパイロットシンボル信号ＰＢが示す観測信号点である。
信号点ＰＡと信号点ＰＢ（差なし）は、送信側ＤＳＰ１１０によりシンボル信号系列における１シンボル期間の経過によるＩＱ信号空間上の信号点ＰＡを基準とした相対的な位置関係を示す。
信号点ＰＡと信号点ＰＢ´（差あり）は、観測信号点に対し、ＩＱ信号空間上の信号点ＰＡを基準とした信号点ＰＢ´における相対的な位置関係を示す。
信号点ＰＡと信号点ＰＢ（差なし）は、送信側ＤＳＰ１１０によりシンボル信号系列における１シンボル期間の経過によるＩＱ信号空間上の信号点ＰＡを基準とした相対的な位置関係を示す。
信号点ＰＡと信号点ＰＢ´（差あり）は、観測信号点に対し、ＩＱ信号空間上の信号点ＰＡを基準とした信号点ＰＢ´における相対的な位置関係を示す。
【0059】
信号点ＰＡと信号点ＰＢ´（差あり）と、信号点ＰＡと信号点ＰＢ（差なし）はＩＱ信号空間上の相対的な位置関係を示す。
これにより、信号点ＰＡを基準にした信号点ＰＢ´との位相差が、周波数差（単位時間における位相回転量）によってどれだけ本来の位相角（既知の値：信号点ＰＢ）からずれたかを観測することができる。
信号点ＰＡを基準とした信号点ＰＢ及び信号点ＰＢ´との位相差は２点を複素平面上の複素数で表した際の複素共役を用いた乗算処理で出力される複素数の値から位相項を取り出すことで算出される。
これにより、信号点ＰＡを基準にした信号点ＰＢ´との位相差が、周波数差（単位時間における位相回転量）によってどれだけ本来の位相角（既知の値：信号点ＰＢ）からずれたかを観測することができる。
信号点ＰＡを基準とした信号点ＰＢ及び信号点ＰＢ´との位相差は２点を複素平面上の複素数で表した際の複素共役を用いた乗算処理で出力される複素数の値から位相項を取り出すことで算出される。
【0060】
すなわち、既知である第１のパイロットシンボル信号ＰＡと第２のパイロットシンボル信号ＰＢの本来のＩＱ信号空間の相対位置に対して、光送信器からの変調光１００と光受信器２００が受信した変調光の周波数に差がない場合として、第１のパイロット読み取り部２５１により抽出された第１のパイロットシンボル信号ＰＡが示す信号点ＰＡを基準として第２のパイロットシンボル信号ＰＢが示す信号点ＰＢとのＩＱ信号空間上における相対位置の一例を図８に示す。
【0061】
また、第１のパイロット読み取り部２５１により抽出された第１のパイロットシンボル信号ＰＡが示す信号点ＰＡを基準として第２のパイロット読み取り部２５２により抽出された第２のパイロットシンボル信号ＰＢが示す信号点ＰＢ´とのＩＱ信号空間上における相対位置の一例を図８に示す。
第２のパイロット読み取り部２５２により抽出された第２のパイロットシンボル信号ＰＢが示す信号点ＰＢ´は、第２のパイロットシンボル信号ＰＢが第１のパイロットシンボル信号ＰＡに隣接、つまり、短い時間間隔、実施の形態１では隣リ合うシンボルに配置されるため、時間間隔に対する位相回転を小さくできる。結果として位相回転量を正確に読み取ることができる。
第２のパイロット読み取り部２５２により抽出された第２のパイロットシンボル信号ＰＢが示す信号点ＰＢ´は、第２のパイロットシンボル信号ＰＢが第１のパイロットシンボル信号ＰＡに隣接、つまり、短い時間間隔、実施の形態１では隣リ合うシンボルに配置されるため、時間間隔に対する位相回転を小さくできる。結果として位相回転量を正確に読み取ることができる。
【0062】
周波数差補償部２４７は、このようにして信号点ＰＢ´における信号点ＰＢに対する、第１のパイロットシンボル信号ＰＡと第２のパイロットシンボル信号ＰＢの間のサンプリング時間における位相ずれから周波数差（単位時間における位相回転量）を求める。
周波数差補償部２４７は、求めた周波数差を打ち消すようにサンプリング時間において逆方向の位相を与える単位振幅の正弦波（デジタルデータ）を生成し、生成した正弦波をシンボル信号系列の信号に乗算する。
その結果、周波数差補償部２４７は、光送信器１００と光受信器２００との間の光周波数差、つまり、光送信器１００におけるＣＷ光発生部１４０からのＣＷ光の周波数と干渉光発生部２２０からの干渉光の周波数差を補償する。
周波数差補償部２４７は、求めた周波数差を打ち消すようにサンプリング時間において逆方向の位相を与える単位振幅の正弦波（デジタルデータ）を生成し、生成した正弦波をシンボル信号系列の信号に乗算する。
その結果、周波数差補償部２４７は、光送信器１００と光受信器２００との間の光周波数差、つまり、光送信器１００におけるＣＷ光発生部１４０からのＣＷ光の周波数と干渉光発生部２２０からの干渉光の周波数差を補償する。
【0063】
すなわち、第１のパイロット読み取り部２５１により抽出された第１のパイロットシンボル信号ＰＡが示すＩＱ信号空間上における位置と当該抽出された第１のパイロットシンボル信号ＰＡに隣接する第２のパイロット読み取り部２５２により抽出された第２のパイロットシンボル信号ＰＢが示すＩＱ信号空間上における位置と、光送信器における送信側ＤＳＰ１１０によりシンボル信号系列の信号に挿入された隣接する第１のパイロットシンボル信号ＰＡと第２のパイロットシンボル信号ＰＢのＩＱ信号空間の相対位置から、第１のパイロット読み取り部２５１により抽出された第１のパイロットシンボル信号ＰＡを基準にして当該抽出された第１のパイロットシンボル信号ＰＡに隣接する第２のパイロット読み取り部２５２により抽出された第２のパイロットシンボル信号ＰＢにおける、当該抽出された第１のパイロットシンボル信号ＰＡに隣接する送信側ＤＳＰ１１０によりシンボル信号系列の信号に挿入された第２のパイロットシンボル信号ＰＢとの周波数差を解析できる。
【0064】
その結果、上記した解析結果である周波数差を用いることにより、光受信器２００におけるシンボル信号系列の信号に対する周波数の補償が周波数差補償部２４７によって行うことができる。
第１のパイロットシンボル信号ＰＡと第２のパイロットシンボル信号ＰＢによる周波数の補償は上記に説明した通りであり、一般的に送信側及び受信側の間で既知である２つのパイロットシンボル信号を用いて周波数の補償を行う手法を用いることができる。
第１のパイロットシンボル信号ＰＡと第２のパイロットシンボル信号ＰＢによる周波数の補償は上記に説明した通りであり、一般的に送信側及び受信側の間で既知である２つのパイロットシンボル信号を用いて周波数の補償を行う手法を用いることができる。
【0065】
光受信器２００におけるシンボル信号系列の信号に対する周波数の補償を、第１のパイロットシンボル信号ＰＡと当該抽出された第１のパイロットシンボル信号ＰＡに隣接する第２のパイロットシンボル信号ＰＢ、つまり、シンボル間隔という短い時間間隔の２つのパイロットシンボル信号を用いているため、第１のパイロットシンボル信号ＰＡに対する周波数のずれによる第２のパイロットシンボル信号ＰＢの位相回転は小さいため、第１のパイロットシンボル信号ＰＡを基準にした第２のパイロットシンボル信号ＰＢにおける正確な位相回転量が得られる。
【0066】
例えば、実施の形態１における第２のパイロットシンボル信号ＰＢを用いずに、光送信器において、図１０に示すフレーム単位ではなく、データシンボル信号Ｓに対してシンボル間隔によりパイロットシンボル信号Ｐを挿入したシンボル信号系列、又は図１１に示すフレーム単位の決まった位置に定められたシンボル間隔によりパイロットシンボル信号Ｐを挿入したシンボル信号系列に基づく変調光に対して、光受信器において周波数の補償を行うとすると、図９に示すよう不具合を生じる場合がある。
【0067】
図９はＩＱ信号空間を示し、横軸がＱ軸、縦軸がＩ軸を示す。
Ｐ１は周波数の補償を行うための一つ目のパイロットシンボル信号Ｐ1における信号点、Ｐ２は周波数に差がない場合の二つ目のパイロットシンボル信号Ｐ２における信号点、Ｐ２´は周波数に差がある場合の第２のパイロットシンボル信号Ｐ２における信号点である。
Ｐ１は周波数の補償を行うための一つ目のパイロットシンボル信号Ｐ1における信号点、Ｐ２は周波数に差がない場合の二つ目のパイロットシンボル信号Ｐ２における信号点、Ｐ２´は周波数に差がある場合の第２のパイロットシンボル信号Ｐ２における信号点である。
【0068】
図９において、信号点Ｐ１は光受信器におけるパイロット読み取り部により抽出された一つ目のパイロットシンボル信号Ｐ1が示す観測信号点であり、位相差を解析するための基準点となる。
信号点Ｐ２は、信号点Ｐ１に対して周波数に差がない、つまり、光送信器におけるシンボル信号系列の信号に挿入された隣接する一つ目のパイロットシンボル信号Ｐ1と二つ目のパイロットシンボル信号Ｐ２のＩＱ信号空間の相対位置から得られる信号点である。
信号点Ｐ２´はパイロット読み取り部により抽出された二つ目のパイロットシンボル信号Ｐ２が示す観測信号点である。
信号点Ｐ２は、信号点Ｐ１に対して周波数に差がない、つまり、光送信器におけるシンボル信号系列の信号に挿入された隣接する一つ目のパイロットシンボル信号Ｐ1と二つ目のパイロットシンボル信号Ｐ２のＩＱ信号空間の相対位置から得られる信号点である。
信号点Ｐ２´はパイロット読み取り部により抽出された二つ目のパイロットシンボル信号Ｐ２が示す観測信号点である。
【0069】
図９から理解されるように、一つ目のパイロットシンボル信号Ｐ1が抽出される時刻か二つ目のパイロットシンボル信号Ｐ２が抽出される時刻までの時間間隔が長く、光送信器からの光搬送波の周波数に対して光受信器２００における干渉光の光搬送波の周波数に差があると、長い時間経過に対して一つ目のパイロットシンボル信号Ｐ1から二つ目のパイロットシンボル信号Ｐ２における信号点Ｐ２´に大きな位相回転が生じる。
つまり、一つ目のパイロットシンボル信号Ｐ１に対する周波数のずれによる二つ目のパイロットシンボル信号Ｐ２の位相回転は大きく、ＩＱ信号空間上での位相回転が生じて位相は循環的に回転するものであるため位相回転量の推測誤りが生じてしまう。
つまり、一つ目のパイロットシンボル信号Ｐ１に対する周波数のずれによる二つ目のパイロットシンボル信号Ｐ２の位相回転は大きく、ＩＱ信号空間上での位相回転が生じて位相は循環的に回転するものであるため位相回転量の推測誤りが生じてしまう。
【0070】
実施の形態１に係る光送受信装置においては、第１のパイロットシンボル信号ＰＡと当該抽出された第１のパイロットシンボル信号ＰＡに隣接する第２のパイロットシンボル信号ＰＢを用いているため、第１のパイロットシンボル信号ＰＡに対する周波数のずれによる第２のパイロットシンボル信号ＰＢの位相回転は小さく、位相回転量の推測誤りがなく、正確な位相回転量が得られる。
【0071】
要するに、実施の形態１に係る光送受信装置は、異なるシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号ＰＡ及び第２のパイロットシンボル信号ＰＢをシンボル信号系列の信号に挿入し、第２のパイロットシンボル信号ＰＢの第２のシンボル周期ごとに連続する第１のパイロットシンボル信号ＰＡ及び第２のパイロットシンボル信号ＰＢから光送信器１００における光搬送波と光受信器２００における干渉光の周波数の間の周波数差を補償する。
【0072】
従って、実施の形態１に係る光送受信装置は、短い時間間隔での第１のパイロットシンボル信号ＰＡ及び第２のパイロットシンボル信号ＰＢを用いて、ＩＱ信号空間上の第１のパイロットシンボル信号ＰＡ及び第２のパイロットシンボル信号ＰＢによる信号点ＰＡ、ＰＢ、ＰＢ´情報から算出する位相回転量を、ひいては算出した位相回転量（周波数差）に起因した波形歪みに対する補償量の算出を正確に行うことができる。
【0073】
これにより光受信器２００における受信信号の信号品質を改善させ、ひいては光送信器１００における光搬送波と光受信器２００における干渉光の周波数の間の周波数の差の補償範囲を拡大することができる。
よって、実施の形態１に係る光送受信装置は、低中速なデジタルコヒーレント信号に対して、光送信器１００における光搬送波と光受信器２００における干渉光の周波数の間の周波数の差などに起因した波形歪みによる劣化要因に対する補償を行なうことができる。
よって、実施の形態１に係る光送受信装置は、低中速なデジタルコヒーレント信号に対して、光送信器１００における光搬送波と光受信器２００における干渉光の周波数の間の周波数の差などに起因した波形歪みによる劣化要因に対する補償を行なうことができる。
【0074】
なお、変調光の周波数の差の見積りにおいて、隣接する第１のパイロットシンボル信号ＰＡと第２のパイロットシンボル信号ＰＢのＩＱ信号空間の観測位置、及び光送信器１００における隣接する第１のパイロットシンボル信号ＰＡと第２のパイロットシンボル信号ＰＢの相対位置に対して平均化処理を行った後に補償量を算出してもよい。
平均化処理を行うことにより、速度応答性を任意に調整できる。
平均化処理を行うことにより、速度応答性を任意に調整できる。
【0075】
位相推定部２４８はCW光発生部１４０および干渉光発生部２２０を構成する光源の位相変動を補償する。
位相推定部２４８は、通常のデジタルコヒーレント方式で用いられるもので構成される。
すなわち、周波数差補償部２４７による周波数差の補償以外の受信側ＤＳＰ２４０における復調のための信号処理は通常のデジタルコヒーレント方式で用いられるデジタル信号処理における一般の手法である。
位相推定部２４８は、通常のデジタルコヒーレント方式で用いられるもので構成される。
すなわち、周波数差補償部２４７による周波数差の補償以外の受信側ＤＳＰ２４０における復調のための信号処理は通常のデジタルコヒーレント方式で用いられるデジタル信号処理における一般の手法である。
【0076】
デマッピング部２４９は、パイロット除去部２５３より第１のパイロットシンボル信号ＰＡと第２のパイロットシンボル信号ＰＢが除去された後、波形歪みの補償がなされたシンボル信号をビット信号に変換する。
フレーム同期部２５０はビット信号系列からフレームに対する同期を取る。
フレームに対する同期がとられたビット信号系列のデジタル信号は、その後、誤り訂正が行われる。
フレーム同期部２５０はビット信号系列からフレームに対する同期を取る。
フレームに対する同期がとられたビット信号系列のデジタル信号は、その後、誤り訂正が行われる。
【0077】
次に、実施の形態１に係る光送受信装置のハード構成について、図１２を用いて説明する。
図１２中、図１から図４に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
光送・受信器制御部３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はシステムＬＳＩ（Large Scale Integration）などのプロセッサ３１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などで構成されるメモリ３２と、通信インタフェース３３、入出力インタフェース３４を備えている。
プロセッサ３１、メモリ３２、通信インタフェース３３、及び入出力インタフェース３４はバス３５に接続され、バス３５を介してデータ及び制御信号などの受け渡しが相互に行なわれる。
図１２中、図１から図４に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
光送・受信器制御部３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はシステムＬＳＩ（Large Scale Integration）などのプロセッサ３１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などで構成されるメモリ３２と、通信インタフェース３３、入出力インタフェース３４を備えている。
プロセッサ３１、メモリ３２、通信インタフェース３３、及び入出力インタフェース３４はバス３５に接続され、バス３５を介してデータ及び制御信号などの受け渡しが相互に行なわれる。
【0078】
プロセッサ３１は、メモリ３２におけるＲＯＭに記録されたプログラムを、一旦、メモリ３２におけるＲＡＭに読み込み、読み込んだプログラムにより処理を実行する。
メモリ３２におけるＲＯＭには、各種データ、光送信器１００及び光受信器２００における処理を実行させためのプログラム、及び光送・受信器制御部３００の起動に必要な処理プログラムなどが格納される。
通信インタフェース３３は、光送信器１００における各構成要素、光受信器２００における各構成要素、及び他の光送受信装置の各構成要素とのデータ及び制御信号の送受信に使用される。
メモリ３２におけるＲＯＭには、各種データ、光送信器１００及び光受信器２００における処理を実行させためのプログラム、及び光送・受信器制御部３００の起動に必要な処理プログラムなどが格納される。
通信インタフェース３３は、光送信器１００における各構成要素、光受信器２００における各構成要素、及び他の光送受信装置の各構成要素とのデータ及び制御信号の送受信に使用される。
【0079】
入出力インタフェース３４は、電気配線を通じて、光送信器１００における各構成要素及び光受信器２００における各構成要素との間の制御信号及び変調信号を送受する。
入出力インタフェース３４は、例えば、干渉光発生部２２０に対しては光を発生させるための干渉光発生部２２０を構成する光源への注入電流を干渉光発生部２２０に供給するためのインタフェースである。
また、入出力インタフェース３４は、例えば、送信側ＤＳＰ部１１０及び受信側ＤＳＰ部に対して各種制御信号を出力するためのインタフェースである。
入出力インタフェース３４は、例えば、干渉光発生部２２０に対しては光を発生させるための干渉光発生部２２０を構成する光源への注入電流を干渉光発生部２２０に供給するためのインタフェースである。
また、入出力インタフェース３４は、例えば、送信側ＤＳＰ部１１０及び受信側ＤＳＰ部に対して各種制御信号を出力するためのインタフェースである。
【0080】
以上のように、実施の形態１に係る光送受信装置は、光送信器１００が、送信すべきデータに第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号ＰＡ及び前記第１のシンボル周期と異なる第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号ＰＢが挿入された変調信号を生成する変調信号生成部１１０と、デジタル／アナログ変換部１２０によりアナログ信号に変換された変調信号に基づいて第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボルＰＡ及び第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボルＰＢが挿入された変調光を生成する光変調部１３０とを備え、光受信器２００は、第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号ＰＡ及び第１のシンボル周期と異なる第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号ＰＢが挿入された偏波多重された変調光をコヒーレント検波してアナログ電気信号を出力する光コヒーレント検波部２１０と、変調光がコヒーレント検波されたアナログ電気信号をアナログ／デジタル変換部２３０によりデジタル変換されたデジタル信号から抽出された、受信した偏波多重された変調光に挿入された第１のパイロットシンボル信号ＰＡ及び当該第１のパイロットシンボル信号ＰＡと隣接する第２のパイロットシンボル信号ＰＢを用いて位相差を算出して受けたデジタル信号の周波数を補償する周波数差補償部２４７を有する受信側デジタル信号処理部２４０を備えたので、光送信器１００からの変調光の周波数に対する光受信器２００が受信した変調光の周波数の差を補償できる。
【0081】
その結果、送信と受信の間の信号の周波数の差による波形歪み劣化の要因に対して補償でき、光受信器２００における受信信号の信号品質を改善させ、ひいては光送信器１００と光受信器２００における光周波数の差の補償範囲を拡大することができる。
特に、低中速なデジタルコヒーレント信号を取り扱う光受信器２００において、有効である。
特に、低中速なデジタルコヒーレント信号を取り扱う光受信器２００において、有効である。
【0082】
実施の形態２．
実施の形態２に係る光送受信装置について図１３から図１５に従って説明する。
実施の形態１に係る光送受信装置は、図７に周波数軸上で示すデジタルコヒーレント方式における単一キャリア信号を光搬送波として用いている。
これに対して、実施の形態２に係る光送受信装置は、図1５に周波数軸上で示すデジタルコヒーレント方式におけるＮ個の異なる周波数配置のサブキャリア信号それぞれを光副搬送波として用い、サブキャリア多重方式による光送受信装置である。
実施の形態２に係る光送受信装置について図１３から図１５に従って説明する。
実施の形態１に係る光送受信装置は、図７に周波数軸上で示すデジタルコヒーレント方式における単一キャリア信号を光搬送波として用いている。
これに対して、実施の形態２に係る光送受信装置は、図1５に周波数軸上で示すデジタルコヒーレント方式におけるＮ個の異なる周波数配置のサブキャリア信号それぞれを光副搬送波として用い、サブキャリア多重方式による光送受信装置である。
【0083】
実施の形態２に係る光送受信装置では、Ｎ個の光副搬送波としてのサブキャリア信号に対して、実施の形態１に係る光送受信装置に適用する点が基本的な考え方である。
従って、以下、実施の形態１に係る光送受信装置に対して相違する点を中心に説明する。
実施の形態２では、一例として、図１５に示すように、Ｘ偏波におけるＮ個の異なる周波数のサブキャリア信号ＳＣ＃１～ＳＣ＃ＮによるＮ個のチャネルとＹ偏波におけるＮ個の異なる周波数のサブキャリア信号ＳＣ＃１～ＳＣ＃ＮによるＮ個のチャネルが多重された光信号を送信する、及び受信する光送受信装置を想定する。
従って、以下、実施の形態１に係る光送受信装置に対して相違する点を中心に説明する。
実施の形態２では、一例として、図１５に示すように、Ｘ偏波におけるＮ個の異なる周波数のサブキャリア信号ＳＣ＃１～ＳＣ＃ＮによるＮ個のチャネルとＹ偏波におけるＮ個の異なる周波数のサブキャリア信号ＳＣ＃１～ＳＣ＃ＮによるＮ個のチャネルが多重された光信号を送信する、及び受信する光送受信装置を想定する。
【0084】
光受信器２００において、信号を検出できる帯域内のＮ個の異なる周波数配置のサブキャリア信号それぞれに偏波多重された変調光を光コヒーレント検波部２１０が一括で受信し、光コヒーレント検波部２１０が一括受信した変調光を、光コヒーレント検波を行ないアナログ電気信号として出力する。
一括処理されたアナログ電気信号はＡＤＣ部２３０によりデジタル信号に変換されて受信側ＤＳＰ２４０に入力される。
受信側ＤＳＰ２４０において、サブキャリア信号ＳＣ＃１～ＳＣ＃Ｎ毎に分離し、サブキャリア信号ＳＣ＃１～ＳＣ＃Ｎによるチャネル毎に復調を行う。
実施の形態２に係る光送受信装置は、実施の形態１に係る光送受信装置と同様に図１に示すように、光送信器１００と光受信器２００と光送・受信器制御部３００を備える。
一括処理されたアナログ電気信号はＡＤＣ部２３０によりデジタル信号に変換されて受信側ＤＳＰ２４０に入力される。
受信側ＤＳＰ２４０において、サブキャリア信号ＳＣ＃１～ＳＣ＃Ｎ毎に分離し、サブキャリア信号ＳＣ＃１～ＳＣ＃Ｎによるチャネル毎に復調を行う。
実施の形態２に係る光送受信装置は、実施の形態１に係る光送受信装置と同様に図１に示すように、光送信器１００と光受信器２００と光送・受信器制御部３００を備える。
【0085】
光送信器１００は、送信側ＤＳＰ１１０Ａと、ＤＡＣ部１２０と、光変調部１３０と、ＣＷ光発生部１４０を備える。
送信側ＤＳＰ１１０Ａは、図１３に示すように、Ｎ個のサブキャリア生成部１１１～１１Ｎとサブキャリア多重部１１７とスキュー調整部（デスキュー部）１１４を備える。
送信側ＤＳＰ１１０Ａは、図１３に示すように、Ｎ個のサブキャリア生成部１１１～１１Ｎとサブキャリア多重部１１７とスキュー調整部（デスキュー部）１１４を備える。
【0086】
Ｎ個のサブキャリア生成部１１１～１１Ｎはそれぞれ、宛先に送りたい情報である異なるデータ信号＃１～＃Ｎがデジタル信号として入力され、送信すべきデータ＃１～＃Ｎに第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号及び第１のシンボル周期と異なる第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号が挿入された光変調のためのデジタル信号である変調信号を生成する。
【0087】
Ｎ個のサブキャリア生成部１１１～１１Ｎそれぞれは、送信すべきデータ＃１～＃Ｎ及び搬送波としてのサブキャリア信号ＳＣ＃１～ＳＣ＃Ｎが異なるものの、基本的には同じ構成である。
すなわち、Ｎ個のサブキャリア生成部１１１～１１Ｎそれぞれは、フレーム生成部１１１１～１１１Ｎとマッピング部１１２１～１１２Ｎとスペクトル整形部１１３１～１１３Ｎとパイロット生成部１１５１～１１５Ｎとパイロット挿入部１１６１～１１６Ｎの信号処理機能を有するデジタル回路を備えており、実施の形態１に係る光送受信装置における光送信器の１１０の送信側ＤＳＰ１１０におけるフレーム生成部１１１とマッピング部１１２とスペクトル整形部１１３とパイロット生成部１１５とパイロット挿入部１１６と基本的には同じ構成である。
すなわち、Ｎ個のサブキャリア生成部１１１～１１Ｎそれぞれは、フレーム生成部１１１１～１１１Ｎとマッピング部１１２１～１１２Ｎとスペクトル整形部１１３１～１１３Ｎとパイロット生成部１１５１～１１５Ｎとパイロット挿入部１１６１～１１６Ｎの信号処理機能を有するデジタル回路を備えており、実施の形態１に係る光送受信装置における光送信器の１１０の送信側ＤＳＰ１１０におけるフレーム生成部１１１とマッピング部１１２とスペクトル整形部１１３とパイロット生成部１１５とパイロット挿入部１１６と基本的には同じ構成である。
【0088】
要するに、Ｎ個のサブキャリア生成部１１１～１１Ｎそれぞれは、フレーム生成部１１１１～１１１Ｎにより送信すべきデータをデジタルコヒーレント信号による信号フレームの形式にし、マッピング部１１２により異なるサブキャリア信号ＳＣ＃１～ＳＣ＃Ｎにより周波数軸上で偏波多重されるＱＰＳＫ信号に対応するＸＩ信号、ＸＱ信号、ＹＩ信号、及びＹＱ信号に変換し、パイロット挿入部１１６１～１１６Ｎによりデジタルコヒーレント信号による第１のパイロットシンボル信号ＰＡ及び第２のパイロットシンボル信号ＰＢが挿入された変調信号とし、変調信号がスペクトル整形部１１３により周波数特性の整形がなされる。
Ｎ個のサブキャリア生成部１１１～１１Ｎそれぞれは４つの出力端子を有する。
Ｎ個のサブキャリア生成部１１１～１１Ｎそれぞれは４つの出力端子を有する。
【0089】
サブキャリア多重部１１７はＮ個のサブキャリア生成部１１１～１１Ｎからの変調信号を周波数軸上での信号多重を行う。
スキュー調整部１１４は、スペクトル整形部１１３からの周波数軸上での多重化された変調信号であるＸＩ信号、ＸＱ信号、ＹＩ信号、及びＹＱ信号それぞれの電気信号が流れるＸＩレーン、ＸＱレーン、ＹＩレーン、及びＹＱレーンにより発生する光送信器１００に起因する信号間に起こるスキュー（遅延差）を補償する。
スキュー調整部１１４は、スペクトル整形部１１３からの周波数軸上での多重化された変調信号であるＸＩ信号、ＸＱ信号、ＹＩ信号、及びＹＱ信号それぞれの電気信号が流れるＸＩレーン、ＸＱレーン、ＹＩレーン、及びＹＱレーンにより発生する光送信器１００に起因する信号間に起こるスキュー（遅延差）を補償する。
【0090】
このようにして生成された異なる周波数軸上での多重化された変調信号はＤＡＣ部１２０によりアナログ信号に変換される。
光変調部１３０は、ＤＡＣ部１２０によりアナログ信号に変換された変調信号に基づいてＣＷ光発生部１４０からのＣＷ光に対して変調して第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル及び第１のシンボル周期と異なる第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボルが挿入された複数の異なるサブキャリア信号が周波数多重され、偏波多重された変調光を生成し、生成した変調光を伝送路に出力する。
光変調部１３０は、ＤＡＣ部１２０によりアナログ信号に変換された変調信号に基づいてＣＷ光発生部１４０からのＣＷ光に対して変調して第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル及び第１のシンボル周期と異なる第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボルが挿入された複数の異なるサブキャリア信号が周波数多重され、偏波多重された変調光を生成し、生成した変調光を伝送路に出力する。
【0091】
光受信器２００は光コヒーレント検波部２１０と干渉光発生部２２０とＡＤＣ部２３０と、受信側ＤＳＰ２４０Ａを備えている。
光コヒーレント検波部２１０は第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号ＰＡ及び第１のシンボル周期と異なる第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号ＰＢが挿入された複数の異なるサブキャリア信号により周波数多重され、偏波多重された変調光を一括して受信し、受信した変調光を干渉光発生部２２０からの単一の搬送波周波数ｆｃを持つＣＷ光である干渉光と干渉させ、干渉させて得た光信号を光電変換させて得た電圧に基づくアナログ電気信号を出力する光コヒーレント検波を行う。
光コヒーレント検波部２１０は第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号ＰＡ及び第１のシンボル周期と異なる第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号ＰＢが挿入された複数の異なるサブキャリア信号により周波数多重され、偏波多重された変調光を一括して受信し、受信した変調光を干渉光発生部２２０からの単一の搬送波周波数ｆｃを持つＣＷ光である干渉光と干渉させ、干渉させて得た光信号を光電変換させて得た電圧に基づくアナログ電気信号を出力する光コヒーレント検波を行う。
【0092】
ＡＤＣ部２３０は光コヒーレント検波部２１０からのアナログ領域の電気信号をサンプリング周波数に基づきサンプリングし、デジタル領域の離散信号であるデジタル信号に変換して、復調信号を得るためのデジタル信号からなる復調前の信号を得る。
受信側ＤＳＰ２４０Ａは、スキュー調整部（デスキュー部）２４１とサブキャリア分離部２５４とＮ個のサブキャリア検出部２４１～２４Ｎを備える。
スキュー調整部２４１はＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号それぞれに対するレーンの光送信器及び光受信器装置由来のスキューを補償する。
受信側ＤＳＰ２４０Ａは、スキュー調整部（デスキュー部）２４１とサブキャリア分離部２５４とＮ個のサブキャリア検出部２４１～２４Ｎを備える。
スキュー調整部２４１はＸＩ信号とＸＱ信号とＹＩ信号とＹＱ信号それぞれに対するレーンの光送信器及び光受信器装置由来のスキューを補償する。
【0093】
サブキャリア分離部２５４は第１のパイロットシンボル信号ＰＡ及び第２のパイロットシンボル信号ＰＢが挿入された複数の異なるサブキャリア信号により周波数多重され、偏波多重されたデジタル信号からなる復調前の信号を周波数軸上でのＮ個のサブキャリア信号ＳＣ＃１～ＳＣ＃Ｎに対応させて信号分離を行う。
Ｎ個のサブキャリア検出部２４１～２４Ｎそれぞれは、サブキャリア分離部２５４により分離されたＮ個のデジタル信号それぞれに対して、伝送路で変調光が受けた波長分散及び非線形光学効果、偏波モード分散の補償、並びに、光送信器と光受信器とにおけるＣＷ光の光源周波数差により生じる周波数オフセットの補償等を行う。
Ｎ個のサブキャリア検出部２４１～２４Ｎそれぞれは、サブキャリア分離部２５４により分離されたＮ個のデジタル信号それぞれに対して、伝送路で変調光が受けた波長分散及び非線形光学効果、偏波モード分散の補償、並びに、光送信器と光受信器とにおけるＣＷ光の光源周波数差により生じる周波数オフセットの補償等を行う。
【0094】
Ｎ個のサブキャリア検出部２４１～２４Ｎそれぞれは、振幅調整部２４２１～２４２Ｎと、分散補償部２４３１～２４３Ｎと、クロック同期部２４４１～２４４Ｎと、帯域補償部２４５１～２４５Ｎと、適応等化部２４６１～２４６Ｎと、周波数差補償部２４７１～２４７Ｎと、位相推定部２４８１～２４８Ｎと、デマッピング部２４９１～２４９Ｎと、フレーム同期部２５０１～２５０Ｎと、第１のパイロットシンボル信号ＰＡを読み取る第１のパイロット読み取り部２５１１～２５１Ｎと、第２のパイロットシンボル信号ＰＢを読み取る第２のパイロット読み取り部２５２１～２５２Ｎと、パイロット除去部２５３１～２５３Ｎを備え、実施の形態１に係る光送受信装置における光受信器２００の受信側ＤＳＰ２４０における振幅調整部２４２と、分散補償部２４３と、クロック同期部２４４と、帯域補償部２４５と、適応等化部２４６と、周波数差補償部２４７と、位相推定部２４８と、デマッピング部２４９と、フレーム同期部２５０と、第１のパイロット読み取り部２５１と、第２のパイロット読み取り部２５２と、パイロット除去部２５３と基本的には同じ構成である。
【0095】
要するに、Ｎ個のサブキャリア検出部２４１～２４Ｎそれぞれにおいて、実施の形態１に係る光送受信装置における受信側ＤＳＰ２４０と同様のデジタル処理が行われる。
Ｎ個のサブキャリア検出部２４１～２４Ｎそれぞれにおける周波数差補償部２４７１～２４７Ｎは複数の異なるサブキャリア信号ＳＣ＃１～ＳＣ＃Ｎ毎に光送信器１００におけるＣＷ光発生部１４０からのＣＷ光の周波数と干渉光発生部２２０からの干渉光の周波数差を補償する。
受信側ＤＳＰ２４０Ａを構成するＮ個のサブキャリア検出部２４１～２４Ｎにより、Ｎ個のデータ信号が受信側ＤＳＰ２４０Ａから出力される。
Ｎ個のサブキャリア検出部２４１～２４Ｎそれぞれにおける周波数差補償部２４７１～２４７Ｎは複数の異なるサブキャリア信号ＳＣ＃１～ＳＣ＃Ｎ毎に光送信器１００におけるＣＷ光発生部１４０からのＣＷ光の周波数と干渉光発生部２２０からの干渉光の周波数差を補償する。
受信側ＤＳＰ２４０Ａを構成するＮ個のサブキャリア検出部２４１～２４Ｎにより、Ｎ個のデータ信号が受信側ＤＳＰ２４０Ａから出力される。
【0096】
実施の形態２に係る光送受信装置のハード構成も、実施の形態１に係る光送受信装置のハード構成と同様に、受信器制御部３０は、ＣＰＵ又はシステムＬＳＩなどのプロセッサ３１と、ＲＡＭ及びＲＯＭなどで構成されるメモリ３２と、通信インタフェース３３、入出力インタフェース３４により構成される。
【0097】
以上のように、実施の形態２に係る光送受信装置は、Ｎ個の光副搬送波としてのサブキャリア信号ＳＣ＃１～ＳＣ＃Ｎにより光送信器１００が周波数多重された変調光を出力し、光受信器２００がＮ個のサブキャリア信号ＳＣ＃１～ＳＣ＃Ｎが周波数軸上で周波数多重された偏波多重された変調光を一括して受信する光送受信装置において、サブキャリア信号ＳＣ＃１～ＳＣ＃Ｎ毎に実施の形態１に係る光送受信装置と同様に、光送信器１００からの光搬送波の周波数に対する光受信器２００における干渉光の光搬送波の周波数の差を補償できる。
【0098】
なお、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【0099】
本開示に係る光送受信装置は、光アクセス、光コア・メトロネットワークにおける光ファイバを伝送媒体とした通信システムに限らず、宇宙又は空間光通信などの光ファイバを用いない光通信システムにも適用される。
【符号の説明】
【0100】
１００ 光送信器、１１０、１１０Ａ 変調信号生成部（送信側ＤＳＰ）、１１１～１１Ｎ サブキャリア生成部、１１１、１１１１～１１１Ｎ フレーム生成部（フレーマ部）、１１２、１１２１～１１２Ｎ マッピング部、１１３、１１３１～１１３Ｎ スペクトル整形部、１１４ スキュー調整部（デスキュー部）、１１５、１１５１～１１５Ｎ パイロット生成部、１１６、１１６１～１１６Ｎ パイロット挿入部、１１７ サブキャリア多重部、１２０ デジタル／アナログ変換（ＤＡＣ）部、１３０ 光変調部、１４０ ＣＷ光発生部、２００ 光受信器、２１０ 光コヒーレント検波部、２２０ 干渉光発生部、２３０ ＡＤＣ部、２４０、２４０Ａ 受信側デジタル信号処理部（受信側ＤＳＰ）、２４１～２４Ｎ サブキャリア検出部、２４１ スキュー調整部、２４２、２４２１～２４２Ｎ 振幅調整部、２４３、２４３１～２４３Ｎ 分散補償部、２４４、２４４１～２４４Ｎ クロック同期部、２４５、２４５１～２４５Ｎ 帯域補償部、２４６、２４６１～２４６Ｎ 適応等化部、２４７、２４７１～２４７Ｎ 周波数差補償部、２４８、２４８１～２４８Ｎ 位相推定部、２４９、２４９１～２４９Ｎ デマッピング部、２５０、２５０１～２５０Ｎ フレーム同期部、２５１、２５１１～２５１Ｎ 第１のパイロット読み取り部、２５２、２５２１～２５２Ｎ 第２のパイロット読み取り部、２５３、２５３１～２５３Ｎ パイロット除去部。
【要約】
光送信器（１００）が、送信すべきデータに第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号及び第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号が挿入されたデジタル信号である変調信号を生成する変調信号生成部（１１０）と、デジタル／アナログ変換部（１２０）によりアナログ信号に変換された変調信号に基づいてＣＷ光発生部（１４０）からのＣＷ光を変調して第１のパイロットシンボル信号及び第２のパイロットシンボル信号が挿入された変調光を生成する光変調部（１３０）と、を備え、光受信器（２００）は、第１のシンボル周期からなる第１のパイロットシンボル信号及び第２のシンボル周期からなる第２のパイロットシンボル信号が挿入された偏波多重された変調光を受信し、受信された変調光をコヒーレント検波してアナログ電気信号を出力する光コヒーレント検波部（２１０）と、アナログ／デジタル変換器部（２３０）からのデジタル信号から抽出された、受信した偏波多重された変調光に挿入された第１のパイロットシンボル信号及び当該第１のパイロットシンボル信号と隣接する第２のパイロットシンボル信号を用いて位相差を算出して受けたデジタル信号の周波数を補償する周波数差補償部（２４７）を有する受信側デジタル信号処理部（２４０）と、を備える。
【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】