JP2015513847A - 強化された周波数ロッキングを備えたコヒーレントトランスポンダ - Google Patents

Abstract

本書は、光通信システムに関する。詳細には、本書は、光通信システムの送信機におけるレーザー周波数および光通信システムのコヒーレント受信機における局部発振器周波数のアライメントに関する。コヒーレント光受信機２２２について、説明する。受信機２２２は、１．０と呼ばれ、ＬＯ周波数を有する局部発振器を使用して、搬送波周波数の受信光信号をデジタル信号に変換するように構成された受信ユニットと、デジタル信号に基づいて、受信光信号のスペクトルの非対称性の度合いを推定するように構成されたスペクトル分析ユニットと、受信光信号の送信機２１１を備える近端トランスポンダ２１０へ非対称性の度合いの表示を送信するように構成された送信ユニットとを備える。

Description

本書は、光通信システムに関する。詳細には、本書は、光通信システムの送信機におけるレーザー周波数、および光通信システムのコヒーレント受信機における局部発振器周波数のアライメントに関する。

現在の波長分割多重（ＷＤＭ）光通信システムでは、光通信チャネルの（すなわちＷＤＭチャネルの）間隔（または帯域）と、チャネルあたりのボーレートとの比が、比較的大きいので、ＷＤＭ通信システムの送信機におけるレーザーの公称中心周波数の許容誤差（例えば、＋−１．５ＧＨｚ）は、一般的に許容できるものである。ＤＷＤＭ（高密度ＷＤＭ）システムの一般的なチャネル間隔は、５０ＧＨｚであり、一般的なボーレート（例えば、ＱＰＳＫシンボルを使用）は、２８Ｇｂａｕｄである。したがって、一般的な間隔／ボーレート比は、１．８以上の範囲である。さらに、送信機におけるレーザー源とコヒーレント受信機における局部発振器との間の周波数オフセットは、一般的に、受信機におけるデジタル信号処理によって訂正されることが可能である。オフセット補償のためのデジタル信号処理は、一般的に、所定の最大周波数オフセットを許容することができる。例えば、２８Ｇｂａｕｄ（またはギガシンボル／秒）のＱＰＳＫシンボルで、チャネル間隔が５０ＧＨｚの最大許容周波数オフセットは、一般的には＋／−３．５ＧＨｚである。現在のコヒーレントシステムにおけるレーザー源の上述の許容誤差を考慮して、送信機におけるレーザー源と、コヒーレント受信機における局部発振器との間の周波数オフセットは、デジタル信号処理を使用して補償されることが可能である。

一方、超高密度ＷＤＭシステムでは、ＷＤＭチャネルのチャネル間隔は、シンボルレートに近い（間隔／ボーレートの比＜１．２）と予想される。このような超高密度ＷＤＭシステムは、隣接するＷＤＭチャネル間のクロストークを最小にするまたは低減するために、ＷＤＭチャネル内で（例えば、送信機で）狭帯域光フィルタを使用することが予想される。狭帯域光フィルタは、帯域幅／ボーレート＜１．２の比を提供すると予想される。このような超高密度ＷＤＭシステムでは、送信機におけるレーザー源の周波数安定性、および特に、狭帯域光フィルタの中心周波数に対するレーザー源の周波数のアライメントは、技術的な難題であると予想される。

上記のように、光通信システムで使用されるレーザー源は、一般的に、＋または−１．５ＧＨｚの許容誤差を有する。これらの許容誤差は、将来の光システム（＞３２．５ＧＢａｕｄの範囲のボーレート、約３３．３ＧＨｚの範囲のチャネル間隔を有する）の要件に対して高すぎるものである。これは、図１のＱ^２値ペナルティと周波数オフセットの図１００に示される。送信機でフィルタリングしない、または広帯域光フィルタリングの場合（参照符号１０１）、通信システムは、送信機における周波数と、受信機における局部発振器（ＬＯ）周波数との間の比較的高いオフセットに対応することがわかる。一方、（超高密度ＷＤＭシステムの場合のように）ＷＤＭチャネルを用いる狭帯域光の場合、送信機および受信機における周波数の偏差が小さくても、著しいビットエラー率に至っている（参照符号１０２）。したがって、ボーレートに近い信号帯域幅で動作するとき、送信信号の中心周波数と光フィルタの中心周波数との間の比較的小さいミスマッチが、重大なペナルティに変わる。

本書は、上述の技術的問題に対処する。詳細には、本書は、現在の光ＷＤＭ通信システムと比べて、チャネル間隔／ボーレート比を低減された超高密度ＷＤＭシステムの実装を可能にするために、（送信機における）レーザー源、および（受信機における）局部発振器の周波数をアライメントするための方法およびシステムを説明する。

一態様により、コヒーレント光受信機を説明する。一般的に、コヒーレント光受信機は、光通信システム、特に波長分割多重（ＷＤＭ）通信システムの一部である。このようなＷＤＭシステムは、所定のチャネル間隔（または帯域幅）を有する複数のＷＤＭチャネルを備える。複数のＷＤＭチャネルを使用して、送信機を対応するコヒーレント光受信機とつなぐことができる。一般的には、送信機および受信機は、それぞれのトランスポンダ内に備えられる。

光受信機は、搬送波周波数で受信光信号を、局部発振器（ＬＯ）周波数を有するＬＯを使用してデジタル信号に変換するように構成された受信ユニットを備える。受信光信号は、一般的に所定のシンボルレートで一連のシンボルを含む。光受信機は、受信光信号から一連のシンボルを特定するように構成されることが可能である。光受信機はさらに、デジタル信号に基づいて、受信光信号のスペクトルの非対称性の度合いを推定するように構成されたスペクトル分析ユニットを備える。このために、スペクトル分析ユニットは、光受信機で利用できる情報、すなわちデジタル信号から引き出される情報を使用することができる。さらに、光受信機は、受信光信号の送信機を備えた近端トランスポンダに、非対称性の度合いの表示を送信するように構成された送信ユニットを備える。

光受信機は、搬送波周波数とＬＯ周波数との間のオフセットを推定し、補償するように構成された周波数オフセットユニットを備えることができる。この文脈において、受信ユニットは、一般的に、変換器帯域幅および中心周波数を有する光−デジタル変換器を備えることに注意すべきである。周波数オフセットユニットは、搬送波周波数とＬＯ周波数との間のオフセットを補償することによって、変換器帯域幅に起因する受信光信号のスペクトルの截断（ｔｒｕｎｃａｔｉｏｎｓ）を防ぐように構成されることが可能である。言い換えれば、ＬＯ周波数および搬送波周波数がオフセットされないことを確保することによって（または、オフセットを所定のオフセットレベル未満に維持することによって）、光受信機は、受信光信号が光−デジタル変換器の帯域幅制限によって歪ませられないことを確実にすることができる。光−デジタル変換器は、一般的に、コヒーレント光−アナログ変換器を備え、その後に帯域幅を制限されたアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）が続く。

コヒーレント光受信機は、デジタル信号を周波数領域に変換し、それにより複数のスペクトル係数を生じるように構成された変換ユニットを備えることができる。このような変換ユニット（例えば高速フーリエ変換または離散フーリエ変換を行う）は、色分散（ＣＤ）の補償と併せて光受信機で使用することができる。スペクトル分析ユニットは、複数のスペクトル係数に基づいて受信光信号のスペクトルの非対称性の度合いを推定するように構成されることが可能である。詳細には、スペクトル分析ユニットは、ゼロより大きい信号周波数と関連する複数のスペクトル係数からスペクトル係数に基づいた正のスペクトルエネルギーを求めるように構成されることが可能である。さらに、スペクトル分析ユニットは、ゼロより小さい信号周波数と関連する複数のスペクトル係数からスペクトル係数に基づいた負のスペクトルエネルギーを求めるように構成されることが可能である。受信光信号のスペクトルの非対称性の度合いは、正のスペクトルエネルギーに基づいて、および負のスペクトルエネルギーに基づいて（例えば、正のスペクトルエネルギーと負のスペクトルエネルギーの差または比に基づいて）、推定されることが可能である。

受信光信号は、第１および第２の偏波面に第１および第２の信号成分を含む偏波多重方式とすることができ、第１および第２の偏波面は、互いに対して直交している。第１および第２の信号成分は、それぞれシンボルレートで一連のシンボルを含む。このような場合、コヒーレント光受信機は、一般的に、デジタル信号に基づいて複数の偏波多重分離フィルタを決定するように構成された偏波多重分離ユニットを備える。スペクトル分析ユニットは、次に、複数の偏波多重分離フィルタに基づいて受信光信号のスペクトルの非対称性の度合いを推定するように構成されることが可能である。

上記のように、受信光信号は、一般的に、複数の隣接ＷＤＭチャネルを有する第１のＷＤＭチャネルを通じて送信されたものである。したがって、受信光信号は、隣接するＷＤＭチャネルの１つまたは複数から発生するクロストークによって歪められている可能性がある。複数の偏波多重分離フィルタは、一般的に、クロストークによって引き起こされるこのような歪みを捕らえるように構成される。詳細には、複数の偏波多重分離フィルタは、第１の信号成分と第２の信号成分を分離するように構成された差動モード構成要素を含むことができる。言い換えれば、差動モード構成要素は、偏波多重分離を行うように構成されることが可能である。さらに、複数の偏波多重分離フィルタは、第１のＷＤＭチャネルに隣接した１つまたは複数のＷＤＭチャネルからのクロストークを低減するように構成されたコモンモード構成要素を備えることができる。したがって、スペクトル分析ユニットは、複数の偏波多重分離フィルタのコモンモード構成要素に基づいて受信光信号のスペクトルの非対称性の度合いを推定するように構成されることが可能である。

複数の偏波多重分離フィルタは、一般的には、対応する複数の有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタであり、各フィルタが一般的に、Ｎ＞１とすると、Ｎフィルタタップを備える。一般的には、偏波多重分離ユニットは、バタフライ構造に配置された４個のＦＩＲフィルタを使用する。複数の偏波多重分離フィルタのコモンモード構成要素は、Ｎ平均フィルタタップを備えたＦＩＲフィルタとすることができる。Ｎ平均フィルタタップは、複数の偏波多重分離フィルタのＮフィルタタップのそれぞれの平均値（例えば、４つのＦＩＲフィルタのＮフィルタタップのそれぞれの平均）に対応することができる。したがって、コモンモード構成要素は、コモンモード周波数応答を有するフィルタ（一般的にはローパスフィルタ）である。スペクトル分析ユニットは、コモンモード周波数応答の非対称性の度合いに基づいて受信光信号のスペクトルの非対称性の度合いを推定するように構成されることが可能である。

光受信機（遠端トランスポンダ内に備えられる）は、第２のＷＤＭチャネルを介して近端トランスポンダ（送信機を備える）に結合されることが可能である。言い換えれば、光受信機は、第２のＷＤＭチャネルを介して送信機にフィードバックを提供することができる。第１のＷＤＭチャネルが、送信機から（すなわち、近端トランスポンダから）光受信機（すなわち、遠端トランスポンダに）への通信を可能にすることができると同時に、第２のＷＤＭチャネルが、遠端トランスポンダから近端トランスポンダへの通信を可能にすることができる。一般的にデータは、第２のＷＤＭチャネルにおいて、それぞれがフレームオーバーヘッドを含む光伝送ユニット（ＯＴＵ）フレームで送信される。ＯＴＵフレームの構造は、光伝送ネットワーク（ＯＴＮ）標準に従ったものとすることができる。光受信機の送信ユニットは、非対称性の度合いの表示を、第２のＷＤＭチャネルで送信される光伝送ユニットフレームのフレームオーバーヘッドに挿入するように構成されることが可能である。

さらなる態様により、光通信システム（例えば、ＷＤＭシステム）について説明する。このシステムは、搬送波周波数で光信号を送信するように構成された送信機を（例えば、近端トランスポンダ内に）備えることができる。さらに、システムは、本書で概要を述べる態様のいずれかによりコヒーレント受信機を（例えば、遠端トランスポンダ内に）備えることができる。受信機は、光信号を受信し、受信光信号のスペクトルの非対称性の度合いを推定するように構成されることが可能である。さらに、受信機は、非対称性の度合いの表示を（送信機を備えた）近端トランスポンダに送信するように構成されることが可能である。送信機（または近端トランスポンダ）は、非対称性の度合いの表示に基づいて、搬送波周波数を調整するように構成されることが可能である。

上記のように、コヒーレント受信機は、局部発振器（ＬＯ）周波数を有するＬＯを使用して受信光信号をデジタル信号に変換するように構成されることが可能である。さらに、光受信機は、送信機によって行われる搬送波周波数の調整に従い、ＬＯ周波数を調整するように構成されることが可能である。これは、搬送波周波数に適用された調整の同量だけＬＯ周波数を明確に調整することによって行われることが可能である。このために、送信機および受信機は、非対称性の度合いの表示に基づいて搬送波周波数の調整量を決定するための同一ルールを使用することができる。代替的にまたは追加的に、（搬送波周波数への調整に従って）ＬＯ周波数を調整するために、受信機は、その周波数オフセットユニット（搬送波周波数推定および補償ユニットとも呼ばれる）を使用することができる。

光通信システムは、送信機からコヒーレント受信機へ、光信号を送信するように構成された第１のＷＤＭチャネルをさらに備えることができる。第１のＷＤＭチャネルは、一般的に、第１のＷＤＭチャネルの帯域幅に適応された帯域幅を有する光フィルタを備える。光フィルタは、隣接したＷＤＭチャネル間のクロストークを低減するために使用することができる。さらに、システムは、コヒーレント受信機を備えた遠端トランスポンダから近端トランスポンダへ、非対称性の度合いの表示を送信するように構成された第２のＷＤＭチャネルを備えることができる。

別の態様により、第１のＷＤＭチャネルを通じて送信される光信号の搬送波周波数を、ＷＤＭチャネル内に備えられた光フィルタの周波数応答とアライメントするための方法について説明する。この方法は、光信号を受信することと、ＬＯ周波数を有する局部発振器を使用して、搬送波周波数の受信光信号をデジタル信号に変換することとを含むことができる。この方法は、デジタル信号に基づいて、受信光信号のスペクトルの非対称性の度合いを推定することを続けることができる。非対称性の度合いの表示は、受信光信号の送信機に送信されることが可能である。

この方法はさらに、搬送波周波数とＬＯ周波数との間のオフセットを推定することと、搬送波周波数とＬＯ周波数との間のオフセットを補償することとを含むことができる。オフセット推定および補償は、光受信機で行われることが可能である。さらにこの方法は、デジタル信号から導出される信号のスペクトル分析を行うことと、それによりパワースペクトルを生じることと、パワースペクトルに基づいて非対称性の度合いを推定することとを含むことができる。これらのステップは、光受信機によって行われることが可能である。また、この方法は、非対称性の度合いの表示に基づいて搬送波周波数を調整することを含むことができ、これは一般的に、送信機によって行われる。同様に、ＬＯ周波数は、搬送波周波数の調整に従い受信機によって調整されることが可能である。

上記のように、光信号は、一般的に所定のシンボルレートで一連のシンボルを含む。光受信機におけるデジタル信号処理（例えば、ＣＤ補償、偏波多重分離、搬送波周波数推定および補償、シンボル識別）は、一般的に、シンボルレートで行われ、それにより受信光信号から一連のシンボルを再生する。一方、推定するステップおよび送信するステップ（すなわち、受信光信号のスペクトルの非対称性の度合いの表示の決定に関連する方法ステップ）は、フィードバックレートで繰り返されることが可能である。フィードバックレートは、シンボルレートよりも低いものとすることができる。例として、フィードバックレートは、シンボルレートの１／１０以下、１／１００以下、１／１０００以下とすることができる。シンボルレートと比べてフィードバックレートが低減されているのは、搬送波周波数および光フィルタの周波数応答のミスアライメント（ｍｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔ）の影響が、一般的にシンボルレートよりも遅いことを考慮している。

さらなる態様により、ソフトウェアプログラムについて説明する。ソフトウェアプログラムは、プロセッサ上で実行されるように、およびコンピュータデバイス上で実行されるとき本書で概要を述べる方法ステップを行うように、構成されることが可能である。

別の態様により、記憶媒体について説明する。記憶媒体は、プロセッサ上で実行されるように、およびコンピュータデバイス上で実行されるとき本書で概要を述べる方法ステップを行うように構成されたソフトウェアプログラムを含むことができる。

さらなる態様により、コンピュータプログラム製品について説明する。このコンピュータプログラム製品は、コンピュータ上で実行されるとき、本書で概略を述べる方法ステップを行うための実行可能命令を含むことができる。

本特許明細書で概要を述べるようにその好ましい実施形態を含む方法およびシステムは、単独で、または本書に開示する他の方法およびシステムと組み合わせて使用されることが可能であることに注意されたい。さらに、本特許明細書で概要を述べる方法およびシステムのすべての態様は、任意に組み合わせることができる。詳細には、特許請求の範囲の特徴は、任意の方法で互いに組み合わせることができる。

本発明について、添付の図面を参照して例示的な方法で、以下に説明する。

送信機におけるレーザー源と受信機における局部発振器との間の周波数オフセットによって招かれる例示的エラーを示す図である。 例示的光通信システムを示す図である。 コヒーレント光受信機において行われるデジタル信号処理の例示的構成要素を示す図である。 送信機におけるレーザー源と受信機における局部発振器との間の周波数オフセットによって受ける影響を概略的に示す図である。 送信機におけるレーザー源および受信機における局部発振器の周波数をＷＤＭチャネルの光フィルタの周波数応答とアライメントするための例示的方法のフローチャートである。

上記に概要を述べたように、本書は、超高密度ＷＤＭ通信システムの実現を目的とするものである。詳細には、本書は、送信機におけるレーザー源が超高密度ＷＤＭ通信システム内に備えられる（狭帯域の）光フィルタと整合されることを確実にするという技術的問題に対処する。上記の技術的問題への１つの取り組みは、ＷＤＭシステムの送信機内のレーザー源によって提供されるレーザー周波数の許容誤差を低減することである可能性がある。しかしながら、レーザー源のレーザー周波数の許容誤差は、これから数年後には、±１ＧＨｚ未満に下がると予想される。例として、このような許容誤差は、レーザー源の動作温度による、製造工程内の許容誤差による、および／またはレーザー源の経年劣化によるものであることがある。その結果として、超高密度ＷＤＭ通信システムを実行するために、レーザー源の波動が十分に低減されることが可能であるとは予想されない。

本発明は、上述の技術的問題を克服することへのシステムアプローチをとる。詳細には、本書は、「ブラインド」トランスポンダ（送信機／受信機）から、自らの環境を認識するトランスポンダへ移行することを提案する。コヒーレント受信機の精密度（ｓｍａｒｔｎｅｓｓ）を、ＷＤＭ通信システム全体に、詳細には送信トランスポンダに、拡張することを提案する。トランスポンダの環境を認知することにより、トランスポンダが、コヒーレント受信機内に備えられたデジタル信号プロセッサによって行われる分析に応じて、（送信機における）光伝送信号の周波数および（受信機における）局部発振器の周波数を適切に調整することが可能になる。言い換えれば、コヒーレント受信機で利用できる情報は、近端トランスポンダ（すなわち送信機）と遠端トランスポンダ（すなわちコヒーレント受信機）との間で一般に共有され、それによってレーザー源の周波数および局部発振器の周波数の調整が可能になる。この情報の交換により、ＷＤＭチャネル内に備えられた光フィルタの周波数応答を用いた周波数の調整もまた可能になる。

したがって、上述の光通信システムは、次の構成要素の１つまたは複数を使用することができる。詳細には、光通信システムは、近端トランスポンダと遠端トランスポンダとの間で通信リンクおよび方法を使用することができる。この通信リンクは、遠端トランスポンダから（すなわち、コヒーレント受信機から）近端トランスポンダへ（すなわち、送信機へ）フィードバック情報を提供するために使用することができる。さらに、光通信システムは、ＷＤＭチャネルの性能に関する分析を利用することができる。この分析は、コヒーレント受信機においてデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）によって行われることが可能である。ＷＤＭチャネルに関する分析は、現在のＷＤＭチャネルの最も近いクロストーク源の推定を目的とすることが可能である。さらに、光通信システムは、送信機のレーザー源および局部発振器のレーザー源の周波数調整の必要性および量を決定するために、（光受信機で利用できる情報に基づいて実行される）アルゴリズムを利用することができる。

図２は、例示的光通信システム２００を示している。光通信システム２００は、近端トランスポンダ２１０および遠端トランスポンダ２２０を備える。両トランスポンダ２１０、２２０は、送信機２１１、２２１および（コヒーレント）受信機２１２、２２２（それぞれの局部発振器を備える）を備える。近端トランスポンダ２１０の送信機２１１は、１つまたは複数の光ＷＤＭ伝送チャネル２３１を介して遠端トランスポンダ２２０の受信機２２２へ光信号を送信する。反対方向では、遠端トランスポンダ２２０の送信機２２１は、１つまたは複数の光ＷＤＭ伝送チャネル２３２を介して近端トランスポンダ２１０の受信機２１２へ光信号を送信する。さらに、近端トランスポンダ２１０および遠端トランスポンダ２２０は、（双方向の）通信リンク２４０を介してつながれる。

コヒーレント受信機２１２、２２２は、一般的に、特定のＷＤＭ伝送チャネル２３１、２３２を介して伝送中に光信号によって招かれる歪みを補償するように構成されたデジタル信号プロセッサを備える。図３は、コヒーレント受信機２１２、２２２内に備えられたデジタル信号プロセッサ３００の例示的構成要素を示す。デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）３００は、（光−アナログおよびアナログ−デジタル変換により受信光信号から導出された）受信信号を、時間領域から周波数領域に（例えば、高速フーリエ変換、または離散フーリエ変換を使用して）変換する変換ユニット３０１を備える。ＤＳＰ３００の後続の色分散（ＣＤ）補償ユニット３０２は、一般的に、受信信号の周波数領域表現で動作し、それによって周波数領域にＣＤ補償された信号を生じる。ＣＤ補償された信号は、（逆高速フーリエ変換、または逆離散フーリエ変換を行う）逆変換ユニット３０３を使用して時間領域に変換される。さらに、ＤＳＰ３００は、光通信システム２００内で使用されるクロック信号を再生するためのクロック再生ユニット（ｃｌｏｃｋ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｕｎｉｔ）３０４を備える。

通信チャネル２３１、２３２を介して伝送される光信号は、一般的に、偏波多重化される。これは、光信号が、２つの直交偏波信号成分（それぞれ特定のボーレート、例えば２８Ｇｂａｕｄまたは３２．５Ｇｂａｕｄ）を含むことを意味する。偏波多重分離ユニット３０５は、受信信号から２つの直交偏波信号成分を分離するように構成される。このために、偏波多重分離ユニット３０５は、バタフライ型配置で配置された４つのＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタを備えた多重分離フィルタ３０９を備えることができる。ＦＩＲフィルタ３０９は、ＣＭＡ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｍｏｄｕｌｕｓ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ：定包絡線アルゴリズム）３１０を使用して決定することができる、所定数Ｎのフィルタタップ（フィルタ係数とも呼ばれる）を有する。ＦＩＲフィルタ３０９は、一般的に、２つのフィルタ構成要素、いわゆるコモンモード構成要素と、いわゆる差動モード構成要素とに分割されることが可能である。差動モード構成要素は、主として、２つの直交偏波信号構成要素の偏波面を正確に識別するために、受信信号の偏波面を回転させること担う。コモンモード構成要素は、主として、特定のＷＤＭチャネルが隣接ＷＤＭチャネルを干渉することによる可能性がある受信信号内の望ましくないクロストーク歪みを除去することを担う。コモンモード構成要素は、一般的に、隣接ＷＤＭチャネルから生じる信号部分から、特定のＷＤＭチャネルの信号部分を分離することを目的とするローパス型のフィルタである。偏波多重分離ユニット３０５の４つのＦＩＲフィルタ３０９のコモンモード構成要素は、４組のＦＩＲフィルタ３０９から生じる平均フィルタとして、例えば、４組のＮフィルタタップから平均Ｎフィルタタップを決定することによって、決定されることが可能である。

さらに、ＤＳＰ３００は、受信信号の搬送波周波数と、コヒーレント受信機２２０の局部発振器の周波数との間のオフセットを決定するように構成された搬送波周波数推定および補償ユニット３０６を備える。上記に概要を述べるように、搬送波周波数推定および補償ユニット３０６は、一般的に、例えば、伝送チャネル２３１上の歪みの影響によって引き起こされる、または送信機レーザー源およびＬＯの周波数の変動により引き起こされる、所定の最大周波数オフセットの推定および補償に限定される。周波数推定および補償ユニット３０６は、一般的には、送信機におけるレーザー源の周波数と受信機における局部発振器の周波数との間の大幅なミスアライメントによる周波数オフセットを特定および補償するように構成されない。これは、詳細には、隣接するＷＤＭチャネル間のクロストークを回避するために、または低減するために送信機で狭帯域の光フィルタを使用する超高密度ＷＤＭ通信システムの場合である。周波数推定および補償ユニット３０６は、周波数オフセットΔＦの推定を提供する。

ＤＳＰ３００のさらなる構成要素は、一般的に、受信信号の位相に受ける歪みを推定し、補償するように構成された搬送波位相推定および補償ユニット３０７である。最後に、補正された受信信号は、検出ユニット３０８においてシンボル識別を受け、それによって、光通信システム２００を通じて伝送されたデータを再生する。

したがって、コヒーレント受信機が、信号分析を行い、レーザー周波数の不一致を抑制することができる。コヒーレント受信機は、図３に示すＤＳＰ３００のアルゴリズムを使用して、受信信号の光場（ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｅｌｄ）の特性すべて（振幅、位相、および変調）にアクセスできるようにする。受信した光場のこれらの特性は、本書に説明する周波数アライメント方式に使用されることが可能である。詳細には、トランスポンダ２１０、２２０にその環境を認識させる、詳細には、近端トランスポンダ２１０と遠端トランスポンダ２２０との間の周波数不一致を認識させるための、少なくとも３つの情報源がある。これらの情報源は、図３の丸で囲んだ番号１、２、および３で示される。

第１の情報源（番号１）は、色分散補償フィルタを適用する前に行われる周波数変換ユニット３０１に由来する。変換ユニット３０１は、近端トランスポンダ２１０と遠端トランスポンダ２２０（およびＷＤＭチャネルに備えられた光フィルタの周波数応答）との間の周波数不一致を特定するために使用されることが可能である受信信号のスペクトル情報を提供する。第２の情報源（番号２）は、偏波多重分離ユニット３０５のＦＩＲフィルタ３０９の分析に由来する。上記のように、ＦＩＲフィルタ３０９は、ＣＭＡアルゴリズム３１０によって（継続的に）更新される。詳細には、ＦＩＲフィルタ３０９のコモンモード構成要素は、受信信号のスペクトルに関する（および受信信号のスペクトルへの隣接するＷＤＭチャネルの影響に関する）情報を提供することができる。第３の情報源（番号３）は、周波数推定および補償ユニット３０６によって提供される推定された搬送波周波数オフセットΔＦに由来する。

したがって、コヒーレントトランスポンダ２１０、２２０が、一般的に、周波数領域に（ＣＤ補償ユニット３０２の）色分散フィルタを適用し、したがって本質的に周波数領域で受信信号を提供することを考慮に入れることができる。さらに、トランスポンダ２１０、２２０は、受信信号の周波数スペクトルの分析に基づいて、色分散推定技法を適用し、それによって受信信号に関するさらなるスペクトル情報を提供することができる。また、偏波多重分離ユニット３０５内で使用されるＦＩＲフィルタ３０９の係数は、一般的に、適応アルゴリズム、例えばＣＭＡ（定包絡線アルゴリズム）３１０によって設定されることを、考慮することができる。ＣＭＡ３１０および結果として生じるＦＩＲフィルタ３０９の目的は、受信信号の品質を最適化することである。例として、ＦＩＲフィルタ３０９は、信号帯域幅の外側のクロストーク、ならびにノイズの潜在的な発生源を除去するように構成されることが可能である。結果として、ＦＩＲフィルタ３０９の周波数応答は、受信信号内に含まれる望ましくないスペクトル部分（例えば、クロストークまたはノイズ）の表示を提供する。さらに、典型的な市販レーザーが、特定のＷＤＭチャネル（例えば、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６９４．１チャネル）を選択する可能性、ならびに特定のＷＤＭチャネルの中心周波数あたりの放射周波数を微調整する可能性を有することを考慮に入れることができる。チャネル選択および微調整のこの機能は、一般的に１μｓ未満で周波数オフセットΔＦを推定するように構成されているＤＳＰ３００の処理速度に比べて一般的に遅い（１０秒の範囲内）。したがって、周波数推定および補償ユニット３０６は、一般的に、送信機内のレーザーの周波数と、受信機における局部発振器との間の周波数オフセットΔＦをほとんど瞬時に追跡するように構成される。したがって、光伝送システム２００の収束した状態では、周波数推定および補償ユニット３０６もまた収束し、それにより（周波数オフセットが最大検出可能周波数オフセットよりも小さい場合）送信レーザー周波数とＬＯの周波数との間にゼロオフセットをもたらすと仮定することができる。

上記のように、本書は、超高密度ＷＤＭチャネルの場合に、送信機におけるレーザーの周波数および受信機における局部発振器の周波数のアライメントを確実にするための方法およびシステムを目的とするものである。上記のように、周波数の典型的なミスアライメントは、このような場合に、周波数推定および補償ユニット３０６によって完全に補償されない可能性がある。現在説明している方法およびシステムは、（変調後の）送信信号のスペクトルの観測結果が対称であることから導かれる。したがって、送信機レーザー源およびＬＯ周波数が（やはり対称である応答を有する）光フィルタと整合される場合、受信機における信号スペクトルもまた対称であるはずである。

受信信号のスペクトルが非対称と観測されるのは、次の、異なる理由によるものである可能性がある：
１．上記に概要を述べたように、受信信号の搬送波周波数、ＬＯの周波数にオフセットがある可能性がある。このオフセットは、周波数オフセット訂正ユニット３０５を使用してＤＳＰ３００において検出され、測定され、訂正されることが可能である。このようなオフセットの影響は、図４の周波数図４００に示している。図４は、コヒーレント受信機の帯域幅４０２を示しており、コヒーレント受信機の帯域幅は、主として、コヒーレント受信機内で使用されるアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）の帯域幅限界によって影響を受ける。さらに、図４は、コヒーレント受信機の局部発振器の周波数４０１を示しており、これはゼロ周波数（すなわち、コヒーレント受信機の中心周波数）を定義する。さらに、図４は、受信信号の中心周波数４１１、および受信信号のスペクトル４１２を示す。スペクトル４１２の４１３部が、周波数オフセットにより、およびコヒーレント受信機の帯域幅４０２により、失われる可能性がある。スペクトル４１２の失われた部分４１３が、所定の割合を超える場合、搬送波周波数推定および補償ユニット３０６は、もはや正確な周波数オフセットΔＦを決定することができないおそれがある。このような場合、本書に説明する方法およびシステムを使用して、搬送波周波数およびＬＯ周波数を調整することができる。
２．送信機２１０の周波数とＷＤＭ２３１チャネル内の光フィルタの周波数応答との間にミスアライメントがある可能性がある。上記のように、超高密度ＷＤＭチャネル２３１内の光フィルタは、隣接チャネル間のクロストークを防止する、または低減するために、非常に狭いことがある。詳細には、光フィルタの帯域幅は、コヒーレント受信機の帯域幅４０２よりも小さいことがある。送信機２１０の周波数およびＷＤＭチャネル２３１内の光フィルタの周波数応答のミスアライメントは、概して、一方側で截断されたスペクトルを有する送信信号を（および結果として受信信号に）もたらす。截断された側は、ミスアライメントの方向を示す可能性があり、截断の範囲は、ミスアライメントの範囲を示す可能性がある。本書において、コヒーレント受信機で利用できる情報源（図３の番号１、２、および３）に基づいて、ミスアライメントによる送信信号の截断の方向および／または範囲を求めることを提案する。

したがって、光伝送システム２００内（すなわち、送信機２１０、ＷＤＭチャネル２３１、受信機２２０内）に備えられたフィルタ機能に関して受信信号の品質を向上させるためのアルゴリズムについて、説明することができる。アルゴリズムは、光伝送システム２００内に（特に、送信機２１０内に）備えられたレーザーの周波数安定性への光伝送システム２００の性能依存性をなくすことが目的である。

図５は、送信機のレーザー源の周波数および局部発振器の周波数を、互いに、およびＷＤＭチャネル２３１に備えられた光フィルタの周波数応答とアライメントするための例示的アルゴリズムまたは方法５００のフローチャートを示す。アルゴリズム５００は、次のステップの１つまたは複数を行うことができる：
１．遠隔の送信機レーザーの周波数と局部発振器の周波数との差を求め、それによって周波数オフセットΔＦを補償するために、搬送波周波数推定（ステップ５０１）。搬送波周波数推定は、一般的に、図３の情報源、番号３を使用する。
２．遠隔の送信機レーザーの周波数と局部発振器の周波数との差がゼロとなるように、受信機における局部発振器周波数の調整（ステップ５０２）。ステップ５０１および５０２は、搬送波周波数とＬＯの周波数との間のオフセットが補償されるまで繰り返される（ステップ５０３、５０４）。
３．受信信号のスペクトル内の可能性のある非対称性を検出するために、受信信号のスペクトル分析（ステップ５０５、５０６）。送信機レーザーと局部発振器との間の周波数オフセットはすでに補償されていることから、このような非対称性は、送信機レーザー周波数とＷＤＭチャネルの光フィルタとの間のミスアライメントによるものであるはずである。スペクトル分析は、図３に示す情報源、番号１および番号２を使用することができる。
４．受信信号のスペクトル内に非対称性が検出される場合（ステップ５０７、５０９）、受信機における局部発振器の周波数および遠隔の送信機レーザーの周波数は、共に調整されて、非対称性を低減する（例えば最小にする）ことができる（ステップ５１２）。周波数のこのような共同調整（ｊｏｉｎｔ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ）は、まず遠隔の送信機のレーザーの周波数を動かすことによって、次いでＬＯの周波数オフセットを追跡して、（周波数オフセットおよび補償ユニット３０６を使用して）周波数オフセットを解消することによって、達成することができる。

コヒーレント受信機から送信機へ、非対称性／ミスアライメント情報を提供するために、光通信システム２００は、遠端トランスポンダ２２０と近端トランスポンダ２１０との間の通信リンク２４０を使用する。したがって、遠端トランスポンダ２２０は、レーザー周波数をＷＤＭチャネル２３１の光フィルタの周波数応答にアライメントするために、近端トランスポンダ２１０に、非対称性およびレーザー周波数を調整する必要性を知らせることができる。

上述の方法５００は、定期的な方法で（例えば、繰り返して）アライメント状況を再評価する（ステップ５０８、５１１）ことができ、それによって送信機レーザー周波数の、ＷＤＭチャネル２３１の光フィルタの周波数応答への自動的アライメントを提供する。上述のレーザー周波数ロッキングアルゴリズムは、超高密度ＷＤＭシステムの狭いチャネルフィルタリングおよびチャネル間隔を許容するために十分に整合されたレーザーを維持するので、局部発振器およびレーザー源の自動的アライメントは、レーザー源の耐用年数の間、レーザー源の変動を補償することができる。

方法５００について、搬送波周波数推定および補償ユニット３０６によるデジタル領域での搬送波周波数推定（ステップ５０１）および搬送波周波数補正（ステップ５０２）と併せて説明した。搬送波周波数推定および補償ユニット３０６は、信号の重要な部分をフィルタリングする帯域制限された受信機上の物理的オフセットの影響を推定する、および訂正するように構成されないことがあることに注意すべきである。言い換えれば、周波数オフセットが、かなりの截断されたスペクトル部分４１３をもたらす場合、搬送波周波数推定および補償ユニット３０６は、周波数オフセットをゼロに低減することができない可能性がある。これは、受信信号のスペクトルの非対称性につながり、この受信信号を使用して、送信機に送信機レーザー源の周波数を調整するよう求める可能性がある（ステップ５０９、５１２）。その後、搬送波周波数推定および補償ユニット３０６は、調整された送信機レーザー周波数に基づいて周波数オフセットを求める（ここでは周波数オフセットは、検出可能範囲内でなければならない）。

次に、送信機におけるレーザー周波数とＷＤＭチャネルの光フィルタのミスアライメントを検出するための様々な方式について説明する。受信信号のスペクトルは、変換ユニット３０１によって提供される。すでに上に示したように、受信信号の搬送波周波数と局部発振器の周波数との間の周波数オフセットの補償は、ＷＤＭチャネルの光フィルタの周波数応答に対する送信機レーザーの周波数のアライメントの比較的遅い処理（数秒）に比べてほぼ瞬時に（すなわち、数μｓ以内）行われる。結果として、上述の方法５００が収束した状況では、受信信号の搬送波周波数は、局部発振器の周波数に（ほぼ）整合されると仮定することができる。その結果、受信信号のスペクトルは、対称となるはずである（受信信号のスペクトル４１２は、光受信機の帯域幅４０２内で中心に置かれるからである（すなわち、周波数オフセットΔＦによるスペクトルの截断４１３はないはずである）。

受信信号のスペクトルのいかなる非対称性も、したがって、ＷＤＭチャネルの光フィルタによって行われるスペクトル截断よるものであるはずである。このようなスペクトル截断は、送信機レーザー周波数および光フィルタの周波数応答が不整合である場合に発生する。ゆえに、受信信号のスペクトルの対称性の度合いまたは非対称性の度合いは、ＷＤＭチャネルの光フィルタの周波数応答との送信機レーザー周波数のミスアライメントの度合いの表示とみなすことができる。例として、非対称性の度合いは、正のスペクトルのエネルギーＥ^＋および負のスペクトルのエネルギーＥ⁻に基づいて求めることができる。スペクトルのエネルギーは、受信信号のスペクトルの周波数係数（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）の平均二乗平均（ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ ａｖｅｒａｇｅ）に基づいて求めることができる。したがって、差ΔＥ＝Ｅ^＋−Ｅ⁻、または正規化差ΔＥ＝２＊（Ｅ^＋−Ｅ⁻）／（Ｅ^＋＋Ｅ⁻）または比Ｒ＝Ｅ^＋／Ｅ⁻は、非対称性の度合いの表示とみなすことができる。非対称性の度合いは、ミスアライメントの方向に関する（負または正の差、１より大きいまたは１より小さい比）と同時に、ミスアライメントの範囲に関する（絶対差、１からの比の偏差）表示を行う。ミスアライメントの方向および／または範囲に関する情報は、コヒーレント受信機（遠端トランスポンダ２２０）によって送信機（近端トランスポンダ２１０）へ提供されることが可能である。

代替的に、または追加的に、ミスアライメントの度合いの表示が、偏波多重分離ユニット３０５内に備えられたＦＩＲフィルタ３０９から導出されることが可能である。光伝送システム２００のすべてのレーザー源がそのそれぞれの光フィルタと整合され、信号スペクトルが対称であることがわかっている場合、偏波多重分離ユニット３０５のＦＩＲフィルタ３０９の伝達関数の分析は、対称関数を返すはずである。詳細には、ＦＩＲフィルタ３０９のコモンモード構成要素は、例えば、４つのＦＩＲフィルタ３０９を平均し、それによって平均ＦＩＲフィルタを得ることによって求めることができる。隣接するＷＤＭチャネルによって生成されるクロストークがない場合、平均ＦＩＲフィルタは、対称の周波数応答を有するはずである。このような対称性は、例えば、正の周波数軸上の、および負の周波数軸上の、平均ＦＩＲフィルタの３ｄＢおよび／または６ｄＢの減衰の周波数を求め、それによってｆ_１ ^＋（正の軸上の３ｄＢ減衰の周波数）、ｆ_１ ⁻（負の軸上の３ｄＢ減衰の周波数）、ｆ_２ ^＋（正の軸上の６ｄＢ減衰の周波数）、およびｆ_２ ⁻（正の軸上の６ｄＢ減衰の周波数）を得ることによって測定することができる。対称の場合、周波数の合計はゼロとなるはずである。

一方、周波数の合計がゼロから外れる場合、これはＦＩＲフィルタの周波数応答の非対称性を示す。ＦＩＲフィルタの応答の非対称性は、周波数のミスアライメントを調整するために、代替として、または追加の情報源として、使用されることが可能である。詳細には、この情報源は、一般的に、隣接チャネルによって生成されるクロストークに影響されやすい。詳細には、周波数ｆ_１ ^＋、ｆ_１ ⁻、ｆ_２ ^＋、およびｆ_２ ⁻の負の合計は、ＷＤＭチャネルから特定のＷＤＭチャネルよりも高い周波数でクロストークが発生していることを示す（それによってより高い周波数の方へのミスアライメントを示す）ことができるが、周波数ｆ_１ ^＋、ｆ_１ ⁻、ｆ_２ ^＋、およびｆ_２ ⁻の正の合計は、ＷＤＭチャネルから特定のＷＤＭチャネルよりも低い周波数でクロストークが発生していることを示す（それによってより低い周波数の方へのミスアライメントを示す）ことができる。周波数ｆ_１ ^＋、ｆ_１ ⁻、ｆ_２ ^＋、およびｆ_２ ⁻の合計の絶対値は、ミスアライメントの度合いを示すことができる。

次に、近端トランスポンダ２１０と遠端トランスポンダ２２０との間の通信リンク２４０の可能な実行について説明する。このために、近端トランスポンダ２１０および遠端トランスポンダ２２０は、光通信システム２００のＷＤＭチャネル２３１、２３２でデータ（ペイロード情報）を交換するために使用される通信プロトコルを使用することができる。詳細には、近端トランスポンダ２１０および遠端トランスポンダ２２０は、ＩＴＵ−Ｔ規格Ｇ．７０９に規定された光伝送ネットワーク（ＯＴＮ）プロトコルフレームワークを使用することができる。ＯＴＮフレームワークは、光通信システム２００全体にわたるペイロードデータのルーティング方法を定義する。ペイロードデータは、いわゆるフレームに埋め込まれ、各フレームは、フレームオーバーヘッドを含む。フレームオーバーヘッドは、複数のフィールド（バイト）を含み、複数のフィールドは、光通信システム２００のネットワーク要素（例えば、トランスポンダ２１０、２２０）間で特定の通信を実行し、チャネルを制御するために使用することができる。ＯＴＮフレーム（一般的には光伝送ユニット（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｕｎｉｔ：ＯＴＵｋ）フレームと呼ばれる）のオーバーヘッドは、近端トランスポンダ２１０および遠端トランスポンダ２２０によって直接アクセス可能である。

結果として、遠端トランスポンダ２２０は、近端トランスポンダ２２０の特定のＷＤＭチャネル２３１のミスアライメントに関する情報を、遠端トランスポンダ２２０から近端トランスポンダ２１０へ光通信チャネル２３２を介して送信されるＯＴＵｋフレームのオーバーヘッドの所定のバイトに挿入し、それによって近端トランスポンダ２１０に、（反対方向の特定のＷＤＭチャネル２３１の）特定のレーザーの周波数を整合すべきであることを知らせることができる。したがって、通信リンク２４０は、複数のＷＤＭチャネル２３１、２３２で帯域内通信リンク２４０として実行されることが可能である。

本書では、送信機レーザーの周波数、および対応するコヒーレント受信機の局部発振器の周波数を互いと、ならびに送信チャネル内に備えられた光フィルタと、アライメントするための方法およびシステムについて説明されている。前述の方法およびシステムにより、縮小されたチャネル間隔を有するＷＤＭ通信システムおよび／または縮小されたチャネル間隔／ボーレート比を有するＷＤＭ通信システムに対して、市販レーザー源（レーザー周波数の比較的高い変動がある）の使用が可能になる。説明した方法およびシステムは、光ＷＤＭ通信システムの性能を、ＷＤＭ通信システム内で使用されるレーザーの周波数変動と無関係にする。

説明および図面は、提案する方法およびシステムの原理を説明しているにすぎないことに注意すべきである。したがって、本明細書には明示的に記載または表示されていないが、本発明の原理を具体化し、本発明の趣旨および範囲の内に含まれる様々な仕組みを当業者は考案することができるであろうと理解される。さらに、本明細書に列挙したあらゆる例は、原則として、発明者により当技術分野の促進に寄与する、提案する方法、およびシステム、および概念の原理を理解する際に読者の助けとなる教育上の目的のためにすぎないことを明示的に意図されたものであり、このような具体的に列挙した例および条件に限定しないものであると解釈されなければならない。さらに、本発明の原理、態様、および実施形態、ならびにその特定の例を列挙する本明細書中のあらゆる記載は、その均等物を包むものとする。

さらに、様々な上述の方法および説明したシステムの構成要素は、プログラムを組み込まれたコンピュータによって行われることが可能であることに注意すべきである。本明細書では、いくつかの実施形態はまた、例えばデジタルデータ記憶媒体など、プログラム記憶装置を含むものとし、これはマシンまたはコンピュータ可読であって、命令のマシン実行可能もしくはコンピュータ実行可能プログラムをエンコードし、上記の命令が上述の方法のステップの一部または全部を行う。プログラム記憶装置は、例えば、デジタルメモリ、磁気ディスクおよび磁気テープなどの磁気記憶媒体、ハードドライブ、または光学式可読デジタルデータ記憶媒体であることが可能である。諸実施形態はまた、上述の方法の上記諸ステップを実行するようにプログラムされたコンピュータを含むものとする。

また、本特許明細書に記載する様々な要素の機能は、専用のハードウェア、ならびに適切なソフトウェアと関連してソフトウェアを実行することができるハードウェアを通して提供されることが可能であることに注意すべきである。プロセッサによって提供されるとき、機能は、単一の専用プロセッサによって、単一の共有プロセッサによって、またはその一部を共有することができる複数の個々のプロセッサによって、提供されることが可能である。さらに、「プロセッサ」または「コントローラ」という用語を明示的な使用は、ソフトウェアを実行することができるハードウェアのみを指すと解釈されるべきではなく、暗黙的に、限定することなく、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）のハードウェア、ネットワークプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ソフトウェアを格納するリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および不揮発記憶装置を含むことがある。また、従来型および／またはカスタム型の他のハードウェアを含むこともある。

最後に、本明細書のいかなるブロック図も、本発明の原理を具体化する例示的回路の概念図を表すことは、当業者には理解されよう。同様に、いかなるフローチャート、流れ図、状態遷移図、擬似コードなども、コンピュータまたはプロセッサが明示的に示されているかどうかにかかわらず、実質的にコンピュータ可読媒体で表現され、コンピュータまたはプロセッサによってそのように実行されることが可能な様々なプロセスを表すことは理解されよう。

Claims (15)

1. コヒーレント光受信機（２２２）であって、
   ＬＯと呼ばれ、ＬＯ周波数を有する局部発振器を使用して、搬送波周波数の受信光信号をデジタル信号に変換するように構成された受信ユニットと、
   デジタル信号に基づいて、受信光信号のスペクトルの非対称性の度合いを推定するように構成されたスペクトル分析ユニットと、
   受信光信号の送信機（２１１）を備えた近端トランスポンダ（２１０）に、非対称性の度合いの表示を送信するように構成された送信ユニットと
   を備える、光受信機。
2. 搬送波周波数とＬＯ周波数との間のオフセットを推定し、補償するように構成された周波数オフセットユニット（３０６）
   を備える、請求項１に記載の光受信機（２２２）。
3. 受信ユニットが、変換器帯域幅（４０２）および中心周波数（４０１）を有する光−デジタル変換器を備え、
   周波数オフセットユニット（３０６）が、搬送波周波数とＬＯ周波数との間のオフセットを補償することによって、変換器帯域幅（４０２）によって引き起こされる受信光信号のスペクトルの截断（４１３）を防ぐように構成された、
   請求項２に記載の光受信機（２２２）。
4. コヒーレント光受信機（２２２）が、デジタル信号を周波数領域に変換し、それによって複数のスペクトル係数を生じるように構成された変換ユニット（３０１）を備え、
   スペクトル分析ユニットが、複数のスペクトル係数に基づいて受信光信号のスペクトルの非対称性の度合いを推定するように構成された、
   請求項１から３のいずれかに記載の光受信機（２２２）。
5. スペクトル分析ユニットが、
   ゼロより大きい信号周波数と関連する複数のスペクトル係数からスペクトル係数に基づいた正のスペクトルエネルギーを求め、
   ゼロより小さい信号周波数と関連する複数のスペクトル係数からスペクトル係数に基づいた負のスペクトルエネルギーを求め、
   正のスペクトルエネルギーおよび負のスペクトルエネルギーに基づいて、受信光信号のスペクトルの非対称性の度合いを推定する
   ように構成された、請求項４に記載の光受信機（２２２）。
6. 受信光信号が、第１および第２の偏波面に第１および第２の信号成分を含んで偏波多重され、
   第１および第２の偏波面が、互いに対して直交し、
   コヒーレント光受信機（２２２）が、デジタル信号に基づいて複数の偏波多重分離フィルタを決定するように構成された偏波多重分離ユニット（３０５）を備え、
   スペクトル分析ユニットが、複数の偏波多重分離フィルタに基づいて受信光信号のスペクトルの非対称性の度合いを推定するように構成された、
   請求項１から５のいずれかに記載の光受信機（２２２）。
7. 受信光信号が、第１の、ＷＤＭと呼ばれる波長分割多重のチャネル（２３１）を通じて送信され、
   複数の偏波多重分離フィルタが、第１および第２の信号成分を分離するように構成された差動モード構成要素を備え、
   複数の偏波多重分離フィルタが、第１のＷＤＭチャネル（２３１）に隣接する１つまたは複数のＷＤＭチャネルからのクロストークを低減するように構成されたコモンモード構成要素を備え、
   スペクトル分析ユニットが、複数の偏波多重分離フィルタのコモンモード構成要素に基づいて受信光信号のスペクトルの非対称性の度合いを推定するように構成された、
   請求項６に記載の光受信機（２２２）。
8. 複数の偏波多重分離フィルタが、ＦＩＲと呼ばれる有限インパルス応答のフィルタであり、Ｎ＞１とすると、それぞれがＮフィルタタップを備え、
   コモンモード構成要素が、Ｎ平均フィルタタップを備えたＦＩＲフィルタであり、
   Ｎ平均フィルタタップは、複数の偏波多重分離フィルタのＮフィルタタップのそれぞれの平均値に対応し、
   コモンモード構成要素が、コモンモード周波数応答を有し、
   スペクトル分析ユニットが、コモンモード周波数応答の非対称性の度合いに基づいて受信光信号のスペクトルの非対称性の度合いを推定するように構成された、
   請求項７に記載の光受信機（２２２）。
9. 光受信機（２２２）が、第２のＷＤＭチャネル（２３２）を介して送信機（２１１）を備えた近端トランスポンダ（２１０）に結合され、
   データが、フレームオーバーヘッドを含む光伝送ユニットのフレームにおいて第２のＷＤＭチャネル（２３２）で送信され、
   送信ユニットが、第２のＷＤＭチャネル（２３２）で送信された光伝送ユニットフレームのフレームオーバーヘッドに表示を挿入するように構成された、
   請求項１から８のいずれかに記載の光受信機（２２２）。
10. 搬送波周波数で光信号を送信するように構成された送信機（２１１）と、
    光信号を受信し、
    受信光信号のスペクトルの非対称性の度合いを推定し、
    送信機（２１１）を備える近端トランスポンダ（２１０）に非対称性の度合いの表示を送信する
    ように構成された、請求項１から９のいずれかに記載のコヒーレント受信機（２２２）と
    を備え、
    送信機（２１１）が、非対称性の度合いの表示に基づいて、搬送波周波数を調整するように構成された、
    光通信システム（２００）。
11. コヒーレント受信機（２２２）が、
    ＬＯと呼ばれ、ＬＯ周波数を有する局部発振器を使用して、受信光信号をデジタル信号に変換し、
    送信機（２１１）によって行われる搬送波周波数の調整に従って、ＬＯ周波数を調整する
    ように構成された、請求項１０に記載の光通信システム（２００）。
12. 送信機（２１１）からコヒーレント受信機（２２２）まで、光信号を送信するように構成された、第１の、ＷＤＭと呼ばれる波長分割多重のチャネル（２３１）であって、第１のＷＤＭチャネル（２３１）の帯域幅に構成された帯域幅を有する光フィルタを備える、第１のＷＤＭチャネル（２３１）、および／または
    コヒーレント受信機（２２２）を備える遠端トランスポンダから（２２０）から近端トランスポンダ（２１０）へ表示を送信するように構成された、第２のＷＤＭチャネル（２３２）
    をさらに備える、請求項１０から１１のいずれかに記載の光通信システム（２００）。
13. 第１の、ＷＤＭと呼ばれる波長分割多重のチャネル（２３１）を通じて送信される光信号の搬送波周波数を、ＷＤＭチャネル（２３１）内に備えられた光フィルタの周波数応答とアライメントするための方法（５００）であって、
    光信号を受信するステップと、
    ＬＯと呼ばれ、ＬＯ周波数を有する局部発振器を使用して、搬送波周波数の受信光信号をデジタル信号に変換するステップと、
    デジタル信号に基づいて、受信光信号のスペクトルの非対称性の度合いを推定するステップ（５０７）と、
    受信光信号の送信機（２１１）の非対称性の度合いの表示を送信するステップ（５１２）と
    を含む、方法。
14. 搬送波周波数とＬＯ周波数との間のオフセットを推定するステップ（５０１）と、
    搬送波周波数とＬＯ周波数との間のオフセットを補償するステップ（５０２）と、
    デジタル信号から導出された信号のスペクトル分析を行い（５０６）、それによってパワースペクトルを生じるステップと、
    パワースペクトルに基づいて非対称性の度合いを推定するステップ（５０７）と、
    表示に基づいて、搬送波周波数を調整するステップと、
    搬送波周波数の調整に従って、ＬＯ周波数を調整するステップと
    のいずれか１つまたは複数をさらに含む、請求項１３に記載の方法（５００）。
15. 光信号が、予め定められたシンボルレートで一連のシンボルを含み、
    受信するステップおよび変換するステップが、シンボルレートで繰り返され、
    推定するステップおよび送信するステップが、フィードバックレートで繰り返され、
    フィードバックレートが、シンボルレート以下である、
    請求項１３から１４のいずれかに記載の方法。

Images