JP2019092100A - 光受信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】異なる強度レベルを有する複数系列のデータが時分割多重されている時系列データであっても、系列ごとに適切な等化処理を行って正しく復調すること。【解決手段】２種類以上であるＭ種類の系列のデータが時分割多重されたデータを受信して時系列データとして出力する受信部と、更新値に基づいて更新するタップ係数に基づいて時系列データに対する等化処理を行うフィルタ部と、フィルタ部が等化処理した時系列データから系列の各々が分離するようにデータを抽出することによりＭの正の整数倍の数であるＮ個の分離系列データを生成して出力するサンプリング部と、分離系列データに含まれるシンボルの判定をＮ個の分離系列データごとに予め定められる閾値に基づいて行うＮ個の閾値判定部と、サンプリング部が出力する分離系列データと、閾値判定部の判定結果と、受信部が出力する時系列データとに基づいて更新値を算出する更新値算出部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、光受信装置に関する。
データ通信需要の増大に伴い、大容量トラヒックの伝送を可能とする光信号変調技術や、光信号多重技術を用いた光伝送ネットワークが普及しつつある。特に、１波当たりの伝送速度が１００Ｇｂｉｔ／ｓｅｃ（以下「Ｇｂ／ｓ」という。）以上の超高速光伝送システムにおいて、コヒーレント検波とデジタル信号処理技術を組み合わせたデジタルコヒーレント技術が広く用いられるようになってきている。
これに対して、ＬＴＥ（Long Term Evolution）に代表されるモバイル端末における大容量データ通信の普及により、上記のデジタルコヒーレント技術よりも安価に、すなわち、より簡易な送受信の装置構成によって１００Ｇｂ／ｓ級の超高速光伝送を実現することが求められている。
簡易な装置構成で１００Ｇｂ／ｓ級の超高速光伝送を実現する方式として、光信号の強度情報に基づいてデータ信号の復調を行う直接検波方式が注目されている。その中でも、２値の強度変調信号であるＮＲＺ（Non Return-to-Zero）方式に比べて、高い周波数利用効率を有する４値強度変調方式であるＰＡＭ４（4-level Pulse Amplitude Modulation）を用いた超高速光伝送方式の検討が特に進められている。
デジタルコヒーレント技術を用いた１００Ｇｂ／ｓ級光伝送では、一般に偏波多重ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）の変調方式（以下「ＰＤＭ−ＱＰＳＫ」（Polarization Division Multiplexing）−ＱＰＳＫという。）が用いられている。ＰＤＭ−ＱＰＳＫを用いた場合の変調速度は２５ＧＢｄ（ＧｉｇａＢａｕｄ）程度である。これに対して、ＰＡＭ４の変調方式を用いて１００Ｇｂ／ｓ級の超高速光伝送を行う場合の変調速度は、５０ＧＢｄ程度となる。そのため、ＰＡＭ４を用いた場合の信号スペクトルは、ＰＤＭ−ＱＰＳＫ方式よりも広い周波数を占有する信号スペクトルとなる。
広い周波数を占有するということは、１００Ｇｂ／ｓ級の超高速光伝送の実現のためにＰＡＭ４の変調方式を適用した場合、ＰＤＭ−ＱＰＳＫ方式に比べて電気デバイスの帯域制限に起因する波形劣化の影響を大きく受けてしまうことを意味する。また、より簡易で低価格な装置構成で１００Ｇｂ／ｓ級の超高速光伝送を実現するためには、より狭帯域な電気デバイスの利用が不可欠である。そのため、ＰＡＭ４の変調方式によって変調された伝送信号の帯域制限耐力を向上させることが重要であり、帯域制限耐力を向上させる技術の検討が進められている（例えば、特許文献１参照）。
ＰＡＭ４の変調方式における帯域制限耐力を向上させる技術として、例えば、ＱＡ−ＣＰＡＭ（Quadrature Amplitude Coding PAM）方式やＰＩ−ＣＰＡＭ（Polarization Interleaved Coding PAM）方式などの技術が提案されている。
ＱＡ−ＣＰＡＭ方式では、ＰＡＭ４信号で用いる４値の光強度信号に対して光位相を用いた符号化を適用することにより、元のＰＡＭ４信号が有する４値の強度情報と同一の強度情報を維持しつつ、光位相の自由度を用いた１３値の光位相振幅変調信号に変換する方式である（例えば、非特許文献１参照）。
また、ＰＩ−ＣＰＡＭ方式では、ＰＡＭ４信号で用いる４値の光強度信号に対して光偏波を用いた符号化を適用することにより、元のＰＡＭ４信号が有する４値の強度情報と同一の強度情報を維持しつつ、光位相及び偏波の自由度を用いた１３値の光偏波振幅変調信号に変換する方式である（例えば、非特許文献２参照）。ＱＡ−ＣＰＡＭ方式及びＰＩ−ＣＰＡＭ方式では、強度情報を維持しつつ、ＰＡＭ４信号の４値の光強度信号を符号化により１３値とすることで帯域制限に対する耐力を向上させることを可能としている。
特開２０１７−１６３２２５号公報
上述したＱＡ−ＣＰＡＭ方式では、光送信装置側において、ＩＱ変調器を用いて光波を構成する同相チャネル（In Phase Channel（以下「Ｉ−ｃｈ」という。））と、直交チャネル（Quadrature Channel(以下「Ｑ−ｃｈ」という。)）の各々に対して独立に７値の光振幅変調を適用することにより１３値の光位相振幅変調信号を生成する。図１７は、理想的な１３値の光位相振幅変調信号のコンステレーションを示す図である。
Ｉ−ｃｈの光位相振幅変調信号とＱ−ｃｈの光位相振幅変調信号は、時系列的に交互に現れる状態、すなわち、多重化することにより時分割多重される状態で生成される。そのため、光受信装置側では、従来の直接検波によって信号を検波することで、１３値に光位相振幅変調された光信号の光位相が縮退するため、特別な復号化処理を適用することなく、元のＰＡＭ４信号が有していた４値の強度情報を検出することができる。
これに対して、上述したＰＩ−ＣＰＡＭ方式では、光送信装置側においてＸ偏波用のＭＺ（Mach-Zehnder：マッハツェンダー）変調器と、Ｙ偏波用のＭＺ変調器とを用いて光波を構成するＸ偏波とＹ偏波の各々に対して７値の光振幅変調を適用することにより１３値の光偏波振幅変調信号を生成する。図１８（ａ），（ｂ）はそれぞれ、Ｘ偏波とＹ偏波の理想的な１３値の光偏波振幅変調信号のコンステレーションを示す図である。
Ｘ偏波の光偏波振幅変調信号とＹ偏波の光偏波振幅変調信号は、時系列的に交互に現れる状態、すなわち、多重化することにより時分割多重される状態で生成される。そのため、光受信装置側では、従来の直接検波によって信号を検波することで、１３値に光偏波振幅変調された光信号の光位相と偏波が縮退するため、特別な復号化処理を適用することなく、元のＰＡＭ４信号が有していた４値の強度情報を検出することができる。
ＱＡ−ＣＰＡＭ方式では、Ｉ−ｃｈ及びＱ−ｃｈにおいて独立に７値の光振幅変調信号が生成されるため、ＩＱ変調器のＩ−ｃｈ側変調器と、Ｑ−ｃｈ側変調器において透過特性や損失に差がある等の不均一性が存在する場合、図１９に示すような歪みのあるコンステレーションになってしまう。そのため、直接検波した受信信号のアイパターンは、図２０に示すような、Ｉ−ｃｈから得られる４値の強度レベルと、Ｑ−ｃｈから得られる４値の強度レベルが必ずしも等しい値にはならない形状となる。
ＰＩ−ＣＰＡＭ方式においても同様に、Ｘ偏波側の変調器とＹ偏波側の変調器で透過特性や損失に差がある等の不均一性が存在する場合、図２１（ａ），（ｂ）に示すような歪みのあるコンステレーションになる。そのため、直接検波した受信信号のアイパターンは図２２に示すような、Ｘ偏波から得られる４値の強度レベルとＹ偏波から得られる４値の強度レベルが必ずしも等しい値にはならない形状となる。
このような光信号に対して、図２３に示すような一般的な構成の光受信装置３００を用いてシンボル判定を行っても、異なる強度レベルを有する４つの値を有するデータが時系列的に交互に現れるため、必ずしも正しいシンボル判定を行うことができない。そのため、正しい復調を行うことが難しく、また、適応的な波形等化を行うこともできないという問題がある。
上記事情に鑑み、本発明は、異なる強度レベルを有する複数系列のデータが時分割多重されている時系列データであっても、系列ごとに適切な等化処理を行って正しく復調することができる技術の提供を目的としている。
本発明の一態様は、２種類以上であるＭ種類の系列のデータが時分割多重されたデータを受信して時系列データとして出力する受信部と、更新値に基づいて更新するタップ係数を用いて、前記時系列データに対する等化処理を行うフィルタ部と、前記等化処理後の時系列データから前記系列の各々が分離するように前記データを抽出することにより前記Ｍの正の整数倍の数であるＮ個の分離系列データを生成して出力するサンプリング部と、前記分離系列データに含まれるシンボルの判定を、前記Ｎ個の分離系列データそれぞれに予め定められる閾値に基づいて行うＮ個の閾値判定部と、前記サンプリング部が出力する前記分離系列データと、前記閾値判定部の判定結果と、前記受信部が出力する前記時系列データとに基づいて前記更新値を算出する更新値算出部とを備える光受信装置である。
本発明の一態様は、上記の光受信装置であって、前記フィルタ部、前記サンプリング部、前記閾値判定部及び前記更新値算出部のそれぞれを対応付けてＮ個ずつ備え、前記受信部は、前記時系列データをＮ個複製し、複製した前記時系列データを前記Ｎ個のフィルタ部に分配して出力し、Ｎ個の前記フィルタ部の各々は、前記タップ係数に基づいて前記受信部が出力する前記時系列データに対する前記等化処理を行い、前記等化処理した前記時系列データを対応する前記サンプリング部に出力し、Ｎ個の前記サンプリング部の各々は、対応する前記フィルタ部が出力する前記時系列データから前記系列の各々が分離するように前記サンプリング部ごとに予め定められる位置の前記データを抽出することにより前記分離系列データを生成して対応する前記閾値判定部に出力し、Ｎ個の前記閾値判定部の各々は、対応する前記サンプリング部が出力する前記分離系列データに含まれるシンボルの判定を前記分離系列データごとに予め定められる閾値に基づいて行い、Ｎ個の前記更新値算出部は、対応する前記サンプリング部が出力する前記分離系列データと、対応する前記閾値判定部の判定結果と、前記受信部が出力する前記時系列データとに基づいて前記更新値を算出し、算出した前記更新値を対応する前記フィルタ部に出力する。
本発明の一態様は、上記の光受信装置であって、前記フィルタ部及び前記更新値算出部の個数は１個であり、前記サンプリング部は、前記フィルタ部に接続する１個の第１サンプリング部と、前記Ｎ個の閾値判定部の各々に接続するＮ個の第２サンプリング部とを備えており、前記第１サンプリング部は、前記フィルタ部が前記等化処理した前記時系列データを取り込んでＮ個複製し、複製した前記時系列データを前記Ｎ個の第２サンプリング部に分配して出力し、前記第２サンプリング部の各々は、前記系列の各々が分離するように前記第１サンプリング部が出力する前記時系列データから前記第２サンプリング部ごとに予め定められる位置の前記データを抽出することにより前記分離系列データを生成し、生成した前記分離系列データを対応する前記閾値判定部に出力し、前記更新値算出部は、いずれかの前記第２サンプリング部に予め対応付けられており、対応する前記第２サンプリング部が出力する前記分離系列データと、当該第２サンプリング部に対応する前記閾値判定部の判定結果と、前記受信部が出力する前記時系列データとに基づいて前記更新値を算出する。
本発明の一態様は、上記の光受信装置であって、前記フィルタ部の数は１個であり、前記更新値算出部の数は２個以上であり、前記サンプリング部は、前記フィルタ部に接続する１個の第１サンプリング部と、前記第１サンプリング部に接続するＮ個の第２サンプリング部とを備えており、前記第１サンプリング部は、前記フィルタ部が前記等化処理した前記時系列データを取り込んでＮ個複製し、複製した前記時系列データを前記Ｎ個の第２サンプリング部に分配して出力し、前記第２サンプリング部の各々は、前記系列の各々が分離するように前記第１サンプリング部が出力する前記時系列データから前記第２サンプリング部ごとに予め定められる位置の前記データを抽出することにより前記分離系列データを生成して出力し、前記更新値算出部の各々は、それぞれ異なるいずれかの前記第２サンプリング部に予め対応付けられており、対応付けられる前記第２サンプリング部が出力する前記分離系列データと、当該第２サンプリング部に対応する前記閾値判定部の判定結果と、前記受信部が出力する前記時系列データとに基づいて前記更新値を算出し、前記フィルタ部は、複数の前記更新値算出部が算出するいずれかの前記更新値を選択し、選択した前記更新値に基づいて前記タップ係数を更新し、更新した前記タップ係数に基づいて前記時系列データに対する等化処理を行う。
本発明の一態様は、上記の光受信装置であって、前記Ｍの値は、２であり、前記時分割多重されたデータに含まれる前記系列の一方は光信号のＸ偏波に重畳され、かつ前記系列の他方は前記光信号のＹ偏波に重畳されるか、または、前記系列の一方は、光信号の同相チャネルに重畳され、かつ前記系列の他方は、前記光信号の直交チャネルに重畳されている。
本発明の一態様は、上記の光受信装置であって、２種類の前記系列のデータは、ＱＡ−ＣＰＡＭ方式、またはＰＩ−ＣＰＡＭ方式で符号化されたデータである。
本発明の一態様は、上記の光受信装置であって、前記受信部は、局発光を射出する局発光源と、前記局発光源から射出された局発光を用いたコヒーレント検波により同相成分及び直交成分の光信号を検出する光ハイブリッドと、検出された同相成分及び直交成分の光信号を電気信号に変換するバランス検波器と、アナログの前記電気信号をサンプリングしてデジタル信号に変換して時系列データを生成するアナログデジタル変換部とを備える。
本発明により、異なる強度レベルを有する複数系列のデータが時分割多重されている時系列データであっても、系列ごとに適切な等化処理を行って正しく復調することが可能となる。
第１の実施形態の光伝送システムの構成を示すブロック図である。 同実施形態の光送信装置の処理の流れを示すフローチャートである。 同実施形態の光受信装置の処理の流れを示すフローチャートである。 同実施形態の光受信装置が受信する光信号に含まれる時系列データの構成を示す図である。 第２の実施形態の光伝送システムの構成を示すブロック図である。 同実施形態の光送信装置の処理の流れを示すフローチャートである。 同実施形態の光受信装置の処理の流れを示すフローチャートである。 同実施形態の光受信装置の処理の流れを示す図である。 同実施形態の光受信装置の評価実験に用いたＱＡ−ＣＰＡＭ方式で変調された信号のアイパターンを示す図である。 同実施形態の光受信装置の評価実験の結果を示すグラフである。 第３の実施形態の光受信装置の構成を示すブロック図である。 同実施形態の光受信装置の処理の流れを示すフローチャートである。 第４の実施形態の光受信装置の構成を示すブロック図である。 同実施形態の光受信装置の処理の流れを示すフローチャートである。 第５の実施形態の光受信装置の構成を示すブロック図である。 同実施形態の光受信装置の処理の流れを示すフローチャートである。 ＱＡ−ＣＰＡＭ方式で変調された１３値光位相振幅変調信号の理想的なコンステレーションを示す図である。 ＰＩ−ＣＰＡＭ方式で変調された１３値光偏波振幅変調信号の理想的なコンステレーションを示す図である。 ＱＡ−ＣＰＡＭ方式で変調された１３値光位相振幅変調信号において透過特性に差がある場合のコンステレーションを示す図である。 図１９の場合のアイパターンを示す図である。 ＰＩ−ＣＰＡＭ方式で変調された１３値光偏波振幅変調信号において透過特性に差がある場合のコンステレーションを示す図である。 図２１の場合のアイパターンを示す図である。 一般的な光受信装置の構成を示すブロック図である。
（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態における光伝送システムＡを示すブロック図である。
光伝送システムＡは、光送信装置１、光受信装置２及び光ファイバ伝送路５を備える。光ファイバ伝送路５は、光送信装置１と光受信装置２とを接続する伝送路である。
光送信装置１は、送信信号生成部１０、Ｍ個の信号光源１１−１〜１１−Ｍ、Ｍ個の光変調部１２−１〜１２−Ｍ及び光合成部１３を備える。ここで、Ｍは、２以上の整数である。
送信信号生成部１０は、外部から送信信号を取り込み、取り込んだ送信信号を符号化してＭ個の系列の電気的な符号化信号を生成し、生成したＭ個の系列の符号化信号を光変調部１２−１〜１２−Ｍの各々に出力する。
信号光源１１−１〜１１−Ｍは、光を出力する。
光変調部１２−１〜１２−Ｍは、各々に対応する信号光源１１−１〜１１−Ｍから出力される光に対して、送信信号生成部１０から出力された符号化信号に基づいて変調を行うことによって光信号を生成する。光変調部１２−１〜１２−Ｍは、例えばＭＺ変調器である。
光合成部１３は、光変調部１２−１〜１２−Ｍによって生成されたＭ個の系列の光信号を合成して、Ｍ個の系列の光信号を多重した光信号を生成する。また、光合成部１３は、多重して生成した光信号を、光ファイバ伝送路５を介して光受信装置２に送信する。
光受信装置２は、受信部２００、Ｎ個のフィルタ部２２−１〜２２−Ｎ、Ｎ個のサンプリング部２３−１〜２３−Ｎ、Ｎ個の閾値判定部２６−１〜２６−Ｎ、Ｎ個の加算器２７−１〜２７−Ｎ、Ｎ個の更新値算出部２８−１〜２８−Ｎ及び多重部２９を備える。ここで、Ｎは、Ｍの値を正の整数倍した値である。
受信部２００は、ＰＤ(Photo Detector)２０とＡＤＣ(Analog-to-Digital Converter)２１を備える。
ＰＤ２０は、光ファイバ伝送路５に接続され、光送信装置１が送信する光信号を受信して光信号をアナログの電気信号に変換して出力する。
ＡＤＣ２１は、ＰＤ２０が出力するアナログの電気信号をサンプリングしてデジタル信号に変換して時系列データを生成する。例えば、ＡＤＣ２１は、ＰＤ２０が出力するアナログの電気信号を、２Ｓｐｓ（Sample/symbol）でサンプリングしてデジタル信号に変換して時系列データを生成する。また、ＡＤＣ２１は、生成した時系列データを複製して、Ｎ個の時系列データを生成し、生成したＮ個の時系列データの各々をＮ個のフィルタ部２２−１〜２２−Ｎのそれぞれに分配して出力する。
フィルタ部２２−１〜２２−Ｎは、適応等化処理に相当するデジタル信号処理を行う適応線形デジタルフィルタである。フィルタ部２２−１〜２２−Ｎは、例えば、Ｔ／２間隔の有限長タップを有するＦＩＲ(Finite Impulse Response)フィルタである。ここで、Ｔは、シンボルの周期、すなわち変調周期であり、例えば、１００ＧＢｄで変調された信号の場合、Ｔ＝１０ｐｓ（pico second）となる。
また、フィルタ部２２−１〜２２−Ｎは、更新値算出部２８−１〜２８−Ｎが逐次算出する更新値に基づいてタップ係数を更新し、更新したタップ係数を有限長タップに適用して時系列データに対して波形等化等の等化処理を行う。タップ係数の更新は、例えば、現在のタップ係数に対して更新値を加算することによって行われる。また、フィルタ部２２−１〜２２−Ｎは、各々に対応する更新値算出部２８−１〜２８−Ｎに対してＡＤＣ２１から受けた時系列データを出力する。
サンプリング部２３−１〜２３−Ｎは、等化処理された時系列データからＭ個の系列を分離するようにサンプリングを行って分離系列データ＃１〜＃Ｎを生成する。
閾値判定部２６−１〜２６−Ｎは、内部に記憶領域を有しており、当該記憶領域に分離系列データ＃１〜＃Ｎごとに予め定められる閾値を予め記憶させる。また、閾値判定部２６−１〜２６−Ｎは、内部の記憶領域が記憶する閾値に基づいて、各々に対応するサンプリング部２３−１〜２３−Ｎが出力する分離系列データ＃１〜＃Ｎに含まれるデータがどのシンボルに該当するかを判定するシンボル判定処理を行う。また、閾値判定部２６−１〜２６−Ｎは、判定結果となるシンボル、例えば、４値信号であれば４個の値のいずれかの値の系列からなるシンボル系列データを生成して出力する。
多重部２９は、閾値判定部２６−１〜２６−Ｎが出力するシンボル系列データを多重して単一の時系列データを生成し、生成した時系列データを復調データとして外部に出力する。
加算器２７−１〜２７−Ｎは、各々に対応するサンプリング部２３−１〜２３−Ｎの出力と、各々に対応する閾値判定部２６−１〜２６−Ｎの出力とに接続されている。また、加算器２７−１〜２７−Ｎは、各々に対応するサンプリング部２３−１〜２３−Ｎから出力された分離系列データ＃１〜＃Ｎの値を取り込む。また、加算器２７−１〜２７−Ｎは、各々に対応する閾値判定部２６−１〜２６−Ｎから出力されたシンボル系列データの値であって、取り込んだ分離系列データ＃１〜＃Ｎの値に対応する値をマイナスの符号を付与して取り込む。
また、加算器２７−１〜２７−Ｎは、取り込んだ２つの値を加算、すなわち分離系列データ＃１〜＃Ｎの値から、対応するシンボル系列データの値を減算し、減算により算出した減算値を各々に対応する更新値算出部２８−１〜２８−Ｎに出力する。
更新値算出部２８−１〜２８−Ｎは、各々に対応する加算器２７−１〜２７−Ｎから出力された減算値と、フィルタ部２２−１〜２２−Ｎから受けた時系列データとに基づいて、例えば、ＤＤ−ＬＭＳ（Decision-directed Least Mean Square）アルゴリズムによりタップ係数の更新値を算出する。また、更新値算出部２８−１〜２８−Ｎは、算出した更新値を各々に対応するフィルタ部２２−１〜２２−Ｎに出力する。
（第１の実施形態の光伝送システムの処理）
次に、図２から図４を参照しつつ第１の実施形態の光伝送システムＡによる処理について説明する。図２は、光送信装置１による処理の流れを示すフローチャートである。
送信信号生成部１０は、外部から送信信号を取り込み、取り込んだ送信信号を符号化してＭ個の系列の電気的な符号化信号を生成する（ステップＳ１ｓ）。送信信号生成部１０は、符号化信号を生成する際、Ｍ個の系列の符号化信号が時系列的に交互に現れるように間隔を空ける符号化を行う。送信信号生成部１０は、生成したＭ個の系列の符号化信号を光変調部１２−１〜１２−Ｍの各々に出力する。
光変調部１２−１〜１２−Ｍの各々は、送信信号生成部１０が各々に対して出力する符号化信号に基づいて、各々に対応する信号光源１１−１〜１１−Ｍから出力される光に対して変調を行って光信号を生成する（ステップＳ２ｓ）。ここで、信号光源１１−１〜１１−Ｍが出力する光は、例えば、互いに重ならないように光の位相や偏波の角度がずらされている光である。
光合成部１３は、光変調部１２−１〜１２−Ｍが生成したＭ個の系列の光信号を合成する（ステップＳ３ｓ）。上述したように、送信信号生成部１０によってＭ個の系列の符号化信号が、時系列的に交互に現れるように間隔を空ける符号化が行われているため、光合成部１３が合成して生成する光信号は、Ｍ個の系列の光信号が時分割多重された光信号となる。光合成部１３は、合成した光信号を、光ファイバ伝送路５を介して光受信装置２に送信する（ステップＳ４ｓ）。
図３は、光受信装置２による処理の流れを示すフローチャートである。
ＰＤ２０は、光送信装置１が送信する光信号を受信して光信号をアナログの電気信号に変換して出力する（ステップＳ１ｒ）。ＡＤＣ２１は、ＰＤ２０が出力するアナログの電気信号を、例えば、２Ｓｐｓでサンプリングしてデジタル信号に変換して時系列データを生成する。ＡＤＣ２１は、生成した時系列データを複製して、Ｎ個の時系列データを生成し、生成したＮ個の時系列データの各々をＮ個のフィルタ部２２−１〜２２−Ｎのそれぞれに分配して出力する（ステップＳ２ｒ）。
フィルタ部２２−１〜２２−Ｎは、各々に対応する更新値算出部２８−１〜２８−Ｎが算出した更新値に基づいてタップ係数を更新し、更新したタップ係数を有限長タップに適用して時系列データに対して等化処理を行う（ステップＳ３ｒ）。
サンプリング部２３−１〜２３−Ｎは、Ｍ個の系列を分離するようにサンプリングを行って分離系列データ＃１〜＃Ｎを生成する（ステップＳ４ｒ）。例えば、Ｍ＝３の場合、フィルタ部２２−１〜２２−Ｎが出力する時系列データは、図４に示すようなデータ構成、すなわち、先頭から順に「＃１」のデータ群のデータ、「＃２」のデータ群のデータ及び「＃３」のデータ群のデータが繰り返し時分割多重されたデータ構成となっている。
ここで、「＃１」のデータ群とは、光変調部１２−１が変調したデータ群のことであり、「＃２」のデータ群とは、光変調部１２−２が変調したデータ群のことであり、「＃３」のデータ群とは、光変調部１２−３が変調したデータ群のことである。
Ｎ＝３である場合、例えば、サンプリング部２３−１は、「＃１」のデータ群のデータをサンプリングにより抽出して分離系列データ＃１を生成する。サンプリング部２３−２は、「＃２」のデータ群のデータをサンプリングにより抽出して分離系列データ＃２を生成する。サンプリング部２３−３は、「＃３」のデータ群のデータをサンプリングにより抽出して分離系列データ＃３を生成する。
抽出の手法としては、等化処理された時系列データが２Ｓｐｓでサンプリングされたデータであることを考慮した上で「＃１」、「＃２」及び「＃３」ごとに予め定められる位置から直接読み出すようにしてもよいし、等化処理された時系列データを１Ｓｐｓにリサンプリングしてから「＃１」、「＃２」及び「＃３」ごとに予め定められる位置から読み出すようにしてもよい。
また、上述したようにＮは、Ｍの値を正の整数倍した値であってもよいため、Ｍ＝３の場合、Ｎは、［３，６，９，・・・］という３の倍数の値を取り得る。例えば、Ｍ＝３、Ｎ＝６の場合、サンプリング部２３−１，２３−２，２３−３の各々は、「＃１」，「＃２」，「＃３」のデータを順にサンプリングにより抽出する。サンプリング部２３−４，２３−５，２３−６の各々は、その後に続く「＃１」，「＃２」，「＃３」のデータを順にサンプリングにより抽出する。すなわち、「＃１」のデータ群は、サンプリング部２３−１とサンプリング部２３−４により交互に抽出され、「＃２」のデータ群は、サンプリング部２３−２とサンプリング部２３−５により交互に抽出され、「＃３」のデータ群は、サンプリング部２３−３とサンプリング部２３−６により交互に抽出されることになる。
閾値判定部２６−１〜２６−Ｎの各々の内部の記憶領域は、サンプリング部２３−１〜２３−Ｎが生成して出力する分離系列データ＃１〜＃Ｎごとに予め定められる閾値を予め記憶している。閾値判定部２６−１〜２６−Ｎは、内部の記憶領域が記憶する閾値に基づいて、対応するサンプリング部２３−１〜２３−Ｎが出力する分離系列データ＃１〜＃Ｎに対してシンボル判定処理を行う。閾値判定部２６−１〜２６−Ｎは、判定結果となるシンボルの系列からなるシンボル系列データを生成して出力する（ステップＳ５ｒ）。
分離系列データ＃１〜＃Ｎごとに予め閾値を定める理由は、以下の通りである。すなわち、光送信装置１の光変調部１２−１〜１２−Ｍの各々に不均一性が存在する場合、例えば、図２０及び図２２に示したアイパターンのように、光変調部１２−１〜１２−Ｍが変調して生成する光信号には強度レベルにばらつきが生じる。そのため、分離系列データ＃１〜＃Ｎごとに、強度レベルのばらつきに応じた閾値を予め定めておかないと正しくシンボル判定を行うことができなくなるためである。また、予め定められる閾値とは、判定対象のシンボルの数に応じた数、例えば、４値信号であれば４値を判別できる少なくとも３つの値からなる閾値である。
多重部２９は、閾値判定部２６−１〜２６−Ｎが出力するシンボル系列データを多重して単一の時系列データを生成し、生成した時系列データを復調データとして外部に出力する（ステップＳ６ｒ）。
ステップＳ６ｒが行われるのと並行に、加算器２７−１〜２７−Ｎは、分離系列データ＃１〜＃Ｎの値から、対応するシンボル系列データの値を減算し、減算により算出した減算値を各々に対応する更新値算出部２８−１〜２８−Ｎに出力する。更新値算出部２８−１〜２８−Ｎは、各々に対応する加算器２７−１〜２７−Ｎが出力する減算値と、フィルタ部２２−１〜２２−Ｎから受けた時系列データとに基づいて更新値を算出する。更新値算出部２８−１〜２８−Ｎは、算出した更新値を各々に対応するフィルタ部２２−１〜２２−Ｎに出力する（ステップＳ７ｒ）。
ステップＳ１ｒ〜ステップＳ７ｒまでの処理は、時系列で受信する光信号が存在する間繰り返し行われる。次回のステップＳ３ｒの処理において、フィルタ部２２−１〜２２−Ｎは、更新値算出部２８−１〜２８−Ｎが出力する更新値に基づいてタップ係数を更新し、更新したタップ係数を有限長タップに適用して時系列データに対して等化処理を行う。このような過程でタップ係数が更新されることにより、フィルタ部２２−１〜２２−Ｎによって適切な適応等化処理が行われることになる。
上記の第１の実施形態の構成において、光受信装置２２の受信部２００は、２種類以上であるＭ種類の系列のデータが時分割多重されたデータを受信して時系列データとして出力する。フィルタ部２２−１〜２２−Ｎは、更新値に基づいて更新するタップ係数に基づいて時系列データに対する等化処理を行う。サンプリング部２３−１〜２３−Ｎは、フィルタ部２２−１〜２２−Ｎが等化処理した時系列データから系列の各々が分離するようにデータを抽出し、Ｍの値の正の整数倍の個数であるＮ個の分離系列データを生成して出力する。閾値判定部２６−１〜２６−Ｎは、サンプリング部２３−１〜２３−Ｎが出力する分離系列データに含まれるシンボルの判定をＮ個の分離系列データごとに予め定められる閾値に基づいて行う。更新値算出部２８−１〜２８−Ｎは、サンプリング部２３−１〜２３−Ｎが出力する分離系列データと、閾値判定部２６−１〜２６−Ｎの判定結果と、受信部２００から受けた時系列データとに基づいて更新値を算出する。これにより、異なる強度レベルを有する複数系列のデータが時分割多重されている時系列データであっても、系列ごとに分離し、系列ごとに予め定められる閾値に基づいてシンボル判定するため、正しく復調することでき、更に、系列ごとに適切な等化処理を行うことが可能となる。
第１の実施形態の構成による効果について、図２３に示した一般的な光受信装置３００を適用した場合との比較を交えて説明する。
図２３に示す光受信装置３００において、ＰＤ３０１は、光送信装置１が送信するＭ個の系列を含んだ光信号を受信して光信号をアナログの電気信号に変換して出力する。ＡＤＣ３０２は、アナログの電気信号を、例えば、２Ｓｐｓでサンプリングしてデジタル信号である時系列データを生成し、生成した時系列データをフィルタ部３０３に出力する。フィルタ部３０３は、例えば、上述したフィルタ部２２−１〜２２−Ｎと同一のＦＩＲフィルタであり、タップ係数に基づいて時系列データに対して等化処理を行う。
データ抽出部３０４は、フィルタ部３０３が等化処理した時系列データの２ｎ番目の値を抽出して１Ｓｐｓの時系列データを生成する。ここで、ｎは、０または正の整数（ｎ＝０，１，２，３，・・・）である。閾値判定部３０５は、データ抽出部３０４が生成した１Ｓｐｓの時系列データに含まれるデータに対して、内部の記憶領域が予め記憶する閾値に基づいてシンボル判定を行い、判定結果のシンボルからなる復調データを生成して出力する。
加算器３０６は、データ抽出部３０４が出力する時系列データの値から、閾値判定部３０５が出力するシンボル系列データの値であってデータ抽出部３０４が出力する時系列データの値に対応する値を減算した減算値を算出する。更新値算出部３０７は、例えば、上述したＤＤ−ＬＭＳアルゴリズムにより、加算器３０６が出力する減算値と、フィルタ部３０３から受けた時系列データとに基づいて更新値を算出してフィルタ部３０３に出力する。
すなわち、図２３に示す光受信装置３００の構成では、時系列データに含まれる全ての系列のデータに対して、系列ごとに閾値を変えることなく判定対象のシンボルごとに予め定められた固定の閾値でシンボル判定を行う。そのため、光変調部１２−１〜１２−Ｍに不均一性があり時系列データに含まれるデータの強度レベルに違いが生じているような場合、誤ったシンボル判定を行う可能性がある。更新値算出部２０７は、誤ったシンボル判定の結果に基づいてタップ係数の更新値を算出するため、適切な適応等化処理を行うことができなくなる。その結果として、図２３に示す光受信装置３００の構成では、信号品質が劣化してしまうことになる。
これに対して、上記の第１の実施形態では、光送信装置１の光変調部１２−１〜１２−Ｍによる変調によって生成された複数系列の光信号を、光受信装置２のサンプリング部２３−１〜２３−Ｎが複数系列の各々が分離するように時系列データからデータを抽出して分離系列データを生成する構成となっている。そのため、光変調部１２−１〜１２−Ｍの不均一性のために、変調された複数系列の光の強度レベルに違いが生じる場合であっても、強度レベルの違いに応じて時系列データを分けて、それぞれを分離系列データにすることができる。また、閾値判定部２６−１〜２６−Ｎは、強度レベルの違いに応じて予め定められる閾値を用いて分離系列データごとにシンボル判定を行うため、正しいシンボル判定を行うことができる。また、正しいシンボル判定を行うことができることから、更新値算出部２８−１〜２８−Ｎは、適切なタップ係数の更新値を算出することができるため適切な適応等化処理を行うことができ、信号品質の劣化を抑えることが可能となる。
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態における光伝送システムＡａの構成を示すブロック図である。
光伝送システムＡａは、光送信装置１ａ、光受信装置２ａ及び光送信装置１ａと光受信装置２ａとを接続する光ファイバ伝送路５とを備える。
第２の実施形態の光伝送システムＡａの構成は、第１の実施形態の光伝送システムＡにおいて、Ｍ＝２、Ｎ＝２とした構成に相当し、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、以下、異なる構成について説明する。
光送信装置１ａは、送信信号生成部１０ａ、信号光源１１ａ−１，１１ａ−２、光変調部１２−１，１２−２及び光合成部１３を備える。送信信号生成部１０ａは、外部からＰＡＭ４信号の送信信号を取り込み、取り込んだ送信信号をＱＡ−ＣＰＡＭ方式、またはＰＩ−ＣＰＡＭ方式による符号化を行い、２系列の符号化信号を生成する。また、送信信号生成部１０ａは、生成した２系列の符号化信号の各々を光変調部１２−１と光変調部１２−２に出力する。
信号光源１１ａ−１，１１ａ−２は、ＱＡ−ＣＰＡＭ方式が適用される場合、例えば、信号光源１１ａ−２が同相チャネルの光を出力し、信号光源１１ａ−１がπ／２位相がずれた直交チャネルの光を出力する。また、信号光源１１ａ−１，１１ａ−２は、ＰＩ−ＣＰＡＭ方式が適用される場合、例えば、信号光源１１ａ−１がＸ偏波の光を出力し、信号光源１１ａ−２がＹ偏波の光を出力する。
なお、信号光源１１ａ−１，１１ａ−２が出力する光は、逆の関係であってもよく、信号光源１１ａ−１が直交チャネルの光を出力し、信号光源１１ａ−２が同相チャネルの光を出力するようにしてもよく、また、信号光源１１ａ−１がＹ偏波の光を出力し、信号光源１１ａ−２がＸ偏波の光を出力するようにしてもよい。
光受信装置２ａは、受信部２００ａ、フィルタ部２２−１，２２−２、第１サンプリング部２４−１，２４−２、第２サンプリング部２５−１，２５−２、閾値判定部２６−１，２６−２、加算器２７−１，２７−２、更新値算出部２８−１，２８−２及び多重部２９を備える。なお、第１サンプリング部２４−１，２４−２及び第２サンプリング部２５−１，２５−２が、第１の実施形態のサンプリング部２３−１，２３−２に相当する構成である。
光受信装置２ａにおいて、受信部２００ａは、ＰＤ２０とＡＤＣ２１ａを備える。受信部２００ａにおいてＡＤＣ２１ａは、ＰＤ２０が出力するアナログの電気信号を２Ｓｐｓでサンプリングしてデジタル信号である時系列データｘを生成する。また、ＡＤＣ２１ａは、生成した時系列データｘを複製して、２個の時系列データｘを生成し、生成した２個の時系列データｘの各々をフィルタ部２２−１，２２−２のそれぞれに分配して出力する。
第１サンプリング部２４−１，２４−２は、フィルタ部２２−１，２２−２が等化処理した２Ｓｐｓの時系列データｙを１Ｓｐｓにリサンプリングする。第２サンプリング部２５−１は、第１サンプリング部２４−１が１Ｓｐｓにリサンプリングして生成した時系列データａにおける予め定められる位置である２ｎ番目のデータをサンプリングにより抽出して分離系列データｂを生成する。第２サンプリング部２５−２は、第１サンプリング部２４−２が１Ｓｐｓにリサンプリングして生成した時系列データＡにおける予め定められる位置である２ｎ＋１番目のデータをサンプリングにより抽出して分離系列データＢを生成する。ここで、ｎは、上述した通り０または正の整数（ｎ＝０，１，２，３，・・・）である。
（第２の実施形態の光伝送システムの処理）
次に、図６から図８を参照しつつ第２の実施形態の光伝送システムＡａによる処理について説明する。図６は、光送信装置１ａによる処理の流れを示すフローチャートである。
光送信装置１の送信信号生成部１０ａは、外部から送信信号を取り込む。送信信号をＳ（ｔ）とした場合、Ｓ（ｔ）は、４値信号であるため、Ｓ（ｔ）は、［０，１，２，３］のいずれかの値となる。符号化後の７値信号のそれぞれをＩ（ｔ），Ｑ（ｔ）とした場合、Ｉ（ｔ）とＱ（ｔ）は、［−３，−２，−１，０，１，２，３］のいずれかの値となる。
送信信号生成部１０ａは、送信信号Ｓ（ｔ）に対して、時刻ｔが奇数の場合、次式（１）による符号化を行い、時刻ｔが偶数の場合、次式（２）による符号化を行う（ステップＳａ１ｓ）。
式（１）におけるＰＩ（ｔ）及び式（２）におけるＰＱ（ｔ）は、管理ビットであり、それぞれ次式（３）及び（４）に示す規則にしたがって更新される。
例えば、時刻ｔが、ｔ＝１から開始し、送信信号Ｓ（ｔ）が、Ｓ（ｔ）＝（３，１，３，１，２，３，０，２，１，１，２）という４値信号のシーケンスであるとする。このとき、Ｉ（ｔ）は、（３，０，−３，０，２，０，０，０，−１，０，２）という７値のシーケンスとなる。また、Ｑ（ｔ）は、（０，１，０，−１，０，３，０，−２，０，１，０）という７値のシーケンスとなる。すなわち、Ｉ（ｔ）とＱ（ｔ）の値の絶対値を参照した場合、Ｓ（ｔ）の値が時系列的に交互に現れている状態で符号化が行われる。
送信信号生成部１０ａは、例えば、Ｉ（ｔ）を光変調部１２−１に出力し、Ｑ（ｔ）を光変調部１２−２に出力する。光変調部１２−１，１２−２の各々は、２個の系列のＩ（ｔ），Ｑ（ｔ）に基づいて信号光源１１ａ−１，１１ａ−２が出力する光に対して変調を行う（ステップＳａ２ｓ）。
ＱＡ−ＣＰＡＭ方式の場合、上述したように、信号光源１１ａ−１が出力する光と、信号光源１１ａ−２が出力する光の位相差がπ／２となる。光変調部１２−１，１２−２の各々は、送信信号生成部１０ａが出力するＩ（ｔ）とＱ（ｔ）の各々に基づいて変調を行うことにより、Ｉ（ｔ）とＱ（ｔ）とを連続光の同相チャネルと直交チャネル、すなわちＩ−ｃｈとＱ−ｃｈに重畳する。
ＰＩ−ＣＰＡＭ方式の場合、上述したように、例えば、信号光源１１ａ−１が出力する光がＸ偏波となり、信号光源１１ａ−２が出力する光がＹ偏波となる。光変調部１２−１，１２−２の各々は、送信信号生成部１０が出力するＩ（ｔ）とＱ（ｔ）の各々に基づいて変調を行うことにより、Ｉ（ｔ）とＱ（ｔ）とを連続光のＸ偏波とＹ偏波に重畳する。
光合成部１３は、光変調部１２−１，１２−２が変調した２個の系列の光信号を合成する（ステップＳａ３ｓ）。ＱＡ−ＣＰＡＭ方式及びＰＩ−ＣＰＡＭ方式のいずれの方式であっても、光合成部１３が、光変調部１２−１，１２−２の各々が出力する光信号を合成することにより、Ｉ（ｔ）とＱ（ｔ）とが時分割多重された状態の時系列データを生成する。光合成部１３は、合成した光信号を、光ファイバ伝送路５を介して光受信装置２ａに送信する（ステップＳａ４ｓ）。
図７は、光受信装置２ａによる処理の流れを示すフローチャートである。
ＰＤ２０は、光送信装置１ａが送信する光信号を受信して光信号をアナログの電気信号に変換して出力する（ステップＳａ１ｒ）。ＡＤＣ２１ａは、ＰＤ２０が出力するアナログの電気信号を２Ｓｐｓでサンプリングしてデジタル信号である時系列データｘを生成する。ＡＤＣ２１ａは、生成した時系列データｘを複製して、２個の時系列データｘを生成し、生成した２個の時系列データｘの各々をフィルタ部２２−１，２２−２のそれぞれに分配して出力する（ステップＳａ２ｒ）。
フィルタ部２２−１，２２−２は、各々に対応する更新値算出部２８−１，２８−２が算出した更新値に基づいてタップ係数を更新し、更新したタップ係数を有限長タップに適用して時系列データｘに対して等化処理を行う（ステップＳａ３ｒ）。第１サンプリング部２４−１，２４−２は、フィルタ部２２−１，２２−２が等化処理した２Ｓｐｓの時系列データｙを１Ｓｐｓにリサンプリングする（ステップＳａ４ｒ）。
第２サンプリング部２５−１は、第１サンプリング部２４−１が１Ｓｐｓにリサンプリングして生成した時系列データａにおける予め定められる位置である２ｎ番目のデータ、すなわちＩ（ｔ）に対応するデータをサンプリングにより抽出して分離系列データｂを生成する。第２サンプリング部２５−２は、第１サンプリング部２４−２が１Ｓｐｓにリサンプリングして生成した時系列データＡにおける予め定められる位置である２ｎ＋１番目のデータ、すなわちＱ（ｔ）に対応するデータをサンプリングにより抽出して分離系列データＢを生成する（ステップＳａ５ｒ）。
閾値判定部２６−１，２６−２の各々の内部の記憶領域は、分離系列データｂ及び分離系列データＢの強度レベル、すなわち光変調部１２−１，１２−２の各々の不均一性に応じて予め定められる閾値を予め記憶している。閾値判定部２６−１は、内部の記憶領域が記憶する閾値に基づいて、分離系列データｂのシンボル判定を行い、判定結果となるシンボルの系列からなるシンボル系列データｃを生成して出力する。閾値判定部２６−２は、内部の記憶領域が記憶する閾値に基づいて、分離系列データＢのシンボル判定を行い、判定結果となるシンボルの系列からなるシンボル系列データＣを生成して出力する（ステップＳａ６ｒ）。
多重部２９は、閾値判定部２６−１，２６−２が出力するシンボル系列データｃ及びシンボル系列データＣを多重して単一の時系列データを生成し、生成した時系列データを復調データとして外部に出力する（ステップＳａ７ｒ）。
ステップＳａ７ｒが行われるのと並行に、加算器２７−１は、分離系列データｂの値から、対応するシンボル系列データｃの値を減算し、減算により算出した減算値を更新値算出部２８−１に出力する。加算器２７−２は、分離系列データＢの値から、対応するシンボル系列データＣの値を減算し、減算により算出した減算値を更新値算出部２８−１に出力する。
更新値算出部２８−１，２８−２の各々は、各々に対応する加算器２７−１，２７−２が出力する減算値と、フィルタ部２２−１，２２−２から受けた時系列データｘとに基づいて更新値を算出し、算出した更新値を各々に対応するフィルタ部２２−１，２２−２に出力する（ステップＳａ８ｒ）。
具体的には、更新値算出部２８−１は、ＤＤ−ＬＭＳアルゴリズムにより、ｊ番目のタップ係数の更新値Δｗｊを次式（５）に基づいて算出する。
式（５）において、ｘｉは、ＡＤＣ２１ａが２Ｓｐｓにサンプリングした時系列データｘであり、ｂｉは、第２サンプリング部２５−１が出力する分離系列データｂであり、ｃｉは、閾値判定部２６−１が出力するシンボル系列データｃである。また、μ１は、ステップサイズパラメータであり、光受信装置２ａの利用者によって任意に設定される値である。フィルタ部２２−１が出力する時系列データｙｉは、次式（６）によって表される。
式（６）において、Ｋは、フィルタ部２２−１を構成するタップ数である。また、ｂｉと、ｙｉは、次式（７）の関係を有する。
更新値算出部２８−２は、ＤＤ−ＬＭＳアルゴリズムにより、ｊ番目のタップ係数の更新値ΔＷｊを次式（８）に基づいて算出する。
式（８）において、ｘｉは、ＡＤＣ２１ａが２Ｓｐｓにサンプリングした時系列データｘであり、Ｂｉは、第２サンプリング部２５−２が出力する分離系列データＢであり、Ｃｉは、閾値判定部２６−２が出力するシンボル系列データＣである。また、μ２は、ステップサイズパラメータであり、光受信装置２ａの利用者によって任意に設定される値である。フィルタ部２２−２が出力する時系列データＹｉは、次式（９）によって表される。
式（９）において、Ｋは、フィルタ部２２−２を構成するタップ数である。また、Ｂｉと、Ｙｉは、次式（１０）の関係を有する。
ステップＳａ１ｒ〜ステップＳａ２ｒまでの処理は、時系列で受信する光信号が存在する間繰り返し行われる。次回のステップＳａ３ｒの処理において、フィルタ部２２−１，２２−２は、更新値算出部２８−１，２８−２が出力する更新値に基づいてタップ係数を更新し、更新したタップ係数を有限長タップに適用して時系列データｘに対して等化処理を行う。
図８は、ステップＳａ５ｒからステップＳａ７ｒによる処理における第２サンプリング部２５−１，２５−２、閾値判定部２６−１，２６−２及び多重部２９における入出力のデータの関係を示す図である。
図８に示す［０，１，２，・・・，１０，１１，・・・］の値は、ＡＤＣ２１ａが出力する時系列データｘおける各データが格納されている位置を示す値である。
図８に示すように、第２の実施形態の構成により、第２サンプリング部２５−１が、時系列データａから光変調部１２−１が変調したＩ（ｔ）に対応するデータを分離して分離系列データｂを生成し、第２サンプリング部２５−２が、時系列データＡから光変調部１２−２が変調したＱ（ｔ）に対応するデータを分離して分離系列データＢを生成する。そして、閾値判定部２６−１が、分離系列データｂのシンボル判定を行い、閾値判定部２６−２が、分離系列データＢのシンボル判定を行う。多重部２９は、シンボル判定後のシンボル系列データを多重して復調データを生成して出力する。
これにより、ＱＡ−ＣＰＡＭ方式においては、Ｉ−ｃｈとＱ−ｃｈの光の強度レベルが異なる場合であっても正しいシンボル判定を行うことができ、また、Ｉ−ｃｈとＱ−ｃｈのそれぞれに最適な適応等化を行うことができる。また、ＰＩ−ＣＰＡＭ方式においては、Ｘ偏波とＹ偏波の光の強度レベルが異なる場合であっても正しいシンボル判定を行うことができ、また、Ｘ偏波とＹ偏波のそれぞれに最適な適応等化を行うことができる。すなわち、上記の第２の実施形態の構成により、異なる強度レベルを有する複数系列のデータが時分割多重されている時系列データであっても、系列ごとに適切な等化処理を行って正しく復調することが可能となる。
（評価実験結果）
上記の第２の実施形態の光受信装置２ａに対して、図９に示すアイパターンを有する５６Ｇｂ／ｓのＱＡ−ＣＰＡＭ方式で符号化した信号を与えた場合の信号品質の評価結果を図１０に示す。図９に示す通り、評価に用いる信号を生成するために、５６Ｇｂ／ｓのＱＡ−ＣＰＡＭ方式で符号化して変調する際にＩ−ｃｈとＱ−ｃｈにおいて強度レベル差が生じるようにして信号を生成している。
図１０の縦軸は、ビット誤り率の対数（Ｌｏｇ（ＢＥＲ（Bit Error Rate）））であり、横軸は、光信号対雑音比（ＯＳＮＲ（Optical Signal-to-Noise Ratio））の［ｄＢ］値である。評価に用いた５６Ｇｂ／ｓのＱＡ−ＣＰＡＭ方式で符号化した信号の変調レートは、「２８ＧＢｄ」であり、フィルタ部２２−１，２２−２のタップ数は「１３」である。
図１０において、丸型「●」でプロットされたグラフが、例えば、図２３に示す一般的な光受信装置３００によって当該信号の復調が行われた際のＢＥＲとＯＳＮＲの関係を示すグラフである。これに対して、ひし形「◆」でプロットされたグラフが第２の実施形態の光受信装置２ａによって当該信号の復調が行われた際のＢＥＲとＯＳＮＲの関係を示すグラフである。図１０に示すグラフより、第２の実施形態の光受信装置２ａを適用することにより、ビット誤り率を低減させることができ、信号品質を向上させることができていることが分かる。
（第３の実施形態）
図１１は、第３の実施形態における光受信装置２ｂの構成を示すブロック図である。
第３の実施形態の光受信装置２ｂは、第２の実施形態の光送信装置１ａに光ファイバ伝送路５を介して接続されており、光送信装置１ａが送信する光信号を受信する。第３の実施形態において、第１及び第２の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、以下、異なる構成について説明する。
光受信装置２ｂは、受信部２００ｂ、フィルタ部２２−１、第１サンプリング部２４ｂ−１、第２サンプリング部２５−１，２５−２、閾値判定部２６−１，２６−２、加算器２７−１、更新値算出部２８−１及び多重部２９を備える。光受信装置２ｂにおいて、受信部２００ｂは、ＰＤ２０とＡＤＣ２１ｂを備える。なお、第１サンプリング部２４ｂ−１及び第２サンプリング部２５−１，２５−２が、第１の実施形態のサンプリング部２３−１，２３−２に相当する構成である。
受信部２００ａにおいてＡＤＣ２１ｂは、ＰＤ２０が出力するアナログの電気信号を２Ｓｐｓでサンプリングしてデジタル信号である時系列データｘを生成し、生成した時系列データｘをフィルタ部２２−１に出力する。
第１サンプリング部２４ｂ−１は、フィルタ部２２−１が等化処理した２Ｓｐｓの時系列データｙを１Ｓｐｓにリサンプリングして時系列データａを生成する。第１サンプリング部２４ｂ−１は、生成した時系列データａを複製して、２個の時系列データａを生成し、生成した２個の時系列データａの各々を第２サンプリング部２５−１，２５−２のそれぞれに分配して出力する。
（第３の実施形態の光受信装置の処理）
図１２は、第３の実施形態の光受信装置２ｂによる処理の流れを示すフローチャートである。
ＰＤ２０は、光送信装置１ａが送信する光信号を受信して光信号をアナログの電気信号に変換して出力する。ＡＤＣ２１ｂは、ＰＤ２０が出力するアナログの電気信号を２Ｓｐｓでサンプリングしてデジタル信号である時系列データｘを生成し、生成した時系列データｘをフィルタ部２２−１に出力する（ステップＳｂ１）。
フィルタ部２２−１は、更新値算出部２８−１が算出した更新値に基づいてタップ係数を更新し、更新したタップ係数を有限長タップに適用して時系列データｘに対して等化処理を行う（ステップＳｂ２）。第１サンプリング部２４ｂ−１は、フィルタ部２２−１が等化処理した２Ｓｐｓの時系列データｙを１Ｓｐｓにリサンプリングして時系列データａを生成する（ステップＳｂ３）。第１サンプリング部２４ｂ−１は、生成した時系列データａを複製して、２個の時系列データａを生成し、生成した２個の時系列データａの各々を第２サンプリング部２５−１，２５−２のそれぞれに分配して出力する（ステップＳｂ４）。
第２サンプリング部２５−１は、第１サンプリング部２４ｂ−１が１Ｓｐｓにリサンプリングして生成した時系列データａにおける予め定められる位置である２ｎ番目のデータ、すなわちＩ（ｔ）に対応するデータをサンプリングにより抽出して分離系列データｂを生成する。第２サンプリング部２５−２は、第１サンプリング部２４ｂ−２が１Ｓｐｓにリサンプリングして生成した時系列データａにおける予め定められる位置である２ｎ＋１番目のデータ、すなわちＱ（ｔ）に対応するデータをサンプリングにより抽出して分離系列データＢを生成する（ステップＳｂ５）。
閾値判定部２６−１，２６−２の各々の内部の記憶領域は、分離系列データｂ及び分離系列データＢの強度レベル、すなわち光変調部１２−１，１２−２の各々の不均一性に応じて予め定められる閾値を予め記憶している。閾値判定部２６−１は、内部の記憶領域が記憶する閾値に基づいて、分離系列データｂのシンボル判定を行い、判定結果となるシンボルの系列からなるシンボル系列データｃを生成して出力する。閾値判定部２６−２は、内部の記憶領域が記憶する閾値に基づいて、分離系列データＢのシンボル判定を行い、判定結果となるシンボルの系列からなるシンボル系列データＣを生成して出力する（ステップＳｂ６）。
多重部２９は、閾値判定部２６−１，２６−２が出力するシンボル系列データｃ及びシンボル系列データＣを多重して単一の時系列データを生成し、生成した時系列データを復調データとして外部に出力する（ステップＳｂ７）。
ステップＳｂ７が行われるのと並行に、加算器２７−１は、分離系列データｂの値から、対応するシンボル系列データｃの値を減算し、減算により算出した減算値を更新値算出部２８−１に出力する。更新値算出部２８−１は、加算器２７−１が出力する減算値と、フィルタ部２２−１から受けた時系列データｘとに基づいて更新値を算出し、算出した更新値をフィルタ部２２−１に出力する（ステップＳｂ８）。
具体的には、更新値算出部２８−１は、ＤＤ−ＬＭＳアルゴリズムにより、ｊ番目のタップ係数の更新値Δｗｊを次式（１１）に基づいて算出する。
式（１１）において、ｘｉは、ＡＤＣ２１ｂが２Ｓｐｓにサンプリングした時系列データｘであり、ｂｉは、第２サンプリング部２５−１が出力する分離系列データｂであり、ｃｉは、閾値判定部２６−１が出力するシンボル系列データｃである。また、μ１は、ステップサイズパラメータであり、光受信装置２ｂの利用者によって任意に設定される値である。フィルタ部２２−１が出力する時系列データｙｉは、次式（１２）によって表される。
式（１２）において、Ｋは、フィルタ部２２−１を構成するタップ数である。また、ｂｉと、ｙｉは、次式（１３）の関係を有する。
ステップＳｂ１〜ステップＳｂ８までの処理は、時系列で受信する光信号が存在する間繰り返し行われる。次回のステップＳｂ２の処理において、フィルタ部２２−１は、更新値算出部２８−１が出力する更新値に基づいてタップ係数を更新し、更新したタップ係数を有限長タップに適用して時系列データｘに対して等化処理を行う。
上記の第３の実施形態の構成により、第２サンプリング部２５−１，２５−２が光変調部１２−１，１２−２によって変調されたＩ（ｔ）に対応するデータと、Ｑ（ｔ）に対応するデータを分離する。そのため、例えば、ＱＡ−ＣＰＡＭ方式においては、Ｉ−ｃｈとＱ−ｃｈの光の強度レベルが異なる場合であっても正しいシンボル判定を行うことができる。また、ＰＩ−ＣＰＡＭ方式においては、Ｘ偏波とＹ偏波の光の強度レベルが異なる場合であっても正しいシンボル判定を行うことができる。
なお、上記の第３の実施形態の構成では、第２サンプリング部２５−１の出力と、閾値判定部２６−１の出力、すなわちＩ（ｔ）に対応するデータに基づいて更新値算出部２８−１が更新値を算出するようにしているが、本発明の構成は、当該実施の形態に限られない。加算器２７−１と更新値算出部２８−１に替えて、第２の実施形態に示した加算器２７−２と更新値算出部２８−２とを備え、更新値算出部２８−２をフィルタ部２２−１に接続する構成とし、Ｑ（ｔ）に対応するデータに基づいて更新値を算出するようにしてもよい。
上記の第３の実施形態の構成では、フィルタ部２２−１、加算器２７−１及び更新値算出部２８−１をそれぞれ１つずつ備える構成となっている。そのため、タップ係数の更新において、Ｉ（ｔ）かＱ（ｔ）のいずれかの情報を用いることになり、Ｉｃｈ及びＱｃｈの双方、またはＸ偏波及びＹ偏波の双方に対する適応等化にはなっていないが、第２の実施形態の構成に比べて小規模なデジタル信号処理回路の構成とすることを可能としている。
なお、上記の第３の実施形態において、光受信装置２ｂを第１の実施形態の光送信装置１と接続するような場合、すなわち、Ｍ＝２、Ｎ＝２に限定しないような場合、以下のような構成としてもよい。第１の実施形態と同様に、Ｎ個の第２サンプリング部２５−１〜２５−Ｎ及びＮ個の閾値判定部２６−１〜２６−Ｎを備え、閾値判定部２６−１〜２６−Ｎの出力を多重部２９に接続する構成とする。また、第１サンプリング部２４ｂ−１の構成を、時系列データａをＮ個複製して、Ｎ個の第２サンプリング部２５−１〜２５−Ｎに分配して出力する構成とするようにしてもよい。また、Ｍ＝２、Ｎ＝２に限定しないような場合においても、加算器２７−１及び更新値算出部２８−１に替えて、加算器２７−Ｈ及び更新値算出部２８−Ｈ（ただし、Ｈ＝２〜Ｎとする）を備え、更新値算出部２８−Ｈをフィルタ部２２−１に接続する構成にしてもよい。
（第４の実施形態）
図１３は、第４の実施形態における光受信装置２ｃの構成を示すブロック図である。
第４の実施形態の光受信装置２ｃは、第２の実施形態の光送信装置１ａに光ファイバ伝送路５を介して接続されており、光送信装置１ａが送信する光信号を受信する。第４の実施形態において、第１、第２及び第３の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、以下、異なる構成について説明する。
光受信装置２ｃは、受信部２００ｂ、フィルタ部２２ｃ、第１サンプリング部２４ｂ−１、第２サンプリング部２５−１，２５−２、閾値判定部２６−１，２６−２、加算器２７−１，２７−２、更新値算出部２８−１，２８−２及び多重部２９を備える。なお、第１サンプリング部２４ｂ−１及び第２サンプリング部２５−１，２５−２が、第１の実施形態のサンプリング部２３−１，２３−２に相当する構成である。
光受信装置２ｃにおいて、フィルタ部２２ｃは、例えば、Ｔ／２間隔の有限長タップを有するＦＩＲフィルタであって適応等化処理に相当するデジタル信号処理を行う適応線形デジタルフィルタである。また、フィルタ部２２ｃは、更新値算出部２８−１，２８−２に接続し、更新値算出部２８−１，２８−２が逐次算出する更新値を交互に選択する。また、フィルタ部２２ｃは、選択した更新値に基づいてタップ係数を更新し、更新したタップ係数を有限長タップに適用して時系列データｘに対して波形等化等の等化処理を行う。タップ係数の更新は、例えば、現在のタップ係数に対して更新値を加算することによって行われる。また、フィルタ部２２ｃは、ＡＤＣ２１ｂから受けた時系列データｘを更新値算出部２８−１，２８−２に出力する。
（第４の実施形態の光受信装置の処理）
図１４は、第４の実施形態の光受信装置２ｃによる処理の流れを示すフローチャートである。
ＰＤ２０は、光送信装置１ａが送信する光信号を受信して光信号をアナログの電気信号に変換して出力する。ＡＤＣ２１ｂは、ＰＤ２０が出力するアナログの電気信号を２Ｓｐｓでサンプリングしてデジタル信号である時系列データｘを生成し、生成した時系列データｘをフィルタ部２２ｃに出力する（ステップＳｃ１）。
フィルタ部２２ｃは、例えば、最初のステップＳｃ２の処理では、更新値算出部２８−１が出力する更新値を選択する。２回目のステップＳｃ２の処理では、フィルタ部２２ｃは、更新値算出部２８−２が出力する更新値を選択する。３回目のステップＳｃ２の処理では、フィルタ部２２ｃは、再び、更新値算出部２８−１が出力する更新値を選択する。このように、フィルタ部２２ｃは、更新値算出部２８−１，２８−２が出力する更新値を交互に選択する（ステップＳｃ２）。
フィルタ部２２ｃは、選択した更新値に基づいてタップ係数を更新し、更新したタップ係数を有限長タップに適用して時系列データｘに対して等化処理を行う（ステップＳｃ３）。
第１サンプリング部２４ｂ−１は、フィルタ部２２ｃが等化処理した２Ｓｐｓの時系列データｙを１Ｓｐｓにリサンプリングする（ステップＳｃ４）。第１サンプリング部２４ｂ−１は、リサンプリングして生成した時系列データａを複製して、２個の時系列データａを生成し、生成した２個の時系列データａの各々を第２サンプリング部２５−１，２５−２のそれぞれに分配して出力する（ステップＳｃ５）。
第２サンプリング部２５−１は、第１サンプリング部２４ｂ−１が１Ｓｐｓにリサンプリングして生成した時系列データａにおける予め定められる位置である２ｎ番目のデータ、すなわちＩ（ｔ）に対応するデータをサンプリングにより抽出して分離系列データｂを生成する。第２サンプリング部２５−２は、第１サンプリング部２４ｂ−２が１Ｓｐｓにリサンプリングして生成した時系列データａにおける予め定められる位置である２ｎ＋１番目のデータ、すなわちＱ（ｔ）に対応するデータをサンプリングにより抽出して分離系列データＢを生成する（ステップＳｃ６）。
閾値判定部２６−１，２６−２の各々の内部の記憶領域は、分離系列データｂ及び分離系列データＢの強度レベル、すなわち光変調部１２−１，１２−２の各々の不均一性に応じて予め定められる閾値を予め記憶している。閾値判定部２６−１は、内部の記憶領域が記憶する閾値に基づいて、分離系列データｂのシンボル判定を行い、判定結果となるシンボルの系列からなるシンボル系列データｃを生成して出力する。閾値判定部２６−２は、内部の記憶領域が記憶する閾値に基づいて、分離系列データＢのシンボル判定を行い、判定結果となるシンボルの系列からなるシンボル系列データＣを生成して出力する（ステップＳｃ７）。
多重部２９は、閾値判定部２６−１，２６−２が出力するシンボル系列データｃ及びシンボル系列データＣを多重して単一の時系列データを生成し、生成した時系列データを復調データとして外部に出力する（ステップＳｃ８）。
ステップＳｃ８が行われるのと並行に、加算器２７−１は、分離系列データｂの値から、対応するシンボル系列データｃの値を減算し、減算により算出した減算値を更新値算出部２８−１に出力する。加算器２７−２は、分離系列データＢの値から、対応するシンボル系列データＣの値を減算し、減算により算出した減算値を更新値算出部２８−１に出力する。
更新値算出部２８−１，２８−２の各々は、各々に対応する加算器２７−１，２７−２が出力する減算値と、フィルタ部２２ｃから受けた時系列データｘとに基づいて更新値を算出し、算出した更新値をフィルタ部２２ｃに出力する（ステップＳｃ９）。
具体的には、更新値算出部２８−１は、ＤＤ−ＬＭＳアルゴリズムにより、ｊ番目のタップ係数の更新値Δｗｊを次式（１４）に基づいて算出し、更新値算出部２８−２は、ＤＤ−ＬＭＳアルゴリズムにより、ｊ番目のタップ係数の更新値Δｗｊを次式（１５）に基づいて算出する。
式（１４）及び（１５）において、ｘｉは、ＡＤＣ２１ｂが２Ｓｐｓにサンプリングした時系列データｘであり、ｂｉは、第２サンプリング部２５−１が出力する分離系列データｂであり、ｃｉは、閾値判定部２６−１が出力するシンボル系列データｃである。Ｂｉは、第２サンプリング部２５−２が出力する分離系列データＢであり、Ｃｉは、閾値判定部２６−２が出力するシンボル系列データＣである。また、μ１とμ２は、ステップサイズパラメータであり、光受信装置２ｃの利用者によって任意に設定される値である。フィルタ部２２ｃが出力する時系列データｙｉは、次式（１６）によって表される。
式（１６）において、Ｋは、フィルタ部２２ｃを構成するタップ数である。また、ｂｉと、ｙｉは、次式（１７）の関係を有し、Ｂｉと、ｙｉは、次式（１８）の関係を有する。
ステップＳｃ１〜ステップＳｃ９までの処理は、時系列で受信する光信号が存在する間繰り返し行われる。上述したように、ステップＳｃ２の処理において、フィルタ部２２ｃは、更新値算出部２８−１，２８−２が出力する更新値のうち、前回のステップＳｃ２の処理において選択しなかった方の更新値算出部２８−１，２８−２が出力する更新値を選択する。そして、ステップＳｃ３の処理においてフィルタ部２２ｃは、選択した更新値に基づいてタップ係数の更新を行い、更新したタップ係数を有限長タップに適用して時系列データｘに対して等化処理を行う。
上記の第４の実施形態の構成により、第２サンプリング部２５−１，２５−２が光変調部１２−１，１２−２によって変調されたＩ（ｔ）に対応するデータと、Ｑ（ｔ）に対応するデータを分離する。そのため、例えば、ＱＡ−ＣＰＡＭ方式においては、Ｉ−ｃｈとＱ−ｃｈの光の強度レベルが異なる場合であっても正しいシンボル判定を行うことができる。また、ＰＩ−ＣＰＡＭ方式においては、Ｘ偏波とＹ偏波の光の強度レベルが異なる場合であっても正しいシンボル判定を行うことができる。
また、上記の第４の実施形態の構成は、フィルタ部２２ｃを１つ備える構成となっており、１つのフィルタ部２２ｃが、更新値算出部２８−１，２８−２が出力する更新値を交互に選択する構成となっている。したがって、第４の実施形態の構成は、第２の実施形態の構成に比べて小規模なデジタル信号処理回路の構成とすることを可能としている。また、第４の実施形態では、タップ係数の更新を、Ｉ（ｔ）及びＱ（ｔ）の情報を交互に選択することができるため、Ｉｃｈ及びＱｃｈの双方、またはＸ偏波及びＹ偏波の双方の変化を考慮した適応等化を行うことを可能としている。
なお、上記の第４の実施形態の光受信装置２ｃを第１の実施形態の光送信装置１と接続するような場合、すなわち、Ｍ＝２、Ｎ＝２に限定しないような場合、以下のような構成としてもよい。第１の実施形態と同様に、Ｎ個の第２サンプリング部２５−１〜２５−Ｎ、Ｎ個の閾値判定部２６−１〜２６−Ｎ、Ｎ個の加算器２７−１〜２７−Ｎ及びＮ個の更新値算出部２８−１〜２８−Ｎを備えるようにする。閾値判定部２６−１〜２６−Ｎの出力を多重部２９に接続する。更新値算出部２８−１〜２８−Ｎの各々と、フィルタ部２２ｃとを接続する。第１サンプリング部２４ｂ−１の構成を、時系列データａをＮ個複製して、Ｎ個の第２サンプリング部２５−１〜２５−Ｎに分配して出力する構成とする。フィルタ部２２ｃの構成を、更新値算出部２８−１〜２８−Ｎが出力する更新値を予め定められる順番に基づいて選択し、選択した更新値に基づいてタップ係数を更新する構成とするようにしてもよい。また、当該構成において、加算器２７−１〜２７−Ｎ及び更新値算出部２８−１〜２８−Ｎの数をＮ個未満のＬ個とし、フィルタ部２２ｃが、Ｌ個の更新値算出部２８−１〜２８−Ｌが出力する更新値を予め定められる順番に基づいて選択し、選択した更新値に基づいてタップ係数を更新する構成としてもよい。
また、上記の第４の実施形態において、フィルタ部２２ｃは、２個の更新値算出部２８−１，２８−２が算出する更新値を交互に選択するとし、また、Ｎ個の更新値算出部２８−１〜２８−Ｎが算出する更新値を予め定められる順番で選択するとしているが、本発明の構成は、当該実施の形態に限られない。例えば、いずれかの更新値算出部２８−１〜２８−Ｎの更新値を選択する回数を多くしてもよいし、ランダムな順番で選択するようにしてもよい。
（第５の実施形態）
図１５は、第５の実施形態における光受信装置２ｄの構成を示すブロック図である。
第５の実施形態の光受信装置２ｄは、第１の実施形態の光送信装置１に光ファイバ伝送路５を介して接続されており、光送信装置１が送信する光信号を受信する。第５の実施形態において、第１から第４の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、以下、異なる構成について説明する。
光受信装置２ｄは、受信部２００、Ｎ個のフィルタ部２２−１〜２２−Ｎ、Ｎ個の第１サンプリング部２４−１〜２４−Ｎ、Ｎ個の第２サンプリング部２５−１〜２５−Ｎ、Ｎ個の閾値判定部２６−１〜２６−Ｎ、Ｎ個の加算器２７−１〜２７−Ｎ、Ｎ個の更新値算出部２８−１〜２８−Ｎ及び多重部２９を備える。ここで、Ｎは、上述したようにＭの値を正の整数倍した値である。なお、第１サンプリング部２４−１〜２４−Ｎ及び第２サンプリング部２５−１〜２５−Ｎが、第１の実施形態のサンプリング部２３−１〜２３−Ｎに相当する構成である。
光受信装置２ｄにおいて、第１サンプリング部２４−１〜２４−Ｎは、フィルタ部２２−１〜２２−Ｎが等化処理した２Ｓｐｓの時系列データｙ１〜ｙＮを１Ｓｐｓにリサンプリングして時系列データａ１〜ａＮを生成する。
第２サンプリング部２５−１〜２５−Ｎのいずれか１つを第２サンプリング部２５−ｐ（ただし、ｐ＝１，２，３，…，Ｎ）とした場合、第２サンプリング部２５−ｐは、第２サンプリング部２５−ｐに接続する第１サンプリング部２４−ｐが１Ｓｐｓにリサンプリングして生成した時系列データａｐにおける予め定められる位置であるＮ×ｎ＋ｐ−１番目のデータを抽出する。ここで、ｎは、上述した通り０または正の整数（ｎ＝０，１，２，３，・・・）である。
（第５の実施形態の光受信装置の処理）
図１６は、光受信装置２ｄによる処理の流れを示すフローチャートである。
ＰＤ２０は、光送信装置１が送信する光信号を受信して光信号をアナログの電気信号に変換して出力する（ステップＳｄ１）。ＡＤＣ２１は、ＰＤ２０が出力するアナログの電気信号を２Ｓｐｓでサンプリングしてデジタル信号である時系列データｘを生成する。ＡＤＣ２１は、生成した時系列データｘを複製して、Ｎ個の時系列データｘを生成し、生成したＮ個の時系列データｘの各々をフィルタ部２２−１〜２２−Ｎのそれぞれに分配して出力する（ステップＳｄ２）。
フィルタ部２２−１〜２２−Ｎは、各々に対応する更新値算出部２８−１〜２８−Ｎが出力する更新値に基づいてタップ係数を更新し、更新したタップ係数を有限長タップに適用して時系列データｘに対して等化処理を行う（ステップＳｃ３）。第１サンプリング部２４−１〜２４−Ｎは、フィルタ部２２−１〜２２−Ｎが等化処理した２Ｓｐｓの時系列データｙを１Ｓｐｓにリサンプリングする（ステップＳｃ４）。
第２サンプリング部２５−ｐの各々は、第２サンプリング部２５−ｐの各々に接続する第１サンプリング部２４−ｐが１Ｓｐｓにリサンプリングして生成した時系列データａｐのＮ×ｎ＋ｐ−１番目のデータを抽出し、分離系列データｂｐとして出力する（ステップＳｄ５）。
閾値判定部２６−１〜２６−Ｎの各々の内部の記憶領域は、第２サンプリング部２５−１〜２５−Ｎが出力する分離系列データｂ１〜ｂＮの強度レベル予め定められる閾値を予め記憶している。閾値判定部２６−１〜２６−Ｎは、内部の記憶領域が記憶する閾値に基づいて、対応する第２サンプリング部２５−１〜２５−Ｎが出力する分離系列データｂ１〜ｂＮに対してシンボル判定処理を行い、判定結果となるシンボルの系列からなるシンボル系列データｃ１〜ｃＮを生成して出力する（ステップＳｄ６）。
多重部２９は、閾値判定部２６−１〜２６−Ｎが出力するシンボル系列データｃ１〜ｃＮを多重して単一の時系列データを生成し、生成した時系列データを復調データとして外部に出力する（ステップＳｄ７）。
ステップＳｄ７が行われるのと並行に、加算器２７−１〜２７−Ｎは、分離系列データｂ１〜ｂＮの値から、対応するシンボル系列データｃ１〜ｃＮの値を減算し、減算により算出した減算値を各々に対応する更新値算出部２８−１〜２８−Ｎに出力する。更新値算出部２８−１〜２８−Ｎは、各々に対応する加算器２７−１〜２７−Ｎが出力する減算値と、フィルタ部２２−１〜２２−Ｎから受けた時系列データｘとに基づいて更新値を算出する。更新値算出部２８−１〜２８−Ｎは、算出した更新値を各々に対応するフィルタ部２２−１〜２２−Ｎに出力する（ステップＳｄ８）。
具体的には、更新値算出部２８−ｐは、ＤＤ−ＬＭＳアルゴリズムにより、フィルタ部２２−ｐのｊ番目のタップ係数の更新値Δｗｊを次式（１９）に基づいて算出する。
式（１９）において、ｘｉは、ＡＤＣ２１が２Ｓｐｓにサンプリングした時系列データｘであり、ｂｐ，ｉは、第２サンプリング部２５−ｐが出力する分離系列データｂｐであり、ｃｐ，ｉは、閾値判定部２６−ｐが出力するシンボル系列データｃｐである。また、μｐは、ステップサイズパラメータであり、光受信装置２ｄの利用者によって任意に設定される値である。フィルタ部２２−ｐが出力する時系列データｙｐ，ｉは、次式（２０）によって表される。
式（２０）において、Ｋは、フィルタ部２２−１を構成するタップ数である。また、ｂｐ，ｉと、ｙｐ，ｉは、次式（２１）の関係を有する。
ステップＳｄ１〜ステップＳｄ８までの処理は、時系列で受信する光信号が存在する間繰り返し行われる。次回のステップＳｄ３の処理において、フィルタ部２２−１〜２２−Ｎは、更新値算出部２８−１〜２８−Ｎが出力する更新値に基づいてタップ係数を更新し、更新したタップ係数を有限長タップに適用して時系列データｘに対して等化処理を行う。
上記の第５の実施形態では、光受信装置２ｄの第２サンプリング部２５−１〜２５−Ｎが、時系列データａ１〜Ｎに含まれるＭ個の系列の各々が分離するように時系列データａ１〜Ｎからデータを抽出し、Ｎ個の分離系列データｂ１〜Ｎを生成する構成となっている。そのため、光変調部１２−１〜１２−Ｍの不均一性のために、変調されたＭ個の系列の光の強度レベルに違いが生じる場合であっても、強度レベルの違いに応じて時系列データを分けて、それぞれを分離系列データｂ１〜Ｎにすることができる。また、閾値判定部２６−１〜２６−Ｎは、強度レベルの違いに応じて予め定められる閾値を用いて分離系列データｂ１〜Ｎごとにシンボル判定を行うため、正しいシンボル判定を行うことができる。また、正しいシンボル判定を行うことができることから、更新値算出部２８−１〜２８−Ｎは、適切なタップ係数を算出することができるため適切な適応等化処理を行うことができ、信号品質の劣化を抑えることが可能となる。
なお、上記の第１から第５の実施形態において、フィルタ部２２−１〜２２−Ｎ、２２ｃの有限長タップにはタップ係数の初期値が予め設定されており、最初に等化処理を行う際には、更新値算出部２８−１〜２８−Ｎが更新値として「０」を出力したものとして、初期値のタップ係数を用いて等化処理を行うものとする。
また、上記第１から第５の実施形態において、ＡＤＣ２１，２１ａ，２１ｂは、ＰＤ２０が出力するアナログの電気信号を２Ｓｐｓでサンプリングしてデジタル信号である時系列データｘを生成するようにしているが、任意のサンプリングレートでサンプリングした後、２Ｓｐｓでサンプリングするようにしてもよい。
また、上記の第１から第５の実施形態において、更新値算出部２８−１〜２８−Ｎは、更新値の算出にＤＤ−ＬＭＳアルゴリズムを用いるようにしているが、ＤＤ−ＬＭＳ以外の他のアルゴリズムを更新値の算出に適用するようにしてもよい。
また、上記の第１から第５の実施形態において、更新値算出部２８−１〜２８−Ｎは、フィルタ部２２−１〜２２−Ｎ，２２ｃからＡＤＣ２１，２１ａ，２１ｂが出力する時系列データｘを受ける構成としているが、本発明の構成は、当該実施の形態に限られない。更新値算出部２８−１〜２８−Ｎと、ＡＤＣ２１，２１ａ，２１ｂとを接続する接続線を設け、更新値算出部２８−１〜２８−ＮがＡＤＣ２１，２１ａ，２１ｂが出力する時系列データｘを直接受けるようにしてもよい。
また、上記の第２から第４の実施形態において、ＰＡＭ４信号の４値信号にＱＡ−ＣＰＡＭ方式やＰＩ−ＣＰＡＭ方式の符号化を適用した場合について説明しているが、本発明の構成は、当該実施の形態に限られない。４値に限らず、任意の数の値を取り得る信号を適用してもよく、ＱＡ−ＣＰＡＭ方式及びＰＩ−ＣＰＡＭ方式では、上記の式（１）〜（４）を適用することで、任意の数の値を取り得る信号に対して符号化を行うことができる。
また、上記の第１及び第５の実施形態において、閾値判定部２６−１〜２６−Ｎの各々の内部の記憶領域が、分離系列データごとに予め定められる閾値を予め記憶する構成としている。Ｍ＝Ｎの場合、光変調部１２−１〜１２−Ｍの各々に不均一性が存在する場合、分離系列データの各々に強度レベルのばらつきが生じることになるため、分離系列データごとに、各々の強度レベルに応じた閾値を予め定めておく必要がある。これに対して、Ｎが、Ｍの値を２以上の整数値を乗じた値である場合、例えば、Ｍ＝３、Ｎ＝６の場合、例えば、第１の実施形態における分離系列データ＃１，＃４の組（第５の実施形態における分離系列データｂ１，ｂ４の組）は、同一の光変調部１２−１によって変調された光信号に対応するデータとなる。したがって、この場合、分離系列データの組ごとに、各々の強度レベルに応じた閾値を定めておけばよいことになる。
上記の第１から第５の実施形態では、光受信装置２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが直接検波方式によって信号を検波する構成を示したが、第１から第５の実施形態における光受信装置２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄはコヒーレント検波によって光送信装置１，１ａから送信された信号を検波するように構成されてもよい。このように構成される場合、光受信装置２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの受信部は、局発光源と、光ハイブリッドと、バランスＰＤと、ＡＤＣとを備える。
局発光源は、局発光を射出する。
光ハイブリッドは、局発光源から射出された局発光と、光送信装置から送信された光信号とを入力する。光ハイブリッドは、入力した局発光を用いたコヒーレント検波により、同相成分及び直交成分の光信号を検出する。光ハイブリッドは、検出した同相成分及び直交成分の光信号をバランスＰＤに出力する。
バランスＰＤ（バランス検波器）は、光ハイブリッドから出力された同相成分及び直交成分の光信号を入力する。バランスＰＤは、入力した光信号を電気信号に変換してＡＤＣに出力する。
ＡＤＣは、バランスＰＤが出力するアナログの電気信号をサンプリングしてデジタル信号に変換して時系列データを生成する。ＡＤＣは、生成した時系列データをフィルタ部に出力する。
上述した実施形態における光送信装置１，１ａ及び光受信装置２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄをコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
１…光送信装置，１０…送信信号生成部，１１−１〜１１−Ｍ…信号光源，１２−１〜１２−Ｍ…光変調部，１３…光合成部，５…光ファイバ伝送路，２…光受信装置，２００…受信部，２０…ＰＤ，２１…ＡＤＣ，２２−１〜２２−Ｎ…フィルタ部，２３−１〜２３−Ｎ…サンプリング部，２６−１〜２６−Ｎ…閾値判定部，２７−１〜２７−Ｎ…加算器，２８−１〜２８−Ｎ…更新値算出部，２９…多重部

Claims (7)

  1. ２種類以上であるＭ種類の系列のデータが時分割多重されたデータを受信して時系列データとして出力する受信部と、
    更新値に基づいて更新するタップ係数を用いて、前記時系列データに対する等化処理を行うフィルタ部と、
    前記等化処理後の時系列データから前記系列の各々が分離するように前記データを抽出することにより前記Ｍの正の整数倍の数であるＮ個の分離系列データを生成して出力するサンプリング部と、
    前記分離系列データに含まれるシンボルの判定を、前記Ｎ個の分離系列データそれぞれに予め定められる閾値に基づいて行うＮ個の閾値判定部と、
    前記サンプリング部が出力する前記分離系列データと、前記閾値判定部の判定結果と、前記受信部が出力する前記時系列データとに基づいて前記更新値を算出する更新値算出部と
    を備える光受信装置。
  2. 前記フィルタ部、前記サンプリング部、前記閾値判定部及び前記更新値算出部のそれぞれを対応付けてＮ個ずつ備え、
    前記受信部は、
    前記時系列データをＮ個複製し、複製した前記時系列データを前記Ｎ個のフィルタ部に分配して出力し、
    Ｎ個の前記フィルタ部の各々は、
    前記タップ係数に基づいて前記受信部が出力する前記時系列データに対する前記等化処理を行い、前記等化処理した前記時系列データを対応する前記サンプリング部に出力し、
    Ｎ個の前記サンプリング部の各々は、
    対応する前記フィルタ部が出力する前記時系列データから前記系列の各々が分離するように前記サンプリング部ごとに予め定められる位置の前記データを抽出することにより前記分離系列データを生成して対応する前記閾値判定部に出力し、
    Ｎ個の前記閾値判定部の各々は、
    対応する前記サンプリング部が出力する前記分離系列データに含まれるシンボルの判定を前記分離系列データごとに予め定められる閾値に基づいて行い、
    Ｎ個の前記更新値算出部は、
    対応する前記サンプリング部が出力する前記分離系列データと、対応する前記閾値判定部の判定結果と、前記受信部が出力する前記時系列データとに基づいて前記更新値を算出し、算出した前記更新値を対応する前記フィルタ部に出力する、請求項１に記載の光受信装置。
  3. 前記フィルタ部及び前記更新値算出部の個数は１個であり、
    前記サンプリング部は、
    前記フィルタ部に接続する１個の第１サンプリング部と、前記Ｎ個の閾値判定部の各々に接続するＮ個の第２サンプリング部とを備えており、
    前記第１サンプリング部は、
    前記フィルタ部が前記等化処理した前記時系列データを取り込んでＮ個複製し、複製した前記時系列データを前記Ｎ個の第２サンプリング部に分配して出力し、
    前記第２サンプリング部の各々は、
    前記系列の各々が分離するように前記第１サンプリング部が出力する前記時系列データから前記第２サンプリング部ごとに予め定められる位置の前記データを抽出することにより前記分離系列データを生成し、生成した前記分離系列データを対応する前記閾値判定部に出力し、
    前記更新値算出部は、
    いずれかの前記第２サンプリング部に予め対応付けられており、対応する前記第２サンプリング部が出力する前記分離系列データと、当該第２サンプリング部に対応する前記閾値判定部の判定結果と、前記受信部が出力する前記時系列データとに基づいて前記更新値を算出する、請求項１に記載の光受信装置。
  4. 前記フィルタ部の数は１個であり、前記更新値算出部の数は２個以上であり、
    前記サンプリング部は、
    前記フィルタ部に接続する１個の第１サンプリング部と、前記第１サンプリング部に接続するＮ個の第２サンプリング部とを備えており、
    前記第１サンプリング部は、
    前記フィルタ部が前記等化処理した前記時系列データを取り込んでＮ個複製し、複製した前記時系列データを前記Ｎ個の第２サンプリング部に分配して出力し、
    前記第２サンプリング部の各々は、
    前記系列の各々が分離するように前記第１サンプリング部が出力する前記時系列データから前記第２サンプリング部ごとに予め定められる位置の前記データを抽出することにより前記分離系列データを生成して出力し、
    前記更新値算出部の各々は、
    それぞれ異なるいずれかの前記第２サンプリング部に予め対応付けられており、対応付けられる前記第２サンプリング部が出力する前記分離系列データと、当該第２サンプリング部に対応する前記閾値判定部の判定結果と、前記受信部が出力する前記時系列データとに基づいて前記更新値を算出し、
    前記フィルタ部は、
    複数の前記更新値算出部が算出するいずれかの前記更新値を選択し、選択した前記更新値に基づいて前記タップ係数を更新し、更新した前記タップ係数に基づいて前記時系列データに対する等化処理を行う、請求項１に記載の光受信装置。
  5. 前記Ｍの値は、２であり、
    前記時分割多重されたデータに含まれる前記系列の一方は光信号のＸ偏波に重畳され、かつ前記系列の他方は前記光信号のＹ偏波に重畳されるか、または、前記系列の一方は、光信号の同相チャネルに重畳され、かつ前記系列の他方は、前記光信号の直交チャネルに重畳されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の光受信装置。
  6. ２種類の前記系列のデータは、ＱＡ−ＣＰＡＭ方式、またはＰＩ−ＣＰＡＭ方式で符号化されたデータである、請求項５に記載の光受信装置。
  7. 前記受信部は、局発光を射出する局発光源と、前記局発光源から射出された局発光を用いたコヒーレント検波により同相成分及び直交成分の光信号を検出する光ハイブリッドと、検出された同相成分及び直交成分の光信号を電気信号に変換するバランス検波器と、アナログの前記電気信号をサンプリングしてデジタル信号に変換して時系列データを生成するアナログデジタル変換部とを備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の光受信装置。
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