JP2012227765A - 光ファイバ伝送システム及び光受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、光ＭＩＭＯ技術を用いた光ファイバ伝送における長距離伝送を実現する技術を提供することを目的とする。
【解決手段】ＦＩＲフィルタ装置６の遅延素子の遅延時間を、単にＴの整数倍やＴ／２の整数倍に調整するのではなく、Ｄの整数倍又はＤの整数倍に最も近いＴの整数倍に調整する。ここで、Ｄは各光受信機２が受信した光信号の群遅延差であり、Ｔは各光送信器１が送信した光信号の１シンボル時間である。このように、群遅延差の補償に寄与するタップのみを残すことにより、ＦＩＲフィルタ装置６においてタップ数を削減し計算時間を短縮するとともに、光ＭＩＭＯ技術を用いた光ファイバ伝送において長距離伝送を実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバ伝送の群遅延差を補償する技術に関する。

光ファイバ伝送システムでは、光ファイバ中で発生する非線形効果やファイバヒューズが問題となり、伝送の大容量化が制限されている。これらの制限を緩和するためには、光ファイバに導波する光の密度を低減する必要があり、非特許文献１、２に示すように大コアファイバが検討されている。

しかし、曲げ損失低減、単一モード動作領域の拡大、実効断面積の拡大は互いにトレードオフの関係にあり、所定の条件下における実効断面積の拡大量には限界があるという課題があった。そこで、無線での大容量化技術であるＭｕｌｔｉ−ｉｎｐｕｔ ｍｕｌｔｉ−ｏｕｔｐｕｔ（ＭＩＭＯ）技術を光ファイバ伝送に適用する試みが行われている（例えば、非特許文献３、４参照）。

光ＭＩＭＯ技術は伝送媒体としてマルチモード光ファイバを用い、伝送容量を拡大できるとともに、先に述べた大コア光ファイバで制限要因であった単一モード動作条件が不要になるため、さらなる大コア化が可能であることも特徴である。

Ｔ．Ｍａｔｓｕｉ，Ｋ．Ｎａｋａｊｉｍａ ａｎｄ Ｃ．Ｆｕｋａｉ，"Ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｗｉｔｈ Ｕｎｉｆｏｒｍ Ａｉｒ−Ｈｏｌｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｏ Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ ａｎｄ Ｗｉｄｅ−Ｂａｎｄ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｏｖｅｒ Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｂａｎｄｓ"，Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．２７，５４１０−５４１６，２００９． Ｋ．Ｍｕｋａｓａ，Ｋ．Ｉｍａｍｕｒａ，Ｒ．Ｓｕｇｉｚａｋｉ ａｎｄ Ｔ．Ｙａｇｉ，"Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓ ｏｆ ｍｅｒｉｔｓ ｏｎ ｗｉｄｅ−ｂａｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｕｓｉｎｇ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｏｌｉｄ ＳＭＦｓ ｗｉｔｈ Ａｅｆｆ ｏｆ １６０μｍ２ ａｎｄ ｌｏｓｓ ｏｆ ０．１７５ｄＢ／ｋｍ ａｎｄ ｕｓｉｎｇ ｌａｒｇｅ−Ａｅｆｆ ｈｏｌｅｙ ｆｉｂｅｒｓ ｅｎａｂｌｉｎｇ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｖｅｒ ６００ｎｍ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ"，ｔｈｅ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＯＦＣ２００８，ＯｔｈＲ１，Ｆｅｂ．２００８． Ａｋｈｉｌ Ｒ．Ｓｈａｈ，Ｒｉｃｋ Ｃ．Ｊ．Ｈｓｕ，Ａｌｉｒｅｚａ Ｔａｒｉｇｈａｔ，Ａｌｉ Ｈ．Ｓａｙｅｄ ａｎｄ Ｂａｈｒａｍ Ｊａｌａｌｉ，"Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｏｐｔｉｃａｌ ＭＩＭＯ（ＣＯＭＩＭＯ）"，Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．２３，２４１０−２４１９，２００５． Ｂ．Ｃ．Ｔｈｏｍｓｅｎ，"ＭＩＭＯ Ｅｎａｂｌｅｄ ４０Ｇｂ／ｓ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｍｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｉｎ Ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ"，ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，ＯＳＡ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ（ＣＤ）（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ，２０１０），ｐａｐｅｒ ＯＴｈＭ６． Ｍ．Ｔａｙｌｏｒ，"Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｕｓｉｎｇ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ"，ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ／Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ（ＣＤ）（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ，２００６），ｐａｐｅｒ ＣＴｈＢ１．

しかし、光ＭＩＭＯ技術を用いた光ファイバ伝送では、伝送距離の長距離化に伴ってモード分散に起因する符号間干渉が発生し、信号の復元が困難になり、伝送距離が数ｋｍに制限されていることが問題となっている。

そこで、前記課題を解決するために、本発明は、光ＭＩＭＯ技術を用いた光ファイバ伝送における長距離伝送を実現する技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、ＦＩＲフィルタの遅延素子の遅延時間を、Ｄの整数倍又はＤの整数倍に最も近いＴの整数倍（Ｄは各光受信機が受信した光信号の群遅延差であり、Ｔは各光送信器が送信した光信号の１シンボル時間である）に調整することとした。これにより、ＦＩＲフィルタにおいてタップ数を削減し計算時間を短縮するとともに、光ＭＩＭＯ技術を用いた光ファイバ伝送において長距離伝送を実現する。

具体的には、本発明は、光信号を送信するＮ個（Ｎは１以上の整数）の光送信機と、前記光信号を受信するＭ個（ＭはＮ以上の整数）の光受信機と、前記Ｎ個の光送信機が送信した前記光信号を合波し、合波した前記光信号をＰ個（ＰはＮ以上の整数。ただし、Ｎが１であるときには、Ｐは２以上の整数）の伝搬モードを有する光ファイバに送出する合波器と、前記光ファイバが伝搬した前記光信号を前記Ｍ個の光受信機に分波する分波器と、各光受信機が受信した前記光信号について、Ｄの整数倍又はＤの整数倍に最も近いＴの整数倍（Ｄは各光受信機が受信した前記光信号の群遅延差であり、Ｔは各光送信器が送信した前記光信号の１シンボル時間である）に遅延時間を調整する遅延素子、並びに振幅及び位相を調整する振幅位相調整器からなるＦＩＲフィルタを利用して、群遅延差を補償する群遅延差補償装置と、を備えることを特徴とする光ファイバ伝送システムである。

また、本発明は、光信号を送信するＮ個（Ｎは１以上の整数）の光送信機と、前記光信号を受信するＭ個（ＭはＮ以上の整数）の光受信機と、前記Ｎ個の光送信機が送信した前記光信号を合波する合波器と、前記合波器が合波した前記光信号を伝搬し、Ｐ個（ＰはＮ以上の整数。ただし、Ｎが１であるときには、Ｐは２以上の整数）の伝搬モードを有する光ファイバと、前記光ファイバが伝搬した前記光信号を前記Ｍ個の光受信機に分波する分波器と、各光受信機が受信した前記光信号について、Ｄの整数倍又はＤの整数倍に最も近いＴの整数倍（Ｄは各光受信機が受信した前記光信号の群遅延差であり、Ｔは各光送信器が送信した前記光信号の１シンボル時間である）に遅延時間を調整する遅延素子、並びに振幅及び位相を調整する振幅位相調整器からなるＦＩＲフィルタを利用して、群遅延差を補償する群遅延差補償装置と、を備えることを特徴とする光ファイバ伝送システムである。

また、本発明は、光信号を送信するＮ個（Ｎは１以上の整数）の光送信機から、送信後及び合波後の前記光信号を伝搬しＰ個（ＰはＮ以上の整数。ただし、Ｎが１であるときには、Ｐは２以上の整数）の伝搬モードを有する光ファイバを介して、伝搬後及び分波後の前記光信号を受信するＭ個（ＭはＮ以上の整数）の光受信機と、各光受信機が受信した前記光信号について、Ｄの整数倍又はＤの整数倍に最も近いＴの整数倍（Ｄは各光受信機が受信した前記光信号の群遅延差であり、Ｔは各光送信器が送信した前記光信号の１シンボル時間である）に遅延時間を調整する遅延素子、並びに振幅及び位相を調整する振幅位相調整器からなるＦＩＲフィルタを利用して、群遅延差を補償する群遅延差補償装置と、を備えることを特徴とする光受信装置である。

この構成によれば、群遅延差の補償に寄与するタップのみを残すことにより、ＦＩＲフィルタにおいてタップ数を削減し計算時間を短縮するとともに、光ＭＩＭＯ技術を用いた光ファイバ伝送において長距離伝送を実現することができる。

また、本発明は、前記光ファイバでは、使用波長における伝搬モードの個数が２個以上かつ７個以下であることを特徴とする光ファイバ伝送システムである。

また、本発明は、前記光ファイバでは、使用波長における伝搬モードの個数が２個以上かつ７個以下であることを特徴とする光受信装置である。

この構成によれば、タップ数をより削減することができる。

また、本発明は、各光受信機が受信した前記光信号では、連続するデータシンボルが、Ｄ／Ｔ個のデータシンボルを含む各セットに区分され、Ｄ／Ｔ個のデータシンボルを含む各セットを入力する各振幅位相調整器が調整する振幅及び位相を決定するためのトレーニングシンボルが、Ｄ／Ｔ個のデータシンボルを含む各セットの先頭に挿入され、前記群遅延差補償装置は、前記トレーニングシンボルを利用して、各振幅位相調整器が調整する振幅及び位相を決定した後に、Ｄ／Ｔ個のデータシンボルを含む各セットを各振幅位相調整器に入力して、各光受信機が受信した前記光信号の群遅延差を補償することを特徴とする光ファイバ伝送システムである。

また、本発明は、各光受信機が受信した前記光信号では、連続するデータシンボルが、Ｄ／Ｔ個のデータシンボルを含む各セットに区分され、Ｄ／Ｔ個のデータシンボルを含む各セットを入力する各振幅位相調整器が調整する振幅及び位相を決定するためのトレーニングシンボルが、Ｄ／Ｔ個のデータシンボルを含む各セットの先頭に挿入され、前記群遅延差補償装置は、前記トレーニングシンボルを利用して、各振幅位相調整器が調整する振幅及び位相を決定した後に、Ｄ／Ｔ個のデータシンボルを含む各セットを各振幅位相調整器に入力して、各光受信機が受信した前記光信号の群遅延差を補償することを特徴とする光受信装置である。

この構成によれば、適応等化アルゴリズムにおいて、トレーニングシンボルを増加させることなく、データシンボルを効率よく送受信することができる。

上記目的を達成するために、各光受信機が光信号を受信したときに、各ＦＩＲフィルタが当該光信号のＥシンボル（ＥはＤ／Ｔ以上の整数。ただし、Ｄは各光受信機が受信した光信号の群遅延差であり、Ｔは各光送信器が送信した光信号の１シンボル時間である）以前の光信号を復元することとした。これにより、ＦＩＲフィルタにおいてタップ数を増加させないで、光ＭＩＭＯ技術を用いた光ファイバ伝送において長距離伝送を実現する。

具体的には、本発明は、光信号を送信するＮ個（Ｎは２以上の整数）の光送信機と、前記光信号を受信するＭ個（ＭはＮ以上の整数）の光受信機と、前記Ｎ個の光送信機が送信した前記光信号を合波し、合波した前記光信号をＰ個（ＰはＮ以上の整数）の伝搬モードを有する光ファイバに送出する合波器と、前記光ファイバが伝搬した前記光信号を前記Ｍ個の光受信機に分波する分波器と、各光受信機が受信した前記光信号について、遅延時間を調整する遅延素子並びに振幅及び位相を調整する振幅位相調整器からなり群遅延差を補償するＦＩＲフィルタを有し、当該光信号のＥシンボル（ＥはＤ／Ｔ以上の整数。ただし、Ｄは各光受信機が受信した前記光信号の群遅延差であり、Ｔは各光送信器が送信した前記光信号の１シンボル時間である）以前に各光受信機が受信した前記光信号に対応する各光送信機が送信した前記光信号を復元する群遅延差補償装置と、を備えることを特徴とする光ファイバ伝送システムである。

また、本発明は、光信号を送信するＮ個（Ｎは２以上の整数）の光送信機と、前記光信号を受信するＭ個（ＭはＮ以上の整数）の光受信機と、前記Ｎ個の光送信機が送信した前記光信号を合波する合波器と、前記合波器が合波した前記光信号を伝搬し、Ｐ個（ＰはＮ以上の整数）の伝搬モードを有する光ファイバと、前記光ファイバが伝搬した前記光信号を前記Ｍ個の光受信機に分波する分波器と、各光受信機が受信した前記光信号について、遅延時間を調整する遅延素子並びに振幅及び位相を調整する振幅位相調整器からなり群遅延差を補償するＦＩＲフィルタを有し、当該光信号のＥシンボル（ＥはＤ／Ｔ以上の整数。ただし、Ｄは各光受信機が受信した前記光信号の群遅延差であり、Ｔは各光送信器が送信した前記光信号の１シンボル時間である）以前に各光受信機が受信した前記光信号に対応する各光送信機が送信した前記光信号を復元する群遅延差補償装置と、を備えることを特徴とする光ファイバ伝送システムである。

また、本発明は、光信号を送信するＮ個（Ｎは２以上の整数）の光送信機から、送信後及び合波後の前記光信号を伝搬しＰ個（ＰはＮ以上の整数）の伝搬モードを有する光ファイバを介して、伝搬後及び分波後の前記光信号を受信するＭ個（ＭはＮ以上の整数）の光受信機と、各光受信機が受信した前記光信号について、遅延時間を調整する遅延素子並びに振幅及び位相を調整する振幅位相調整器からなり群遅延差を補償するＦＩＲフィルタを有し、当該光信号のＥシンボル（ＥはＤ／Ｔ以上の整数。ただし、Ｄは各光受信機が受信した前記光信号の群遅延差であり、Ｔは各光送信器が送信した前記光信号の１シンボル時間である）以前に各光受信機が受信した前記光信号に対応する各光送信機が送信した前記光信号を復元する群遅延差補償装置と、を備えることを特徴とする光受信装置である。

この構成によれば、各光受信機が光信号を受信したときに、各ＦＩＲフィルタが当該光信号のＥシンボル以前の光信号を復元するように、ＦＩＲフィルタのタップ係数を設定することにより、ＦＩＲフィルタにおいてタップ数を増加させないで、光ＭＩＭＯ技術を用いた光ファイバ伝送において長距離伝送を実現する。

本発明は、光ＭＩＭＯ技術を用いた光ファイバ伝送における長距離伝送を実現する技術を提供することができる。

実施形態１において、ＦＩＲフィルタ装置を利用して、複数のモードの間の群遅延差を補償する、光ファイバ伝送システム及び光受信装置の構成を示す図である。 実施形態１のＦＩＲフィルタ装置の構成を示す図である。 実施形態１のタップ係数を更新する適応等化アルゴリズムを示す図である。 実施形態１、２のタップ係数を更新するトレーニングシンボルを示す図である。 実施形態１において、ＦＩＲフィルタ装置を利用して、光送信機が１個であり光受信機が１個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差０．５ｎｓを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を示す図である。 実施形態１において、ＦＩＲフィルタ装置を利用して、光送信機が１個であり光受信機が１個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差５ｎｓを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を示す図である。 実施形態１において、ＦＩＲフィルタ装置を利用して、光送信機が１個であり光受信機が１個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差５ｎｓを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を示す図である。 実施形態１において、ＦＩＲフィルタ装置を利用して、光送信機が１個であり光受信機が１個であるときに、基本モード及び高次モードの間の５ｎｓを中心とする群遅延差を補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を示す図である。 実施形態１のマルチモード光ファイバの基本モード及び高次モードにおける、光信号波長及び実効屈折率の間の関係を示す図である。 実施形態１のタップ係数を更新するトレーニングシンボルを示す図である。 実施形態２において、ＦＩＲフィルタ装置を利用して、光送信機が２個であり光受信機が２個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差０．０４ｎｓを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を示す図である。 実施形態２において、ＦＩＲフィルタ装置を利用して、光送信機が２個であり光受信機が２個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差０．１ｎｓを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を示す図である。 実施形態２において、ＦＩＲフィルタ装置を利用して、光送信機が２個であり光受信機が２個であるときに、基本モード及び高次モードの間の様々な群遅延差を補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を示す図である。 実施形態２において、ＦＩＲフィルタ装置を利用して、複数のモードの間の群遅延差を補償する、光ファイバ伝送システム及び光受信装置の構成を示す図である。 実施形態２のＦＩＲフィルタ装置の構成を示す図である。 実施形態２のタップ係数を更新する適応等化アルゴリズムを示す図である。 実施形態２において、ＦＩＲフィルタ装置を利用して、光送信機が２個であり光受信機が２個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差０．５ｎｓを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を示す図である。 実施形態２において、ＦＩＲフィルタ装置を利用して、光送信機が２個であり光受信機が２個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差０．５ｎｓを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を示す図である。 実施形態２において、ＦＩＲフィルタ装置を利用して、光送信機が２個であり光受信機が２個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差０．５ｎｓを補償するタップ係数を調べた、シミュレーション結果を示す図である。 実施形態３において、ＦＩＲフィルタ装置を利用して、光送信機が２個であり光受信機が２個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差０．５ｎｓを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を示す図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
ＦＩＲフィルタ装置を利用して、複数のモードの間の群遅延差を補償する、光ファイバ伝送システム及び光受信装置の構成を図１に示す。光ファイバ伝送システムは、光送信機１−１、１−２、・・・、１−Ｎ、光受信機２−１、２−２、・・・、２−Ｍ、合波器３、光ファイバ４、分波器５及びＦＩＲフィルタ装置６から構成される。光受信装置Ｒは、光受信機２−１、２−２、・・・、２−Ｍ及びＦＩＲフィルタ装置６から構成される。

Ｎ個の光送信機１−１、１−２、・・・、１−Ｎ、マルチモードの光ファイバ４及びＭ個の光受信機２−１、２−２、・・・、２−Ｍを利用して、Ｎ入力Ｍ出力のＭＩＭＯ伝送を行なうことができ、Ｎ種の光信号の並列伝送を行なうことができる。

光送信機１−１、１−２、・・・、１−Ｎは、それぞれ光信号ｘ_１（ｎ）、ｘ_２（ｎ）、・・・、ｘ_Ｎ（ｎ）を送信する。ここで、Ｎは１以上の整数であり、光信号ｘ_１（ｎ）、ｘ_２（ｎ）、・・・、ｘ_Ｎ（ｎ）はｎ番目のシンボルとして送信される光信号である。

光受信機２−１、２−２、・・・、２−Ｍは、それぞれ光信号ｙ_１（ｎ）、ｙ_２（ｎ）、・・・、ｙ_Ｍ（ｎ）を受信する。ここで、ＭはＮ以上の整数であり、光信号ｙ_１（ｎ）、ｙ_２（ｎ）、・・・、ｙ_Ｍ（ｎ）はｎ番目のシンボルとして受信される光信号である。

合波器３は、光送信機１−１、１−２、・・・、１−Ｎが送信した光信号を合波する。ここで、光送信機１の個数が１個であっても、合波という用語を使用する。光ファイバ４は、合波器３が合波した光信号を伝搬し、Ｐ個の伝搬モードを有する。ここで、ＰはＮ以上の整数である。ただし、Ｎが１であるときには、Ｐは２以上の整数である。分波器５は、光ファイバ４が伝搬した光信号を光受信機２−１、２−２、・・・、２−Ｍに分波する。ここで、光受信機２の個数が１個であっても、分波という用語を使用する。

ＦＩＲフィルタ装置６は、光受信機２−１、２−２、・・・、２−Ｍがそれぞれ受信した光信号ｙ_１（ｎ）、ｙ_２（ｎ）、・・・、ｙ_Ｍ（ｎ）について、遅延時間を調整する遅延素子並びに振幅及び位相を調整する振幅位相調整器からなるＦＩＲフィルタを利用して、群遅延差を補償する。そして、ＦＩＲフィルタ装置６は、光信号ｕ_１（ｎ）、ｕ_２（ｎ）、・・・、ｕ_Ｎ（ｎ）を復元する。ここで、光信号ｕ_１（ｎ）、ｕ_２（ｎ）、・・・、ｕ_Ｎ（ｎ）は、ｎ番目のシンボルとして復元される光信号である。

受信信号ｙ_１（ｎ）、ｙ_２（ｎ）、・・・、ｙ_Ｍ（ｎ）は、複数のモードの間の群遅延差を包含する可能性がある。復元信号ｕ_１（ｎ）、ｕ_２（ｎ）、・・・、ｕ_Ｎ（ｎ）は、複数のモードの間の群遅延差を補償されていることが望ましく、それぞれ送信信号ｘ_１（ｎ）、ｘ_２（ｎ）、・・・、ｘ_Ｎ（ｎ）と一致していることが望ましい。

ＦＩＲフィルタ装置の構成を図２に示す。ＦＩＲフィルタ装置６は、ＦＩＲフィルタ６１−１、６１−２、・・・、６１−Ｍ及び合波器６２から構成される。復元信号ｕ_１（ｎ）、ｕ_２（ｎ）、・・・、ｕ_Ｎ（ｎ）を生成する構成はそれぞれ同様であるため、図２では復元信号ｕ_１（ｎ）を生成する構成についてのみ説明する。

ＦＩＲフィルタ６１−１、６１−２、・・・、６１−Ｍは、それぞれ受信信号ｙ_１（ｎ）、ｙ_２（ｎ）、・・・、ｙ_Ｍ（ｎ）を入力し、それぞれ光信号ｚ_１（ｎ）、ｚ_２（ｎ）、・・・、ｚ_Ｍ（ｎ）を生成する。合波器６２は、光信号ｚ_１（ｎ）、ｚ_２（ｎ）、・・・、ｚ_Ｍ（ｎ）を合波し、復元信号ｕ_１（ｎ）を生成する。

ＦＩＲフィルタ６１−１、６１−２、・・・、６１−Ｍは、それぞれ１番目からＬ番目までのタップから構成される。１番目からＬ番目までのタップは、それぞれ遅延素子（図２ではτで示す）及び振幅位相調整器（図２ではｗで示す）から構成される。遅延素子は、遅延時間を調整し、振幅位相調整器は、振幅及び位相を調整する。図２では、直接形のＦＩＲフィルタを利用しているが、転置形のＦＩＲフィルタを利用してもよい。

受信信号ｙ_Ｂ（ｎ）についてのｉ番目のタップにおいて、遅延素子での遅延時間をτ_ｉとし、振幅位相調整器でのタップ係数をｗ_Ｂ（ｉ）とする。遅延時間τ_ｉ及びタップ係数ｗ_Ｂ（ｉ）を調整することにより、光ファイバ４中で発生する目的外の光送信機１からの混信、モード分散、波長分散、偏波モード分散などによる信号劣化を補償することができる。局発光源、９０°ハイブリッド、バランスレシーバ、アナログデジタルコンバータを利用することにより、受信信号ｙ_１（ｎ）、ｙ_２（ｎ）、・・・、ｙ_Ｍ（ｎ）の電界の振幅及び位相の情報を取得することができる（例えば、非特許文献５参照）。

タップ係数を更新する適応等化アルゴリズムを図３に示す。タップ係数を更新するトレーニングシンボルを図４に示す。送信信号ｘは、前段にトレーニングシンボルｘ（１）、・・・、ｘ（Ｎ_{ｔｒａｉｎｉｎｇ}）を有し、後段にデータ部ｘ（Ｎ_{ｔｒａｉｎｉｎｇ}＋１）、・・・、ｘ（Ｎ_ａｌｌ）を有する。ここで、Ｎ_{ｔｒａｉｎｉｎｇ}＞Ｌである必要がある。光受信装置Ｒは、データ部ｘ（Ｎ_{ｔｒａｉｎｉｎｇ}＋１）、・・・、ｘ（Ｎ_ａｌｌ）を未知とするが、トレーニングシンボルｘ（１）、・・・、ｘ（Ｎ_{ｔｒａｉｎｉｎｇ}）は既知とするため、以下のようにタップ係数を更新することができる。

まず、トレーニングシンボルを受信中であり、ｎ≦Ｎ_{ｔｒａｉｎｉｎｇ}であるときについて説明する。ＦＩＲフィルタ装置６は、既に設定されたタップ係数を利用することにより、受信信号ｙ（ｎ）を復元信号ｕ（ｎ）に変換する。減算器８は、復元信号ｕ（ｎ）及び既知のトレーニング信号ｘ（ｎ）の差分を生成することにより、誤差信号ｅ（ｎ）を生成する。適応等化アルゴリズム７は、誤差信号ｅ（ｎ）を小さくするように、タップ係数を更新する。この処理を、すべてのトレーニングシンボルについて繰り返す。

次に、データ部を受信中であり、ｎ≧Ｎ_{ｔｒａｉｎｉｎｇ}＋１であるときについて説明する。タップ係数の設定は、トレーニングシンボルの受信中に完了している。ＦＩＲフィルタ装置６は、既に設定されたタップ係数を利用することにより、受信信号ｙ（ｎ）を復元信号ｕ（ｎ）に変換する。この処理を、すべてのデータ部について繰り返す。

なお、適応等化アルゴリズムには、非特許文献２に記載のＬｅａｓｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ（ＬＭＳ）アルゴリズムやＲｅｃｕｒｓｉｖｅ ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅ（ＲＬＳ）アルゴリズムを利用することができる。

ＦＩＲフィルタ装置６を利用して、光送信機１が１個であり光受信機２が１個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差０．５ｎｓを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を図５に示す。ＦＩＲフィルタ装置６を利用して、光送信機１が１個であり光受信機２が１個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差５ｎｓを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を図６に示す。

図５及び図６において、送受信信号は、１０ＧｂｐｓのＢｉｎａｒｙ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ（ＢＰＳＫ）変調されたＮｏｎ ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ ｚｅｒｏ（ＮＲＺ）信号の４０９６ｂｉｔ分である。光ファイバ４の伝搬モード数は２個であり、基本モード及び高次モードがそれぞれ１０：４の割合で励振される。Ｎ_{ｔｒａｉｎｉｎｇ}は１００とし、Ｌは２０とする。τ_ｉは１０Ｇｂｐｓのシンボル長Ｔ＝０．１ｎｓを単位とし、τ_１＝０、τ_２＝０．１ｎｓ、τ_３＝０．１×２ｎｓ、・・・、τ_Ｌ＝０．１×（Ｌ−１）ｎｓとする。τ_ｉは１０Ｇｂｐｓのシンボル長の半分Ｔ／２＝０．０５ｎｓを単位としてもよい。適応等化アルゴリズムにはＲＬＳを用いる。ＲＬＳにおけるステップサイズ及び忘却係数は、それぞれ０．００１及び１とする。

基本モード及び高次モードの間の群遅延差が０．５ｎｓである図５の場合について説明する。図５の左上には、送信信号ｘ（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。図５の右上には、受信信号ｙ（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。受信信号ｙ（ｎ）は、モード分散に起因して、送信信号ｘ（ｎ）を正しく反映していない。図５の左下には、復元信号ｕ（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。復元信号ｕ（ｎ）は、ＦＩＲフィルタ装置６を利用することにより、送信信号ｘ（ｎ）を正しく復元している。図５の右下には、タップ番号及びタップ係数の絶対値の間の関係を示す。タップ係数の絶対値は、周期的に大きな値を取っており、遅延時間が群遅延差０．５ｎｓの整数倍に相当するタップ番号のタップ係数が、復元に大きく寄与していることが分かる。

基本モード及び高次モードの間の群遅延差が５ｎｓである図６の場合について説明する。図６の左上には、送信信号ｘ（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。図６の右上には、受信信号ｙ（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。受信信号ｙ（ｎ）は、モード分散に起因して、送信信号ｘ（ｎ）を正しく反映していない。図６の左下には、復元信号ｕ（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。復元信号ｕ（ｎ）は、ＦＩＲフィルタ装置６を利用しているとしても、送信信号ｘ（ｎ）を正しく復元していない。図６の右下には、タップ番号及びタップ係数の絶対値の間の関係を示す。タップ係数の絶対値は、周期的に変化していない。つまり、タップ数Ｌが群遅延差５ｎｓと比較して不足していることが分かる。ここで、タップ数Ｌが群遅延差５ｎｓと比較して十分であればよい。しかし、適応等化アルゴリズム７における計算量が増大するため、好ましくない。

実施形態１の以上の説明では、遅延素子の遅延時間を、Ｔの整数倍又はＴ／２の整数倍に調整する。実施形態１の以下の説明では、遅延素子の遅延時間を、Ｄの整数倍又はＤの整数倍に最も近いＴの整数倍に調整する。ここで、Ｄは光受信機２が受信した光信号の群遅延差であり、Ｔは光送信器１が送信した光信号の１シンボル時間である。

このように、群遅延差の補償に寄与するタップのみを残すことにより、ＦＩＲフィルタにおいてタップ数を削減し計算時間を短縮するとともに、光ＭＩＭＯ技術を用いた光ファイバ伝送において長距離伝送を実現することができる。

ＦＩＲフィルタ装置６を利用して、光送信機１が１個であり光受信機２が１個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差５ｎｓを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を図７に示す。ＦＩＲフィルタ装置６を利用して、光送信機１が１個であり光受信機２が１個であるときに、基本モード及び高次モードの間の５ｎｓを中心とする群遅延差を補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を図８に示す。

図７及び図８において、Ｎ_{ｔｒａｉｎｉｎｇ}は４００とし、Ｌは５とする。τ_ｉは群遅延差Ｄ＝５ｎｓを単位とし、τ_１＝０、τ_２＝５ｎｓ、τ_３＝５×２ｎｓ、・・・、τ_Ｌ＝５×（Ｌ−１）ｎｓとする。そして、他の条件については、図６、図７及び図８において同様である。ここで、図６では、τ_ｉはシンボル長Ｔを単位としており、Ｎ_{ｔｒａｉｎｉｎｇ}＞Ｌである必要があるが、図７及び図８では、τ_ｉは群遅延差Ｄを単位としており、Ｎ_{ｔｒａｉｎｉｎｇ}＞Ｌ×Ｄ／Ｔである必要がある。

基本モード及び高次モードの間の群遅延差が５ｎｓである図７の場合について説明する。図７の左上には、送信信号ｘ（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。図７の右上には、受信信号ｙ（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。受信信号ｙ（ｎ）は、モード分散に起因して、送信信号ｘ（ｎ）を正しく反映していない。図７の左下には、復元信号ｕ（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。復元信号ｕ（ｎ）は、ＦＩＲフィルタ装置６を利用することにより、送信信号ｘ（ｎ）を正しく復元している。図７の右下には、タップ番号及びタップ係数の絶対値の間の関係を示す。タップ番号１−５のタップ係数すべてが復元に寄与しており、タップ数が５であっても正しく復元していることが分かる。

基本モード及び高次モードの間の群遅延差が５ｎｓを中心とする図８の場合について説明する。ここで、ＥＶＭ値とは、コンスタレーション上での送信信号ｘ（ｎ）と復元信号ｕ（ｎ）との距離の絶対値を、コンスタレーション上での送信信号ｘ（ｎ）の原点からの距離の絶対値で除したものである。つまり、ＥＶＭ値が小さいならば、精度良く復元できていることになる。群遅延差が５ｎｓであるとき、復元信号ｕ（ｎ）のＥＶＭ値は受信信号ｙ（ｎ）のＥＶＭ値より大幅に小さく、図７で示したように正しい復元ができている。

群遅延差が４．９８〜５．０２ｎｓであるときには、群遅延差が５ｎｓであるときと同様に、復元信号ｕ（ｎ）のＥＶＭ値は受信信号ｙ（ｎ）のＥＶＭ値より大幅に小さく、正しい復元ができている。群遅延差が４．９５〜４．９８ｎｓ又は５．０２〜５．０５ｎｓであるときには、復元信号ｕ（ｎ）のＥＶＭ値は受信信号ｙ（ｎ）のＥＶＭ値より若干小さい。群遅延差が４．９５ｎｓ以下又は５．０５ｎｓ以上であるときには、復元信号ｕ（ｎ）のＥＶＭ値は受信信号ｙ（ｎ）のＥＶＭ値と同等である。

このように、遅延素子の遅延時間がＤの整数倍であるときには、正しい復元ができている。そして、遅延素子の遅延時間がＤの整数倍から若干離れるときでも、正しい復元ができている。ただし、遅延素子の遅延時間がＤの整数倍から若干離れるときには、遅延素子の遅延時間はＤの整数倍に最も近いＴの整数倍であることが望ましい。

遅延素子の遅延時間は、伝搬モード数が２個であるときでも、伝搬モード数が３個以上であるときでも、同様に設定することができる。つまり、高次モードがｋ個（ｋは２以上の整数）あり、基本モード及び各高次モードの間の群遅延差がＤ_１、Ｄ_２、・・・Ｄ_ｋであるときには、遅延素子の遅延時間はＤ_１、Ｄ_２、・・・Ｄ_ｋの整数倍又はＤ_１、Ｄ_２、・・・Ｄ_ｋの整数倍に最も近いＴの整数倍に設定することができる。

例えば、高次モードが２個あり、基本モード及び各高次モードの間の群遅延差がＤ_１、Ｄ_２であるときについて説明する。遅延素子の遅延時間は、Ｄ_１、Ｄ_２の整数倍、つまり、τ_１＝０、τ_２＝Ｄ_１ｎｓ、τ_３＝Ｄ_１×２ｎｓ、・・・、τ_Ｌ＝Ｄ_１×（Ｌ−１）ｎｓ、τ_Ｌ＋１＝０、τ_Ｌ＋２＝Ｄ_２ｎｓ、τ_Ｌ＋３＝Ｄ_２×２ｎｓ、・・・、τ_２Ｌ＝Ｄ_２×（Ｌ−１）ｎｓに設定することができる。遅延素子の遅延時間は、上記の数値に最も近いＴの整数倍に設定することもできる。なお、タップ数は、２Ｌ個としている。

ここで、光ファイバ４では、使用波長における伝搬モードの個数が２個以上かつ７個以下であってもよい。マルチモード光ファイバにおける、規格化周波数及び伝搬モード数の間の関係を図９に示す。規格化周波数が６．３８であるとき、伝搬モード数は７となる。規格化周波数が６．３８以下であるときには、規格化周波数の増加に対して伝搬モード数の増加は緩やかであるが、規格化周波数が６．３８以上であるときには、規格化周波数の増加に対して伝搬モード数の増加は急速になる。そこで、光ファイバ４では、使用波長における伝搬モードの個数が２個以上かつ７個以下になるようにする。これにより、タップ数は伝搬モード数に比例するところ、タップ数をより削減することができる。

実施形態１の以上の説明では、τ_ｉが群遅延差Ｄを単位としているため、Ｎ_{ｔｒａｉｎｉｎｇ}＞Ｌ×Ｄ／Ｔである必要があり、Ｄが大きいときにはＮ_{ｔｒａｉｎｉｎｇ}が増加する。実施形態１の以下の説明では、復元信号ｕ（ｎ）を復元するためには、受信信号ｙ（ｎ）、ｙ（ｎ−Ｄ／Ｔ）、ｙ（ｎ−２×Ｄ／Ｔ）、・・・、ｙ（ｎ−（Ｌ−１）×Ｄ／Ｔ）のみを利用することに着目して、τ_ｉが群遅延差Ｄを単位としていても、Ｄが大きいときでもＮ_{ｔｒａｉｎｉｎｇ}が増加しないようにする。

タップ係数を更新するトレーニングシンボルを図１０に示す。図１０の左側から図１０の右側まで、この順序でトレーニングシンボル及びデータ部が送受信される。連続するデータシンボルが、Ｄ／Ｔ個のデータシンボルを含む各セットに区分される。Ｄ／Ｔ個のデータシンボルを含む各セットを入力する各振幅位相調整器が調整する振幅及び位相を決定するためのトレーニングシンボルが、Ｄ／Ｔ個のデータシンボルを含む各セットの先頭に挿入される。各トレーニングシンボルはＳ個である。

ＦＩＲフィルタ装置６は、まず、トレーニングシンボルを利用して、各振幅位相調整器が調整する振幅及び位相を決定する。図２及び図１０を用いて、具体的に説明する。図１０の左側から１番目のトレーニングシンボルは、図２のｗ（Ｌ）で示した振幅位相調整器に入力される。図１０の左側から２番目のトレーニングシンボルは、図２のｗ（Ｌ−１）で示した振幅位相調整器に入力される。以下は同様である。各振幅位相調整器において、各トレーニングシンボルの左端から順番に、各トレーニングシンボルが処理される。

ＦＩＲフィルタ装置６は、次に、Ｄ／Ｔ個のデータシンボルを含む各セットを各振幅位相調整器に入力して、各光受信機２が受信した光信号の群遅延差を補償する。図２及び図１０を用いて、具体的に説明する。図１０の左側から１番目のデータ部は、図２のｗ（Ｌ）で示した振幅位相調整器に入力される。図１０の左側から２番目のデータ部は、図２のｗ（Ｌ−１）で示した振幅位相調整器に入力される。以下は同様である。各振幅位相調整器において、各データ部の左端から順番に、各データ部が処理される。

この場合、Ｎ_{ｔｒａｉｎｉｎｇ}＝Ｓ×Ｌであり、群遅延差Ｄに依存しない。よって、群遅延差Ｄが大きいときでも、適応等化アルゴリズムにおいて、トレーニングシンボルを増加させることなく、データシンボルを効率よく送受信することができる。

（実施形態２）
ＦＩＲフィルタ装置６を利用して、光送信機１が２個であり光受信機２が２個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差０．０４ｎｓを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を図１１に示す。ＦＩＲフィルタ装置６を利用して、光送信機１が２個であり光受信機２が２個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差０．１ｎｓを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を図１２に示す。

図１１及び図１２において、送受信信号は、１０ＧｂｐｓのＢＰＳＫ変調されたＮＲＺ信号の４０９６ｂｉｔ分である。光ファイバ４の伝搬モード数は２個である。光送信機１−１の送信信号について、基本モード及び高次モードがそれぞれ１０：５の割合で励振され、光送信機１−２の送信信号について、基本モード及び高次モードがそれぞれ１０：３の割合で励振される。基本モードが光受信機２−１、２−２にそれぞれ３：７の割合で分波され、高次モードが光受信機２−１、２−２にそれぞれ６：４の割合で分波される。

Ｎ_{ｔｒａｉｎｉｎｇ}は４００とし、Ｌは２０とする。τ_ｉは１０Ｇｂｐｓのシンボル長Ｔ＝０．１ｎｓを単位とし、τ_１＝０、τ_２＝０．１ｎｓ、τ_３＝０．１×２ｎｓ、・・・、τ_Ｌ＝０．１×（Ｌ−１）ｎｓとする。適応等化アルゴリズムにはＲＬＳを用いる。ＲＬＳにおけるステップサイズ及び忘却係数は、それぞれ０．００１及び１とする。

基本モード及び高次モードの間の群遅延差が０．０４ｎｓである図１１の場合について説明する。図１１の上段の左端には、送信信号ｘ_１（ｎ）、ｘ_２（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。図１１の上段の中央には、受信信号ｙ_１（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。受信信号ｙ_１（ｎ）は、モード分散に起因して、送信信号を正しく反映していない。図１１の上段の右端には、復元信号ｕ_１（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。復元信号ｕ_１（ｎ）は、ＦＩＲフィルタ装置６を利用することにより、送信信号ｘ_１（ｎ）を正しく復元している。図１１の下段の左側には、受信信号ｙ_２（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。受信信号ｙ_２（ｎ）は、モード分散に起因して、送信信号を正しく反映していない。図１１の下段の右側には、復元信号ｕ_２（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。復元信号ｕ_２（ｎ）は、ＦＩＲフィルタ装置６を利用することにより、送信信号ｘ_２（ｎ）を正しく復元している。

基本モード及び高次モードの間の群遅延差が０．１ｎｓである図１２の場合について説明する。図１２の上段の左端には、送信信号ｘ_１（ｎ）、ｘ_２（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。図１２の上段の中央には、受信信号ｙ_１（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。受信信号ｙ_１（ｎ）は、モード分散に起因して、送信信号を正しく反映していない。図１２の上段の右端には、復元信号ｕ_１（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。復元信号ｕ_１（ｎ）は、ＦＩＲフィルタ装置６を利用しているとしても、送信信号ｘ_１（ｎ）を正しく復元していない。図１２の下段の左側には、受信信号ｙ_２（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。受信信号ｙ_２（ｎ）は、モード分散に起因して、送信信号を正しく反映していない。図１２の下段の右側には、復元信号ｕ_２（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。復元信号ｕ_２（ｎ）は、ＦＩＲフィルタ装置６を利用しているとしても、送信信号ｘ_２（ｎ）を正しく復元していない。

ＦＩＲフィルタ装置６を利用して、光送信機１が２個であり光受信機２が２個であるときに、基本モード及び高次モードの間の様々な群遅延差を補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を図１３に示す。ここで、シミュレーション条件については、群遅延差以外は、図１１、図１２及び図１３において同様である。

図１３の上段には、受信信号ｙ_１（ｎ）及び復元信号ｕ_１（ｎ）のＥＶＭ値を群遅延差に対して示し、図１３の下段には、受信信号ｙ_２（ｎ）及び復元信号ｕ_２（ｎ）のＥＶＭ値を群遅延差に対して示す。群遅延差が〜０．０５ｎｓ以下であるときには、復元信号ｕ（ｎ）のＥＶＭ値は受信信号ｙ（ｎ）のＥＶＭ値より小さくなるが、群遅延差が〜０．０５ｎｓ以上であるときには、復元信号ｕ（ｎ）のＥＶＭ値は受信信号ｙ（ｎ）のＥＶＭ値と同等となる。つまり、群遅延差がシンボル長の半分より大きいときには、適応等化による復元が困難になる。これは、符号間干渉が発生しているためであると考えられる。

実施形態２の以上の説明では、各光受信機２が光信号を受信したときに、各ＦＩＲフィルタは、当該光信号に対応する各光送信機１が送信した光信号を復元する。実施形態２の以下の説明では、各光受信機２が光信号を受信したときに、各ＦＩＲフィルタは、当該光信号のＥシンボル以前の光信号に対応する各光送信機１が送信した光信号を復元する。ここで、ＥはＤ／Ｔ以上の整数である。ただし、Ｄは各光受信機２が受信した光信号の群遅延差であり、Ｔは各光送信器１が送信した光信号の１シンボル時間である。

このように、各光受信機２が光信号を受信したときに、各ＦＩＲフィルタが当該光信号のＥシンボル以前の光信号を復元するように、ＦＩＲフィルタのタップ係数を設定することにより、ＦＩＲフィルタにおいてタップ数を増加させないで、光ＭＩＭＯ技術を用いた光ファイバ伝送において長距離伝送を実現することができる。

ＦＩＲフィルタ装置を利用して、複数のモードの間の群遅延差を補償する、光ファイバ伝送システム及び光受信装置の構成を図１４に示す。光ファイバ伝送システム及び光受信装置Ｒの構成が、図１及び図１４において異なる部分について説明する。

光送信機１の個数は、２個以上である。各光受信機２が光信号を受信したときに、ＦＩＲフィルタ装置６は、当該光信号のＥシンボル以前の光信号に対応する各光送信機１が送信した光信号を、ｕ_１（ｎ−Ｅ）、ｕ_２（ｎ−Ｅ）、・・・、ｕ_Ｎ（ｎ−Ｅ）として復元する。ここで、ＥはＤ／Ｔ以上の整数である。ただし、Ｄは各光受信機２が受信した光信号の群遅延差であり、Ｔは各光送信器１が送信した光信号の１シンボル時間である。

ＦＩＲフィルタ装置の構成を図１５に示す。ＦＩＲフィルタ装置６の構成が、図２及び図１５において異なる部分について説明する。復元信号ｕ_１（ｎ−Ｅ）、ｕ_２（ｎ−Ｅ）、・・・、ｕ_Ｎ（ｎ−Ｅ）を生成する構成はそれぞれ同様であるため、図１５では復元信号ｕ_１（ｎ−Ｅ）を生成する構成についてのみ説明する。

ＦＩＲフィルタ６１−１、６１−２、・・・、６１−Ｍは、それぞれ受信信号ｙ_１（ｎ）、ｙ_２（ｎ）、・・・、ｙ_Ｍ（ｎ）を入力し、それぞれ光信号ｚ_１（ｎ）、ｚ_２（ｎ）、・・・、ｚ_Ｍ（ｎ）を生成する。合波器６２は、光信号ｚ_１（ｎ）、ｚ_２（ｎ）、・・・、ｚ_Ｍ（ｎ）を合波し、復元信号ｕ_１（ｎ−Ｅ）を生成する。

タップ係数を更新する適応等化アルゴリズムを図１６に示す。タップ係数を更新するトレーニングシンボルは、実施形態１及び実施形態２において同様であり、適応等化アルゴリズムの処理が、図３及び図１６において異なる部分について説明する。

まず、トレーニングシンボルを受信中であり、ｎ≦Ｎ_{ｔｒａｉｎｉｎｇ}であるときについて説明する。ＦＩＲフィルタ装置６は、既に設定されたタップ係数を利用することにより、受信信号ｙ（ｎ）を当該受信信号よりＥシンボル以前の受信信号に対応する復元信号ｕ（ｎ−Ｅ）に変換する。減算器８は、復元信号ｕ（ｎ−Ｅ）及び既知のトレーニング信号ｘ（ｎ−Ｅ）の差分を生成することにより、誤差信号ｅ（ｎ−Ｅ）を生成する。適応等化アルゴリズム７は、誤差信号ｅ（ｎ−Ｅ）を小さくするように、タップ係数を更新する。この処理を、すべてのトレーニングシンボルについて繰り返す。

次に、データ部を受信中であり、ｎ≧Ｎ_{ｔｒａｉｎｉｎｇ}＋１であるときについて説明する。タップ係数の設定は、トレーニングシンボルの受信中に完了している。ＦＩＲフィルタ装置６は、既に設定されたタップ係数を利用することにより、受信信号ｙ（ｎ）を当該受信信号よりＥシンボル以前の受信信号に対応する復元信号ｕ（ｎ−Ｅ）に変換する。この処理を、すべてのデータ部について繰り返す。

ＦＩＲフィルタ装置６を利用して、光送信機１が２個であり光受信機２が２個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差０．５ｎｓを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を図１７に示す。ここで、シミュレーション条件については、群遅延差及びＥシンボルずれ以外は、図１３及び図１７において同様である。

図１７の上段には、受信信号ｙ_１（ｎ）及び復元信号ｕ_１（ｎ）のＥＶＭ値をＥシンボルずれに対して示し、図１７の下段には、受信信号ｙ_２（ｎ）及び復元信号ｕ_２（ｎ）のＥＶＭ値をＥシンボルずれに対して示す。Ｅシンボルずれが〜５シンボルずれ以下であるときには、復元信号ｕ（ｎ）のＥＶＭ値は受信信号ｙ（ｎ）のＥＶＭ値と同等となるが、Ｅシンボルずれが〜５シンボルずれ以上であるときには、復元信号ｕ（ｎ）のＥＶＭ値は受信信号ｙ（ｎ）のＥＶＭ値より小さくなる。つまり、ＥがＤ／Ｔ以上の整数であれば、適応等化による復元が可能になる。ただし、ＥがＬ以下の整数である必要がある。

ＦＩＲフィルタ装置６を利用して、光送信機１が２個であり光受信機２が２個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差０．５ｎｓを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を図１８に示す。ＦＩＲフィルタ装置６を利用して、光送信機１が２個であり光受信機２が２個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差０．５ｎｓを補償するタップ係数を調べた、シミュレーション結果を図１９に示す。ここで、シミュレーション条件については、図１８及び図１９においてＥ＝１０であること以外は、図１７、図１８及び図１９において同様である。

図１８の上段の左端には、送信信号ｘ_１（ｎ）、ｘ_２（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。図１８の上段の中央には、受信信号ｙ_１（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。受信信号ｙ_１（ｎ）は、モード分散に起因して、送信信号を正しく反映していない。図１８の上段の右端には、復元信号ｕ_１（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。復元信号ｕ_１（ｎ）は、Ｅ＝１０としたＦＩＲフィルタ装置６を利用することにより、送信信号ｘ_１（ｎ）を正しく復元している。図１８の下段の左側には、受信信号ｙ_２（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。受信信号ｙ_２（ｎ）は、モード分散に起因して、送信信号を正しく反映していない。図１８の下段の右側には、復元信号ｕ_２（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。復元信号ｕ_２（ｎ）は、Ｅ＝１０としたＦＩＲフィルタ装置６を利用することにより、送信信号ｘ_２（ｎ）を正しく復元している。

図１９の上段には、受信信号ｙ_１（ｎ）に対して作用する、タップ番号及びタップ係数の絶対値の間の関係を示す。図１９の下段には、受信信号ｙ_２（ｎ）に対して作用する、タップ番号及びタップ係数の絶対値の間の関係を示す。タップ係数の絶対値は、周期的に大きな値を取っており、遅延時間が群遅延差０．５ｎｓの整数倍に相当するタップ番号のタップ係数が、復元に大きく寄与していることが分かる。

（実施形態３）
そこで、実施形態３として、実施形態２のように各光受信機２が光信号を受信したときに、各ＦＩＲフィルタが当該光信号のＥシンボル以前の光信号を復元するにあたり、実施形態１のように群遅延差の補償に寄与するタップのみを残すことが考えられる。

ＦＩＲフィルタ装置６を利用して、光送信機１が２個であり光受信機２が２個であるときに、基本モード及び高次モードの間の群遅延差０．５ｎｓを補償できるかどうかを調べた、シミュレーション結果を図２０に示す。ここで、シミュレーション条件については、図２０において連続する２個の遅延素子を利用してτ_１＝０、τ_２＝０．５ｎｓとしていること以外は、図１９及び図２０において同様である。

図２０の上段の左側には、復元信号ｕ_１（ｎ）のコンスタレーションマップを示し、図２０の上段の右側には、復元信号ｕ_２（ｎ）のコンスタレーションマップを示す。図２０の中段の左側には、復元信号ｕ_１（ｎ）を生成するにあたり、受信信号ｙ_１（ｎ）に対して作用したタップ係数を示し、図２０の中段の右側には、復元信号ｕ_１（ｎ）を生成するにあたり、受信信号ｙ_２（ｎ）に対して作用したタップ係数を示す。図２０の下段の左側には、復元信号ｕ_２（ｎ）を生成するにあたり、受信信号ｙ_１（ｎ）に対して作用したタップ係数を示し、図２０の下段の右側には、復元信号ｕ_２（ｎ）を生成するにあたり、受信信号ｙ_２（ｎ）に対して作用したタップ係数を示す。図２０では図１９と比較して、タップ数が２であっても正しく復元していることが分かる。

本発明に係る光ファイバ伝送システム及び光受信装置は、光ファイバ中で発生する非線形効果やファイバヒューズを低減しつつ、伝送容量を大容量化し伝送距離を長距離化する、光ファイバ伝送において適用することができる。

Ｒ：光受信装置
１、１−１、１−２、１−Ｎ：光送信機
２、２−１、２−２、２−Ｍ：光受信機
３：合波器
４：光ファイバ
５：分波器
６：ＦＩＲフィルタ装置
７：適応等化アルゴリズム
８：減算器
６１、６１−１、６１−２、６１−Ｍ：ＦＩＲフィルタ
６２：合波器

Claims (10)

1. 光信号を送信するＮ個（Ｎは１以上の整数）の光送信機と、
   前記光信号を受信するＭ個（ＭはＮ以上の整数）の光受信機と、
   前記Ｎ個の光送信機が送信した前記光信号を合波し、合波した前記光信号をＰ個（ＰはＮ以上の整数。ただし、Ｎが１であるときには、Ｐは２以上の整数）の伝搬モードを有する光ファイバに送出する合波器と、
   前記光ファイバが伝搬した前記光信号を前記Ｍ個の光受信機に分波する分波器と、
   各光受信機が受信した前記光信号について、Ｄの整数倍又はＤの整数倍に最も近いＴの整数倍（Ｄは各光受信機が受信した前記光信号の群遅延差であり、Ｔは各光送信器が送信した前記光信号の１シンボル時間である）に遅延時間を調整する遅延素子、並びに振幅及び位相を調整する振幅位相調整器からなるＦＩＲフィルタを利用して、群遅延差を補償する群遅延差補償装置と、
   を備えることを特徴とする光ファイバ伝送システム。
2. 光信号を送信するＮ個（Ｎは１以上の整数）の光送信機と、
   前記光信号を受信するＭ個（ＭはＮ以上の整数）の光受信機と、
   前記Ｎ個の光送信機が送信した前記光信号を合波する合波器と、
   前記合波器が合波した前記光信号を伝搬し、Ｐ個（ＰはＮ以上の整数。ただし、Ｎが１であるときには、Ｐは２以上の整数）の伝搬モードを有する光ファイバと、
   前記光ファイバが伝搬した前記光信号を前記Ｍ個の光受信機に分波する分波器と、
   各光受信機が受信した前記光信号について、Ｄの整数倍又はＤの整数倍に最も近いＴの整数倍（Ｄは各光受信機が受信した前記光信号の群遅延差であり、Ｔは各光送信器が送信した前記光信号の１シンボル時間である）に遅延時間を調整する遅延素子、並びに振幅及び位相を調整する振幅位相調整器からなるＦＩＲフィルタを利用して、群遅延差を補償する群遅延差補償装置と、
   を備えることを特徴とする光ファイバ伝送システム。
3. 前記光ファイバでは、使用波長における伝搬モードの個数が２個以上かつ７個以下であることを特徴とする、請求項２に記載の光ファイバ伝送システム。
4. 各光受信機が受信した前記光信号では、連続するデータシンボルが、Ｄ／Ｔ個のデータシンボルを含む各セットに区分され、Ｄ／Ｔ個のデータシンボルを含む各セットを入力する各振幅位相調整器が調整する振幅及び位相を決定するためのトレーニングシンボルが、Ｄ／Ｔ個のデータシンボルを含む各セットの先頭に挿入され、
   前記群遅延差補償装置は、前記トレーニングシンボルを利用して、各振幅位相調整器が調整する振幅及び位相を決定した後に、Ｄ／Ｔ個のデータシンボルを含む各セットを各振幅位相調整器に入力して、各光受信機が受信した前記光信号の群遅延差を補償することを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の光ファイバ伝送システム。
5. 光信号を送信するＮ個（Ｎは２以上の整数）の光送信機と、
   前記光信号を受信するＭ個（ＭはＮ以上の整数）の光受信機と、
   前記Ｎ個の光送信機が送信した前記光信号を合波し、合波した前記光信号をＰ個（ＰはＮ以上の整数）の伝搬モードを有する光ファイバに送出する合波器と、
   前記光ファイバが伝搬した前記光信号を前記Ｍ個の光受信機に分波する分波器と、
   各光受信機が受信した前記光信号について、遅延時間を調整する遅延素子並びに振幅及び位相を調整する振幅位相調整器からなり群遅延差を補償するＦＩＲフィルタを有し、当該光信号のＥシンボル（ＥはＤ／Ｔ以上の整数。ただし、Ｄは各光受信機が受信した前記光信号の群遅延差であり、Ｔは各光送信器が送信した前記光信号の１シンボル時間である）以前に各光受信機が受信した前記光信号に対応する各光送信機が送信した前記光信号を復元する群遅延差補償装置と、
   を備えることを特徴とする光ファイバ伝送システム。
6. 光信号を送信するＮ個（Ｎは２以上の整数）の光送信機と、
   前記光信号を受信するＭ個（ＭはＮ以上の整数）の光受信機と、
   前記Ｎ個の光送信機が送信した前記光信号を合波する合波器と、
   前記合波器が合波した前記光信号を伝搬し、Ｐ個（ＰはＮ以上の整数）の伝搬モードを有する光ファイバと、
   前記光ファイバが伝搬した前記光信号を前記Ｍ個の光受信機に分波する分波器と、
   各光受信機が受信した前記光信号について、遅延時間を調整する遅延素子並びに振幅及び位相を調整する振幅位相調整器からなり群遅延差を補償するＦＩＲフィルタを有し、当該光信号のＥシンボル（ＥはＤ／Ｔ以上の整数。ただし、Ｄは各光受信機が受信した前記光信号の群遅延差であり、Ｔは各光送信器が送信した前記光信号の１シンボル時間である）以前に各光受信機が受信した前記光信号に対応する各光送信機が送信した前記光信号を復元する群遅延差補償装置と、
   を備えることを特徴とする光ファイバ伝送システム。
7. 光信号を送信するＮ個（Ｎは１以上の整数）の光送信機から、送信後及び合波後の前記光信号を伝搬しＰ個（ＰはＮ以上の整数。ただし、Ｎが１であるときには、Ｐは２以上の整数）の伝搬モードを有する光ファイバを介して、伝搬後及び分波後の前記光信号を受信するＭ個（ＭはＮ以上の整数）の光受信機と、
   各光受信機が受信した前記光信号について、Ｄの整数倍又はＤの整数倍に最も近いＴの整数倍（Ｄは各光受信機が受信した前記光信号の群遅延差であり、Ｔは各光送信器が送信した前記光信号の１シンボル時間である）に遅延時間を調整する遅延素子、並びに振幅及び位相を調整する振幅位相調整器からなるＦＩＲフィルタを利用して、群遅延差を補償する群遅延差補償装置と、
   を備えることを特徴とする光受信装置。
8. 前記光ファイバでは、使用波長における伝搬モードの個数が２個以上かつ７個以下であることを特徴とする、請求項７に記載の光受信装置。
9. 各光受信機が受信した前記光信号では、連続するデータシンボルが、Ｄ／Ｔ個のデータシンボルを含む各セットに区分され、Ｄ／Ｔ個のデータシンボルを含む各セットを入力する各振幅位相調整器が調整する振幅及び位相を決定するためのトレーニングシンボルが、Ｄ／Ｔ個のデータシンボルを含む各セットの先頭に挿入され、
   前記群遅延差補償装置は、前記トレーニングシンボルを利用して、各振幅位相調整器が調整する振幅及び位相を決定した後に、Ｄ／Ｔ個のデータシンボルを含む各セットを各振幅位相調整器に入力して、各光受信機が受信した前記光信号の群遅延差を補償することを特徴とする、請求項７又は請求項８に記載の光受信装置。
10. 光信号を送信するＮ個（Ｎは２以上の整数）の光送信機から、送信後及び合波後の前記光信号を伝搬しＰ個（ＰはＮ以上の整数）の伝搬モードを有する光ファイバを介して、伝搬後及び分波後の前記光信号を受信するＭ個（ＭはＮ以上の整数）の光受信機と、
    各光受信機が受信した前記光信号について、遅延時間を調整する遅延素子並びに振幅及び位相を調整する振幅位相調整器からなり群遅延差を補償するＦＩＲフィルタを有し、当該光信号のＥシンボル（ＥはＤ／Ｔ以上の整数。ただし、Ｄは各光受信機が受信した前記光信号の群遅延差であり、Ｔは各光送信器が送信した前記光信号の１シンボル時間である）以前に各光受信機が受信した前記光信号に対応する各光送信機が送信した前記光信号を復元する群遅延差補償装置と、
    を備えることを特徴とする光受信装置。

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