JP2024076209A

JP2024076209A - 適応等化回路、適応等化方法及び受信装置

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Publication number: JP2024076209A
Application number: JP2022187663A
Authority: JP
Inventors: 智大高椋; 光輝吉田; 和人武井; 勉竹谷
Original assignee: Ｎｔｔイノベーティブデバイス株式会社
Priority date: 2022-11-24
Filing date: 2022-11-24
Publication date: 2024-06-05
Anticipated expiration: 2042-11-24
Also published as: JP7425165B1; WO2024111405A1

Abstract

【課題】広い種類の変調方式に対して同値収束を高精度に検出し、適応等化処理を安定的に行う。【解決手段】第１の偏波信号と第２の偏波信号との相関値が所定値を超えたことを偏波分離モニタ３が検出した場合、制御回路４がフィルタタップ係数更新回路２にタップ係数の初期収束を再実行させる。偏波分離モニタ３は、第１の偏波信号と第２の偏波信号がＩＱ平面上の４つの象限のうちどの象限に属するかを判定し、その判定結果から相関値を計算し、相関値を所定値と比較する。第１の偏波信号と第２の偏波信号にＩＱ平面のＩ軸又はＱ軸上に位置する軸上データが存在する場合、符号判定回路７は、軸上データを抽出し、軸上データのうちＩ軸上の正側のデータ、Ｉ軸上の負側のデータ、Ｑ軸上の正側のデータ、Ｑ軸上の負側のデータをそれぞれＩＱ平面上の４つの象限を示す値のうち一つの値に互いに重複なく対応付ける。【選択図】図２

Description

本開示は、データ通信において光伝送路の特性を補償する適応等化回路、適応等化方法及び受信装置に関する。

コヒーレント光通信では、受信側において伝送信号の歪をデジタル信号処理により補償することで、数十Ｇｂｉｔ／ｓ以上の大容量伝送を実現している。デジタル信号処理では、主に、波長分散補償、周波数制御・位相調整、偏波多重分離及び偏波分散補償等の処理を行っている。

偏波多重分離及び偏波分散補償の処理は主に適応等化器によって行われる。適応等化器をデジタル信号処理によって実現する場合、一般的にデジタルフィルタが使用される。伝送信号の歪が相殺されるように計算されたフィルタのタップ係数をそのデジタルフィルタに設定することで、伝送信号の歪を補償できる。デジタルフィルタのタップ係数は、フィルタ特性のインパルス応答に相当する。タップ係数は時間的に変化する状況に適応して逐次更新され、適応等化器は偏波状態の変動に追従した補償を行う。

また、受信光モジュール内では、送信側で合成されたＸ偏波信号（以後、Ｘ偏波と称する）とＹ偏波信号（以後、Ｙ偏波と称する）を分離するが、分離したＸ偏波にはＹ偏波の一部の信号が残り、分離したＹ偏波にはＸ偏波の一部の信号が残る。適応等化におけるデジタルフィルタは、Ｘ偏波のデータとＹ偏波のデータを更に分離するため、Ｘ偏波データ入力対してＸ偏波方向及びＹ偏波方向へ出力する２つのフィルタ、及びＹ偏波データ入力に対してＸ偏波方向及びＹ偏波方向へ出力する２つのフィルタの合計４つのフィルタで構成される。

これらのデジタルフィルタのタップ係数更新には、以下に示す逐次更新アルゴリズムが使用される。逐次更新アルゴリズムには、一般的にはＲＬＳ（Recursive Least-Squares）又はＬＭＳ（Least Mean Square）等が用いられる。これは、送信側でトレーニング信号又はパイロット信号等の既知信号を光信号に挿入し、伝送されてきた既知信号とこの既知信号の真値（送信側で挿入した値）との誤差を最小化するようにタップ係数をステップサイズ毎に更新して求めるアルゴリズムである。

また、逐次更新アルゴリズムとして、最近では、既知信号を使わないでタップ係数を求めるブラインド等化方式も使用される。ブラインド等化方式には、定包絡線基準アルゴリズム（CMA: Constant Modulus Algorithm）や、ＣＭＡをＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）へ使用するために複数振幅のリングへ拡張したＲＤＥ（Radius directed equalization）がある（例えば、特許文献１，２参照）。これらでは、デジタルフィルタの出力と本来あるべき値（「あるべき値」は、定包絡線の場合、振幅の所望値として容易に推定できる）との誤差を最小化するようにタップ係数が更新される。タップ係数は、このアルゴリズムに従って制御され収束する。

しかし、上述した逐次更新アルゴリズム、特にはブラインド等化方式には、同値収束が発生する場合がある。同値収束は、アルゴリズムの収束過程で誤った収束が起こり、Ｘ偏波データとＹ偏波データのフィルタ出力が同じような値になる状態を言う。主に、両方の出力とも、Ｘ偏波データに偏った値、或いはＹ偏波データに偏った値になる場合がある。この場合、Ｘ偏波データとＹ偏波データの偏波分離は正しく行われない。即ち、同値収束は、適応等化においてタップ係数を設定した際に偏波分離が実現できているかを確かめる指標となる。

この同値収束の発生は、Ｘ偏波データとＹ偏波データの適応等化の出力情報の相関値から判定され、偏波分離できていないことを示す。特に、ブラインド等化方式（ＣＭＡやＲＤＥ）において同値収束が発生する確率が高い。同値収束が発生した場合、その発生を検出し、逐次更新アルゴリズムをやり直すことが行われている。この時、同値収束の発生を検出する機能を同値収束モニタ（MCC: Miss Capture Checker）と呼ぶ。

特開２０１２－１２４７８２号公報特開２０２１－１９０７８７号公報

しかし、従来のＭＣＣでは、変調方式によっては、偏波分離用タップ係数が正しく収束し適切に偏波分離できる状態になっても、誤って同値収束を検出する場合があった。即ち、変調方式によっては正確に同値収束を検出できない場合があった。この場合、タップ係数更新が必要ない状態においても頻繁に更新が行われ、適応等化処理が不安定になる場合があった。

本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は広い種類の変調方式に対して同値収束を高精度に検出し、適応等化処理を安定的に行うことができる適応等化回路、適応等化方法及び受信装置を得るものである。

本開示に係る適応等化回路は、偏波分離された第１の偏波信号と第２の偏波信号を入力して更なる偏波分離処理を行うデジタルフィルタと、偏波状態の変動に応じて前記デジタルフィルタのタップ係数を更新するフィルタタップ係数更新回路と、前記デジタルフィルタから出力された前記第１の偏波信号と前記第２の偏波信号との相関値を所定値と比較する偏波分離モニタと、前記相関値が前記所定値を超えたことを前記偏波分離モニタが検出した場合、前記フィルタタップ係数更新回路に前記タップ係数の初期収束を再実行させる制御回路とを備え、前記偏波分離モニタは、前記第１の偏波信号と前記第２の偏波信号がＩＱ平面上の４つの象限のうちどの象限に属するかを判定する符号判定回路と、前記符号判定回路の判定結果から前記相関値を計算する相関演算回路と、前記相関値を前記所定値と比較する比較回路とを有し、前記第１の偏波信号と前記第２の偏波信号にＩＱ平面のＩ軸又はＱ軸上に位置する軸上データが存在する送信変調方式の場合、前記符号判定回路は、前記軸上データを抽出し、前記軸上データのうちＩ軸上の正側のデータ、Ｉ軸上の負側のデータ、Ｑ軸上の正側のデータ、Ｑ軸上の負側のデータをそれぞれＩＱ平面上の４つの象限を示す値のうち一つの値に互いに重複なく対応付けることを特徴とする。

本開示により、広い種類の変調方式に対して同値収束を高精度に検出し、適応等化処理を安定的に行うことができる。

実施の形態に係る光通信システムを示すブロック図である。実施の形態に係る適応等化回路を示す図である。実施の形態に係るデジタルフィルタを示す図である。実施の形態に係る偏波分離モニタを示す図である。実施の形態に係る符号判定回路を示す図である。符号判定部Ｘの動作のフローチャートである。符号判定部Ｙの動作のフローチャートである。符号判定回路の第１の動作例を示す図である。符号判定回路の第２の動作例を示す図である。符号判定回路の第３の動作例を示す図である。符号判定回路の第３の動作例を示す図である。８ＱＡＭの符号判定の比較例を示す図である。実施の形態に係る適応等化回路の８ＱＡＭにおける機能評価結果を示す図である。実施の形態に係る適応等化回路の８ＱＡＭにおける機能評価結果を示す図である。実施の形態に係る適応等化回路の８ＱＡＭにおける機能評価結果を示す図である。実施の形態に係る適応等化回路の８ＱＡＭにおける機能評価結果を示す図である。

図１は、実施の形態に係る光通信システムを示すブロック図である。光通信システムは送信装置１００と受信装置２００を備えている。送信装置１００から出力された光信号は、光ファイバ伝送路３００を通して受信装置２００に伝送される。

送信装置１００は、送信信号処理回路１０１と送信光モジュール１０２を有する。受信装置２００は、受信光モジュール２０１と受信信号処理回路２０２を有する。送信信号処理回路１０１は入力データに対して所定の処理を施す。具体的には、送信信号処理回路１０１は、入力データを水平偏波用データＸと垂直偏波用データＹに分け、それぞれのデータに対して誤り訂正用符号化、帯域制限フィルタリング、及び変調用マッピング等の処理を行う。このような処理を施された水平偏波用データＸ及び垂直偏波用データＹは、それぞれ同相成分と直交成分で表され送信光モジュール１０２に出力される。水平偏波用データＸの同相成分はＸ＿Ｉで表され、直交成分はＸ＿Ｑで表される。垂直偏波用データＹの同相成分はＹ＿Ｉで表され、直交成分はＹ＿Ｑで表される。これらのデータ成分は、後に説明する受信装置２００においても同じ符号で記される。

なお、本明細書では、原則的に「データ」は「ベースバンドデータ」を示し、「信号」は「光信号」又は「高周波信号」を示す。ただし、「Ｘ偏波」及び「Ｙ偏波」がベースバンドデータ又は高周波信号を示す場合がある。

送信光モジュール１０２は、水平偏波用データＸ及び垂直偏波用データＹをそれぞれ光信号のＸ偏波信号及びＹ偏波信号に変換し、この２つの偏波信号を合成して送信する。この送信光モジュール１０２は、信号光源１１（信号ＬＤ）、２つの９０゜合成器１２，１３、及び偏波合成器１４を有する。２つの９０゜合成器１２，１３は、信号光源１１の出力光をそれぞれ水平偏波用データＸ及び垂直偏波用データＹで変調して光信号に変換する。偏波合成器１４は、光信号に変換されたＸ偏波信号とＹ偏波信号を合成する。合成された光信号は、光ファイバ伝送路３００を通して受信装置２００に伝送される。

受信装置２００において、受信光モジュール２０１は、光信号を受信し、受信した光信号を電気信号に変換して出力する。受信光モジュール２０１は、偏波分離器２１、局部発振光源２２（局発ＬＤ）、２つの９０゜ハイブリッド回路２３，２４を有する。偏波分離器２１は、光信号を２つの直交偏波成分であるＸ偏波信号とＹ偏波信号に分離する。

９０゜ハイブリッド回路２３，２４は、偏波分離器２１から出力された光信号の各偏波信号に局部発振光源２２の出力光を合成させ、光信号の各偏波信号を更に同相成分Ｉと直交成分Ｑに分離する。なお、９０゜ハイブリッド回路２３，２４は、図示していないが光電変換器を有する。光電変換器は、９０゜ハイブリッド回路２３，２４から出力された光信号であるＸ偏波信号とＹ偏波信号の各成分（Ｉ、Ｑ）を電気信号に変換し、この電気信号をＸ偏波データ（Ｘ＿Ｉ，Ｘ＿Ｑ）及びＹ偏波データ（Ｙ＿Ｉ，Ｙ＿Ｑ）として出力する。以下、Ｘ偏波データ及びＹ偏波データを受信信号と呼ぶ。ここにおける「データ」は、アナログのベースバンド信号を示す。なお、Ｘ偏波データ及びＹ偏波データを得る上記の構成は、一例であり上記の構成に限定されさない。

受信信号処理回路２０２は、ＡＤ変換器２５、波長分散補償回路２６、適応等化回路２７、及び復号回路２８を有する。ＡＤ変換器２５は、受信光モジュール２０１から出力された電気信号をデジタル信号に変換する。光信号が光ファイバ伝送路３００を伝搬する際に、波長分散によって信号波形が歪む。波長分散補償回路２６は、受信信号の歪の大きさをＡＤ変換器２５から出力されたデジタル信号から推定し、デジタル信号の波長分散による歪みを補償する。

また、送信装置１００においてＸ偏波信号とＹ偏波信号を合成して送信し、受信装置２００においてＸ偏波信号とＹ偏波信号を分離するまでに、光ファイバ伝送路３００の偏波モード分散効果によって偏波変動が生じ、信号波形が歪む。適応等化回路２７は、波長分散補償回路２６の出力信号の偏波変動による歪みを補償する等化処理を行う。なお、偏波分離は最初に受信光モジュール２０１で行われるが、適応等化回路２７で更に完全な方向に偏波分離が処理される。復号回路２８は、適応等化回路２７から出力された受信信号を復号し、元のデータ（即ち、送信信号処理回路１０１の入力データ）を再生する。

なお、復号回路２８によってデータが復号されるまでは、受信信号処理回路２０２の各処理回路の入出力は、Ｘ偏波データの同相成分Ｘ＿Ｉ及び直交成分Ｘ＿Ｑ、並びにＹ偏波データの同相成分Ｙ＿Ｉ及び直交成分Ｙ＿Ｑの４つの信号で表される。各処理回路では、一般的にＸ偏波データ及びＹ偏波データは、それぞれ同相成分及び直交成分に分けられたまま処理される場合が多い。Ｘ偏波データ（Ｘ＿Ｉ，Ｘ＿Ｑ）、及びＹ偏波データ（Ｙ＿Ｉ，Ｙ＿Ｑ）は座標データであるが、復号回路２８では、これらから“１”、“０”の論理データに変換される。

図２は、実施の形態に係る適応等化回路を示す図である。適応等化回路２７は、デジタルフィルタ１、フィルタタップ係数更新回路２、偏波分離モニタ３、及び制御回路４を有する。

デジタルフィルタ１は、波長分散補償回路２６により偏波分離された第１の偏波信号と第２の偏波信号を入力し、更なる偏波分離処理を行って歪等を補償する。補償した結果は、フィルタタップ係数更新回路２に供給される。光ファイバ伝送路３００を介して受信した信号は一般的に光ファイバ伝送路３００の偏波状態の変動の影響を受ける。従って、波長分散補償回路２６からの入力信号も偏波状態の変動の影響を受けている。フィルタタップ係数更新回路２は、デジタルフィルタ１のタップ係数を逐次更新アルゴリズムにより偏波状態の変動に応じて適応的に更新する。更新されたタップ係数は、デジタルフィルタ１に設定される。逐次更新アルゴリズムでは、デジタルフィルタ１の出力が本来あるべき値になるように、タップ係数が逐次更新され所定値に収束する。

この時、デジタルフィルタ１への入力信号はＸ偏波データとＹ偏波データの両者である。フィルタタップ係数更新回路２においてフィルタタップ係数の更新が行われている間、デジタルフィルタ１の出力は偏波分離モニタ３にも供給される。この偏波分離モニタ３は、同値収束モニタ（ＭＣＣ）と称されるものである。偏波分離モニタ３は、常に、デジタルフィルタ１から出力されたＸ偏波データとＹ偏波データとの相関値を計算し、相関値を所定値と比較してＸ偏波データとＹ偏波データとが適切に偏波分離されているかをモニタする。Ｘ偏波データとＹ偏波データとが適切に偏波分離されていない場合はＸ偏波データとＹ偏波データとの間に閾値以上の相関が生じる。偏波分離モニタ３はこの相関によって偏波分離の失敗を判定する。偏波分離の失敗が判定されると、制御回路４はフィルタタップ係数更新回路２にタップ係数の初期収束を再実行させる。初期収束とは、偏波分離できているかを判断する制御回路の監視や、最小二乗法によるウィナーフィルタの再生成、及びインパルス状態のタップ係数（中央タップのみ１を設定している状態）からの逐次更新アルゴリズム（ＣＭＡやＲＤＥ）の実行、もしくは現状タップの状態からの何かしらの処理、例えばタップ係数の振幅の大きい偏波側のタップのみを保持し、もう片方の偏波側のタップ係数をインパルス状態のタップ係数から再実行する等、を示す。

但し、実際は、デジタルフィルタ１の出力側に、図には示していない周波数誤差補償回路及びキャリア位相再生回路が設けられている。これらの回路によってキャリアの周波数や位相との同期が行われ、偏波分離モニタ３及び復号回路２８にキャリア同期後のＸ偏波データ及びＹ偏波データが供給される。

なお、偏波分離モニタ３のモニタ動作は、変調方式によって誤った検出をする場合がある。一般的に、ＱＰＳＫや１６ＱＡＭ等の変調方式の場合、モニタの誤動作は少ない。しかし、８ＱＡＭ等、特に同相成分又は直交成分の値が０付近となる点に送信側データがマッピングされる信号を含む変調方式についてはモニタが誤動作する場合がある。モニタが誤動作すると、不必要なタップ係数の更新が繰り返され、適応等化動作が不安定になる。

これに対して、本実施の形態に係る偏波分離モニタ３は、どのような変調方式においても、モニタ機能の誤動作を少なくすることができる。更に、その偏波分離モニタ３を使用した適応等化回路２７は、偏波分離を適切に判定し、フィルタタップ係数を常に適切に更新し、安定な適応等化動作をすることができる。このようにタップ係数が適切に更新されたデジタルフィルタ１の出力は、補償された受信信号として、図２に示す復号回路２８に供給される。

図３は、実施の形態に係るデジタルフィルタを示す図である。このデジタルフィルタ１はＦＩＲフィルタで構成した例である。しかし、デジタルフィルタ１は、本構成に限定されず、フィルタのタップ係数が収束アルゴリズムの収束動作によって求められる逐次更新アルゴリズムの場合に誤った収束が生じうる構成であればよい。

逐次更新アルゴリズムの例としては、ＣＭＡ（Constant Modulus Algorithm）又はＲＤＥ（Radius directed equalization）等のブラインド等化方式がある。これらは、デジタルフィルタ１の出力と本来あるべき値（「あるべき値」は、定包絡線の場合、振幅の所望値として容易に推定できる）との誤差を最小化するようにタップ係数を更新する。その他の例として、ＲＬＳ（Recursive Least-Squares）又はＬＭＳ（Least Mean Square）等もある。これらは、送信側でトレーニング信号又はパイロット信号等の既知信号を光信号に挿入し、伝送されてきた既知信号とこの既知信号の真値（送信側で設定された値）との誤差を最小化するようにタップ係数をステップサイズ毎に更新する。

デジタルフィルタ１は、バタフライ型に構成されたＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタＦＩＲ＿Ａ，ＦＩＲ＿Ｂ，ＦＩＲ＿Ｃ，ＦＩＲ＿Ｄを有する。各ＦＩＲフィルタはＮ個のタップを備える。ただし、ＦＩＲフィルタのタップ数は互いに異なっていてもよい。ＦＩＲ＿Ａは、Ｘ偏波データに対するフィルタである。ＦＩＲ＿Ｂは、Ｙ偏波データからＸ偏波データへの影響に対するフィルタである。ＦＩＲ＿Ｃは、Ｘ偏波データからＹ偏波データへの影響に対するフィルタである。ＦＩＲ＿Ｄは、Ｙ偏波データに対するフィルタである。

デジタルフィルタ１は、Ｘ偏波データに対するＦＩＲ＿Ａのフィルタリング結果とＹ偏波データに対するＦＩＲ＿Ｂのフィルタリング結果との加算値をＸ偏波データの補償出力とし、Ｘ偏波データに対するＦＩＲ＿Ｃのフィルタリング結果とＹ偏波データに対するＦＩＲ＿Ｄのフィルタリング結果との加算値をＹ偏波データの補償出力とする。これらによって、偏波分離がより確実化される。

また、デジタルフィルタ１のフィルタタップ係数は、フィルタタップ係数更新回路２によって求められて設定される。その際、ＦＩＲ＿Ａ、ＦＩＲ＿Ｂ、ＦＩＲ＿Ｃ及びＦＩＲ＿Ｄのタップ係数は以下の式で示される。
ＷＸＸ（ｎ＋１）＝ＷＸＸ（ｎ）＋μｅＸ（ｎ）Ｘｏｕｔ（ｎ）・Ｘｉｎ＊（ｎ）
ＷＹＸ（ｎ＋１）＝ＷＹＸ（ｎ）＋μｅＸ（ｎ）Ｘｏｕｔ（ｎ）・Ｙｉｎ＊（ｎ）
ＷＸＹ（ｎ＋１）＝ＷＸＹ（ｎ）＋μｅＹ（ｎ）Ｙｏｕｔ（ｎ）・Ｘｉｎ＊（ｎ）
ＷＹＹ（ｎ＋１）＝ＷＹＹ（ｎ）＋μｅＹ（ｎ）Ｙｏｕｔ（ｎ）・Ｙｉｎ＊（ｎ）
ここで、ｎは、逐次更新アルゴリズムにおける更新順を示す値である。タップ係数ＷＸＸ（ｎ）は、更新順ｎの場合のＦＩＲ＿Ａのタップ係数群を示す。タップ係数ＷＹＸ（ｎ）は、更新順ｎの場合のＦＩＲ＿Ｂのタップ係数群を示す。タップ係数ＷＸＹ（ｎ）は、更新順ｎの場合のＦＩＲ＿Ｃのタップ係数群を示す。タップ係数ＷＹＹ（ｎ）は、更新順ｎの場合のＦＩＲ＿Ｄのタップ係数群を示す。μは更新アルゴリズムのステップサイズを示す。ｅＸ（ｎ）はＸ偏波データのフィルタ出力における所望値との誤差を示す。ｅＹ（ｎ）はＹ偏波データのフィルタ出力における所望値との誤差を示す。Ｘｏｕｔ（ｎ）はＸ偏波データにおけるフィルタ出力を示す。Ｘｉｎ（ｎ）はＸ偏波データにおけるフィルタ入力を示す。Ｙｏｕｔ（ｎ）はＹ偏波データにおけるフィルタ出力を示す。Ｙｉｎ（ｎ）はＹ偏波データにおけるフィルタ入力を示す。＊は共役又は複素共役を示す。なお、データ及びタップ係数は複素数で表される。

上記の逐次更新アルゴリズムによってタップ係数の更新が更新順ｎで順次的に行われ、最終的にタップ係数が収束する。収束の条件は、更新順ｎの回数、又はフィルタ出力と所望値との誤差等で判定される。なお、上記の式は逐次更新アルゴリズムを表す式の一例であり、逐次更新アルゴリズムを表す式は上記に限定されない。
上記は、収束後にタップ係数が更新される場合を示したが、収束途中において逐次タップ係数を更新することも可能である。即ち、収束条件が達成されなくても、偏波状態が変動する状態においてデジタルフィルタの出力とあるべき値との差分を最小化するように計算したタップ係数で逐次更新する方法も取りうる。

図４は、実施の形態に係る偏波分離モニタを示す図である。図４では、図２では示していない周波数誤差補償回路５及びキャリア位相再生回路６がデジタルフィルタ１と復号回路２８との間に接続されている。周波数誤差補償回路５は、送信キャリアと受信機キャリアと間の周波数誤差を実質的にゼロにする回路である。キャリア位相再生回路６は、それらのキャリア間の位相誤差を実質的にゼロにする回路である。周波数誤差補償回路５及びキャリア位相再生回路６によって、デジタルフィルタ１からのＸ偏波データ及びＹ偏波データは、ＩＱ平面上で位相回転及び位相ずれなく安定して表示できる。これにより、デジタルフィルタ１からのＸ偏波データ及びＹ偏波データは、偏波分離モニタ３及び復号回路２８において的確に処理することができる。なお、位相回転及び位相ずれが他の方法で除去できる場合は、周波数誤差補償回路５及びキャリア位相再生回路６は適応等化回路２７に必須ではない。

偏波分離モニタ３は、符号判定回路７、相関演算回路８、及び比較回路９を有する。符号判定回路７は、周波数誤差補償回路５及びキャリア位相再生回路６を介して供給されたデジタルフィルタ１の出力Ｘｏｕｔ及びＹｏｕｔの符号を判定する。ここで、デジタルフィルタ１の出力Ｘｏｕｔ及びＹｏｕｔがＩＱ平面上で示される場合を考える。具体的には、ＸｏｕｔはＩ軸成分Ｘ＿Ｉ及びＱ軸成分Ｘ＿Ｑを有し、ＹｏｕｔはＩ軸成分Ｙ＿Ｉ及びＱ軸成分Ｙ＿Ｑを有する。符号判定回路７は、受信したＸ偏波データとＹ偏波データがＩＱ平面上の４つの象限のうちどの象限に属するかをビット毎又はシンボル毎に判定する。なお、シンボルは、ＱＰＳＫ又は１６ＱＡＭ等の多値変調の場合、位相又は振幅の変化の単位を示す。ＱＰＳＫでは２ビットが１シンボル、１６ＱＡＭでは４ビットが１シンボルである。

相関演算回路８は、符号判定回路７の判定結果からＸ偏波データとＹ偏波データとの相関値を計算する。Ｘ偏波データとＹ偏波データとが同じに近づくほど相関値は高くなる。比較回路９は、相関演算回路８により計算された相関値を所定値と比較し、その比較結果を制御回路４に伝える。

相関値が所定値を超えるとＸ偏波データとＹ偏波データの間で相関があるとみなし、タップ係数の収束が適切に行われなかったと判定される。従って、相関値が所定値を超えたことを偏波分離モニタ３が検出した場合、制御回路４は、フィルタタップ係数更新回路２にタップ係数の初期収束を再実行させる。一方、相関演算回路８からの相関値が所定値よりも小さければ、制御回路４は、Ｘ偏波データとＹ偏波データとの間で相関がないとみなし、タップ係数の収束が適切に行われたと判定する。その場合、制御回路４はフィルタタップ係数更新回路２に対してタップ係数の初期収束の再実行は命ぜず、デジタルフィルタ１はその時点のタップ係数の使用を継続する。

図５は、実施の形態に係る符号判定回路を示す図である。周波数誤差補償回路５及びキャリア位相再生回路６は省略している。符号判定回路７は、符号判定部Ｘ，Ｙと平均化回路Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有する。

符号判定部Ｘは、デジタルフィルタ１からのＸ偏波データのＩ軸成分Ｘ＿Ｉ及びＱ軸成分Ｘ＿Ｑに基づいて、Ｘ偏波データがＩＱ平面上の４つの象限のうちどの象限に属するかを判定する。ＩＱ平面上の４の象限（第１象限、第２象限、第３象限、第４象限）を示す値はそれぞれ（＋１、＋１）、（－１、＋１）、（－１、－１）、（＋１、－１）である。Ｘ偏波データが第１象限に属する場合の符号はＡ＝＋１，Ｂ＝＋１となり、第２象限に属する場合の符号はＡ＝－１、Ｂ＝＋１となり、第３象限に属する場合の符号はＡ＝－１、Ｂ＝－１、及び第４象限に属する場合の符号はＡ＝＋１，Ｂ＝－１となる。

符号判定部Ｙも、デジタルフィルタ１からのＹ偏波データのＩ軸成分Ｙ＿Ｉ及びＱ軸成分Ｙ＿Ｑに基づいて、Ｙ偏波データがＩＱ平面上の４つの象限のうちどの象限に属するかを判定する。ＩＱ平面上の４の象限（第１象限、第２象限、第３象限、第４象限）を示す値はそれぞれ（＋１、＋１）、（－１、＋１）、（－１、－１）、（＋１、－１）である。Ｙ偏波データが第１象限に属する場合の符号はＣ＝＋１，Ｄ＝＋１となり、第２象限に属する場合の符号はＣ＝－１、Ｄ＝＋１となり、第３象限に属する場合の符号はＣ＝－１、Ｄ＝－１、及び第４象限に属する場合の符号はＣ＝＋１，Ｄ＝－１となる。

Ｘ偏波データ又はＹ偏波データがＩ軸又はＱ軸上にある軸上データの場合、属する象限が明確でない。そこで、符号判定回路７は、軸上データを抽出し、軸上データのうちＩ軸上の正側のデータ、Ｉ軸上の負側のデータ、Ｑ軸上の正側のデータ、Ｑ軸上の負側のデータをそれぞれＩＱ平面上の４つの象限を示す値のうち一つの値に互いに重複なく対応付け、対応付けられた象限を示す符号を出力する。詳細については後で述べる。

平均化回路Ａは、符号判定部Ｘで判定された符号Ａを所定の回数だけ累積し平均化Ａとして出力する。平均化回路Ｂは、符号判定部Ｘで判定された符号Ｂを所定の回数だけ累積し平均化Ｂとして出力する。平均化回路Ｃは、符号判定部Ｙで判定された符号Ｃを所定の回数だけ累積し平均化Ｃとして出力する。平均化回路Ｄは、符号判定部Ｙで判定された符号Ｄを所定の回数だけ累積し平均化Ｄとして出力する。

平均化Ａ、平均化Ｂ、平均化Ｃ及び平均化Ｄを用いて、Ｘ偏波の平均化データＸＡ及びＹ偏波の平均化データＹＡを以下のように表す。なお、ｊは虚数単位である。
ＸＡ＝平均化Ａ＋ｊ平均化Ｂ
ＹＡ＝平均化Ｃ＋ｊ平均化Ｄ

続いて、符号判定回路７から出力されたＸ偏波の平均化データＸＡ及びＹ偏波の平均化データＹＡは、相関演算回路８に供給される。相関演算回路８は、Ｘ偏波の平均化データＸＡ及びＹ偏波の平均化データＹＡの間の相関値を以下の式で計算する。「＊」は複素乗算を示す。
相関値＝Σ（ＸＡ＊ＹＡ）／√（ΣＸＡ^２＊ΣＹＡ^２）

デジタルフィルタ１の出力においてＸ偏波データＸとＹ偏波データＹが同じ値（＝相関がある場合）であれば、Ｘ偏波の平均化データＸＡとＹ偏波の平均化データＹＡは同じ値になるため、上述の相関値は限りなく１に近くなる。なお、ＸＡとＸＢの符号が同じになる場合は、相関値は０に近づかず大きくなる。対してＸ偏波データＸとＹ偏波データＹがほぼランダムに異なっているならば（＝相関がない場合）、Ｘ偏波の平均化データＸＡ及びＹ偏波の平均化データＹＡの値は１／２の確率で異符号になる。それにより相関値の分子のＸＡ＊ＹＡの符号も正側になったり負側になったりし、その累積はほぼ０に近づく。

なお、相関値の式の分子及び分母における累積数は、符号判定回路７で平均化を行う場合の所定の回数とは異なる。例えば、符号判定回路７の平均化は１６シンボル毎に行い、相関値の式の累積は５１２回とすることができる。この場合、１６×５１２＝８１９２シンボル毎に相関値が得られる。

また、相関演算回路８の相関値の演算は上記の方法に限定されない。符号判定回路７からのＸ偏波の平均化データＸＡとＹ偏波の平均化データＹＡに基づいて、デジタルフィルタの出力であるＸ偏波データＸとＹ偏波データＹの相関値を計算できれば、どのような演算式でも本実施の形態の適応等化回路２７に適用可能である。

図６は、符号判定部Ｘの動作のフローチャートである。変調方式によって符号判定部Ｘが実行するステップが異なる。

ステップＳ０：変調方式が８ＱＡＭのように一部のデータがＩＱ平面上においてＩ軸又はＱ軸上にマッピングされる場合、続けてステップＳ１へ進む。一方、変調方式がＱＰＳＫ又は１６ＱＡＭのように全てのデータがＩＱ平面においてＩ軸又はＱ軸上にマッピングされない場合、ステップＳ１～Ｓ３をスキップしてステップＳ４へ進む。

ステップＳ１：デジタルフィルタ１からＸ偏波データのＩ軸成分Ｘ＿Ｉ及びＱ軸成分Ｘ＿Ｑが入力されたら、Ｘ偏波データのパワーを以下の式に基づいて推定する。
Ｘ偏波データのパワー＝Ｘ＿Ｉの絶対値＋Ｘ＿Ｑの絶対値

パワーは信号の二乗で表すのが一般的であるが、上記の式でもパワーの指標として表すことができる。上記の式の方が、乗算を使用せず加算のみで計算できるため簡易にパワーの指標を求めることができる。主に位相及び振幅を変化させる変調方式では、データが取り得る振幅は一般的に数群に分けられる。特に、ブラインド等化方式に使用される変調方式のデータが取りうる振幅は数種に絞られる。ＱＰＳＫの場合は振幅が１種類、８ＱＡＭの場合は振幅が２種類、１６ＱＡＭの場合は振幅が３種類である。本ステップでのパワーの計算は、データがどの振幅の群に属しているかを判定するだけなので、正確なパワー値の測定は不要である。

ステップＳ２：ステップＳ１で求めたパワーの大きさに基づいて、データがどの振幅群に属しているかを判定する。例えば、データが取りうる振幅が内殻と外殻の２種類の場合、Ｘのパワー≧設定閾値ならば外殻と判定し、それ以外は内殻と判定する。

ステップＳ３：ステップＳ２において内殻と判定された場合、以下の条件に従って符号Ａ，Ｂを判定する。ここでは、内殻のデータがＩ軸又はＱ軸上にマッピングされ、外殻のデータがＩＱ平面の４つの象限内にマッピングされる場合について示す。なお、内殻のデータがＩＱ平面上の象限内にマッピングされ、外殻のデータがＩ軸又はＱ軸上にマッピングされる場合は、外殻の場合にステップＳ３が実行され、内殻の場合にステップＳ４が実行される。

Ｘ＿Ｉの絶対値≧Ｘ＿Ｑの絶対値の場合、Ｘ＿Ｉ≧０なら第４象限として（Ａ，Ｂ）＝（＋１，－１）、Ｘ＿Ｉ＜０なら第２象限として（Ａ，Ｂ）＝（－１，＋１）と判定する。Ｘ＿Ｉの絶対値＜Ｘ＿Ｑの絶対値の場合、Ｘ＿Ｑ≧０なら第１象限として（Ａ，Ｂ）＝（＋１，＋１）、Ｘ＿Ｑ＜０なら第３象限として（Ａ，Ｂ）＝（－１，－１）と判定する。

ステップＳ４：ステップＳ２において外殻と判定された場合、以下の条件に従って符号Ａ，Ｂを判定する。Ｘ＿Ｉ≧０の場合、Ｘ＿Ｑ≧０なら第１象限として（Ａ，Ｂ）＝（＋１，＋１）、Ｘ＿Ｑ＜０なら第４象限として（Ａ，Ｂ）＝（＋１，－１）と判定する。Ｘ＿Ｉ＜０の場合、Ｘ＿Ｑ≧０なら第２象限として（Ａ，Ｂ）＝（－１，＋１）、Ｘ＿Ｑ＜０なら第３象限として（Ａ，Ｂ）＝（－１，－１）と判定する。

ステップＳ５：ステップＳ３又はステップＳ４で求めた符号Ａ，Ｂを出力する。なお、ステップＳ３では以下のように判定することも可能である。Ｘ＿Ｉの絶対値≧Ｘ＿Ｑの絶対値の場合、Ｘ＿Ｉ≧０なら第１象限として（Ａ，Ｂ）＝（＋１，＋１）、Ｘ＿Ｉ＜０なら第３象限として（Ａ，Ｂ）＝（－１，－１）と判定する。Ｘ＿Ｉの絶対値＜Ｘ＿Ｑの絶対値の場合、Ｘ＿Ｑ≧０なら第２象限として（Ａ，Ｂ）＝（－１，＋１）、Ｘ＿Ｑ＜０なら第４象限として（Ａ，Ｂ）＝（＋１，－１）と判定する。

なお、上記の例は、データが取りうる振幅が内殻と外殻の２種類の場合であったが、データが取りうる振幅が３種類以上の場合にも適用できる。その場合、同様のパワーの計算方法によって、どの振幅のグループかを判定すればよい。振幅グループの判定後、Ｉ軸又はＱ軸上に位置する軸上データについては、ステップＳ３によって象限を割り当てる。また、もともと象限内にマッピングされるデータについては、ステップＳ４の硬判定によって象限を判定する。

なお、Ｉ軸又はＱ軸上に位置する軸上データの象限への対応付けは、上記の２種類に限られない。異なるデータが、同じ象限へ対応付けられないようにすれば、どの象限に割り当ててもよい。例えば、（Ｉ，Ｑ）＝｛（１，０）、（－１，０）、（０，１）、（０，－１）｝を、（Ａ，Ｂ）＝｛（－１，＋１）、（＋１，－１）、（－１，－１）、（＋１，＋１）｝、（Ａ，Ｂ）＝｛（＋１，－１）、（－１，＋１）、（－１，－１）、（＋１，＋１）｝、又は（Ａ，Ｂ）＝｛（＋１，＋１）、（－１，＋１）、（－１，－１）、（＋１，－１）｝等のように対応付けることは可能である。上記のように、Ｘ偏波データ及びＹ偏波データのＩ軸上の正側のデータ、Ｉ軸上の負側のデータ、Ｑ軸上の正側のデータ、Ｑ軸上の負側のデータをそれぞれ重複なく象限に対応づければ、Ｘ偏波データとＹ偏波データの相関が効率よく検出できる。このような任意の対応付けは、下記の符号判定部Ｙにおいても同様である。

図７は、符号判定部Ｙの動作のフローチャートである。符号判定部Ｙの動作は、図６に示した符号判定部Ｘの動作と同様である。

ステップＳ０：変調方式が８ＱＡＭのように一部のデータがＩＱ平面上においてＩ軸又はＱ軸上にマッピングされる場合、続けてステップＳ１へ進む。一方、変調方式がＱＰＳＫや１６ＱＡＭのように全てのデータがＩＱ平面においてＩ軸又はＱ軸上にマッピングされない場合、ステップＳ１～Ｓ３をスキップしてステップＳ４へ進む。

ステップＳ１：デジタルフィルタ１からＹ偏波データのＩ軸成分Ｙ＿Ｉ及びＱ軸成分Ｙ＿Ｑが入力されたら、Ｙ偏波データのパワーを以下に基づいて推定する。
Ｙ偏波データのパワー＝Ｙ＿Ｉの絶対値＋Ｙ＿Ｑの絶対値
なお、パワーの計算はデータがどの振幅の群に属しているかを判定するだけなので、上式の指標で比較可能であり、正確なパワー値の測定は不要である。

ステップＳ２：ステップＳ１で求めたパワーの大きさに基づいて、Ｙ偏波データがどの振幅群に属しているかを判定する。例えば、Ｙ偏波データが取りうる振幅が内殻と外殻の２種類の場合、Ｙのパワー≧設定閾値ならば外殻と判定し、それ以外は内殻と判定する。

ステップＳ３：ステップＳ２において内殻と判定された場合、以下の条件に従って符号Ｃ，Ｄを判定する。ここでは、内殻のデータがＩ軸又はＱ軸上にマッピングされ、外殻のデータがＩＱ平面の４つの象限内にマッピングされる場合について示す。なお、内殻のデータがＩＱ平面上の象限内にマッピングされ、外殻のデータがＩ軸又はＱ軸上にマッピングされる場合は、外殻の場合にステップＳ３が実行され、内殻の場合にステップＳ４が実行される。

Ｙ＿Ｉの絶対値≧Ｙ＿Ｑの絶対値の場合、Ｙ＿Ｉ≧０なら第４象限として（Ｃ，Ｄ）＝（＋１，－１）、Ｙ＿Ｉ＜０なら第２象限として（Ｃ，Ｄ）＝（－１，＋１）と判定する。Ｙ＿Ｉの絶対値＜Ｙ＿Ｑの絶対値の場合、Ｙ＿Ｑ≧０なら第１象限として（Ｃ，Ｄ）＝（＋１，＋１）、Ｙ＿Ｑ＜０なら第３象限として（Ｃ，Ｄ）＝（－１，－１）と判定する。

ステップＳ４：ステップＳ２において外殻と判定された場合、以下の条件に従って、符号Ｃ，Ｄを判定する。Ｙ＿Ｉ≧０の場合、Ｙ＿Ｑ≧０なら第１象限として（Ｃ，Ｄ）＝（＋１，＋１）、Ｙ＿Ｑ＜０なら第４象限として（Ｃ，Ｄ）＝（＋１，－１）と判定する。Ｙ＿Ｉ＜０の場合、Ｙ＿Ｑ≧０なら第２象限として（Ｃ，Ｄ）＝（－１，＋１）、Ｙ＿Ｑ＜０なら第３象限として（Ｃ，Ｄ）＝（－１，－１）と判定する。

ステップＳ５：ステップＳ３又はステップＳ４で求めた符号Ｃ，Ｄを出力する。なお、ステップＳ３では以下のように判定することも可能である。Ｙ＿Ｉの絶対値≧Ｙ＿Ｑの絶対値の場合、Ｙ＿Ｉ≧０なら第１象限として（Ｃ，Ｄ）＝（＋１，＋１）、Ｙ＿Ｉ＜０なら第３象限として（Ｃ，Ｄ）＝（－１，－１）と判定する。Ｙ＿Ｉの絶対値＜Ｙ＿Ｑの絶対値の場合、Ｙ＿Ｑ≧０なら第２象限として（Ｃ，Ｄ）＝（－１，＋１）、Ｙ＿Ｑ＜０なら第４象限として（Ｃ，Ｄ）＝（＋１，－１）と判定する。

なお、符号判定部Ｙの処理も、符号判定部Ｘと同様に、データが取りうる振幅が３種類以上の場合にも適用できる。また、Ｉ軸又はＱ軸上に位置する軸上データの象限への対応付けも、上記の２種類に限られず、異なるデータが同じ象限へ対応付けられないようにすれば、どの象限に割り当ててもよい。

図８は、符号判定回路の第１の動作例を示す図である。第１の動作例は変調信号がＱＰＳＫの場合である。変調信号がＱＰＳＫの場合、Ｉ軸又はＱ軸上に位置する軸上データが無いため、図６及び図７のフローチャートのステップＳ０の次にステップＳ４が実行される。

ステップＳ４において、符号判定部Ｘは、Ｘ＿Ｉ≧０の場合、Ｘ＿Ｑ≧０なら第１象限として（Ａ，Ｂ）＝（＋１，＋１）、Ｘ＿Ｑ＜０なら第４象限として（Ａ，Ｂ）＝（＋１，－１）と判定する。符号判定部Ｘは、Ｘ＿Ｉ＜０の場合、Ｘ＿Ｑ≧０なら第２象限として（Ａ，Ｂ）＝（－１，＋１）、Ｘ＿Ｑ＜０なら第３象限として（Ａ，Ｂ）＝（－１，－１）と判定する。符号判定部Ｙは、Ｙ＿Ｉ≧０の場合、Ｙ＿Ｑ≧０なら第１象限として（Ｃ，Ｄ）＝（＋１，＋１）、Ｙ＿Ｑ＜０なら第４象限として（Ｃ，Ｄ）＝（＋１，－１）と判定する。符号判定部Ｙは、Ｙ＿Ｉ＜０の場合、Ｙ＿Ｑ≧０なら第２象限として（Ｃ，Ｄ）＝（－１，＋１）、Ｙ＿Ｑ＜０なら第３象限として（Ｃ，Ｄ）＝（－１，－１）と判定する。

上記の結果、（Ａ，Ｂ）、（Ｃ，Ｄ）は、ＱＰＳＫの第１象限を示す値、第２象限を示す値、第３象限を示す値、第４象限を示す値を受信側で硬判定により判定した結果に相当する。例えば、第１象限を示す値の硬判定結果は、Ａ＝＋１、Ｂ＝＋１、Ｃ＝＋１、Ｄ＝＋１となる。第２象限を示す値の硬判定結果は、Ａ＝－１、Ｂ＝＋１、Ｃ＝－１、Ｄ＝＋１となる。第３象限を示す値の硬判定結果は、Ａ＝－１、Ｂ＝－１、Ｃ＝－１、Ｄ＝－１となる。第４象限を示す値の硬判定結果は、Ａ＝＋１、Ｂ＝－１、Ｃ＝＋１、Ｄ＝－１となる。

図９は、符号判定回路の第２の動作例を示す図である。第２の動作例は変調信号が１６ＱＡＭの場合である。変調信号が１６ＱＡＭの場合、Ｉ軸又はＱ軸上に位置する軸上データが無いため、図６及び図７のフローチャートのステップＳ０の次にステップＳ４が実行される。

上記の結果、（Ａ，Ｂ）、（Ｃ，Ｄ）は、１６ＱＡＭの全１６データがＩＱ平面上にマッピングされた座標を受信側で硬判定により判定した結果に相当する。例えば、第１象限を示す値の硬判定結果は、Ａ＝＋１、Ｂ＝＋１、Ｃ＝＋１、Ｄ＝＋１となる。第２象限を示す値の硬判定結果は、Ａ＝－１、Ｂ＝＋１、Ｃ＝－１、Ｄ＝＋１となる。第３象限を示す値の硬判定結果は、Ａ＝－１、Ｂ＝－１、Ｃ＝－１、Ｄ＝－１となる。第４象限を示す値の硬判定結果は、Ａ＝＋１、Ｂ＝－１、Ｃ＝＋１、Ｄ＝－１となる。

以上のように、ＩＱ平面上の４つの象限にあるデータは、Ｉ軸及びＱ軸による硬判定によって、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤが求められる。従って、６４ＱＡＭ又は２５６ＱＡＭ等のＩ軸又はＱ軸上に位置する軸上データが無い送信変調方式では、上記と同様の方法でＡ、Ｂ、Ｃ及びＤが求められる。

図１０及び図１１は、符号判定回路の第３の動作例を示す図である。第３の動作例は変調信号が８ＱＡＭの場合である。８ＱＡＭは、Ｘ偏波データとＹ偏波データにＩＱ平面のＩ軸又はＱ軸上に位置する軸上データが存在する送信変調方式である。Ｉ軸又はＱ軸上に位置する軸上データの象限への対応付けについて図１０と図１１の２つの例について説明する。但し、先に記載したように、この対応付けは、この２例に限定されず、重複しない限りどの象限にも対応付けが可能である。

変調方式が８ＱＡＭの場合、８つのデータのうち外殻の４つは第１～第４象限の各象限の中央にマッピングされるが、残りの内殻の４つのデータはＩ軸又はＱ軸上にマッピングされる。従って、ステップＳ０においてＩ軸又はＱ軸上に位置する軸上データが存在するため、図６及び図７のフローチャートのステップＳ１以降の全ステップが実行される。

ステップＳ１においてパワー推定を行う。Ｘ偏波データ及びＹ偏波データのパワーはそれぞれ以下の式で計算される。
Ｘ偏波データのパワー＝Ｘ＿Ｉの絶対値＋Ｘ＿Ｑの絶対値
Ｙ偏波データのパワー＝Ｙ＿Ｉの絶対値＋Ｙ＿Ｑの絶対値

外殻の４つのデータについては、受信時のデータが各象限のほぼ中央に位置する場合は、Ｘ＿Ｉの絶対値とＸ＿Ｑの絶対値がほぼ同じ値になり、また、Ｙ＿Ｉの絶対値とＹ＿Ｑの絶対値もほぼ同じ値になるため、パワーは、それぞれＩ軸の座標値の絶対値のほぼ２倍として計算される。

一方、内殻の４つのデータについては、Ｘ＿Ｉの絶対値とＸ＿Ｑの絶対値のうちどちらかがほぼゼロ付近になり、Ｙ＿Ｉの絶対値とＹ＿Ｑの絶対値のうちどちらかがほぼゼロ付近になる。このため、パワーは、それぞれＩ軸の座標値の絶対値、又はＱ軸の座標値の絶対値のみとして計算される。

従って、外殻の座標値が内殻の座標値の約２倍と仮定すると、外殻のパワーは、内殻のパワーの約４倍となる。それらのパワーの間の差は、比較的大きく検出できる。そのため、その間に閾値を設定すれば、受信データが内殻のデータか外殻のデータかを比較的容易に判定できる。

ステップＳ２において、受信データが内殻のデータか外殻のデータかを判定する。８ＱＡＭの場合、上述したように例えば内殻のデータのＩ軸の座標値の２．５倍に閾値を設定すれば、ステップＳ１で推定したパワーが設定閾値より高い場合は外殻のデータ、低い場合は内殻のデータと判定される。なお、閾値は、変調方式に応じて、内殻と外殻をより確実に判定できる値に選ばれる。この判定によって、図１０に示す８ＱＡＭの例では、ＩＱ平面上の４つの象限の中央付近に位置するデータは外殻のデータ、Ｉ軸又はＱ軸上に位置する軸上データは内殻のデータとして識別される。

ステップＳ３において、内殻のデータに対して以下の処理が行われる。符号判定部Ｘは、Ｘ＿Ｉの絶対値≧Ｘ＿Ｑの絶対値の場合、Ｘ＿Ｉ≧０なら軸上データを第４象限を示す値に対応付け（Ａ，Ｂ）＝（＋１、－１）とし、Ｘ＿Ｉ＜０なら軸上データを第２象限を示す値に対応付け（Ａ，Ｂ）＝（－１，＋１）とする。符号判定部Ｘは、Ｘ＿Ｉの絶対値＜Ｘ＿Ｑの絶対値の場合、Ｘ＿Ｑ≧０なら軸上データを第１象限を示す値に対応付け（Ａ，Ｂ）＝（＋１、＋１）とし、Ｘ＿Ｑ＜０なら軸上データを第３象限を示す値に対応付け（Ａ，Ｂ）＝（－１，－１）とする。符号判定部Ｙは、Ｙ＿Ｉの絶対値≧Ｙ＿Ｑの絶対値の場合、Ｙ＿Ｉ≧０なら軸上データを第４象限を示す値に対応付け（Ａ，Ｂ）＝（＋１、－１）とし、Ｙ＿Ｉ＜０なら軸上データを第２象限を示す値に対応付け（Ａ，Ｂ）＝（－１，＋１）とする。符号判定部Ｙは、Ｙ＿Ｉの絶対値＜Ｙ＿Ｑの絶対値の場合、Ｙ＿Ｑ≧０なら軸上データを第１象限を示す値に対応付け（Ａ，Ｂ）＝（＋１、＋１）とし、Ｙ＿Ｑ＜０なら軸上データを第３象限を示す値に対応付け（Ａ，Ｂ）＝（－１，－１）とする。

即ち、内殻のデータについて、Ｉ軸上の正側のデータは第４象限を示す値に対応付けられ、Ｉ軸上の負側のデータは第２象限を示す値に対応付けられ、Ｑ軸上の正側のデータは第１象限を示す値に対応付けられ、Ｑ軸上の負側のデータは第３象限を示す値に対応付けられる。これは、各データの信号点の位相を右回りに４５度回転させた場合に対応する。符号判定回路７からは各象限に対応するＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの値が出力される。

なお、内殻のデータについて、Ｉ軸上の正側のデータを第１象限を示す値に対応付け、Ｉ軸上の負側のデータを第３象限を示す値に対応付け、Ｑ軸上の正側のデータを第２象限を示す値に対応付け、Ｑ軸上の負側のデータを第４象限に対応付けることも可能である。これは、各データの信号点の位相を左回りに４５度回転させた場合に対応する。この様子は、図１１に示されている。

次に、ステップＳ４において、外殻のデータに対して以下の処理が行われる。この処理については図１０の例と図１１の例は同じである。符号判定部Ｘは、Ｘ＿Ｉ≧０の場合、Ｘ＿Ｑ≧０なら第１象限として（Ａ，Ｂ）＝（＋１，＋１）、Ｘ＿Ｑ＜０なら第４象限として（Ａ，Ｂ）＝（＋１，－１）と判定する。符号判定部Ｘは、Ｘ＿Ｉ＜０の場合、Ｘ＿Ｑ≧０なら第２象限として（Ａ，Ｂ）＝（－１，＋１）、Ｘ＿Ｑ＜０なら第３象限として（Ａ，Ｂ）＝（－１，－１）と判定する。符号判定部Ｙは、Ｙ＿Ｉ≧０の場合、Ｙ＿Ｑ≧０なら第１象限として（Ｃ，Ｄ）＝（＋１，＋１）、Ｙ＿Ｑ＜０なら第４象限として（Ｃ，Ｄ）＝（＋１，－１）と判定する。符号判定部Ｙは、Ｙ＿Ｉ＜０の場合、Ｙ＿Ｑ≧０なら第２象限として（Ｃ，Ｄ）＝（－１，＋１）、Ｙ＿Ｑ＜０なら第３象限として（Ｃ，Ｄ）＝（－１，－１）と判定する。

図１０及び図１１に示す８ＱＡＭの外殻のデータについては、符号判定部Ｘ，Ｙの出力（Ａ，Ｂ）、（Ｃ，Ｄ）は、ＱＰＳＫと同様に、各象限を示す値を受信側で硬判定により判定した結果と同じになる。

図１２は、８ＱＡＭの符号判定の比較例を示す図である。比較例では、８ＱＡＭの信号点に対して、ＱＰＳＫ又は１６ＱＡＭのように、パワーレベルに関わらず、Ｉ軸及びＱ軸によって硬判定が行われる。

８ＱＡＭの場合、８つの信号点に対して、外殻の４つのデータについては、硬判定結果がそのまま第１象限を示す値、第２象限を示す値、第３象限を示す値、及び第４象限を示す値となり、それぞれに対応した符号（Ａ、Ｂ）、（Ｃ、Ｄ）が出力される。しかし、内殻の４つのデータについては、硬判定結果による符号判定は不確定となる。

一方、図６及び図７に示す符号判定方法を用いた符号判定回路７では、図１０及び図１１に示した８ＱＡＭの場合に、外殻の４つのデータについて硬判定結果がそのまま各象限に対応付けられた符号となり、更に内殻の４つのデータについても不確定になることなく４つの象限のうち一つの象限に割り当てられ、その象限に対応付けられた符号として判定される。

従って、本実施の形態に係る符号判定回路７は、一部のデータがＩ軸又はＱ軸上にマッピングされる変調方式の場合においても、不確定な判定を伴うことなく確実に符号を判定できる。また、それらの平均化も行える。その出力を用いた相関演算においても、安定的に相関値を求め適確な比較をすることができる。この結果、その符号判定回路７を含む偏波分離モニタ３は、８ＱＡＭ等の一部のデータがＩ軸又はＱ軸上にマッピングされる変調方式の場合に対しても誤って同値収束を検出する場合を大幅に低減することができる。

図１３から図１６は、実施の形態に係る適応等化回路の８ＱＡＭにおける機能評価結果を示す図である。これらは、偏波分離モニタ３の相関演算回路８内における相関状況を測定したものである。但し、適応等化回路２７において、デジタルフィルタ１内の４つのＦＩＲフィルタの全てのタップ係数は、偏波分離が正しく行われる値に収束している状態である。タップ係数の演算は正しく収束しているため、本来は、偏波分離モニタ３において相関値は低い値であることが望ましい。相関値が高い場合は、タップ係数の演算が収束しているにも関わらず収束していないと誤った検出を行っていることになる。

図１３は、Ｘ偏波データのＩ軸成分Ｘ＿ＩとＹ偏波データのＩ軸成分Ｙ＿Ｉとの相関値を示す。図１４は、Ｘ偏波データのＩ軸成分Ｘ＿ＩとＹ偏波データのＱ軸成分Ｙ＿Ｑとの相関値を示す。図１５は、Ｘ偏波データのＱ軸成分Ｘ＿ＱとＹ偏波データのＩ軸成分Ｙ＿Ｉとの相関値を示す。図１６は、Ｘ偏波データのＱ軸成分Ｘ＿ＱとＹ偏波データのＱ軸成分Ｙ＿Ｑとの相関値を示す。縦軸は相関値を示し、１は相関が最大、０は相関が無いことを示す。横軸は時間を示す。各グラフにおいて、上方のグラフ（◆の点）は、本実施の形態を適用しない従来の偏波分離モニタの相関演算回路の出力を示す。下方のグラフ（■の点）は、本実施の形態に係る偏波分離モニタ３の相関演算回路８の出力を示す。

従来の偏波分離モニタの相関演算回路の出力は、図１４においては最大０．５５、図１６においては０．６５以上の数値を示す場合があり、大きな相関値が検出される。仮に比較回路における相関値の比較値を０．５とすると、高頻度で誤った検出が行われることが分かる。誤った検出が行われると、偏波分離モニタ３は同値収束が発生したと判定し制御回路４へ通知する。制御回路４は、この通知によって、フィルタタップ係数更新回路２に対して、再更新を指示する。タップ係数は偏波分離が正しく行われる値に収束しているにも関わらず、再度更新作業を行うことになる。これによりタップ係数が不必要に変動し安定な適応等化処理が行われなくなる。

一方、本実施の形態に係る偏波分離モニタ３の相関演算回路８の出力は、どの場合も０．２以下である。比較回路９における相関値の比較値を０．６とすると、誤った検出は発生しない。これにより偏波分離モニタ３は、誤った同値収束の情報を制御回路４へ通知することはない。制御回路４からフィルタタップ係数更新回路２への無駄な再更新の指示も低減できる。これによりタップ係数が不必要に変動することなく安定な適応等化処理を継続することができる。

以上示したように、実際の評価においても、本実施の形態に係る偏波分離モニタ３の有効性は確認できる。また、本実施の形態に係る偏波分離モニタ３を備えた適応等化回路２７は、どの変調方式に対しても対応可能であり、安定な偏波分離動作を行うことができる。

１デジタルフィルタ、２フィルタタップ係数更新回路、３偏波分離モニタ、４制御回路、７符号判定回路、８相関演算回路、９比較回路、２５ＡＤ変換器、２６波長分散補償回路、２７適応等化回路、２０１受信光モジュール

Claims

偏波分離された第１の偏波信号と第２の偏波信号を入力して更なる偏波分離処理を行うデジタルフィルタと、
偏波状態の変動に応じて前記デジタルフィルタのタップ係数を更新するフィルタタップ係数更新回路と、
前記デジタルフィルタから出力された前記第１の偏波信号と前記第２の偏波信号との相関値を所定値と比較する偏波分離モニタと、
前記相関値が前記所定値を超えたことを前記偏波分離モニタが検出した場合、前記フィルタタップ係数更新回路に前記タップ係数の初期収束を再実行させる制御回路とを備え、
前記偏波分離モニタは、前記第１の偏波信号と前記第２の偏波信号がＩＱ平面上の４つの象限のうちどの象限に属するかを判定する符号判定回路と、前記符号判定回路の判定結果から前記相関値を計算する相関演算回路と、前記相関値を前記所定値と比較する比較回路とを有し、
前記第１の偏波信号と前記第２の偏波信号にＩＱ平面のＩ軸又はＱ軸上に位置する軸上データが存在する送信変調方式の場合、前記符号判定回路は、前記軸上データを抽出し、前記軸上データのうちＩ軸上の正側のデータ、Ｉ軸上の負側のデータ、Ｑ軸上の正側のデータ、Ｑ軸上の負側のデータをそれぞれＩＱ平面上の４つの象限を示す値のうち一つの値に互いに重複なく対応付けることを特徴とする適応等化回路。
前記符号判定回路は、入力した前記第１の偏波信号と前記第２の偏波信号のデータのパワーの大きさに基づいて前記軸上データを抽出することを特徴とする請求項１記載の適応等化回路。
前記パワーの大きさは、前記データのＩ軸上の座標値の絶対値とＱ軸上の座標値の絶対値の加算に基づいて推定することを特徴とする請求項２に記載の適応等化回路。
前記ＩＱ平面上の４つの象限を示す値は（＋１、＋１）、（－１、＋１）、（－１、－１）、（＋１、－１）であることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の適応等化回路。
前記第１の偏波信号と前記第２の偏波信号のそれぞれのＩ軸成分とＱ軸成分において、Ｉ軸成分の絶対値≧Ｑ軸成分の絶対値の場合、Ｉ軸成分≧０なら前記軸上データを第４象限を示す値に対応付け、Ｉ軸成分＜０なら前記軸上データを第２象限を示す値に対応付け、
Ｉ軸成分の絶対値＜Ｑ軸成分の絶対値の場合、Ｑ軸成分≧０なら前記軸上データを第１象限を示す値に対応付け、Ｑ軸成分＜０なら前記軸上データを第３象限を示す値に対応付けることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の適応等化回路。
前記第１の偏波信号と前記第２の偏波信号のそれぞれのＩ軸成分とＱ軸成分において、Ｉ軸成分の絶対値≧Ｑ軸成分の絶対値の場合、Ｉ軸成分≧０なら前記軸上データを第１象限を示す値に対応付け、Ｉ軸成分＜０なら前記軸上データを第３象限を示す値に対応付け、
Ｉ軸成分の絶対値＜Ｑ軸成分の絶対値の場合、Ｑ軸成分≧０なら前記軸上データを第２象限を示す値に対応付け、Ｑ軸成分＜０なら前記軸上データを第４象限を示す値に対応付けることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の適応等化回路。
受信した光信号を電気信号に変換する受信光モジュールと、
前記電気信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記デジタル信号の波長分散による歪みを補償する波長分散補償回路と、
前記波長分散補償回路の出力信号の偏波変動による歪みを補償する等化処理を行う請求項１～３の何れか１項に記載の適応等化回路とを備えることを特徴とする受信装置。
デジタルフィルタが、偏波分離された第１の偏波信号と第２の偏波信号を入力して更なる偏波分離処理を行うステップと、
フィルタタップ係数更新回路が、偏波状態の変動に応じて前記デジタルフィルタのタップ係数を更新するステップと、
偏波分離モニタが、前記第１の偏波信号と前記第２の偏波信号がＩＱ平面上の４つの象限のうちどの象限に属するかを判定して前記第１の偏波信号と前記第２の偏波信号との相関値を計算し、前記相関値を所定値と比較するステップと、
前記相関値が前記所定値を超えたことを前記偏波分離モニタが検出した場合、制御回路が前記フィルタタップ係数更新回路に前記タップ係数の初期収束を再実行させるステップとを備え、
前記第１の偏波信号と前記第２の偏波信号にＩＱ平面のＩ軸又はＱ軸上に位置する軸上データが存在する送信変調方式の場合、前記偏波分離モニタは、前記軸上データを抽出し、前記軸上データのうちＩ軸上の正側のデータ、Ｉ軸上の負側のデータ、Ｑ軸上の正側のデータ、Ｑ軸上の負側のデータをそれぞれＩＱ平面上の４つの象限を示す値のうち一つの値に互いに重複なく対応付けることを特徴とすることを特徴とする適応等化方法。