コヒーレント光受信機およびコヒーレント光受信方法
【課題】 補償すべき波長分散量が大きく異なる環境下においても、小さな回路規模で柔軟に波長分散補償を行う。
【解決手段】 入力信号の、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償と、予め定めた範囲での波長分散の補償を行う第1の波形等化手段と、入力信号の波長分散の補償を行う第２の波形等化手段と、入力信号の波長分散の値を監視し、補償すべき波長分散量に応じて第1の波形等化手段と第２の波形等化手段のそれぞれが実施する波長分散補償に関する補償係数を制御する制御手段とを含む。
【解決手段】 入力信号の、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償と、予め定めた範囲での波長分散の補償を行う第1の波形等化手段と、入力信号の波長分散の補償を行う第２の波形等化手段と、入力信号の波長分散の値を監視し、補償すべき波長分散量に応じて第1の波形等化手段と第２の波形等化手段のそれぞれが実施する波長分散補償に関する補償係数を制御する制御手段とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コヒーレント光受信機およびコヒーレント光受信方法に関し、特に、電気的な等化フィルタを用いて波形等化処理を行うコヒーレント光受信機およびコヒーレント光受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速大容量、長距離の波長分割多重（ＷＤＭ： Wavelength Division Multiplexing）光伝送システムを実現する上で、コヒーレント光受信方式が脚光を浴びている。コヒーレント光受信方式は、光ファイバ上を伝送した光信号をコヒーレント受信して電気信号に変換した後に、デジタル信号処理により波長分散補償などの波形等化処理を行う。つまり、コヒーレント光受信方式では、光ファイバによる長距離伝送の際に大きな問題となる波長分散等に起因する信号の波形歪みを、電気的な等化フィルタを用いて高精度に補償を行うことができる。このため、コヒーレント光受信方式は、ＤＣＦ（Dispersion Compensating Fiber、分散補償ファイバ）やＴＤＣ（Tunable Dispersion Compensator、可変波長分散補償器）等の波長分散補償用の光学部品を必要としない。従って、このような高価な光学部品を必要とせず大幅なコスト削減を図ることができる点が、コヒーレント光受信方式の一つの大きな利点となっている。
【０００３】
このようなコヒーレント光受信方式を適用した光受信機が、特許文献１乃至３に開示されている。
【０００４】
特許文献１は、歪み補償装置のハードウェア規模を縮小させることができる歪み補償装置およびそれを含む光受信装置を開示する。特許文献１が開示する技術は、受信した光信号の波形歪みをデジタル信号処理により補償する歪み補償装置において、補償量が固定された複数の規定量補償部と、補償量が可変の可変補償部を備える。規定量補償部は、オンオフ切り替えにより補償動作の組合せを変更可能に構成されている。そして、制御部は、光伝送路で生じた波形歪みに応じて、規定量補償部の組合せで補償される固定補償量でまず波形歪みを補償し、残りの波形歪みに基づいて可変補償部の補償量を可変制御する。
【０００５】
特許文献２は、デジタルコヒーレント受信する際の局発光の周波数変動に起因する通信品質の劣化を解決する技術を開示する。つまり、局発光の周波数が変動すると光信号を精度良くデジタル復調することができない。その結果、通信品質が劣化してしまう。特許文献２によれば、デジタル信号に変換された信号の波形歪みを波形歪補償回路で補償し、その波形歪みが補償された信号の位相を位相検出部で検出する。そして、位相補償器は、その位相検出部で検出された位相に基づいて、波形歪補償回路で波形歪みが補償された信号の位相を補償し、その位相が補償された信号を復調する。
【０００６】
特許文献３は、デジタルコヒーレント光受信装置において、分散補償を適切に行う技術を開示する。特許文献３が開示する技術は、第１補償回路で、デジタル信号処理により波長分散に相当する波形歪みを補償する。そして、波長分散補償制御回路で、デジタル変換の際のサンプリング信号と受信光信号の変調周波数との位相ずれ検出出力値に基づき、第１補償回路における波長分散の補償量を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2010-178222号公報
【特許文献２】特開2011-009956号公報
【特許文献３】特開2011-015013号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
コヒーレント光受信機のデジタル信号処理部は、一般的に、信号光が光ファイバ中を伝送することにより発生する分散や位相回転を補正し、信号光と局部発振光源の周波数差に起因する周波数オフセットを補正する。そして、補正された信号を源信号に復号する識別復調回路を含む。例えば、特許文献３の図１には、波形歪補償回路、搬送波周波数・位相同期回路、および識別復調回路で構成されるデジタル信号処理部が示されている。そして、同じく特許文献３の図３には、波形歪補償回路として波長分散を補償する波長分散回路と、偏波モード分散等を補償する適応等化型波形歪補償回路が示されている。
【０００９】
ここで、受信信号の波形歪み、特に波長分散を補償する回路に注目する。その回路構成は、例えば特許文献３の図４に示されるＦＩＲ（Finite Impulse Response：有限インパルス応答）フィルタを用いた回路や、特許文献３の図５に示される高速フーリエ変換を用いて周波数領域で補償する回路が用いられる。
【００１０】
このような電気的な等化フィルタは、大きな波長分散を補償するためには大規模な回路が必要になる。例えば、光信号をシングルモードファイバで２，０００ｋｍ以上の距離を伝送する場合、波長分散量は４０，０００ｐｓ／ｎｍ近くに達する。この波長分散を、例えばＦＩＲフィルタによって補償する場合、１００Ｇｂｐｓの伝送レートで伝送される信号に対して必要とされるタップ数は、おおよそ数百タップ以上になる。また高速フーリエ変換を用いて周波数領域で補償する場合も同様に大規模な回路が必要になる。このように、波長分散を補償する電気的な等化フィルタは、その補償すべき波長分散量に応じて回路規模が大きくなり、しかも消費電力も大きくなる。
【００１１】
それでも、伝送経路が固定されている場合は問題なかった。しかし、複数のノード間をメッシュ接続し、任意のノード間で任意の伝送経路を選択することができるメッシュネットワークにおいては、選択した経路に応じて補償すべき波長分散量が異なる。そのため、波長分散量の大小に係わりなく回路規模の大きな分散補償回路を用いることは無駄であり、補償すべき波長分散量に応じて消費電力を減らすことができない。
【００１２】
上述した特許文献２および３に開示される技術は、補償すべき波長分散量に応じて回路規模を変更することや消費電力を減らすことは一切述べていない。
【００１３】
特許文献１に開示される技術は、補償量が固定された複数の規定量補償部と可変の補償量で補償する可変補償部を、補償すべき波長分散量に応じて適宜組み合わせて補償する。そのため、補償量が固定された規定量補償部の回路規模はたしかに小さくすることができる。また、規定量補償部で補償する分だけ可変補償部での補償量を減らすことができるので、可変補償部の回路規模も小さくすることができる。
【００１４】
しかし、特許文献１に開示される技術は、補償すべき波長分散量が小さなものから大きなものへと大きく異なるような環境に適用する場合には、バランスよく回路を構成することに難がある。つまり、特許文献１に開示される技術は、補償すべき波長分散量がある程度の範囲に納まる環境での使用を前提に、規定量補償部で補償する固定補償量の大きさ、設置すべき規定量補償部の数、および可変補償部で可能な可変補償量が決められる。そのため、想定した範囲よりもさらに小さい波長分散量を補償する環境においては、補償量が固定された複数の規定量補償部は無駄な構成となり得る。
【００１５】
本発明の目的は、上記の課題を解決して、補償すべき波長分散量が大きく異なる環境下においても、小さな回路規模で柔軟に波長分散補償を行うことができるコヒーレント光受信機およびコヒーレント光受信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を実現するために、本発明の一形態であるコヒーレント光受信機は、入力信号の、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償と、予め定めた範囲での波長分散の補償を行う第1の波形等化手段と、前記入力信号の波長分散の補償を行う第２の波形等化手段と、前記入力信号の波長分散の値を監視し、補償すべき波長分散量に応じて前記第1の波形等化手段と前記第２の波形等化手段のそれぞれが実施する波長分散補償に関する補償係数を制御する制御手段とを含むことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の他の形態であるコヒーレント光受信方法は、第1の波形等化手段で、入力信号の、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償と、予め定めた範囲での波長分散の補償を行い、第２の波形等化手段で前記入力信号の波長分散補償を行い、前記入力信号の波長分散の値を監視し、補償すべき波長分散量に応じて前記第1の波形等化手段と前記第２の波形等化手段のそれぞれが実施する波長分散補償に関する補償係数を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、光ファイバ伝送システムにおけるコヒーレント光受信機において、補償すべき波長分散量が大きく異なる環境下においても、小さな回路規模で柔軟に波長分散補償を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態によるコヒーレント光受信機の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態によるコヒーレント光受信機の動作を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態によるコヒーレント光受信機の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施形態によるコヒーレント光受信機の第１の半固定等化回路と第２の半固定等化回路の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態によるコヒーレント光受信機の制御部の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
尚、実施の形態は例示であり、本発明は以下の実施の形態の構成には限定されない。
【００２２】
図１は、本発明の第１の実施形態によるコヒーレント光受信機の構成を示すブロック図である。
【００２３】
本発明の第１の実施形態によるコヒーレント光受信機１００は、コヒーレント光受信手段１１０、第1の波形等化手段１２０、第２の波形等化手段１３０および制御手段１４０を含む構成となっている。
【００２４】
第1の波形等化手段１２０は、コヒーレント光受信手段１１０が出力するデジタル電気信号を入力し、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償と、予め定めた範囲での波長分散補償を行う。
【００２５】
コヒーレント光受信手段１１０は、入力した信号光をコヒーレント光受信してデジタル電気信号に変換して出力するが、出力信号にはコヒーレント光受信手段１１０の特性に起因する波形歪みを含んでいる。例えば、コヒーレント光受信手段１１０では、信号光をＸ偏波、Ｙ偏波に分離し、さらにそれぞれの同位相成分と直交位相成分とを検出するので、４つの時間波形を検出する。この４つの検出過程で発生する互いの時間遅延であるスキューが発生する。また、デジタル電気信号に変換する際に行う利得調整では吸収しきれなかったレベルのずれが残っている。
【００２６】
第1の波形等化手段１２０は、このようなコヒーレント光受信手段１１０の特性に起因する波形歪みの補償に加えて、予め定めた範囲での波長分散補償を行う。
【００２７】
第２の波形等化手段１３０は、入力信号の波長分散補償を行う。
【００２８】
制御手段１４０は、入力信号の波長分散量を監視し、補償すべき波長分散量に応じて第1の波形等化手段と第２の波形等化手段のそれぞれが実施する波長分散補償に関する補償係数を制御する。
【００２９】
なお、この補償係数とは、第1の波形等化手段と第２の波形等化手段のそれぞれが備える等化フィルタにおいて、波形等化のために使用されるフィルタ係数である。
【００３０】
次に、図２を参照して、この第１の実施形態の動作を説明する。
【００３１】
図２は、第１の実施形態によるコヒーレント光受信機の動作を説明するフローチャートである。第１の実施形態によるコヒーレント光受信機は、次のように動作する。
【００３２】
第1の波形等化手段で、入力信号の、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償と、予め定めた範囲での波長分散の補償を行う（Ｓ１０１）。
【００３３】
第２の波形等化手段で前記入力信号の波長分散補償を行う（Ｓ１０２）。
【００３４】
入力信号の波長分散の値を監視し、補償すべき波長分散量に応じて第1の波形等化手段と第２の波形等化手段のそれぞれが実施する波長分散補償に関する補償係数を制御する（Ｓ１０３）。
【００３５】
上記のように、第１の実施形態のコヒーレント光受信機１００は、いずれも電気的な等化フィルタを用いた波形等化手段である、第1の波形等化手段１２０および第２の波形等化手段１３０を用いる。
【００３６】
上記の説明からわかるように、第1の波形等化手段１２０および第２の波形等化手段１３０のいずれも補償量が可変の波形等化手段である。しかも、第1の波形等化手段１２０は、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償に加えて、予め定めた範囲での波長分散補償を行う構成となっている。そして、補償すべき波長分散量に応じて第1の波形等化手段１２０と第２の波形等化手段１３０のそれぞれが実施する波長分散補償に関する補償係数が制御される。
【００３７】
そのため、補償すべき波長分散量が大きく異なる環境下においても、柔軟に波長分散補償を行うことができる。つまり、第1の波形等化手段だけで対処する補償、第２の波形等化手段だけで対処する補償、第1の波形等化手段および第２の波形等化手段の両方で対処する補償というように、柔軟に波長分散補償を行うことができる。
【００３８】
しかも、第1の波形等化手段では、予め定めた範囲での波長分散補償を分担して行うので、その分だけ第２の波形等化手段１３０を小さな回路規模で実現することができる。さらに、第1の波形等化手段１２０は、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償のためにもともと設けられている手段なので、新たなハードウェアとして追加設置する必要がない。
【００３９】
次に、本発明の第２の実施形態のコヒーレント光受信機を説明する。
【００４０】
図３は、本発明の第２の実施形態によるコヒーレント光受信機の構成を示すブロック図である。
【００４１】
第２の実施形態によるコヒーレント光受信機２００は、コヒーレント光受信部２１０、第１の半固定等化回路２２０、第２の半固定等化回路２３０、可変等化回路２４０、制御部２５０および誤り訂正／復号回路２６０を含む構成となっている。
【００４２】
図３において、コヒーレント光受信機２００に入力した信号光は、コヒーレント光受信部２１０において、コヒーレント光受信され、電気信号への変換、さらにデジタル信号への変換が行われる。つまり、信号光は、局部発振光源２１４が出力する局発光とともに９０度光ハイブリッド２１１に入力され、Ｘ偏波、Ｙ偏波に分離され、さらにそれぞれの同位相成分と直交位相成分の４つの合波光として出力される。各合波光は、光電変換２１２およびＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換２１３を経てデジタル電気信号としてコヒーレント光受信部２１０から出力される。
【００４３】
コヒーレント光受信部２１０から出力されたデジタル信号は、第1の半固定等化回路２２０、第２の半固定等化回路２３０、可変等化回路２４０に順次入力されて、波形歪みの等化処理が行われる。そして、誤り訂正/復号回路２６０によりビット誤りの訂正、信号の復号処理が行われる。
【００４４】
第１の半固定等化回路２２０は、コヒーレント光受信部２１０から出力されたデジタル信号に対してスキュー補償やレベル調整等を行う。つまり、９０度光ハイブリッド２１１の特性に起因して発生する４つの合波光における時間遅延であるスキューや利得のばらつき、Ａ／Ｄ変換前の利得調整では吸収しきれなかった最適レベルからのずれを補償する。このように、第１の半固定等化回路２２０は、光伝送に起因する波形歪みを等化する前に、コヒーレント光受信部２１０を構成する部品等の特性に起因する歪みを主として補償する等化回路である。
【００４５】
また、さらに、第１の半固定等化回路２２０は、予め定めた範囲での波長分散補償を行う構成も備えている。
【００４６】
第２の半固定等化回路２３０は、光伝送に起因する波長分散を補償する。後述するように、第２の半固定等化回路２３０は、時間領域の入力信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transformer）によって周波数領域信号に変換し、周波数領域補償によって波長分散を補償する。そして、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transformer）によってもとの時間領域の信号に戻している。
【００４７】
また、第２の半固定等化回路２３０は、図３に示すように、その入力側と出力側にスイッチ部が設けられている。これは、後述するように、補償すべき波長分散量が小さく、第２の半固定等化回路２３０での波形等化を必要としない場合に、第２の半固定等化回路２３０を停止させる。その際に、第２の半固定等化回路２３０をバイパスさせて信号を通過させるものである。
【００４８】
可変等化回路２４０は、第２の半固定等化回路２３０において残留した、偏波モード分散等の波形歪みを適応等化的に補償する。
【００４９】
誤り訂正／復号回路２６０は、波形等化されたデジタル信号に対してビット誤りの訂正を行い、変調されている多値信号を復調して受信信号を出力する。
【００５０】
制御部２５０は、補償すべき波長分散量を識別して、その補償量に応じて第１の半固定等化回路２２０を用いた波長分散補償や第２の半固定等化回路２３０を用いた波長分散補償を制御する。
【００５１】
なお、第１の半固定等化回路２２０や第２の半固定等化回路２３０の「半固定」は、可変等化回路２４０のように適応的に等化処理する回路と比較した場合に、可変速度が遅いことを区別するために付与した名称にすぎない。
【００５２】
次に、本実施形態の特徴となる第１の半固定等化回路２２０、第２の半固定等化回路２３０および制御部２５０のそれぞれの構成に関して説明する。
【００５３】
図４は、第１の半固定等化回路２２０と第２の半固定等化回路２３０の構成例を示すブロック図である。
【００５４】
第1の半固定等化回路２２０は、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタが時間領域等化フィルタとして波形等化に用いられている。ＦＩＲフィルタは、遅延部Ｔと、複素乗算器による乗算部と、複素加算器による加算部から構成される。遅延部Ｔの前後からタップされた信号は、各複素乗算器において各タップに対する時間領域等化フィルタ係数（タップ係数）Ａ０〜Ａ４と複素乗算される。そして、加算部において各複素乗算された総和がとられ、入力信号に対してＡ０〜Ａ４を係数としたデジタルフィルタ処理を行った信号として出力される。なお、ここで示しているタップ数は例示であり、これに限られるものではない。
【００５５】
第1の半固定等化回路２２０は、このタップ係数Ａ０〜Ａ４を適切な値に設定することにより、入力信号の、コヒーレント光受信部２１０の特性に起因する歪み補償である、スキュー補償やレベル調整等を行って出力する。また、波長分散補償も同時に行うようにこのタップ係数Ａ０〜Ａ４を設定することにより、スキュー補償やレベル調整等と同時に波長分散補償をも第1の半固定等化回路２２０で実施することを可能にしている。
【００５６】
このような第１の半固定等化回路２２０として、次のような構成が例示される。
【００５７】
第1の半固定等化回路２２０は、スキュー補償やレベル調整等を行うために必要なタップ係数を予め記憶しておき、通常時はこのタップ係数に基づいてスキュー補償やレベル調整等を行う。一方、第1の半固定等化回路２２０において波長分散補償を行う場合は、制御部２５０からの指示を受ける。その指示に、第1の半固定等化回路２２０において実施すべき波長分散補償値に対応する分散補償係数が含まれる。そして、第1の半固定等化回路２２０は、スキュー補償やレベル調整等のタップ係数と制御部２５０から指示された分散補償係数とに基づいて、スキュー補償やレベル調整等と同時に波長分散補償を行うために必要なタップ係数を算出する。
【００５８】
つまり、第1の半固定等化回路２２０は、制御部２５０からの指示がなければ予め記憶しているタップ係数に基づいてスキュー補償やレベル調整等を行う。また、制御部２５０から波長分散補償の実施を指示されると、スキュー補償やレベル調整等と同時に波長分散補償を行うために必要なタップ係数を算出し、その算出したタップ係数に基づいてスキュー補償、レベル調整等と同時に波長分散補償を行う。
【００５９】
第２の半固定等化回路２３０は、波長分散補償を行うことを主目的とする等化回路であり、比較的小さな回路規模で多段のＦＩＲフィルタと等価な特性を実現できる周波数領域等化フィルタを用いる。周波数領域等化フィルタは、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）、複素乗算部、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）で構成される。時間領域の入力信号は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって周波数領域信号に変換される。その周波数領域信号に対して複素乗算部において適切なタップ係数Ｂ０〜Ｂ２が与えられ、波形等化された周波数領域信号が得られる。波形等化された周波数領域信号は、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）によりもとの時間領域の信号に変換して出力される。なお、ここで示しているタップ数は例示であり、これに限られるものではない。
【００６０】
このように、波長分散補償は主として第２の半固定等化回路２３０で実施されるが、第1の半固定等化回路２２０においてもスキュー補償やレベル調整等を行うと同時に波長分散補償を行う構成となっている。
【００６１】
次に、このように構成された第２の実施形態のコヒーレント光受信機２００の動作を、図３と図５を参照して説明する。
【００６２】
なお、ここでは、説明のために、第1の半固定等化回路２２０および第２の半固定等化回路２３０で実施可能な波長分散補償量を次のように想定する。
【００６３】
第1の半固定等化回路２２０は、最大９００ｐｓ／ｎｍの波長分散補償を可能とし、第２の半固定等化回路２３０は、最大２０，０００ｐｓ／ｎｍの波長分散補償を可能とする。
【００６４】
図３を参照すると、制御部２５０は波長分散検出回路２５１および制御回路２５２を含む。
【００６５】
波長分散検出回路２５１は第２の半固定等化回路２３０の出力側に接続され、第２の半固定等化回路２３０から出力される信号に含まれる波長分散量を検出している。また、第２の半固定等化回路２３０において、スイッチ部は、信号が第２の半固定等化回路２３０の内部を経由するように設定されている。
【００６６】
波長分散検出回路２５１が検出した波長分散量は、制御回路２５２に通知される。制御回路２５２は、波長分散検出回路２５１から通知された波長分散量に応じて、第１の半固定等化回路２２０と第２の半固定等化回路２３０を制御する。
【００６７】
図５は、制御部２５０の動作を説明するフローチャートである。
【００６８】
前述のように、波長分散検出回路２５１は第２の半固定等化回路２３０から出力される信号に含まれる波長分散量を検出している。まず、波長分散検出回路２５１は補償動作が行われる前の初期値の波長分散量を識別する（Ｓ２０１）。
【００６９】
制御回路２５２は、この初期値の波長分散量に応じて、波長分散補償に使用する半固定等化回路を決定する（Ｓ２０２）。
【００７０】
例えば、初期値の波長分散量が９００ｐｓ／ｎｍ未満であれば、第１の半固定等化回路２２０で補償できる範囲の波長分散量なので、制御回路２５２は、第１の半固定等化回路２２０で波長分散補償を実施するように制御する（Ｓ２０３）。この場合、制御回路２５２は、第２の半固定等化回路２３０は必要としないので動作させない。そして、制御回路２５２は、スイッチ部を、信号が第２の半固定等化回路２３０をバイパスするように設定する。また、制御回路２５２は、第１の半固定等化回路２２０に対して、第１の半固定等化回路２２０で波長分散補償を実施するために必要な分散補償係数を通知する。これは、波長分散検出回路２５１が検出した波長分散量にもとづいて算出された値である。
【００７１】
このように制御することにより、図４を参照して説明したように、第１の半固定等化回路２２０は、コヒーレント光受信部２１０の特性に起因する歪み補償である、スキュー補償やレベル調整等と同時に波長分散補償を行う。
【００７２】
また、初期値の波長分散量が９００ｐｓ／ｎｍ以上、２０，０００ｐｓ／ｎｍ未満であれば、第２の半固定等化回路２３０で補償できる範囲の波長分散量である。そのため、制御回路２５２は第２の半固定等化回路２３０で波長分散補償を実施するように制御する（Ｓ２０４）。この場合、制御回路２５２は、第１の半固定等化回路２３０での波長分散補償は必要としないので、第１の半固定等化回路２２０に分散補償係数を通知することはない。そして、制御回路２５２は、スイッチ部を、信号が第２の半固定等化回路２３０の内部を通過するように設定する。また、制御回路２５２は、第２の半固定等化回路２３０に対して、第２の半固定等化回路２３０で波長分散補償を実施するために必要な分散補償係数を通知する。これは、波長分散検出回路２５１が検出した波長分散量にもとづいて算出された値である。
【００７３】
このように制御することにより、第１の半固定等化回路２２０はコヒーレント光受信部２１０の特性に起因する歪み補償であるスキュー補償やレベル調整等のみを行い、波長分散補償は第２の半固定等化回路２３０で実施される。
【００７４】
もし、初期値の波長分散量が２０，０００ｐｓ／ｎｍを超えているような場合には、制御回路２５２は、第２の半固定等化回路２３０に加えて第１の半固定等化回路２２０も使用して波長分散補償を実施するように制御する（Ｓ２０５）。
【００７５】
例えば、２０，５００ｐｓ／ｎｍの波長分散補償が必要な場合、制御回路２５２は、第１の半固定等化回路２２０で５００ｐｓ／ｎｍを補償し、第２の半固定等化回路２３０で２０，０００ｐｓ／ｎｍを補償するように制御する。この場合、制御回路２５２は、第１の半固定等化回路２２０に対しては５００ｐｓ／ｎｍの波長分散を補償するのに必要な分散補償係数を通知する。また、制御回路２５２は、第２の半固定等化回路２３０に対しては２０，０００ｐｓ／ｎｍの波長分散を補償するのに必要な分散補償係数を通知する。そして、制御回路２５２は、スイッチ部を、信号が第２の半固定等化回路２３０の内部を通過するように設定する。
【００７６】
このように制御することにより、第１の半固定等化回路２２０は、コヒーレント光受信部２１０の特性に起因する歪み補償であるスキュー補償やレベル調整等と同時に、５００ｐｓ／ｎｍの波長分散補償を行う。そして、第２の半固定等化回路２３０は、残りの２０，０００ｐｓ／ｎｍの波長分散補償を行う。
【００７７】
次に、上述した初期状態での波長分散量に基づく波長分散補償を行っている状況下で、波長分散検出回路２５１が検出した波長分散量が変化した場合の制御動作を説明する。
【００７８】
まず、図５のステップＳ２０３で、第１の半固定等化回路２２０が波長分散補償を実施している状況下での動作を説明する。
【００７９】
波長分散検出回路２５１は第２の半固定等化回路２３０の出力側の信号に含まれる波長分散量を検出して、制御回路２５２に通知している。前述したように、この場合は第２の半固定等化回路２３０を使わないので、信号が第２の半固定等化回路２３０をバイパスするようにスイッチ部が設定されている。
【００８０】
制御回路２５２は、波長分散検出回路２５１から通知される波長分散量の変化の有無を判定している（Ｓ２０６）。波長分散量が変化しても、９００ｐｓ／ｎｍ未満であれば、引き続き第１の半固定等化回路２２０による波長分散補償を継続する。
【００８１】
しかし、波長分散量が変化して９００ｐｓ／ｎｍを超える場合には、第１の半固定等化回路２２０では対処できないので、制御回路２５２は、第２の半固定等化回路２３０により波長分散補償を実施するように制御する。つまり、停止させていた第２の半固定等化回路２３０を動作させ、信号が第２の半固定等化回路２３０の内部を経由するようにスイッチ部の設定を切り替える。そして、波長分散検出回路２５１が検出した波長分散量にもとづいて算出した分散補償係数を第２の半固定等化回路２３０に通知する。同時に、第１の半固定等化回路２２０への分散補償係数の通知を停止する。
【００８２】
次に、図５のステップＳ２０４で、第２の半固定等化回路２３０が波長分散補償を実施している状況下での動作を説明する。
【００８３】
波長分散検出回路２５１は第２の半固定等化回路２３０の出力側の信号に含まれる波長分散量を検出して、制御回路２５２に通知している。そして、制御回路２５２は、波長分散検出回路２５１から通知される波長分散量の変化の有無を判定している（Ｓ２０７）。
【００８４】
波長分散量が変化しても、９００ｐｓ／ｎｍ以上、２０，０００ｐｓ／ｎｍ未満であれば、引き続き第２の半固定等化回路２３０による波長分散補償を継続する。
【００８５】
ここで、波長分散量が減少方向に変化して９００ｐｓ／ｎｍ未満になると、制御回路２５２は、第２の半固定等化回路２３０の動作を停止して、第１の半固定等化回路２２０が波長分散補償を実施するように制御する。制御回路２５２は、波長分散検出回路２５１が検出した波長分散量にもとづいて算出した分散補償係数を第１の半固定等化回路２２０に通知する。これにより、第１の半固定等化回路２２０は、前述したように、コヒーレント光受信部２１０の特性に起因する歪み補償であるスキュー補償やレベル調整等と同時に波長分散補償を行うように動作する。一方、制御回路２５２は、第２の半固定等化回路２３０の動作を停止させ、信号が第２の半固定等化回路２３０をバイパスするようにスイッチ部の設定を切り替える。
【００８６】
逆に、波長分散量が増加方向に変化して、波長分散量が２０，０００ｐｓ／ｎｍを超えるような場合には、制御回路２５２は、第２の半固定等化回路２３０に加えて第１の半固定等化回路２２０も使用して波長分散補償を実施するように制御する。この場合は、分担して波長分散を補償するのに必要な分散補償係数を、第１の半固定等化回路２２０に通知する。
【００８７】
次に、図５のステップＳ２０５で、第１の半固定等化回路２２０と第２の半固定等化回路２３０が波長分散補償を実施している状況下での動作を説明する。
【００８８】
波長分散検出回路２５１は第２の半固定等化回路２３０の出力側の信号に含まれる波長分散量を検出して、制御回路２５２に通知している。そして、制御回路２５２は、波長分散検出回路２５１から通知される波長分散量の変化の有無を判定している（Ｓ２０８）。
【００８９】
波長分散量が変化しても、依然として２０，０００ｐｓ／ｎｍを超えていれば、引き続き第１の半固定等化回路２２０と第２の半固定等化回路２３０による波長分散補償を継続する。
【００９０】
一方、波長分散量が減少して２０，０００ｐｓ／ｎｍ未満になれば、第２の半固定等化回路２３０による波長分散補償で対処できるので、制御回路２５２は、第１の半固定等化回路２２０が分担して処理していた分散補償係数の、第１の半固定等化回路２２０への通知を停止する。なお、このとき波長分散量が急激に減少して９００ｐｓ／ｎｍ未満になったような場合には、第２の半固定等化回路２３０による波長分散補償を停止して、第１の半固定等化回路２２０による波長分散補償を継続するようにしても良い。
【００９１】
なお、本実施形態では、波長分散検出回路２５１を第２の半固定等化回路２３０の出力側に接続するものとして説明したが、第１の半固定等化回路２２０の出力側に接続してもかまわない。また、第１の半固定等化回路２２０の入力側に接続してフィードフォワードの制御をするように構成しても良い。
【００９２】
以上に説明したように、コヒーレント光受信機２００は、波長分散検出回路２５１で検出した波長分散量に応じて、制御回路２５２が第１の半固定等化回路２２０と第２の半固定等化回路２３０を適宜組み合わせて波長分散補償を行う。そのため、補償すべき波長分散量が大きく異なる環境下においても、柔軟に波長分散補償を行うことができる。つまり、第1の半固定等化回路２２０だけで対処する補償、第２の半固定等化回路２３０だけで対処する補償、第1の半固定等化回路２２０および第２の半固定等化回路２３０の両方で対処する補償というように、柔軟に波長分散補償を行うことができる。また、第1の半固定等化回路２２０だけで波長分散補償を行う場合には、第２の半固定等化回路２３０を停止することにより消費電力を削減することができる。
【００９３】
しかも、第1の半固定等化回路２２０では、予め定めた範囲での波長分散補償を分担して行うので、その分だけ第２の半固定等化回路２３０を小さな回路規模で実現することができる。さらに、第1の半固定等化回路２２０は、コヒーレント光受信部２１０の特性に起因する歪み補償である入力信号のスキュー補償やレベル調整等のためにもともと設けられている回路なので、新たな回路構成として追加する必要がない。
【符号の説明】
【００９４】
１００ コヒーレント光受信機
１１０ コヒーレント光受信手段
１２０ 第１の波形等化手段
１３０ 第２の波形等化手段
１４０ 制御手段
２００ コヒーレント光受信機
２１０ コヒーレント光受信部
２１１ ９０度光ハイブリッド
２１２ 光電変換
２１３ Ａ／Ｄ変換
２１４ 局部発振光源
２２０ 第１の半固定等化回路
２２１ 係数演算部
２２２ 係数記憶部
２３０ 第２の半固定等化回路
２４０ 可変等化回路
２５０ 制御部
２５１ 波長分散検出回路
２５２ 制御回路
２６０ 誤り訂正／復号回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コヒーレント光受信機およびコヒーレント光受信方法に関し、特に、電気的な等化フィルタを用いて波形等化処理を行うコヒーレント光受信機およびコヒーレント光受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速大容量、長距離の波長分割多重（ＷＤＭ： Wavelength Division Multiplexing）光伝送システムを実現する上で、コヒーレント光受信方式が脚光を浴びている。コヒーレント光受信方式は、光ファイバ上を伝送した光信号をコヒーレント受信して電気信号に変換した後に、デジタル信号処理により波長分散補償などの波形等化処理を行う。つまり、コヒーレント光受信方式では、光ファイバによる長距離伝送の際に大きな問題となる波長分散等に起因する信号の波形歪みを、電気的な等化フィルタを用いて高精度に補償を行うことができる。このため、コヒーレント光受信方式は、ＤＣＦ（Dispersion Compensating Fiber、分散補償ファイバ）やＴＤＣ（Tunable Dispersion Compensator、可変波長分散補償器）等の波長分散補償用の光学部品を必要としない。従って、このような高価な光学部品を必要とせず大幅なコスト削減を図ることができる点が、コヒーレント光受信方式の一つの大きな利点となっている。
【０００３】
このようなコヒーレント光受信方式を適用した光受信機が、特許文献１乃至３に開示されている。
【０００４】
特許文献１は、歪み補償装置のハードウェア規模を縮小させることができる歪み補償装置およびそれを含む光受信装置を開示する。特許文献１が開示する技術は、受信した光信号の波形歪みをデジタル信号処理により補償する歪み補償装置において、補償量が固定された複数の規定量補償部と、補償量が可変の可変補償部を備える。規定量補償部は、オンオフ切り替えにより補償動作の組合せを変更可能に構成されている。そして、制御部は、光伝送路で生じた波形歪みに応じて、規定量補償部の組合せで補償される固定補償量でまず波形歪みを補償し、残りの波形歪みに基づいて可変補償部の補償量を可変制御する。
【０００５】
特許文献２は、デジタルコヒーレント受信する際の局発光の周波数変動に起因する通信品質の劣化を解決する技術を開示する。つまり、局発光の周波数が変動すると光信号を精度良くデジタル復調することができない。その結果、通信品質が劣化してしまう。特許文献２によれば、デジタル信号に変換された信号の波形歪みを波形歪補償回路で補償し、その波形歪みが補償された信号の位相を位相検出部で検出する。そして、位相補償器は、その位相検出部で検出された位相に基づいて、波形歪補償回路で波形歪みが補償された信号の位相を補償し、その位相が補償された信号を復調する。
【０００６】
特許文献３は、デジタルコヒーレント光受信装置において、分散補償を適切に行う技術を開示する。特許文献３が開示する技術は、第１補償回路で、デジタル信号処理により波長分散に相当する波形歪みを補償する。そして、波長分散補償制御回路で、デジタル変換の際のサンプリング信号と受信光信号の変調周波数との位相ずれ検出出力値に基づき、第１補償回路における波長分散の補償量を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2010-178222号公報
【特許文献２】特開2011-009956号公報
【特許文献３】特開2011-015013号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
コヒーレント光受信機のデジタル信号処理部は、一般的に、信号光が光ファイバ中を伝送することにより発生する分散や位相回転を補正し、信号光と局部発振光源の周波数差に起因する周波数オフセットを補正する。そして、補正された信号を源信号に復号する識別復調回路を含む。例えば、特許文献３の図１には、波形歪補償回路、搬送波周波数・位相同期回路、および識別復調回路で構成されるデジタル信号処理部が示されている。そして、同じく特許文献３の図３には、波形歪補償回路として波長分散を補償する波長分散回路と、偏波モード分散等を補償する適応等化型波形歪補償回路が示されている。
【０００９】
ここで、受信信号の波形歪み、特に波長分散を補償する回路に注目する。その回路構成は、例えば特許文献３の図４に示されるＦＩＲ（Finite Impulse Response：有限インパルス応答）フィルタを用いた回路や、特許文献３の図５に示される高速フーリエ変換を用いて周波数領域で補償する回路が用いられる。
【００１０】
このような電気的な等化フィルタは、大きな波長分散を補償するためには大規模な回路が必要になる。例えば、光信号をシングルモードファイバで２，０００ｋｍ以上の距離を伝送する場合、波長分散量は４０，０００ｐｓ／ｎｍ近くに達する。この波長分散を、例えばＦＩＲフィルタによって補償する場合、１００Ｇｂｐｓの伝送レートで伝送される信号に対して必要とされるタップ数は、おおよそ数百タップ以上になる。また高速フーリエ変換を用いて周波数領域で補償する場合も同様に大規模な回路が必要になる。このように、波長分散を補償する電気的な等化フィルタは、その補償すべき波長分散量に応じて回路規模が大きくなり、しかも消費電力も大きくなる。
【００１１】
それでも、伝送経路が固定されている場合は問題なかった。しかし、複数のノード間をメッシュ接続し、任意のノード間で任意の伝送経路を選択することができるメッシュネットワークにおいては、選択した経路に応じて補償すべき波長分散量が異なる。そのため、波長分散量の大小に係わりなく回路規模の大きな分散補償回路を用いることは無駄であり、補償すべき波長分散量に応じて消費電力を減らすことができない。
【００１２】
上述した特許文献２および３に開示される技術は、補償すべき波長分散量に応じて回路規模を変更することや消費電力を減らすことは一切述べていない。
【００１３】
特許文献１に開示される技術は、補償量が固定された複数の規定量補償部と可変の補償量で補償する可変補償部を、補償すべき波長分散量に応じて適宜組み合わせて補償する。そのため、補償量が固定された規定量補償部の回路規模はたしかに小さくすることができる。また、規定量補償部で補償する分だけ可変補償部での補償量を減らすことができるので、可変補償部の回路規模も小さくすることができる。
【００１４】
しかし、特許文献１に開示される技術は、補償すべき波長分散量が小さなものから大きなものへと大きく異なるような環境に適用する場合には、バランスよく回路を構成することに難がある。つまり、特許文献１に開示される技術は、補償すべき波長分散量がある程度の範囲に納まる環境での使用を前提に、規定量補償部で補償する固定補償量の大きさ、設置すべき規定量補償部の数、および可変補償部で可能な可変補償量が決められる。そのため、想定した範囲よりもさらに小さい波長分散量を補償する環境においては、補償量が固定された複数の規定量補償部は無駄な構成となり得る。
【００１５】
本発明の目的は、上記の課題を解決して、補償すべき波長分散量が大きく異なる環境下においても、小さな回路規模で柔軟に波長分散補償を行うことができるコヒーレント光受信機およびコヒーレント光受信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を実現するために、本発明の一形態であるコヒーレント光受信機は、入力信号の、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償と、予め定めた範囲での波長分散の補償を行う第1の波形等化手段と、前記入力信号の波長分散の補償を行う第２の波形等化手段と、前記入力信号の波長分散の値を監視し、補償すべき波長分散量に応じて前記第1の波形等化手段と前記第２の波形等化手段のそれぞれが実施する波長分散補償に関する補償係数を制御する制御手段とを含むことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の他の形態であるコヒーレント光受信方法は、第1の波形等化手段で、入力信号の、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償と、予め定めた範囲での波長分散の補償を行い、第２の波形等化手段で前記入力信号の波長分散補償を行い、前記入力信号の波長分散の値を監視し、補償すべき波長分散量に応じて前記第1の波形等化手段と前記第２の波形等化手段のそれぞれが実施する波長分散補償に関する補償係数を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、光ファイバ伝送システムにおけるコヒーレント光受信機において、補償すべき波長分散量が大きく異なる環境下においても、小さな回路規模で柔軟に波長分散補償を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態によるコヒーレント光受信機の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態によるコヒーレント光受信機の動作を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態によるコヒーレント光受信機の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施形態によるコヒーレント光受信機の第１の半固定等化回路と第２の半固定等化回路の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態によるコヒーレント光受信機の制御部の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
尚、実施の形態は例示であり、本発明は以下の実施の形態の構成には限定されない。
【００２２】
図１は、本発明の第１の実施形態によるコヒーレント光受信機の構成を示すブロック図である。
【００２３】
本発明の第１の実施形態によるコヒーレント光受信機１００は、コヒーレント光受信手段１１０、第1の波形等化手段１２０、第２の波形等化手段１３０および制御手段１４０を含む構成となっている。
【００２４】
第1の波形等化手段１２０は、コヒーレント光受信手段１１０が出力するデジタル電気信号を入力し、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償と、予め定めた範囲での波長分散補償を行う。
【００２５】
コヒーレント光受信手段１１０は、入力した信号光をコヒーレント光受信してデジタル電気信号に変換して出力するが、出力信号にはコヒーレント光受信手段１１０の特性に起因する波形歪みを含んでいる。例えば、コヒーレント光受信手段１１０では、信号光をＸ偏波、Ｙ偏波に分離し、さらにそれぞれの同位相成分と直交位相成分とを検出するので、４つの時間波形を検出する。この４つの検出過程で発生する互いの時間遅延であるスキューが発生する。また、デジタル電気信号に変換する際に行う利得調整では吸収しきれなかったレベルのずれが残っている。
【００２６】
第1の波形等化手段１２０は、このようなコヒーレント光受信手段１１０の特性に起因する波形歪みの補償に加えて、予め定めた範囲での波長分散補償を行う。
【００２７】
第２の波形等化手段１３０は、入力信号の波長分散補償を行う。
【００２８】
制御手段１４０は、入力信号の波長分散量を監視し、補償すべき波長分散量に応じて第1の波形等化手段と第２の波形等化手段のそれぞれが実施する波長分散補償に関する補償係数を制御する。
【００２９】
なお、この補償係数とは、第1の波形等化手段と第２の波形等化手段のそれぞれが備える等化フィルタにおいて、波形等化のために使用されるフィルタ係数である。
【００３０】
次に、図２を参照して、この第１の実施形態の動作を説明する。
【００３１】
図２は、第１の実施形態によるコヒーレント光受信機の動作を説明するフローチャートである。第１の実施形態によるコヒーレント光受信機は、次のように動作する。
【００３２】
第1の波形等化手段で、入力信号の、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償と、予め定めた範囲での波長分散の補償を行う（Ｓ１０１）。
【００３３】
第２の波形等化手段で前記入力信号の波長分散補償を行う（Ｓ１０２）。
【００３４】
入力信号の波長分散の値を監視し、補償すべき波長分散量に応じて第1の波形等化手段と第２の波形等化手段のそれぞれが実施する波長分散補償に関する補償係数を制御する（Ｓ１０３）。
【００３５】
上記のように、第１の実施形態のコヒーレント光受信機１００は、いずれも電気的な等化フィルタを用いた波形等化手段である、第1の波形等化手段１２０および第２の波形等化手段１３０を用いる。
【００３６】
上記の説明からわかるように、第1の波形等化手段１２０および第２の波形等化手段１３０のいずれも補償量が可変の波形等化手段である。しかも、第1の波形等化手段１２０は、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償に加えて、予め定めた範囲での波長分散補償を行う構成となっている。そして、補償すべき波長分散量に応じて第1の波形等化手段１２０と第２の波形等化手段１３０のそれぞれが実施する波長分散補償に関する補償係数が制御される。
【００３７】
そのため、補償すべき波長分散量が大きく異なる環境下においても、柔軟に波長分散補償を行うことができる。つまり、第1の波形等化手段だけで対処する補償、第２の波形等化手段だけで対処する補償、第1の波形等化手段および第２の波形等化手段の両方で対処する補償というように、柔軟に波長分散補償を行うことができる。
【００３８】
しかも、第1の波形等化手段では、予め定めた範囲での波長分散補償を分担して行うので、その分だけ第２の波形等化手段１３０を小さな回路規模で実現することができる。さらに、第1の波形等化手段１２０は、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償のためにもともと設けられている手段なので、新たなハードウェアとして追加設置する必要がない。
【００３９】
次に、本発明の第２の実施形態のコヒーレント光受信機を説明する。
【００４０】
図３は、本発明の第２の実施形態によるコヒーレント光受信機の構成を示すブロック図である。
【００４１】
第２の実施形態によるコヒーレント光受信機２００は、コヒーレント光受信部２１０、第１の半固定等化回路２２０、第２の半固定等化回路２３０、可変等化回路２４０、制御部２５０および誤り訂正／復号回路２６０を含む構成となっている。
【００４２】
図３において、コヒーレント光受信機２００に入力した信号光は、コヒーレント光受信部２１０において、コヒーレント光受信され、電気信号への変換、さらにデジタル信号への変換が行われる。つまり、信号光は、局部発振光源２１４が出力する局発光とともに９０度光ハイブリッド２１１に入力され、Ｘ偏波、Ｙ偏波に分離され、さらにそれぞれの同位相成分と直交位相成分の４つの合波光として出力される。各合波光は、光電変換２１２およびＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換２１３を経てデジタル電気信号としてコヒーレント光受信部２１０から出力される。
【００４３】
コヒーレント光受信部２１０から出力されたデジタル信号は、第1の半固定等化回路２２０、第２の半固定等化回路２３０、可変等化回路２４０に順次入力されて、波形歪みの等化処理が行われる。そして、誤り訂正/復号回路２６０によりビット誤りの訂正、信号の復号処理が行われる。
【００４４】
第１の半固定等化回路２２０は、コヒーレント光受信部２１０から出力されたデジタル信号に対してスキュー補償やレベル調整等を行う。つまり、９０度光ハイブリッド２１１の特性に起因して発生する４つの合波光における時間遅延であるスキューや利得のばらつき、Ａ／Ｄ変換前の利得調整では吸収しきれなかった最適レベルからのずれを補償する。このように、第１の半固定等化回路２２０は、光伝送に起因する波形歪みを等化する前に、コヒーレント光受信部２１０を構成する部品等の特性に起因する歪みを主として補償する等化回路である。
【００４５】
また、さらに、第１の半固定等化回路２２０は、予め定めた範囲での波長分散補償を行う構成も備えている。
【００４６】
第２の半固定等化回路２３０は、光伝送に起因する波長分散を補償する。後述するように、第２の半固定等化回路２３０は、時間領域の入力信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transformer）によって周波数領域信号に変換し、周波数領域補償によって波長分散を補償する。そして、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transformer）によってもとの時間領域の信号に戻している。
【００４７】
また、第２の半固定等化回路２３０は、図３に示すように、その入力側と出力側にスイッチ部が設けられている。これは、後述するように、補償すべき波長分散量が小さく、第２の半固定等化回路２３０での波形等化を必要としない場合に、第２の半固定等化回路２３０を停止させる。その際に、第２の半固定等化回路２３０をバイパスさせて信号を通過させるものである。
【００４８】
可変等化回路２４０は、第２の半固定等化回路２３０において残留した、偏波モード分散等の波形歪みを適応等化的に補償する。
【００４９】
誤り訂正／復号回路２６０は、波形等化されたデジタル信号に対してビット誤りの訂正を行い、変調されている多値信号を復調して受信信号を出力する。
【００５０】
制御部２５０は、補償すべき波長分散量を識別して、その補償量に応じて第１の半固定等化回路２２０を用いた波長分散補償や第２の半固定等化回路２３０を用いた波長分散補償を制御する。
【００５１】
なお、第１の半固定等化回路２２０や第２の半固定等化回路２３０の「半固定」は、可変等化回路２４０のように適応的に等化処理する回路と比較した場合に、可変速度が遅いことを区別するために付与した名称にすぎない。
【００５２】
次に、本実施形態の特徴となる第１の半固定等化回路２２０、第２の半固定等化回路２３０および制御部２５０のそれぞれの構成に関して説明する。
【００５３】
図４は、第１の半固定等化回路２２０と第２の半固定等化回路２３０の構成例を示すブロック図である。
【００５４】
第1の半固定等化回路２２０は、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタが時間領域等化フィルタとして波形等化に用いられている。ＦＩＲフィルタは、遅延部Ｔと、複素乗算器による乗算部と、複素加算器による加算部から構成される。遅延部Ｔの前後からタップされた信号は、各複素乗算器において各タップに対する時間領域等化フィルタ係数（タップ係数）Ａ０〜Ａ４と複素乗算される。そして、加算部において各複素乗算された総和がとられ、入力信号に対してＡ０〜Ａ４を係数としたデジタルフィルタ処理を行った信号として出力される。なお、ここで示しているタップ数は例示であり、これに限られるものではない。
【００５５】
第1の半固定等化回路２２０は、このタップ係数Ａ０〜Ａ４を適切な値に設定することにより、入力信号の、コヒーレント光受信部２１０の特性に起因する歪み補償である、スキュー補償やレベル調整等を行って出力する。また、波長分散補償も同時に行うようにこのタップ係数Ａ０〜Ａ４を設定することにより、スキュー補償やレベル調整等と同時に波長分散補償をも第1の半固定等化回路２２０で実施することを可能にしている。
【００５６】
このような第１の半固定等化回路２２０として、次のような構成が例示される。
【００５７】
第1の半固定等化回路２２０は、スキュー補償やレベル調整等を行うために必要なタップ係数を予め記憶しておき、通常時はこのタップ係数に基づいてスキュー補償やレベル調整等を行う。一方、第1の半固定等化回路２２０において波長分散補償を行う場合は、制御部２５０からの指示を受ける。その指示に、第1の半固定等化回路２２０において実施すべき波長分散補償値に対応する分散補償係数が含まれる。そして、第1の半固定等化回路２２０は、スキュー補償やレベル調整等のタップ係数と制御部２５０から指示された分散補償係数とに基づいて、スキュー補償やレベル調整等と同時に波長分散補償を行うために必要なタップ係数を算出する。
【００５８】
つまり、第1の半固定等化回路２２０は、制御部２５０からの指示がなければ予め記憶しているタップ係数に基づいてスキュー補償やレベル調整等を行う。また、制御部２５０から波長分散補償の実施を指示されると、スキュー補償やレベル調整等と同時に波長分散補償を行うために必要なタップ係数を算出し、その算出したタップ係数に基づいてスキュー補償、レベル調整等と同時に波長分散補償を行う。
【００５９】
第２の半固定等化回路２３０は、波長分散補償を行うことを主目的とする等化回路であり、比較的小さな回路規模で多段のＦＩＲフィルタと等価な特性を実現できる周波数領域等化フィルタを用いる。周波数領域等化フィルタは、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）、複素乗算部、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）で構成される。時間領域の入力信号は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって周波数領域信号に変換される。その周波数領域信号に対して複素乗算部において適切なタップ係数Ｂ０〜Ｂ２が与えられ、波形等化された周波数領域信号が得られる。波形等化された周波数領域信号は、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）によりもとの時間領域の信号に変換して出力される。なお、ここで示しているタップ数は例示であり、これに限られるものではない。
【００６０】
このように、波長分散補償は主として第２の半固定等化回路２３０で実施されるが、第1の半固定等化回路２２０においてもスキュー補償やレベル調整等を行うと同時に波長分散補償を行う構成となっている。
【００６１】
次に、このように構成された第２の実施形態のコヒーレント光受信機２００の動作を、図３と図５を参照して説明する。
【００６２】
なお、ここでは、説明のために、第1の半固定等化回路２２０および第２の半固定等化回路２３０で実施可能な波長分散補償量を次のように想定する。
【００６３】
第1の半固定等化回路２２０は、最大９００ｐｓ／ｎｍの波長分散補償を可能とし、第２の半固定等化回路２３０は、最大２０，０００ｐｓ／ｎｍの波長分散補償を可能とする。
【００６４】
図３を参照すると、制御部２５０は波長分散検出回路２５１および制御回路２５２を含む。
【００６５】
波長分散検出回路２５１は第２の半固定等化回路２３０の出力側に接続され、第２の半固定等化回路２３０から出力される信号に含まれる波長分散量を検出している。また、第２の半固定等化回路２３０において、スイッチ部は、信号が第２の半固定等化回路２３０の内部を経由するように設定されている。
【００６６】
波長分散検出回路２５１が検出した波長分散量は、制御回路２５２に通知される。制御回路２５２は、波長分散検出回路２５１から通知された波長分散量に応じて、第１の半固定等化回路２２０と第２の半固定等化回路２３０を制御する。
【００６７】
図５は、制御部２５０の動作を説明するフローチャートである。
【００６８】
前述のように、波長分散検出回路２５１は第２の半固定等化回路２３０から出力される信号に含まれる波長分散量を検出している。まず、波長分散検出回路２５１は補償動作が行われる前の初期値の波長分散量を識別する（Ｓ２０１）。
【００６９】
制御回路２５２は、この初期値の波長分散量に応じて、波長分散補償に使用する半固定等化回路を決定する（Ｓ２０２）。
【００７０】
例えば、初期値の波長分散量が９００ｐｓ／ｎｍ未満であれば、第１の半固定等化回路２２０で補償できる範囲の波長分散量なので、制御回路２５２は、第１の半固定等化回路２２０で波長分散補償を実施するように制御する（Ｓ２０３）。この場合、制御回路２５２は、第２の半固定等化回路２３０は必要としないので動作させない。そして、制御回路２５２は、スイッチ部を、信号が第２の半固定等化回路２３０をバイパスするように設定する。また、制御回路２５２は、第１の半固定等化回路２２０に対して、第１の半固定等化回路２２０で波長分散補償を実施するために必要な分散補償係数を通知する。これは、波長分散検出回路２５１が検出した波長分散量にもとづいて算出された値である。
【００７１】
このように制御することにより、図４を参照して説明したように、第１の半固定等化回路２２０は、コヒーレント光受信部２１０の特性に起因する歪み補償である、スキュー補償やレベル調整等と同時に波長分散補償を行う。
【００７２】
また、初期値の波長分散量が９００ｐｓ／ｎｍ以上、２０，０００ｐｓ／ｎｍ未満であれば、第２の半固定等化回路２３０で補償できる範囲の波長分散量である。そのため、制御回路２５２は第２の半固定等化回路２３０で波長分散補償を実施するように制御する（Ｓ２０４）。この場合、制御回路２５２は、第１の半固定等化回路２３０での波長分散補償は必要としないので、第１の半固定等化回路２２０に分散補償係数を通知することはない。そして、制御回路２５２は、スイッチ部を、信号が第２の半固定等化回路２３０の内部を通過するように設定する。また、制御回路２５２は、第２の半固定等化回路２３０に対して、第２の半固定等化回路２３０で波長分散補償を実施するために必要な分散補償係数を通知する。これは、波長分散検出回路２５１が検出した波長分散量にもとづいて算出された値である。
【００７３】
このように制御することにより、第１の半固定等化回路２２０はコヒーレント光受信部２１０の特性に起因する歪み補償であるスキュー補償やレベル調整等のみを行い、波長分散補償は第２の半固定等化回路２３０で実施される。
【００７４】
もし、初期値の波長分散量が２０，０００ｐｓ／ｎｍを超えているような場合には、制御回路２５２は、第２の半固定等化回路２３０に加えて第１の半固定等化回路２２０も使用して波長分散補償を実施するように制御する（Ｓ２０５）。
【００７５】
例えば、２０，５００ｐｓ／ｎｍの波長分散補償が必要な場合、制御回路２５２は、第１の半固定等化回路２２０で５００ｐｓ／ｎｍを補償し、第２の半固定等化回路２３０で２０，０００ｐｓ／ｎｍを補償するように制御する。この場合、制御回路２５２は、第１の半固定等化回路２２０に対しては５００ｐｓ／ｎｍの波長分散を補償するのに必要な分散補償係数を通知する。また、制御回路２５２は、第２の半固定等化回路２３０に対しては２０，０００ｐｓ／ｎｍの波長分散を補償するのに必要な分散補償係数を通知する。そして、制御回路２５２は、スイッチ部を、信号が第２の半固定等化回路２３０の内部を通過するように設定する。
【００７６】
このように制御することにより、第１の半固定等化回路２２０は、コヒーレント光受信部２１０の特性に起因する歪み補償であるスキュー補償やレベル調整等と同時に、５００ｐｓ／ｎｍの波長分散補償を行う。そして、第２の半固定等化回路２３０は、残りの２０，０００ｐｓ／ｎｍの波長分散補償を行う。
【００７７】
次に、上述した初期状態での波長分散量に基づく波長分散補償を行っている状況下で、波長分散検出回路２５１が検出した波長分散量が変化した場合の制御動作を説明する。
【００７８】
まず、図５のステップＳ２０３で、第１の半固定等化回路２２０が波長分散補償を実施している状況下での動作を説明する。
【００７９】
波長分散検出回路２５１は第２の半固定等化回路２３０の出力側の信号に含まれる波長分散量を検出して、制御回路２５２に通知している。前述したように、この場合は第２の半固定等化回路２３０を使わないので、信号が第２の半固定等化回路２３０をバイパスするようにスイッチ部が設定されている。
【００８０】
制御回路２５２は、波長分散検出回路２５１から通知される波長分散量の変化の有無を判定している（Ｓ２０６）。波長分散量が変化しても、９００ｐｓ／ｎｍ未満であれば、引き続き第１の半固定等化回路２２０による波長分散補償を継続する。
【００８１】
しかし、波長分散量が変化して９００ｐｓ／ｎｍを超える場合には、第１の半固定等化回路２２０では対処できないので、制御回路２５２は、第２の半固定等化回路２３０により波長分散補償を実施するように制御する。つまり、停止させていた第２の半固定等化回路２３０を動作させ、信号が第２の半固定等化回路２３０の内部を経由するようにスイッチ部の設定を切り替える。そして、波長分散検出回路２５１が検出した波長分散量にもとづいて算出した分散補償係数を第２の半固定等化回路２３０に通知する。同時に、第１の半固定等化回路２２０への分散補償係数の通知を停止する。
【００８２】
次に、図５のステップＳ２０４で、第２の半固定等化回路２３０が波長分散補償を実施している状況下での動作を説明する。
【００８３】
波長分散検出回路２５１は第２の半固定等化回路２３０の出力側の信号に含まれる波長分散量を検出して、制御回路２５２に通知している。そして、制御回路２５２は、波長分散検出回路２５１から通知される波長分散量の変化の有無を判定している（Ｓ２０７）。
【００８４】
波長分散量が変化しても、９００ｐｓ／ｎｍ以上、２０，０００ｐｓ／ｎｍ未満であれば、引き続き第２の半固定等化回路２３０による波長分散補償を継続する。
【００８５】
ここで、波長分散量が減少方向に変化して９００ｐｓ／ｎｍ未満になると、制御回路２５２は、第２の半固定等化回路２３０の動作を停止して、第１の半固定等化回路２２０が波長分散補償を実施するように制御する。制御回路２５２は、波長分散検出回路２５１が検出した波長分散量にもとづいて算出した分散補償係数を第１の半固定等化回路２２０に通知する。これにより、第１の半固定等化回路２２０は、前述したように、コヒーレント光受信部２１０の特性に起因する歪み補償であるスキュー補償やレベル調整等と同時に波長分散補償を行うように動作する。一方、制御回路２５２は、第２の半固定等化回路２３０の動作を停止させ、信号が第２の半固定等化回路２３０をバイパスするようにスイッチ部の設定を切り替える。
【００８６】
逆に、波長分散量が増加方向に変化して、波長分散量が２０，０００ｐｓ／ｎｍを超えるような場合には、制御回路２５２は、第２の半固定等化回路２３０に加えて第１の半固定等化回路２２０も使用して波長分散補償を実施するように制御する。この場合は、分担して波長分散を補償するのに必要な分散補償係数を、第１の半固定等化回路２２０に通知する。
【００８７】
次に、図５のステップＳ２０５で、第１の半固定等化回路２２０と第２の半固定等化回路２３０が波長分散補償を実施している状況下での動作を説明する。
【００８８】
波長分散検出回路２５１は第２の半固定等化回路２３０の出力側の信号に含まれる波長分散量を検出して、制御回路２５２に通知している。そして、制御回路２５２は、波長分散検出回路２５１から通知される波長分散量の変化の有無を判定している（Ｓ２０８）。
【００８９】
波長分散量が変化しても、依然として２０，０００ｐｓ／ｎｍを超えていれば、引き続き第１の半固定等化回路２２０と第２の半固定等化回路２３０による波長分散補償を継続する。
【００９０】
一方、波長分散量が減少して２０，０００ｐｓ／ｎｍ未満になれば、第２の半固定等化回路２３０による波長分散補償で対処できるので、制御回路２５２は、第１の半固定等化回路２２０が分担して処理していた分散補償係数の、第１の半固定等化回路２２０への通知を停止する。なお、このとき波長分散量が急激に減少して９００ｐｓ／ｎｍ未満になったような場合には、第２の半固定等化回路２３０による波長分散補償を停止して、第１の半固定等化回路２２０による波長分散補償を継続するようにしても良い。
【００９１】
なお、本実施形態では、波長分散検出回路２５１を第２の半固定等化回路２３０の出力側に接続するものとして説明したが、第１の半固定等化回路２２０の出力側に接続してもかまわない。また、第１の半固定等化回路２２０の入力側に接続してフィードフォワードの制御をするように構成しても良い。
【００９２】
以上に説明したように、コヒーレント光受信機２００は、波長分散検出回路２５１で検出した波長分散量に応じて、制御回路２５２が第１の半固定等化回路２２０と第２の半固定等化回路２３０を適宜組み合わせて波長分散補償を行う。そのため、補償すべき波長分散量が大きく異なる環境下においても、柔軟に波長分散補償を行うことができる。つまり、第1の半固定等化回路２２０だけで対処する補償、第２の半固定等化回路２３０だけで対処する補償、第1の半固定等化回路２２０および第２の半固定等化回路２３０の両方で対処する補償というように、柔軟に波長分散補償を行うことができる。また、第1の半固定等化回路２２０だけで波長分散補償を行う場合には、第２の半固定等化回路２３０を停止することにより消費電力を削減することができる。
【００９３】
しかも、第1の半固定等化回路２２０では、予め定めた範囲での波長分散補償を分担して行うので、その分だけ第２の半固定等化回路２３０を小さな回路規模で実現することができる。さらに、第1の半固定等化回路２２０は、コヒーレント光受信部２１０の特性に起因する歪み補償である入力信号のスキュー補償やレベル調整等のためにもともと設けられている回路なので、新たな回路構成として追加する必要がない。
【符号の説明】
【００９４】
１００ コヒーレント光受信機
１１０ コヒーレント光受信手段
１２０ 第１の波形等化手段
１３０ 第２の波形等化手段
１４０ 制御手段
２００ コヒーレント光受信機
２１０ コヒーレント光受信部
２１１ ９０度光ハイブリッド
２１２ 光電変換
２１３ Ａ／Ｄ変換
２１４ 局部発振光源
２２０ 第１の半固定等化回路
２２１ 係数演算部
２２２ 係数記憶部
２３０ 第２の半固定等化回路
２４０ 可変等化回路
２５０ 制御部
２５１ 波長分散検出回路
２５２ 制御回路
２６０ 誤り訂正／復号回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号の、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償と、予め定めた範囲での波長分散の補償を行う第1の波形等化手段と、
前記入力信号の波長分散の補償を行う第２の波形等化手段と、
前記入力信号の波長分散の値を監視し、補償すべき波長分散量に応じて前記第1の波形等化手段と前記第２の波形等化手段のそれぞれが実施する波長分散補償に関する補償係数を制御する制御手段と
を含むことを特徴とするコヒーレント光受信機。
【請求項２】
前記制御手段は、補償すべき波長分散量が、予め定めた範囲での前記第1の波形等化手段で実施可能な波長分散量の場合、前記第２の波形等化手段の動作を停止し、前記第1の波形等化手段において、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償に加えて波長分散補償を実行させることを特徴とする請求項１に記載のコヒーレント光受信機。
【請求項３】
前記制御手段は、補償すべき波長分散量が、前記第1の波形等化手段で実施可能な予め定めた範囲での波長分散量を超える場合、前記第２の波形等化手段に波長分散補償を実行させ、前記第1の波形等化手段にコヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償のみを実行させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコヒーレント光受信機。
【請求項４】
前記制御手段は、補償すべき波長分散量が、前記第２の波形等化手段で実施可能な波長分散量を超える場合、前記第２の波形等化手段に波長分散補償を実行させるとともに、前記第1の波形等化手段にコヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償に加えて波長分散補償を実行させることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかの請求項に記載のコヒーレント光受信機。
【請求項５】
前記第1の波形等化手段は、前記制御手段から波長分散補償すべき第１の補償係数の通知を受けると、当該第１の補償係数と、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償に必要な第２の補償係数とに基づいて、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償に加えて波長分散補償を実行するために必要な第３の補償係数を生成することを特徴とする請求項４に記載のコヒーレント光受信機。
【請求項６】
第1の波形等化手段で、入力信号の、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償と、予め定めた範囲での波長分散の補償を行い、
第２の波形等化手段で前記入力信号の波長分散補償を行い、
前記入力信号の波長分散の値を監視し、補償すべき波長分散量に応じて前記第1の波形等化手段と前記第２の波形等化手段のそれぞれが実施する波長分散補償に関する補償係数を制御する
ことを特徴とするコヒーレント光受信方法。
【請求項７】
前記監視による補償すべき波長分散量が、予め定めた範囲での前記第1の波形等化手段で実施可能な波長分散量の場合、前記第２の波形等化手段の動作を停止し、前記第1の波形等化手段において、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償に加えて波長分散補償を実行させることを特徴とする請求項６に記載のコヒーレント光受信方法。
【請求項８】
前記第1の波形等化手段で、波長分散補償すべき第１の補償係数の通知を受け、当該第１の補償係数と、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償に必要な第２の補償係数とに基づいて、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償に加えて波長分散補償を実行するために必要な第３の補償係数を生成することを特徴とする請求項７に記載のコヒーレント光受信方法。
【請求項１】
入力信号の、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償と、予め定めた範囲での波長分散の補償を行う第1の波形等化手段と、
前記入力信号の波長分散の補償を行う第２の波形等化手段と、
前記入力信号の波長分散の値を監視し、補償すべき波長分散量に応じて前記第1の波形等化手段と前記第２の波形等化手段のそれぞれが実施する波長分散補償に関する補償係数を制御する制御手段と
を含むことを特徴とするコヒーレント光受信機。
【請求項２】
前記制御手段は、補償すべき波長分散量が、予め定めた範囲での前記第1の波形等化手段で実施可能な波長分散量の場合、前記第２の波形等化手段の動作を停止し、前記第1の波形等化手段において、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償に加えて波長分散補償を実行させることを特徴とする請求項１に記載のコヒーレント光受信機。
【請求項３】
前記制御手段は、補償すべき波長分散量が、前記第1の波形等化手段で実施可能な予め定めた範囲での波長分散量を超える場合、前記第２の波形等化手段に波長分散補償を実行させ、前記第1の波形等化手段にコヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償のみを実行させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコヒーレント光受信機。
【請求項４】
前記制御手段は、補償すべき波長分散量が、前記第２の波形等化手段で実施可能な波長分散量を超える場合、前記第２の波形等化手段に波長分散補償を実行させるとともに、前記第1の波形等化手段にコヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償に加えて波長分散補償を実行させることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかの請求項に記載のコヒーレント光受信機。
【請求項５】
前記第1の波形等化手段は、前記制御手段から波長分散補償すべき第１の補償係数の通知を受けると、当該第１の補償係数と、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償に必要な第２の補償係数とに基づいて、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償に加えて波長分散補償を実行するために必要な第３の補償係数を生成することを特徴とする請求項４に記載のコヒーレント光受信機。
【請求項６】
第1の波形等化手段で、入力信号の、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償と、予め定めた範囲での波長分散の補償を行い、
第２の波形等化手段で前記入力信号の波長分散補償を行い、
前記入力信号の波長分散の値を監視し、補償すべき波長分散量に応じて前記第1の波形等化手段と前記第２の波形等化手段のそれぞれが実施する波長分散補償に関する補償係数を制御する
ことを特徴とするコヒーレント光受信方法。
【請求項７】
前記監視による補償すべき波長分散量が、予め定めた範囲での前記第1の波形等化手段で実施可能な波長分散量の場合、前記第２の波形等化手段の動作を停止し、前記第1の波形等化手段において、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償に加えて波長分散補償を実行させることを特徴とする請求項６に記載のコヒーレント光受信方法。
【請求項８】
前記第1の波形等化手段で、波長分散補償すべき第１の補償係数の通知を受け、当該第１の補償係数と、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償に必要な第２の補償係数とに基づいて、コヒーレント光受信手段の特性に起因する波形歪みの補償に加えて波長分散補償を実行するために必要な第３の補償係数を生成することを特徴とする請求項７に記載のコヒーレント光受信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−８１０６６（Ｐ２０１３−８１０６６Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１９８８６（Ｐ２０１１−２１９８８６）
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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