偏波多重光受信機、偏波多重システムおよび偏波多重光受信方法
【課題】
本発明は、受信状態の不完全性をより高精度に補償して良好な伝送特性を実現できる、高信頼な偏波多重光受信機、偏波多重システムおよび偏波多重光受信方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明の偏波多重光受信機１０は、２つの偏波にそれぞれ信号データを乗せた偏波多重光信号が入力した場合、該偏波多重光信号の偏波状態を制御信号に基づいて調整する偏波調整手段２０と、偏波状態が調整された偏波多重光信号をアナログ電気信号に変換する光受信手段３０と、アナログ電気信号をデジタル電気信号に変換するＡ／Ｄ変換手段４０と、デジタル電気信号に対してデジタルコヒーレント処理を施して信号データを取り出すデジタル信号処理手段５０と、取り出された信号データの品質に基づいて制御信号を生成して偏波調整手段２０へ出力するフィードバック制御手段６０と、を備える。
本発明は、受信状態の不完全性をより高精度に補償して良好な伝送特性を実現できる、高信頼な偏波多重光受信機、偏波多重システムおよび偏波多重光受信方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明の偏波多重光受信機１０は、２つの偏波にそれぞれ信号データを乗せた偏波多重光信号が入力した場合、該偏波多重光信号の偏波状態を制御信号に基づいて調整する偏波調整手段２０と、偏波状態が調整された偏波多重光信号をアナログ電気信号に変換する光受信手段３０と、アナログ電気信号をデジタル電気信号に変換するＡ／Ｄ変換手段４０と、デジタル電気信号に対してデジタルコヒーレント処理を施して信号データを取り出すデジタル信号処理手段５０と、取り出された信号データの品質に基づいて制御信号を生成して偏波調整手段２０へ出力するフィードバック制御手段６０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏波多重光信号を用いた偏波多重光受信機、偏波多重システムおよび偏波多重光受信方法に関し、特に、受信状態の不完全性を補償する偏波多重光受信機、偏波多重システムおよび偏波多重光受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
４０Ｇｂ／ｓ以上の超高速光伝送システムを実現するために、偏波多重技術が採用されている。偏波多重技術は、同一の波長に互いに直交する２つの偏波状態があることに着目したものであり、これら２つの直交する偏波状態を利用して、２つの独立した信号情報を伝送する。偏波多重技術を採用することにより、シンボルレートを維持したまま、すなわち、変調周波数を維持したまま、伝送ビットレートを２倍にすることができる。このような、偏波多重技術を用いた伝送システムに関する技術は、たとえば、特許文献１に開示されている。
【０００３】
しかし、２つの偏波状態を利用して２つの独立した信号情報が乗った偏波多重光信号を受信し、該偏波多重光信号から２つの信号情報を取り出す場合、偏波多重光信号を構成する２つの偏波チャネル信号の直交性が劣化することにより、取り出された信号情報の品質も低下する。そこで、特許文献２には、受信した偏波多重光信号の偏波状態を制御する偏波コントローラを最前段に配置し、該偏波コントローラを偏波分離したＸ偏波チャネル信号とＹ偏波チャネル信号の全体のビット誤り率が最小となるようにフィードバック制御する、偏波多重光受信機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５１８５１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７８０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２の偏波多重光受信機は、光学的に偏波分離されたＸ偏波チャネル信号とＹ偏波チャネル信号の全体のビット誤り率を用いてフィードバック制御することにより、Ｘ偏波チャネル信号とＹ偏波チャネル信号との間に偏波依存損失があっても、全体最適となるように偏波多重光信号の偏波状態が制御される。
【０００６】
しかし、光学的に偏波分離されたＸ偏波チャネル信号およびＹ偏波チャネル信号には、光伝送路に残留している複屈折等により、二つの偏波多重化された信号情報が混合している。これらの信号情報が混合している偏波チャネル信号を用いてフィードバック制御を行う場合、やはり、取り出された信号情報の品質を十分に補償することは困難である。
【０００７】
本発明の目的は、上述した技術的課題による問題点を解消するためになされたものであり、受信状態の不完全性をより高精度に補償して良好な伝送特性を実現できる、高信頼な偏波多重光受信機、偏波多重システムおよび偏波多重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】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明に係る偏波多重光受信機は、２つの偏波にそれぞれ信号データを乗せた偏波多重光信号が入力した場合、該偏波多重光信号の偏波状態を制御信号に基づいて調整して出力する偏波調整手段と、偏波状態が調整された偏波多重光信号をアナログ電気信号に変換して出力する光受信手段と、アナログ電気信号をデジタル電気信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換手段と、デジタル電気信号に対してデジタルコヒーレント処理を施して信号データを取り出すデジタル信号処理手段と、取り出された信号データの品質に基づいて制御信号を生成して偏波調整手段へ出力するフィードバック制御手段と、を備える。
【０００９】
上記目的を達成するために本発明に係る偏波多重システムは、第１の信号データに基づいて変調された光信号を出力する第１の光送信部、第２の信号データに基づいて変調された光信号を出力する第２の光送信部、および、第１の光送信部によって出力された光信号と第２の光送信部によって出力された光信号とを互いに直交する偏波状態で合成し、偏波多重光信号として送信する偏波多重部を備えた偏波多重光送信機と、偏波多重光信号を、伝送する光伝送路と、偏波多重光送信機から光伝送路を介して偏波多重光信号を受信する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の偏波多重光受信機と、を備える。
【００１０】
上記目的を達成するために本発明に係る偏波多重光受信方法は、２つの偏波にそれぞれ信号データを乗せた偏波多重光信号の偏波状態を制御信号に基づいて調整して出力し、偏波状態が調整された偏波多重光信号をアナログ電気信号に変換して出力し、アナログ電気信号をデジタル電気信号に変換して出力し、デジタル電気信号に対してデジタルコヒーレント処理を施して信号データを取り出し、取り出された信号データの品質に基づいて制御信号を生成してフィードバック制御する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る偏波多重光受信機、偏波多重システムおよび偏波多重光受信方法は、偏波多重光信号が変換されたデジタル電気信号に対してデジタルコヒーレント処理を施して信号データを取り出し、該デジタルコヒーレント処理によって取り出された信号データに基づいて、偏波調整手段をフィードバック制御する。
【００１２】
デジタルコヒーレント処理を施すことによって混合することなく正確に復調された二つのデータ信号を用いて偏波調整手段をフィードバック制御することにより、受信状態の不完全性をより高精度に補償して良好な伝送特性を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る偏波多重光受信機１０のブロック構成図の一例である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る偏波多重システム１００のシステム構成図の一例である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る偏波多重システム１００Ｂのシステム構成図の一例である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る光受信部５２０のブロック構成図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る偏波多重光受信機について説明する。本実施形態に係る偏波多重光受信機のブロック構成図の一例を図１に示す。図１において、偏波多重光受信機１０は、偏波調整手段２０、光受信手段３０、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換手段４０、デジタル信号処理手段５０およびフィードバック制御手段６０を備える。
【００１５】
偏波調整手段２０は、２つの偏波にそれぞれ信号データを乗せた偏波多重光信号が入力した場合、該偏波多重光信号の偏波状態を制御信号に基づいて調整して、光受信手段３０へ出力する。本実施形態に係る偏波調整手段２０は、例えば、λ／２波長板およびλ／４波長板により構成される。
【００１６】
光受信手段３０は、偏波状態が調整された偏波多重光信号をアナログ電気信号に変換して出力する。該光受信手段３０は、偏波状態が調整された偏波多重光信号をＸ偏波光信号とＹ偏波光信号とに光学的に分離した後、Ｘ偏波光信号およびＹ偏波光信号をそれぞれアナログ電気信号に変換する。なお、光受信手段３０にローカルオシレータ（ＬＯ：Local Oscillator）光源や光分波器を配置し、偏波状態が調整された偏波多重光信号とＬＯ光とを光分波器を用いて干渉させて電気信号に変換するように構成することもできる。
【００１７】
Ａ／Ｄ変換手段４０は、光受信手段３０から出力されたアナログの電気信号をデジタルの電気信号に変換し、デジタル信号処理手段５０へ出力する。
【００１８】
デジタル信号処理手段５０は、Ａ／Ｄ変換手段４０から出力されたデジタルの電気信号に対してデジタルコヒーレント処理を施し、２つの偏波に含まれていた信号データを取り出す。具体的には、本実施形態に係るデジタル信号処理手段５０は、固定/適応分散補償、偏波多重分離/偏波分散補償、クロック抽出、位相雑音除去、シンボル識別などの処理を行う。さらに、デジタル信号処理手段５０は、各種補償が行われたデジタルの電気信号に対してコンスタントモジュラスアルゴリズム（ＣＭＡ：Constant Modulus Algorithm）を適用することにより、デジタル電気信号を偏波分離して信号データを取り出す。ＣＭＡは偏波多重された信号を混合することなく正確に分離するためのアルゴリズムであり、例えば、フィルタ係数の調整により出力信号の振幅絶対値を指定する基準値に近づけるものである。ＣＭＡは、伝送される情報を知る必要がないため、ブラインド処理とも呼ばれる。
【００１９】
フィードバック制御手段６０は、デジタル信号処理手段５０においてＣＭＡを適用して取り出された信号データの品質に基づいて偏波調整手段２０をフィードバック制御する。本実施形態に係るフィードバック制御手段６０は、デジタル信号処理手段５０においてＣＭＡを適用して取り出された信号データを監視し、該取り出された信号データのビットエラーのカウント値が最小となる制御信号を生成して偏波調整手段２０へ送信する。
【００２０】
なお、フィードバック制御手段６０が、デジタル信号処理手段５０が取り出した信号データのＱ値をモニタし、該Ｑ値が最大となるように偏波調整手段２０をフィードバック制御することもできる。
【００２１】
上記のように構成された偏波多重光受信機１０は、偏波多重光信号が変換されたデジタルの電気信号に対してデジタルコヒーレント処理を施して信号データを取り出し、該取り出した信号データの品質に基づいて偏波調整手段２０をフィードバック制御する。デジタルコヒーレント処理後の信号データの品質を用いて偏波調整手段をフィードバック制御することにより、受信状態の不完全性をより高精度に補償して良好な伝送特性を実現することができる。
【００２２】
ここで、ＣＭＡは伝送信号が一定の振幅絶対値を持つことが前提のアルゴリズムである。伝送路の曲げ、複屈折、もしくは、振動等による不確定な時間変動等が発生した場合、ＣＭＡの動作が不安定になり、出力された信号データの品質を維持することができなくなる。これは、偏波依存損失（ＰＤＬ：Polarization Dependent Loss）や、デジタル処理で処理しきれないアナログ特性（Ｓｋｅｗ、振幅ばらつき）の不完全性がシステムに存在する場合に特に顕著に表れる。そして、信号データの品質を維持できない場合はこれを補償するためにデジタル信号処理回路の後段に、高性能の誤り訂正回路等を配置する必要が生じ、コストが高くなる。
【００２３】
これに対して、ＣＭＡを適用することにより正確に復調された信号データを用いて偏波調整手段３０をフィードバック制御することにより、偏波多重光信号を構成する２つの直交する偏波をもつ伝送信号を一定の振幅絶対値に保つことができ、より精度が高いデジタルコヒーレント処理を施すことができると共に、コストが高くなることを抑制することができる。
【００２４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る偏波多重システムのシステム構成図の一例を図２に示す。
【００２５】
図２において、本実施形態に係る偏波多重システム１００は、偏波多重光送信機２００、光伝送路３００および偏波多重光受信機４００を備える。
【００２６】
偏波多重光送信機２００は、２つの光送信部２１０Ａ、光送信部２１０Ｂおよび偏波多重部２２０を備える。光送信部２１０Ａ、２１０Ｂにはそれぞれデータ信号が入力する。光送信部２１０Ａ、２１０Ｂは、入力したデータ信号に応じて、搬送波である光の強度、位相、周波数のいずれかを変調して出力する。ここで、変調方式としては、光の強度を変化させる強度変調、光の位相を変化させる位相変調、光の周波数を変化させる周波数変調のいずれか、あるいはそれらの組み合わせを採用することができる。また、データ信号は、１つのデータを２つに分離した信号であってもよいし、全く関連のない別個の信号であってもよい。
【００２７】
偏波多重部２２０は、光送信部２１０Ａ、２１０Ｂによって変調された出力光を、互いに直交する偏波状態で合成し、偏波多重光信号を生成する。光送信部２１０Ａ、２１０Ｂと、偏波多重部２２０とは、例えば、偏波保持（ＰＡＮＤＡ：Polarization-maintaining AND Absorption-reducing）ファイバなどを用いて接続される。
【００２８】
光伝送路３００は、偏波多重光送信機２００から出力された偏波多重光信号を伝送し、偏波多重光受信機４００へ入力させる。該光伝送路３００は、たとえばシングルモードファイバを適用することができる。
【００２９】
偏波多重光受信機４００は、偏波調整部４１０、偏波ビームスプリッタ４２０、２つの光受信部４３０Ａ、４３０Ｂ、２つのＡ／Ｄ変換部４４０Ａ、４４０Ｂ、デジタル信号処理部４５０、エラーカウント部４６０およびフィードバック制御部４７０を備える。
【００３０】
偏波調整部４１０は、光伝送路３００を介して偏波多重光送信機２００から偏波多重光信号を受信した場合、該受信した偏波多重光信号の偏波状態を後述のフィードバック制御部４７０から入力した制御信号に基づいて調整し、偏波ビームスプリッタ４２０へ出力する。偏波調整部４１０は、例えば、λ／２波長板およびλ／４波長板により構成することができる。
【００３１】
偏波ビームスプリッタ４２０は、偏波調整部４１０から入力した偏波状態が調整された偏波多重光信号を、Ｘ偏波光信号とＹ偏波光信号とに光学的に分離する。そして、偏波ビームスプリッタ４２０は、光学的に分離されたＸ偏波光信号およびＹ偏波光信号をそれぞれ、光受信部４３０Ａおよび光受信部４３０Ｂへ出力する。
【００３２】
光受信部４３０Ａ、４３０Ｂは、偏波ビームスプリッタ４２０から受信したＸ偏波光信号およびＹ偏波光信号をそれぞれアナログの電気信号に変換し、Ａ／Ｄ変換部４４０Ａ、４４０Ｂへ出力する。光受信部４３０Ａ、４３０Ｂの最も基本的な構成要素は光受信器（ＰＤ：Photodiode）およびトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ：Transimpedance Amplifier）であるが、コヒーレント受信を組み合わせる場合、ローカルオシレータ（ＬＯ：Local Oscillator）光源や光分波器なども加わる。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換部４４０Ａ、４４０Ｂはそれぞれ、光受信部４３０Ａ、４３０Ｂから入力したアナログの電気信号を量子化してデジタルの電気信号に変換し、デジタル信号処理部４５０へ出力する。量子化ビット数は、大きいほど情報を忠実に保持できるが、回路規模が大きくなるため、許容される回路規模を勘案して６乃至８ビット程度が望ましい。
【００３４】
デジタル信号処理部４５０は、Ａ／Ｄ変換部４４０Ａ、４４０Ｂから入力したデジタルの電気信号に対してデジタルコヒーレント処理を施す。本実施形態において、デジタル信号処理部４５０は、電気領域で位相雑音を除去することによりデジタルの電気信号から歪みなどの変化を補償し、ＣＭＡを適用してＸ偏波成分とＹ偏波成分とに偏波分離する。さらに、デジタル信号処理部４５０は、ＣＭＡを適用して偏波分離したＸ偏波成分およびＹ偏波成分をビット処理し、データ信号として出力する。
【００３５】
ここで、ＣＭＡを用いる時の適応等化フィルタタップ係数の更新式を（１）式に示す。すなわち、
ｗ（ｎ＋１）＝ｗ（ｎ）−μｒ（ｎ）（｜ｙ＿ｎ｜＾２−γ）ｙ＿ｎ …（１）式
ここで、ｗ（ｎ）、ｗ（ｎ＋１）は時刻ｎ、ｎ＋１における適応等化フィルタタップ係数である。μはステップサイズパラメータと呼ばれ、計算の収束速度を調整する。ｙ（ｎ）は受信信号、ｙ＿ｎはフィルタ出力信号、γは定数である。
【００３６】
Ｘ偏波成分とＹ偏波成分とにそれぞれ独立なデータ信号が乗っている偏波多重光信号を光学的にＸ偏波光信号とＹ偏波光信号とに分離する場合、光伝送路に残留している複屈折等により、これらの光信号にはそれぞれ、二つの偏波多重化されたデータ信号が混合する。データ信号が混合している場合、偏波成分の間の位相差はランダムに変調され、光学的に分離された光信号において、フィルタ出力信号ｙ＿ｎには時間変動が現れる。
【００３７】
本アルゴリズムは、Ｘ偏波光信号とＹ偏波光信号とに光学的に分離された信号について、両方ともｙ＿ｎを一定値γに近づけることにより、Ｘ、Ｙ偏波成分のフィルタ出力信号の強度を変動なく一定値に近づくようにフィルタタップ係数ｗ（ｎ＋１）を制御する。（１）式から分かるように、ＣＭＡは信号情報以外に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るため、効率良く情報を伝送することができる。また、フィルタタップ係数の初期値が最適値から離れていても収束可能であり、さらに、その回路実装が比較的簡易である。
【００３８】
一方、ＣＭＡを適用して分離したＸ偏波成分およびＹ偏波成分について、前記ＣＭＡ制御アルゴリズムを用いてビット処理する場合のアルゴリズムは、有限インパルス応答（Ｆｉｎｉｔｅ−Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ：ＦＩＲ）フィルタをＸ偏波成分、Ｙ偏波成分に対してたすきがけ状に適用することにより実現できる。ＦＩＲフィルタは、シンボル間隔あるいはサンプル間隔に揃えた遅延時間Ｔで、Ｎ段のタップ係数を設定できるように構成されており、段数Ｎは、アルゴリズムの収束精度と回路規模とのトレードオフから決定され、５乃至１５程度とされることが多い。また、前記タップ係数を制御するための、フィルタ係数適用制御回路が設けられており、ＣＭＡの入出力信号を取り込み、前記ＣＭＡ制御アルゴリズムに従って前記タップ係数を決定する。
【００３９】
図２の説明に戻る。エラーカウント部４６０は、デジタル信号処理部４５０からビット処理されて出力されたデータ信号を監視し、データ信号からビットエラーが検出された場合、フィードバック制御部４７０へ出力する。本実施形態において、エラーカウント部４６０は、デジタル信号処理部４５０から出力したデータ信号をデコーダにより２値データに変換し、送信期待値データと比較することにより、ビットエラーを検出する。
【００４０】
フィードバック制御部４７０は、エラーカウント部４６０から入力したビットエラーをカウントし、該カウント値が最小となる制御信号を生成して偏波調整部４１０へ出力する。
【００４１】
以上のように、本実施形態に係る偏波多重システム１００において、偏波多重光受信機４００は、ＣＭＡを適用して偏波多重分離した後のデータ信号の品質に基づいて偏波調整部４１０をフィードバック制御する。該ＣＭＡを適用することにより、送信時の２つのデータ信号が混合することなく理想的に偏波分離され、正確なデータ信号が復調される。該正確に復調された信号データを用いて偏波調整部４１０をフィードバック制御することにより、受信状態の不完全性をより高精度に補償して良好な伝送特性を実現することができる。
【００４２】
なお、上記では、ビットエラーをカウントし、該カウント値が最小となるように制御信号を生成したが、これには限定されない。例えば、エラーカウント部４６０の代わりに、デジタル信号処理部４５０から出力された信号のＱ値を算出するＱ値モニタ等を配置することもできる。この場合、フィードバック制御部４７０は、Ｑ値モニタから出力されたＱ値が最大となるように制御信号を生成し、偏波調整部４１０へ出力する。
【００４３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。本実施形態に係る偏波多重システムのシステム構成図の一例を図３に示す。
【００４４】
図３において、本実施形態に係る偏波多重システム１００Ｂは、偏波多重光送信機２００、光伝送路３００および偏波多重光受信機５００を備える。偏波多重光送信機２００および光伝送路３００は、第２の実施形態のそれらと同様であり、詳細な説明は省略する。
【００４５】
偏波多重光受信機５００は、偏波調整部５１０、光受信部５２０、Ａ／Ｄ変換部５３０、デジタル信号処理部５４０、Ｑ値モニタ５５０およびフィードバック制御部５６０を備える。
【００４６】
偏波調整部５１０は、光伝送路３００を介して偏波多重光送信機２００から偏波多重光信号を受信した場合、該受信した偏波多重光信号の偏波状態を後述のフィードバック制御部５６０から入力した制御信号に基づいて調整し、光受信部５２０へ出力する。偏波調整部５１０は、例えば、λ／２波長板およびλ／４波長板により構成することができる。
【００４７】
光受信部５２０は、偏波調整部５１０から入力した偏波状態が調整された偏波多重光信号をＬＯ光と干渉させて電気信号に変換し、Ａ／Ｄ変換部５３０へ出力する。本実施形態に係る光受信部５２０のブロック構成図の一例を図４に示す。図４において、光受信部５２０は、光分波器５２１、ＬＯ光源５２２および差動受信回路５２３を備える。
【００４８】
光分波器５２１には、偏波調整部５１０から出力された偏波状態が調整された偏波多重光信号と、ＬＯ光源５２２から出力された該偏波多重光信号とほぼ同一の波長を有するＬＯ光と、が入力する。光分波器５２１は、光９０度ハイブリッド回路等であり、入力した偏波多重光信号とＬＯ光とを互いに同相及び逆相で干渉させて差動受信回路５２３へ出力する。
【００４９】
差動受信回路５２３は、光分波器５２１からの出力を、例えば、２個のバランス型ＰＤにより差動光電変換検出した後、得られた電気信号をＴＩＡで増幅し、偏波多重光信号とＬＯ光の同相干渉成分と直交干渉成分の電気信号としてＡ／Ｄ変換部５３０へ出力する。
【００５０】
図３の説明に戻る。Ａ／Ｄ変換部５３０は、光受信部５２０から入力した偏波多重光信号とＬＯ光の同相干渉成分と直交干渉成分のアナログ電気信号を量子化してデジタル電気信号に変換し、デジタル信号処理部５４０へ出力する。
【００５１】
デジタル信号処理部５４０は、第２の実施形態で説明したデジタル信号処理部４５０と同様の機能を有する。すなわち、デジタル信号処理部５４０は、Ａ／Ｄ変換部５３０から入力したデジタル電気信号から歪みなどの変化を補償し、ＣＭＡを適用してＸ偏波成分とＹ偏波成分とに偏波分離する。さらに、デジタル信号処理部５４０は、偏波分離したＸ偏波成分およびＹ偏波成分をビット処理し、データ信号として出力する。
【００５２】
Ｑ値モニタ５５０は、デジタル信号処理部５４０から出力されたデータ信号の品質を監視する。すなわち、Ｑ値モニタ５５０は、デジタル信号処理部５４０から出力されたデータ信号のＱ値を算出し、算出したＱ値をフィードバック制御部５６０へ出力する。
【００５３】
フィードバック制御部５６０は、Ｑ値モニタ５５０から出力されたＱ値が最大となるように制御信号を生成し、偏波調整部５１０へ出力する。Ｑ値モニタ５５０は統計的な計算によりＱ値を計算するため、より簡易な構成とすることができる。
【００５４】
以上のように、本実施形態に係る偏波多重システム１００Ｂにおいて、偏波多重光受信機５００はデジタルコヒーレント受信を行う。この場合、より理想的にＸ偏波成分とＹ偏波成分とを分離することができ、正確なフィードバック制御を施すことができる。また、Ｑ値モニタ５５０は統計的な計算によりＱ値を計算するため、例えば、ビットエラーをカウントする場合と比較して、構成をより簡易にできる。
【００５５】
なお、第２の実施形態と同様に、Ｑ値モニタ５５０の代わりにエラーカウント部を配置し、フィードバック制御部５６０がエラーカウント部から入力したビットエラーのカウント値が最小となる制御信号を生成して偏波調整部５１０をフィードバック制御することもできる。
【００５６】
上述の実施形態に係る偏波多重光受信機１０、偏波多重システム１００、１００Ｂは、幹線系、アクセス系に使用される波長多重通信用の中長距離光源を用いたシステム等に適用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１００、１００Ｂ 偏波多重システム
２００ 偏波多重光送信機
２１０Ａ、２１０Ｂ 光送信部
２２０ 偏波多重部
３００ 光伝送路
４００ 偏波多重光受信機
４１０ 偏波調整部
４２０ 偏波ビームスプリッタ
４３０Ａ、４３０Ｂ 光受信部
４４０Ａ、４４０Ｂ Ａ／Ｄ変換部
４５０ デジタル信号処理部
４６０ エラーカウント部
４７０ フィードバック制御部
５００ 偏波多重光受信機
５１０ 偏波調整部
５２０ 光受信部
５２１ 光分波器
５２２ ＬＯ光源
５２３ 差動受信回路
５３０ Ａ／Ｄ変換部
５４０ デジタル信号処理部
５５０ Ｑ値モニタ
５６０ フィードバック制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏波多重光信号を用いた偏波多重光受信機、偏波多重システムおよび偏波多重光受信方法に関し、特に、受信状態の不完全性を補償する偏波多重光受信機、偏波多重システムおよび偏波多重光受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
４０Ｇｂ／ｓ以上の超高速光伝送システムを実現するために、偏波多重技術が採用されている。偏波多重技術は、同一の波長に互いに直交する２つの偏波状態があることに着目したものであり、これら２つの直交する偏波状態を利用して、２つの独立した信号情報を伝送する。偏波多重技術を採用することにより、シンボルレートを維持したまま、すなわち、変調周波数を維持したまま、伝送ビットレートを２倍にすることができる。このような、偏波多重技術を用いた伝送システムに関する技術は、たとえば、特許文献１に開示されている。
【０００３】
しかし、２つの偏波状態を利用して２つの独立した信号情報が乗った偏波多重光信号を受信し、該偏波多重光信号から２つの信号情報を取り出す場合、偏波多重光信号を構成する２つの偏波チャネル信号の直交性が劣化することにより、取り出された信号情報の品質も低下する。そこで、特許文献２には、受信した偏波多重光信号の偏波状態を制御する偏波コントローラを最前段に配置し、該偏波コントローラを偏波分離したＸ偏波チャネル信号とＹ偏波チャネル信号の全体のビット誤り率が最小となるようにフィードバック制御する、偏波多重光受信機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５１８５１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７８０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２の偏波多重光受信機は、光学的に偏波分離されたＸ偏波チャネル信号とＹ偏波チャネル信号の全体のビット誤り率を用いてフィードバック制御することにより、Ｘ偏波チャネル信号とＹ偏波チャネル信号との間に偏波依存損失があっても、全体最適となるように偏波多重光信号の偏波状態が制御される。
【０００６】
しかし、光学的に偏波分離されたＸ偏波チャネル信号およびＹ偏波チャネル信号には、光伝送路に残留している複屈折等により、二つの偏波多重化された信号情報が混合している。これらの信号情報が混合している偏波チャネル信号を用いてフィードバック制御を行う場合、やはり、取り出された信号情報の品質を十分に補償することは困難である。
【０００７】
本発明の目的は、上述した技術的課題による問題点を解消するためになされたものであり、受信状態の不完全性をより高精度に補償して良好な伝送特性を実現できる、高信頼な偏波多重光受信機、偏波多重システムおよび偏波多重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】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明に係る偏波多重光受信機は、２つの偏波にそれぞれ信号データを乗せた偏波多重光信号が入力した場合、該偏波多重光信号の偏波状態を制御信号に基づいて調整して出力する偏波調整手段と、偏波状態が調整された偏波多重光信号をアナログ電気信号に変換して出力する光受信手段と、アナログ電気信号をデジタル電気信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換手段と、デジタル電気信号に対してデジタルコヒーレント処理を施して信号データを取り出すデジタル信号処理手段と、取り出された信号データの品質に基づいて制御信号を生成して偏波調整手段へ出力するフィードバック制御手段と、を備える。
【０００９】
上記目的を達成するために本発明に係る偏波多重システムは、第１の信号データに基づいて変調された光信号を出力する第１の光送信部、第２の信号データに基づいて変調された光信号を出力する第２の光送信部、および、第１の光送信部によって出力された光信号と第２の光送信部によって出力された光信号とを互いに直交する偏波状態で合成し、偏波多重光信号として送信する偏波多重部を備えた偏波多重光送信機と、偏波多重光信号を、伝送する光伝送路と、偏波多重光送信機から光伝送路を介して偏波多重光信号を受信する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の偏波多重光受信機と、を備える。
【００１０】
上記目的を達成するために本発明に係る偏波多重光受信方法は、２つの偏波にそれぞれ信号データを乗せた偏波多重光信号の偏波状態を制御信号に基づいて調整して出力し、偏波状態が調整された偏波多重光信号をアナログ電気信号に変換して出力し、アナログ電気信号をデジタル電気信号に変換して出力し、デジタル電気信号に対してデジタルコヒーレント処理を施して信号データを取り出し、取り出された信号データの品質に基づいて制御信号を生成してフィードバック制御する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る偏波多重光受信機、偏波多重システムおよび偏波多重光受信方法は、偏波多重光信号が変換されたデジタル電気信号に対してデジタルコヒーレント処理を施して信号データを取り出し、該デジタルコヒーレント処理によって取り出された信号データに基づいて、偏波調整手段をフィードバック制御する。
【００１２】
デジタルコヒーレント処理を施すことによって混合することなく正確に復調された二つのデータ信号を用いて偏波調整手段をフィードバック制御することにより、受信状態の不完全性をより高精度に補償して良好な伝送特性を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る偏波多重光受信機１０のブロック構成図の一例である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る偏波多重システム１００のシステム構成図の一例である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る偏波多重システム１００Ｂのシステム構成図の一例である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る光受信部５２０のブロック構成図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る偏波多重光受信機について説明する。本実施形態に係る偏波多重光受信機のブロック構成図の一例を図１に示す。図１において、偏波多重光受信機１０は、偏波調整手段２０、光受信手段３０、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換手段４０、デジタル信号処理手段５０およびフィードバック制御手段６０を備える。
【００１５】
偏波調整手段２０は、２つの偏波にそれぞれ信号データを乗せた偏波多重光信号が入力した場合、該偏波多重光信号の偏波状態を制御信号に基づいて調整して、光受信手段３０へ出力する。本実施形態に係る偏波調整手段２０は、例えば、λ／２波長板およびλ／４波長板により構成される。
【００１６】
光受信手段３０は、偏波状態が調整された偏波多重光信号をアナログ電気信号に変換して出力する。該光受信手段３０は、偏波状態が調整された偏波多重光信号をＸ偏波光信号とＹ偏波光信号とに光学的に分離した後、Ｘ偏波光信号およびＹ偏波光信号をそれぞれアナログ電気信号に変換する。なお、光受信手段３０にローカルオシレータ（ＬＯ：Local Oscillator）光源や光分波器を配置し、偏波状態が調整された偏波多重光信号とＬＯ光とを光分波器を用いて干渉させて電気信号に変換するように構成することもできる。
【００１７】
Ａ／Ｄ変換手段４０は、光受信手段３０から出力されたアナログの電気信号をデジタルの電気信号に変換し、デジタル信号処理手段５０へ出力する。
【００１８】
デジタル信号処理手段５０は、Ａ／Ｄ変換手段４０から出力されたデジタルの電気信号に対してデジタルコヒーレント処理を施し、２つの偏波に含まれていた信号データを取り出す。具体的には、本実施形態に係るデジタル信号処理手段５０は、固定/適応分散補償、偏波多重分離/偏波分散補償、クロック抽出、位相雑音除去、シンボル識別などの処理を行う。さらに、デジタル信号処理手段５０は、各種補償が行われたデジタルの電気信号に対してコンスタントモジュラスアルゴリズム（ＣＭＡ：Constant Modulus Algorithm）を適用することにより、デジタル電気信号を偏波分離して信号データを取り出す。ＣＭＡは偏波多重された信号を混合することなく正確に分離するためのアルゴリズムであり、例えば、フィルタ係数の調整により出力信号の振幅絶対値を指定する基準値に近づけるものである。ＣＭＡは、伝送される情報を知る必要がないため、ブラインド処理とも呼ばれる。
【００１９】
フィードバック制御手段６０は、デジタル信号処理手段５０においてＣＭＡを適用して取り出された信号データの品質に基づいて偏波調整手段２０をフィードバック制御する。本実施形態に係るフィードバック制御手段６０は、デジタル信号処理手段５０においてＣＭＡを適用して取り出された信号データを監視し、該取り出された信号データのビットエラーのカウント値が最小となる制御信号を生成して偏波調整手段２０へ送信する。
【００２０】
なお、フィードバック制御手段６０が、デジタル信号処理手段５０が取り出した信号データのＱ値をモニタし、該Ｑ値が最大となるように偏波調整手段２０をフィードバック制御することもできる。
【００２１】
上記のように構成された偏波多重光受信機１０は、偏波多重光信号が変換されたデジタルの電気信号に対してデジタルコヒーレント処理を施して信号データを取り出し、該取り出した信号データの品質に基づいて偏波調整手段２０をフィードバック制御する。デジタルコヒーレント処理後の信号データの品質を用いて偏波調整手段をフィードバック制御することにより、受信状態の不完全性をより高精度に補償して良好な伝送特性を実現することができる。
【００２２】
ここで、ＣＭＡは伝送信号が一定の振幅絶対値を持つことが前提のアルゴリズムである。伝送路の曲げ、複屈折、もしくは、振動等による不確定な時間変動等が発生した場合、ＣＭＡの動作が不安定になり、出力された信号データの品質を維持することができなくなる。これは、偏波依存損失（ＰＤＬ：Polarization Dependent Loss）や、デジタル処理で処理しきれないアナログ特性（Ｓｋｅｗ、振幅ばらつき）の不完全性がシステムに存在する場合に特に顕著に表れる。そして、信号データの品質を維持できない場合はこれを補償するためにデジタル信号処理回路の後段に、高性能の誤り訂正回路等を配置する必要が生じ、コストが高くなる。
【００２３】
これに対して、ＣＭＡを適用することにより正確に復調された信号データを用いて偏波調整手段３０をフィードバック制御することにより、偏波多重光信号を構成する２つの直交する偏波をもつ伝送信号を一定の振幅絶対値に保つことができ、より精度が高いデジタルコヒーレント処理を施すことができると共に、コストが高くなることを抑制することができる。
【００２４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る偏波多重システムのシステム構成図の一例を図２に示す。
【００２５】
図２において、本実施形態に係る偏波多重システム１００は、偏波多重光送信機２００、光伝送路３００および偏波多重光受信機４００を備える。
【００２６】
偏波多重光送信機２００は、２つの光送信部２１０Ａ、光送信部２１０Ｂおよび偏波多重部２２０を備える。光送信部２１０Ａ、２１０Ｂにはそれぞれデータ信号が入力する。光送信部２１０Ａ、２１０Ｂは、入力したデータ信号に応じて、搬送波である光の強度、位相、周波数のいずれかを変調して出力する。ここで、変調方式としては、光の強度を変化させる強度変調、光の位相を変化させる位相変調、光の周波数を変化させる周波数変調のいずれか、あるいはそれらの組み合わせを採用することができる。また、データ信号は、１つのデータを２つに分離した信号であってもよいし、全く関連のない別個の信号であってもよい。
【００２７】
偏波多重部２２０は、光送信部２１０Ａ、２１０Ｂによって変調された出力光を、互いに直交する偏波状態で合成し、偏波多重光信号を生成する。光送信部２１０Ａ、２１０Ｂと、偏波多重部２２０とは、例えば、偏波保持（ＰＡＮＤＡ：Polarization-maintaining AND Absorption-reducing）ファイバなどを用いて接続される。
【００２８】
光伝送路３００は、偏波多重光送信機２００から出力された偏波多重光信号を伝送し、偏波多重光受信機４００へ入力させる。該光伝送路３００は、たとえばシングルモードファイバを適用することができる。
【００２９】
偏波多重光受信機４００は、偏波調整部４１０、偏波ビームスプリッタ４２０、２つの光受信部４３０Ａ、４３０Ｂ、２つのＡ／Ｄ変換部４４０Ａ、４４０Ｂ、デジタル信号処理部４５０、エラーカウント部４６０およびフィードバック制御部４７０を備える。
【００３０】
偏波調整部４１０は、光伝送路３００を介して偏波多重光送信機２００から偏波多重光信号を受信した場合、該受信した偏波多重光信号の偏波状態を後述のフィードバック制御部４７０から入力した制御信号に基づいて調整し、偏波ビームスプリッタ４２０へ出力する。偏波調整部４１０は、例えば、λ／２波長板およびλ／４波長板により構成することができる。
【００３１】
偏波ビームスプリッタ４２０は、偏波調整部４１０から入力した偏波状態が調整された偏波多重光信号を、Ｘ偏波光信号とＹ偏波光信号とに光学的に分離する。そして、偏波ビームスプリッタ４２０は、光学的に分離されたＸ偏波光信号およびＹ偏波光信号をそれぞれ、光受信部４３０Ａおよび光受信部４３０Ｂへ出力する。
【００３２】
光受信部４３０Ａ、４３０Ｂは、偏波ビームスプリッタ４２０から受信したＸ偏波光信号およびＹ偏波光信号をそれぞれアナログの電気信号に変換し、Ａ／Ｄ変換部４４０Ａ、４４０Ｂへ出力する。光受信部４３０Ａ、４３０Ｂの最も基本的な構成要素は光受信器（ＰＤ：Photodiode）およびトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ：Transimpedance Amplifier）であるが、コヒーレント受信を組み合わせる場合、ローカルオシレータ（ＬＯ：Local Oscillator）光源や光分波器なども加わる。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換部４４０Ａ、４４０Ｂはそれぞれ、光受信部４３０Ａ、４３０Ｂから入力したアナログの電気信号を量子化してデジタルの電気信号に変換し、デジタル信号処理部４５０へ出力する。量子化ビット数は、大きいほど情報を忠実に保持できるが、回路規模が大きくなるため、許容される回路規模を勘案して６乃至８ビット程度が望ましい。
【００３４】
デジタル信号処理部４５０は、Ａ／Ｄ変換部４４０Ａ、４４０Ｂから入力したデジタルの電気信号に対してデジタルコヒーレント処理を施す。本実施形態において、デジタル信号処理部４５０は、電気領域で位相雑音を除去することによりデジタルの電気信号から歪みなどの変化を補償し、ＣＭＡを適用してＸ偏波成分とＹ偏波成分とに偏波分離する。さらに、デジタル信号処理部４５０は、ＣＭＡを適用して偏波分離したＸ偏波成分およびＹ偏波成分をビット処理し、データ信号として出力する。
【００３５】
ここで、ＣＭＡを用いる時の適応等化フィルタタップ係数の更新式を（１）式に示す。すなわち、
ｗ（ｎ＋１）＝ｗ（ｎ）−μｒ（ｎ）（｜ｙ＿ｎ｜＾２−γ）ｙ＿ｎ …（１）式
ここで、ｗ（ｎ）、ｗ（ｎ＋１）は時刻ｎ、ｎ＋１における適応等化フィルタタップ係数である。μはステップサイズパラメータと呼ばれ、計算の収束速度を調整する。ｙ（ｎ）は受信信号、ｙ＿ｎはフィルタ出力信号、γは定数である。
【００３６】
Ｘ偏波成分とＹ偏波成分とにそれぞれ独立なデータ信号が乗っている偏波多重光信号を光学的にＸ偏波光信号とＹ偏波光信号とに分離する場合、光伝送路に残留している複屈折等により、これらの光信号にはそれぞれ、二つの偏波多重化されたデータ信号が混合する。データ信号が混合している場合、偏波成分の間の位相差はランダムに変調され、光学的に分離された光信号において、フィルタ出力信号ｙ＿ｎには時間変動が現れる。
【００３７】
本アルゴリズムは、Ｘ偏波光信号とＹ偏波光信号とに光学的に分離された信号について、両方ともｙ＿ｎを一定値γに近づけることにより、Ｘ、Ｙ偏波成分のフィルタ出力信号の強度を変動なく一定値に近づくようにフィルタタップ係数ｗ（ｎ＋１）を制御する。（１）式から分かるように、ＣＭＡは信号情報以外に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るため、効率良く情報を伝送することができる。また、フィルタタップ係数の初期値が最適値から離れていても収束可能であり、さらに、その回路実装が比較的簡易である。
【００３８】
一方、ＣＭＡを適用して分離したＸ偏波成分およびＹ偏波成分について、前記ＣＭＡ制御アルゴリズムを用いてビット処理する場合のアルゴリズムは、有限インパルス応答（Ｆｉｎｉｔｅ−Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ：ＦＩＲ）フィルタをＸ偏波成分、Ｙ偏波成分に対してたすきがけ状に適用することにより実現できる。ＦＩＲフィルタは、シンボル間隔あるいはサンプル間隔に揃えた遅延時間Ｔで、Ｎ段のタップ係数を設定できるように構成されており、段数Ｎは、アルゴリズムの収束精度と回路規模とのトレードオフから決定され、５乃至１５程度とされることが多い。また、前記タップ係数を制御するための、フィルタ係数適用制御回路が設けられており、ＣＭＡの入出力信号を取り込み、前記ＣＭＡ制御アルゴリズムに従って前記タップ係数を決定する。
【００３９】
図２の説明に戻る。エラーカウント部４６０は、デジタル信号処理部４５０からビット処理されて出力されたデータ信号を監視し、データ信号からビットエラーが検出された場合、フィードバック制御部４７０へ出力する。本実施形態において、エラーカウント部４６０は、デジタル信号処理部４５０から出力したデータ信号をデコーダにより２値データに変換し、送信期待値データと比較することにより、ビットエラーを検出する。
【００４０】
フィードバック制御部４７０は、エラーカウント部４６０から入力したビットエラーをカウントし、該カウント値が最小となる制御信号を生成して偏波調整部４１０へ出力する。
【００４１】
以上のように、本実施形態に係る偏波多重システム１００において、偏波多重光受信機４００は、ＣＭＡを適用して偏波多重分離した後のデータ信号の品質に基づいて偏波調整部４１０をフィードバック制御する。該ＣＭＡを適用することにより、送信時の２つのデータ信号が混合することなく理想的に偏波分離され、正確なデータ信号が復調される。該正確に復調された信号データを用いて偏波調整部４１０をフィードバック制御することにより、受信状態の不完全性をより高精度に補償して良好な伝送特性を実現することができる。
【００４２】
なお、上記では、ビットエラーをカウントし、該カウント値が最小となるように制御信号を生成したが、これには限定されない。例えば、エラーカウント部４６０の代わりに、デジタル信号処理部４５０から出力された信号のＱ値を算出するＱ値モニタ等を配置することもできる。この場合、フィードバック制御部４７０は、Ｑ値モニタから出力されたＱ値が最大となるように制御信号を生成し、偏波調整部４１０へ出力する。
【００４３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。本実施形態に係る偏波多重システムのシステム構成図の一例を図３に示す。
【００４４】
図３において、本実施形態に係る偏波多重システム１００Ｂは、偏波多重光送信機２００、光伝送路３００および偏波多重光受信機５００を備える。偏波多重光送信機２００および光伝送路３００は、第２の実施形態のそれらと同様であり、詳細な説明は省略する。
【００４５】
偏波多重光受信機５００は、偏波調整部５１０、光受信部５２０、Ａ／Ｄ変換部５３０、デジタル信号処理部５４０、Ｑ値モニタ５５０およびフィードバック制御部５６０を備える。
【００４６】
偏波調整部５１０は、光伝送路３００を介して偏波多重光送信機２００から偏波多重光信号を受信した場合、該受信した偏波多重光信号の偏波状態を後述のフィードバック制御部５６０から入力した制御信号に基づいて調整し、光受信部５２０へ出力する。偏波調整部５１０は、例えば、λ／２波長板およびλ／４波長板により構成することができる。
【００４７】
光受信部５２０は、偏波調整部５１０から入力した偏波状態が調整された偏波多重光信号をＬＯ光と干渉させて電気信号に変換し、Ａ／Ｄ変換部５３０へ出力する。本実施形態に係る光受信部５２０のブロック構成図の一例を図４に示す。図４において、光受信部５２０は、光分波器５２１、ＬＯ光源５２２および差動受信回路５２３を備える。
【００４８】
光分波器５２１には、偏波調整部５１０から出力された偏波状態が調整された偏波多重光信号と、ＬＯ光源５２２から出力された該偏波多重光信号とほぼ同一の波長を有するＬＯ光と、が入力する。光分波器５２１は、光９０度ハイブリッド回路等であり、入力した偏波多重光信号とＬＯ光とを互いに同相及び逆相で干渉させて差動受信回路５２３へ出力する。
【００４９】
差動受信回路５２３は、光分波器５２１からの出力を、例えば、２個のバランス型ＰＤにより差動光電変換検出した後、得られた電気信号をＴＩＡで増幅し、偏波多重光信号とＬＯ光の同相干渉成分と直交干渉成分の電気信号としてＡ／Ｄ変換部５３０へ出力する。
【００５０】
図３の説明に戻る。Ａ／Ｄ変換部５３０は、光受信部５２０から入力した偏波多重光信号とＬＯ光の同相干渉成分と直交干渉成分のアナログ電気信号を量子化してデジタル電気信号に変換し、デジタル信号処理部５４０へ出力する。
【００５１】
デジタル信号処理部５４０は、第２の実施形態で説明したデジタル信号処理部４５０と同様の機能を有する。すなわち、デジタル信号処理部５４０は、Ａ／Ｄ変換部５３０から入力したデジタル電気信号から歪みなどの変化を補償し、ＣＭＡを適用してＸ偏波成分とＹ偏波成分とに偏波分離する。さらに、デジタル信号処理部５４０は、偏波分離したＸ偏波成分およびＹ偏波成分をビット処理し、データ信号として出力する。
【００５２】
Ｑ値モニタ５５０は、デジタル信号処理部５４０から出力されたデータ信号の品質を監視する。すなわち、Ｑ値モニタ５５０は、デジタル信号処理部５４０から出力されたデータ信号のＱ値を算出し、算出したＱ値をフィードバック制御部５６０へ出力する。
【００５３】
フィードバック制御部５６０は、Ｑ値モニタ５５０から出力されたＱ値が最大となるように制御信号を生成し、偏波調整部５１０へ出力する。Ｑ値モニタ５５０は統計的な計算によりＱ値を計算するため、より簡易な構成とすることができる。
【００５４】
以上のように、本実施形態に係る偏波多重システム１００Ｂにおいて、偏波多重光受信機５００はデジタルコヒーレント受信を行う。この場合、より理想的にＸ偏波成分とＹ偏波成分とを分離することができ、正確なフィードバック制御を施すことができる。また、Ｑ値モニタ５５０は統計的な計算によりＱ値を計算するため、例えば、ビットエラーをカウントする場合と比較して、構成をより簡易にできる。
【００５５】
なお、第２の実施形態と同様に、Ｑ値モニタ５５０の代わりにエラーカウント部を配置し、フィードバック制御部５６０がエラーカウント部から入力したビットエラーのカウント値が最小となる制御信号を生成して偏波調整部５１０をフィードバック制御することもできる。
【００５６】
上述の実施形態に係る偏波多重光受信機１０、偏波多重システム１００、１００Ｂは、幹線系、アクセス系に使用される波長多重通信用の中長距離光源を用いたシステム等に適用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１００、１００Ｂ 偏波多重システム
２００ 偏波多重光送信機
２１０Ａ、２１０Ｂ 光送信部
２２０ 偏波多重部
３００ 光伝送路
４００ 偏波多重光受信機
４１０ 偏波調整部
４２０ 偏波ビームスプリッタ
４３０Ａ、４３０Ｂ 光受信部
４４０Ａ、４４０Ｂ Ａ／Ｄ変換部
４５０ デジタル信号処理部
４６０ エラーカウント部
４７０ フィードバック制御部
５００ 偏波多重光受信機
５１０ 偏波調整部
５２０ 光受信部
５２１ 光分波器
５２２ ＬＯ光源
５２３ 差動受信回路
５３０ Ａ／Ｄ変換部
５４０ デジタル信号処理部
５５０ Ｑ値モニタ
５６０ フィードバック制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの偏波にそれぞれ信号データを乗せた偏波多重光信号が入力した場合、該偏波多重光信号の偏波状態を制御信号に基づいて調整して出力する偏波調整手段と、
前記偏波状態が調整された偏波多重光信号をアナログ電気信号に変換して出力する光受信手段と、
前記アナログ電気信号をデジタル電気信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換手段と、
前記デジタル電気信号に対してデジタルコヒーレント処理を施して前記信号データを取り出すデジタル信号処理手段と、
前記取り出された信号データの品質に基づいて前記制御信号を生成して前記偏波調整手段へ出力するフィードバック制御手段と、
を備えることを特徴とする偏波多重光受信機。
【請求項２】
前記デジタル信号処理手段は、ＣＭＡを適用することによって前記デジタル電気信号を偏波分離し、前記信号データを取り出す、請求項１記載の偏波多重光受信機。
【請求項３】
前記デジタル信号処理手段は、前記デジタル電気信号から位相雑音を除去した後、前記信号データを取り出す、請求項１または２記載の偏波多重光受信機。
【請求項４】
前記偏波調整手段は、λ／２波長板およびλ／４波長板を備え、前記制御信号に基づいて前記λ／２波長板およびλ／４波長板を調整する、請求項１乃至３のいずれか１項記載の偏波多重光受信機。
【請求項５】
前記取り出された信号データのビットエラーをカウントして出力するエラーカウント手段をさらに備え、
前記フィードバック制御手段は、前記ビットエラーのカウント値が最小となる制御信号を生成する、請求項１乃至４のいずれか１項記載の偏波多重光受信機。
【請求項６】
前記取り出された信号データのＱ値を算出して出力するＱ値モニタ手段をさらに備え、
前記フィードバック制御手段は、前記Ｑ値が最大となる制御信号を生成する、請求項１乃至４のいずれか１項記載の偏波多重光受信機。
【請求項７】
前記偏波状態が調整された偏波多重光信号をＸ偏波光信号とＹ偏波光信号とに光学的に分離する偏波分離手段をさらに備え、
前記光受信手段は、前記Ｘ偏波光信号およびＹ偏波光信号をそれぞれアナログ電気信号に変換して出力し、
前記Ａ／Ｄ変換手段は、前記Ｘ偏波光信号およびＹ偏波光信号が変換されたアナログ電気信号をそれぞれデジタル電気信号に変換して出力する、請求項１乃至６のいずれか１項記載の偏波多重光受信機。
【請求項８】
前記光受信手段は、
前記偏波多重光信号とほぼ同一の波長を有するＬＯ光を出力するＬＯ光源と、
前記偏波多重光信号と前記ＬＯ光源とを干渉させて出力する光分波器と、
前記干渉光を差動受信し、同相干渉成分および直交干渉成分の電気信号を出力する差動受信回路と、
を備える、請求項１乃至６のいずれか１項記載の偏波多重光受信機。
【請求項９】
第１の信号データに基づいて変調された光信号を出力する第１の光送信部、第２の信号データに基づいて変調された光信号を出力する第２の光送信部、および、前記第１の光送信部によって出力された光信号と第２の光送信部によって出力された光信号とを互いに直交する偏波状態で合成し、偏波多重光信号として送信する偏波多重部を備えた偏波多重光送信機と、
前記偏波多重光信号を、偏波状態を保持したまま伝送する光伝送路と、
前記偏波多重光送信機から前記光伝送路を介して前記偏波多重光信号を受信する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の偏波多重光受信機と、
を備える偏波多重システム。
【請求項１０】
２つの偏波にそれぞれ信号データを乗せた偏波多重光信号の偏波状態を制御信号に基づいて調整して出力し、
前記偏波状態が調整された偏波多重光信号をアナログ電気信号に変換して出力し、
前記アナログ電気信号をデジタル電気信号に変換して出力し、
前記デジタル電気信号に対してデジタルコヒーレント処理を施して前記信号データを取り出し、
前記取り出された信号データの品質に基づいて前記制御信号を生成してフィードバック制御する、
ことを特徴とする偏波多重光受信方法。
【請求項１】
２つの偏波にそれぞれ信号データを乗せた偏波多重光信号が入力した場合、該偏波多重光信号の偏波状態を制御信号に基づいて調整して出力する偏波調整手段と、
前記偏波状態が調整された偏波多重光信号をアナログ電気信号に変換して出力する光受信手段と、
前記アナログ電気信号をデジタル電気信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換手段と、
前記デジタル電気信号に対してデジタルコヒーレント処理を施して前記信号データを取り出すデジタル信号処理手段と、
前記取り出された信号データの品質に基づいて前記制御信号を生成して前記偏波調整手段へ出力するフィードバック制御手段と、
を備えることを特徴とする偏波多重光受信機。
【請求項２】
前記デジタル信号処理手段は、ＣＭＡを適用することによって前記デジタル電気信号を偏波分離し、前記信号データを取り出す、請求項１記載の偏波多重光受信機。
【請求項３】
前記デジタル信号処理手段は、前記デジタル電気信号から位相雑音を除去した後、前記信号データを取り出す、請求項１または２記載の偏波多重光受信機。
【請求項４】
前記偏波調整手段は、λ／２波長板およびλ／４波長板を備え、前記制御信号に基づいて前記λ／２波長板およびλ／４波長板を調整する、請求項１乃至３のいずれか１項記載の偏波多重光受信機。
【請求項５】
前記取り出された信号データのビットエラーをカウントして出力するエラーカウント手段をさらに備え、
前記フィードバック制御手段は、前記ビットエラーのカウント値が最小となる制御信号を生成する、請求項１乃至４のいずれか１項記載の偏波多重光受信機。
【請求項６】
前記取り出された信号データのＱ値を算出して出力するＱ値モニタ手段をさらに備え、
前記フィードバック制御手段は、前記Ｑ値が最大となる制御信号を生成する、請求項１乃至４のいずれか１項記載の偏波多重光受信機。
【請求項７】
前記偏波状態が調整された偏波多重光信号をＸ偏波光信号とＹ偏波光信号とに光学的に分離する偏波分離手段をさらに備え、
前記光受信手段は、前記Ｘ偏波光信号およびＹ偏波光信号をそれぞれアナログ電気信号に変換して出力し、
前記Ａ／Ｄ変換手段は、前記Ｘ偏波光信号およびＹ偏波光信号が変換されたアナログ電気信号をそれぞれデジタル電気信号に変換して出力する、請求項１乃至６のいずれか１項記載の偏波多重光受信機。
【請求項８】
前記光受信手段は、
前記偏波多重光信号とほぼ同一の波長を有するＬＯ光を出力するＬＯ光源と、
前記偏波多重光信号と前記ＬＯ光源とを干渉させて出力する光分波器と、
前記干渉光を差動受信し、同相干渉成分および直交干渉成分の電気信号を出力する差動受信回路と、
を備える、請求項１乃至６のいずれか１項記載の偏波多重光受信機。
【請求項９】
第１の信号データに基づいて変調された光信号を出力する第１の光送信部、第２の信号データに基づいて変調された光信号を出力する第２の光送信部、および、前記第１の光送信部によって出力された光信号と第２の光送信部によって出力された光信号とを互いに直交する偏波状態で合成し、偏波多重光信号として送信する偏波多重部を備えた偏波多重光送信機と、
前記偏波多重光信号を、偏波状態を保持したまま伝送する光伝送路と、
前記偏波多重光送信機から前記光伝送路を介して前記偏波多重光信号を受信する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の偏波多重光受信機と、
を備える偏波多重システム。
【請求項１０】
２つの偏波にそれぞれ信号データを乗せた偏波多重光信号の偏波状態を制御信号に基づいて調整して出力し、
前記偏波状態が調整された偏波多重光信号をアナログ電気信号に変換して出力し、
前記アナログ電気信号をデジタル電気信号に変換して出力し、
前記デジタル電気信号に対してデジタルコヒーレント処理を施して前記信号データを取り出し、
前記取り出された信号データの品質に基づいて前記制御信号を生成してフィードバック制御する、
ことを特徴とする偏波多重光受信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−３４０６５（Ｐ２０１３−３４０６５Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６８３９８（Ｐ２０１１−１６８３９８）
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【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２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]