JP7736079B2 - デジタル信号処理回路、方法、受信機、及び通信システム - Google Patents

デジタル信号処理回路、方法、受信機、及び通信システム

Info

Publication number
JP7736079B2
JP7736079B2 JP2023556033A JP2023556033A JP7736079B2 JP 7736079 B2 JP7736079 B2 JP 7736079B2 JP 2023556033 A JP2023556033 A JP 2023556033A JP 2023556033 A JP2023556033 A JP 2023556033A JP 7736079 B2 JP7736079 B2 JP 7736079B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polarization
signal
phase
real
complex
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2023556033A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2023073927A5 (ja
JPWO2023073927A1 (ja
Inventor
正規 佐藤
学 有川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Publication of JPWO2023073927A1 publication Critical patent/JPWO2023073927A1/ja
Publication of JPWO2023073927A5 publication Critical patent/JPWO2023073927A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7736079B2 publication Critical patent/JP7736079B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/61—Coherent receivers
    • H04B10/616—Details of the electronic signal processing in coherent optical receivers
    • H04B10/6161—Compensation of chromatic dispersion
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
    • H04B10/2513—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/61—Coherent receivers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/61—Coherent receivers
    • H04B10/616—Details of the electronic signal processing in coherent optical receivers
    • H04B10/6162—Compensation of polarization related effects, e.g., PMD, PDL
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/61—Coherent receivers
    • H04B10/616—Details of the electronic signal processing in coherent optical receivers
    • H04B10/6165—Estimation of the phase of the received optical signal, phase error estimation or phase error correction
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/06—Polarisation multiplex systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Description

本開示は、デジタル信号処理回路、方法、受信機、及び通信システムに関する。
光ファイバ通信において、高いスペクトル利用効率を実現するため、高次のQuadrature amplitude modulation（ＱＡＭ）変調などの多値変調が採用されている。コヒーレント受信技術の導入以来、光ファイバ伝送路で蓄積される波長分散を受信側で一括して補償するなど、デジタル信号処理による柔軟な受信側での等化信号処理が可能となった。しかしながら、一般的に、高次の多値変調信号は歪みに脆弱である。このため、送受信機内のコンポーネントの不完全性等に起因する歪みが、高多値化を進める上での新たなボトルネックとなりつつある。特に、１Ｔｂｐｓ（bit per second）以上の光伝送システムを実現するには高シンボルレート、及び高多値変調方式が必須となり、そのような高度変調方式において性能を担保するためには、高精度な等化処理が必要となる。
関連技術として、非特許文献１は、送信機内歪み及び受信機内歪みを含む線形歪みを補償するための多層strictly linear（ＳＬ）及びWidely Linear（ＷＬ）フィルタを開示する。多層ＳＬ及びＷＬフィルタは、受信機内歪み補償フィルタ、波長分散補償フィルタ、偏波分離フィルタ、キャリア位相補償フィルタ、及び送信機内歪み補償フィルタを含む。多層ＳＬ及びＷＬフィルタには、Ｘ及びＹの２つの偏波の、それぞれローカルオシレータ光に対する同相（ｉｎ－ｐｈａｓｅ：Ｉ）成分、及び直交（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ：Ｑ）成分の、計４つの実数の受信信号系列が入力される。
受信機内歪み補償フィルタ、波長分散補償フィルタ、キャリア位相補償フィルタ、及び送信機内歪み補償フィルタは、偏波ごとに受信機内歪み、波長分散、キャリア位相雑音、及び送信機内歪みをそれぞれ補償する。非特許文献１において、受信機内歪み補償フィルタ及び送信機内歪み補償フィルタには、偏波ごとに配置された２×１ＷＬフィルタが使用される。波長分散補償フィルタ及びキャリア位相補償フィルタには、偏波ごとに配置された１×１ＳＬフィルタが使用される。
偏波分離フィルタは、偏波モード分散補償及び偏波分離を実施するフィルタであり、２つの偏波を両方扱う。非特許文献１において、偏波分離フィルタには、２×２ＳＬフィルタが用いられる。受信機内歪み補償フィルタ、偏波分離フィルタ、及び送信機内歪み補償フィルタの係数は、最終段のフィルタである送信機内歪み補償フィルタの出力を用いて、適応的に制御される。
なお、２×１ＷＬフィルタは、２×２＝４個の実係数フィルタを有する実信号入力実係数２×２ＭＩＭＯフィルタと等価である。本開示において、複素数信号とその複素共役とを入力とする複素数係数ＭＩＭＯフィルタと、それと等価な実信号入力実係数ＭＩＭＯフィルタとをまとめてＷＬ ＭＩＭＯフィルタとも呼ぶ。この文脈では、通常の複素数信号入力複素数係数ＭＩＭＯフィルタは、ＳＬ ＭＩＭＯフィルタと呼ばれる。
別の関連技術として、特許文献１は、復調デジタル信号処理部を有する受信機を開示する。復調デジタル信号処理部には、受信複素信号のＸ偏波の実数成分ＸＩ及び虚数成分ＸＱと、受信複素信号のＹ偏波の実数成分ＹＩ及び虚数成分ＹＱとが入力される。復調デジタル信号処理部は、実数成分ＸＩ、虚数成分ＸＱ、実数成分ＹＩ、及び虚数成分ＹＱのそれぞれに対して、受信機の周波数特性を補償するインパルス応答と波長分散補償用の複素インパルス応答とを畳み込む。
デジタル信号処理部は、更に、適応等化器において、光ファイバ伝送路及び受信機で生じたインペアメントに加えて、送信機で生じたＩＱインバランスやＩＱレーン間スキュー、ＩＱ変調器のバイアスずれを動的に補償する。適応等化器は、８×２ ｃｏｍｐｌｅｘ ＩＱ ＷＬ ＭＩＭＯ（multiple-input and multiple-output）等化器として構成される。ＭＩＭＯ等化器である適応等化器には、複素数信号の実数成分ＸＩ、虚数成分ＸＱ、実数成分ＹＩ及び虚数成分ＹＱと、それらそれぞれの位相共役との８つの信号が入力される。また、適応等化器の出力において、周波数オフセット補償用の位相回転が施された信号と、周波数オフセット補償用の位相回転とは逆回転の位相回転が施された信号とが加算される。特許文献１に記載の適応等化器は、送信側デバイスで生じた効果（以下、Ｔｘ負荷とも呼ぶ）、及び受信側デバイスで生じた効果（以下、Ｒｘ負荷とも呼ぶ）を、受信側で８ｘ２ ｃｏｍｐｌｅｘ ＩＱ ＷＬ ＭＩＭＯを用いて一括して補償することができる。
特開２０２０－１４１２９４号公報
MANABU ARIKAWA, AND KAZUNORI HAYASHI, "Transmitter and receiver impairment monitoring using adaptive multi-layer linear and widely linear filter coefficients controlled by stochastic gradient descent", Optics Express Vol. 29, Issue 8, pp. 11548-11561, 2021
特許文献１に記載される適応等化器では、適応等化器において、周波数オフセット補償用の位相回転が施された信号と、周波数オフセット補償用の位相回転とは逆回転の位相回転が施された信号とが加算される。しかしながら、特許文献１に記載の適応等化器は、光源の位相雑音が送信機内歪みの等化精度に影響を及ぼすという課題がある。
本開示は、上記事情に鑑み、送信機内歪みの等化精度を向上できるデジタル信号処理回路、方法、受信機、及び通信方法を提供することを目的の１つとする。
上記目的を達成するために、本開示は、第１の態様として、デジタル信号処理回路を提供する。デジタル信号処理回路は、送信機から送信され、受信機で受信された偏波多重光信号の第１の偏波及び第２の偏波それぞれの実数成分及び虚数成分のそれぞれに波長分散を補償するフィルタ係数を乗算する波長分散補償フィルタと、前記波長分散補償フィルタから出力される第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号が入力され、該入力された、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、周波数オフセットを含むキャリア位相補償用の位相回転を施し、かつ、前記入力された、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、前記キャリア位相補償用の位相回転の逆回転を施し、前記キャリア位相補償用の位相回転が施された信号と、前記キャリア位相補償用の位相回転の逆回転が施された信号を偏波ごとに加算し、該加算した信号を出力する適応等化器と、前記適応等化器の出力を用いて、前記キャリア位相補償用の位相回転、及び、前記適応等化器において乗算される複素インパルス応答を更新するフィルタ係数更新部とを含む。
本開示は、第２の態様として、受信機を提供する。受信機は、伝送路を介して送信機から送信された偏波多重光信号をコヒーレント受信する検波器と、前記コヒーレント受信された受信信号に対して等化信号処理を実施するデジタル信号処理回路とを含む。デジタル信号処理回路は、前記受信信号の第１の偏波及び第２の偏波それぞれの実数成分及び虚数成分のそれぞれに波長分散を補償するフィルタ係数を乗算する波長分散補償フィルタと、前記波長分散補償フィルタから出力される第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号が入力され、該入力された、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、周波数オフセットを含むキャリア位相補償用の位相回転を施し、かつ、前記入力された、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、前記キャリア位相補償用の位相回転の逆回転を施し、前記キャリア位相補償用の位相回転が施された信号と、前記キャリア位相補償用の位相回転の逆回転が施された信号を偏波ごとに加算し、該加算した信号を出力する適応等化器と、前記適応等化器の出力を用いて、前記キャリア位相補償用の位相回転、及び、前記適応等化器において乗算される複素インパルス応答を更新するフィルタ係数更新部とを含む。
本開示は、第３の態様として、通信システムを提供する。通信システムは、伝送路を介して偏波多重光信号を送信する送信機と、前記送信機から送信された偏波多重光信号をコヒーレント受信する検波器を含む受信機と、前記コヒーレント受信された受信信号に対して等化信号処理を実施するデジタル信号処理回路とを含む。デジタル信号処理回路は、前記受信信号の第１の偏波及び第２の偏波それぞれの実数成分及び虚数成分のそれぞれに波長分散を補償するフィルタ係数を乗算する波長分散補償フィルタと、前記波長分散補償フィルタから出力される第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号が入力され、該入力された、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、周波数オフセットを含むキャリア位相補償用の位相回転を施し、かつ、前記入力された、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、前記キャリア位相補償用の位相回転の逆回転を施し、前記キャリア位相補償用の位相回転が施された信号と、前記キャリア位相補償用の位相回転の逆回転が施された信号を偏波ごとに加算し、該加算した信号を出力する適応等化器と、前記適応等化器の出力を用いて、前記キャリア位相補償用の位相回転、及び、前記適応等化器において乗算される複素インパルス応答を更新するフィルタ係数更新部とを含む。
本開示は、第４の態様として、デジタル信号処理方法を提供する。デジタル信号処理方法は、波長分散補償フィルタにおいて、送信機から送信され、受信機で受信された偏波多重光信号の第１の偏波及び第２の偏波それぞれの実数成分及び虚数成分のそれぞれに波長分散を補償するフィルタ係数を乗算し、前記波長分散補償フィルタから出力される第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号が入力される適応等化器において、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、周波数オフセットを含むキャリア位相補償用の位相回転を施し、かつ、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、前記キャリア位相補償用の位相回転の逆回転を施し、前記キャリア位相補償用の位相回転が施された信号と、前記キャリア位相補償用の位相回転の逆回転が施された信号を偏波ごとに加算し、該加算した信号を出力し、前記適応等化器の出力を用いて、前記キャリア位相補償用の位相回転、及び前記適応等化器において乗算される複素インパルス応答を更新することを含む。
本開示に係るデジタル信号処理回路、方法、受信機、及び通信方法は、送信機内歪みの等化精度を向上できる。
本開示に係る通信システムを概略的に示すブロック図。 受信機の概略的な構成を示すブロック図。 本開示の第１実施形態に係る信号伝送システムを示すブロック図。 デジタル信号処理部の基本構成の例を示すブロック図。 デジタル信号処理部のより詳細な構成例を示すブロック図。 Ｒｘ負荷補償、波長分散補償、キャリア位相補償、及びＴｘ負荷補償を行う一般的なデジタル信号処理を示すブロック図。 説明に用いられるデジタル信号処理の構成例を示すブロック図。 Ｔｘ負荷及びＲｘ負荷を補償しない場合のＩ－チャネル及びＱ－チャネルの信号分布を示す信号分布図。 特許文献１に記載される適応等化と同等な等化を実施した場合のＩ－チャネル及びＱ－チャネルの信号分布を示す信号分布図。 本実施形態に係るデジタル信号処理部が用いられる場合のＩ－チャネル及びＱ－チャネルの信号分布を示す信号分布図。 本開示の第２実施形態で用いられるデジタル信号処理部の構成例を示すブロック図。 位相補償フィルタを含む適応等化器の構成例を示すブロック図。 サブキャリア合成後の波形の例を示す模式図。 本開示の第３実施形態で用いられるデジタル信号処理部の構成例を示すブロック図。 光送信機の構成の一部を示すブロック図。 変形例において使用される光受信機を示すブロック図。 光受信機の構成の一部を示すブロック図。
本開示の実施の形態の説明に先立って、本開示の概要を説明する。図１は、本開示に係る通信システムを概略的に示す。通信システム１０は、送信機１１、及び受信機１５を有する。送信機１１と受信機１５とは、伝送路１３を介して相互に接続されている。送信機１１は、伝送路１３を介して偏波多重光信号を送信する。受信機１５は、送信機１１から送信された偏波多重光信号を、伝送路１３を介して受信する。
図２は、受信機１５の概略的な構成を示す。受信機１５は、検波器２１、デジタル信号処理回路２２を有する。検波器２１は、送信機から送信された偏波多重光信号をコヒーレント受信する。デジタル信号処理回路２２は、検波器２１でコヒーレント受信された受信信号に対して、等化信号処理を実施する。
デジタル信号処理回路２２は、波長分散補償フィルタ３１、適応等化器３２、及びフィルタ係数更新部３３を有する。波長分散補償フィルタ３１は、偏波多重信号である受信信号における波長分散を補償する。適応等化器３２は、波長分散補償フィルタ３１の後段に配置される。適応等化器３２は、受信信号に含まれる歪みを補償する。フィルタ係数更新部３３は、適応等化器３２の出力を用いて、適応等化器３２に含まれるフィルタの係数を更新する。
適応等化器３２には、波長分散補償フィルタ３１から出力される第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号と、第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号とが入力される。適応等化器３２は、入力信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、加算された信号に対し、偏波ごとに、周波数オフセットを含むキャリア位相補償用の位相回転を施す。また、適応等化器３２は、入力信号の位相共役を示す信号に複素インパルス応答を乗算し、複素インパルス応答が乗算された位相共役信号を加算する。適応等化器３２は、加算された位相共役信号に対し、偏波ごとに、周波数オフセットを含むキャリア位相補償用の位相回転の逆回転を施す。適応等化器３２は、キャリア位相補償用の位相回転が施された信号と、キャリア位相補償用の位相回転の逆回転が施された信号を偏波ごとに加算し、加算した信号を出力する。
本開示では、適応等化器３２は、複素インパルス応答が乗算された入力信号を加算した信号に、周波数オフセットを含むキャリア位相補償用の位相回転を施す。また、適応等化器３２は、複素インパルス応答が乗算された位相共役信号を加算した信号に、周波数オフセットを含むキャリア位相補償用の位相回転の逆回転を施す。本開示では、適応等化器３２において、周波数オフセットを含むキャリア位相補償用の位相回転、及びその逆回転が施される。このため、適応等化器３２において、光源の位相雑音が送信機内歪みの等化精度に影響を及ぼす割合を低減させることができ、高精度な送信機内歪みの等化を実現することができる。
以下、本開示の実施の形態を詳細に説明する。図３は、本開示の第１実施形態に係る信号伝送システムを示す。本実施形態において、信号伝送システムは、偏波多重ＱＡＭ方式が採用され、コヒーレント受信を行う光ファイバ通信システムであることを想定する。光ファイバ通信システム１００は、光送信機１１０、伝送路１３０、及び光受信機１５０を有する。光ファイバ通信システム１００は、例えば光海底ケーブルシステムを構成する。光ファイバ通信システム１００は、図１に示される通信システム１０に対応する。光送信機１１０は、図１に示される送信機１１に対応する。伝送路１３０は、図１に示される伝送路１３に対応する。光受信機１５０は、図１に示される受信機１５に対応する。
光送信機１１０は、複数の送信データを、偏波多重光信号に変換する。光送信機１１０は、符号化部１１１、予等化部１１２、ＤＡＣ（Digital analog converter）１１３、光変調器１１４、及びＬＤ（Laser diode）１１５を有する。符号化部１１１は、データを符号化する。符号化部１１１は、例えば、Ｘ偏波（第１の偏波）及びＹ偏波（第２の偏波）のｉｎ－ｐｈａｓｅ（Ｉ）成分、及びｑｕａｄｒａｔｕｒｅ（Ｑ）成分の４系列の信号を出力する。
予等化部１１２は、符号化された４系列の信号に対し、光送信機内のデバイスの歪みなどをあらかじめ補償する予等化を実施する。ＤＡＣ１１３は、予等化が実施された４系列の信号を、それぞれアナログ電気信号に変換する。
ＬＤ１１５は、ＣＷ（Continuous wave）光を出力する。光変調器１１４は、ＬＤ１１５から出力されたＣＷ光を、ＤＡＣ１１３から出力される４系列の信号に応じて変調し、偏波多重された光信号を生成する。光変調器１１４は、例えば偏波多重ＱＡＭ信号を生成する。光変調器１１４は、伝送路１３０に偏波多重された光信号を送出する。
伝送路１３０は、光送信機１１０から出力された偏波多重光信号を光受信機１５０に伝送する。伝送路１３０は、光ファイバ１３２、及び光増幅器１３３を有する。光ファイバ１３２は、光送信機１１０から送信された光信号を導波する。光増幅器１３３は、光信号を増幅し、光ファイバ１３２における伝搬損失を補償する。光増幅器は１３３、例えば、エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：erbium doped fiber amplifier）として構成される。伝送路１３０は、複数の光増幅器１３３を含み得る。
光受信機１５０は、ＬＤ１５１、コヒーレント受信機１５２、ＡＤＣ（Analog digital converter）１５３、デジタル信号処理部１５４、及び復号部１５５を有する。光受信機１５０において、デジタル信号処理部１５４、及び復号部（復号器）１５５などの回路は、例えばＤＳＰ（digital signal processor）などのデバイスを用いて構成され得る。
ＬＤ１５１は、ローカルオシレータ光となるＣＷ光を出力する。コヒーレント受信機１５２は、偏波ダイバーシティ型コヒーレント受信機として構成される。コヒーレント受信機１５２は、ＬＤ１５１から出力されるＣＷ光を用いて、光ファイバ１３２を伝送された光信号に対してコヒーレント検波を実施する。コヒーレント受信機１５２は、コヒーレント検波されたＸ偏波及びＹ偏波のＩ成分及びＱ成分に相当する４系列の受信信号（電気信号）を出力する。コヒーレント受信機１５２は、図２に示される検波器２１に対応する。
ＡＤＣ１５３は、コヒーレント受信機１５２から出力される受信信号をサンプリングし、受信信号をデジタル領域の信号に変換する。デジタル信号処理部１５４は、ＡＤＣ１５３でサンプリングされた４系列の受信信号に対してデジタル信号処理を行い、受信信号を復調する。デジタル信号処理部１５４は、１以上のプロセッサと１以上のメモリとを含み得る。デジタル信号処理部１５４の機能の少なくとも一部は、プロセッサがメモリから読み出したプログラムに従って動作することで実現されてもよい。デジタル信号処理部１５４は、図２に示されるデジタル信号処理回路２２に対応する。復号部１５５は、復調された信号に対して復号を行い、送信されたデータを復元する。
図４は、デジタル信号処理方法を実施するデジタル信号処理部１５４の基本構成の例を示す。デジタル信号処理部１５４は、波長分散補償フィルタ１６１、適応等化器１６２、位相補償フィルタ１６３、及びフィルタ係数更新部１７０を有する。なお、図４において、位相補償フィルタ１６３は適応等化器１６２から独立したブロックとして図示されているが、位相補償フィルタ１６３は適応等化器１６２に組み込まれているものとする。
デジタル信号処理部１５４において、波長分散補償フィルタ１６１、適応等化器１６２、及び位相補償フィルタ１６３は、入力信号に対して縦列に接続されて配置される。デジタル信号処理部１５４は、例えば、波長分散補償フィルタ１６１の前段に、入力信号に含まれる歪みを補償する１以上のフィルタを含み得る。波長分散補償フィルタ１６１は、図２に示される波長分散補償フィルタ３１に対応する。適応等化器１６２及び位相補償フィルタ１６３は、図２に示される適応等化器３２に対応する。
フィルタ係数更新部１７０は、適応等化器１６２の入力、及び位相補償フィルタ１６３の出力をモニタする。また、フィルタ係数更新部１７０は、適応等化器１６２の出力、すなわち位相補償フィルタ１６３の入力をモニタする。フィルタ係数更新部１７０は、位相補償フィルタ１６３の出力を用いて、適応等化器１６２のフィルタ係数、及び位相補償フィルタ１６３のフィルタ係数を更新する。フィルタ係数更新部１７０は、例えば、所定の損失関数に基づいて、誤差逆伝播法により、適応等化器１６２及び位相補償フィルタ１６３の係数を適応制御する。損失関数は、最終段のフィルタである位相補償フィルタ１６３の出力信号と、所望状態との差分に基づいて計算される。フィルタ係数更新部１７０は、図２に示されるフィルタ係数更新部３３に対応する。
図５は、デジタル信号処理部１５４のより詳細な構成例を示す。この例において、適応等化器１６２は、複素数ＷＬ ＭＩＭＯフィルタとして構成される。波長分散補償（ＣＤＣ：chromatic dispersion compensation）フィルタ１６１には、Ｘ偏波のＩＱ成分（ＸＩ及びＸＱ）及びＹ偏波のＩＱ成分（ＹＩ及びＹＱ）が入力される。波長分散補償フィルタ１６１は、Ｘ偏波及びＹ偏波それぞれのＩ成分（実数成分）ＸＩ及びＹＩと、Ｑ成分（虚数成分）ＸＱ及びＹＱとのそれぞれに、波長分散を補償するフィルタ係数を乗算する。波長分散補償フィルタ１６１は、波長分散が補償された複素数信号ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、及びＹＱを出力する。
適応等化器１６２は、８×２複素数ＷＬ等化器（以下、８×２ ＷＬ ＭＩＭＯフィルタとも呼ぶ）を構成する計１６個の複素数係数フィルタと、位相補償フィルタ１６３とを含む。８×２ ＷＬ ＭＩＭＯフィルタには、波長分散補償フィルタ１６１から出力されるＸ偏波の実数成分ＸＩ及び虚数成分ＸＱ、並びにＹ偏波の実数成分ＹＩ及び虚数成分ＹＱが入力される。各偏波の虚数成分ＸＱ及びＹＱには、それぞれ虚数単位を表すｉが乗算される。８×２ ＷＬ ＭＩＭＯフィルタにおいて、各複素数係数フィルタは、入力信号及び入力信号の位相共役に、複素インパルス応答を乗算する。以下の説明において、位相共役は「＊」で表され得る。複素インパルス応答が乗算されたＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、及びＹＱは加算器で加算され、位相補償フィルタ１６３に出力される。また、ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、及びＹＱの位相共役は、加算器で加算され、位相補償フィルタ１６３に出力される。
位相補償フィルタ１６３は、偏波ごとに配置された、周波数オフセットを含むキャリア位相補償用の位相回転を施すフィルタ（ｐｈｘ及びｐｈｙ）と、その逆回転を施すフィルタ（ｐｈｘ ＊及びｐｈｙ ＊）とを含む。位相補償フィルタ１６３は、複素インパルス応答が乗算されたＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、及びＹＱの和に対して、偏波ごとに、キャリア位相補償用の位相回転を施す。また、位相補償フィルタ１６３は、複素インパルス応答が乗算されたＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、及びＹＱの位相共役の和に対して、偏波ごとに、キャリア位相補償用の位相回転を施す。
適応等化器１６２は、キャリア位相補償用の位相回転が施された信号と、キャリア位相補償用の位相回転の逆回転が施された信号とを、偏波ごとに加算する。適応等化器１６２は、Ｘ偏波について、ｐｈｘの位相回転が施された信号と、ｐｈｘ ＊の位相回転が施された信号とを、出力信号ＸＺとして出力する。また、適応等化器１６２は、Ｙ偏波について、ｐｈｙの位相回転が施された信号と、ｐｈｙ ＊の位相回転が施された信号とを、出力信号ＹＺとして出力する。
フィルタ係数更新部１７０は、適応等化器１６２の各複素数係数フィルタの係数（複素インパルス応答）を、上記した損失関数を最小化するように更新する。フィルタ係数更新部１７０は、例えば、確率的勾配降下法により、位相補償フィルタ１６３の出力に基づいて算出される損失関数を最小化するように各複素数係数フィルタの係数を更新する。フィルタ係数更新部１７０は、位相補償フィルタ１６３の係数、すなわち位相補償フィルタ１６３における位相回転の量を、位相補償フィルタ１６３の出力に基づいて算出する。位相補償量の算出には、一般的なＭ乗法や、仮判定を用いたデジタルPhase locked loop（ＰＬＬ）を用いることができる。本実施形態では、位相補償フィルタ１６３において、周波数オフセットを含むキャリア位相雑音が補償される。位相補償フィルタ１６３の係数の算出には、例えば、２つの時定数を有する２次ＰＬＬを用いることができる。
以下、位相補償フィルタ１６３を含む適応等化器１６２において、送信機内歪み（Ｔｘ負荷）、受信機内歪み（Ｒｘ負荷）、周波数オフセット、及び光源の位相雑音が補償できることを説明する。適応等化器１６２に用いられる８×２複素数ＷＬ等化器は、４×１複素数ＷＬ等化器を偏波多重に拡張した等化器であると考えることができる。このため、以下では、補償される歪みの説明に、４×１複素数ＷＬ等化器が用いられる。
図６は、Ｒｘ負荷補償、波長分散補償、キャリア位相補償、及びＴｘ負荷補償を行う一般的なデジタル信号処理を示す。この例において、デジタル信号処理は、受信機内歪み補償フィルタ５０１、波長分散補償フィルタ５０２、キャリア位相補償フィルタ５０３、及び送信機内歪み補償フィルタ５０４を含む。受信機内歪み補償フィルタ５０１には、偏波多重ではない受信信号（デジタル信号）が入力されるものとする。
受信機内歪み補償フィルタ５０１は、Ｒｘ負荷を補償するフィルタである。波長分散補償フィルタ５０２は、波長分散を補償するフィルタである。キャリア位相補償フィルタ５０３は、光源の位相雑音を補償するフィルタである。送信機内歪み補償フィルタ５０４は、Ｔｘ負荷を補償するフィルタである。受信機内歪み補償フィルタ５０１及び送信機内歪み補償フィルタ５０４には、２×１ＷＬフィルタが使用されるものとする。
受信機内歪み補償フィルタ５０１の入力信号をｘとし、受信機内歪み補償フィルタ５０１のフィルタ係数をｈとする。また、波長分散補償フィルタ５０２の係数をｈｃｄとし、波長分散補償フィルタ５０２の出力信号をｙとする。このとき、ｙは、ｘを用いて下記式で表される。
キャリア位相補償フィルタ５０３の係数をｅ－ｉθとすると、キャリア位相補償フィルタ５０３の出力信号ｙ’は、下記式で表される。
送信機内歪み補償フィルタ５０４のフィルタ係数をｇとし、送信機内歪み補償フィルタ５０４の出力信号をｚとすると、ｚは下記式で表される。
上記式１で表されるｚをＩＱごとに変形すると、送信機内歪み補償フィルタ５０４の出力信号は、下記のように変形できる。
図７は、説明に用いられるデジタル信号処理の構成例を示す。図７では、デジタル信号処理に、４×１ＷＬ等化器（４×１複素数ＷＬ ＭＩＭＯフィルタ）１９０が用いられる。４×１ＷＬ等化器は、２つの複素共役変換部と、４つの複素数係数フィルタとを含む。適応等化器１６２に含まれる８×２複素数ＷＬ等化器は、４×１ＷＬ等化器１９０を、偏波多重に拡張した構成である。
４×１ＷＬ等化器１９０には、ＩＱごとに個別に波長分散補償が施された信号が入力される。波長分散補償フィルタの入力信号をｘとし、波長分散補償フィルタにおけるフィルタ係数をｈｃｄとする。また、４×１ＷＬ等化器１９０の入力信号をｙとし、位相補償フィルタにおける位相回転をｅ－ｉθとする。その場合、４×１ＷＬ等化器１９０の出力信号ｚは、下記式で表される。
上記式で表されるｚをＩＱごとに変形すると、４×１ＷＬ等化器１９０の出力信号は、下記のように変形できる。
上記式２と式３とを、右辺第１項から第４項まで比較する。下記関係式、
から、
となる。つまり、上記式２と式３とは一致する。従って、図６に示される２組の２×１ＷＬフィルタ及び波長分散フィルタ（複素数）が用いられるデジタル信号処理と、４×１複素数ＷＬフィルタとＩＱ個別の波長分散フィルタとが用いられるデジタル信号処理とは、等価であると言える。
次いで、適応等化器１６２におけるフィルタ係数の更新を説明する。４×１ＷＬ等化器１９０の入力信号をｘとし、位相補償フィルタの入力をｙ、ｙ＊とすると、ｙ、ｙ＊は、ｘを用いて下記式で表すことができる。
上記式において、ｊは入力の次元数を表し、ｉは出力の次元数を表し、ｋはサンプルを表す。また、ｍはフィルタ（ＦＩＲ（Finite impulse response）フィルタのタップ数を表す。適応等化器１６２の出力ｚは、
で表される。フィルタ係数の更新に使用される損失関数φは、ｄを所望の状態を表す教師信号として、下記式で定義されるものとする。
４×１ＷＬ等化器１９０のフィルタ係数は、上記損失関数を最小化するように、確率的勾配降下法を用いて更新される。
上記から、更新後の各フィルタ係数は、αを更新の大きさを制御するステップサイズとして、下記式で与えられる。
また、位相補償フィルタにおける位相補償係数は、それぞれｅ－ｉθi、ｅｉθiである。

θｉは、φ［ｋ］に基づいて、ここでは詳細に説明されない方法を用いて別途算出される。周波数オフセットと位相雑音とを含む位相補償量の算出には、一般的な教師信号を用いたデジタルＰＬＬが用いられる。
本実施形態では、デジタル信号処理部１５４は、適応等化器１６２（８×２複素数ＷＬ等化器）と、８×２複素数ＷＬ等化器に含まれる位相補償フィルタ１６３とを含む。フィルタ係数更新部１７０は、適応等化器１６２の係数を、位相補償フィルタ１６３の出力信号を用いて更新する。本実施形態では、適応等化器１６２は、位相補償フィルタ１６３において、周波数オフセットを含む位相補償を実施する。このような構成を採用することで、適応等化器１６２は、Ｔｘ負荷、Ｒｘ負荷、偏波変動（偏波モード分散）、周波数オフセット、及び光源の位相雑音を一括して補償することができる。本実施形態は、光源の位相雑音がＴｘ負荷の等化精度に及ぼす影響を低減することができ、Ｔｘ負荷を精度よく等化することができる。
本発明者は、デジタル信号処理部１５４における等化の効果を検証するために、シミュレーションを行った。シミュレーションでは、１３０ＧＢ（Baud）の偏波多重６４ＱＡＭ信号を用いた。この信号に、位相ノイズとして送信側のＬＤとローカルオシレータ光とにそれぞれ１００ｋＨｚのノイズを加えた。また、送信機においてＸ偏波のＱ信号に、０．５ＵＩ（Unit Interval）のＩＱスキューを加え、受信機においてＹ偏波のＱ信号に、－０．５ＵＩのＩＱスキューを加えた。波長分散は、７．５ｎｓ／ｎｍとした。
図８は、等化デジタル信号処理においてＴｘ負荷及びＲｘ負荷を補償しない場合のＩ－チャネル及びＱ－チャネルの信号分布を示す。シミュレーションでは、ＡＤＣでデジタル信号に変換された信号に対して、波長分散補償フィルタ、偏波分離フィルタ、及びキャリア位相補償フィルタを用いて等化を行った。この場合、等化デジタル信号処理においてＴｘ負荷及びＲｘ負荷が補償されないため、Ｘ偏波及びＹ偏波の双方において信号点の判別が困難である。
図９は、等化デジタル信号処理において特許文献１に記載される適応等化と同等な等化を実施した場合のＩ－チャネル及びＱ－チャネルの信号分布を示す。シミュレーションでは、ＡＤＣでデジタル信号に変換された信号に対して、波長分散補償フィルタ、８×２ＭＩＭＯフィルタ、周波数オフセット補償フィルタ、及びキャリア位相補償フィルタを用いて等化を行った。この場合、受信機においてＩＱスキューが加えられたＹ偏波については、歪みの改善が見られる。しかしながら、送信機においてＩＱスキューが加えられたＸ偏波の信号では、図８に比べて受信特性は改善できているものの、受信特性は十分に高くない。
図１０は、本実施形態に係るデジタル信号処理部１５４が用いられる場合のＩ－チャネル及びＱ－チャネルの信号分布を示す。図１０と、図８及び図９とを比較すると、デジタル信号処理部１５４が用いられた場合、Ｘ偏波及びＹ偏波の双方の信号において受信特性を改善できていることがわかる。このように、シミュレーションにより、本実施形態は、Ｔｘ負荷を精度よく等化できることが確認された。
次いで、本開示の第２実施形態を説明する。図１１は、本開示の第２実施形態で用いられるデジタル信号処理部の構成例を示す。本実施形態において、デジタル信号処理部１５４ａは、図４に示されるデジタル信号処理部１５４の構成に加えて、サブキャリア分離部１６４を有する。デジタル信号処理部１５４ａにおけるフィルタ係数の更新は、第１実施形態で説明したフィルタ係数の更新と同様でよい。
本実施形態において、受信信号は、偏波多重に加え、サブキャリア多重されている。サブキャリアは、２つのサブキャリア、すなわち、第１のサブキャリアＳＣ１と第２のサブキャリアＳＣ２とを含む。第１のサブキャリアＳＣ１及び第２のサブキャリアＳＣ２は、ペアとなるサブキャリアである。サブキャリアは、４つのサブキャリア、すなわち第１－第４のサブキャリアＳＣ１－ＳＣ４を含んでいてもよい。この場合、第１のサブキャリアＳＣ１と第４のサブキャリアＳＣ４とがペアとなり、第２のサブキャリアＳＣ２と第３のサブキャリアＳＣ３とがペアとなる。
送信側におけるサブキャリア多重を説明する。光送信機１１０（図３を参照）は、例えば、符号化部１１１と予等化部１１２との間に、サブキャリア多重信号処理部を更に有している。サブキャリア多重信号処理部は、サブキャリアの数に対応する複数のＦＦＴ（fast Fourier transform）部と、サブキャリア配置部と、ＩＦＦＴ（Inverse FFT）部とを含む。
サブキャリア多重信号処理部において、送信データは、複数のサブキャリア信号に分離され、分離された複数のサブキャリア信号は、複数のＦＦＴ部に入力される。各ＦＦＴは、入力されるサブキャリア信号に対してＦＦＴを実施し、サブキャリア信号を周波数領域のサブキャリアＦＦＴ信号に変換する。サブキャリア配置部は、周波数領域のサブキャリアＦＦＴ信号を、各サブキャリアの周波数シフト量で周波数シフトし、周波数シフトした信号を周波数領域に配置したサブキャリア配置信号を生成する。ＩＦＦＴ部は、周波数領域のサブキャリア配置信号に対してＩＦＦＴを実施し、サブキャリア配置信号を時間領域のサブキャリア多重信号に変換する。
次いで、受信側におけるサブキャリア分離を説明する。サブキャリア分離部１６４は、ＦＦＴ部、分離部、及びサブキャリアの数に対応する複数のＩＦＦＴ部を有する。サブキャリア分離部１６４には、ＡＤＣ１５３（図３を参照）から、デジタルサブキャリア多重信号が入力される。ＦＦＴ部は、入力されるサブキャリア多重信号に対してＦＦＴを実施し、サブキャリア多重信号を周波数領域のサブキャリア多重ＦＦＴ信号に変換する。サブキャリア分離部は、周波数領域のサブキャリア多重ＦＦＴ信号に含まれる複数のサブキャリア信号を、サブキャリアごとに分離する。サブキャリア分離信号は、サブキャリアの数に対応した複数のサブキャリア分離信号を生成する。各ＩＦＦＴ部は、周波数領域の信号であるサブキャリア分離信号を、時間領域の信号に変換する。なお、図１１では、波長分散補償フィルタ１６１の前段にサブキャリア分離部１６４が配置される例が示されているが、本実施形態はこれには限定されない。サブキャリア分離部１６４は、波長分散補償フィルタ１６１と適応等化器１６２との間に配置されていてもよい。
図１２は、位相補償フィルタ１６３を含む適応等化器１６２の構成例を示す。この例において、適応等化器１６２は、１６×４複素数ＷＬ等化器（以下、１６×４ ＷＬ ＭＩＭＯフィルタとも呼ぶ）を含む。１６×４ ＷＬ ＭＩＭＯフィルタには、波長分散補償フィルタ１６１においてサブキャリアごとにＩＱ個別に波長分散が補償された信号が入力される。具体的には、１６×４ ＷＬ ＭＩＭＯフィルタには、２つのサブキャリアのＸ偏波及びＹ偏波それぞれのＩＱ成分（ｘｉＳＣ１、ｘｑＳＣ１、ｙｉＳＣ１、ｙｑＳＣ１、ｘｉＳＣ２、ｘｑＳＣ２、ｙｉＳＣ２、ｙｑＳＣ２）が入力される。
１６×４ ＷＬ ＭＩＭＯフィルタにおいて、各複素数係数フィルタは、入力信号及び入力信号の位相共役に、複素インパルス応答を乗算する。複素インパルス応答が乗算された第１のサブキャリアのｘｉＳＣ１、ｘｑＳＣ１、ｙｉＳＣ１、ｙｑＳＣ１と、第２のサブキャリアの位相共役ｘｉＳＣ２ ＊、ｘｑＳＣ２ ＊、ｙｉＳＣ２ ＊、ｙｑＳＣ２ ＊とは加算器で加算され、偏波ごとに、係数がｐｈｘＳＣ１、ｐｈｘＳＣ１＊、ｐｈｙＳＣ１、及びｐｈｙＳＣ１＊の位相補償フィルタ１６３に出力される。係数がｐｈｘＳＣ１の位相補償フィルタの出力と、係数がｐｈｘＳＣ１＊の出力とは加算器で加算され、加算された信号が第１のサブキャリアのＸ偏波の信号ＸＳＣ１として出力される。係数がｐｈｙＳＣ１の位相補償フィルタの出力と、係数がｐｈｙＳＣ１＊の出力とは加算器で加算され、加算された信号が第１のサブキャリアのＹ偏波の信号ＹＳＣ１として出力される。
また、複素インパルス応答が乗算された第２のサブキャリアのｘｉＳＣ２、ｘｑＳＣ２、ｙｉＳＣ２、ｙｑＳＣ２と、第１のサブキャリアの位相共役ｘｉＳＣ１ ＊、ｘｑＳＣ１ ＊、ｙｉＳＣ１ ＊、ｙｑＳＣ１ ＊とは加算器で加算され、偏波ごとに、係数がｐｈｘＳＣ２、ｐｈｘＳＣ２＊、ｐｈｙＳＣ２、及びｐｈｙＳＣ２＊の位相補償フィルタ１６３に出力される。係数がｐｈｘＳＣ２の位相補償フィルタの出力と、係数がｐｈｘＳＣ２＊の出力とは加算器で加算され、加算された信号が第２のサブキャリアのＸ偏波の信号ＸＳＣ２として出力される。係数がｐｈｙＳＣ２の位相補償フィルタの出力と、係数がｐｈｙＳＣ２＊の出力とは加算器で加算され、加算された信号が第２のサブキャリアのＹ偏波の信号ＹＳＣ２として出力される。
図１３は、サブキャリア合成後の波形の例を模式的に示す。図１３において、横軸は周波数を示し、縦軸は電力を示す。サブキャリア多重された信号では、Ｉ成分の周波数特性とＱ成分の周波数特性とが異なる場合、ＩＱミキシングによって、第１サブキャリアＳＣ１に第２サブキャリアの共役成分ＳＣ２＊が発生する。また、ＩＱミキシングにより、第２サブキャリアＳＣ２に第１サブキャリアの共役成分ＳＣ１＊が発生する。すなわち、互いのサブキャリアＳＣの共役成分によるＩＱミキシングが発生する。各サブキャリアの共役成分は、ペアになるサブキャリアＳＣに発生する。
上記１６×４ ＷＬ ＭＩＭＯフィルタでは、第１のサブキャリアＳＣ１の信号に、第２のサブキャリアＳＣ２の位相共役を加算し、第２のサブキャリアＳＣ２の信号に、第１のサブキャリアＳＣ１の位相共役を加算している。このようにすることで、適応等化器１６２において、ＩＱミキシングの影響を受けずに、歪みを補正できる。サブキャリアの数は２つには限定されず、受信信号は４以上のサブキャリアに多重化されていてもよい。その場合は、ペアとなる２つのサブキャリアごとに、１６×４ ＷＬ ＭＩＭＯフィルタを配置すればよい。他の効果は、第１実施形態で説明した効果と同様である。
続いて、本開示の第３実施形態を説明する。図１４は、本開示の第３実施形態で用いられるデジタル信号処理部の構成例を示す。本実施形態において、デジタル信号処理部１５４ｂは、図４に示されるデジタル信号処理部１５４の構成に加えて、歪み推定部１６５を有する。歪み推定部１６５は、適応等化器１６２のフィルタ係数に基づいて、Ｔｘ負荷を推定する。デジタル信号処理部１５４ｂにおけるフィルタ係数の更新は、第１実施形態で説明したフィルタ係数の更新と同様でよい。本実施形態は、第２実施形態で説明したサブキャリア多重が用いられる構成にも適用できる。
本実施形態において、光送信機１１０の予等化部１１２（図３を参照）のフィルタ係数は、受信側のデジタル信号処理部１５４ｂのフィルタ係数に基づいて制御される。図１５は、光送信機１１０の構成の一部を示す。光送信機１１０は、Ｘ偏波及びＹ偏波のそれぞれに対応して、２×１ＷＬフィルタ１１７と、ＩＱ分離部１１８とを有する。２×１ＷＬフィルタ１１７は、図３に示される予等化部１１２に対応する。Ｘ偏波に対応して配置される２×１ＷＬフィルタ１１７には、Ｘ偏波の複素数信号（ＸＩ＋ｉＸＱ）が入力される。２×１ＷＬフィルタ１１７の出力信号は、ＩＱ分離部１１８でＩ成分の実信号とＱ成分の実信号とに分離され、ＤＡＣ１１３でアナログ信号に変換される。Ｙ偏波に対応して配置される２×１ＷＬフィルタ１１７には、Ｙ偏波の複素数信号（ＹＩ＋ｉＹＱ）が入力される。２×１ＷＬフィルタ１１７の出力信号は、ＩＱ分離部１１８でＩ成分の実信号とＱ成分の実信号とに分離され、ＤＡＣ１１３でアナログ信号に変換される。
歪み推定部１６５（図１４を参照）は、係数収束後の適応等化器１６２のフィルタ係数から、Ｔｘ負荷を推定する。Ｔｘ負荷は、図５に示される複素インパルス応答を乗算するフィルタの係数に基づいて計算できる。本実施形態において、予等化部１１２の２×１ＷＬフィルタのフィルタ係数は、予等化部１１２において、歪み推定部１６５が推定したＴｘ負荷の逆特性の特性が送信される信号に付加されるように、設定される。予等化部１１２のフィルタ係数を、受信側で推定されたＴｘ負荷に応じて設定することで、送信側においてＴｘ負荷を補償することができる。
なお、送信側の予等化部１１２において、実信号入力実係数ＭＩＭＯフィルタが用いられてもよい。予等化部１１２において２×２ Ｒｅａｌ ＭＩＭＯフィルタが用いられる場合、８×２ ＷＬ ＭＩＭＯフィルタから推定されたＴｘ負荷の逆特性を、２×２ Ｒｅａｌ ＭＩＭＯフィルタの係数に係数変換すればよい。
本実施形態において、図４又は図５に示されるデジタル信号処理の一部又は全ては、デジタル信号処理部１５４ｂとは異なるハードウェアに実装されていてもよい。図１６は、変形例において使用される光受信機を示す。この変形例において、光受信機１５０は、外部装置１６０に接続される。外部装置１６０は、例えばPersonal Computer（ＰＣ）などのコンピュータ装置として構成される。光受信機１５０において、ＡＤＣ１５３が出力するデジタル信号は、外部装置１６０に分岐される。光受信機１５０は、外部装置１６０と接続するためのインタフェースを有しており、そのインタフェースを通じて、デジタル信号を外部装置１６０に出力する。
外部装置１６０は、波長分散補償フィルタ１６１、適応等化器１６２、及び位相補償フィルタ１６３の動作を、シミュレーションなどを用いて再現し、フィルタ係数を更新する。外部装置１６０において、波長分散補償フィルタ、８×２ＷＬ等化器、及び位相補償フィルタは、専用のハードウェアで実装されていてもよい。外部装置１６０は、更新された８×２ＷＬ等化器のフィルタ係数に基づいて、Ｔｘ負荷を推定する。外部装置１６０は、光送信機１１０に、予等化部１１２のフィルタ係数を送信し、予等化部１１２のフィルタ係数を更新してもよい。あるいは、外部装置１６０において推定されたＴｘ負荷に応じたフィルタ係数が、人手で予等化部１１２に設定されてもよい。本実施形態において、Ｔｘ負荷の推定を外部装置１６０において実施する場合、デジタル信号処理部１５４は、Ｔｘ負荷を補償するためのフィルタを有していなくてもよい。
また、本実施形態において、外部装置１６０（その歪み推定部）は、係数収束後の８×２ＷＬ等化器のフィルタ係数から、Ｒｘ負荷を推定してもよい。Ｒｘ負荷は、図５に示される複素インパルス応答を乗算するフィルタの係数に基づいて計算できる。図１６において、デジタル信号処理部１５４は、受信機内歪みを補償するフィルタを含む。受信機内歪み補償フィルタのフィルタ係数は、推定されたＲｘ負荷の逆特性の特性が受信信号に与えられるように設定される。
図１７は、光受信機１５０の構成の一部を示す。光受信機１５０において、デジタル信号処理部１５４は、Ｘ偏波及びＹ偏波のそれぞれに対応して、ＩＱ合成部１５６と、２×１ＷＬフィルタ１５７とを有する。２×１ＷＬフィルタ１５７は、光受信機１５０において、コヒーレント受信された偏波多重光信号に対して等化処理を実施する等化部である。Ｘ偏波に対応して配置されるＩＱ合成部１５６は、ＡＤＣ１５３でデジタル信号に変換された実信号ＸＩ及びＸＱを、Ｘ偏波の複素数信号（ＸＩ＋ｉＸＱ）に合成する。Ｘ偏波に対応して配置される２×１ＷＬフィルタ１５７には、Ｘ偏波の複素数信号（ＸＩ＋ｉＸＱ）が入力される。また、Ｙ偏波に対応して配置されるＩＱ合成部１５６は、ＡＤＣ１５３でデジタル信号に変換された実信号ＹＩ及びＹＱを、Ｙ偏波の複素数信号（ＹＩ＋ｉＹＱ）に合成する。Ｙ偏波に対応して配置される２×１ＷＬフィルタ１５７には、Ｙ偏波の複素数信号（ＸＩ＋ｉＸＱ）が入力される。
外部装置１６０は、推定したＲｘ負荷に基づいて、各偏波の２×１ＷＬフィルタ１５７のフィルタ係数を設定する。あるいは、外部装置１６０において推定されたＲｘ負荷に応じたフィルタ係数が、人手で各偏波の２×１ＷＬフィルタ１５７に設定されてもよい。このようにすることで、各偏波において、２×１ＷＬ１５７を用いて送信機内歪みを補償することができる。この場合、信号の受信に用いられるデジタル信号処理部１５４には、既存の回路が使用できる。
本実施形態において、歪み推定部１６５は、係数収束後の適応等化器１６２のフィルタ係数から、Ｔｘ負荷を推定する。光送信機１１０に含まれる予等化部１１２のフィルタ係数を、受信側で推定されたＴｘ負荷に基づいて制御することで、送信側においてＴｘ負荷を補償することができる。また、歪み推定部１６５は、係数収束後の適応等化器１６２のフィルタ係数から、Ｒｘ負荷を推定することができる。光受信機１５０に含まれるデジタル信号処理部１５４における受信機内歪み補償フィルタのフィルタ係数を、推定されたＲｘ負荷に基づいて制御することで、Ｒｘ負荷を補償することができる。
以上、本開示の実施形態を詳細に説明したが、本開示は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に対して変更や修正を加えたものも、本開示に含まれる。
例えば、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
［付記１］
送信機から送信され、受信機で受信された偏波多重光信号の第１の偏波及び第２の偏波それぞれの実数成分及び虚数成分のそれぞれに波長分散を補償するフィルタ係数を乗算する波長分散補償フィルタと、
前記波長分散補償フィルタから出力される第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号が入力され、該入力された、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、周波数オフセットを含むキャリア位相補償用の位相回転を施し、かつ、前記入力された、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、前記キャリア位相補償用の位相回転の逆回転を施し、前記キャリア位相補償用の位相回転が施された信号と、前記キャリア位相補償用の位相回転の逆回転が施された信号を偏波ごとに加算し、該加算した信号を出力する適応等化器と、
前記適応等化器の出力を用いて、前記キャリア位相補償用の位相回転、及び、前記適応等化器において乗算される複素インパルス応答を更新するフィルタ係数更新部とを備えるデジタル信号処理回路。
［付記２］
前記適応等化器は、複素数８×２ Widely Linear（ＷＬ） ＭＩＭＯフィルタを含む、付記１に記載のデジタル信号処理回路。
［付記３］
前記８×２ＷＬ ＭＩＭＯフィルタは、前記第１の偏波の実数成分を表す複素数信号、及び虚数成分を表す複素数信号と、前記第２の偏波の実数成分を表す複素数信号、及び虚数成分を表す複素数信号と、前記第１の偏波の実数成分の位相共役を表す複素数信号、及び虚数成分の位相共役を表す複素数信号と、前記第２の偏波の実数成分の位相共役を表す複素数信号、及び虚数成分の位相共役を表す複素数信号とが入力され、前記第１の偏波の複素数信号、及び前記第２の偏波の複素数信号を出力するＷＬフィルタである、付記２に記載のデジタル信号処理回路。
［付記４］
前記偏波多重光信号は、データが複数のサブキャリアに多重化されたデジタルサブキャリア多重光信号であり、
前記複数のサブキャリアは、ペアとなる第１のサブキャリア及び第２のサブキャリアを含み、
前記適応等化器は、
第１のサブキャリアについて、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、前記第２のサブキャリアについて、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された前記第１のサブキャリアの信号と前記第２のサブキャリアの信号とを加算し、該加算された信号に対し、前記サブキャリアごと、及び前記偏波ごとに、前記キャリア位相補償用の位相回転と前記キャリア位相補償用の位相回転の逆回転とを施し、
第２のサブキャリアについて、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、前記第１のサブキャリアについて、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された前記第２のサブキャリアの信号と前記第１のサブキャリアの信号とを加算し、前記サブキャリアごと、及び前記偏波ごとに、前記キャリア位相補償用の位相回転と前記キャリア位相補償用の位相回転の逆回転とを施す、付記１に記載のデジタル信号処理回路。
［付記５］
前記適応等化器は、複素数１６×４ Widely Linear（ＷＬ） ＭＩＭＯフィルタを含む、付記４に記載のデジタル信号処理回路。
［付記６］
前記１６×４ＷＬ ＭＩＭＯフィルタは、前記第１のサブキャリアの前記第１の偏波の実数成分を表す複素数信号、及び虚数成分を表す複素数信号と、前記第１のサブキャリアの前記第２の偏波の実数成分を表す複素数信号、及び虚数成分を表す複素数信号と、前記第２のサブキャリアの前記第１の偏波の実数成分を表す複素数信号、及び虚数成分を表す複素数信号と、前記第２のサブキャリアの前記第２の偏波の実数成分を表す複素数信号、及び虚数成分を表す複素数信号と、前記第１のサブキャリアの前記第１の偏波の実数成分の位相共役を表す複素数信号、及び虚数成分の位相共役を表す複素数信号と、前記第１のサブキャリアの前記第２の偏波の実数成分の位相共役を表す複素数信号、及び虚数成分の位相共役を表す複素数信号と、前記第２のサブキャリアの前記第１の偏波の実数成分の位相共役を表す複素数信号、及び虚数成分の位相共役を表す複素数信号と、前記第２のサブキャリアの前記第２の偏波の実数成分の位相共役を表す複素数信号、及び虚数成分の位相共役を表す複素数信号とが入力され、前記第１のサブキャリアの前記第１の偏波の複素数信号、及び前記第２の偏波の複素数信号と、前記第２のサブキャリアの前記第１の偏波の複素数信号、及び前記第２の偏波の複素数信号とを出力するＷＬフィルタである、付記５に記載のデジタル信号処理回路。
［付記７］
前記適応等化器における前記複素インパルス応答に基づいて、前記送信機内で生じる歪み、及び前記受信機内で生じる歪みの少なくとも一方を推定する歪み推定部を更に有する、付記１から６何れか１項に記載のデジタル信号処理回路。
［付記８］
前記適応等化器は、前記送信機内で生じた歪み、前記受信機内で生じた歪み、偏波モード分散、周波数オフセット、光源の位相雑音を補償する、付記１から７何れか１項に記載のデジタル信号処理回路。
［付記９］
伝送路を介して送信機から送信された偏波多重光信号をコヒーレント受信する検波器と、
前記コヒーレント受信された受信信号に対して等化信号処理を実施するデジタル信号処理回路とを備え、
前記デジタル信号処理回路は、
前記受信信号の第１の偏波及び第２の偏波それぞれの実数成分及び虚数成分のそれぞれに波長分散を補償するフィルタ係数を乗算する波長分散補償フィルタと、
前記波長分散補償フィルタから出力される第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号が入力され、該入力された、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、周波数オフセットを含むキャリア位相補償用の位相回転を施し、かつ、前記入力された、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、前記キャリア位相補償用の位相回転の逆回転を施し、前記キャリア位相補償用の位相回転が施された信号と、前記キャリア位相補償用の位相回転の逆回転が施された信号を偏波ごとに加算し、該加算した信号を出力する適応等化器と、
前記適応等化器の出力を用いて、前記キャリア位相補償用の位相回転、及び、前記適応等化器において乗算される複素インパルス応答を更新するフィルタ係数更新部とを有する、受信機。
［付記１０］
前記適応等化器は、複素数８×２ Widely Linear（ＷＬ） ＭＩＭＯフィルタを含む、付記９に記載の受信機。
［付記１１］
前記偏波多重光信号は、データが複数のサブキャリアに多重化されたデジタルサブキャリア多重光信号であり、
前記複数のサブキャリアは、ペアとなる第１のサブキャリア及び第２のサブキャリアを含み、
前記適応等化器は、
第１のサブキャリアについて、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、前記第２のサブキャリアについて、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された前記第１のサブキャリアの信号と前記第２のサブキャリアの信号とを加算し、該加算された信号に対し、前記サブキャリアごと、及び前記偏波ごとに、前記キャリア位相補償用の位相回転と前記キャリア位相補償用の位相回転の逆回転とを施し、
第２のサブキャリアについて、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、前記第１のサブキャリアについて、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された前記第２のサブキャリアの信号と前記第１のサブキャリアの信号とを加算し、前記サブキャリアごと、及び前記偏波ごとに、前記キャリア位相補償用の位相回転と前記キャリア位相補償用の位相回転の逆回転とを施す、付記９に記載の受信機。
［付記１２］
前記適応等化器は、複素数１６×４ Widely Linear（ＷＬ） ＭＩＭＯフィルタを含む、付記１１に記載の受信機。
［付記１３］
伝送路を介して偏波多重光信号を送信する送信機と、
前記送信機から送信された偏波多重光信号をコヒーレント受信する検波器を含む受信機と、
前記コヒーレント受信された受信信号に対して等化信号処理を実施するデジタル信号処理回路とを備え、
前記デジタル信号処理回路は、
前記受信信号の第１の偏波及び第２の偏波それぞれの実数成分及び虚数成分のそれぞれに波長分散を補償するフィルタ係数を乗算する波長分散補償フィルタと、
前記波長分散補償フィルタから出力される第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号が入力され、該入力された、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、周波数オフセットを含むキャリア位相補償用の位相回転を施し、かつ、前記入力された、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、前記キャリア位相補償用の位相回転の逆回転を施し、前記キャリア位相補償用の位相回転が施された信号と、前記キャリア位相補償用の位相回転の逆回転が施された信号を偏波ごとに加算し、該加算した信号を出力する適応等化器と、
前記適応等化器の出力を用いて、前記キャリア位相補償用の位相回転、及び、前記適応等化器において乗算される複素インパルス応答を更新するフィルタ係数更新部とを有する、通信システム。
［付記１４］
前記適応等化器は、複素数８×２ Widely Linear（ＷＬ） ＭＩＭＯフィルタを含む、付記１３に記載の通信システム。
［付記１５］
前記偏波多重光信号は、データが複数のサブキャリアに多重化されたデジタルサブキャリア多重光信号であり、
前記複数のサブキャリアは、ペアとなる第１のサブキャリア及び第２のサブキャリアを含み、
前記適応等化器は、
第１のサブキャリアについて、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、前記第２のサブキャリアについて、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された前記第１のサブキャリアの信号と前記第２のサブキャリアの信号とを加算し、該加算された信号に対し、前記サブキャリアごと、及び前記偏波ごとに、前記キャリア位相補償用の位相回転と前記キャリア位相補償用の位相回転の逆回転とを施し、
第２のサブキャリアについて、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、前記第１のサブキャリアについて、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された前記第２のサブキャリアの信号と前記第１のサブキャリアの信号とを加算し、前記サブキャリアごと、及び前記偏波ごとに、前記キャリア位相補償用の位相回転と前記キャリア位相補償用の位相回転の逆回転とを施す、付記１３に記載の通信システム。
［付記１６］
前記適応等化器は、複素数１６×４ Widely Linear（ＷＬ） ＭＩＭＯフィルタを含む、付記１５に記載の通信システム。
［付記１７］
前記送信機は、前記偏波多重光信号を予等化する予等化部を有し、
前記予等化部のフィルタ係数は、前記適応等化器のフィルタ係数に基づいて推定された前記送信機において生じる歪みに応じて制御される、付記１３から１６何れか１項に記載の通信システム。
［付記１８］
前記受信機は、前記コヒーレント受信された偏波多重光信号に対して等化処理を実施する等化部を有し、
前記等化部のフィルタ係数は、前記適応等化器のフィルタ係数に基づいて推定された前記送受信機において生じる歪みに応じて制御される、付記１３から１７何れか１項に記載の通信システム。
［付記１９］
波長分散補償フィルタにおいて、送信機から送信され、受信機で受信された偏波多重光信号の第１の偏波及び第２の偏波それぞれの実数成分及び虚数成分のそれぞれに波長分散を補償するフィルタ係数を乗算し、
前記波長分散補償フィルタから出力される第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号が入力される適応等化器において、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、周波数オフセットを含むキャリア位相補償用の位相回転を施し、かつ、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、前記キャリア位相補償用の位相回転の逆回転を施し、前記キャリア位相補償用の位相回転が施された信号と、前記キャリア位相補償用の位相回転の逆回転が施された信号を偏波ごとに加算し、該加算した信号を出力し、
前記適応等化器の出力を用いて、前記キャリア位相補償用の位相回転、及び前記適応等化器において乗算される複素インパルス応答を更新する、デジタル信号処理方法。
１０：通信システム
１１：送信機
１５：受信機
１３：伝送路
２１：検波器
２２：デジタル信号処理回路
３１：波長分散補償フィルタ
３２：適応等化器
３３：フィルタ係数更新部
１００：光ファイバ通信システム
１１０：光送信機
１３０：伝送路
１５０：光受信機
１１１：符号化部
１１２：予等化部
１１３：ＤＡＣ
１１４：光変調器
１１５：ＬＤ
１１７：２×１ＷＬフィルタ
１１８：ＩＱ分離部
１３２：光ファイバ
１３３：光増幅器
１５１：ＬＤ
１５２：コヒーレント受信機
１５３：ＡＤＣ
１５４：デジタル信号処理部
１５５：復号部
１５６:ＩＱ合成部
１５７：２×１ＷＬフィルタ
１６０：外部装置
１６１：波長分散補償フィルタ
１６２：適応等化器
１６３：位相補償フィルタ
１６４：サブキャリア分離部
１６５：歪み推定部
１７０：フィルタ係数更新部
１９０：４×１ＷＬ等化器

Claims (10)

  1. 送信機から送信され、受信機で受信された偏波多重光信号の第１の偏波及び第２の偏波それぞれの実数成分及び虚数成分のそれぞれに波長分散を補償するフィルタ係数を乗算する波長分散補償フィルタと、
    前記波長分散補償フィルタから出力される第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号が入力され、該入力された、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、周波数オフセット及び光源の位相雑音を補償するための位相補償用の位相回転を施し、かつ、前記入力された、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、前記位相補償用の位相回転の逆回転を施し、前記位相補償用の位相回転が施された信号と、前記位相補償用の位相回転の逆回転が施された信号を偏波ごとに加算し、該加算した信号を出力する適応等化器と、
    前記適応等化器の出力を用いて、前記位相補償用の位相回転、及び、前記適応等化器において乗算される複素インパルス応答を更新するフィルタ係数更新部とを備えるデジタル信号処理回路。
  2. 前記適応等化器は、複素数８×２ Widely Linear（ＷＬ） ＭＩＭＯフィルタを含む、請求項１に記載のデジタル信号処理回路。
  3. 前記８×２ＷＬ ＭＩＭＯフィルタは、前記第１の偏波の実数成分を表す複素数信号、及び虚数成分を表す複素数信号と、前記第２の偏波の実数成分を表す複素数信号、及び虚数成分を表す複素数信号と、前記第１の偏波の実数成分の位相共役を表す複素数信号、及び虚数成分の位相共役を表す複素数信号と、前記第２の偏波の実数成分の位相共役を表す複素数信号、及び虚数成分の位相共役を表す複素数信号とが入力され、前記第１の偏波の複素数信号、及び前記第２の偏波の複素数信号を出力するＷＬフィルタである、請求項２に記載のデジタル信号処理回路。
  4. 前記偏波多重光信号は、データが複数のサブキャリアに多重化されたデジタルサブキャリア多重光信号であり、
    前記複数のサブキャリアは、ペアとなる第１のサブキャリア及び第２のサブキャリアを含み、
    前記適応等化器は、
    第１のサブキャリアについて、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、前記第２のサブキャリアについて、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された前記第１のサブキャリアの信号と前記第２のサブキャリアの信号とを加算し、該加算された信号に対し、前記サブキャリアごと、及び前記偏波ごとに、前記位相補償用の位相回転と前記位相補償用の位相回転の逆回転とを施し、
    第２のサブキャリアについて、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、前記第１のサブキャリアについて、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された前記第２のサブキャリアの信号と前記第１のサブキャリアの信号とを加算し、前記サブキャリアごと、及び前記偏波ごとに、前記位相補償用の位相回転と前記位相補償用の位相回転の逆回転とを施す、請求項１に記載のデジタル信号処理回路。
  5. 前記適応等化器は、複素数１６×４ Widely Linear（ＷＬ） ＭＩＭＯフィルタを含む、請求項４に記載のデジタル信号処理回路。
  6. 前記１６×４ＷＬ ＭＩＭＯフィルタは、前記第１のサブキャリアの前記第１の偏波の実数成分を表す複素数信号、及び虚数成分を表す複素数信号と、前記第１のサブキャリアの前記第２の偏波の実数成分を表す複素数信号、及び虚数成分を表す複素数信号と、前記第２のサブキャリアの前記第１の偏波の実数成分を表す複素数信号、及び虚数成分を表す複素数信号と、前記第２のサブキャリアの前記第２の偏波の実数成分を表す複素数信号、及び虚数成分を表す複素数信号と、前記第１のサブキャリアの前記第１の偏波の実数成分の位相共役を表す複素数信号、及び虚数成分の位相共役を表す複素数信号と、前記第１のサブキャリアの前記第２の偏波の実数成分の位相共役を表す複素数信号、及び虚数成分の位相共役を表す複素数信号と、前記第２のサブキャリアの前記第１の偏波の実数成分の位相共役を表す複素数信号、及び虚数成分の位相共役を表す複素数信号と、前記第２のサブキャリアの前記第２の偏波の実数成分の位相共役を表す複素数信号、及び虚数成分の位相共役を表す複素数信号とが入力され、前記第１のサブキャリアの前記第１の偏波の複素数信号、及び前記第２の偏波の複素数信号と、前記第２のサブキャリアの前記第１の偏波の複素数信号、及び前記第２の偏波の複素数信号とを出力するＷＬフィルタである、請求項５に記載のデジタル信号処理回路。
  7. 前記適応等化器における前記複素インパルス応答に基づいて、前記送信機内で生じる歪み、及び前記受信機内で生じる歪みの少なくとも一方を推定する歪み推定部を更に有する、請求項１から６何れか１項に記載のデジタル信号処理回路。
  8. 伝送路を介して送信機から送信された偏波多重光信号をコヒーレント受信する検波器と、
    前記コヒーレント受信された受信信号に対して等化信号処理を実施するデジタル信号処理回路とを備え、
    前記デジタル信号処理回路は、
    前記受信信号の第１の偏波及び第２の偏波それぞれの実数成分及び虚数成分のそれぞれに波長分散を補償するフィルタ係数を乗算する波長分散補償フィルタと、
    前記波長分散補償フィルタから出力される第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号が入力され、該入力された、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、周波数オフセット及び光源の位相雑音を補償するための位相補償用の位相回転を施し、かつ、前記入力された、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、前記位相補償用の位相回転の逆回転を施し、前記位相補償用の位相回転が施された信号と、前記位相補償用の位相回転の逆回転が施された信号を偏波ごとに加算し、該加算した信号を出力する適応等化器と、
    前記適応等化器の出力を用いて、前記位相補償用の位相回転、及び、前記適応等化器において乗算される複素インパルス応答を更新するフィルタ係数更新部とを有する、受信機。
  9. 伝送路を介して偏波多重光信号を送信する送信機と、
    前記送信機から送信された偏波多重光信号をコヒーレント受信する検波器を含む受信機と、
    前記コヒーレント受信された受信信号に対して等化信号処理を実施するデジタル信号処理回路とを備え、
    前記デジタル信号処理回路は、
    前記受信信号の第１の偏波及び第２の偏波それぞれの実数成分及び虚数成分のそれぞれに波長分散を補償するフィルタ係数を乗算する波長分散補償フィルタと、
    前記波長分散補償フィルタから出力される第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号が入力され、該入力された、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、周波数オフセット及び光源の位相雑音を補償するための位相補償用の位相回転を施し、かつ、前記入力された、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、前記位相補償用の位相回転の逆回転を施し、前記位相補償用の位相回転が施された信号と、前記位相補償用の位相回転の逆回転が施された信号を偏波ごとに加算し、該加算した信号を出力する適応等化器と、
    前記適応等化器の出力を用いて、前記位相補償用の位相回転、及び、前記適応等化器において乗算される複素インパルス応答を更新するフィルタ係数更新部とを有する、通信システム。
  10. 波長分散補償フィルタにおいて、送信機から送信され、受信機で受信された偏波多重光信号の第１の偏波及び第２の偏波それぞれの実数成分及び虚数成分のそれぞれに波長分散を補償するフィルタ係数を乗算し、
    前記波長分散補償フィルタから出力される第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号が入力される適応等化器において、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、周波数オフセット及び光源の位相雑音を補償するための位相補償用の位相回転を施し、かつ、前記第１の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号、並びに前記第２の偏波の実数成分及び虚数成分の位相共役を示す信号のそれぞれに複素インパルス応答を乗算し、該複素インパルス応答が乗算された信号を加算し、該加算された信号に対し、偏波ごとに、前記位相補償用の位相回転の逆回転を施し、前記位相補償用の位相回転が施された信号と、前記位相補償用の位相回転の逆回転が施された信号を偏波ごとに加算し、該加算した信号を出力し、
    前記適応等化器の出力を用いて、前記位相補償用の位相回転、及び前記適応等化器において乗算される複素インパルス応答を更新する、デジタル信号処理方法。
JP2023556033A 2021-10-29 2021-10-29 デジタル信号処理回路、方法、受信機、及び通信システム Active JP7736079B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/040033 WO2023073927A1 (ja) 2021-10-29 2021-10-29 デジタル信号処理回路、方法、受信機、及び通信システム

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JPWO2023073927A1 JPWO2023073927A1 (ja) 2023-05-04
JPWO2023073927A5 JPWO2023073927A5 (ja) 2024-07-09
JP7736079B2 true JP7736079B2 (ja) 2025-09-09

Family

ID=86157654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023556033A Active JP7736079B2 (ja) 2021-10-29 2021-10-29 デジタル信号処理回路、方法、受信機、及び通信システム

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20240405874A1 (ja)
JP (1) JP7736079B2 (ja)
WO (1) WO2023073927A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12542613B2 (en) * 2021-06-08 2026-02-03 Ntt, Inc. Signal processing apparatus, signal processing method and communication system
JPWO2025009105A1 (ja) * 2023-07-05 2025-01-09
JPWO2025009100A1 (ja) * 2023-07-05 2025-01-09

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018152744A (ja) 2017-03-14 2018-09-27 Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 光伝送特性推定方法、光伝送特性補償方法、光伝送特性推定システム及び光伝送特性補償システム
JP2020141294A (ja) 2019-02-28 2020-09-03 日本電信電話株式会社 信号処理方法、信号処理装置及び通信システム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018152744A (ja) 2017-03-14 2018-09-27 Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 光伝送特性推定方法、光伝送特性補償方法、光伝送特性推定システム及び光伝送特性補償システム
JP2020141294A (ja) 2019-02-28 2020-09-03 日本電信電話株式会社 信号処理方法、信号処理装置及び通信システム

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ARIKAWA M. et al.，Transmitter and receiver impairment monitoring using adaptive multi-layer linear and widely linear filter coefficients controlled by stochastic gradient descent [online]，Optics Express，米国，OSA，2021年04月，Vol. 29, No. 8，pages 11548-11561，[retrieved on 2021.12.22], Retrieved from <http://doi.org/10.1364/OE.416992>
SILVA E. P. et al.，Widely Linear Equalization for IQ Imbalance and Skew Compensation in Optical Coherent Receivers [online]，JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY，米国，IEEE，2016年08月，VOL. 34, NO. 15，pages 3577-3586，[retrieved on 2021.12.22], Retrieved from <http://ieeexplore.ieee.org/document/7486065>

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2023073927A1 (ja) 2023-05-04
WO2023073927A1 (ja) 2023-05-04
US20240405874A1 (en) 2024-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8929750B2 (en) Signal generating circuit, optical signal transmitting apparatus, signal receiving circuit, method for establishing optical signal synchronization, and optical signal synchronization system
US8831081B2 (en) Digital filter device, digital filtering method and control program for the digital filter device
CN104904141B (zh) 相干通信系统、通信方法、以及发送方法
JP7736079B2 (ja) デジタル信号処理回路、方法、受信機、及び通信システム
JP5766143B2 (ja) ２重偏光非線形光ファイバ通信のためのクロストークなしの高次元コンスタレーション
US9369213B1 (en) Demultiplexing processing for a receiver
CA3047882A1 (en) Optical transmission characteristic estimation method, optical transmission characteristic compensation method, optical transmission characteristic estimation system and optical transmission characteristic compensation system
Do et al. Data-aided OSNR estimation for QPSK and 16-QAM coherent optical system
CN116210175A (zh) 用于在相干收发器中执行同相和正交偏斜校准的装置和方法
US20150256267A1 (en) Optical receiver having a digital chromatic-dispersion compensator based on real-valued arithmetic
US10505641B2 (en) Clock recovery for band-limited optical channels
WO2023135869A1 (ja) 特性計測装置、特性計測方法及びコンピュータプログラム
JP7718499B2 (ja) デジタル信号処理回路、方法、受信機、及び通信システム
Kawai et al. Coupled-Core Transmission at 100-Gbaud with Low-Complexity, Fast-Tracking 4D× D MIMO Equalizer
JP2024055386A (ja) 通信システム、受信機、補償量計算装置、及び歪み補償方法
WO2023162143A1 (ja) 通信システム、受信機、等化信号処理回路、方法、及びコンピュータ可読媒体
EP3133751A1 (en) Method for nonlinearity compensation in optical transmission systems
Li et al. Hybrid time–frequency domain equalization based on sign–sign joint decision multimodulus algorithm for 6× 6 mode division multiplexing system
Ma et al. A novel high precision adaptive equalizer in digital coherent optical receivers
WO2025083803A1 (ja) デジタル信号処理装置、通信システム、デジタル信号処理方法、及びプログラム
Noé et al. Realtime digital signal processing in coherent optical PDM-QPSK and PDM-16-QAM transmission
WO2025041341A1 (ja) 信号処理装置、通信システム及び信号処理方法
Hamja et al. DSP aided chromatic dispersion reckoning in single carrier high speed coherent optical communications
WO2026088405A1 (ja) 信号処理回路、受信器、信号処理方法、及びプログラム
Panhwar et al. PU-CMA-QAM based MIMO equalization for digital PMD compensation in PDM-16-QAM receivers

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240419

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240419

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20250311

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250509

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250729

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250811

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7736079

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150