JP2017022509A - 適応等化回路、ディジタルコヒーレント受信器および適応等化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】雑音の影響を減らして確度の高い周波数オフセットの推定値を得ること。
【解決手段】ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、対象信号に繰り返し含まれるＴＳパターンが補償された第２信号と、第２信号に基づくチャネル推定値と、ＴＳパターンのシンボルの信号と、に基づいてＴＳパターンの信号の雑音電力を演算する。また、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ＴＳパターンに基づく周波数オフセットの各推定値のうち、雑音電力が所定電力以下であるＴＳパターンに基づく周波数オフセットの各推定値を平均化する。そして、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、平均化した推定値に基づいて周波数オフセットを補償したＴＳパターンに基づいてＡＥＱ１１０の設定値を算出する。ＡＥＱ１１０は、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０によって算出された設定値によって対象信号の適応等化処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、適応等化処理を行う適応等化回路、ディジタルコヒーレント受信器および適応等化方法に関する。

従来、光の振幅と位相の両方の情報を電流に変換し、ディジタル処理によってデータを復号するディジタルコヒーレント受信器が知られている。ディジタルコヒーレント受信器においては、たとえば光伝送路の伝播特性の時間変動に対する適応等化処理を行うＡＥＱ（Ａｄａｐｔｉｖｅ ＥＱｕａｌｉｚｅｒ：適応等化器）が用いられる。また、光通信や無線通信などにおいて、送信側の発振周波数と受信側の発振周波数との間のずれ（周波数オフセット）を補償する技術が知られている（たとえば、下記特許文献１〜４参照。）。

特開２０１２−２４４２５５号公報 特開２００３−１９８６５１号公報 特開２０１３−１２３１６１号公報 特開２０１４−０６０７０８号公報

しかしながら、上述した従来技術では、たとえば信号光の伝送路が長い場合は、信号光に生じる雑音が大きくなるため、周波数オフセットを高い確度で推定することが困難であるという問題がある。

このため、たとえば、チャネル推定や、チャネル推定の結果に基づくＡＥＱの設定を高い確度で行うことができず、伝送路特性によって信号光に生じた歪みをＡＥＱによって高い確度で補償することができないという問題がある。

１つの側面では、本発明は、雑音の影響を減らして確度の高い周波数オフセットの推定値を得ることができる適応等化回路、ディジタルコヒーレント受信器および適応等化方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、対象信号に繰り返し含まれる所定シンボルの信号が補償された第２信号と、前記第２信号に基づくチャネル推定値と、前記所定シンボルの信号と、に基づいて前記所定シンボルの信号の雑音電力を演算し、前記繰り返し含まれる所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの各推定値のうち、前記雑音電力が所定電力以下である前記所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの各推定値の平均値を得、前記平均値に基づいて前記所定シンボルの信号の周波数オフセットを補償して前記第２信号を得、前記第２信号に基づく設定値によって前記対象信号の適応等化処理を行う適応等化回路、ディジタルコヒーレント受信器および適応等化方法が提案される。

本発明の一側面によれば、雑音の影響を減らして確度の高い周波数オフセットの推定値を得ることができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態にかかる適応等化回路の一例を示す図である。 図２は、実施の形態にかかるＡＥＱによる補償対象の伝送路特性の一例を示す図である。 図３は、実施の形態にかかるＡＥＱによる補償対象の伝送路特性の他の一例を示す図である。 図４は、実施の形態にかかるＡＥＱによる補償対象の伝送路特性のさらに他の一例を示す図である。 図５は、実施の形態にかかるディジタルコヒーレント受信器の一例を示す図である。 図６は、実施の形態にかかるＡＥＱの一例を示す図である。 図７は、実施の形態にかかるＦＩＲフィルタの一例を示す図である。 図８は、実施の形態にかかるＴＳ位置推定によるタップ係数の初期値の算出の一例を示す図である。 図９は、実施の形態にかかる周波数オフセットの一例を示す図である。 図１０は、実施の形態にかかる周波数オフセットの推定の一例を示す図である。 図１１は、実施の形態にかかるＡＥＱ＿ＴＳの一例を示す図である。 図１２は、実施の形態にかかるＡＥＱ＿ＴＳによる処理の一例を示すフローチャートである。 図１３は、実施の形態にかかる周波数オフセット除外判定部の一例を示す図である。 図１４は、実施の形態にかかる周波数オフセット平均化部の一例を示す図である。 図１５は、実施の形態にかかるＡＥＱ＿ＴＳによる処理の他の一例を示すフローチャートである。 図１６は、実施の形態にかかる周波数オフセット除外判定部の他の一例を示す図である。

以下に図面を参照して、本発明にかかる適応等化回路、ディジタルコヒーレント受信器および適応等化方法の実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態）
（実施の形態にかかる適応等化回路）
図１は、実施の形態にかかる適応等化回路の一例を示す図である。図１に示すように、実施の形態にかかる適応等化回路１００は、ＡＥＱ１１０と、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０と、を備える。適応等化回路１００は、たとえばディジタルコヒーレント受信器のディジタル処理部に適用することができる。

ＡＥＱ１１０は、適応等化回路１００へ入力された信号（対象信号）に対する適応等化処理を行う適応等化部である。ＡＥＱ１１０は、適応等化処理によって得られた信号を出力する。適応等化処理は、たとえば、伝送路の特性による受信信号の歪みを、伝送路の特性の変動に応じて適応的に補償する処理である。ＡＥＱ１１０は、たとえば、複数段のタップを有するＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ：有限インパルス応答）フィルタにより実現することができる（たとえば図６，図７参照）。

ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、適応等化回路１００へ入力される信号に繰り返し含まれるＴＳ（Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）パターンに基づいて、ＡＥＱ１１０におけるタップ係数の初期値を設定する。ＴＳパターンは、適応等化回路１００において既知の所定シンボルのトレーニング信号である。

たとえば、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、適応等化回路１００へ入力される信号に繰り返し含まれるＴＳパターンの雑音電力（ノイズの電力）を演算する。雑音電力は、ＴＳパターンと、ＴＳパターンに基づくチャネル推定値と、ＴＳパターンの既知のシンボル（所定シンボル）と、に基づいて演算することができる。

雑音電力の演算に用いるＴＳパターンは、たとえば、適応等化回路１００へ入力される信号から取得されたＴＳパターンである。したがって、このＴＳパターンには、ＡＥＱ１１０による適応等化処理による補償対象の歪みが含まれる。また、雑音電力の演算に用いるチャネル推定値は、たとえば、後述の平均化を行っていない周波数オフセットの推定値によって周波数オフセットを補償されたチャネル推定値である。雑音電力の演算に用いる既知のシンボルは、ＡＥＱ１１０による適応等化処理による補償対象の歪みを含まないＴＳパターンのシンボルである。

また、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、適応等化回路１００へ入力される信号に繰り返し含まれるＴＳパターンに基づく周波数オフセットの各推定値のうちの、演算した雑音電力が所定電力以下であるＴＳパターンに基づく周波数オフセットの推定値を保持する。すなわち、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、適応等化回路１００へ入力される信号に繰り返し含まれるＴＳパターンに基づく周波数オフセットの各推定値のうちの、雑音電力が所定電力より大きいＴＳパターンに基づく周波数オフセットの推定値については破棄する。

そして、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、保持した複数の推定値を平均化した推定値に基づいてＴＳパターンの周波数オフセットを補償する。また、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、平均化した推定値に基づいて周波数オフセットを補償したＴＳパターンに基づいて、ＡＥＱ１１０における設定値を算出する。ＡＥＱ１１０における設定値は、たとえば上述したＦＩＲフィルタのタップ係数の初期値である。そして、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、算出した設定値をＡＥＱ１１０に設定する。

このように、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、入力された信号に含まれるＴＳパターンに基づく周波数オフセットの各推定値のうちの、雑音電力が所定電力以下であるＴＳパターンに基づく周波数オフセットの複数の推定値を平均化する。これにより、雑音の影響を減らして確度の高い周波数オフセットの推定値を得ることができる。

また、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、平均化した推定値に基づいて周波数オフセットを補償したＴＳパターンに基づいてＡＥＱ１１０の設定値を算出する。これにより、伝送路特性によって信号光に生じた歪みをＡＥＱ１１０により高い確度で補償することが可能になる。

（実施の形態にかかるＡＥＱによる補償対象の伝送路特性）
図２は、実施の形態にかかるＡＥＱによる補償対象の伝送路特性の一例を示す図である。図１に示したＡＥＱ１１０は、たとえば図２に示す偏波回転２００を補償する。偏波回転２００は、信号光の偏波方向が伝送路において回転する現象である。図２に示すＺ方向は、伝送路における信号光の進行方向を示している。図２に示す例では、信号光に含まれるＸ偏波成分２１１の偏光方向２２１と、信号光に含まれるＹ偏波成分２１２の偏光方向２２２と、が伝送路をＺ方向に進行することによりそれぞれ９０度回転している。

図３は、実施の形態にかかるＡＥＱによる補償対象の伝送路特性の他の一例を示す図である。図１に示したＡＥＱ１１０は、たとえば図３に示す偏波間ディレイ差３００を補償する。偏波間ディレイ差３００は、伝送路において、信号光に含まれるＸ偏波成分３１１の偏光方向と、信号光に含まれるＹ偏波成分３１２と、の間にディレイ差（遅延差）が生じるＤＧＤ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｇｒｏｕｐ Ｄｅｌａｙ：群遅延時間差）である。図３に示す例では、伝送路を進行する信号光において、信号光に含まれるＸ偏波成分３１１とＹ偏波成分３１２との間にＤＧＤ＝τが発生している。

図４は、実施の形態にかかるＡＥＱによる補償対象の伝送路特性のさらに他の一例を示す図である。図１に示したＡＥＱ１１０は、たとえば図４に示す偏波間ロス差４００を補償する。偏波間ロス差４００は、伝送路において、信号光に含まれるＸ偏波成分４１１と、信号光に含まれるＹ偏波成分４１２と、の間にロスの差が生じるＰＤＬ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｌｏｓｓ：偏波依存損失）である。

図２〜図４に示した各伝送路特性は、伝送路の設置条件などで決まり、運用（通信）中にも変動する。これに対して、ＡＥＱ１１０は、たとえば図２〜図４に示した伝送路特性を補償し、かつ伝送路特性の変動にも追従しつつ、分離した各偏波成分に伝送路特性の逆特性のフィルタをかけることにより送信信号を復元する。

（実施の形態にかかるディジタルコヒーレント受信器）
図５は、実施の形態にかかるディジタルコヒーレント受信器の一例を示す図である。図５に示すように、実施の形態にかかるディジタルコヒーレント受信器５００は、コヒーレント受光フロントエンド５１０と、波形歪み補償器５２０と、位相調整器５３０と、適応等化器５４０と、復調／データ再生回路５５０と、を備える。図１に示した適応等化回路１００は、たとえば適応等化器５４０に適用することができる。

ディジタルコヒーレント受信器５００は、たとえば、受信信号と局部発振光源を用いて、光位相ハイブリッドで受信信号と局部発振光源を混合して受信信号の電界および位相の成分を抽出する。そして、ディジタルコヒーレント受信器５００は、抽出した成分の光電変換、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ：アナログ／ディジタル）変換およびディジタル信号処理を行うことで、受信信号から送信データを復元する。

波形歪み補償器５２０、位相調整器５３０、適応等化器５４０および復調／データ再生回路５５０は、たとえばディジタル回路５０１により実現することができる。ディジタル回路５０１には、たとえばＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）など各種のディジタル回路を用いることができる。

コヒーレント受光フロントエンド５１０は、伝送路を介してディジタルコヒーレント受信器５００へ入力された信号光（光信号）を、ディジタルコヒーレント受信器５００の局発光を用いてコヒーレント受信する光フロントエンド（受光処理部）である。

たとえば、コヒーレント受光フロントエンド５１０は、信号光と局発光とを混合して受光する。これにより、伝送路からディジタルコヒーレント受信器５００へ入力された信号光に含まれるＨ軸偏波成分およびＶ軸偏波成分の各信号が得られる。Ｈ軸偏波成分およびＶ軸偏波成分は、偏波方向が互いに直交する各偏波成分である。また、Ｈ軸偏波成分およびＶ軸偏波成分の各信号は、たとえばそれぞれＩチャネル（同相）成分およびＱチャネル（直交）成分を含む。

コヒーレント受光フロントエンド５１０は、得られたＨ軸偏波成分およびＶ軸偏波成分の各信号をディジタルの信号に変換し、ディジタルの信号に変換した各信号を波形歪み補償器５２０へ出力する。

波形歪み補償器５２０は、コヒーレント受光フロントエンド５１０から出力された各信号の歪み成分を補償する。波形歪み補償器５２０が補償する歪み成分は、たとえば波長分散などによる歪み成分である。波形歪み補償器５２０は、歪み成分を補償した各信号を位相調整器５３０へ出力する。

位相調整器５３０は、波形歪み補償器５２０から出力された各信号の位相調整を行う。これにより、各信号における信号光と局発光との位相差のうちの、局発光の位相変動に起因する位相差を補償することができる。位相調整器５３０は、位相調整を行った各信号を適応等化器５４０へ出力する。

適応等化器５４０は、位相調整器５３０から出力されたＨ軸偏波成分およびＶ軸偏波成分の各信号（Ｈ＿ｉｎ，Ｖ＿ｉｎ）に基づく適応等化処理を行う。そして、適応等化器５４０は、適応等化処理によって得られた各信号（Ｈ＿ｏｕｔ，Ｖ＿ｏｕｔ）を復調／データ再生回路５５０へ出力する。

たとえば、適応等化器５４０は、適応等化処理により、送信側が送信したＨ偏波成分およびＶ偏波成分の各信号を分離して抽出する。また、適応等化器５４０は、適応等化処理により、波形歪み補償器５２０の等化残である残留波長分散や偏波モード分散、波長多重などの帯域制限による波形歪み成分を適応的に等化する。

復調／データ再生回路５５０は、適応等化器５４０から出力された各信号に基づく復調およびデータ再生（復号）を行う復号部である。たとえば、復調／データ再生回路５５０は、適応等化器５４０から出力された各信号が示す位相および振幅の組み合わせを判定することにより各信号の復調およびデータ再生を行う。復調／データ再生回路５５０は、復調およびデータ再生により得られたデータを出力する。

（実施の形態にかかるＡＥＱ）
図６は、実施の形態にかかるＡＥＱの一例を示す図である。図１に示したＡＥＱ１１０は、たとえば、図６に示すように、ＦＩＲフィルタ６１１〜６１４と、加算部６２１，６２２と、係数制御部６３０と、を備える。ＦＩＲフィルタ６１１〜６１４のそれぞれは、Ｎ段（Ｎは２以上の自然数）のタップを有するバタフライ型のＦＩＲフィルタである。

たとえば、ＡＥＱ１１０へ入力されるＨ偏波成分の信号（Ｈ＿ｉｎ）は、伝送路において発生した偏波回転が補償されていない信号光の受信時におけるＨ偏波成分である。このため、ＡＥＱ１１０へ入力されるＨ偏波成分の信号（Ｈ＿ｉｎ）においては、信号光の送信時におけるＨ偏波成分およびＶ偏波成分が混在している。

同様に、ＡＥＱ１１０へ入力されるＶ偏波成分の信号（Ｖ＿ｉｎ）は、伝送路において発生した偏波回転が補償されていない信号光の受信時におけるＶ偏波成分である。このため、ＡＥＱ１１０へ入力されるＶ偏波成分の信号（Ｖ＿ｉｎ）においては、信号光の送信時におけるＨ偏波成分およびＶ偏波成分が混在している。

ＦＩＲフィルタ６１１（ＨＨ）は、ＡＥＱ１１０へ入力されたＨ偏波成分の信号（Ｈ＿ｉｎ）から送信時のＨ偏波成分を抽出する。ＦＩＲフィルタ６１２（ＶＨ）は、ＡＥＱ１１０へ入力されたＶ偏波成分の信号（Ｖ＿ｉｎ）から送信時のＨ偏波成分を抽出する。ＦＩＲフィルタ６１１，６１２はそれぞれ抽出したＨ偏波成分を加算部６２１へ出力する。

ＦＩＲフィルタ６１３（ＨＶ）は、ＡＥＱ１１０へ入力されたＨ偏波成分の信号（Ｈ＿ｉｎ）から送信時のＶ偏波成分を抽出する。ＦＩＲフィルタ６１４（ＶＶ）は、ＡＥＱ１１０へ入力されたＶ偏波成分の信号（Ｖ＿ｉｎ）から送信時のＶ偏波成分を抽出する。ＦＩＲフィルタ６１３，６１４はそれぞれ抽出したＶ偏波成分を加算部６２２へ出力する。

加算部６２１は、ＦＩＲフィルタ６１１，６１２から出力された各Ｈ偏波成分を加算し、加算結果をＨ偏波成分の信号（Ｈ＿ｏｕｔ）として出力する。加算部６２２は、ＦＩＲフィルタ６１３，６１４から出力された各Ｖ偏波成分を加算し、加算結果をＶ偏波成分の信号（Ｖ＿ｏｕｔ）として出力する。これにより、ＡＥＱ１１０は、入力されたＨ偏波成分およびＶ偏波成分の各信号から、送信時のＨ偏波成分の信号（Ｈ＿ｏｕｔ）およびＶ偏波成分の信号（Ｖ＿ｏｕｔ）をそれぞれ抽出して出力することができる。

係数制御部６３０は、ＦＩＲフィルタ６１１〜６１４における各タップ係数の初期値を設定する。また、係数制御部６３０は、ＦＩＲフィルタ６１１〜６１４における各タップ係数を、伝送路特性の変動に追従するように、加算部６２１，６２２から出力される各信号に基づくフィードバック処理により更新する。図１に示したＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、係数制御部６３０におけるタップ係数の初期値を設定する処理部に適用することができる。

また、係数制御部６３０は、たとえば復調／データ再生回路５５０におけるＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ：ビット誤り率）等の受信品質が閾値を下回った場合に、ＦＩＲフィルタ６１１〜６１４における各タップ係数の初期値の設定をやり直してもよい。

（実施の形態にかかるＦＩＲフィルタ）
図７は、実施の形態にかかるＦＩＲフィルタの一例を示す図である。図６に示したＦＩＲフィルタ６１１〜６１４のうち、図７においてＦＩＲフィルタ６１１の構成について説明するが、ＦＩＲフィルタ６１２〜６１４の構成についても同様である。図７に示すように、ＦＩＲフィルタ６１１は、Ｎ個の遅延部７１１〜７１Ｎ（Ｚ^-1）と、Ｎ＋１個の乗算部７２０〜７２Ｎと、を備える。

たとえば、遅延部７１１は、ＦＩＲフィルタ６１１へ入力された信号（Ｈ＿ｉｎ）を遅延させ、遅延させた信号を遅延部７１２および乗算部７２１へ出力する。また、遅延部７１２は、遅延部７１１から出力された信号を遅延させ、遅延させた信号を遅延部７１３および乗算部７２２へ出力する。また、遅延部７１Ｎは、遅延部７１（Ｎ−１）から出力された信号を遅延させ、遅延させた信号を乗算部７２Ｎへ出力する。

たとえば、乗算部７２０は、ＦＩＲフィルタ６１１へ入力された信号（Ｈ＿ｉｎ）と、タップ係数Ｗ（ＨＨ＿０）と、を乗算する。また、乗算部７２１は、遅延部７１１から出力された信号と、タップ係数Ｗ（ＨＨ＿１）と、を乗算する。また、乗算部７２Ｎは、遅延部７１Ｎから出力された信号と、タップ係数Ｗ（ＨＨ＿Ｎ）と、を乗算する。乗算部７２０〜７２Ｎによる各乗算結果は、加算されてフィルタリング後の信号（Ｈ＿ｏｕｔ）としてＦＩＲフィルタ６１１から出力される。

図６に示した係数制御部６３０は、乗算部７２０〜７２Ｎへ入力されるタップ係数Ｗ（ＨＨ＿１）〜Ｗ（ＨＨ＿Ｎ）の初期値を設定する。そして、係数制御部６３０は、乗算部７２０〜７２Ｎへ入力されるタップ係数Ｗ（ＨＨ＿１）〜Ｗ（ＨＨ＿Ｎ）を、フィードバック処理によって伝送路特性の変化に追従させて更新する。

ここで、係数制御部６３０は、フィードバック処理によって少しずつタップ係数を変更するため、設定したタップ係数の初期値が適切な値から乖離している場合は、フィードバック処理によるタップ係数の更新が失敗する場合がある。

これに対して、係数制御部６３０（ＡＥＱ＿ＴＳ１２０）は、受信する信号に含まれるＴＳ（Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ：トレーニングシーケンス）を用いて適切なタップ係数の初期値を算出する。たとえば、係数制御部６３０は、ＴＳの区間を特定し、特定したＴＳの区間の信号に基づく周波数オフセットの推定値によって信号の周波数オフセットを補償する。そして、係数制御部６３０は、周波数オフセットを補償した信号に基づくチャネル推定を行い、チャネル推定の結果に基づきタップ係数の初期値を算出する。

（実施の形態にかかるＴＳ位置推定によるタップ係数の初期値の算出）
図８は、実施の形態にかかるＴＳ位置推定によるタップ係数の初期値の算出の一例を示す図である。図８において、横方向は時間を示す。信号８１０は、送信側から伝送路８２０を介して送信され、ディジタルコヒーレント受信器５００へ入力される信号である。

送信側は、信号８１０の中にＴＳ８１１，８１２，…を定期的に格納する。ＴＳ８１１，８１２，…は、送信側およびディジタルコヒーレント受信器５００において既知のパターンからなる。周期８０１は、信号８１０においてＴＳ８１１，８１２，…が格納される周期である。

ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、信号８１０のデータパターンに基づいてＴＳの位置（タイミング）を推定する。図８に示す例では、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０はＴＳ８１１の位置の推定結果としてＴＳ推定位置８２１を導出したとする。ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、信号８１０のうちのＴＳ推定位置８２１の信号と、既知のＴＳのパターン（ＴＳシンボル）と、を比較することによりチャネル推定を行う。チャネル推定は、たとえば伝送路８２０の特性（インパルス応答）の推定である。

また、ディジタルコヒーレント受信器５００は、チャネル推定の結果（チャネル推定値）の逆特性を求めることにより、上述したＡＥＱ１１０のタップ係数の初期値を算出する。たとえば、信号８１０のうちのＴＳ推定位置８２１の信号をＲ、既知のＴＳのパターンをＳ、伝送路８２０の特性をＷとすると、Ｒ＝ＷＳとなる。したがって、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、Ｓ＝Ｗ^-1ＲとなるＷ^-1を導出することによって、ＡＥＱ１１０のタップ係数の初期値を算出することができる。

（実施の形態にかかる周波数オフセット）
図９は、実施の形態にかかる周波数オフセットの一例を示す図である。図９においては、送信部９１０から伝送路９２０を介して受信部９３０へ信号光を送信する場合について説明する。伝送路９２０は、たとえば上述した伝送路８２０に対応する。受信部９３０は、たとえば上述したディジタルコヒーレント受信器５００に対応する。

送信部９１０においては、送信データＰ（ｔ）と、周波数ω１の局発光ｅ^jω^1tと、を混合するハイブリッド処理９１１により信号Ｐ（ｔ）＊ｅ^jω^1tが生成される。信号Ｐ（ｔ）＊ｅ^jω^1tは、伝送路９２０を伝播することにより、伝送路９２０の伝達特性Ｈによって信号Ｐ（ｔ）＊Ｈ＊ｅ^jω^1tとなり受信部９３０へ入力される。

受信部９３０は、入力された信号Ｐ（ｔ）＊Ｈ＊ｅ^jω^1tと、周波数ω２の局発光ｅ^jω^2tと、を混合するハイブリッド処理９３１により信号Ｐ（ｔ）＊Ｈ＊ｅ^j(ω^1-ω^2)tを得る。ハイブリッド処理９３１は、たとえば上述したコヒーレント受光フロントエンド５１０による処理である。この得られた信号Ｐ（ｔ）＊Ｈ＊ｅ^j(ω^1-ω^2)tのうちのｅ^j(ω^1-ω^2)tは、送信部９１０における局発光の周波数ω１と、受信部９３０における局発光の周波数ω２と、の差により生じる周波数オフセットである。

ここで、送信データＰ（ｔ）に含まれるＴＳシンボルは既知である。このため、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ＴＳ推定位置における信号Ｐ（ｔ）＊Ｈ＊ｅ^j(ω^1-ω^2)tに、既知のＴＳシンボルの逆数と、周波数オフセットの推定値の逆数と、をかけることにより伝送路９２０の伝達特性Ｈを算出することができる。そして、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、算出した伝達特性Ｈの逆数Ｈ^-1をタップ係数の初期値として算出することができる。

このように、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、周波数オフセットの推定値に基づいて伝送路９２０の伝達特性Ｈを算出し、タップ係数の初期値（Ｈ^-1）を算出する。このため、タップ係数の適切な初期値を算出するためには、周波数オフセットの正確な推定値を導出することを要する。

（実施の形態にかかる周波数オフセットの推定）
図１０は、実施の形態にかかる周波数オフセットの推定の一例を示す図である。図１０において、図８に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１０に示すように、たとえばＴＳ８１１には、一定の繰り返し間隔Ｔでｍ個のＴＳパターン１，２，…，ｍが含まれている。ＴＳパターン１，２，…，ｍは互いに同一のパターンＰ（ＴＳシンボル）である。

ＴＳパターン１，２，…，ｍは既知であるためＰ（ｔ）＝Ｐとし、伝達特性Ｈは時間に依存しないため、ＴＳ推定位置８２１をａとすると、ＴＳ８１１の１つ目のＴＳパターン１は、ＴＳ（１）＝Ｐ＊Ｈ＊ｅ^j(ω^1-ω^2)aとなる。また、ＴＳ８１１の２つ目のＴＳパターン２は、ＴＳ（２）＝Ｐ＊Ｈ＊ｅ^j(ω^1-ω^2)(a+T)となる。

これらの相関値を算出すると、ＴＳ（１）＊ＴＳ（２）^-1＝ｅ^j(ω^1-ω^2)Tとなる。これを繰り返し間隔Ｔで除算することで周波数オフセットを推定することができる。すなわち、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ＴＳ（１）＊ＴＳ（２）^-1／Ｔによって、ＴＳ８１１の１つ目のＴＳパターンおよび２つ目のＴＳパターンに基づく周波数オフセットを推定することができる。

同様に、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、たとえばＴＳ（２）＊ＴＳ（３）^-1／Ｔによって、ＴＳ８１１の２つ目のＴＳパターンおよび３つ目のＴＳパターンに基づく周波数オフセットを推定することができる。このように、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ＴＳ８１１における複数のＴＳパターンの組み合わせについて周波数オフセットを推定することで、周波数オフセットを複数推定することができる。

ＴＳ８１１における複数のＴＳパターンの組み合わせは、たとえば、ＴＳ８１１において隣接する各ＴＳパターンとすることができる。この場合は、ＴＳ８１１における複数のＴＳパターンの組み合わせは最大で（ｍ−１）個になる。

なお、ＴＳ８１１，８１２，…のうちの１個のＴＳ８１１に基づいて周波数オフセットを推定する場合について説明したが、ＴＳ８１１，８１２，…のうちの複数のＴＳに基づいて周波数オフセットを推定するようにしてもよい。

ここで、たとえば伝送路８２０の距離が長いと、伝送路８２０で印加される雑音が大きくなる。このため、伝送路８２０による雑音や逆伝達特性を求めるチャネル推定に誤差が生じ、上述した相関値の誤差が大きくなる。たとえば、伝送路８２０において雑音ｎが印加されているとすると、周波数オフセットはｅ^j(ω^1-ω²⁾＋ｎとなる。この雑音ｎには、たとえばＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ：自然放出）雑音やチャネル推定誤差などが含まれる。

このため、雑音ｎが大きくなると、周波数オフセットを正確に推定することができなくなる。その結果、上述したタップ係数の適切な初期値を算出することができなくなる。タップ係数の適切な初期値とは、たとえば、伝送路８２０の実際の伝達特性Ｈの逆数Ｈ^-1に近い値である。

これに対して、実施の形態にかかる適応等化回路１００のＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、雑音電力による周波数オフセットの選別および周波数オフセットの平均化を行う。これにより、周波数オフセットの算出における雑音ｎによる影響を小さくし、適切な（確度の高い）タップ係数の初期値を算出することができる。

雑音電力による周波数オフセットの選別は、雑音電力が大きい場合に推定した周波数オフセットは信頼度が低いため、除外する処理である。周波数オフセットの平均化は、雑音電力による選別によって除外されなかった各周波数オフセットの推定値の平均値を算出する処理である。これにより、雑音の影響を抑え、周波数オフセットの推定の確度を向上させることができる。このため、チャネル推定を高い確度で行い、ＡＥＱ１１０のタップ係数の適切な初期値を算出することができる。

（実施の形態にかかるＡＥＱ＿ＴＳ）
図１１は、実施の形態にかかるＡＥＱ＿ＴＳの一例を示す図である。図１に示したＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、たとえば、図１１に示すように、ＴＳ同期部１１０１と、周波数オフセット推定部１１０２と、周波数オフセット選択部１１０３と、周波数オフセット補償部１１０４と、チャネル推定部１１０５と、を備える。また、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、雑音電力演算部１１０６と、周波数オフセット除外判定部１１０７と、周波数オフセット平均化部１１０８と、制御部１１０９と、を備える。

ＴＳ同期部１１０１は、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０へ入力された信号に含まれるＴＳの位置であるＴＳ位置（たとえば図８に示したＴＳ推定位置８２１）を推定する。そして、ＴＳ同期部１１０１は、推定したＴＳ位置に基づいて、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０へ入力された信号に含まれるＴＳパターンを取得する。ＴＳ同期部１１０１は、取得したＴＳパターンを周波数オフセット推定部１１０２へ出力する。

周波数オフセット推定部１１０２は、ＴＳ同期部１１０１から出力されたＴＳパターンに基づいて、ディジタルコヒーレント受信器５００における周波数オフセットを推定する。そして、周波数オフセット推定部１１０２は、推定した周波数オフセットを周波数オフセット選択部１１０３および周波数オフセット除外判定部１１０７へ通知する。

周波数オフセット選択部１１０３は、周波数オフセット補償部１１０４において用いる周波数オフセットを選択する。すなわち、周波数オフセット選択部１１０３は、周波数オフセット平均化部１１０８から平均化終了通知が出力される前は、周波数オフセット推定部１１０２から通知される周波数オフセットを選択する。

また、周波数オフセット選択部１１０３は、周波数オフセット平均化部１１０８から平均化終了通知が出力された後は、周波数オフセット平均化部１１０８から通知される周波数オフセットを選択する。周波数オフセット選択部１１０３は、選択した周波数オフセットを周波数オフセット補償部１１０４へ通知する。

周波数オフセット補償部１１０４は、周波数オフセット選択部１１０３から通知された周波数オフセットの推定値に基づいて、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０へ入力された各信号の周波数オフセットを補償する。そして、周波数オフセット補償部１１０４は、周波数オフセットを補償した信号をチャネル推定部１１０５および雑音電力演算部１１０６へ出力する。

チャネル推定部１１０５は、周波数オフセット補償部１１０４から出力された信号に基づくチャネル推定を行う。そして、チャネル推定部１１０５は、チャネル推定値によって得られたチャネル推定値を雑音電力演算部１１０６へ通知する。また、チャネル推定部１１０５は、周波数オフセット平均化部１１０８から平均化終了通知が出力されると、チャネル推定値に基づいてＡＥＱ１１０のタップ係数の初期値を算出する。そして、チャネル推定部１１０５は、算出したタップ係数の初期値をＡＥＱ１１０に出力する。

雑音電力演算部１１０６は、周波数オフセット補償部１１０４から出力された信号と、チャネル推定部１１０５から通知されたチャネル推定値と、既知のＴＳシンボルと、に基づいて、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０への入力信号の雑音電力を演算する。そして、雑音電力演算部１１０６は、演算した雑音電力を周波数オフセット除外判定部１１０７へ通知する。

たとえば、送信されたＴＳパターン（既知のＴＳシンボル）をＰ、受信されたＴＳパターンをＰ’とする。ここで、受信されたＴＳパターンは、受信されたＴＳパターンに伝達特性Ｈおよび雑音ｎが印加されたものであるため、Ｐ’＝（Ｐ＋ｎ）＊Ｈとなる。したがって、雑音電力＝｜Ｐ’＊Ｈ^-1−Ｐ｜²＝｜（Ｐ＋ｎ）＊Ｈ＊Ｈ^-1−Ｐ｜²＝｜ｎ｜²となる。

すなわち、雑音電力演算部１１０６は、周波数オフセット補償部１１０４から出力された信号（Ｐ’）に、チャネル推定部１１０５から通知されたチャネル推定値の逆数（Ｈ^-1）をかけた結果と、既知のＴＳシンボル（Ｐ）と、の差の２乗を演算する。これにより、雑音電力｜ｎ｜²を演算することができる。

周波数オフセット除外判定部１１０７は、周波数オフセット推定部１１０２から新たな周波数オフセットの推定値が通知されるごとに、雑音電力演算部１１０６から通知された雑音電力と所定の閾値とを比較する。そして、周波数オフセット除外判定部１１０７は、雑音電力が閾値より小さい場合にのみ、周波数オフセット推定部１１０２から通知された周波数オフセットの推定値を周波数オフセット平均化部１１０８へ通知する。これにより、周波数オフセット推定部１１０２によって推定された各周波数オフセットのうちの、雑音電力が閾値より大きいＴＳパターンに基づき推定された周波数オフセットを、周波数オフセット平均化部１１０８における平均化の対象から除外することができる。

また、周波数オフセット除外判定部１１０７は、雑音電力演算部１１０６から通知された雑音電力と所定の閾値とを比較した回数を、周波数オフセットの推定値の除外の判定回数としてカウントアップする。そして、周波数オフセット除外判定部１１０７は、判定回数が所定の閾値を超えると、制御部１１０９に対して動作リセットを指示する。

周波数オフセット平均化部１１０８は、周波数オフセット除外判定部１１０７から通知された周波数オフセットの推定値を保持する。また、周波数オフセット平均化部１１０８は、周波数オフセット除外判定部１１０７からの周波数オフセットの通知回数を周波数オフセット保持数としてカウントアップする。

そして、周波数オフセット平均化部１１０８は、周波数オフセット保持数が所定の閾値に達すると、保持していた各周波数オフセットを平均化する。そして、周波数オフセット平均化部１１０８は、周波数オフセット選択部１１０３およびチャネル推定部１１０５へ、周波数オフセットの平均化が終了したことを示す平均化終了通知を出力する。また、周波数オフセット平均化部１１０８は、平均化した周波数オフセット（周波数オフセット平均値）を周波数オフセット選択部１１０３へ通知する。

制御部１１０９は、周波数オフセット除外判定部１１０７から動作リセットを指示されると、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０の動作をリセットする。これにより、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０の各部の処理がやり直される。たとえば、制御部１１０９は、動作リセットを指示されると、周波数オフセット平均化部１１０８によって保持されている周波数オフセットの推定値を破棄させるとともに、ＴＳ同期部１１０１におけるＴＳ位置の推定（ＴＳ同期）をやり直させる制御を行う。

これにより、たとえば、大きな雑音電力が継続または頻発する期間において推定した信頼度の低い周波数オフセットに基づいてタップ係数の初期値を設定して受信品質が低下することを回避することができる。

また、ＴＳ同期部１１０１において誤ったＴＳ位置が推定されたことによりＴＳパターンの雑音電力として大きな値が演算されていた場合に、ＴＳ位置の推定および周波数オフセットの保持をやり直すことができる。このため、ＴＳ位置の誤推定が発生した場合のリカバリが可能になる。

適応等化回路１００へ入力される信号に繰り返し含まれるＴＳパターンの雑音電力（ノイズの電力）を演算する演算部は、たとえば雑音電力演算部１１０６により実現することができる。また、雑音電力が所定電力以下であるＴＳパターンに基づく周波数オフセットの各推定値を平均化する平均化部は、たとえば周波数オフセット除外判定部１１０７および周波数オフセット平均化部１１０８により実現することができる。

また、平均化した推定値に基づいてＴＳパターンの周波数オフセットを補償する補償部は、たとえば周波数オフセット選択部１１０３および周波数オフセット補償部１１０４により実現することができる。また、周波数オフセットを補償したＴＳパターンに基づいてＡＥＱ１１０における設定値を算出する算出部は、たとえばチャネル推定部１１０５により実現することができる。

また、適応等化回路１００へ入力された信号におけるＴＳパターンの位置を推定し、推定した位置に基づいてＴＳパターンを取得する取得部は、たとえばＴＳ同期部１１０１により実現することができる。また、保持された推定値を破棄させる制御を行う制御部は、たとえば周波数オフセット除外判定部１１０７および制御部１１０９により実現することができる。

（実施の形態にかかるＡＥＱ＿ＴＳによる処理）
図１２は、実施の形態にかかるＡＥＱ＿ＴＳによる処理の一例を示すフローチャートである。ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、たとえば、判定回数閾値Ｃ１および保持数閾値Ｃ２を設定し、図１２に示す各ステップを実行する。ここで、Ｃ２＜Ｃ１≦ｍとする。ｍは、一回のＴＳに含まれている繰り返しパターンの数である（図１０参照）。

まず、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、受信した信号におけるＴＳの位置（タイミング）であるＴＳ位置を推定する（ステップＳ１２０１）。ステップＳ１２０１によって推定されるＴＳ位置は、たとえば図８に示したＴＳ推定位置８２１である。ステップＳ１２０１は、たとえば図１１に示したＴＳ同期部１１０１により行われる。

つぎに、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ステップＳ１２０１によって推定したＴＳ位置から一対のＴＳパターンを取得する（ステップＳ１２０２）。一対のＴＳパターンは、たとえば同期タイミングｓにおけるＴＳパターン１および同期タイミングｓ＋ＴにおけるＴＳパターン２である。同期タイミングｓは、たとえば、初期状態においてはステップＳ１２０１によって推定したＴＳ位置であり、後述のステップＳ１２１２によってＴずつシフトする。Ｔは、たとえば図１０に示したＴＳパターンの既知の繰り返し周期Ｔである。ステップＳ１２０２は、たとえば図１１に示したＴＳ同期部１１０１により行われる。

つぎに、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ステップＳ１２０２によって取得した一対のＴＳパターンに基づく周波数オフセットを推定する（ステップＳ１２０３）。ステップＳ１２０３は、たとえば図１１に示した周波数オフセット推定部１１０２により行われる。

つぎに、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、周波数オフセットの平均化が終了しているか否かを判断する（ステップＳ１２０４）。ステップＳ１２０４は、たとえば、図１１に示した周波数オフセット平均化部１１０８から出力される平均化終了通知に基づいて、図１１に示した周波数オフセット選択部１１０３により行われる。

ステップＳ１２０４において、周波数オフセットの平均化が終了していない場合（ステップＳ１２０４：Ｎｏ）は、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ステップＳ１２０３によって推定した周波数オフセットを選択し（ステップＳ１２０５）、ステップＳ１２０７へ移行する。ステップＳ１２０５は、たとえば図１１に示した周波数オフセット選択部１１０３により行われる。

ステップＳ１２０４において、周波数オフセットの平均化が終了している場合（ステップＳ１２０４：Ｙｅｓ）は、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、平均化した周波数オフセットを選択する（ステップＳ１２０６）。ステップＳ１２０６は、たとえば図１１に示した周波数オフセット選択部１１０３により行われる。

つぎに、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ステップＳ１２０５またはステップＳ１２０６によって選択した周波数オフセットに基づいて、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０へ入力された信号の周波数オフセットを補償する（ステップＳ１２０７）。ステップＳ１２０７は、たとえば図１１に示した周波数オフセット補償部１１０４により行われる。

つぎに、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ステップＳ１２０７によって周波数オフセットを補償した信号に基づくチャネル推定を行う（ステップＳ１２０８）。ステップＳ１２０８は、たとえば図１１に示したチャネル推定部１１０５により行われる。

つぎに、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、周波数オフセットの平均化が終了しているか否かを判断する（ステップＳ１２０９）。ステップＳ１２０９は、たとえば、図１１に示した周波数オフセット平均化部１１０８から出力される平均化終了通知に基づいて、図１１に示したチャネル推定部１１０５により行われる。

ステップＳ１２０９において、周波数オフセットの平均化が終了していない場合（ステップＳ１２０９：Ｎｏ）は、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０へ入力された信号の雑音電力を演算する（ステップＳ１２１０）。たとえば、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ステップＳ１２０７によって周波数オフセットを補償した信号と、ステップＳ１２０８のチャネル推定により得られたチャネル推定値と、既知のＴＳシンボルと、に基づいて雑音電力を演算する。ステップＳ１２１０は、たとえば図１１に示した雑音電力演算部１１０６により行われる。

つぎに、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ステップＳ１２１０によって演算した雑音電力が所定の閾値より大きいか否かを判断する（ステップＳ１２１１）。ステップＳ１２１１は、たとえば図１１に示した周波数オフセット除外判定部１１０７により行われる。

ステップＳ１２１１において、雑音電力が閾値より大きい場合（ステップＳ１２１１：Ｙｅｓ）は、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、上述した同期タイミングｓをＴだけシフトさせ（ステップＳ１２１２）、ステップＳ１２０２へ戻る。これにより、直近のステップＳ１２０３によって推定した周波数オフセットを平均化の対象から除外しつつ、次の繰り返しパターンの対による周波数オフセットの推定を行うことができる。ステップＳ１２１２は、たとえば図１１に示したＴＳ同期部１１０１により行われる。

ステップＳ１２１１において、雑音電力が閾値より大きくない場合（ステップＳ１２１１：Ｎｏ）は、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、現在の判定回数が上述した判定回数閾値Ｃ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１２１３）。判定回数は、周波数オフセット除外判定の回数、すなわち雑音電力が閾値より大きいか否かを判定したＴＳパターンの数である。たとえば、判定回数は、初期値が“０”であり、ステップＳ１２１１が実行されるごとにカウントアップされる。ステップＳ１２１３は、たとえば図１１に示した周波数オフセット除外判定部１１０７により行われる。

ステップＳ１２１３において、判定回数が判定回数閾値Ｃ１以上である場合（ステップＳ１２１３：Ｙｅｓ）は、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ステップＳ１２０１によって推定したＴＳ位置をリセットし（ステップＳ１２１４）、ステップＳ１２０１へ戻る。また、このとき、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、上述した判定回数や後述の周波数オフセット保持数もリセットする。これにより、タップ係数の初期値を算出する処理を、ＴＳ位置の推定からやり直すことができる。また、このとき、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、後述のステップＳ１２１５によって保持した周波数オフセットについてもリセットしてもよい。

ステップＳ１２１３において、判定回数が判定回数閾値Ｃ１未満である場合（ステップＳ１２１３：Ｎｏ）は、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ステップＳ１２０３によって推定された周波数オフセットを保持する（ステップＳ１２１５）。ステップＳ１２１５は、たとえば図１１に示した周波数オフセット平均化部１１０８により行われる。

つぎに、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、現在の周波数オフセット保持数が上述した保持数閾値Ｃ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ１２１６）。周波数オフセット保持数は、ステップＳ１２１５によって周波数オフセットを保持した回数である。たとえば、周波数オフセット保持数は、初期値が“０”であり、ステップＳ１２１５が実行されるごとにカウントアップされる。ステップＳ１２１６は、たとえば図１１に示した周波数オフセット除外判定部１１０７により行われる。

ステップＳ１２１６において、周波数オフセット保持数が保持数閾値Ｃ２未満である場合（ステップＳ１２１６：Ｎｏ）である場合は、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ステップＳ１２１２へ移行する。直近のステップＳ１２０３によって推定した周波数オフセットを平均化の対象として保持しつつ、次の繰り返しパターンの対による周波数オフセットの推定を行うことができる。

ステップＳ１２１６において、周波数オフセット保持数が保持数閾値Ｃ２以上である場合（ステップＳ１２１６：Ｙｅｓ）は、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ステップＳ１２１７へ移行する。すなわち、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ステップＳ１２１５によって保持された、保持数閾値Ｃ２に相当する数の周波数オフセットを平均化し（ステップＳ１２１７）、ステップＳ１２０４へ移行する。ステップＳ１２１７は、たとえば図１１に示した周波数オフセット平均化部１１０８により行われる。ステップＳ１２１７により、周波数オフセットの平均化が終了する。

ステップＳ１２０９において、周波数オフセットの平均化が終了している場合（ステップＳ１２０９：Ｙｅｓ）は、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ステップＳ１２１８へ移行する。すなわち、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ステップＳ１２１７によって平均化された周波数オフセットに基づいてタップ係数の初期値を算出し（ステップＳ１２１８）、一連の処理を終了する。ステップＳ１２１８は、たとえば図１１に示したチャネル推定部１１０５により行われる。ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ステップＳ１２１８によって算出したタップ係数の初期値をＡＥＱ１１０に設定する。

判定回数が判定回数閾値Ｃ１に達した場合にＴＳ位置をリセットしてＴＳ位置の推定をやり直す処理について説明したが、このような処理に限らない。たとえば、判定回数が判定回数閾値Ｃ１に達した場合に、上述した判定回数、周波数オフセット保持数および保持した周波数オフセットをリセットし、ステップＳ１２１２へ移行するようにしてもよい。この場合も、周波数オフセットの保持をやり直すことで、たとえば、大きな雑音電力が継続または頻発する期間において推定した信頼度の低い周波数オフセットに基づいてタップ係数の初期値を設定して受信品質が低下することを回避することができる。

（実施の形態にかかる周波数オフセット除外判定部）
図１３は、実施の形態にかかる周波数オフセット除外判定部の一例を示す図である。図１１に示した周波数オフセット除外判定部１１０７は、たとえば、図１３に示すように、閾値判定部１３０１と、閾値判定回数カウンタ１３０２と、を備える。

閾値判定部１３０１は、雑音電力演算部１１０６（たとえば図１１参照）から通知された雑音電力と所定の閾値とを比較する。そして、閾値判定部１３０１は、雑音電力が閾値以下である場合は、周波数オフセット推定部１１０２から通知された周波数オフセットを周波数オフセット平均化部１１０８（たとえば図１１参照）へ通知する。

また、閾値判定部１３０１は、雑音電力が閾値より大きい場合は、周波数オフセット推定部１１０２から通知された周波数オフセットを周波数オフセット平均化部１１０８へ通知しない。これにより、周波数オフセット平均化部１１０８における周波数オフセットの平均化の対象から、雑音電力が閾値より高い場合の周波数オフセットの推定結果を除外することができる。

また、閾値判定部１３０１は、雑音電力と閾値とを比較するごとに閾値判定回数カウンタ１３０２をカウントアップさせる。閾値判定回数カウンタ１３０２は、閾値判定部１３０１における判定回数をカウントするカウンタである。閾値判定回数カウンタ１３０２は、判定回数のカウント値が閾値以上になると、制御部１１０９（たとえば図１１参照）に対して動作リセットを指示する。これにより、判定回数が閾値に達した場合にタップ係数の初期値の算出をやり直すことができる。

（実施の形態にかかる周波数オフセット平均化部）
図１４は、実施の形態にかかる周波数オフセット平均化部の一例を示す図である。図１１に示した周波数オフセット平均化部１１０８は、たとえば、図１４に示すように、周波数オフセット保持部１４０１と、値保持カウンタ１４０２と、平均化部１４０３と、を備える。

周波数オフセット保持部１４０１は、周波数オフセット除外判定部１１０７（たとえば図１１参照）から通知された周波数オフセットを保持する。また、周波数オフセット保持部１４０１は、周波数オフセットを新たに保持するごとに値保持カウンタ１４０２をカウントアップさせる。

値保持カウンタ１４０２は、周波数オフセット保持部１４０１における周波数オフセットの保持数をカウントするカウンタである。値保持カウンタ１４０２は、保持数のカウント値が閾値以上になると、平均化部１４０３に周波数オフセットの平均化を指示するとともに、平均化終了通知を周波数オフセット選択部１１０３およびチャネル推定部１１０５（たとえば図１１参照）へ出力する。

平均化部１４０３は、値保持カウンタ１４０２によって周波数オフセットの平均化を指示されると、周波数オフセット保持部１４０１によって保持された各周波数オフセットを平均化する。そして、平均化部１４０３は、平均化した周波数オフセット（周波数オフセット平均値）を周波数オフセット選択部１１０３へ通知する。

（実施の形態にかかるＡＥＱ＿ＴＳによる処理の他の例）
図１５は、実施の形態にかかるＡＥＱ＿ＴＳによる処理の他の一例を示すフローチャートである。ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、たとえば、判定回数閾値Ｃ１、保持数閾値Ｃ２および除外判定回数閾値Ｃ３を設定し、図１５に示す各ステップを実行してもよい。ここで、Ｃ２＜Ｃ３＜Ｃ１≦ｍとする。ｍは、一回のＴＳに含まれている繰り返しパターンの数である（図１０参照）。なお、除外判定回数閾値Ｃ３は保持数閾値Ｃ２以下であってもよい。図１５に示すステップＳ１５０１〜Ｓ１５１５は、図１２に示したステップＳ１２０１〜Ｓ１２１５と同様である。

ステップＳ１５１５のつぎに、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、現在の除外判定回数が上述した除外判定回数閾値Ｃ３以上であるか否かを判断する（ステップＳ１５１６）。除外判定回数は、推定した周波数オフセットを平均化の対象から除外すると判定した回数である。たとえば、除外判定回数は、初期値が“０”であり、ステップＳ１５１１からステップＳ１５１２へ移行するごとにカウントアップされる。ステップＳ１５１６は、たとえば図１１に示した周波数オフセット除外判定部１１０７により行われる。

ステップＳ１５１６において、除外判定回数が上述した除外判定回数閾値Ｃ３未満である場合（ステップＳ１５１６：Ｎｏ）は、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ステップＳ１５１７へ移行する。図１５に示すステップＳ１５１７〜Ｓ１５１９は、図１２に示したステップＳ１２１６〜Ｓ１２１８と同様である。

ステップＳ１５１６において、除外判定回数が上述した除外判定回数閾値Ｃ３以上である場合（ステップＳ１５１６：Ｙｅｓ）は、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ステップＳ１５１４へ移行する。これにより、タップ係数の初期値を算出する処理を、ＴＳ位置の推定からやり直すことができるため、たとえば判定回数の判定のみでＴＳ位置をリセットする場合に比べて、大きな雑音電力が継続または頻発する場合に早期にＴＳ位置をリセットすることができる。

このため、大きな雑音電力が継続または頻発し、正確な周波数オフセットを推定できない期間における処理量を低減し、装置の省電力化を図ることができる。また、早期にＴＳ位置をリセットすることで、ＴＳ位置の推定からの処理を早期にやり直すことができるため、大きな雑音電力が継続または頻発した場合における動作遅延の短縮を図ることができる。

除外判定回数の判定を周波数オフセットの保持と周波数オフセット保持数の判定との間において行う場合について説明したが、除外判定回数の判定のタイミングはこれに限らない。たとえば、ＡＥＱ＿ＴＳ１２０は、ステップＳ１５１１からステップＳ１５１２へ移行して除外判定回数をカウントアップした直後に除外判定回数の判定を行ってもよい。また、図１５に示した各ステップのうちのステップＳ１５１３を省いてもよい。

また、除外判定回数が除外判定回数閾値Ｃ３に達した場合にＴＳ位置をリセットしてＴＳ位置の推定をやり直す処理について説明したが、このような処理に限らない。たとえば、除外判定回数が除外判定回数閾値Ｃ３に達した場合に、上述した判定回数、周波数オフセット保持数、除外判定回数および保持した周波数オフセットをリセットし、ステップＳ１５１２へ移行するようにしてもよい。この場合も、周波数オフセットの保持をやり直すことで、たとえば、大きな雑音電力が継続または頻発する期間において推定した信頼度の低い周波数オフセットに基づいてタップ係数の初期値を設定して受信品質が低下することを回避することができる。

（実施の形態にかかる周波数オフセット除外判定部の他の例）
図１６は、実施の形態にかかる周波数オフセット除外判定部の他の一例を示す図である。図１６において、図１３に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。ＡＥＱ＿ＴＳ１２０が図１５に示した処理を行う場合は、図１１に示した周波数オフセット除外判定部１１０７は、たとえば、図１６に示すように、図１３に示した構成に加えて除外回数カウンタ１６０１を備える。

閾値判定部１３０１は、雑音電力が閾値より大きいと判定するごとに除外回数カウンタ１６０１をカウントアップさせる。除外回数カウンタ１６０１は、閾値判定部１３０１によって雑音電力が閾値より大きいと判定することによって周波数オフセットが除外された回数をカウントするカウンタである。除外回数カウンタ１６０１は、判定回数のカウント値が閾値以上になると、制御部１１０９（たとえば図１１参照）に対して動作リセットを指示する。これにより、周波数オフセットの除外回数が閾値に達した場合にタップ係数の初期値の算出をやり直すことができる。

このように、実施の形態にかかる適応等化回路１００によれば、入力信号に含まれるＴＳパターンに基づく周波数オフセットの各推定値のうちの、雑音電力が所定電力以下であるＴＳパターンに基づく周波数オフセットの複数の推定値を平均化することができる。これにより、周波数オフセットの推定に対する伝送路の雑音の影響を減らし、確度の高い周波数オフセットの推定値を得ることができる。

また、実施の形態にかかる適応等化回路１００によれば、平均化した推定値に基づいて周波数オフセットを補償したＴＳパターンに基づいてＡＥＱ１１０の設定値を算出することができる。これにより、伝送路特性により信号光に生じた歪みをＡＥＱ１１０により高い確度で補償することが可能になる。このため、たとえば、伝送エラーの発生頻度の低減と、伝送路の長距離化と、の少なくともいずれかを図ることができる。

以上説明したように、適応等化回路、ディジタルコヒーレント受信器および適応等化方法によれば、雑音の影響を減らして確度の高い周波数オフセットの推定値を得ることができる。

たとえば、近年の光通信における伝送トラフィックの増加に伴い、伝送速度が１００［Ｇｂｐｓ］を超える次世代光伝送システム導入の要求が高まっている。また、次世代光伝送システムにおいては、従来システム以上の伝送距離の実現も同時に求められている。

しかしながら、伝送速度で１００［Ｇｂｐｓ］超を実現するとなると、従来の光分散補償技術では補償性能が限界を迎える。このため、広範囲かつ高精度な波形歪み補償を行うことができるディジタルコヒーレント光受信器が望まれている。

これに対して、上述した実施の形態によれば、たとえば、確度の高いチャネル推定が可能になるため、伝送路特性をより正確に補償可能なＡＥＱのタップ係数の初期値を設定することができる。このため、伝送路特性を正確に補償し、伝送エラーの発生頻度の低減と、伝送路の長距離化と、の少なくともいずれかを図ることができる。

上述した各実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）演算部と平均化部と補償部と適応等化部とを備える適応等化回路であって、
前記演算部は、対象信号に繰り返し含まれる所定シンボルの信号が前記補償部によって補償された第２信号と、前記第２信号に基づくチャネル推定値と、前記所定シンボルの信号と、に基づいて前記所定シンボルの信号の雑音電力を演算し、
前記平均化部は、前記繰り返し含まれる所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの各推定値のうち、前記雑音電力が所定電力以下である前記所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの各推定値の平均値を得、
前記補償部は、前記平均値に基づいて前記所定シンボルの信号の周波数オフセットを補償して前記第２信号を得、
前記適応等化部は、前記第２信号に基づく設定値によって前記対象信号の適応等化処理を行う、
ことを特徴とする適応等化回路。

（付記２）前記平均化部は、前記繰り返し含まれる所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの各推定値のうち、前記雑音電力が所定電力より大きい前記所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの推定値を除外し、前記雑音電力が所定電力以下である前記所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの推定値の平均値を得ることを特徴とする付記１に記載の適応等化回路。

（付記３）前記平均化部は、前記推定値の数が所定数に達した場合に、前記所定数の推定値の平均値を得ることを特徴とする付記１または２に記載の適応等化回路。

（付記４）前記雑音電力が前記所定電力以下か否かを判定した回数が前記所定数より大きい閾値に達した場合に、前記推定値を破棄させる制御を行う制御部を備えることを特徴とする付記３に記載の適応等化回路。

（付記５）前記対象信号における前記所定シンボルの信号の位置を推定し、推定した位置に基づいて前記対象信号から前記所定シンボルの信号を取得する取得部を備え、
前記演算部は、取得された前記所定シンボルの信号に基づいて前記雑音電力を演算し、
前記平均化部は、取得された前記所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの各推定値のうち、前記雑音電力が前記所定電力以下である前記所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの推定値を保持し、
前記制御部は、前記雑音電力が前記所定電力以下か否かを判定した回数が前記閾値に達した場合に、前記推定値を破棄させ、取得された前記所定シンボルの信号の位置の推定をやり直させる制御を行う、
ことを特徴とする付記４に記載の適応等化回路。

（付記６）前記雑音電力が前記所定電力より大きいと判定した回数が閾値に達した場合に、前記推定値を破棄させる制御部を備えることを特徴とする付記３〜５のいずれか一つに記載の適応等化回路。

（付記７）前記対象信号における前記所定シンボルの信号の位置を推定し、推定した位置に基づいて前記対象信号から前記所定シンボルの信号を取得する取得部を備え、
前記演算部は、取得された前記所定シンボルの信号に基づいて前記雑音電力を演算し、
前記平均化部は、取得された前記所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの各推定値のうち、前記雑音電力が前記所定電力以下である前記所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの各推定値の平均値を得、
前記制御部は、前記雑音電力が前記所定電力より大きいと判定した回数が前記閾値に達した場合に、前記推定値を破棄させ、取得された前記所定シンボルの信号の位置の推定をやり直させる制御を行う、
ことを特徴とする付記６に記載の適応等化回路。

（付記８）前記適応等化部は、設定されたタップ係数に応じたフィルタリングを行うＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ：有限インパルス応答）フィルタによって前記適応等化処理を行い、周波数オフセットが補償された前記所定シンボルの信号に基づいて前記タップ係数の初期値を設定することを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の適応等化回路。

（付記９）前記適応等化部は、周波数オフセットが補償された前記所定シンボルの信号に基づくチャネル推定値から算出されたタップ係数を前記初期値に設定することを特徴とする付記８に記載の適応等化回路。

（付記１０）受光処理部と演算部と平均化部と補償部と適応等化部と復号部とを備えるディジタルコヒーレント受信器であって、
前記受光処理部は、伝送路からの信号光と局発光とを混合して得られた光の光電変換およびディジタル変換を行い、
前記演算部は、前記受光処理部により得られた信号に繰り返し含まれる所定シンボルの信号が前記補償部によって補償された第２信号と、前記第２信号に基づくチャネル推定値と、前記所定シンボルの信号と、に基づいて前記所定シンボルの信号の雑音電力を演算し、
前記平均化部は、前記繰り返し含まれる所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの各推定値のうち、前記雑音電力が所定電力以下である前記所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの各推定値の平均値を得、
前記補償部は、前記平均値に基づいて前記所定シンボルの信号の周波数オフセットを補償して前記第２信号を得、
前記適応等化部は、前記第２信号に基づく設定値によって、前記受光処理部により得られた信号の適応等化処理を行い、
前記復号部は、前記適応等化部によって適応等化処理が行われた信号に基づく復号を行う、
ことを特徴とするディジタルコヒーレント受信器。

（付記１１）対象信号に繰り返し含まれる所定シンボルの信号が補償された第２信号と、前記第２信号に基づくチャネル推定値と、前記所定シンボルの信号と、に基づいて前記所定シンボルの信号の雑音電力を演算し、
前記繰り返し含まれる所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの各推定値のうち、前記雑音電力が所定電力以下である前記所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの各推定値の平均値を得、
前記平均値に基づいて前記所定シンボルの信号の周波数オフセットを補償して前記第２信号を得、
前記第２信号に基づく設定値によって前記対象信号の適応等化処理を行う、
ことを特徴とする適応等化方法。

１００ 適応等化回路
１１０ ＡＥＱ
１２０ ＡＥＱ＿ＴＳ
２００ 偏波回転
２１１，３１１，４１１ Ｘ偏波成分
２１２，３１２，４１２ Ｙ偏波成分
２２１，２２２ 偏光方向
３００ 偏波間ディレイ差
４００ 偏波間ロス差
５００ ディジタルコヒーレント受信器
５０１ ディジタル回路
５１０ コヒーレント受光フロントエンド
５２０ 波形歪み補償器
５３０ 位相調整器
５４０ 適応等化器
５５０ 復調／データ再生回路
６１１〜６１４ ＦＩＲフィルタ
６２１，６２２ 加算部
６３０ 係数制御部
７１１〜７１Ｎ 遅延部
７２０〜７２Ｎ 乗算部
８０１ 周期
８１０ 信号
８１１ ＴＳ
８２０，９２０ 伝送路
８２１ ＴＳ推定位置
９１０ 送信部
９１１，９３１ ハイブリッド処理
９３０ 受信部
１１０１ ＴＳ同期部
１１０２ 周波数オフセット推定部
１１０３ 周波数オフセット選択部
１１０４ 周波数オフセット補償部
１１０５ チャネル推定部
１１０６ 雑音電力演算部
１１０７ 周波数オフセット除外判定部
１１０８ 周波数オフセット平均化部
１１０９ 制御部
１３０１ 閾値判定部
１３０２ 閾値判定回数カウンタ
１４０１ 周波数オフセット保持部
１４０２ 値保持カウンタ
１４０３ 平均化部
１６０１ 除外回数カウンタ

Claims (7)

1. 演算部と平均化部と補償部と適応等化部とを備える適応等化回路であって、
   前記演算部は、対象信号に繰り返し含まれる所定シンボルの信号が前記補償部によって補償された第２信号と、前記第２信号に基づくチャネル推定値と、前記所定シンボルの信号と、に基づいて前記所定シンボルの信号の雑音電力を演算し、
   前記平均化部は、前記繰り返し含まれる所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの各推定値のうち、前記雑音電力が所定電力以下である前記所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの各推定値の平均値を得、
   前記補償部は、前記平均値に基づいて前記所定シンボルの信号の周波数オフセットを補償して前記第２信号を得、
   前記適応等化部は、前記第２信号に基づく設定値によって前記対象信号の適応等化処理を行う、
   ことを特徴とする適応等化回路。
2. 前記平均化部は、前記推定値の数が所定数に達した場合に、前記所定数の推定値の平均値を得ることを特徴とする請求項１に記載の適応等化回路。
3. 前記雑音電力が前記所定電力以下か否かを判定した回数が前記所定数より大きい閾値に達した場合に、前記推定値を破棄させる制御を行う制御部を備えることを特徴とする請求項２に記載の適応等化回路。
4. 前記対象信号における前記所定シンボルの信号の位置を推定し、推定した位置に基づいて前記対象信号から前記所定シンボルの信号を取得する取得部を備え、
   前記演算部は、取得された前記所定シンボルの信号に基づいて前記雑音電力を演算し、
   前記平均化部は、取得された前記所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの各推定値のうち、前記雑音電力が前記所定電力以下である前記所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの推定値を保持し、
   前記制御部は、前記雑音電力が前記所定電力以下か否かを判定した回数が前記閾値に達した場合に、前記推定値を破棄させ、取得された前記所定シンボルの信号の位置の推定をやり直させる制御を行う、
   ことを特徴とする請求項３に記載の適応等化回路。
5. 前記雑音電力が前記所定電力より大きいと判定した回数が閾値に達した場合に、前記推定値を破棄させる制御部を備えることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の適応等化回路。
6. 受光処理部と演算部と平均化部と補償部と適応等化部と復号部とを備えるディジタルコヒーレント受信器であって、
   前記受光処理部は、伝送路からの信号光と局発光とを混合して得られた光の光電変換およびディジタル変換を行い、
   前記演算部は、前記受光処理部により得られた信号に繰り返し含まれる所定シンボルの信号が前記補償部によって補償された第２信号と、前記第２信号に基づくチャネル推定値と、前記所定シンボルの信号と、に基づいて前記所定シンボルの信号の雑音電力を演算し、
   前記平均化部は、前記繰り返し含まれる所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの各推定値のうち、前記雑音電力が所定電力以下である前記所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの各推定値の平均値を得、
   前記補償部は、前記平均値に基づいて前記所定シンボルの信号の周波数オフセットを補償して前記第２信号を得、
   前記適応等化部は、前記第２信号に基づく設定値によって、前記受光処理部により得られた信号の適応等化処理を行い、
   前記復号部は、前記適応等化部によって適応等化処理が行われた信号に基づく復号を行う、
   ことを特徴とするディジタルコヒーレント受信器。
7. 対象信号に繰り返し含まれる所定シンボルの信号が補償された第２信号と、前記第２信号に基づくチャネル推定値と、前記所定シンボルの信号と、に基づいて前記所定シンボルの信号の雑音電力を演算し、
   前記繰り返し含まれる所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの各推定値のうち、前記雑音電力が所定電力以下である前記所定シンボルの信号に基づく周波数オフセットの各推定値の平均値を得、
   前記平均値に基づいて前記所定シンボルの信号の周波数オフセットを補償して前記第２信号を得、
   前記第２信号に基づく設定値によって前記対象信号の適応等化処理を行う、
   ことを特徴とする適応等化方法。

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