JP2010178222A - 歪み補償装置，光受信装置及び光送受信システム - Google Patents

Abstract

【課題】歪み補償装置のハードウェア規模を縮小させる。
【解決手段】受信した光信号の波形歪みをディジタル信号処理により補償する歪み補償装置１において、前記波形歪みを既定の補償量で補償するとともに、オンオフ切り替えにより補償動作の組合せを変更可能な複数の既定量補償部２−１〜２−Ｎ，３−１〜３−Ｎをそなえ、前記複数の既定量補償部２−１〜２−Ｎ，３−１〜３−Ｎが縦続接続される。
【選択図】図１

Description

本件は、歪み補償装置，光受信装置及び光送受信システムに関する。前記歪み補償装置には、例えば、光信号の波形歪みをディジタル信号処理により補償する歪み補償装置が含まれる。

光通信の大容量化を実現する方法の一つに、光伝送速度の高速化がある。
しかし、光伝送速度を単純に高速化した場合、光伝送路（例えば、光ファイバなど）の波長分散に起因する波形歪みが生じるため、光伝送速度は制限されることが知られている。
光伝送路を伝送する光の速度は光の波長（周波数）に応じて異なり、この速度差が光パルスに広がりを生じさせる。これを光伝送路の波長分散効果という。光パルスには複数の周波数成分が含まれているので、光伝送路に波長分散が存在すると、各周波数成分の伝送速度が異なるため、その分散量（分散×距離）に応じて伝送光の信号波形が歪む。

上記の波形歪みについて補償を行なわない場合、光伝送に耐えうる分散量には限界が存在し、その値は概ね信号伝送速度の２乗に反比例し、伝送速度が上昇するほど小さくなる。つまり、信号伝送速度が大きいほど、光伝送を行なえなくなる確率も大きくなる。
例えば、伝送信号のビットレートが２．５Ｇｂｐｓ程度の場合には、光パルスのスペクトル幅は比較的狭いためパルスの広がりは小さく、超長距離伝送でない限り符号間干渉が発生する確率は小さい。

しかし、伝送信号のビットレート（速度）が１０Ｇｂｐｓや４０Ｇｂｐｓなどの場合には、光パルスのスペクトル幅は２．５Ｇｂｐｓの伝送信号に比して広いため、同じ分散量でもパルスの広がりが大きくなる。また、伝送信号のビットレートが１０Ｇｂｐｓや４０Ｇｂｐｓなどの場合には、光パルスの間隔が狭いため、小さなパルス広がりの発生によっても符号間干渉が発生する確率は大きくなる。

このため伝送信号のビットレートが、２．５Ｇｂｐｓ，１０Ｇｂｐｓ，４０Ｇｂｐｓ，１００Ｇｂｐｓと増大するに従って、光伝送路における波長分散を補償することが望ましい。
上記の歪み補償に関する既存の技術としては、変調された複素光電場をディジタル信号に変換し、信号光の持つ波長分散歪みをディジタル複素フィルタ処理によって補償する方法が知られている（下記非特許文献１参照）。

また、歪み補償回路の回路規模を削減するべく、信号光を時間領域から周波数領域に変換し、周波数領域で波長分散補償を行なうことで回路規模の削減を図る方法もある（下記非特許文献２参照）。
さらに、波長分散量をモニタする方法や（下記非特許文献３参照）、非線形歪みを補償する方法なども知られている（下記非特許文献４参照）。

G. Charlet、外９名、「Transmission of 81 channels at 40Gbit/s over a Transpacific-Distance Erbium-only Link, using PDM-BPSK Modulation, Coherent Detection, and a new large effective area fibre.」、ECOC 2008, Brussels, Belgium、平成２０年９月２１日−２５日、TH.3.E.3、Vol.7、p.29-30 B. Spinnler、外２名、「Adaptive Equalizer Complexity in Coherent Optical Receivers」、ECOC 2008, Brussels, Belgium、平成２０年９月２１日−２５日、We.2.E.4、Vol.3、p.127-128 F.N. Hauske、外１０名、「Optical Performance Monitoring from FIR Filter Coefficients in Coherent Receivers」、OFC/NFOEC 2008 Kazuo Kikuchi、「Electronic Post-compensation for Nonlinear Phase Fluctuations in a 1000-km 20-Gbit/s Optical Quadrature Phase-Shift Keying Transmission System Using the Digital Coherent Receiver」、OPTICS EXPRESS、平成２０年１月２１日、Vol.16, No.2、p.889-896

しかしながら、前述の波長分散を補償するには、歪み補償装置が受信した光信号の波長分散量に応じた長大なフィルタを要する。その結果、歪み補償装置のハードウェア規模が大きくなるという課題がある。

例えば、以下の手段を用いる。
（１）受信した光信号の波形歪みをディジタル信号処理により補償する歪み補償装置であって、前記波形歪みを既定の補償量で補償するとともに、オンオフ切り替えにより補償動作の組合せを変更可能な複数の既定量補償部をそなえ、前記複数の既定量補償部が縦続接続された、歪み補償装置を用いることができる。

（２）また、上記の歪み補償装置を有する、光受信装置を用いることができる。
（３）さらに、上記の歪み補償装置を有する、光送受信システムを用いることができる。

歪み補償装置のハードウェア規模を縮小させることが可能となる。

一実施形態に係る歪み補償装置の構成の一例を示す図である。 ディジタルフィルタの一例を示す図である。 図２に示すディジタルフィルタの回路の簡略化方法の一例を示す図である。 図１に示す規定量補償部の一例を示すブロック図である。 図１に示す規定量補償部の一例を示すブロック図である。 図１に示す歪み補償装置の動作例を示すフローチャートである。 図１に示す歪み補償装置の構成の一例を示すブロック図である。 図１に示す歪み補償装置を有する光送受信システムの一例を示す図である。 図１に示す歪み補償装置を有する光送受信システムの一例を示す図である。 第１変形例に係る歪み補償装置の一例を示すブロック図である。 図１０に示す規定量補償部のフィルタ係数の切り替え方法の一例を示す図である。 第２変形例に係る歪み補償装置の一例を示すブロック図である。

以下、図面を参照して実施の形態を説明する。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも例示に過ぎず、以下に示す実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。即ち、本実施形態は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形（各実施形態を組み合わせる等）して実施することができる。
〔１〕一実施形態
図１は、一実施形態に係る歪み補償装置の構成の一例を示す図である。

この図１に示す歪み補償装置１は、例示的に、既定量補償部２−１〜２−Ｎ（Ｎは自然数），３−１〜３−Ｎと、可変補償部４と、適応等化処理部５と、モニタ部６と、制御部７と、データ再生部８とをそなえる。なお、既定量補償部２−１〜２−Ｎ，３−１〜３−Ｎをそれぞれ区別しない場合は単に既定量補償部２，３とそれぞれ称する。また、波形歪みの一例として光信号の波長分散による歪みを補償する例について説明するが、本件は、この例に限定されない。

ここで、既定量補償部２は、光伝送路（図示省略）から入力される光信号の電場実軸成分（例えば、ディジタル変調におけるＩ軸成分）について、波長分散をディジタル信号処理により既定の分散補償量で補償する。
また、既定量補償部２−１〜２−Ｎは、それぞれ縦続接続され、既定量補償部２−Ｍ（Ｍ＝１，・・・，Ｎ−１）で補償された電場実軸成分は、後段の既定量補償部２−（Ｍ＋１）に出力される。さらに、既定量補償部２−Ｎで補償された前記電場実軸成分は、可変補償部４に出力される。

既定量補償部３は、光伝送路から入力される光信号の電場虚軸成分（例えば、ディジタル変調におけるＱ軸成分）について、波長分散をディジタル信号処理により既定の分散補償量で補償する。
また、既定量補償部２−１〜２−Ｎと同様、既定量補償部３−１〜３−Ｎは、それぞれ縦続接続され、既定量補償部３−Ｍで補償された電場虚軸成分は、後段の既定量補償部３−（Ｍ＋１）に出力される。さらに、既定量補償部３−Ｎで補償された前記電場虚軸成分は、可変補償部４に出力される。

なお、既定量補償部２−１〜２−Ｎ，３−１〜３−Ｎでの分散補償量は同一であってもよく、一部あるいはそれぞれが異なっていてもよい。
さらに、既定量補償部２及び３は、それぞれの補償動作をオンオフ制御されることができ、そのオンオフ切り替えは、例えば、後述の制御部７により制御されるようにしてもよい。

即ち、本例の既定量補償部２及び３は、歪み補償装置１が受信した光信号の波形歪みを既定の補償量で補償するとともに、オンオフ切り替えにより補償動作の組合せを変更可能な複数の既定量補償部の一例として機能する。
可変補償部４は、既定量補償部２−Ｎ及び３−Ｎから入力される光信号の電場実軸成分及び電場虚軸成分について、波長分散をディジタル信号処理により可変の分散補償量で補償する。可変補償部４で補償された信号は、適応等化処理部５に出力される。

可変補償部４は、既定量補償部２及び３と縦続接続され、たとえば、歪み補償装置１が受信した光信号の波長分散のうち、既定量補償部２及び３で分散補償されずに残った波長分散について補償することができる。可変補償部４での分散補償量は、例えば、後述の制御部７により制御されるようにしてもよい。
ここで、既定量補償部２，３及び可変量補償部４は、ディジタルフィルタ２２を有する。なお、既定量補償部２−１と既定量補償部３−１，・・・，既定量補償部２−Ｎと既定量補償部３−Ｎとを一構成としてもよく、この場合、ディジタルフィルタ２２は、図２に例示するように、有限インパルス応答フィルタ〔例えば、複素ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ〕としてもよい。また、本例はこれに限定されず、ディジタルフィルタ２２を無限インパルス応答フィルタ〔例えば、複素ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタ〕としてもよい。また、図２に示す例では、フィルタのタップ数を３としているが、あくまで一例であり、本件はこれに限定しない。

図２に示すディジタルフィルタ２２は、例示的に、遅延回路１００−１〜１００−３と、乗算器２００−１〜２００−４と、加算器３００とをそなえる。なお、遅延回路１００−１〜１００−３を区別しない場合は単に遅延回路１００と称し、乗算器２００−１〜２００−４を区別しない場合は単に乗算器２００と称することがある。
遅延回路１００は、所定の遅延（例えば、τ）を入力信号に付与する。図２に示す例では、遅延回路１００−１により、入力信号Ｓ（ｔ）に遅延時間τが付与され、Ｓ（ｔ−τ）が出力される。また、遅延回路１００−２により、遅延回路１００−１からの出力信号Ｓ（ｔ−τ）に遅延時間τが付与され、Ｓ（ｔ−２τ）が出力される。さらに、遅延回路１００−３により、遅延回路１００−２からの出力信号Ｓ（ｔ−２τ）に遅延時間τが付与され、Ｓ（ｔ−３τ）が出力される。

乗算器２００は、入力信号と係数パターン〔フィルタ係数（例えば、ｃ０〜ｃ３）〕とをそれぞれ乗算する。図２に示す例では、乗算器２００−１により、入力信号Ｓ（ｔ）とフィルタ係数ｃ０とが乗算されて加算器３００に出力される。また、乗算器２００−２により、遅延回路１００−１からの出力信号Ｓ（ｔ−τ）とフィルタ係数ｃ１とが乗算されて加算器３００に出力される。さらに、乗算器２００−３により、遅延回路１００−２からの出力信号Ｓ（ｔ−２τ）とフィルタ係数ｃ２とが乗算されて加算器３００に出力される。また、乗算器２００−４により、遅延回路１００−３からの出力信号Ｓ（ｔ−３τ）とフィルタ係数ｃ３とが乗算されて加算器３００に出力される。

加算器３００は、乗算器２００−１〜２００−４からの出力信号を加算して、加算結果を出力信号Ｒ（ｔ）として出力する。
ここで、図３に例示するように、例えば、固定のフィルタ係数（「０１１０１０１０」）と可変の入力信号（「１０１１０００１」）との乗算処理を行なう場合、図２に例示するフィルタにより、フィルタ係数のＬＳＢ（Least Significant Bit）からＭＳＢ（Most Significant Bit）のそれぞれのビット値と入力信号との乗算が行なわれ、フィルタ係数のビット位置に応じて各乗算結果が加算されて出力される。

つまり、図３に示す例では、固定フィルタ係数のＬＳＢと可変入力信号との乗算結果「００００００００」と、固定フィルタ係数の２ビット目と可変入力信号との乗算結果「１０１１０００１」と、固定フィルタ係数の３ビット目と可変入力信号との乗算結果「１０１１０００１」と、固定フィルタ係数の４ビット目と可変入力信号との乗算結果「００００００００」と、固定フィルタ係数の５ビット目と可変入力信号との乗算結果「１０１１０００１」と、固定フィルタ係数の６ビット目と可変入力信号との乗算結果「００００００００」と、固定フィルタ係数の７ビット目と可変入力信号との乗算結果「１０１１０００１」と、固定フィルタ係数のＭＳＢと可変入力信号との乗算結果「００００００００」とがフィルタ係数の各ビット位置（桁）に応じて加算される。

このとき、フィルタ係数のビット値が「０」の部分については、上記の計算処理を省略することができるので、当該計算部分を実現する回路を省略することが可能となる。例えば、フィルタ係数が固定且つ一部のビットに「０」を含む場合、乗算結果がゼロとなる部分が常に存在するので、その部分の回路を簡略化することができる。結果、歪み補償装置１のハードウェア規模を縮小させることが可能となる。

また、フィルタ係数が固定である場合、フィルタ係数が可変である場合に比して、フィルタ係数のパターン（種類）を少なくすることができ、その分、ディジタルフィルタの結線数を減少させることが可能となる。即ち、フィルタ係数が固定のディジタルフィルタは、フィルタ係数が可変のディジタルフィルタが有する係数パターンの種類よりも少ない種類の係数パターンを有するので、フィルタ回路を小型化することが可能となる。なお、既定量補償部２及び３のフィルタ係数は、フィルタ回路をより簡略化できるようなフィルタ係数の組み合わせ（ビット値「０」が比較的多いフィルタ係数の組み合わせ）が選択されるようにしてもよい。

ここで、適応等化処理部５は、可変補償部４からの出力信号について、例えば、時間領域で適応的な等化処理（ゲインや位相の補償など）を行なうことにより、光伝送路の補償を行なう。つまり、適応等化処理部５は、既定量補償部２，３及び可変補償部４により補償できなかった波長分散を補償することができる。適応等化処理部５で等化処理を施された信号は、モニタ部６及びデータ再生部８に出力される。

データ再生部８は、適応等化処理部５にて等化処理されたディジタル信号に所定の復調処理及び復号処理を施し、データを再生して出力する。
モニタ部６は、適応等化処理部５からの出力信号に含まれる波長分散の残存量（残留分散）を測定する。例えば、モニタ部６は、既定量補償部２，３，可変量補償部４及び適応等化処理部５においても補償しきれなかった波長分散（残留分散）を測定し、測定結果を制御部７に出力することができる。

制御部７は、光信号が伝送する光伝送路による波形歪みに応じて、既定量補償部２及び３の動作の組合せを変更して制御する。例えば、制御部７は、既定量補償部２及び３での分散補償量が受信光信号に含まれる波長分散量に最も近い値となるように、既定量補償部２及び３の動作をオンオフ制御することができる。
ここで、既定量補償部２（３）は、例えば、図４に例示するように、入力側スイッチ（ＳＷ）２１と、ディジタルフィルタ２２と、出力側ＳＷ２３と、乗算器２４，２６と、符号制御部２５と、遅延処理部２７とをそなえる。なお、図４では、例示的に、既定補償部２と既定量補償部３とを一構成とする。

入力側ＳＷ２１は、入力される電場実軸成分及び電場虚軸成分を、ディジタルフィルタ２２への方路または遅延処理部２７への方路のいずれか一方へ選択的に切り替えて出力する。
ディジタルフィルタ２２は、入力成分と既定のフィルタ係数とを乗算し、乗算結果を加算して出力する。即ち、本例のディジタルフィルタ２２は、入力側ＳＷ２１の一方の出力を入力とし、光信号の波形歪みを既定の補償量で補償するディジタルフィルタの一例として機能する。

出力側ＳＷ２３は、ディジタルフィルタ２２からの入力または遅延処理部２７からの入力のいずれか一方を既定量補償部２（３）の出力側へ選択的に切り替えて出力する。
乗算器２４は、入力側ＳＷ２１からの電場虚軸成分と、符号制御部２５からの制御信号とを乗算してディジタルフィルタ２２に出力する。
乗算器２６は、ディジタルフィルタ２２からの補償後電場虚軸成分と、符号制御部２５からの制御信号とを乗算して出力側ＳＷ２３に出力する。

符号制御部２５は、制御部７からの制御に基づき、既定量補償部２（３）の既定の分散補償量の正負を反転させる制御を行なう。例えば、当該既定量補償部２（３）における既定の補償量を正の値とする場合、符号制御部２５は、乗算器２４及び乗算器２６に「１」を出力する。一方、前記既定の補償量を負の値とする場合、符号制御部２５は、乗算器２４及び乗算器２６に「−１」を出力する。

即ち、本例の符号制御部２５は、当該既定量補償部２（３）における既定の補償量を正の値とする場合は、当該既定量補償部２（３）に入出力される複素信号の虚数成分の符号をそのままとする一方、前記既定の補償量を負の値とする場合は、前記虚数成分の符号を反転させる。
ここで、上記の符号反転方法について、例を用いて説明する。

例えば、入力信号をＳ＝ｓ１＋ｓ２ｉ（ｉは虚数）とし、フィルタ係数をＣ＝ｃ１＋ｃ２とすると、正補償はＲｐ＝Ｓ×Ｃ＝（ｃ１ｓ１−ｃ２ｓ２）＋（ｃ１ｓ２＋ｃ２ｓ１）ｉとなる。
これに対し、上記入力信号Ｓとフィルタ係数Ｃとの負補償はＲｍ＝Ｓ×Ｃ＊＝（ｓ１＋ｓ２ｉ）×（ｃ１−ｃ２ｉ）＝（ｃ１ｓ１＋ｃ２ｓ２）＋（ｃ１ｓ２−ｃ２ｓ１）ｉとなる。なお、＊は複素共役を表す。

ここで、例えば、フィルタ係数Ｃと、入力信号Ｓの複素共役Ｓ＊とを乗算すると、Ｓ＊×Ｃ＝（ｃ１ｓ１＋ｃ２ｓ２）−（ｃ１ｓ２−ｃ２ｓ１）ｉ＝Ｒｍ＊となる。従って、Ｒｍ＊の虚数部の符号を反転させれば、フィルタ係数の複素共役を用いることなく、負補償Ｒｍを得ることができる。
そこで、本例では、上記演算に従って、既定量補償部２（３）での分散補償量の正負を反転させる場合には、符号制御部２５により、ディジタルフィルタ２２に入力される電場虚軸成分の符号を反転させるとともに、ディジタルフィルタ２２から出力される補償後の電場虚軸成分の符号を反転させる。

これにより、ディジタルフィルタ２２は、１つのフィルタ係数につき、２種類（正負）の分散補償量を得ることができる。
遅延処理部２７は、入力側ＳＷ２１からの電場実軸成分及び電場虚軸成分に遅延を付与して出力側ＳＷ２３に出力する。即ち、本例の遅延処理部２７は、入力側ＳＷ２１の他方の出力を入力とし、当該入力に遅延処理を施す遅延処理部の一例として機能する。

上記構成を有する既定量補償部２（３）は、例えば、制御部７からのオンオフ切り替え制御に基づき、入力側ＳＷ２１の出力先及び出力側ＳＷ２３の入力先を選択的に切り替える。例えば、制御部７は、既定量補償部２（３）がオンの場合はディジタルフィルタ２２での処理結果が出力される一方、既定量補償部２（３）がオフの場合は遅延処理部２７での処理結果が出力されるように、入力側ＳＷ２１及び出力側ＳＷ２３を切り換える。

これにより、本例の既定量補償部２（３）は、制御部７からのオンオフ切り替え制御に応じて、その動作のオンオフを切り替えることができる。なお、動作がオフの場合は、ディジタルフィルタ２２への電源供給をオフとすることにより、省電力化を図ることが可能となる。
また、例えば、上記のオンオフ切り替え機構は、既定量補償部２（３）の外部に配置するようにしてもよい。

さらに、既定量補償部２（３）は、図５に例示する構成により、動作のオンオフを切り替えることができる。
この図５に例示するように、例えば、既定量補償部２（３）がオンの場合は、制御部７により、ディジタルフィルタ２２のフィルタ係数を所定の値にセットする。一方、既定量補償部２（３）がオフの場合は、制御部７により、当該既定量補償部２（３）をオフとした場合に相当する係数パターン（フィルタ係数）にセットする。例えば、ディジタルフィルタ２２のフィルタ係数を中央のビットのみを「１」とし、それ以外のビットを「０」にセットする。

このように、フィルタ係数のうち１つのビットのみを「１」にセットし、それ以外のビットを「０」にセットすることにより、図４に例示した遅延処理部２７と同様の機能を実現する。これにより、既定量補償部２（３）のハードウェア規模をさらに縮小させることが可能となる。
また、制御部７は、信号光の波形歪みと既定量補償部２及び３での補償量とに基づいて、可変補償部４の補償量を可変制御する。例えば、制御部７は、既定量補償部２及び３で補償しきれなかった波長分散量を補償するように、可変補償部４での可変補償量を制御することができる。つまり、制御部７は、適応等化処理部５においても補償しきれない波長分散を補償すべく、可変補償部４の補償量を可変制御することができる。例えば、制御部
は、可変補償部４での分散補償量を、光伝送路による波長分散量から既定量補償部２及び３での補償量の総和を差し引いた量とすることができる。

さらに、制御部７は、予め設定された波長分散量を補償するように、既定量補償部２及び３の動作をオンオフ制御したり、可変補償部４の補償量を可変制御するようにしてもよいし、モニタ部６での測定結果に基づき、上記制御を行なうようにしてもよい。
これにより、例えば、通信開始時には、ユーザなどにより予め設定された波長分散量の補償を行なうように既定量補償部２，３及び可変補償部４の制御を行ない、波長分散の変動は生じた場合には、分散補償量を追従制御することが可能となる。

次に、上記構成を有する歪み補償装置１の動作の一例を説明する。
ここで、図６は本例の歪み補償装置１の動作の一例を示すフローチャートである。また、図７は本例の歪み補償装置１の構成の一例を示す図である。図７に示す例では、Ｎ＝３個の既定量補償部２及び３が一体化され、各規定量補償部２−１〜２−３の分散補償量は±１０００ps/nmである。また、可変補償部４の分散補償量は−１０００ps/nm〜＋１０００ps/nmの範囲で可変である。なお、既定量補償部２−１〜２−３及び可変補償部４の分散補償量はこの例に限定されず、既定量補償部２−１〜２〜３の各分散補償量をそれぞれ異なる値とするようにしてもよい。

本例の歪み補償装置１は、まず、図６に例示するように、例えば、ユーザなどにより予め設定された分散補償量（ターゲット分散補償量）を取得する（ステップＳ１）。図７に示す例では、例えば、ターゲット分散補償量として２３００ps/nmが設定されている。なお、psは光パルスの広がり量を表し、nmは光信号のスペクトル幅を表す。
次に、制御部７は、取得したターゲット分散補償量を既定量補償部２の分散補償量（固定フィルタ分散補償量）で除した商（整数）個の既定量補償部２の動作をオンに制御し、残りの既定量補償部２の動作をオフに制御する（ステップＳ２）。図７に示す例では、２３００ps/nm÷１０００ps/nm＝２．３となるので、２．３を超えない最大の整数である２が、オン制御される既定量補償部２の個数となる。これにより、図７に示す例では、例えば、２個の既定量補償部２−２，２−３の動作がオンに制御され、残りの１個の既定量補償部２−１の動作がオフに制御されるが、オンオフ制御される既定量補償部２の位置は、図示する例に限定されない。

また、既定量補償部２の各分散補償量が異なる場合は、制御部７により、既定量補償部２での分散補償量の組み合わせの総和が、ターゲット分散補償量を超えない近傍値となるように、既定量補償部２の動作をオンオフ制御するようにしてもよい。
次いで、制御部７は、可変補償部（可変フィルタ）４の分散補償量がターゲット分散量−〔既定量補償部（固定フィルタ）２の補償量×有効化された既定量補償部２の個数〕となるように、可変補償部４が有するディジタルフィルタのフィルタ係数を可変制御する（ステップＳ３）。図７に示す例では、２３００ps/nm−（１０００ps/nm×２）＝３００ps/nmであるので、制御部７により、可変補償部４での分散補償量が３００ps/nmとなるように制御される。これにより、本例の既定量補償部２及び可変補償部４は、予め設定されたターゲット分散補償量を補償することが可能となる。

既定量補償部２及び可変補償部４により分散補償された信号は、適応等化処理部５により等化処理を施され、さらに、モニタ部６により残留分散量を測定される（ステップＳ４）。
モニタ部６による測定結果は制御部７に出力され、制御部７は、残留分散が１つの既定量補償部２により補償可能な分散量（図７の例では、１０００ps/nm）以上かどうかを判定する（ステップＳ５）。

ここで、残留分散が１つの既定量補償部２により補償可能な分散量以上であると判定された場合（ステップＳ５のＹｅｓルート）、制御部７は、可変補償部４での分散補償量が最小となるように、規定量補償部２の有効化数を変更する制御を行なう（ステップＳ６）。例えば、残留分散が１２００ps/nmである場合、制御部７は、既定量補償部２−１をさらに有効化する制御を行なうとともに、可変補償部４の分散補償量を５００ps/nmに変更する制御を行なうことができる。また、残留分散が−１１００ps/nmである場合、制御部７は、既定量補償部２−２あるいは既定量補償部２−３をオフに制御するとともに、可変補償部４の分散補償量を２００ps/nmに変更する制御を行なうことができる。

なお、制御部７は、残留分散の値と可変補償部４に設定されている分散補償量との和が１つの既定量補償部２により補償可能な分散量以上である場合、可変補償部４での分散補償量が最小となるように、規定量補償部２の有効化数を変更する制御を行なうようにしてもよい。例えば、残留分散が８００ps/nmである場合、可変補償部４での分散補償量（３００ps/nm）との和は、１１００ps/nmとなり、１つの既定量補償部２により補償可能な分散量（１０００ps/nm）以上となる。この場合、制御部７は、既定量補償部２−１をさらに有効化するとともに、可変量補償部４での分散補償量を１００ps/nmに変更する制御を行なうようにしてもよい。

一方、残留分散が１つの既定量補償部２により補償可能な分散量より小さいと判定された場合（ステップＳ５のＮｏルート）、制御部７は、残留分散の値に応じて、可変補償部４での分散補償量を変更する制御を行なう（ステップＳ７）。例えば、残留分散が２００ps/nmである場合、制御部７は、既定量補償部２の有効化数は変更せずに、可変補償部４の分散補償量を３００ps/nmから５００ps/nmに変更する制御を行なうことができる。

なお、制御部７は、残留分散の値と可変補償部４に設定されている分散補償量とに応じて、規定量補償部２の有効化数を変更する制御を行なうようにしてもよい。例えば、残留分散が−４００ps/nmである場合、制御部７は、既定量補償部２−２あるいは既定量補償部２−３をオフに制御するとともに、可変補償部４の分散補償量を９００ps/nmに変更する制御を行なうようにしてもよい。

以上のように、本例の歪み補償装置１は、可変フィルタに比して回路規模の小さい固定フィルタ（既定量補償部２及び３）を適応的にオンオフ制御し、光信号の波形歪み（波長分散など）を柔軟に補償するので、歪み補償装置１のハードウェア規模を縮小させることが可能となる。
また、使用しない固定フィルタをオフに制御すれば、電力消費量を低減することが可能となる。さらに、本例の歪み補償装置１は、可変補償部４を省略するようにしてもよい。この場合、歪み補償装置１は、複数の既定量補償部２（３）の補償動作の組合せを制御することにより、ターゲット分散補償量を分散補償することができる。

ここで、上述した歪み補償装置１を有する光送受信システムの一例について図８及び図９を用いて説明する。
図８に示す光送受信システムは、例示的に、光送信装置５０と光受信装置４０とをそなえる。ここで、光受信装置４０は、例示的に、ＰＢＳ（Polarizing Beam Splitter）３０と、局発光部３１と、ＰＢＳ３２と、９０度ハイブリッド３３−１，３３−２と、Ｏ／Ｅ（光電変換部）３４−１〜３４−４と、ＡＤＣ（Analog-to-Digital Converter）３５−１〜３５−４と歪み補償装置１とをそなえる。なお、９０度ハイブリッド３３−１，３３−２，Ｏ／Ｅ３４−１〜３４−４及びＡＤＣ３５−１〜３５−４をそれぞれ区別しない場合は単に９０度ハイブリッド３３，Ｏ／Ｅ３４及びＡＤＣ３５とそれぞれ称する。

ＰＢＳ３０は、光送信装置５０から光伝送路を介して入力される入力信号光を互いに直交するＸ偏波とＹ偏波とに分岐する。ＰＢＳ３０により分岐されたＸ偏波の分岐光は、９０度ハイブリッド３３−１に出力され、ＰＢＳ３０により分岐されたＹ偏波の分岐光は、９０度ハイブリッド３３−２に出力される。
局発光部３１は、入力信号光と同じ周波数あるいは異なる周波数で発振する局発用半導体レーザである。局発光部３１からの局発光は、ＰＢＳ３２に出力される。

ＰＢＳ３２は、例えば、偏波面を保存する光分波器で、局発光部３１からの局発光を２つに分岐する。ＰＢＳ３２からの分岐光は、９０度ハイブリッド３３−１，３３−２に出力される。
９０度ハイブリッド３３−１は、ＰＢＳ３０から入力されるＸ偏波の分岐光とＰＢＳ３２から入力される分岐光との間に９０度の位相差を付与して、Ｏ／Ｅ３４−１，３４−２に出力する。

また、９０度ハイブリッド３３−２は、ＰＢＳ３０から入力されるＹ偏波の分岐光とＰＢＳ３２から入力される分岐光との間に９０度の位相差を付与して、Ｏ／Ｅ３４−３，３４−４に出力する。
Ｏ／Ｅ３４−１〜３４−４は、９０度ハイブリッド３３からの信号光を電気信号に変換して、ＡＤＣ３５−１〜３５−４に出力する。例えば、本例のＯ／Ｅ３４は、ヘテロダイン検波またはホモダイン検波を行なう機能を具備する。

ＡＤＣ３５−１〜３５−４は、Ｏ／Ｅ３４からの電気信号について、アナログ信号からディジタル信号への変換を行なう。結果、ＡＤＣ３５−１により、Ｘ偏波の電場実軸成分（ＸＩ）が、歪み補償装置１の既定量補償部２−１に出力され、ＡＤＣ３５−２により、Ｘ偏波の電場虚軸成分（ＸＱ）が、歪み補償装置１の既定量補償部３−１に出力される。また、ＡＤＣ３５−３により、Ｙ偏波の電場実軸成分（ＹＩ）が、歪み補償装置１の既定量補償部２−１に出力され、ＡＤＣ３５−４により、Ｙ偏波の電場虚軸成分（ＹＱ）が、歪み補償装置１の既定量補償部３−１に出力される。

ＡＤＣから電場実軸成分及び電場虚軸成分を入力された歪み補償装置１は、既述の動作により、信号光に含まれる波長分散などの波形歪みを補償して、データを再生出力する。
このように、上記歪み補償装置１は、例えば、コヒーレント受信方式の光受信装置４０に適用することができるので、光受信装置４０のハードウェア規模を縮小させることが可能となる。

また、上述した例では、９０度ハイブリッド３３及びＯ／Ｅ３４を二重化した偏光ダイバーシティ構成の光受信装置４０が、本例の歪み補償装置１をそなえる例について説明したが、シングル偏光受信方式の光受信装置４０Ａを用いてもよい。
図９に本例の歪み補償装置１を有する光送受信システムの一例を示す。
この図９に示す光送受信システムは、光送信装置５０と、シングル偏光受信方式の光受信装置４０Ａとをそなえる。

ここで、光受信装置４０Ａは、例示的に、局発光部３１と、９０度ハイブリッド３３と、Ｏ／Ｅ３４−１，３４−２と、ＡＤＣ３５−１，３５−２と、歪み補償装置１とをそなえる。
局発光部３１は、入力信号光と同じ周波数あるいは異なる周波数で発振する局発用半導体レーザである。局発光部３１からの局発光は、９０度ハイブリッド３３に出力される。

９０度ハイブリッド３３は、光送信装置５０から光伝送路を介して入力される入力信号光と局発光部３１からの局発光との間に９０度の位相差を付与して、Ｏ／Ｅ３４−１，３４−２に出力する。
Ｏ／Ｅ３４−１，３４−２は、９０度ハイブリッド３３からの信号光を電気信号に変換して、ＡＤＣ３５−１，３５−２に出力する。例えば、本例のＯ／Ｅ３４は、ヘテロダイン検波またはホモダイン検波を行なう機能を具備する。

ＡＤＣ３５−１，３５−２は、Ｏ／Ｅ３４からの電気信号について、アナログ信号からディジタル信号への変換を行なう。結果、ＡＤＣ３５−１により、入力信号光の電場実軸成分（Ｉ）が、歪み補償装置１の既定量補償部２−１に出力されるとともに、ＡＤＣ３５−２により、入力信号光の電場虚軸成分（Ｑ）が、歪み補償装置１の既定量補償部３−１に出力される。

ＡＤＣから電場実軸成分及び電場虚軸成分を入力された歪み補償装置１は、既述の動作により、信号光に含まれる波長分散などの波形歪みを補償して、データを再生出力する。
このように、上記歪み補償装置１は、例えば、シングル偏光受信方式の光受信装置４０Ａにも適用することができ、この場合も、光受信装置４０Ａのハードウェア規模を縮小させることが可能となる。

〔２〕第１変形例
上記の歪み補償装置１では、既定量補償部２及び３での分散補償量（フィルタ係数の種類）が１種類であったが、本例の歪み補償装置１Ａでは、既定量補償部２及び３での分散補償量を複数種類の分散補償量から選択して（切り替えて）制御する。
図１０は本例に係る歪み補償装置１Ａの構成の一例を示すブロック図である。この図１０に示す歪み補償装置１Ａは、例示的に、既定量補償部２−１〜２−Ｎと、既定量補償部３−１〜３−Ｎと、可変補償部４と、適応等化処理部５と、モニタ部６と、制御部７と、データ再生部８と、フィルタ係数切替部９とをそなえる。

ここで、既定量補償部２−１〜２−Ｎ，既定量補償部３−１〜３−Ｎ，可変補償部４，適応等化処理部５，モニタ部６，制御部７及びデータ再生部８は、図１に例示した各構成と同様の機能を有する。
また、既定量補償部２は、複数種類の係数パターン（フィルタ係数）を有するディジタルフィルタ２２Ａをそなえる。

フィルタ係数切替部９は、ディジタルフィルタ２２Ａが有する複数のフィルタ係数から１つのフィルタ係数を選択する（フィルタ係数を切り替える）。
ここで、本例のフィルタ係数切り替え方法について、図１１を用いて説明する。
この図１１に示すディジタルフィルタ２２Ａは、例示的に、遅延回路１００−１〜１００−３と、乗算器２００−１〜２００−４と、加算器３００とをそなえる。なお、遅延回路１００−１〜１００−３，乗算器２００−１〜２００−４及び加算器３００は、図１に例示した各構成と同様の機能を有する。

ディジタルフィルタ２２Ａが、例えば、「０１１１１０００」と「０１１０１０１０」とをフィルタ係数として有する例について説明する。
このとき、２つのフィルタ係数のビット値は、４ビット目及び７ビット目以外は同じであるので、２つのフィルタ係数を切り替えて用いる場合は、４ビット目及び７ビット目を可変ビットとし、その他のビットを固定ビットとすることができる。

そこで、本例では、フィルタ係数切替部９により、上記可変ビットの値を切り替える。これにより、１つのディジタルフィルタ２２Ａにつき、複数パターンの補償量を得ることが可能となる。また、固定ビット部分については、可変フィルタを用いた場合に比して、回路規模を削減することができるので、既定量補償部２（３）のハードウェア規模を縮小させることが可能となる。

なお、図１１に示す例では、フィルタ係数が２パターンである場合について説明したが、さらに多くの係数パターン種類を用いるようにしてもよい。この場合、少なくとも１つの固定ビットが生じるような係数パターン数であれば、同ビット数の可変フィルタに比して回路規模を削減することが可能となる。これにより、例えば、１つの既定量補償部２（３）で、分散補償「なし」、分散補償「小」、分散補償「中」、分散補償「大」などの複数の分散補償量を実現することができる。

以上のように、本例の歪み補償装置１Ａによれば、上述した実施形態と同様の効果が得られるほか、分散補償性能を向上させることができる。
〔３〕第２変形例
上記の歪み補償装置１及び１Ａでは、既定量補償部２，３及び可変補償部４により、光信号に含まれる波長分散を補償した。一方、本例の歪み補償装置１Ｂでは、光信号に含まれる非線形歪みを補償することができる。

図１２は本例に係る歪み補償装置１Ｂの構成の一例を示すブロック図である。この図１２に示す歪み補償装置１Ｂは、例示的に、既定量補償部２−１〜２−Ｎと、既定量補償部３−１〜３−Ｎと、可変補償部４と、適応等化処理部５と、モニタ部６と、制御部７と、データ再生部８と、フィルタ係数切替部９と、非線形補償部１０とをそなえる。
ここで、既定量補償部２−１〜２−Ｎ，既定量補償部３−１〜３−Ｎ，可変補償部４，適応等化処理部５，モニタ部６，制御部７，データ再生部８及びフィルタ係数切替部９は、図１０に例示した各構成と同様の機能を有する。

非線形補償部１０は、光伝送路（図示省略）からの光信号に含まれる非線形歪みを補償する。そして、非線形補償部１０は、例えば、図１２に例示するように、既定量補償部２及び３と交互に縦続接続されるようにしてもよい。
これにより、本例の歪み補償装置１Ｂは、光信号に含まれる波長分散を補償できるとともに、光信号に含まれる非線形歪みを補償することが可能となる。また、非線形補償部１０に加えて他の装置（補償装置など）を配置するようにしてもよいし、非線形補償部１０に代えて他の装置（補償装置など）を配置するようにしてもよい。

以上のように、本例の歪み補償装置１Ｂは、上述した実施形態及び第１変形例と同様の効果が得られるほか、光信号に含まれる非線形歪みを補償することが可能となる。
〔４〕その他
なお、上述した歪み補償装置１，１Ａ，１Ｂ及び光受信装置の各構成及び各処理は、必要に応じて取捨選択してもよいし、適宜組み合わせてもよい。

上述した例では、少なくとも一つの既定量補償部２（３）と可変補償部４とをこの順で縦続接続する例について説明したが、可変補償部４の配置位置や数を変更してもよい。例えば、可変補償部４を既定量補償部２（３）の前段に配置したり、既定量補償部２（３）の１段（あるいは多段）おきに可変補償部４を配置するようにしてもよい。
また、上記の歪み補償装置１及び光受信装置４０（４０Ａ）は、種々の変調方式〔例えば、ＤＰＳＫ（Differential Phase Shift Keying），ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying），ＳＰＳＫ（Symmetric Phase Shift Keying），１６ＱＡＭ（１６Quadrature Amplitude Modulation）など〕を用いた光通信システムに用いられてもよい。

さらに、上記の歪み補償装置１及び光受信装置４０（４０Ａ）は、上記の各変調方式において偏光多重信号を用いた光通信システムに用いられてもよい。
以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
〔５〕付記
（付記１）
受信した光信号の波形歪みをディジタル信号処理により補償する歪み補償装置であって、
前記波形歪みを既定の補償量で補償するとともに、オンオフ切り替えにより補償動作の組合せを変更可能な複数の既定量補償部をそなえ、
前記複数の既定量補償部が縦続接続された、
ことを特徴とする、歪み補償装置。

（付記２）
前記波形歪みを可変の補償量で補償する可変補償部をさらにそなえ、
前記複数の既定量補償部と前記可変補償部とが縦続接続された、
ことを特徴とする、付記１記載の歪み補償装置。
（付記３）
前記波形歪みは、前記光信号の波長分散による歪みである、
ことを特徴とする、付記１または２に記載の歪み補償装置。
（付記４）
前記既定量補償部と交互に直列接続され、前記光信号の非線形歪みを補償する非線形補償部をそなえた、
ことを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の歪み補償装置。

（付記５）
前記光信号が伝送する光伝送路による前記波形歪みに応じて、前記複数の既定量補償部の動作の組合せを変更して制御する制御部をそなえた、
ことを特徴とする、付記２記載の歪み補償装置。
（付記６）
前記制御部は、
前記波形歪みと前記既定量補償部での補償量とに基づいて、前記可変補償部の補償量を可変制御する、
ことを特徴とする、付記５記載の歪み補償装置。

（付記７）
前記既定量補償部及び前記可変補償部は、入力信号と係数パターンとの乗算処理を伴うディジタルフィルタを含む、
ことを特徴とする、付記２記載の歪み補償装置。
（付記８）
前記既定量補償部は、
前記可変補償部が有する係数パターンの種類よりも少ない種類の係数パターンを有する、
ことを特徴とする、付記７記載の歪み補償装置。

（付記９）
前記ディジタルフィルタは、有限インパルス応答フィルタ又は無限インパルス応答フィルタである、
ことを特徴とする、付記７又は８に記載の歪み補償装置。
（付記１０）
前記既定量補償部は、
入力信号について出力を選択的に切り換える入力側スイッチと、
前記入力側スイッチの一方の出力を入力とし、前記波形歪みを既定の補償量で補償するディジタルフィルタと、
前記入力側スイッチの他方の出力を入力とし、当該入力に遅延処理を施す遅延処理部と、
前記ディジタルフィルタからの入力及び前記遅延処理部からの入力のいずれか一方を出力として選択的に切り替える出力側スイッチと、をそなえ、
前記制御部は、
当該既定量補償部がオンの場合は前記ディジタルフィルタでの処理結果が出力される一方、当該既定量補償部がオフの場合は前記遅延処理部での処理結果が出力されるように、前記入力側スイッチ及び前記出力側スイッチを切り換える、
ことを特徴とする、付記５または６に記載の歪み補償装置。

（付記１１）
前記既定量補償部が有する前記係数パターンは、
当該既定量補償部をオフとした場合に相当する係数パターンを含み、
前記制御部は、
当該既定量補償部がオンの場合は当該係数パターン以外の係数パターンを選択する一方、当該既定量補償部がオフの場合は当該係数パターンを選択することにより、前記既定量補償部の動作のオンオフを切り替えて制御する、
ことを特徴とする、付記５または６に記載の歪み補償装置。

（付記１２）
前記既定量補償部は、
前記既定の補償量の正負を反転させる符号制御部をそなえた、
ことを特徴とする、付記１または２に記載の歪み補償装置。
（付記１３）
前記符号制御部は、
当該既定量補償部における前記既定の補償量を正の値とする場合は当該既定量補償部に入出力される複素信号の虚数成分の符号をそのままとする一方、前記既定の補償量を負の値とする場合には、前記虚数成分の符号を反転させる、
ことを特徴とする、付記１２記載の歪み補償装置。

（付記１４）
付記１〜１３のいずれか１項に記載の歪み補償装置を有する、
ことを特徴とする、光受信装置。
（付記１５）
付記１〜１３のいずれか１項に記載の歪み補償装置を有する、
ことを特徴とする、光送受信システム。

１，１Ａ，１Ｂ 歪み補償装置
２−１〜２−Ｎ，３−１〜３−Ｎ 既定量補償部
４ 可変補償部
５ 適応等化処理部
６ モニタ部
７ 制御部
８ データ再生部
９ フィルタ係数切替部
１０ 非線形補償部
２１ 入力側スイッチ（ＳＷ）
２２，２２Ａ ディジタルフィルタ
２３ 出力側スイッチ（ＳＷ）
２４，２６ 乗算器
２５ 符号制御部
２７ 遅延処理部
３０，３２ ＰＢＳ
３１ 局発光部
３３，３３−１，３３−２ ９０度ハイブリッド
３４−１〜３４−４ Ｏ／Ｅ
３５−１〜３５−４ ＡＤＣ
４０，４０Ａ 光受信装置
５０ 光送信装置
１００−１〜１００−３ 遅延回路
２００−１〜２００−４ 乗算器
３００ 加算器

Claims (12)

1. 受信した光信号の波形歪みをディジタル信号処理により補償する歪み補償装置であって、
   前記波形歪みを既定の補償量で補償するとともに、オンオフ切り替えにより補償動作の組合せを変更可能な複数の既定量補償部をそなえ、
   前記複数の既定量補償部が縦続接続された、
   ことを特徴とする、歪み補償装置。
2. 前記波形歪みを可変の補償量で補償する可変補償部をさらにそなえ、
   前記複数の既定量補償部と前記可変補償部とが縦続接続された、
   ことを特徴とする、請求項１記載の歪み補償装置。
3. 前記光信号が伝送する光伝送路による前記波形歪みに応じて、前記複数の既定量補償部の動作の組合せを変更して制御する制御部をそなえた、
   ことを特徴とする、請求項１または２に記載の歪み補償装置。
4. 前記制御部は、
   前記波形歪みと前記既定量補償部での補償量とに基づいて、前記可変補償部の補償量を可変制御する、
   ことを特徴とする、請求項３記載の歪み補償装置。
5. 前記既定量補償部及び前記可変補償部は、入力信号と係数パターンとの乗算処理を伴うディジタルフィルタを含む、
   ことを特徴とする、請求項２記載の歪み補償装置。
6. 前記既定量補償部は、
   前記可変補償部が有する係数パターンの種類よりも少ない種類の係数パターンを有する、
   ことを特徴とする、請求項５記載の歪み補償装置。
7. 前記既定量補償部は、
   入力信号について出力を選択的に切り換える入力側スイッチと、
   前記入力側スイッチの一方の出力を入力とし、前記波形歪みを既定の補償量で補償するディジタルフィルタと、
   前記入力側スイッチの他方の出力を入力とし、当該入力に遅延処理を施す遅延処理部と、
   前記ディジタルフィルタからの入力及び前記遅延処理部からの入力のいずれか一方を出力として選択的に切り替える出力側スイッチと、をそなえ、
   前記制御部は、
   当該既定量補償部がオンの場合は前記ディジタルフィルタでの処理結果が出力される一方、当該既定量補償部がオフの場合は前記遅延処理部での処理結果が出力されるように、前記入力側スイッチ及び前記出力側スイッチを切り換える、
   ことを特徴とする、請求項３または４記載の歪み補償装置。
8. 前記既定量補償部が有する前記係数パターンは、
   当該既定量補償部をオフとした場合に相当する係数パターンを含み、
   前記制御部は、
   当該既定量補償部がオンの場合は当該係数パターン以外の係数パターンを選択する一方、当該既定量補償部がオフの場合は当該係数パターンを選択することにより、前記既定量補償部の動作のオンオフを切り替えて制御する、
   ことを特徴とする、請求項３又は４に記載の歪み補償装置。
9. 前記既定量補償部は、
   前記既定の補償量の正負を反転させる符号制御部をそなえた、
   ことを特徴とする、請求項１または２に記載の歪み補償装置。
10. 前記符号制御部は、
    当該既定量補償部における前記既定の補償量を正の値とする場合は当該既定量補償部に入出力される複素信号の虚数成分の符号をそのままとする一方、前記既定の補償量を負の値とする場合には、前記虚数成分の符号を反転させる、
    ことを特徴とする、請求項９記載の歪み補償装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の歪み補償装置を有する、
    ことを特徴とする、光受信装置。
12. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の歪み補償装置を有する、
    ことを特徴とする、光送受信システム。

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