デジタルコヒーレント光受信器、適応等化型イコライザ及びデジタルコヒーレント光通信方法
【課題】デジタルコヒーレント光受信器において、局所収束の判定に要する時間を短縮することを目的とする。
【解決手段】デジタルコヒーレント光受信器において、光信号を変換して得られる電気信号を水平信号成分と垂直信号成分に分離する等化フィルタと、前記等化フィルタの出力の水平信号成分と垂直信号成分のヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、水平信号成分の前記ヒストグラムと垂直信号成分の前記ヒストグラムのデータ数又は振幅値を基準値と比較して局所収束の有無を判定する判定部とを備える。
【解決手段】デジタルコヒーレント光受信器において、光信号を変換して得られる電気信号を水平信号成分と垂直信号成分に分離する等化フィルタと、前記等化フィルタの出力の水平信号成分と垂直信号成分のヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、水平信号成分の前記ヒストグラムと垂直信号成分の前記ヒストグラムのデータ数又は振幅値を基準値と比較して局所収束の有無を判定する判定部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
デジタルコヒーレント光受信器、適応等化型イコライザ及びデジタルコヒーレント光通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
４０Ｇｂｐｓ、１００Ｇｂｐｓの超高速通信においては、ＯＳＮＲ(Optical Signal-to-Noise Ratio)の不足と波長分散等の線形歪みが問題となる。アナログ・デジタル・コンバータを用いたデジタルコヒーレント受信方式が、それらの問題の解決策として注目されている。
【０００３】
１００Ｇｂｐｓ超級の伝送には、垂直偏波・水平偏波の直交した偏波に対して独立したデータを変調する偏波直交変調が採用される。光ファイバの中の偏波状態は１０ＫＨｚ以上の高速な偏波変動を生じる場合があるため、受信部ではこの高速偏波変動に追従しつつ垂直偏波・水平偏波の信号に分離する高速偏波制御が必要となる。高速偏波制御のために適応等化型イコライザが用いられる。
【０００４】
図１は、適応等化型イコライザ１１の一例を示す図である。適応等化型イコライザ１１は、４個のＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ１２−１〜１２−４と、フィルタ係数適用制御回路１３を有する。
【０００５】
図１において、適応等化型イコライザ１１の入力側の水平信号成分Ｅｈ＝（Ｉｈ，Ｑｈ）と垂直信号成分Ｅｖ＝（Ｉｖ，Ｑｖ）は偏波変動成分を含む信号である。出力側の水平信号成分Ｅｈ’＝（Ｉｈ’，Ｑｈ’）と垂直信号成分Ｅｖ’＝（Ｉｖ’，Ｑｖ’）は偏波分離された信号である。
【０００６】
ＦＩＲフィルタ１２−１及び１２−２には、それぞれ水平信号成分Ｅｈ＝（Ｉｈ，Ｑｈ）と垂直信号成分Ｅｖ＝（Ｉｖ，Ｑｖ）が入力し、それらを合成した信号が偏波分離された水平信号成分Ｅ’ｈ＝（Ｉ’ｈ，Ｑ’ｈ）として出力される。同様に、ＦＩＲフィルタ１２−３及び１２−４には、それぞれ水平信号成分Ｅｈ＝（Ｉｈ，Ｑｈ）と垂直信号成分Ｅｖ＝（Ｉｖ，Ｑｖ）が入力し、それらを合成した信号が偏波分離された垂直信号成分Ｅ’ｖ＝（Ｉ’ｖ，Ｑ’ｖ）として出力される。
【０００７】
フィルタ係数適用制御回路１３は、４個のＦＩＲフィルタ１２−１〜１２−４のタップ係数と合成比率を制御する回路である。
上記の適応等化型イコライザ１１は、タップ係数とＦＩＲフィルタの合成比率を、光ファイバの偏光変動よりも十分高速な更新時間でリアルタイムかつ適応的に更新することで、偏光状態の変動とＰＭＤに対して安定な受信状態を実現することができる。ＰＭＤ（Polarization Mode Dispersion）は偏波モード分散である。
【０００８】
適応等化型イコライザの適応等化方法として、トレーニングシンボルを用いる方法、判定指向法（ＤＤ−ＬＭＳ：Decision Directed-Least Mean Squares）、ＣＭＡ（Constant Modulus Algorithm）法などが提案されている。ＣＭＡ法はトレーニングシンボルを必要としないブラインド等化の一種であり、適応等化後の信号のピークパワーが一定になるようにフィルタのタップ係数を制御する方法である。ＣＭＡ法は、トレーニングシンボルを用いる方法やＤＤ−ＬＭＳと比較して回路が簡単で、タップ係数初期値に依存せずに収束可能という利点がある。
【０００９】
図２は、ＣＭＡ法を用いた適応等化型イコライザの構成を示す図である。適応等化型イコライザ２１は、４個のＦＩＲフィルタ２２−１〜２２−４と、フィルタ係数適用制御回路２３とを有する。ＦＩＲフィルタ２２−１のタップ係数をｈｈｈ、ＦＩＲフィルタ２２−２のタップ係数をｈｖｈ、ＦＩＲフィルタ２２−３のタップ係数をｈｈｖ、ＦＩＲフィルタ２２−４のタップ係数をｈｖｖで示す。
【００１０】
ＣＭＡ法におけるフィルタのタップ係数の更新式は、以下のように表せる。
Ｈ（ｎ＋１）＝Ｈ（ｎ）−μ・ｒｎ*（｜ｙｎ｜２−γ）ｙｎ
ｒｎ*＝（Ｅｈ*，Ｅｖ*）=(（Ｉｈ，-Ｑｈ）, （Ｉｖ，-Ｑｖ）) ：ＦＩＲ入力信号
ｙｎ＝（Ｅｈ’，Ｅｖ’）：ＦＩＲ出力信号
Ｈ（ｎ）：タップ係数、 γ：目標振幅定数
フィルタ係数適用制御回路２３は、上記の式を用いて信号のピークパワーが一定となるようにフィルタのタップ係数を制御する。
【００１１】
ところで、１００Ｇｂｐｓを超える信号のデジタル信号処理をＣＭＯＳ回路で実現する場合には、並列に多数（例えば、５００レーン以上）の回路を設け、その内の数レーンを選択してフィードバックをかけている。このとき、ＦＩＲフィルタのタップ係数の初期値によっては、ＦＩＲフィルタが局所的な最小解に収束し、正しい波形整形ができない場合がある。
【００１２】
図３は、水平偏波側と垂直偏波側コンスタレーションを示す図である。図３に示すように、水平（Ｈ）偏波側コンスタレーションは中心付近で収束しており、水平偏波側が局所最小解に収束している。
【００１３】
ＦＥＣ（forward error correction）カウンタ等を用いて局所的な最小解への収束を検出するためには、局発光周波数オフセット推定部、搬送波位相推定部、判定部及びフレーム同期部等の処理が終了してフレームの抽出が完了する必要がある。そのため、局所的な最小解の収束（これを局所収束と呼ぶ）を検出するまでに時間がかかるという問題点があった。
【００１４】
また、ＣＭＡ法においては、収束解の単一性が保証されないという問題点があった。すなわち、ＣＭＡ法を用いた適応等化型イコライザにおいては、水平偏波信号と垂直偏波信号を２つの異なる信号に分離できる場合と、水平偏波信号と垂直偏波信号として同一の偏波信号が出力される場合がある。
【００１５】
ＣＭＡ法における上記の課題を解決するために、入力信号を偏波分離する偏波分離器の分離出力信号の目標確率密度関数の対数偏微分値を計算し、その対数偏微分値に基づいて、多重出力信号の分布を最適化するための目標最適化関数の勾配を計算する。さらに、計算により得られた勾配に基づいて、フィルタの係数の更新を行うことで、同値収束を回避する技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【００１６】
また、水平偏波信号又は垂直偏波信号を出力するＦＩＲフィルタの一方のタップ係数から他方のタップ係数を計算する技術が知られている。同値収束が発生した場合でも、タップ係数を再生成することで同値収束を避けることができる（例えば、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００９−２９６５９６号公報
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】Initial Tap Setup of Constant Modulus Algorithm for Polarization De-multiplexing in Optical Coherent Receivers: L. Liu, Zhenning Tao, Weizhen Yan, Shoichro Oda, Takeshi Hoshidad, Jens C. Rasmussen; OFC/NFOEC' 2009, paper OMT2, 2009
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
デジタルコヒーレント光受信器において、局所収束の判定に要する時間を短縮することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
開示のデジタルコヒーレント光受信器は、光信号を変換して得られる電気信号を水平信号成分と垂直信号成分に分離する等化フィルタと、前記等化フィルタの出力の水平信号成分と垂直信号成分のヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段と、水平信号成分の前記ヒストグラムと垂直信号成分の前記ヒストグラムの分布に基づいて、局所収束の有無を判定する判定手段とを備える。
【発明の効果】
【００２１】
開示のデジタルコヒーレント光受信器によれば、局所収束の判定に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】適応等化型イコライザを示す図である。
【図２】ＣＭＡ法を用いた適応等化型イコライザを示す図である。
【図３】水平偏波側と垂直偏波側コンスタレーションを示す図である。
【図４】デジタルコヒーレント光受信器の構成を示す図である。
【図５】第１の実施の形態の適応等化型イコライザの構成を示す図である。
【図６】ヒストグラムの一例を示す図である。
【図７】第１の実施の形態の適応等化型イコライザの動作を示すフローチャートである。
【図８】ヒストグラム生成部の構成を示す図である。
【図９】第１の局所収束判定方法を用いた局所収束判定回路の構成を示す図である。
【図１０】第１の局所収束判定方法の説明図である。
【図１１】第２の局所収束判定方法を用いた局所収束判定回路の構成を示す図である。
【図１２】第２の局所収束判定方法の説明図である。
【図１３】第３の局所収束判定方法を用いた局所収束判定回路の構成を示す図である。
【図１４】第３の局所収束判定方法の説明図である。
【図１５】タップ係数初期値の計算方法の説明図（１）である。
【図１６】タップ係数初期値の計算方法の説明図（２）である。
【図１７】第２の実施の形態の適応等化型イコライザの構成を示す図である。
【図１８】水平側及び垂直側のヒストグラムを示す図である。
【図１９】第２の実施の形態の適応等化型イコライザの動作を示すフローチャートである。
【図２０】ヒストグラムのピーク値の説明図である。
【図２１】ピーク選択回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図４は、デジタルコヒーレント光受信器の構成の一例を示す図である。デジタルコヒーレント光受信器３１は、９０度ハイブリッド回路３２と、アナログ・デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）３３−１〜３３−４と、Ｄｅｍｕｘ部３４と、波長分散補償部３５と、適応等化型イコライザ３６とを有する。また、デジタルコヒーレント光受信器３１は、周波数オフセット制御部３７と、搬送波位相推定制御部３８と、判定部３９と、フレーム同期部４０とを有する。上記のアナログ・デジタル・コンバータ３３−１〜３３−４、Ｄｅｍｕｘ部３４、波長分散補償部３５、適応等化型イコライザ３６等は、例えば、ＣＭＯＳＩＣ等のハードウェア回路により実現できる。
【００２４】
９０度ハイブリッド回路３２は、光９０度ハイブリッド機能と、光電変換機能と、電流・電圧変換機能（ＴＩＡ：Transimpedance Amplifier）とを有する。９０度ハイブリッド回路３２は、局発光を用いて信号光から局発光と同相の光信号と９０度位相差を持つ光信号を抽出し、抽出した光信号を電気信号に変換し、信号のＩ成分、Ｑ成分に分離する。
【００２５】
アナログ・デジタル・コンバータ１３−１〜１３−４は、９０度ハイブリッド回路３２から出力されるアナログ信号を、クロック信号に同期したタイミングでサンプリングしてデジタル信号に変換する。
【００２６】
Ｄｅｍｕｘ部３４は、後段の複数の回路で信号を並列に処理できるように信号のＩ成分、Ｑ成分を並列展開する。Ｄｅｍｕｘ部３４とその後段の回路は、信号のＩ成分、Ｑ成分を並列展開するため、あるいは並列展開された信号を処理するためにそれぞれ複数レーンの回路が設けられている。
【００２７】
波長分散補償部３５は、Ｄｅｍｕｘ部３４から出力される偏波成分を含む水平信号成分Ｅｈ＝（Ｉｈ，Ｑｈ）と垂直信号成分Ｅｖ＝（Ｉｖ，Ｑｖ）の波長分散を補償する。
適応等化型イコライザ３６は、フィルタのタップ係数を適応的に更新して、偏波成分を分離した水平信号成分Ｅｈ’＝（Ｉｈ’，Ｑｈ’）と垂直信号成分Ｅｈ’＝（Ｉｖ’，Ｑｈ’）を出力する。適応等化型イコライザ３６は、並列展開された信号のＩ成分、Ｑ成分を処理する複数の回路を有する。
【００２８】
周波数オフセット制御部３７は、送信側と受信側の局発光の周波数オフセットを補償する。搬送波位相推定制御部３８は搬送波の位相差を推定して補償する。
判定部３９は、I,Q平面上の信号点を判定してデータを復調する。フレーム同期部４０は、復調したデータを決められたフォーマットのフレームに組み立てる。
デジタルコヒーレント光受信器３１は、上記の構成の回路に限らず、公知の他の構成の回路を用いることができる。
【００２９】
図５は、第1の実施の形態の適応等化型イコライザ３６の構成を示す図である。適応等化型イコライザ３６は、４個のＦＩＲフィルタ４２−１〜４２−４と、フィルタ係数適用制御回路４３と、２個のヒストグラム生成部４４ｈ、４４ｖと、局所収束判定及びタップ係数修正回路４５と、選択回路（ＳＥＬ）４６を有する。
【００３０】
ＦＩＲフィルタ４２−１及び４２−３には、偏波成分を含む水平信号成分Ｅｈ＝（Ｉｈ，Ｑｈ）が入力する。ＦＩＲフィルタ４２−２及び４２−４には、偏波成分を含む垂直信号成分Ｅｖ＝（Ｉｖ，Ｑｖ）が入力する。
【００３１】
ＦＩＲフィルタ４２−１〜４２−４は、フィルタ係数適用制御回路４３又は局所収束判定及びタップ係数修正回路４５によりタップ係数が修正される。その結果、ＦＩＲフィルタ４２−１及び４２−２の出力を合成した信号として、偏波分離された水平信号成分Ｅｈ’＝（Ｉｈ’，Ｑｈ’）が得られる。同様に、ＦＩＲフィルタ４２−３及び４２−４の出力を合成した信号として、偏波分離された垂直信号成分Ｅｖ’＝（Ｉｖ’，Ｑｖ’）が得られる。
【００３２】
フィルタ係数適用制御回路４３は、偏波成分を含む水平信号成分Ｅｈと垂直信号成分Ｅｖと、偏波分離された水平信号成分Ｅｈ’と垂直信号成分Ｅｖ’とに基づいて、更新したタップ係数を選択回路４６に出力する。フィルタ係数適用制御回路４３は、例えば、フィルタ算出回路の一例である。
【００３３】
ヒストグラム生成部４４ｈは、水平信号成分Ｅｈ’の振幅値（例えば、信号のＩ、Ｑ成分の２乗和）が、０からある値（最大値）まで等間隔に区切られた範囲のどこに存在するかを判定し、水平信号成分Ｅｈ’の振幅値のヒストグラムを生成する。
【００３４】
以下、この実施の形態では、水平、垂直信号成分のそれぞれの信号のＩ成分とＱ成分の２乗和（Ｐ＝Ｉ２＋Ｑ２）を信号の振幅値と呼ぶ。
ヒストグラム生成部４４ｖは、垂直信号成分Ｅｖ’の振幅値が、０からある値（最大値）まで等間隔に区切られた範囲のどこに存在するかを判定し、垂直信号成分Ｅｖ’の振幅値のヒストグラムを作成する。作成した水平信号成分Ｅｈ’及び垂直信号成分Ｅｖ’のヒストグラムのデータは、局所収束判定及びタップ係数修正回路４５に出力される。
【００３５】
図６は、ヒストグラム生成部４４ｖ、４４ｈにより生成されるヒストグラムの一例を示す図である。この例では、信号振幅の最大値をＩＮＤＥＸ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿２９までの３０ステップに等間隔に区切ってヒストグラムを作成している。例えば、ＩＮＤＥＸ＿０は振幅「０」に対応し、ＩＮＤＥＸ＿２９は、振幅の最大値から最大値の２９／３０までの範囲の値に対応する。
【００３６】
図５のヒストグラム生成部４４ｈ、４４ｖは、水平信号成分と垂直信号成分の振幅値が、ＩＮＤＥＸ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿２９のどの範囲の値に該当するかを判定し、該当する振幅値のデータ数を累積してヒストグラムを作成する。
【００３７】
局所収束判定及びタップ係数修正回路４５は、ヒストグラム生成部４４ｈ及び４４ｖで作成されるヒストグラムの分布又はピーク値の位置に基づいて、局所収束の有無を判定する。そして、水平信号成分又は垂直信号成分に局所収束が存在する判定したときには、選択回路４６に選択の切り換えを指示する切り換え信号を出力すると共に、通常収束側のタップ係数をタップ係数の初期値として出力する。
【００３８】
選択回路４６は、通常はフィルタ係数適用制御回路４３から出力されるタップ係数を選択してＦＩＲフィルタ４２−１〜４２−４に出力する。局所収束判定及びタップ係数修正回路４５から切り換え信号を受け取ると、局所収束判定及びタップ係数修正回路４５から出力されるタップ係数を選択してＦＩＲフィルタ４２−１〜４２−４に出力する。これにより、局所収束が検出されたときには、選択回路４６からは、局所収束が発生していない側のタップ係数が、局所収束が発生している側のタップ係数の初期値として出力される。
【００３９】
図７は、第1の実施の形態の適応等化型イコライザの動作を示すフローチャートである。
波長分散補償部３５における波長分散補償設定処理が終了したなら（Ｓ１１）、適応等化型イコライザ３６における適応等化処理を開始する（Ｓ１２）。ステップＳ１２の適応等化処理では、フィルタ係数適用制御回路４３又は局所収束判定及びタップ係数修正回路４５から出力されるタップ係数を用いてＦＩＲフィルタ４２−１〜４２−４のタップ係数が更新される。
【００４０】
次に、ＣＭＡ収束時間が経過したか否かを判定する（Ｓ１３）。ＣＭＡ収束時間とは、局所収束を判定するための予め決められた時間である。
ＣＭＡ収束時間が経過しているときには（Ｓ１３、ＹＥＳ）、モニタ開始通知が出力され、ステップＳ１４のヒストグラム累積処理が実行される。ステップＳ１４の処理では、例えば、ヒストグラム生成部４４−１、４４−２がヒストグラムの累積を開始する。
【００４１】
そして、モニタ完了通知が出力されると、ヒストグラムを用いて局所収束の有無を判定する（Ｓ１５）。ステップＳ１５の処理では、例えば、局所収束判定及びタップ係数修正回路４５が、ヒストグラム生成部４４ｈ、４４ｖで生成されるヒストグラムに基づいて局所収束の有無を判定する。
【００４２】
局所収束であると判定したときには（Ｓ１５、ＹＥＳ）、ステップＳ１６に進み、タップ係数の初期値を再計算する。ステップＳ１６の処理では、例えば、局所収束判定及びタップ係数修正回路４５が、局所収束が発生していない側（水平信号成分又は垂直信号成分）のタップ係数を用いて、局所収束が発生している側のタップ係数の初期値を計算する。
【００４３】
次に、それまでのタップ係数を用いたＣＭＡを一時停止し、局所収束が発生している側のタップ係数をステップＳ１６で再計算した初期値に変更する（Ｓ１７）。ステップＳ１７の処理では、例えば、局所収束判定及びタップ係数修正回路４５が、選択回路４６に局所収束の発生している側のタップ係数の切り換えを指示する。これにより、選択回路４６は、局所収束判定及びタップ係数修正回路４５から出力されるタップ係数の初期値を、局所収束が検出された側のＦＩＲフィルタに出力する。
【００４４】
局所収束が検出されないときには（Ｓ１５、ＮＯ）、ステップＳ１８に進み、次段の処理を開始する。次段の処理とは、例えば、周波数オフセット制御部３７の周波数オフセットの補償処理等である。
【００４５】
図８は、ヒストグラム生成部４４ｈ、４４ｖの構成を示す図である。ヒストグラムの生成は複数レーンの適応等化型イコライザ３６の全てで行う必要はなく、任意数のレーンでヒストグラムを生成すれば良い。そして、生成したヒストグラムを用いて、他のレーンのタップ係数を補正すれば良い。図８の例は、適応等化型イコライザ３６が６４レーン分設けられている場合に、３レーンにヒストグラム生成部４４ｈ、４４ｖを設けた場合の例である。
【００４６】
図８において、ヒストグラム生成部４４ｈ、４４ｖは、それぞれパワー値算出部５１ｈ、５１ｖと、閾値判定部５２ｈ、５２ｖと、ヒストグラムカウンタ５３ｈ、５３ｖと、モニタ出力用カウンタ５４ｈ、５４ｖとを有する。また、ヒストグラム生成部４４ｈ、４４ｖは、カウンタ監視部５５と、リード（Ｒｅａｄ）監視部５６とを有する。
【００４７】
なお、各回路の符号の文字ｈは水平信号成分用の回路、文字ｖは垂直信号成分用の回路であることを示す。
水平信号成分用のパワー値算出部５１ｈは、水平信号成分ＥｈのＩ成分を２乗した値ＨＩ２とＱ成分を２乗した値ＨＱ２の和を、水平信号成分Ｅｈのパワー値（振幅値）として算出する。
【００４８】
垂直信号成分用のパワー値算出部５１ｖは、垂直信号成分ＥｖのＩ成分を２乗した値ＶＩ２とＱ成分を２乗した値ＶＱ２の和を、垂直信号成分のパワー値（振幅値）として算出する。
【００４９】
水平信号成分用の閾値判定部５２ｈは、パワー値算出部５１ｈで算出される振幅値と、ヒストグラムの各区間の閾値を比較して、振幅値がどの区間に該当するかを判定する。そして、該当する区間のヒストグラムカウンタ５３ｈにカウント値をインクリメントする信号を出力する。
【００５０】
水平信号成分用のヒストグラムカウンタ５３ｈは、ヒストグラムの区間数（例えば、３０）に対応して３０個のヒストグラムカウンタ５３ｈ−０〜５３ｈ−２９を有する。垂直信号成分用のヒストグラムカウンタ５３ｖも、同様にヒストグラムの区間数に対応して３０個のヒストグラムカウンタ５３ｖ−０〜５３ｖ−２９を有する。
【００５１】
水平信号成分用のモニタ出力用レジスタ５４ｈは、ヒストグラムカウンタ５３ｈ−０〜５３ｈ−２９に対応する数（この例では、３０個）のモニタ出力用レジスタ５４ｈ−０〜５４ｈ−２９を有する。モニタ出力用レジスタ５４ｈ−０〜５４ｈ−２９は、それぞれ対応するヒストグラムカウンタ５３ｈ−０〜５３ｈ−２９のカウント値を保持して、水平信号成分の累積値ＩＮＤＥＸ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿２９として出力する。
【００５２】
同様に、垂直信号成分用のモニタ出力用レジスタ５４ｖは、ヒストグラムカウンタ５３ｖ−０〜５３ｖ−２９に対応する数のレジスタ５４ｖ−０〜５４ｖ−２９を有する。モニタ出力用レジスタ５４ｈ−０〜５４ｈ−２９は、それぞれ対応するヒストグラムカウンタ５３ｖ−０〜５３ｖ−２９のカウントを保持して、垂直信号成分の累積値ＩＮＤＥＸ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿２９として出力する。
【００５３】
カウンタ監視部５５は、モニタ開始通知を受信すると、ヒストグラムカウンタ５３ｈ、５３ｖの監視を開始する。そして、カウンタ監視部５５は、ヒストグラムカウンタ５３ｈ−０〜５３ｈ−２９の内の何れかのカウント値が上限値に達したとき、あるいは全てのカウンタのカウント値の合計値が監視累積数の上限値に達したとき、モニタ完了通知を出力する。
【００５４】
局所収束判定及びタップ係数修正回路４５は、カウンタ監視部５５からモニタ完了通知を受信すると、モニタ出力用レジスタ５４ｈ、５４ｖの累積値を読み出し、水平信号成分と垂直信号成分のヒストグラムを作成する。
【００５５】
リード監視部５６は、モニタ出力用レジスタ５４ｈ、５４ｖの累積値の読み出しが行われたか否かを監視し、局所収束判定及びタップ係数修正回路４５により累積値の読み出しが行われたときには、ヒストグラムカウンタ５３ｈ、５３ｖをクリアする。
【００５６】
次に、局所収束判定及びタップ係数修正回路４５における局所収束判定動作を説明する。
最初に、ある振幅値を判定点として、その判定点より大きい振幅値のデータ数と、判定点以下（小さい）の振幅値のデータ数を比較することで局所収束判定を行う方法（以下、これを第１の局所収束判定方法と呼ぶ）について説明する。これは、ヒストグラムの分布に基づいて局所収束の有無を判定する場合の一例である。
【００５７】
図９は、上記の第１の局所収束判定方法を用いた局所収束判定回路６１の構成を示す図である。
局所収束判定回路６１は、例えば、水平信号成分の局所収束を判定する回路と、垂直信号成分の局所収束を判定する回路の２つを有する。局所収束判定回路６１は、図５の局所収束判定及びタップ係数修正回路４５の一部である。
【００５８】
図９において、局所収束判定回路６１は、閾値Ｉｎｄｅｘの値（例えば、基準値）に基づいて、累積値ＩＮＤＥＸ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿２９の出力先を切り換える３０個のセレクタ６２−０〜６２−２９と、閾値Ｉｎｄｅｘを保持する閾値Ｉｎｄｅｘ保持部６３を有する。また、局所収束判定回路６１は、閾値Ｉｎｄｅｘ以下の振幅値の累積値（データ数）を加算して下側合計値を算出する下側合計値算出部６４と、閾値Ｉｎｄｅｘより大きい振幅値の累積値を加算して上側合計値を算出する上側合計値算出部６５を有する。さらに、局所収束判定回路６１は、下側合計値と上側合計値を比較して局所収束の有無を判定する局所収束判定部６６を有する。
【００５９】
閾値Ｉｎｄｅｘ保持部６３は、ＩＮＤＥＸ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿２９の上側と下側の境界となるＩＮＤＥＸ値を保持する。
セレクタ６２−０〜６２−２９は、閾値Ｉｎｄｅｘ保持部６３に保持されている閾値Ｉｎｄｅｘと、ＩＮＤＥＸ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿２９の内の任意のＩＮＤＥＸ番号を比較する。そして、ＩＮＤＥＸ番号が閾値Ｉｎｄｅｘ以下のときには、その累積値を下側合計値算出部６４に出力する。また、ＩＮＤＥＸ番号Ａが閾値Ｉｎｄｅｘより大きいときには、その累積値を上側合計値算出部６５に出力する。
【００６０】
下側合計値算出部６４は、セレクタ６２−０〜６２−２９から出力される累積値を加算して下側合計値を計算する。上側合計値算出部６５は、セレクタ６２−０〜６２−２９から出力される累積値を加算して上側合計値を計算する。
【００６１】
局所収束判定部６６は、下側合計値と上側合計値を比較し、下側合計値が上側合計値より大きいときには局所収束と判定する。下側合計値が上側合計値以下のときには、正常収束と判定する。
【００６２】
図１０（Ａ）、（Ｂ）は、第１の局所収束判定方法の説明図である。図１０（Ａ）、（Ｂ）の縦軸は振幅に対応するＩＮＤＥＸ番号を示し、横軸はデータ数（データ度数）を示している。ＩＮＤＥＸ番号が大きくなる方向、すなわち、図１０（Ａ）、（Ｂ）に矢印で示す方向に振幅値が大きくなる。
【００６３】
図１０（Ａ）、（Ｂ）は、例えば、局所収束の判定の基準となる閾値（閾値Ｉｎｄｅｘ）としてＩＮＤＥＸ＿１５を設定した場合を示している。
図１０（Ａ）に示すように、ＩＮＤＥＸ番号が閾値（例えば、ＩＮＤＥＸ＿１５）未満のデータ数の合計値が、閾値以上のＩＮＤＥＸのデータ数の合計値以下の場合には、正常収束と判定する。
【００６４】
図１０（Ｂ）に示すように、閾値未満のＩＮＤＥＸのデータ数の合計値が、閾値以上のＩＮＤＥＸのデータ数の合計値より大きいときには、局所収束と判定する。
次に、ある振幅値を判定点として、ヒストグラムのピーク値が判定点の上側にあるか、下側にあるかにより局所収束の有無を判定する方法（以下、この方法を第２の局所収束判定方法と呼ぶ）について説明する。これは、ヒストグラムの分布（例えば、ピーク値の位置）に基づいて、局所収束の有無を判定する場合の一例である。
【００６５】
図１１は、上記の第２の局所収束判定方法を用いた局所収束判定回路７１の構成を示す図である。
局所収束判定回路７１は、最大データ数選択部７２と、閾値Ｉｎｄｅｘ保持部７３と、閾値判定部７４を有する。
【００６６】
最大度数選択部７２は、ヒストグラム生成部４４ｈ、４４ｖから出力されるＩＮＤＥＸ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿２９のデータ数の内で最大データ数のＩＮＤＥＸ番号（最大度数Ｉｎｄｅｘ）を特定し、そのＩＮＤＥＸ番号を閾値判定部７４に出力する。
【００６７】
閾値Ｉｎｄｅｘ保持部７３は、判定の基準となる閾値Ｉｎｄｅｘを保持する。
閾値判定部７４は、最大度数選択部７２から出力される最大データ数のＩＮＤＥＸ番号と、閾値Ｉｎｄｅｘ保持部７３に保持されている閾値Ｉｎｄｅｘを比較して、最大データ数のＩＮＤＥＸ番号が閾値Ｉｎｄｅｘより大きいか否かを判定する。すなわち、最大データ数の振幅値が、特定の振幅値（閾値又は基準値）より大きいか否かを判定する。
【００６８】
最大データ数のＩＮＤＥＸ番号が閾値Ｉｎｄｅｘより大きいときには、正常収束と判定する。すなわち、ヒストグラムにおいて、最大データ数の振幅値が、予め決められた振幅閾値より大きい（又は以上）ときには、正常収束と判定する。
【００６９】
他方、最大データ数のＩＮＤＥＸ番号が閾値Ｉｎｄｅｘより小さいときには、局所収束と判定する。すなわち、ヒストグラムにおいて、最大データ数の振幅値が、上記の振幅閾値より小さいときには、局所収束と判定する。
【００７０】
図１２（Ａ）、（Ｂ）は、第２の局所収束判定方法の説明図である。図１２（Ａ）、（Ｂ）の縦軸は振幅に対応するＩＮＤＥＸ番号を示し、横軸はデータ数を示している。
図１２（Ａ）、（Ｂ）は、例えば、閾値ＩｎｄｅｘとしてＩＮＤＥＸ＿１４を設定した場合の例である。
【００７１】
図１２（Ａ）に示すように、ヒストグラムの振幅のピーク値が、閾値Ｉｎｄｅｘの振幅値より大きい（又は以上）ときには、正常収束と判定する。
他方、図１２（Ｂ）に示すように、ヒストグラムの振幅のピーク値が、閾値Ｉｎｄｅｘの振幅値より小さいときには、局所収束と判定する。
【００７２】
次に、振幅値０のデータ数が閾値より大きいか否かにより局所収束の有無を判定する方法（以下、この方法を第３の局所収束判定方法と呼ぶ）について説明する。これは、ヒストグラムの分布に基づいて、局所収束の有無を判定する場合の一例である。
【００７３】
図１３は、第３の局所収束判定方法を用いた局所収束判定回路の構成を示す図である。
局所収束判定回路８１は、閾値判定部８２と、閾値保持部８３を有する。閾値判定部８２は、ＩＮＤＥＸ＿０のデータ数と、閾値保持部８３に保持されている閾値を比較して局所収束の有無を判定する。閾値判定部８２は、ＩＮＤＥＸ＿０のデータ数が閾値以下のときには正常収束と判定する。また、閾値判定部８２は、ＩＮＤＥＸ＿０のデータ数が閾値より大きいときは局所収束と判定する。
【００７４】
図１４（Ａ）、（Ｂ）は、第３の局所収束判定方法の説明図である。図１４（Ａ）、（Ｂ）の縦軸は振幅に対応するＩＮＤＥＸ番号を示し、横軸はデータ数（データ度数）を示している。
【００７５】
図１４、（Ａ）に示すように、ＩＮＤＥＸ＿０のデータ数が閾値以下のときには、正常収束と判定する。
他方、図１４、（Ｂ）に示すように、ＩＮＤＥＸ＿０のデータ数が閾値より大きいときには、局所収束と判定する。
【００７６】
次に、局所収束と判定されたときのタップ係数の初期値の計算方法を説明する。図１５及び図１６は、タップ係数初期値の計算方法の説明図である。
局所収束と判定した場合には、局所収束が発生していない側のタップ係数を用いてタップ係数初期値を設定する。
【００７７】
図１５は、タップ係数初期値の計算方法の説明図（１）であり、図１６は、タップ係数初期値の計算方法の説明図（２）である。
以下の説明では、ＦＩＲフィルタ４２−１のタップ係数をｈｈｈ、ＦＩＲフィルタ４２−２のタップ係数をｈｖｈ、とする。また、ＦＩＲフィルタ４２−３のタップ係数をｈｈｖ、ＦＩＲフィルタ４２−４のタップ係数をｈｖｖとする。ＦＩＲフィルタ４２−１〜４２−４とタップ係数の関係は、図２に示したものと同じである。
【００７８】
図１５は、垂直信号成分に局所収束が検出された場合に、水平信号成分を分離するＦＩＲフィルタ４２−２のタップ係数ｈｖｈから、垂直信号成分を分離するＦＩＲフィルタ３２−３のタップ係数ｈｈｖの初期値を計算する場合の例を示している。
【００７９】
正常収束している水平側のＦＩＲフィルタ４２−２のタップ係数ｈｖｈは、ｈｖｈ（ｔｋ）＝（ａｖｈ（ｔｋ），ｂｖｈ（ｔｋ））で表せる。
局所収束している垂直側のＦＩＲフィルタ４２−３のタップ係数ｈｈｖは、正常収束している水平側のＦＩＲフィルタ４２−２のタップ係数ｈｖｈから、次の式で計算することができる。
ｈｈｖ（ｔｋ）＝（−ａｖｈ（−ｔｋ），ｂｖｈ（−ｔｋ）
【００８０】
すなわち、局所収束している垂直側のＦＩＲフィルタ４２−３のタップ係数ｈｈｖ（ｔｋ）は、水平側のタップ係数ｈｖｈ（ｔｋ）を用いて、タップ中心を基準としてｔｋの値を反転させ、データのI成分ａｖｈの符号を反転させた値として求めることができる。ｔｋは、タップ中心に対するタップの位置を特定する値である。
【００８１】
図１６は、水平側のＦＩＲフィルタ４２−１のタップ係数ｈｈｈから、垂直信号成分を分離するＦＩＲフィルタ４２−４のタップ係数ｈｖｖの初期値を計算する場合の例を示している。
【００８２】
ＦＩＲ４２−１のタップ係数ｈｈｈは、ｈｈｈ（ｔｋ）＝（ａｈｈ（ｔｋ），ｂｈｈ（ｔｋ））と表せる。
局所収束している垂直側のＦＩＲフィルタ４２−４のタップ係数ｈｖｖは、正常収束している水平側のＦＩＲフィルタ４２−１のタップ係数ｈｈｈを用いて、次の式で計算することができる。
ｈｖｖ（ｔｋ）＝（ａｈｈ（-ｔｋ），−ｂｈｈ（-ｔｋ））
【００８３】
すなわち、垂直側のＦＩＲフィルタ４２−４のタップ係数ｈｖｖ（ｔｋ）は、水平側のタップ係数ｈｈｈ（ｔｋ）を用いて、タップ中心を基準にしてｔｋの値を反転させ、データのQ成分ｂｈｈの符号を反転させた値として求めることができる。
【００８４】
上述した第1の実施の形態によれば、適応等化型イコライザ３６により局所収束の有無を判定することができるので、信号点を判定してフレームを組み立て後に局所収束を判定する方法に比べて判定に要する時間を短縮できる。
【００８５】
次に、図１７は、第２の実施の形態の適応等化型イコライザ９１の構成を示す図である。図１７において、図５と同じ回路ブロックには、同じ符号を付けてそれらの説明を省略する。
【００８６】
適応等化型イコライザ９１は、４個のＦＩＲフィルタ４２−１〜４２−４と、フィルタ係数適用制御回路４３と、ヒストグラム生成部４４ｈ及び４４ｖと、局所収束・ピーク選択及びタップ係数修正回路９２を有する。
【００８７】
局所収束・ピーク選択及びタップ係数修正回路９２は、ヒストグラムを用いて局所収束の有無を判定し、局所収束が発生しているときには、局所収束が発生していない側のタップ係数から、局所収束が発生している側のタップ係数を計算する。また、局所収束・ピーク選択及びタップ係数修正回路９２は、水平側及び垂直側のヒストグラムのピーク値を比較し、ピーク値の大きい方のタップ係数を用いて他方のタップ係数初期値を計算する。
【００８８】
これにより、同値収束を防止するためのタップ係数初期値の設定を、信号振幅のピーク値の大きい方、すなわち信号品質がより高いと推定される側のタップ係数を用いて行うことができる。
【００８９】
図１８は、水平側ヒストグラムと垂直側ヒストグラムを示す図である。図１８において、縦軸は信号の振幅値に対応するＩＮＤＥＸ番号を示し、横軸は各ＩＮＤＥＸのデータ数を示す。
【００９０】
図１８の例では、水平側ヒストグラムのピーク値が、垂直側ヒストグラムのピーク値より大きいので、水平側のタップ係数を用いて垂直側のタップ係数初期値が計算される。
図１９は、第２の実施の形態の適応等化型イコライザ９１の動作を示すフローチャートである。
【００９１】
波長分散補償部３５における波長分散処理が終了したなら（Ｓ２１）、適応等化処理を開始する（Ｓ２２）。次に、ＣＭＡ（constant modulus algorithm）の収束時間が経過したか否かを判定する（Ｓ２３）。
【００９２】
収束時間が経過したなら（Ｓ２３、ＹＥＳ）、ステップＳ２４に進み、ヒストグラムの累積を開始し、決められたサンプル数のヒストグラムを作成する。ステップＳ２４の処理では、例えば、ヒストグラム生成部４４ｈ、４４ｖが、それぞれ水平信号成分、垂直信号成分のヒストグラムを生成する。
【００９３】
次に、局所収束か否かを判定する（Ｓ２５）。ステップＳ２５の処理では、例えば、局所収束・ピーク選択及びタップ係数修正回路９２が、前述した第１、第２又は第３の局所収束判定方法を用いて局所収束の有無を判定する。
【００９４】
局所収束が発生していないときには、ステップＳ２６に進み、水平信号成分と垂直信号成分のヒストグラムのピーク値の比較を行ったか否かを判定する。局所収束と判定したときには（Ｓ２５、ＹＥＳ）、ステップＳ２８に進む。
ヒストグラムのピーク値の比較を行っていないときには（Ｓ２６、ＮＯ）、ステップＳ２７に進み、水平信号成分と垂直信号成分のヒストグラムのピーク値を比較する。
【００９５】
次に、ステップＳ２８においてタップ係数初期値の再計算を行う。ステップＳ２８のタップ係数初期値の再計算は、ステップＳ２５において、局所収束と判定されたとき（Ｓ２５、ＹＥＳ）、あるいは、ステップＳ２７のピーク値の比較処理の後に実行される。すなわち、ステップＳ２５において、局所収束と判定されたときには、正常収束側のタップ係数を用いて、局所収束が発生している側のタップ係数初期値を計算する。また、ステップＳ２７でヒストグラムのピーク値の比較が行われたときには、ピーク値の大きい方（水平信号成分又は垂直信号成分）のタップ係数を用いて、ピーク値の小さい方のタップ係数初期値を再計算する。
【００９６】
図２０は、ヒストグラムのピーク値の説明図である。図２０の縦軸はデータ数を示し、横軸は振幅値を示す。
図２０の三角印の点は水平信号成分の振幅値のヒストグラムを示し、□印の点は垂直信号成分の振幅値のヒストグラムを示す。図２０の例では、水平信号成分のヒストグラムのピーク値の方が、垂直信号成分のピーク値より大きいので、水平側のタップ係数を用いて垂直側のタップ係数初期値が計算される。
【００９７】
図１９に戻り、ステップＳ２９において、ＣＭＡの等化処理を一時停止して、ステップＳ２８で計算したタップ係数初期値を用いて局所収束側のタップ係数を修正する。その後、ステップＳ２２において、修正したタップ係数を用いて適応等化処理を開始する。
【００９８】
ステップＳ２６において、ピーク比較が既に行われていると判定された場合には（Ｓ２６、ＹＥＳ）、ステップＳ３０に進み、次段の処理、例えば、周波数オフセット補償処理等を実行する。
【００９９】
図１９のフローチャートでは、ヒストグラムのピーク値の比較を一度だけ行うようにしたが、ピーク値の比較を複数回行っても良い。
図２１は、局所収束・ピーク値選択及びタップ係数修正回路９２の中のピーク選択回路１０１の一例を示す図である。
【０１００】
ピーク選択回路１０１は、水平信号成分のヒストグラムの最大値を選択するだ最大度数選択部１０２と、垂直信号成分のヒストグラムの最大値を選択する最大度数選択部１０３と、大小比較部１０４とを有する。
【０１０１】
最大度数選択部１０２は、水平信号成分の振幅値のデータ数を示すＩＮＤＥＸ＿Ｈ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿Ｈ＿２９の内のピーク値を選択し、選択したピーク値を最大カウント値Ｈとして大小比較部１０４に出力する。ＩＮＤＥＸ＿Ｈ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿Ｈ＿２９は、例えば、図８の水平信号成分のモニタ出力用レジスタ５４ｈから出力される。
【０１０２】
最大度数選択部１０３は、垂直信号成分の振幅値のデータ数を示すＩＮＤＥＸ＿Ｖ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿Ｖ＿２９のＩＮＤＥＸ値の内のピーク値を選択し、選択したピーク値を垂直最大カウント値Ｖｓｉｔｅ大小比較部１０４に出力する。ＩＮＤＥＸ＿Ｖ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿Ｖ＿２９は、図８の垂直信号成分のモニタ出力用レジスタ５４ｖから出力される。
【０１０３】
大小比較部１０４は、水平側の最大カウント値Ｈと、垂直側の最大カウント値Ｖとを比較し、最大カウント値の小さい方をタップ係数の修正対象として特定する。
ピーク選択回路１０１により修正対象の信号が選択されると、局所収束・ピーク選択及びタップ係数修正回路９２は、最大カウント値の大きい方のＦＩＲフィルタのタップ係数を用いて、修正対象の水平又は垂直側のＦＩＲフィルタのタップ係数を修正する。
【０１０４】
上述した第２の実施の形態は、信号の振幅のヒストグラムのピーク値の大きい方のタップ係数を用いて他方のタップ係数の初期値を計算する。これにより、信号品質の高い信号を等化しているフィルタのタップ係数を用いて他方のタップ係数を修正することで、信号品質の低下を防止し、かつ同値収束を回避することができる。さらに、上述した第1、第２又は第３の局所収束判定方法を用いることで、より短時間で局所収束の有無を判定できる。
【０１０５】
上述した第１及び第２の実施の形態に関し、以下の付記を開示する。
（付記１）
光信号を変換して得られる電気信号を水平信号成分と垂直信号成分に分離する等化フィルタと、
前記等化フィルタの出力の水平信号成分と垂直信号成分のヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段と、
水平信号成分の前記ヒストグラムと垂直信号成分の前記ヒストグラムの分布に基づいて、局所収束の有無を判定する判定手段とを備えるデジタルコヒーレント光受信器。
（付記２）
前記判定手段は、水平信号成分の前記ヒストグラムのピーク値と前記垂直信号成分の前記ヒストグラムのピーク値を比較し、前記ピーク値の大きい方の前記等化フィルタのタップ係数を用いて、他方のタップ係数を修正する付記１記載のデジタルコヒーレント光受信器。
（付記３）
前記判定手段は、水平信号成分の前記ヒストグラムのデータ数のピーク値を選択する水平側最大値選択部と、垂直信号成分の前記ヒストグラムのデータ数のピーク値を選択する垂直側最大値選択部と、水平側のピーク値と垂直側のピーク値を比較して、ピーク値の小さい側をタップ係数の修正対象として指定する大小比較部とを備える付記２記載のデジタルコヒーレント光受信器。
（付記４）
前記判定手段は、水平又は垂直信号成分の振幅値又は振幅値に対応する値を基準値として、前記基準値以上の前記ヒストグラムの振幅値のデータ数の和と、前記基準値未満の前記ヒストグラムの振幅値のデータ数の和を比較し、前記基準値未満のデータ数の和が前記基準値以上のデータ数の和より大きいとき局所収束と判定する付記１、２又は３記載のデジタルコヒーレント光受信器。
（付記５）
前記判定手段は、局所収束の判定の基準値を記憶する基準値記憶部と、前記ヒストグラムの複数の振幅値の内で前記準値以上の振幅値のデータ数の和を計算する上側合計値計算部と、前記ヒストグラムの複数の振幅値の内で前記基準値未満の振幅値のデータ数の和を計算する下側合計値計算部と、前記上側合計値計算部から出力される上側合計値と前記下側合計値計算部から出力される下側合計値を比較し、下側合計値が上側合計値より大きいとき局所収束と判定する局所収束判定部とを備える付記４記載のデジタルコヒーレント。
（付記６）
前記判定手段は、前記ヒストグラムの最大データ数の振幅値と基準値を比較し、最大データ数の振幅値が基準値以下のとき局所収束と判定する付記１、２又は３記載のデジタルコヒーレント光受信器。
（付記７）
前記判定手段は、局所収束の判定の基準となる基準値を記憶する基準値記憶部と、前記ヒストグラムの各振幅値のデータ数の最大値を選択する最大値選択部と、前記最大値選択部で選択された最大値と前記基準値を比較し、前記最大値が前記基準値未満のとき局所収束と判定する局所収束判定部とを備える付記６記載のデジタルコヒーレント光受信器。
（付記８）
前記判定手段は、前記ヒストグラムの一定値以下の特定の振幅値のデータ数と基準値を比較し、前記特定の振幅値のデータ数が前記基準値より大きいとき局所収束と判定する付記１、２又は３記載のデジタルコヒーレント光受信器。
（付記９）
局所収束の判定の基準となる前記基準値を記憶する基準値記憶部と、前記ヒストグラムの前記特定の振幅値のデータ数と前記基準値を比較し、前記特定の振幅値のデータ数が前記基準値より大きいとき局所収束と判定する局所収束判定部とを備える付記８記載のデジタルコヒーレント光受信器。
（付記１０）
前記等化フィルタから出力される水平信号成分と垂直信号成分に基づいて、前記等化フィルタのフィルタ係数を算出してフィルタ係数算出回路と、
前記判定手段から出力されるフィルタ係数と前記フィルタ係数算出回路から出力されるフィルタ係数の一方を選択して前記等化フィルタに出力する選択回路とを有し、
前記判定手段は、前記等化フィルタから出力される水平信号成分と垂直信号成分とに基づいて、前記等化フィルタのフィルタ係数を算出し、算出したフィルタ係数を前記選択回路に出力すると共に、局所収束の有無の判定結果に基づいて、前記選択回路におけるフィルタ係数の選択の切り換えを指示する付記１乃至９の何れか１つに記載のデジタルコヒーレント光受信器。
（付記１１）
前記等化フィルタは複数のＦＩＲフィルタであり、
前記判定手段は、前記複数のＦＩＲフィルタから出力される水平信号成分と垂直信号成分に基づいて、水平側のＦＩＲフィルタのタップ係数と垂直側のタップ係数を算出し、正常収束している側のタップ係数を局所収束が検出された側のタップ係数の初期値として出力する付記１乃至９の何れか１つに記載のデジタルコヒーレント光受信器。
（付記１２）
光信号を変換して得られる電気信号を水平信号成分と垂直信号成分に分離する等化フィルタと、
前記等化フィルタの出力の水平信号成分と垂直信号成分のヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段と、
水平信号成分の前記ヒストグラムと垂直信号成分の前記ヒストグラムの分布に基づいて、局所収束の有無を判定する判定手段とを備える適応等化型イコライザ。
（付記１３）
前記判定手段は、水平信号成分の前記ヒストグラムのピーク値と前記垂直信号成分の前記ヒストグラムのピーク値を比較し、前記ピーク値の大きい方の前記等化フィルタのタップ係数を用いて、他方の前記等化フィルタのタップ係数を修正する付記１２記載の適応等化型イコライザ。
（付記１４）
光信号を変換して得られる電気信号を等化フィルタにより水平信号成分と垂直信号成分に分離し、
前記等化フィルタの出力の水平信号成分と垂直信号成分のヒストグラムを作成し、
水平信号成分の前記ヒストグラムと垂直信号成分の前記ヒストグラムの分布に基づいて、局所収束の有無を判定するデジタルコヒーレント光通信方法。
（付記１５）
水平信号成分の前記ヒストグラムのピーク値と垂直信号成分の前記ヒストグラムのピーク値を比較し、前記ピーク値の大きい方の前記等化フィルタのタップ係数を用いて、局所収束が発生している側の前記等化フィルタのタップ係数を修正する付記１４記載のデジタルコヒーレント光通信方法。
【符号の説明】
【０１０６】
１１ 適応等化型イコライザ
１２−１、１２−２、１２−３、１２−４ ＦＩＲフィルタ
１３ フィルタ係数適用制御回路
２１ 適応等化型イコライザ
２２−１、２２−２，２２−３，２２−４ ＦＩＲフィルタ
２３ フィルタ係数適用制御回路
３１ デジタルコヒーレント光受信器
３２ ９０度ハイブリッド回路
３３ アナログ・デジタル・コンバータ
３４ Ｄｅｍｕｘ
３５ 波長分散補償部
３６ 適応等化型イコライザ
３７ 周波数オフセット制御部
３８ 搬送波位相推定制御部
３９ 判定部
４０ フレーム同期部
４２−１ ＦＩＲフィルタ
４３ フィルタ係数適用制御回路
４４ｈ、４４ｖ ヒストグラム生成部
４５ 局所収束判定及びタップ係数修正回路
５１ パワー値算出部
５２ 閾値判定部
５３ｈ、５３ｖ ヒストグラムカウンタ
５４ｈ、５４ｖ モニタ出力用レジスタ
５５ カウンタ監視部
５６ リード監視部
６１ 局所収束判定回路
６２−１ セレクタ
６３ 閾値Ｉｎｄｅｘ保持部
６４ 加算器
６５ 加算器
６６ 局所収束判定部
７１ 局所収束判定回路
７２ 最大度数選択部
７３ 閾値Ｉｎｄｅｘ保持部
７４ 閾値判定部
８１ 局所収束判定回路
８２ 閾値判定部
８３ 閾値保持部
９１ 適応等化型イコライザ
９２ 局所収束・ピーク選択及びタップ係数修正回路
１０１ ピーク選択回路
１０２、１０３ 最大度数選択部
１０４ 大小比較部
【技術分野】
【０００１】
デジタルコヒーレント光受信器、適応等化型イコライザ及びデジタルコヒーレント光通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
４０Ｇｂｐｓ、１００Ｇｂｐｓの超高速通信においては、ＯＳＮＲ(Optical Signal-to-Noise Ratio)の不足と波長分散等の線形歪みが問題となる。アナログ・デジタル・コンバータを用いたデジタルコヒーレント受信方式が、それらの問題の解決策として注目されている。
【０００３】
１００Ｇｂｐｓ超級の伝送には、垂直偏波・水平偏波の直交した偏波に対して独立したデータを変調する偏波直交変調が採用される。光ファイバの中の偏波状態は１０ＫＨｚ以上の高速な偏波変動を生じる場合があるため、受信部ではこの高速偏波変動に追従しつつ垂直偏波・水平偏波の信号に分離する高速偏波制御が必要となる。高速偏波制御のために適応等化型イコライザが用いられる。
【０００４】
図１は、適応等化型イコライザ１１の一例を示す図である。適応等化型イコライザ１１は、４個のＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ１２−１〜１２−４と、フィルタ係数適用制御回路１３を有する。
【０００５】
図１において、適応等化型イコライザ１１の入力側の水平信号成分Ｅｈ＝（Ｉｈ，Ｑｈ）と垂直信号成分Ｅｖ＝（Ｉｖ，Ｑｖ）は偏波変動成分を含む信号である。出力側の水平信号成分Ｅｈ’＝（Ｉｈ’，Ｑｈ’）と垂直信号成分Ｅｖ’＝（Ｉｖ’，Ｑｖ’）は偏波分離された信号である。
【０００６】
ＦＩＲフィルタ１２−１及び１２−２には、それぞれ水平信号成分Ｅｈ＝（Ｉｈ，Ｑｈ）と垂直信号成分Ｅｖ＝（Ｉｖ，Ｑｖ）が入力し、それらを合成した信号が偏波分離された水平信号成分Ｅ’ｈ＝（Ｉ’ｈ，Ｑ’ｈ）として出力される。同様に、ＦＩＲフィルタ１２−３及び１２−４には、それぞれ水平信号成分Ｅｈ＝（Ｉｈ，Ｑｈ）と垂直信号成分Ｅｖ＝（Ｉｖ，Ｑｖ）が入力し、それらを合成した信号が偏波分離された垂直信号成分Ｅ’ｖ＝（Ｉ’ｖ，Ｑ’ｖ）として出力される。
【０００７】
フィルタ係数適用制御回路１３は、４個のＦＩＲフィルタ１２−１〜１２−４のタップ係数と合成比率を制御する回路である。
上記の適応等化型イコライザ１１は、タップ係数とＦＩＲフィルタの合成比率を、光ファイバの偏光変動よりも十分高速な更新時間でリアルタイムかつ適応的に更新することで、偏光状態の変動とＰＭＤに対して安定な受信状態を実現することができる。ＰＭＤ（Polarization Mode Dispersion）は偏波モード分散である。
【０００８】
適応等化型イコライザの適応等化方法として、トレーニングシンボルを用いる方法、判定指向法（ＤＤ−ＬＭＳ：Decision Directed-Least Mean Squares）、ＣＭＡ（Constant Modulus Algorithm）法などが提案されている。ＣＭＡ法はトレーニングシンボルを必要としないブラインド等化の一種であり、適応等化後の信号のピークパワーが一定になるようにフィルタのタップ係数を制御する方法である。ＣＭＡ法は、トレーニングシンボルを用いる方法やＤＤ−ＬＭＳと比較して回路が簡単で、タップ係数初期値に依存せずに収束可能という利点がある。
【０００９】
図２は、ＣＭＡ法を用いた適応等化型イコライザの構成を示す図である。適応等化型イコライザ２１は、４個のＦＩＲフィルタ２２−１〜２２−４と、フィルタ係数適用制御回路２３とを有する。ＦＩＲフィルタ２２−１のタップ係数をｈｈｈ、ＦＩＲフィルタ２２−２のタップ係数をｈｖｈ、ＦＩＲフィルタ２２−３のタップ係数をｈｈｖ、ＦＩＲフィルタ２２−４のタップ係数をｈｖｖで示す。
【００１０】
ＣＭＡ法におけるフィルタのタップ係数の更新式は、以下のように表せる。
Ｈ（ｎ＋１）＝Ｈ（ｎ）−μ・ｒｎ*（｜ｙｎ｜２−γ）ｙｎ
ｒｎ*＝（Ｅｈ*，Ｅｖ*）=(（Ｉｈ，-Ｑｈ）, （Ｉｖ，-Ｑｖ）) ：ＦＩＲ入力信号
ｙｎ＝（Ｅｈ’，Ｅｖ’）：ＦＩＲ出力信号
Ｈ（ｎ）：タップ係数、 γ：目標振幅定数
フィルタ係数適用制御回路２３は、上記の式を用いて信号のピークパワーが一定となるようにフィルタのタップ係数を制御する。
【００１１】
ところで、１００Ｇｂｐｓを超える信号のデジタル信号処理をＣＭＯＳ回路で実現する場合には、並列に多数（例えば、５００レーン以上）の回路を設け、その内の数レーンを選択してフィードバックをかけている。このとき、ＦＩＲフィルタのタップ係数の初期値によっては、ＦＩＲフィルタが局所的な最小解に収束し、正しい波形整形ができない場合がある。
【００１２】
図３は、水平偏波側と垂直偏波側コンスタレーションを示す図である。図３に示すように、水平（Ｈ）偏波側コンスタレーションは中心付近で収束しており、水平偏波側が局所最小解に収束している。
【００１３】
ＦＥＣ（forward error correction）カウンタ等を用いて局所的な最小解への収束を検出するためには、局発光周波数オフセット推定部、搬送波位相推定部、判定部及びフレーム同期部等の処理が終了してフレームの抽出が完了する必要がある。そのため、局所的な最小解の収束（これを局所収束と呼ぶ）を検出するまでに時間がかかるという問題点があった。
【００１４】
また、ＣＭＡ法においては、収束解の単一性が保証されないという問題点があった。すなわち、ＣＭＡ法を用いた適応等化型イコライザにおいては、水平偏波信号と垂直偏波信号を２つの異なる信号に分離できる場合と、水平偏波信号と垂直偏波信号として同一の偏波信号が出力される場合がある。
【００１５】
ＣＭＡ法における上記の課題を解決するために、入力信号を偏波分離する偏波分離器の分離出力信号の目標確率密度関数の対数偏微分値を計算し、その対数偏微分値に基づいて、多重出力信号の分布を最適化するための目標最適化関数の勾配を計算する。さらに、計算により得られた勾配に基づいて、フィルタの係数の更新を行うことで、同値収束を回避する技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【００１６】
また、水平偏波信号又は垂直偏波信号を出力するＦＩＲフィルタの一方のタップ係数から他方のタップ係数を計算する技術が知られている。同値収束が発生した場合でも、タップ係数を再生成することで同値収束を避けることができる（例えば、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００９−２９６５９６号公報
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】Initial Tap Setup of Constant Modulus Algorithm for Polarization De-multiplexing in Optical Coherent Receivers: L. Liu, Zhenning Tao, Weizhen Yan, Shoichro Oda, Takeshi Hoshidad, Jens C. Rasmussen; OFC/NFOEC' 2009, paper OMT2, 2009
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
デジタルコヒーレント光受信器において、局所収束の判定に要する時間を短縮することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
開示のデジタルコヒーレント光受信器は、光信号を変換して得られる電気信号を水平信号成分と垂直信号成分に分離する等化フィルタと、前記等化フィルタの出力の水平信号成分と垂直信号成分のヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段と、水平信号成分の前記ヒストグラムと垂直信号成分の前記ヒストグラムの分布に基づいて、局所収束の有無を判定する判定手段とを備える。
【発明の効果】
【００２１】
開示のデジタルコヒーレント光受信器によれば、局所収束の判定に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】適応等化型イコライザを示す図である。
【図２】ＣＭＡ法を用いた適応等化型イコライザを示す図である。
【図３】水平偏波側と垂直偏波側コンスタレーションを示す図である。
【図４】デジタルコヒーレント光受信器の構成を示す図である。
【図５】第１の実施の形態の適応等化型イコライザの構成を示す図である。
【図６】ヒストグラムの一例を示す図である。
【図７】第１の実施の形態の適応等化型イコライザの動作を示すフローチャートである。
【図８】ヒストグラム生成部の構成を示す図である。
【図９】第１の局所収束判定方法を用いた局所収束判定回路の構成を示す図である。
【図１０】第１の局所収束判定方法の説明図である。
【図１１】第２の局所収束判定方法を用いた局所収束判定回路の構成を示す図である。
【図１２】第２の局所収束判定方法の説明図である。
【図１３】第３の局所収束判定方法を用いた局所収束判定回路の構成を示す図である。
【図１４】第３の局所収束判定方法の説明図である。
【図１５】タップ係数初期値の計算方法の説明図（１）である。
【図１６】タップ係数初期値の計算方法の説明図（２）である。
【図１７】第２の実施の形態の適応等化型イコライザの構成を示す図である。
【図１８】水平側及び垂直側のヒストグラムを示す図である。
【図１９】第２の実施の形態の適応等化型イコライザの動作を示すフローチャートである。
【図２０】ヒストグラムのピーク値の説明図である。
【図２１】ピーク選択回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図４は、デジタルコヒーレント光受信器の構成の一例を示す図である。デジタルコヒーレント光受信器３１は、９０度ハイブリッド回路３２と、アナログ・デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）３３−１〜３３−４と、Ｄｅｍｕｘ部３４と、波長分散補償部３５と、適応等化型イコライザ３６とを有する。また、デジタルコヒーレント光受信器３１は、周波数オフセット制御部３７と、搬送波位相推定制御部３８と、判定部３９と、フレーム同期部４０とを有する。上記のアナログ・デジタル・コンバータ３３−１〜３３−４、Ｄｅｍｕｘ部３４、波長分散補償部３５、適応等化型イコライザ３６等は、例えば、ＣＭＯＳＩＣ等のハードウェア回路により実現できる。
【００２４】
９０度ハイブリッド回路３２は、光９０度ハイブリッド機能と、光電変換機能と、電流・電圧変換機能（ＴＩＡ：Transimpedance Amplifier）とを有する。９０度ハイブリッド回路３２は、局発光を用いて信号光から局発光と同相の光信号と９０度位相差を持つ光信号を抽出し、抽出した光信号を電気信号に変換し、信号のＩ成分、Ｑ成分に分離する。
【００２５】
アナログ・デジタル・コンバータ１３−１〜１３−４は、９０度ハイブリッド回路３２から出力されるアナログ信号を、クロック信号に同期したタイミングでサンプリングしてデジタル信号に変換する。
【００２６】
Ｄｅｍｕｘ部３４は、後段の複数の回路で信号を並列に処理できるように信号のＩ成分、Ｑ成分を並列展開する。Ｄｅｍｕｘ部３４とその後段の回路は、信号のＩ成分、Ｑ成分を並列展開するため、あるいは並列展開された信号を処理するためにそれぞれ複数レーンの回路が設けられている。
【００２７】
波長分散補償部３５は、Ｄｅｍｕｘ部３４から出力される偏波成分を含む水平信号成分Ｅｈ＝（Ｉｈ，Ｑｈ）と垂直信号成分Ｅｖ＝（Ｉｖ，Ｑｖ）の波長分散を補償する。
適応等化型イコライザ３６は、フィルタのタップ係数を適応的に更新して、偏波成分を分離した水平信号成分Ｅｈ’＝（Ｉｈ’，Ｑｈ’）と垂直信号成分Ｅｈ’＝（Ｉｖ’，Ｑｈ’）を出力する。適応等化型イコライザ３６は、並列展開された信号のＩ成分、Ｑ成分を処理する複数の回路を有する。
【００２８】
周波数オフセット制御部３７は、送信側と受信側の局発光の周波数オフセットを補償する。搬送波位相推定制御部３８は搬送波の位相差を推定して補償する。
判定部３９は、I,Q平面上の信号点を判定してデータを復調する。フレーム同期部４０は、復調したデータを決められたフォーマットのフレームに組み立てる。
デジタルコヒーレント光受信器３１は、上記の構成の回路に限らず、公知の他の構成の回路を用いることができる。
【００２９】
図５は、第1の実施の形態の適応等化型イコライザ３６の構成を示す図である。適応等化型イコライザ３６は、４個のＦＩＲフィルタ４２−１〜４２−４と、フィルタ係数適用制御回路４３と、２個のヒストグラム生成部４４ｈ、４４ｖと、局所収束判定及びタップ係数修正回路４５と、選択回路（ＳＥＬ）４６を有する。
【００３０】
ＦＩＲフィルタ４２−１及び４２−３には、偏波成分を含む水平信号成分Ｅｈ＝（Ｉｈ，Ｑｈ）が入力する。ＦＩＲフィルタ４２−２及び４２−４には、偏波成分を含む垂直信号成分Ｅｖ＝（Ｉｖ，Ｑｖ）が入力する。
【００３１】
ＦＩＲフィルタ４２−１〜４２−４は、フィルタ係数適用制御回路４３又は局所収束判定及びタップ係数修正回路４５によりタップ係数が修正される。その結果、ＦＩＲフィルタ４２−１及び４２−２の出力を合成した信号として、偏波分離された水平信号成分Ｅｈ’＝（Ｉｈ’，Ｑｈ’）が得られる。同様に、ＦＩＲフィルタ４２−３及び４２−４の出力を合成した信号として、偏波分離された垂直信号成分Ｅｖ’＝（Ｉｖ’，Ｑｖ’）が得られる。
【００３２】
フィルタ係数適用制御回路４３は、偏波成分を含む水平信号成分Ｅｈと垂直信号成分Ｅｖと、偏波分離された水平信号成分Ｅｈ’と垂直信号成分Ｅｖ’とに基づいて、更新したタップ係数を選択回路４６に出力する。フィルタ係数適用制御回路４３は、例えば、フィルタ算出回路の一例である。
【００３３】
ヒストグラム生成部４４ｈは、水平信号成分Ｅｈ’の振幅値（例えば、信号のＩ、Ｑ成分の２乗和）が、０からある値（最大値）まで等間隔に区切られた範囲のどこに存在するかを判定し、水平信号成分Ｅｈ’の振幅値のヒストグラムを生成する。
【００３４】
以下、この実施の形態では、水平、垂直信号成分のそれぞれの信号のＩ成分とＱ成分の２乗和（Ｐ＝Ｉ２＋Ｑ２）を信号の振幅値と呼ぶ。
ヒストグラム生成部４４ｖは、垂直信号成分Ｅｖ’の振幅値が、０からある値（最大値）まで等間隔に区切られた範囲のどこに存在するかを判定し、垂直信号成分Ｅｖ’の振幅値のヒストグラムを作成する。作成した水平信号成分Ｅｈ’及び垂直信号成分Ｅｖ’のヒストグラムのデータは、局所収束判定及びタップ係数修正回路４５に出力される。
【００３５】
図６は、ヒストグラム生成部４４ｖ、４４ｈにより生成されるヒストグラムの一例を示す図である。この例では、信号振幅の最大値をＩＮＤＥＸ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿２９までの３０ステップに等間隔に区切ってヒストグラムを作成している。例えば、ＩＮＤＥＸ＿０は振幅「０」に対応し、ＩＮＤＥＸ＿２９は、振幅の最大値から最大値の２９／３０までの範囲の値に対応する。
【００３６】
図５のヒストグラム生成部４４ｈ、４４ｖは、水平信号成分と垂直信号成分の振幅値が、ＩＮＤＥＸ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿２９のどの範囲の値に該当するかを判定し、該当する振幅値のデータ数を累積してヒストグラムを作成する。
【００３７】
局所収束判定及びタップ係数修正回路４５は、ヒストグラム生成部４４ｈ及び４４ｖで作成されるヒストグラムの分布又はピーク値の位置に基づいて、局所収束の有無を判定する。そして、水平信号成分又は垂直信号成分に局所収束が存在する判定したときには、選択回路４６に選択の切り換えを指示する切り換え信号を出力すると共に、通常収束側のタップ係数をタップ係数の初期値として出力する。
【００３８】
選択回路４６は、通常はフィルタ係数適用制御回路４３から出力されるタップ係数を選択してＦＩＲフィルタ４２−１〜４２−４に出力する。局所収束判定及びタップ係数修正回路４５から切り換え信号を受け取ると、局所収束判定及びタップ係数修正回路４５から出力されるタップ係数を選択してＦＩＲフィルタ４２−１〜４２−４に出力する。これにより、局所収束が検出されたときには、選択回路４６からは、局所収束が発生していない側のタップ係数が、局所収束が発生している側のタップ係数の初期値として出力される。
【００３９】
図７は、第1の実施の形態の適応等化型イコライザの動作を示すフローチャートである。
波長分散補償部３５における波長分散補償設定処理が終了したなら（Ｓ１１）、適応等化型イコライザ３６における適応等化処理を開始する（Ｓ１２）。ステップＳ１２の適応等化処理では、フィルタ係数適用制御回路４３又は局所収束判定及びタップ係数修正回路４５から出力されるタップ係数を用いてＦＩＲフィルタ４２−１〜４２−４のタップ係数が更新される。
【００４０】
次に、ＣＭＡ収束時間が経過したか否かを判定する（Ｓ１３）。ＣＭＡ収束時間とは、局所収束を判定するための予め決められた時間である。
ＣＭＡ収束時間が経過しているときには（Ｓ１３、ＹＥＳ）、モニタ開始通知が出力され、ステップＳ１４のヒストグラム累積処理が実行される。ステップＳ１４の処理では、例えば、ヒストグラム生成部４４−１、４４−２がヒストグラムの累積を開始する。
【００４１】
そして、モニタ完了通知が出力されると、ヒストグラムを用いて局所収束の有無を判定する（Ｓ１５）。ステップＳ１５の処理では、例えば、局所収束判定及びタップ係数修正回路４５が、ヒストグラム生成部４４ｈ、４４ｖで生成されるヒストグラムに基づいて局所収束の有無を判定する。
【００４２】
局所収束であると判定したときには（Ｓ１５、ＹＥＳ）、ステップＳ１６に進み、タップ係数の初期値を再計算する。ステップＳ１６の処理では、例えば、局所収束判定及びタップ係数修正回路４５が、局所収束が発生していない側（水平信号成分又は垂直信号成分）のタップ係数を用いて、局所収束が発生している側のタップ係数の初期値を計算する。
【００４３】
次に、それまでのタップ係数を用いたＣＭＡを一時停止し、局所収束が発生している側のタップ係数をステップＳ１６で再計算した初期値に変更する（Ｓ１７）。ステップＳ１７の処理では、例えば、局所収束判定及びタップ係数修正回路４５が、選択回路４６に局所収束の発生している側のタップ係数の切り換えを指示する。これにより、選択回路４６は、局所収束判定及びタップ係数修正回路４５から出力されるタップ係数の初期値を、局所収束が検出された側のＦＩＲフィルタに出力する。
【００４４】
局所収束が検出されないときには（Ｓ１５、ＮＯ）、ステップＳ１８に進み、次段の処理を開始する。次段の処理とは、例えば、周波数オフセット制御部３７の周波数オフセットの補償処理等である。
【００４５】
図８は、ヒストグラム生成部４４ｈ、４４ｖの構成を示す図である。ヒストグラムの生成は複数レーンの適応等化型イコライザ３６の全てで行う必要はなく、任意数のレーンでヒストグラムを生成すれば良い。そして、生成したヒストグラムを用いて、他のレーンのタップ係数を補正すれば良い。図８の例は、適応等化型イコライザ３６が６４レーン分設けられている場合に、３レーンにヒストグラム生成部４４ｈ、４４ｖを設けた場合の例である。
【００４６】
図８において、ヒストグラム生成部４４ｈ、４４ｖは、それぞれパワー値算出部５１ｈ、５１ｖと、閾値判定部５２ｈ、５２ｖと、ヒストグラムカウンタ５３ｈ、５３ｖと、モニタ出力用カウンタ５４ｈ、５４ｖとを有する。また、ヒストグラム生成部４４ｈ、４４ｖは、カウンタ監視部５５と、リード（Ｒｅａｄ）監視部５６とを有する。
【００４７】
なお、各回路の符号の文字ｈは水平信号成分用の回路、文字ｖは垂直信号成分用の回路であることを示す。
水平信号成分用のパワー値算出部５１ｈは、水平信号成分ＥｈのＩ成分を２乗した値ＨＩ２とＱ成分を２乗した値ＨＱ２の和を、水平信号成分Ｅｈのパワー値（振幅値）として算出する。
【００４８】
垂直信号成分用のパワー値算出部５１ｖは、垂直信号成分ＥｖのＩ成分を２乗した値ＶＩ２とＱ成分を２乗した値ＶＱ２の和を、垂直信号成分のパワー値（振幅値）として算出する。
【００４９】
水平信号成分用の閾値判定部５２ｈは、パワー値算出部５１ｈで算出される振幅値と、ヒストグラムの各区間の閾値を比較して、振幅値がどの区間に該当するかを判定する。そして、該当する区間のヒストグラムカウンタ５３ｈにカウント値をインクリメントする信号を出力する。
【００５０】
水平信号成分用のヒストグラムカウンタ５３ｈは、ヒストグラムの区間数（例えば、３０）に対応して３０個のヒストグラムカウンタ５３ｈ−０〜５３ｈ−２９を有する。垂直信号成分用のヒストグラムカウンタ５３ｖも、同様にヒストグラムの区間数に対応して３０個のヒストグラムカウンタ５３ｖ−０〜５３ｖ−２９を有する。
【００５１】
水平信号成分用のモニタ出力用レジスタ５４ｈは、ヒストグラムカウンタ５３ｈ−０〜５３ｈ−２９に対応する数（この例では、３０個）のモニタ出力用レジスタ５４ｈ−０〜５４ｈ−２９を有する。モニタ出力用レジスタ５４ｈ−０〜５４ｈ−２９は、それぞれ対応するヒストグラムカウンタ５３ｈ−０〜５３ｈ−２９のカウント値を保持して、水平信号成分の累積値ＩＮＤＥＸ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿２９として出力する。
【００５２】
同様に、垂直信号成分用のモニタ出力用レジスタ５４ｖは、ヒストグラムカウンタ５３ｖ−０〜５３ｖ−２９に対応する数のレジスタ５４ｖ−０〜５４ｖ−２９を有する。モニタ出力用レジスタ５４ｈ−０〜５４ｈ−２９は、それぞれ対応するヒストグラムカウンタ５３ｖ−０〜５３ｖ−２９のカウントを保持して、垂直信号成分の累積値ＩＮＤＥＸ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿２９として出力する。
【００５３】
カウンタ監視部５５は、モニタ開始通知を受信すると、ヒストグラムカウンタ５３ｈ、５３ｖの監視を開始する。そして、カウンタ監視部５５は、ヒストグラムカウンタ５３ｈ−０〜５３ｈ−２９の内の何れかのカウント値が上限値に達したとき、あるいは全てのカウンタのカウント値の合計値が監視累積数の上限値に達したとき、モニタ完了通知を出力する。
【００５４】
局所収束判定及びタップ係数修正回路４５は、カウンタ監視部５５からモニタ完了通知を受信すると、モニタ出力用レジスタ５４ｈ、５４ｖの累積値を読み出し、水平信号成分と垂直信号成分のヒストグラムを作成する。
【００５５】
リード監視部５６は、モニタ出力用レジスタ５４ｈ、５４ｖの累積値の読み出しが行われたか否かを監視し、局所収束判定及びタップ係数修正回路４５により累積値の読み出しが行われたときには、ヒストグラムカウンタ５３ｈ、５３ｖをクリアする。
【００５６】
次に、局所収束判定及びタップ係数修正回路４５における局所収束判定動作を説明する。
最初に、ある振幅値を判定点として、その判定点より大きい振幅値のデータ数と、判定点以下（小さい）の振幅値のデータ数を比較することで局所収束判定を行う方法（以下、これを第１の局所収束判定方法と呼ぶ）について説明する。これは、ヒストグラムの分布に基づいて局所収束の有無を判定する場合の一例である。
【００５７】
図９は、上記の第１の局所収束判定方法を用いた局所収束判定回路６１の構成を示す図である。
局所収束判定回路６１は、例えば、水平信号成分の局所収束を判定する回路と、垂直信号成分の局所収束を判定する回路の２つを有する。局所収束判定回路６１は、図５の局所収束判定及びタップ係数修正回路４５の一部である。
【００５８】
図９において、局所収束判定回路６１は、閾値Ｉｎｄｅｘの値（例えば、基準値）に基づいて、累積値ＩＮＤＥＸ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿２９の出力先を切り換える３０個のセレクタ６２−０〜６２−２９と、閾値Ｉｎｄｅｘを保持する閾値Ｉｎｄｅｘ保持部６３を有する。また、局所収束判定回路６１は、閾値Ｉｎｄｅｘ以下の振幅値の累積値（データ数）を加算して下側合計値を算出する下側合計値算出部６４と、閾値Ｉｎｄｅｘより大きい振幅値の累積値を加算して上側合計値を算出する上側合計値算出部６５を有する。さらに、局所収束判定回路６１は、下側合計値と上側合計値を比較して局所収束の有無を判定する局所収束判定部６６を有する。
【００５９】
閾値Ｉｎｄｅｘ保持部６３は、ＩＮＤＥＸ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿２９の上側と下側の境界となるＩＮＤＥＸ値を保持する。
セレクタ６２−０〜６２−２９は、閾値Ｉｎｄｅｘ保持部６３に保持されている閾値Ｉｎｄｅｘと、ＩＮＤＥＸ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿２９の内の任意のＩＮＤＥＸ番号を比較する。そして、ＩＮＤＥＸ番号が閾値Ｉｎｄｅｘ以下のときには、その累積値を下側合計値算出部６４に出力する。また、ＩＮＤＥＸ番号Ａが閾値Ｉｎｄｅｘより大きいときには、その累積値を上側合計値算出部６５に出力する。
【００６０】
下側合計値算出部６４は、セレクタ６２−０〜６２−２９から出力される累積値を加算して下側合計値を計算する。上側合計値算出部６５は、セレクタ６２−０〜６２−２９から出力される累積値を加算して上側合計値を計算する。
【００６１】
局所収束判定部６６は、下側合計値と上側合計値を比較し、下側合計値が上側合計値より大きいときには局所収束と判定する。下側合計値が上側合計値以下のときには、正常収束と判定する。
【００６２】
図１０（Ａ）、（Ｂ）は、第１の局所収束判定方法の説明図である。図１０（Ａ）、（Ｂ）の縦軸は振幅に対応するＩＮＤＥＸ番号を示し、横軸はデータ数（データ度数）を示している。ＩＮＤＥＸ番号が大きくなる方向、すなわち、図１０（Ａ）、（Ｂ）に矢印で示す方向に振幅値が大きくなる。
【００６３】
図１０（Ａ）、（Ｂ）は、例えば、局所収束の判定の基準となる閾値（閾値Ｉｎｄｅｘ）としてＩＮＤＥＸ＿１５を設定した場合を示している。
図１０（Ａ）に示すように、ＩＮＤＥＸ番号が閾値（例えば、ＩＮＤＥＸ＿１５）未満のデータ数の合計値が、閾値以上のＩＮＤＥＸのデータ数の合計値以下の場合には、正常収束と判定する。
【００６４】
図１０（Ｂ）に示すように、閾値未満のＩＮＤＥＸのデータ数の合計値が、閾値以上のＩＮＤＥＸのデータ数の合計値より大きいときには、局所収束と判定する。
次に、ある振幅値を判定点として、ヒストグラムのピーク値が判定点の上側にあるか、下側にあるかにより局所収束の有無を判定する方法（以下、この方法を第２の局所収束判定方法と呼ぶ）について説明する。これは、ヒストグラムの分布（例えば、ピーク値の位置）に基づいて、局所収束の有無を判定する場合の一例である。
【００６５】
図１１は、上記の第２の局所収束判定方法を用いた局所収束判定回路７１の構成を示す図である。
局所収束判定回路７１は、最大データ数選択部７２と、閾値Ｉｎｄｅｘ保持部７３と、閾値判定部７４を有する。
【００６６】
最大度数選択部７２は、ヒストグラム生成部４４ｈ、４４ｖから出力されるＩＮＤＥＸ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿２９のデータ数の内で最大データ数のＩＮＤＥＸ番号（最大度数Ｉｎｄｅｘ）を特定し、そのＩＮＤＥＸ番号を閾値判定部７４に出力する。
【００６７】
閾値Ｉｎｄｅｘ保持部７３は、判定の基準となる閾値Ｉｎｄｅｘを保持する。
閾値判定部７４は、最大度数選択部７２から出力される最大データ数のＩＮＤＥＸ番号と、閾値Ｉｎｄｅｘ保持部７３に保持されている閾値Ｉｎｄｅｘを比較して、最大データ数のＩＮＤＥＸ番号が閾値Ｉｎｄｅｘより大きいか否かを判定する。すなわち、最大データ数の振幅値が、特定の振幅値（閾値又は基準値）より大きいか否かを判定する。
【００６８】
最大データ数のＩＮＤＥＸ番号が閾値Ｉｎｄｅｘより大きいときには、正常収束と判定する。すなわち、ヒストグラムにおいて、最大データ数の振幅値が、予め決められた振幅閾値より大きい（又は以上）ときには、正常収束と判定する。
【００６９】
他方、最大データ数のＩＮＤＥＸ番号が閾値Ｉｎｄｅｘより小さいときには、局所収束と判定する。すなわち、ヒストグラムにおいて、最大データ数の振幅値が、上記の振幅閾値より小さいときには、局所収束と判定する。
【００７０】
図１２（Ａ）、（Ｂ）は、第２の局所収束判定方法の説明図である。図１２（Ａ）、（Ｂ）の縦軸は振幅に対応するＩＮＤＥＸ番号を示し、横軸はデータ数を示している。
図１２（Ａ）、（Ｂ）は、例えば、閾値ＩｎｄｅｘとしてＩＮＤＥＸ＿１４を設定した場合の例である。
【００７１】
図１２（Ａ）に示すように、ヒストグラムの振幅のピーク値が、閾値Ｉｎｄｅｘの振幅値より大きい（又は以上）ときには、正常収束と判定する。
他方、図１２（Ｂ）に示すように、ヒストグラムの振幅のピーク値が、閾値Ｉｎｄｅｘの振幅値より小さいときには、局所収束と判定する。
【００７２】
次に、振幅値０のデータ数が閾値より大きいか否かにより局所収束の有無を判定する方法（以下、この方法を第３の局所収束判定方法と呼ぶ）について説明する。これは、ヒストグラムの分布に基づいて、局所収束の有無を判定する場合の一例である。
【００７３】
図１３は、第３の局所収束判定方法を用いた局所収束判定回路の構成を示す図である。
局所収束判定回路８１は、閾値判定部８２と、閾値保持部８３を有する。閾値判定部８２は、ＩＮＤＥＸ＿０のデータ数と、閾値保持部８３に保持されている閾値を比較して局所収束の有無を判定する。閾値判定部８２は、ＩＮＤＥＸ＿０のデータ数が閾値以下のときには正常収束と判定する。また、閾値判定部８２は、ＩＮＤＥＸ＿０のデータ数が閾値より大きいときは局所収束と判定する。
【００７４】
図１４（Ａ）、（Ｂ）は、第３の局所収束判定方法の説明図である。図１４（Ａ）、（Ｂ）の縦軸は振幅に対応するＩＮＤＥＸ番号を示し、横軸はデータ数（データ度数）を示している。
【００７５】
図１４、（Ａ）に示すように、ＩＮＤＥＸ＿０のデータ数が閾値以下のときには、正常収束と判定する。
他方、図１４、（Ｂ）に示すように、ＩＮＤＥＸ＿０のデータ数が閾値より大きいときには、局所収束と判定する。
【００７６】
次に、局所収束と判定されたときのタップ係数の初期値の計算方法を説明する。図１５及び図１６は、タップ係数初期値の計算方法の説明図である。
局所収束と判定した場合には、局所収束が発生していない側のタップ係数を用いてタップ係数初期値を設定する。
【００７７】
図１５は、タップ係数初期値の計算方法の説明図（１）であり、図１６は、タップ係数初期値の計算方法の説明図（２）である。
以下の説明では、ＦＩＲフィルタ４２−１のタップ係数をｈｈｈ、ＦＩＲフィルタ４２−２のタップ係数をｈｖｈ、とする。また、ＦＩＲフィルタ４２−３のタップ係数をｈｈｖ、ＦＩＲフィルタ４２−４のタップ係数をｈｖｖとする。ＦＩＲフィルタ４２−１〜４２−４とタップ係数の関係は、図２に示したものと同じである。
【００７８】
図１５は、垂直信号成分に局所収束が検出された場合に、水平信号成分を分離するＦＩＲフィルタ４２−２のタップ係数ｈｖｈから、垂直信号成分を分離するＦＩＲフィルタ３２−３のタップ係数ｈｈｖの初期値を計算する場合の例を示している。
【００７９】
正常収束している水平側のＦＩＲフィルタ４２−２のタップ係数ｈｖｈは、ｈｖｈ（ｔｋ）＝（ａｖｈ（ｔｋ），ｂｖｈ（ｔｋ））で表せる。
局所収束している垂直側のＦＩＲフィルタ４２−３のタップ係数ｈｈｖは、正常収束している水平側のＦＩＲフィルタ４２−２のタップ係数ｈｖｈから、次の式で計算することができる。
ｈｈｖ（ｔｋ）＝（−ａｖｈ（−ｔｋ），ｂｖｈ（−ｔｋ）
【００８０】
すなわち、局所収束している垂直側のＦＩＲフィルタ４２−３のタップ係数ｈｈｖ（ｔｋ）は、水平側のタップ係数ｈｖｈ（ｔｋ）を用いて、タップ中心を基準としてｔｋの値を反転させ、データのI成分ａｖｈの符号を反転させた値として求めることができる。ｔｋは、タップ中心に対するタップの位置を特定する値である。
【００８１】
図１６は、水平側のＦＩＲフィルタ４２−１のタップ係数ｈｈｈから、垂直信号成分を分離するＦＩＲフィルタ４２−４のタップ係数ｈｖｖの初期値を計算する場合の例を示している。
【００８２】
ＦＩＲ４２−１のタップ係数ｈｈｈは、ｈｈｈ（ｔｋ）＝（ａｈｈ（ｔｋ），ｂｈｈ（ｔｋ））と表せる。
局所収束している垂直側のＦＩＲフィルタ４２−４のタップ係数ｈｖｖは、正常収束している水平側のＦＩＲフィルタ４２−１のタップ係数ｈｈｈを用いて、次の式で計算することができる。
ｈｖｖ（ｔｋ）＝（ａｈｈ（-ｔｋ），−ｂｈｈ（-ｔｋ））
【００８３】
すなわち、垂直側のＦＩＲフィルタ４２−４のタップ係数ｈｖｖ（ｔｋ）は、水平側のタップ係数ｈｈｈ（ｔｋ）を用いて、タップ中心を基準にしてｔｋの値を反転させ、データのQ成分ｂｈｈの符号を反転させた値として求めることができる。
【００８４】
上述した第1の実施の形態によれば、適応等化型イコライザ３６により局所収束の有無を判定することができるので、信号点を判定してフレームを組み立て後に局所収束を判定する方法に比べて判定に要する時間を短縮できる。
【００８５】
次に、図１７は、第２の実施の形態の適応等化型イコライザ９１の構成を示す図である。図１７において、図５と同じ回路ブロックには、同じ符号を付けてそれらの説明を省略する。
【００８６】
適応等化型イコライザ９１は、４個のＦＩＲフィルタ４２−１〜４２−４と、フィルタ係数適用制御回路４３と、ヒストグラム生成部４４ｈ及び４４ｖと、局所収束・ピーク選択及びタップ係数修正回路９２を有する。
【００８７】
局所収束・ピーク選択及びタップ係数修正回路９２は、ヒストグラムを用いて局所収束の有無を判定し、局所収束が発生しているときには、局所収束が発生していない側のタップ係数から、局所収束が発生している側のタップ係数を計算する。また、局所収束・ピーク選択及びタップ係数修正回路９２は、水平側及び垂直側のヒストグラムのピーク値を比較し、ピーク値の大きい方のタップ係数を用いて他方のタップ係数初期値を計算する。
【００８８】
これにより、同値収束を防止するためのタップ係数初期値の設定を、信号振幅のピーク値の大きい方、すなわち信号品質がより高いと推定される側のタップ係数を用いて行うことができる。
【００８９】
図１８は、水平側ヒストグラムと垂直側ヒストグラムを示す図である。図１８において、縦軸は信号の振幅値に対応するＩＮＤＥＸ番号を示し、横軸は各ＩＮＤＥＸのデータ数を示す。
【００９０】
図１８の例では、水平側ヒストグラムのピーク値が、垂直側ヒストグラムのピーク値より大きいので、水平側のタップ係数を用いて垂直側のタップ係数初期値が計算される。
図１９は、第２の実施の形態の適応等化型イコライザ９１の動作を示すフローチャートである。
【００９１】
波長分散補償部３５における波長分散処理が終了したなら（Ｓ２１）、適応等化処理を開始する（Ｓ２２）。次に、ＣＭＡ（constant modulus algorithm）の収束時間が経過したか否かを判定する（Ｓ２３）。
【００９２】
収束時間が経過したなら（Ｓ２３、ＹＥＳ）、ステップＳ２４に進み、ヒストグラムの累積を開始し、決められたサンプル数のヒストグラムを作成する。ステップＳ２４の処理では、例えば、ヒストグラム生成部４４ｈ、４４ｖが、それぞれ水平信号成分、垂直信号成分のヒストグラムを生成する。
【００９３】
次に、局所収束か否かを判定する（Ｓ２５）。ステップＳ２５の処理では、例えば、局所収束・ピーク選択及びタップ係数修正回路９２が、前述した第１、第２又は第３の局所収束判定方法を用いて局所収束の有無を判定する。
【００９４】
局所収束が発生していないときには、ステップＳ２６に進み、水平信号成分と垂直信号成分のヒストグラムのピーク値の比較を行ったか否かを判定する。局所収束と判定したときには（Ｓ２５、ＹＥＳ）、ステップＳ２８に進む。
ヒストグラムのピーク値の比較を行っていないときには（Ｓ２６、ＮＯ）、ステップＳ２７に進み、水平信号成分と垂直信号成分のヒストグラムのピーク値を比較する。
【００９５】
次に、ステップＳ２８においてタップ係数初期値の再計算を行う。ステップＳ２８のタップ係数初期値の再計算は、ステップＳ２５において、局所収束と判定されたとき（Ｓ２５、ＹＥＳ）、あるいは、ステップＳ２７のピーク値の比較処理の後に実行される。すなわち、ステップＳ２５において、局所収束と判定されたときには、正常収束側のタップ係数を用いて、局所収束が発生している側のタップ係数初期値を計算する。また、ステップＳ２７でヒストグラムのピーク値の比較が行われたときには、ピーク値の大きい方（水平信号成分又は垂直信号成分）のタップ係数を用いて、ピーク値の小さい方のタップ係数初期値を再計算する。
【００９６】
図２０は、ヒストグラムのピーク値の説明図である。図２０の縦軸はデータ数を示し、横軸は振幅値を示す。
図２０の三角印の点は水平信号成分の振幅値のヒストグラムを示し、□印の点は垂直信号成分の振幅値のヒストグラムを示す。図２０の例では、水平信号成分のヒストグラムのピーク値の方が、垂直信号成分のピーク値より大きいので、水平側のタップ係数を用いて垂直側のタップ係数初期値が計算される。
【００９７】
図１９に戻り、ステップＳ２９において、ＣＭＡの等化処理を一時停止して、ステップＳ２８で計算したタップ係数初期値を用いて局所収束側のタップ係数を修正する。その後、ステップＳ２２において、修正したタップ係数を用いて適応等化処理を開始する。
【００９８】
ステップＳ２６において、ピーク比較が既に行われていると判定された場合には（Ｓ２６、ＹＥＳ）、ステップＳ３０に進み、次段の処理、例えば、周波数オフセット補償処理等を実行する。
【００９９】
図１９のフローチャートでは、ヒストグラムのピーク値の比較を一度だけ行うようにしたが、ピーク値の比較を複数回行っても良い。
図２１は、局所収束・ピーク値選択及びタップ係数修正回路９２の中のピーク選択回路１０１の一例を示す図である。
【０１００】
ピーク選択回路１０１は、水平信号成分のヒストグラムの最大値を選択するだ最大度数選択部１０２と、垂直信号成分のヒストグラムの最大値を選択する最大度数選択部１０３と、大小比較部１０４とを有する。
【０１０１】
最大度数選択部１０２は、水平信号成分の振幅値のデータ数を示すＩＮＤＥＸ＿Ｈ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿Ｈ＿２９の内のピーク値を選択し、選択したピーク値を最大カウント値Ｈとして大小比較部１０４に出力する。ＩＮＤＥＸ＿Ｈ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿Ｈ＿２９は、例えば、図８の水平信号成分のモニタ出力用レジスタ５４ｈから出力される。
【０１０２】
最大度数選択部１０３は、垂直信号成分の振幅値のデータ数を示すＩＮＤＥＸ＿Ｖ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿Ｖ＿２９のＩＮＤＥＸ値の内のピーク値を選択し、選択したピーク値を垂直最大カウント値Ｖｓｉｔｅ大小比較部１０４に出力する。ＩＮＤＥＸ＿Ｖ＿０〜ＩＮＤＥＸ＿Ｖ＿２９は、図８の垂直信号成分のモニタ出力用レジスタ５４ｖから出力される。
【０１０３】
大小比較部１０４は、水平側の最大カウント値Ｈと、垂直側の最大カウント値Ｖとを比較し、最大カウント値の小さい方をタップ係数の修正対象として特定する。
ピーク選択回路１０１により修正対象の信号が選択されると、局所収束・ピーク選択及びタップ係数修正回路９２は、最大カウント値の大きい方のＦＩＲフィルタのタップ係数を用いて、修正対象の水平又は垂直側のＦＩＲフィルタのタップ係数を修正する。
【０１０４】
上述した第２の実施の形態は、信号の振幅のヒストグラムのピーク値の大きい方のタップ係数を用いて他方のタップ係数の初期値を計算する。これにより、信号品質の高い信号を等化しているフィルタのタップ係数を用いて他方のタップ係数を修正することで、信号品質の低下を防止し、かつ同値収束を回避することができる。さらに、上述した第1、第２又は第３の局所収束判定方法を用いることで、より短時間で局所収束の有無を判定できる。
【０１０５】
上述した第１及び第２の実施の形態に関し、以下の付記を開示する。
（付記１）
光信号を変換して得られる電気信号を水平信号成分と垂直信号成分に分離する等化フィルタと、
前記等化フィルタの出力の水平信号成分と垂直信号成分のヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段と、
水平信号成分の前記ヒストグラムと垂直信号成分の前記ヒストグラムの分布に基づいて、局所収束の有無を判定する判定手段とを備えるデジタルコヒーレント光受信器。
（付記２）
前記判定手段は、水平信号成分の前記ヒストグラムのピーク値と前記垂直信号成分の前記ヒストグラムのピーク値を比較し、前記ピーク値の大きい方の前記等化フィルタのタップ係数を用いて、他方のタップ係数を修正する付記１記載のデジタルコヒーレント光受信器。
（付記３）
前記判定手段は、水平信号成分の前記ヒストグラムのデータ数のピーク値を選択する水平側最大値選択部と、垂直信号成分の前記ヒストグラムのデータ数のピーク値を選択する垂直側最大値選択部と、水平側のピーク値と垂直側のピーク値を比較して、ピーク値の小さい側をタップ係数の修正対象として指定する大小比較部とを備える付記２記載のデジタルコヒーレント光受信器。
（付記４）
前記判定手段は、水平又は垂直信号成分の振幅値又は振幅値に対応する値を基準値として、前記基準値以上の前記ヒストグラムの振幅値のデータ数の和と、前記基準値未満の前記ヒストグラムの振幅値のデータ数の和を比較し、前記基準値未満のデータ数の和が前記基準値以上のデータ数の和より大きいとき局所収束と判定する付記１、２又は３記載のデジタルコヒーレント光受信器。
（付記５）
前記判定手段は、局所収束の判定の基準値を記憶する基準値記憶部と、前記ヒストグラムの複数の振幅値の内で前記準値以上の振幅値のデータ数の和を計算する上側合計値計算部と、前記ヒストグラムの複数の振幅値の内で前記基準値未満の振幅値のデータ数の和を計算する下側合計値計算部と、前記上側合計値計算部から出力される上側合計値と前記下側合計値計算部から出力される下側合計値を比較し、下側合計値が上側合計値より大きいとき局所収束と判定する局所収束判定部とを備える付記４記載のデジタルコヒーレント。
（付記６）
前記判定手段は、前記ヒストグラムの最大データ数の振幅値と基準値を比較し、最大データ数の振幅値が基準値以下のとき局所収束と判定する付記１、２又は３記載のデジタルコヒーレント光受信器。
（付記７）
前記判定手段は、局所収束の判定の基準となる基準値を記憶する基準値記憶部と、前記ヒストグラムの各振幅値のデータ数の最大値を選択する最大値選択部と、前記最大値選択部で選択された最大値と前記基準値を比較し、前記最大値が前記基準値未満のとき局所収束と判定する局所収束判定部とを備える付記６記載のデジタルコヒーレント光受信器。
（付記８）
前記判定手段は、前記ヒストグラムの一定値以下の特定の振幅値のデータ数と基準値を比較し、前記特定の振幅値のデータ数が前記基準値より大きいとき局所収束と判定する付記１、２又は３記載のデジタルコヒーレント光受信器。
（付記９）
局所収束の判定の基準となる前記基準値を記憶する基準値記憶部と、前記ヒストグラムの前記特定の振幅値のデータ数と前記基準値を比較し、前記特定の振幅値のデータ数が前記基準値より大きいとき局所収束と判定する局所収束判定部とを備える付記８記載のデジタルコヒーレント光受信器。
（付記１０）
前記等化フィルタから出力される水平信号成分と垂直信号成分に基づいて、前記等化フィルタのフィルタ係数を算出してフィルタ係数算出回路と、
前記判定手段から出力されるフィルタ係数と前記フィルタ係数算出回路から出力されるフィルタ係数の一方を選択して前記等化フィルタに出力する選択回路とを有し、
前記判定手段は、前記等化フィルタから出力される水平信号成分と垂直信号成分とに基づいて、前記等化フィルタのフィルタ係数を算出し、算出したフィルタ係数を前記選択回路に出力すると共に、局所収束の有無の判定結果に基づいて、前記選択回路におけるフィルタ係数の選択の切り換えを指示する付記１乃至９の何れか１つに記載のデジタルコヒーレント光受信器。
（付記１１）
前記等化フィルタは複数のＦＩＲフィルタであり、
前記判定手段は、前記複数のＦＩＲフィルタから出力される水平信号成分と垂直信号成分に基づいて、水平側のＦＩＲフィルタのタップ係数と垂直側のタップ係数を算出し、正常収束している側のタップ係数を局所収束が検出された側のタップ係数の初期値として出力する付記１乃至９の何れか１つに記載のデジタルコヒーレント光受信器。
（付記１２）
光信号を変換して得られる電気信号を水平信号成分と垂直信号成分に分離する等化フィルタと、
前記等化フィルタの出力の水平信号成分と垂直信号成分のヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段と、
水平信号成分の前記ヒストグラムと垂直信号成分の前記ヒストグラムの分布に基づいて、局所収束の有無を判定する判定手段とを備える適応等化型イコライザ。
（付記１３）
前記判定手段は、水平信号成分の前記ヒストグラムのピーク値と前記垂直信号成分の前記ヒストグラムのピーク値を比較し、前記ピーク値の大きい方の前記等化フィルタのタップ係数を用いて、他方の前記等化フィルタのタップ係数を修正する付記１２記載の適応等化型イコライザ。
（付記１４）
光信号を変換して得られる電気信号を等化フィルタにより水平信号成分と垂直信号成分に分離し、
前記等化フィルタの出力の水平信号成分と垂直信号成分のヒストグラムを作成し、
水平信号成分の前記ヒストグラムと垂直信号成分の前記ヒストグラムの分布に基づいて、局所収束の有無を判定するデジタルコヒーレント光通信方法。
（付記１５）
水平信号成分の前記ヒストグラムのピーク値と垂直信号成分の前記ヒストグラムのピーク値を比較し、前記ピーク値の大きい方の前記等化フィルタのタップ係数を用いて、局所収束が発生している側の前記等化フィルタのタップ係数を修正する付記１４記載のデジタルコヒーレント光通信方法。
【符号の説明】
【０１０６】
１１ 適応等化型イコライザ
１２−１、１２−２、１２−３、１２−４ ＦＩＲフィルタ
１３ フィルタ係数適用制御回路
２１ 適応等化型イコライザ
２２−１、２２−２，２２−３，２２−４ ＦＩＲフィルタ
２３ フィルタ係数適用制御回路
３１ デジタルコヒーレント光受信器
３２ ９０度ハイブリッド回路
３３ アナログ・デジタル・コンバータ
３４ Ｄｅｍｕｘ
３５ 波長分散補償部
３６ 適応等化型イコライザ
３７ 周波数オフセット制御部
３８ 搬送波位相推定制御部
３９ 判定部
４０ フレーム同期部
４２−１ ＦＩＲフィルタ
４３ フィルタ係数適用制御回路
４４ｈ、４４ｖ ヒストグラム生成部
４５ 局所収束判定及びタップ係数修正回路
５１ パワー値算出部
５２ 閾値判定部
５３ｈ、５３ｖ ヒストグラムカウンタ
５４ｈ、５４ｖ モニタ出力用レジスタ
５５ カウンタ監視部
５６ リード監視部
６１ 局所収束判定回路
６２−１ セレクタ
６３ 閾値Ｉｎｄｅｘ保持部
６４ 加算器
６５ 加算器
６６ 局所収束判定部
７１ 局所収束判定回路
７２ 最大度数選択部
７３ 閾値Ｉｎｄｅｘ保持部
７４ 閾値判定部
８１ 局所収束判定回路
８２ 閾値判定部
８３ 閾値保持部
９１ 適応等化型イコライザ
９２ 局所収束・ピーク選択及びタップ係数修正回路
１０１ ピーク選択回路
１０２、１０３ 最大度数選択部
１０４ 大小比較部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を変換して得られる電気信号を水平信号成分と垂直信号成分に分離する等化フィルタと、
前記等化フィルタの出力の水平信号成分と垂直信号成分のヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段と、
水平信号成分の前記ヒストグラムと垂直信号成分の前記ヒストグラムの分布に基づいて、局所収束の有無を判定する判定手段とを備えるデジタルコヒーレント光受信器。
【請求項２】
前記判定手段は、水平信号成分の前記ヒストグラムのピーク値と垂直信号成分の前記ヒストグラムのピーク値を比較し、前記ピーク値の大きい方の前記等化フィルタのタップ係数を用いて、他方のタップ係数を修正する請求項１又は２記載のデジタルコヒーレント光受信器。
【請求項３】
前記判定手段は、水平信号成分の前記ヒストグラムのデータ数のピーク値を選択する水平側最大値選択部と、垂直信号成分の前記ヒストグラムのデータ数のピーク値を選択する垂直側最大値選択部と、水平側のピーク値と垂直側のピーク値を比較して、ピーク値の小さい方をタップ係数の修正対象として指定する大小比較部とを備える請求項１又は２記載のデジタルコヒーレント光受信器。
【請求項４】
前記判定手段は、水平又は垂直信号成分の振幅値又は振幅値に対応する値を基準値とし、前記基準値以上の前記ヒストグラムの振幅値のデータ数の和と、前記基準値未満の前記ヒストグラムの振幅値のデータ数の和を比較し、前記基準値未満のデータ数の和が前記基準値以上のデータ数の和より大きいとき局所収束と判定する請求項１、２又は３記載のデジタルコヒーレント光受信器。
【請求項５】
前記判定手段は、局所収束の判定の基準値を記憶する基準値記憶部と、前記ヒストグラムの複数の振幅値の内で前記準値以上の振幅値のデータ数の和を計算する上側合計値計算部と、前記ヒストグラムの複数の振幅値の内で前記基準値未満の振幅値のデータ数の和を計算する下側合計値計算部と、前記上側合計値計算部から出力される上側合計値と前記下側合計値計算部から出力される下側合計値を比較し、下側合計値が上側合計値より大きいとき局所収束と判定する局所収束判定部とを備える請求項４記載のデジタルコヒーレント。
【請求項６】
前記判定手段は、前記ヒストグラムの最大データ数の振幅値と基準値を比較し、最大データ数の振幅値が前記基準値未満のとき局所収束と判定する請求項１、２又は３記載のデジタルコヒーレント光受信器。
【請求項７】
前記判定手段は、局所収束の判定の基準となる基準値を記憶する基準値記憶部と、前記ヒストグラムの各振幅値のデータ数の最大値を選択する最大値選択部と、前記最大値選択部で選択された最大値と前記基準値を比較し、前記最大値が前記基準値未満のとき局所収束と判定する局所収束判定部とを備える請求項６記載のデジタルコヒーレント光受信器。
【請求項８】
前記判定手段は、前記ヒストグラムの一定値以下の特定の振幅値のデータ数と基準値を比較し、前記特定の振幅値のデータ数が基準値より大きいとき局所収束と判定する請求項１、２又は３記載のデジタルコヒーレント光受信器。
【請求項９】
局所収束の判定の基準となる基準値を記憶する基準値記憶部と、前記ヒストグラムの一定値以下の特定の振幅値のデータ数と前記基準値を比較し、前記特定の振幅値のデータ数が前記基準値より大きいとき局所収束と判定する局所収束判定部とを備える請求項８記載のデジタルコヒーレント光受信器。
【請求項１０】
光信号を変換して得られる電気信号を水平信号成分と垂直信号成分に分離する等化フィルタと、
前記等化フィルタの出力の水平信号成分と垂直信号成分のヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段と、
水平信号成分の前記ヒストグラムと垂直信号成分の前記ヒストグラムの分布に基づいて、局所収束の有無を判定する判定手段とを備える適応等化型イコライザ。
【請求項１１】
前記判定手段は、水平信号成分の前記ヒストグラムのピーク値と前記垂直信号成分の前記ヒストグラムのピーク値を比較し、前記ピーク値の大きい方の前記等化フィルタのタップ係数を用いて、他方のタップ係数を修正する請求項１０記載の適応等化型イコライザ。
【請求項１２】
光信号を変換して得られる電気信号を等化フィルタにより水平信号成分と垂直信号成分に分離し、
前記等化フィルタの出力の水平信号成分と垂直信号成分のヒストグラムを作成し、
水平信号成分の前記ヒストグラムと垂直信号成分の前記ヒストグラムの分布に基づいて、局所収束の有無を判定するデジタルコヒーレント光通信方法。
【請求項１３】
水平信号成分の前記ヒストグラムのピーク値と前記垂直信号成分の前記ヒストグラムのピーク値を比較し、前記ピーク値の大きい方の前記等化フィルタのタップ係数を用いて、他方のタップ係数を修正する請求項１２記載のデジタルコヒーレント通信方法。
【請求項１】
光信号を変換して得られる電気信号を水平信号成分と垂直信号成分に分離する等化フィルタと、
前記等化フィルタの出力の水平信号成分と垂直信号成分のヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段と、
水平信号成分の前記ヒストグラムと垂直信号成分の前記ヒストグラムの分布に基づいて、局所収束の有無を判定する判定手段とを備えるデジタルコヒーレント光受信器。
【請求項２】
前記判定手段は、水平信号成分の前記ヒストグラムのピーク値と垂直信号成分の前記ヒストグラムのピーク値を比較し、前記ピーク値の大きい方の前記等化フィルタのタップ係数を用いて、他方のタップ係数を修正する請求項１又は２記載のデジタルコヒーレント光受信器。
【請求項３】
前記判定手段は、水平信号成分の前記ヒストグラムのデータ数のピーク値を選択する水平側最大値選択部と、垂直信号成分の前記ヒストグラムのデータ数のピーク値を選択する垂直側最大値選択部と、水平側のピーク値と垂直側のピーク値を比較して、ピーク値の小さい方をタップ係数の修正対象として指定する大小比較部とを備える請求項１又は２記載のデジタルコヒーレント光受信器。
【請求項４】
前記判定手段は、水平又は垂直信号成分の振幅値又は振幅値に対応する値を基準値とし、前記基準値以上の前記ヒストグラムの振幅値のデータ数の和と、前記基準値未満の前記ヒストグラムの振幅値のデータ数の和を比較し、前記基準値未満のデータ数の和が前記基準値以上のデータ数の和より大きいとき局所収束と判定する請求項１、２又は３記載のデジタルコヒーレント光受信器。
【請求項５】
前記判定手段は、局所収束の判定の基準値を記憶する基準値記憶部と、前記ヒストグラムの複数の振幅値の内で前記準値以上の振幅値のデータ数の和を計算する上側合計値計算部と、前記ヒストグラムの複数の振幅値の内で前記基準値未満の振幅値のデータ数の和を計算する下側合計値計算部と、前記上側合計値計算部から出力される上側合計値と前記下側合計値計算部から出力される下側合計値を比較し、下側合計値が上側合計値より大きいとき局所収束と判定する局所収束判定部とを備える請求項４記載のデジタルコヒーレント。
【請求項６】
前記判定手段は、前記ヒストグラムの最大データ数の振幅値と基準値を比較し、最大データ数の振幅値が前記基準値未満のとき局所収束と判定する請求項１、２又は３記載のデジタルコヒーレント光受信器。
【請求項７】
前記判定手段は、局所収束の判定の基準となる基準値を記憶する基準値記憶部と、前記ヒストグラムの各振幅値のデータ数の最大値を選択する最大値選択部と、前記最大値選択部で選択された最大値と前記基準値を比較し、前記最大値が前記基準値未満のとき局所収束と判定する局所収束判定部とを備える請求項６記載のデジタルコヒーレント光受信器。
【請求項８】
前記判定手段は、前記ヒストグラムの一定値以下の特定の振幅値のデータ数と基準値を比較し、前記特定の振幅値のデータ数が基準値より大きいとき局所収束と判定する請求項１、２又は３記載のデジタルコヒーレント光受信器。
【請求項９】
局所収束の判定の基準となる基準値を記憶する基準値記憶部と、前記ヒストグラムの一定値以下の特定の振幅値のデータ数と前記基準値を比較し、前記特定の振幅値のデータ数が前記基準値より大きいとき局所収束と判定する局所収束判定部とを備える請求項８記載のデジタルコヒーレント光受信器。
【請求項１０】
光信号を変換して得られる電気信号を水平信号成分と垂直信号成分に分離する等化フィルタと、
前記等化フィルタの出力の水平信号成分と垂直信号成分のヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段と、
水平信号成分の前記ヒストグラムと垂直信号成分の前記ヒストグラムの分布に基づいて、局所収束の有無を判定する判定手段とを備える適応等化型イコライザ。
【請求項１１】
前記判定手段は、水平信号成分の前記ヒストグラムのピーク値と前記垂直信号成分の前記ヒストグラムのピーク値を比較し、前記ピーク値の大きい方の前記等化フィルタのタップ係数を用いて、他方のタップ係数を修正する請求項１０記載の適応等化型イコライザ。
【請求項１２】
光信号を変換して得られる電気信号を等化フィルタにより水平信号成分と垂直信号成分に分離し、
前記等化フィルタの出力の水平信号成分と垂直信号成分のヒストグラムを作成し、
水平信号成分の前記ヒストグラムと垂直信号成分の前記ヒストグラムの分布に基づいて、局所収束の有無を判定するデジタルコヒーレント光通信方法。
【請求項１３】
水平信号成分の前記ヒストグラムのピーク値と前記垂直信号成分の前記ヒストグラムのピーク値を比較し、前記ピーク値の大きい方の前記等化フィルタのタップ係数を用いて、他方のタップ係数を修正する請求項１２記載のデジタルコヒーレント通信方法。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図７】
【図１１】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図３】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１８】
【図２】
【図４】
【図５】
【図７】
【図１１】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図３】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−１２４７８２（Ｐ２０１２−１２４７８２Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７４９３３（Ｐ２０１０−２７４９３３）
【出願日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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