JP6947982B2 - 光送信器及び光送受信システム - Google Patents

Description

本発明は、光送信器及び光送受信システムに関する。

近年、データセンタトラフィックが急激に増加しており、特にデータセンタ内及びデータセンタ間のトラフィックが支配的となっている。このようなデータセンタトラフィックの急激な増加に対応するために、データセンタネットワークの更なる高速化、経済化が求められている。

１波長当たりの伝送速度が１００Ｇｂ／ｓ以上の超高速光伝送方式の経済的な実現に向けた取り組みとして、直接検波方式に４値パルス振幅変調（以下「ＰＡＭ４」（4-level Pulse Amplitude Modulation）という。）を適用した伝送方式が盛んに検討されている。

ＰＡＭ４を適用した伝送方式は信号生成や復調処理が簡便であるが、帯域制限耐力が低いため、１００Ｇｂ／ｓ以上の高速化を実現するためには、ＤＡＣ（Ditigal-to-Analog Converter）やドライバなどの電気デバイスに起因した帯域制限に対する耐力向上が重要となる。ＰＡＭ４信号に対する帯域制限耐力の向上技術として、ＰＡＭ４信号に簡易な符号化を適用した、直交振幅符号化ＰＡＭ方式が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

直交振幅符号化ＰＡＭ方式では、まずＰＡＭ４信号を同相及び直交位相の２系列にシンボルインタリーブする。シンボルインタリーブした２系列の各々に対して光位相符号化を施し、４値の光強度変調に相当する７値の光振幅変調信号を生成する。このように、ＰＡＭ４方式に対して、同相及び直交位相へのシンボルインタリーブと光位相符号化を適用することにより、直交振幅符号化ＰＡＭ方式では、帯域制限耐力の向上を実現している。

Akira Masuda, Shuto Yamamoto, Yoshiaki Sone, Shingo Kawai and Mitsunori Fukutoku, "Quadrature-Amplitude-Coding PAM to Improve Bandwidth-Limitation Tolerance for Short-Reach Transmission", IEEE, 2017, Opto-Electronics and Communications Conference (OECC) and Photonics Global Conference (PGC)

上記の直交振幅符号化ＰＡＭ方式（以下「ＱＡ−ＣＰＡＭ」（Quadrature Amplitude-Coding PAM）という。）では、同相成分の信号と直交位相成分の信号を交互に生成する。しかしながら、現実的なＩＱ変調器では製造誤差等の影響で完全に光が消光しないため、合波の際に同相と直交位相と間でクロストーク（以下「ＩＱクロストーク」という。）が発生する。そのため、ＩＱクロストークに起因する信号品質の劣化を招いてしまうという問題がある。

例えば、図１６は、理想的なＩＱ変調器と、現実的なＩＱ変調器においてＱＡ−ＣＰＡＭ方式の符号化を行った場合のコンスタレーションの比較を示した図である。図１６における横軸は、同相成分の光パワー（Ｗ）であり、縦軸は、直交位相の光パワー（Ｗ）である。また、図１７は、理想的なＩＱ変調器と、現実的なＩＱ変調器においてＱＡ−ＣＰＡＭ方式の符号化を行った場合のアイパターンの比較を示した図である。図１７における横軸は、時間（ｐｓ（pico second））であり、縦軸は、振幅（Ｖ）である。なお、図１６及び図１７において、理想的なＩＱ変調器の消光比を２００ｄＢとし、現実的なＩＱ変調器の消光比を２５ｄＢとしている。

図１６（ａ）に示す消光比が２００ｄＢの理想的なＩＱ変調器では、正しい位置にシンボルが現れており、コンスタレーションが乱れのない正しい形となっている。これに対して、図１６（ｂ）に示す消光比が２５ｄＢの現実的なＩＱ変調器では、シンボルの位置にずれが生じており、コンスタレーションに乱れが生じていることが分かる。

また、図１７（ａ）に示すように、消光比＝２００ｄＢの理想的なＩＱ変調器の場合、プラス側とマイナス側で電界が一致しているため、ＰＤ（Photo Diode）受信後のアイパターンも良好なアイ開口になっている。これに対して、図１７（ｂ）に示すように、消光比＝２５ｄＢの現実的なＩＱ変調器の場合、ＩＱクロストークの影響により、プラス側とマイナス側で電界が不一致となるため、受信後のアイパターンが著しく乱れていることがわかる。以上より、現実的なＩＱ変調器では光変調の際に生じるＩＱ間のクロストークによる波形の乱れ等による信号品質の劣化が問題となる。

上記事情に鑑み、本発明は、送信側の信号処理によって生じる同相と直交位相との間のＩＱクロストークによる信号品質劣化を低減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、データ信号に対して同相と直交位相とを用いる符号化を行う信号符号化部と、前記信号符号化部が符号化した同相及び直交位相の符号化信号の振幅値を補正する信号補正部と、前記信号補正部が補正した前記同相の補正符号化信号に基づいて光変調に用いられる第１の電気信号を生成する第１の信号生成部と、前記信号補正部が補正した前記直交位相の補正符号化信号に基づいて光変調に用いられる第２の電気信号を生成する第２の信号生成部と、光を出力する信号光源と、前記信号光源が出力する光に対して前記第１の電気信号と前記第２の電気信号とを印加して光変調した送信光信号を生成して送信する光変調部と、を備え、前記信号補正部は、前記光変調部が変調を行う際に発生するＩＱクロストークを補償する前記振幅値となるように前記同相及び直交位相の符号化信号の振幅値を補正する光送信器である。

本発明の一態様は、上記の光送信器であって、前記信号補正部は、前記信号符号化部が符号化した前記同相の符号化信号の振幅値が、前記光変調部が変調を行う際に発生するＩＱクロストークを補償する前記振幅値となるように前記同相の符号化信号の振幅値を補正する第１の信号補正部と、前記信号符号化部が符号化した前記直交位相の符号化信号の振幅値が、前記光変調部が変調を行う際に発生するＩＱクロストークを補償する前記振幅値となるように前記直交位相の符号化信号の振幅値を補正する第２の信号補正部と、を備え、前記第１の信号生成部は、前記第１の信号補正部が補正した前記同相の補正符号化信号に基づいて光変調に用いられる第１の電気信号を生成し、前記第２の信号生成部は、前記第２の信号補正部が補正した前記直交位相の補正符号化信号に基づいて光変調に用いられる第２の電気信号を生成する。

本発明の一態様は、上記の光送信器であって、前記信号符号化部は、前記データ信号に対して前記符号化を行い、前記同相の符号化信号を出力する第１の信号符号化部と、前記データ信号に対して前記符号化を行い、前記直交位相の符号化信号を出力する第２の信号符号化部と、を備え、前記第１の信号補正部は、前記第１の信号符号化部が符号化した前記同相の符号化信号の振幅値が、前記光変調部が変調を行う際に発生するＩＱクロストークを補償する前記振幅値となるように前記同相の符号化信号の振幅値を補正し、前記第２の信号補正部は、前記第２の信号符号化部が符号化した前記直交位相の符号化信号の振幅値が、前記光変調部が変調を行う際に発生するＩＱクロストークを補償する前記振幅値となるように前記直交位相の符号化信号の振幅値を補正する。

本発明の一態様は、上記の光送信器であって、Ｎを１以上の整数とし、ｍを１以上Ｎ−１以下の整数とし、ｊを虚数単位とした場合、前記信号符号化部は、前記データ信号をＱＡ−ＣＰＡＭ方式で符号化し、前記信号補正部は、０からＮ−１までのＮ値のデータ信号に対して前記ＱＡ−ＣＰＡＭ方式で符号化された４Ｎ−３値の符号化信号におけるシンボル値が「ｍ＋ｊ×０」、「０＋ｊ×ｍ」、「−ｍ＋ｊ×０」及び「０−ｊ×ｍ」であるシンボルに対応する前記ＩＱクロストークを含んだ前記送信光信号の光強度が、ｍごとに予め定められる光強度Ｐ_ｍとなるように、前記同相及び直交位相の符号化信号の振幅値を補正する。

本発明の一態様は、上記の光送信器であって、Ｎを１以上の整数とし、ｍを１以上Ｎ−１以下の整数とし、ｊを虚数単位とした場合、上記に記載の前記信号符号化部、または、上記に記載の前記第１及び第２の信号符号化部は、前記データ信号をＱＡ−ＣＰＡＭ方式で符号化し、前記第１の信号補正部は、０からＮ−１までのＮ値のデータ信号に対して前記ＱＡ−ＣＰＡＭ方式で符号化された同相の２Ｎ−１値の符号化信号におけるシンボル値が「ｍ」及び「−ｍ」であるシンボルに対応する前記ＩＱクロストークを含んだ前記送信光信号の光強度が、ｍごとに予め定められる光強度Ｐ_ｍとなるように前記同相の符号化信号の振幅値を補正し、前記第２の信号補正部は、０からＮ−１までのＮ値のデータ信号に対して前記ＱＡ−ＣＰＡＭ方式で符号化された直交位相の２Ｎ−１値の符号化信号におけるシンボル値が「ｍ」及び「−ｍ」であるシンボルに対応する前記ＩＱクロストークを含んだ前記送信光信号の光強度が、ｍごとに予め定められる光強度Ｐ_ｍとなるように前記直交位相の符号化信号の振幅値を補正する。

本発明の一態様は、上記の光送信器と、前記光送信器が送信する前記送信光信号を受光して電気信号に変換して出力する受光部を有する光受信器と、を備える光送受信システムであって、前記光受信器は、前記受光部が出力する前記電気信号の強さに関する値を検出し、検出した前記電気信号の強さに関する値に基づいて、前記ＩＱクロストークの発生の有無を判定し、前記ＩＱクロストークが発生していると判定する場合、検出した前記電気信号の強さに関する値を前記光送信器に送信する検出部を有し、前記信号補正部は、前記検出部が送信する前記電気信号の強さに関する値を受信し、受信した前記電気信号の強さに関する値に基づいて、前記光変調部が変調を行う際に発生するＩＱクロストークを補償する前記振幅値となるように前記同相及び直交位相の符号化信号の振幅値を補正する光送受信システムである。

本発明の一態様は、上記の光送受信システムであって、前記光送信器は、上記に記載の光送信器であって、前記光送信器の前記信号補正部は、前記検出部から受信する前記電気信号の強さに関する値に基づいて、前記シンボル値が「ｍ＋ｊ×０」、「−ｍ＋ｊ×０」、「０＋ｊ×ｍ」及び「０−ｊ×ｍ」であるシンボルに対応する前記ＩＱクロストークを含んだ前記送信光信号の光強度が、ｍごとに互いに等しくなるように前記同相及び直交位相の符号化信号の振幅値を補正する。

本発明の一態様は、上記の光送受信システムであって、前記光送信器は、上記に記載の光送信器であって、前記光送信器の前記第１の信号補正部は、前記検出部から受信する前記電気信号の強さに関する値のうち前記同相の２Ｎ−１値の符号化信号に対応する値を用いて、前記シンボル値が「ｍ」及び「−ｍ」であるシンボルに対応する前記ＩＱクロストークを含んだ前記送信光信号の光強度が、ｍごとに等しくなるように前記同相の信号の振幅値を補正し、前記第２の信号補正部は、前記検出部から受信する前記電気信号の強さに関する値のうち前記直交位相の２Ｎ−１値の符号化信号に対応する値を用いて、前記シンボル値が「ｍ」及び「−ｍ」であるシンボルに対応する前記ＩＱクロストークを含んだ前記送信光信号の光強度が、ｍごとに等しくなるように前記直交位相の信号の振幅値を補正する。

本発明により、送信側の信号処理によって生じる同相と直交位相との間のＩＱクロストークによる信号品質劣化を低減することが可能となる。

本発明の第１の実施形態の光送受信システムの構成を示すブロック図である。 同実施形態の光変調器の内部構成及び光変調部と信号光源との接続関係を示すブロック図である。 同実施形態における光変調器の出力光の電界を示す図である。 同実施形態における光変調器の出力光の光強度を示す図である。 同実施形態におけるＱＡ−ＣＰＡＭ信号のシンボルの構成を示す図である。 同実施形態によるＩＱクロストークの補償を適用した構成と、同実施形態の構成を適用しない構成とにおける送受対向特性の比較を示すグラフである。 第２の実施形態の光送受信システムの構成を示すブロック図である。 第３の実施形態の光送受信システムの構成を示すブロック図である。 同実施形態におけるＩＱクロストーク補償の処理の流れを示すフローチャートである。 同実施形態におけるシンボル、電界及び光強度の対応関係を示した図である。 第２の実施形態の光送受信システムの他の構成例（その１）を示す図である。 第２の実施形態の光送受信システムの他の構成例（その２）を示す図である。 第２の実施形態の光送受信システムの他の構成例（その３）を示す図である。 第１の実施形態の光送受信システムの他の構成例を示す図である。 第３の実施形態の光送受信システムの他の構成例を示す図である。 消光比の異なるＩＱ変調器のコンスタレーションを示す図である。 消光比の異なるＩＱ変調器のアイパターンを示す図である。

（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の実施形態による光送受信システム１の構成を示すブロック図である。光送受信システム１は、光送信器１０、光受信器２０及び光伝送路３０を備える。なお、図１において、破線の矢印の線は電気信号を示しており、実線の矢印の線は光信号を示している。

光伝送路３０は、光送信器１０と光受信器２０とを接続し、光送信器１０が送信する光信号を光受信器２０に伝送する。光送信器１０は、信号符号化部１１、信号補正部１２、信号分配部１３、信号生成部１４−１，１４−２、光変調部１５及び信号光源１６を備える。

信号符号化部１１は、外部から与えられるデータ信号の系列であるデータ信号系列Ｓ_ｋ（ｋ＝１，２，３，…）に対して、同相及び直交位相を用いた符号化を行う。ここでは、信号符号化部１１は、同相及び直交位相を用いた符号化としてＱＡ−ＣＰＡＭ方式の符号化を行う。信号符号化部１１は、データ信号系列Ｓ_ｋが０〜Ｎ−１（Ｎは１以上の整数）までのＮ値のデータである場合、ＱＡ−ＣＰＡＭ方式の符号化により４Ｎ−３値の符号化信号の系列である符号化信号系列Ｃ_ｋを生成する。信号符号化部１１は、生成した符号化信号系列Ｃ_ｋを信号補正部１２に出力する。信号符号化部１１が出力する符号化信号系列Ｃ_ｋは、次式（１）に示すａ_ｋを実部、ｂ_ｋを虚部とした複素数の信号系列となる。

信号補正部１２は、符号化信号系列Ｃ_ｋを取り込み、次式（２）に示すように、光変調部１５が光変調する際に生じるＩＱクロストークＸＴ_ｋを補償する補償量ＸＴｃｏｍｐ_ｋを付加して符号化信号の振幅値を補正する。信号補正部１２は、補正した補正符号化信号を信号分配部１３に出力する。

信号分配部１３は、信号補正部１２が出力する補正符号化信号を取り込み、実部と虚部に分けて２つの補正符号化信号系列を生成する。また、信号分配部１３は、生成した実部の補正符号化信号系列を信号生成部１４−１に出力し、生成した虚部の補正符号化信号系列を信号生成部１４−２に出力する。

信号生成部１４−１は、実部の補正符号化信号系列に基づいて、実部に対応する電気信号を生成して光変調部１５に出力する。信号生成部１４−２は、虚部の補正符号化信号系列に基づいて、虚部に対応する電気信号を生成して光変調部１５に出力する。

光変調部１５は、信号生成部１４−１，１４−２の各々が生成した電気信号を用いて、信号光源１６が出力する光の搬送波を光変調する。光変調部１５は、例えばＩＱ変調器である。また、光変調部１５は、光変調により生成した送信光信号を、光伝送路３０を介して光受信器２０に送信する。

光受信器２０は、受光部２１及び復調部２２を備える。
受光部２１は、光送信器１０から送信された送信光信号を受信光信号として受信する。受光部２１は、例えばＰＤである。また、受光部２１は、受信した受信光信号を検波して電気信号に変換し、変換した電気信号の系列である電気信号系列Ｒ_ｋを復調部２２に出力する。復調部２２は、受光部２１から出力された電気信号系列Ｒ_ｋを取り込み、取り込んだ電気信号系列Ｒ_ｋを復調してデータ信号系列Ｓ_ｋを復調する。

（第１の実施形態におけるＩＱクロストーク補償）
次に、式（２）に示した補償量ＸＴｃｏｍｐ_ｋを信号補正部１２が算出する手法について説明する。まず、ＩＱクロストークの発生メカニズムについて説明する。図２は、光変調部１５の内部構成及び光変調部１５と信号光源１６との接続関係を示すブロック図である。

光変調部１５は、２つのＭＺＭ（Mach-Zehnder Modulator）１５１，１５２と、位相器１５３とを備える。
位相器１５３は、π／２分位相をシフトして出力する。
ＭＺＭ１５１，１５２、位相器１５３、信号光源１６及び光伝送路３０は、光導波路によって接続されている。ＭＺＭ１５１には、信号生成部１４−１が生成した実部に対応する電気信号が与えられ、ＭＺＭ１５２には、信号生成部１４−２が生成した虚部に対応する電気信号が与えられる。また、ＭＺＭ１５１，１５２の各々は、２つの光導波路、すなわちＵｐｐｅｒＡｒｍ１５１Ｕ，１５２Ｕと、ＬｏｗｅｒＡｒｍ１５１Ｌ，１５２Ｌとを備えている。

ここで、信号光源１６が光変調部１５に対して出力する光の光強度をＰ_０とすると、同相チャネル（In Phase Channel（以下「Ｉｃｈ」という。））と、直交チャネル（Quadrature Channel（以下、Ｑｃｈという））に与えられる光の電界はそれぞれ（Ｐ_０／２）^１／２となる。

ここで、ＩｃｈのＭＺＭ１５１のＵｐｐｌｅｒＡｒｍ１５１Ｕと、ＬｏｗｅｒＡｒｍ１５１Ｌの分岐比を１：ｘ_Ｉとし、ＱｃｈのＭＺＭ１５２のＵｐｐｌｅｒＡｒｍ１５２Ｕと、ＬｏｗｅｒＡｒｍ１５２Ｌの分岐比を１：ｘ_Ｑとする。ただし、ｘ_Ｉ≦１、ｘ_Ｑ≦１であるとする。

図３（ａ）は、ＭＺＭ１５１の出力光の電界Ｅ_Ｉ（φ_Ｉ）を示した図であり、図３（ｂ）は、ＭＺＭ１５２の出力光の電界Ｅ_Ｑ（φ_Ｑ）を示した図であり、図３（ａ），（ｂ）に示す関係性より電界Ｅ_Ｉ（φ_Ｉ），Ｅ_Ｑ（φ_Ｑ）を次式（３）として表すことができる。

ただし、式（３）において、添え字の「ｉ」は、Ｉｃｈの場合は「Ｉ」となり、Ｑｃｈの場合は「Ｑ」となる。また、式（３）におけるＥＲ_ｉは、ＭＺＭ１５１，１５２の消光比として次式（４）として表される。

また、図３（ａ），（ｂ）に示す関係性より、Ｉｃｈ及びＱｃｈの一方が消光する際にクロストークが発生するため、φ_Ｑ＝π／２の場合、ＱｃｈからＩｃｈへのクロストーク電界（ＸＴ_Ｑ）が発生する。また、φ_Ｉ＝π／２の場合、ＩｃｈからＱｃｈへのクロストーク電界（ＸＴ_Ｉ）が発生する。そのため、式（３）の右辺より、ＸＴ_Ｑ及びＸＴ_Ｉを次式（５），（６）として求めることができる。

信号補正部１２は、光変調部１５の消光比に応じて、ＱＡ−ＣＰＡＭ方式の各シンボルの電界を調整するように符号化信号の振幅値を補正してＩＱ間のクロストークを補償する。

Ｉｃｈ、Ｑｃｈのコンスタレーションは、それぞれＱｃｈの消光比、Ｉｃｈの消光比の影響でシフトする。例えば、図４に示すように、ｉ＝Ｉの場合、すなわち、Ｉｃｈの光の電界Ｅ_Ｉ（φ_Ｉ）において、ＱｃｈからＩｃｈへのクロストーク電界であるＸＴ_Ｑの影響でシフトが発生する。図４（ａ）は、プラス側のシンボルにおけるシフトを示しており、符号５０の位置から符号５１の位置にシフトが発生している。図４（ｂ）は、マイナス側のシンボルにおけるシフトを示しており、符号５２の位置から符号５３の位置にシフトが発生している。

このとき、シフト後のプラス側とマイナス側のシンボルに対応する光の電界から求められる光強度が、図４に示す任意に定める同一の光強度Ｐとなるようなφ_Ｉ，φ_Ｑを算出することができるのであれば、コンスタレーションを乱れのない正しい形とすることができる。それにより、ＩＱクロストークの影響を低減することができる。この関係を式で示すと、次式（７），（８）となる。

ここで、ＥＲ_Ｉ≫１、ＥＲ_Ｑ≫１であるとすると、式（３）より、次式（９），（１０）を導くことができる。

式（７）及び式（８）に、式（９）及び式（１０）を代入すると、次式（１１），（１２）となる。

式（１１）及び式（１２）を展開して整理すると、次式（１３），（１４）となる。

ここで、ＥＲ_Ｉ≫１、ＥＲ_Ｑ≫１であることから、式（１３）及び式（１４）は、次式（１５），（１６）となる。

式（１５）及び式（１６）より、φ_Ｉとφ_Ｑは、それぞれ、次式（１７）と次式（１８）により求められることになる。

式（１７）及び式（１８）から分かるように、消光比ＥＲ_Ｉ，ＥＲ_Ｑ、Ｐ_０及びＰが定まれば、φ_Ｉとφ_Ｑとを算出することができる。消光比ＥＲ_Ｉ，ＥＲ_Ｑは、光変調部１５の構成に基づく固定値であり、Ｐ_０は、信号光源１６の構成に基づく固定値である。そのため、任意に定めることができるＰを所望の値に定めることで、φ_Ｉと、φ_Ｑを算出することができる。

上述したように、信号符号化部１１は、０〜Ｎ−１までのＮ値のデータ信号系列Ｓ_ｋに対してＱＡ−ＣＰＡＭ方式の符号化を行って４Ｎ−３値の符号化信号系列Ｃ_ｋを生成して信号補正部１２に出力する。

４Ｎ−３値の符号化信号系列Ｃ_ｋにおいて、コンスタレーションを正しい形にするためには、２つのことを満たす必要がある。１つ目として、シンボル値「０」を除く、Ｎ−１通りの実部及び虚部のプラスとマイナスの４パターンのシンボル値に対応するＭＺＭ１５１，１５２が出力する光信号の光強度が、同一の光強度Ｐとなることである。ここで、４パターンのシンボル値とは、「ｍ＋ｊ×０」，「０＋ｊ×ｍ」，「−ｍ＋ｊ×０」，「０−ｊ×ｍ」である。なお、「ｍ」は、１以上Ｎ−１以下の整数であり、ｊは、虚数単位である。

２つ目として、光強度Ｐが、Ｎ−１通り、すなわち「ｍ」ごとに異なる光強度Ｐ_ｍであって、Ｐ_ｍ−１＜Ｐ_ｍとなっていることである。

信号補正部１２は、「ｍ」ごとに予め定められるＰ_ｍを用いて、式（１７）及び式（１８）に基づいてφ_Ｉとφ_Ｑとを算出し、算出したφ_Ｉとφ_Ｑを用いて、ＭＺＭ１５１，１５２が出力する光の電界が、電界Ｅ_Ｉ（φ_Ｉ）及びＥ_Ｑ（φ_Ｑ）となるような補償量ＸＴｃｏｍｐ_ｋを算出する。信号補正部１２は、算出したＸＴｃｏｍｐ_ｋを符号化信号系列Ｃ_ｋに付加して振幅値の補正を行う。

図５は、例えば、Ｎ＝４とした場合のＱＡ−ＣＰＡＭ信号のシンボルについての例を示した図である。Ｎ＝４の場合、４Ｎ−３より、１３値のＱＡ−ＣＰＡＭ信号となり、「ｍ」は、０〜３の整数値となる。図５は、ｍ＝２の場合について示している。この場合、符号６０，６１、６２，６３で示されるシンボル値「２＋ｊ×０」，「０＋ｊ×２」，「−２＋ｊ×０」，「０−ｊ×２」の出力光信号の光強度が全てＰ_２となるようにしている。

信号補正部１２は、光強度Ｐ_２を用いて、式（１７）及び式（１８）に基づいてｍ＝２に対応するφ_Ｉとφ_Ｑとを算出する。信号補正部１２は、算出したφ_Ｉとφ_Ｑを用いて、シンボル値「２＋ｊ×０」，「０＋ｊ×２」，「−２＋ｊ×０」，「０−ｊ×２」に対応するＭＺＭ１５１，１５２が出力する光の電界が、電界Ｅ_Ｉ（φ_Ｉ）及びＥ_Ｑ（φ_Ｑ）となるような補償量ＸＴｃｏｍｐ_ｋを算出する。なお、光強度Ｐ_ｍは、コンスタレーションを乱れのない正しい形にするように、「ｍ」の値ごとに異なる値が予め定められる。

図６は、本実施形態によるＩＱクロストークの補償を適用した構成と、本実施形態の構成を適用しない構成とにおける送受対向特性の比較を示すグラフである。
図６において横軸は、ＯＳＮＲ（Optical Signal to Noise Ratio）［ｄＢ］であり、縦軸は、ＢＥＲ（Bit Error Rate）である。折れ線６４は、ＩＱクロストークの補償のない消光比２５ｄＢの場合の特性を示す折れ線である。折れ線６５は、ＩＱクロストークの補償のない消光比２００ｄＢの場合の特性を示す折れ線である。折れ線６６は、本実施形態を適用した場合、すなわちＩＱクロストークの補償を行った消光比２５ｄＢの場合の特性を示す折れ線である。

消光比が２００ｄＢの場合、ＯＳＮＲが「３４ｄＢ」のときに、ＢＥＲが「１．０Ｅ−３」以下という低いビット誤り率を示しているが、折れ線６４で示される消光比が２５ｄＢの場合、ＯＳＮＲが「３６ｄＢ」においてもＢＥＲが「１．０Ｅ−１」程度という高いビット誤り率を示している。

これに対して、折れ線６６で示される消光比が２５ｄＢの光変調部１５に対して第１の実施形態によるＩＱクロストーク補償を適用した場合、折れ線６５で示される消光比が２００ｄＢとほぼ同様の特性を実現することができていることが分かる。

上記の第１の実施形態の光送受信システム１において、信号符号化部１１は、外部から与えられるデータ信号の系列であるデータ信号系列Ｓ_ｋに対して同相と直交位相とを用いる符号化であるＱＡ−ＣＰＡＭ方式の符号化を行う。信号補正部１２は、信号符号化部１１が符号化した同相及び直交位相の符号化信号の振幅値が、光変調部が変調を行う際に発生するＩＱクロストークを補償する振幅値となるように同相及び直交位相の信号の振幅値を補正する。信号生成部１４−１は、信号補正部１２が補正した同相の補正符号化信号に基づいて光変調に用いられる電気信号を生成する。信号生成部１４−２は、信号補正部１２が補正した直交位相の補正符号化信号に基づいて光変調に用いられる電気信号を生成する。光変調部１５は、信号光源が出力する光に対して、信号生成部１４−１，１４−２が生成した電気信号を印加して光変調した送信光信号を生成して送信する。より詳細には、信号補正部１２は、０からＮ−１までのＮ値のデータ信号に対して信号符号化部１１がＱＡ−ＣＰＡＭ方式で符号化した４Ｎ−３値の符号化信号におけるシンボル値が「ｍ＋ｊ×０」、「０＋ｊ×ｍ」、「−ｍ＋ｊ×０」及び「０−ｊ×ｍ」に対応するＩＱクロストークを含んだ送信光信号の光強度が、ｍごとに予め定められる光強度Ｐ_ｍとなるように、同相及び直交位相の符号化信号の振幅値を補正する。これにより、シンボルのコンスタレーションを正しい形にすることができるため、送信側の信号処理によって同相と直交位相との間のＩＱクロストークを補償して信号品質劣化を低減することが可能となる。

（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態による光送受信システム２の構成を示すブロック図である。第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付しており、以下、異なる構成について説明する。光送受信システム１は、光送信器１０ａ、光受信器２０及び光伝送路３０を備える。なお、図７においても、破線の矢印の線は電気信号を示しており、実線の矢印の線は光信号を示している。

光送信器１０ａは、信号符号化部１１、信号分配部１３ａ、信号補正部１２−１，１２−２、信号生成部１４−１，１４−２、光変調部１５及び信号光源１６を備える。
信号分配部１３ａは、信号符号化部１１が出力する式（１）で示される符号化信号系列Ｃ_ｋを取り込む。また、信号分配部１３ａは、取り込んだ符号化信号系列Ｃ_ｋを実部ａ_ｋと虚部ｂ_ｋに分けて、実部の符号化信号系列ａ_ｋを信号補正部１２−１に出力し、虚部の符号化信号系列ｂ_ｋを信号補正部１２−２に出力する。

信号補正部１２−１は、次式（１９）に示すように、符号化信号系列ａ_ｋに対してＩＱクロストークＸＴ_ｋを補償する補償量ＸＴｃｏｍｐ_ｋの実部を付加し、式（１９）に示す補正符号化信号系列を信号生成部１４−１に出力する。

信号補正部１２−２は、次式（２０）に示すように、符号化信号系列ｂ_ｋに対してＩＱクロストークＸＴ_ｋを補償する補償量ＸＴｃｏｍｐ_ｋの虚部を付加し、式（２０）に示す補正符号化信号系列を信号生成部１４−２に出力する。

（第２の実施形態におけるＩＱクロストーク補償）
第２の実施形態では、信号補正部１２−１が実部についてのＩＱクロストーク補償を行い、信号補正部１２−２が虚部についてのＩＱクロストーク補償を行う。信号符号化部１１は、０〜Ｎ−１までのＮ値のデータ信号系列Ｓ_ｋに対してＱＡ−ＣＰＡＭ方式の符号化を行って４Ｎ−３値の符号化信号系列Ｃ_ｋを生成する。このうち、同相成分については２Ｎ−１値となり、直交位相成分については２Ｎ−１値となる。

信号補正部１２−１は、「ｍ」ごとに予め定められるＰ_ｍを用いて、シンボル値が「ｍ」の場合と、シンボル値が「−ｍ」の場合の各々の出力光信号の光強度が同一の光強度Ｐ_ｍとなるφ_Ｉを式（１７）に基づいて算出する。なお、第２の実施形態においても、ｍは、１以上Ｎ−１以下の整数であり、ｊは、虚数単位である。

信号補正部１２−２は、「ｍ」ごとに予め定められるＰ_ｍを用いて、シンボル値が「ｍ」の場合と、シンボル値が「−ｍ」の場合の各々の出力光信号の光強度が同一の光強度Ｐ_ｍとなるφ_Ｑを式（１８）に基づいて算出する。

信号補正部１２−１は、シンボル値「ｍ」及び「−ｍ」に対応するＭＺＭ１５１が出力する光の電界が、電界Ｅ_Ｉ（φ_Ｉ）となるような補償量ＸＴｃｏｍｐ_ｋの実部であるＲｅａｌ（ＸＴｃｏｍｐ_ｋ）を算出する。信号補正部１２−１は、算出したＲｅａｌ（ＸＴｃｏｍｐ_ｋ）を符号化信号系列Ｃ_ｋの実部ａ_ｋに付加して振幅値の補正を行う。

信号補正部１２−２は、シンボル値「ｍ」及び「−ｍ」に対応するＭＺＭ１５２が出力する光の電界が、電界Ｅ_Ｑ（φ_Ｑ）となるような補償量ＸＴｃｏｍｐ_ｋの虚部であるＩｍａｇｉｎａｒｙ（ＸＴｃｏｍｐ_ｋ）算出する。信号補正部１２−２は、算出したＩｍａｇｉｎａｒｙ（ＸＴｃｏｍｐ_ｋ）を符号化信号系列Ｃ_ｋの実部ｂ_ｋに付加して振幅値の補正を行う。なお、第２の実施形態においても、光強度Ｐ_ｍは、「ｍ」の値ごとに異なる値が予め定められる。

上記の第２の実施形態の光送受信システム２は、２つの信号補正部１２−１，１２−２を備えており、信号補正部１２−１は、信号符号化部１１が符号化した同相の符号化信号の振幅値が、光変調部１５が変調を行う際に発生するＩＱクロストークを補償する振幅値となるように同相の符号化信号の振幅値を補正する。信号補正部１２−２は、信号符号化部１１が符号化した直交位相の符号化信号の振幅値が、光変調部１５が変調を行う際に発生するＩＱクロストークを補償する振幅値となるように直交位相の符号化信号の振幅値を補正する。より詳細には、信号補正部１２−１は、０からＮ−１までのＮ値のデータ信号に対して信号符号化部１１がＱＡ−ＣＰＡＭ方式で符号化した同相の２Ｎ−１値の符号化信号におけるシンボル値が「ｍ」及び「−ｍ」に対応するＩＱクロストークを含んだ送信光信号の光強度が、ｍごとに予め定められる光強度Ｐ_ｍとなるように同相の符号化信号の振幅値を補正する。信号補正部１２−２は、０からＮ−１までのＮ値のデータ信号に対して信号符号化部１１がＱＡ−ＣＰＡＭ方式で符号化した直交位相の２Ｎ−１値の符号化信号におけるシンボル値が「ｍ」及び「−ｍ」に対応するＩＱクロストークを含んだ送信光信号の光強度が、ｍごとに予め定められる光強度Ｐ_ｍとなるように直交位相の符号化信号の振幅値を補正する。これにより、シンボルのコンスタレーションを正しい形にすることができるため、送信側の信号処理によって同相と直交位相との間のＩＱクロストークを補償して信号品質劣化を低減することが可能となる。

（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態による光送受信システム３の構成を示すブロック図である。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、同一の符号を付しており、以下、異なる構成について説明する。光送受信システム３は、光送信器１０ｂ、光受信器２０ｂ、光伝送路３０及び通信回線４０を備える。通信回線４０は、例えば、公衆の通信回線でも、専用の通信回線であってもよく、光受信器２０ｂの検出部２３と、光送信器１０ｂの信号補正部１２ｂとを接続する。なお、図８においても、破線の矢印の線は電気信号を示しており、実線の矢印の線は光信号を示している。

光受信器２０ｂは、受光部２１、復調部２２及び検出部２３を備える。
検出部２３は、受光部２１が受信光信号を検波して出力する電気信号系列Ｒ_ｋのシンボル値ごとの電流値を検出し、検出したシンボル値ごとの電流値を内部の記憶領域に書き込んで記憶させる。検出部２３は、同相のシンボル値「ｍ」と、「−ｍ」とに対応する電流値とが得られた場合、同相のシンボル値「ｍ」と「−ｍ」に対応する電流値が等しいか否かを判定することにより、ＩＱクロストークの発生の有無を判定する。

また、検出部２３は、直交位相のシンボル値「ｍ」と、「−ｍ」とに対応する電流値とが得られた場合、直交位相のシンボル値「ｍ」と「−ｍ」に対応する電流値が等しいか否かを判定することにより、ＩＱクロストークの発生の有無を判定する。

また、検出部２３は、ＩＱクロストークの発生が有ると判定した場合、同相、または、直交位相を特定する情報と、シンボル値「ｍ」と「−ｍ」を特定する情報と、シンボル値「ｍ」と「−ｍ」の各々の電流値の情報とを関連付けて通信回線４０を介して光送信器１０ｂの信号補正部１２ｂに送信する。

光送信器１０ｂは、信号符号化部１１、信号補正部１２ｂ、信号分配部１３、信号生成部１４−１，１４−２、光変調部１５及び信号光源１６を備える。信号補正部１２ｂは、通信回線４０に接続されており、光受信器２０ｂの検出部２３から同相、または、直交位相のシンボル値「ｍ」と「−ｍ」に対応する電流値とを受信する。また、信号補正部１２ｂは、受信した同相、または、直交位相のシンボル値「ｍ」と「−ｍ」に対応する電流値に基づいて、電界Ｅ_Ｉ（φ_Ｉ）、または、電界Ｅ_Ｑ（φ_Ｑ）に対する補正を行う。

（第３の実施形態におけるＩＱクロストーク補償）
図９は、第３の実施形態の光送受信システム３によるＩＱクロストーク補償の処理の流れを示すフローチャートである。光送信器１０ｂの信号補正部１２ｂは、信号符号化部１１によってＱＡ−ＣＰＡＭ方式で符号化された符号化信号系列Ｃ_ｋを最初に取り込んだ場合、当該符号化信号系列Ｃ_ｋに対して振幅値の補正を行わずに信号分配部１３に出力する。

信号分配部１３は、符号化信号系列の実部ａ_ｋを信号生成部１４−１に出力し、符号化信号系列の虚部ｂ_ｋを信号生成部１４−２に出力する。信号生成部１４−１，１４−２の各々は、取り込んだ実部と虚部の符号化信号系列の各々に対応する電気信号を生成し、生成した電気信号を光変調部１５に出力する。

光変調部１５は、信号生成部１４−１，１４−２から与えられる電気信号に基づいて、信号光源１６が出力する光の搬送波を光変調して同相及び直交位相のシンボル値を交互に送信する。

光受信器２０ｂの受光部２１は、交互に受信する同相及び直交位相のシンボル値を検波して電気信号系列Ｒ_ｋを出力する。検出部２３は、予め、同相及び直交位相の各シンボル値「ｍ」および「−ｍ」の調整目標となる電流値Ｉｍを内部の記憶領域に書き込んで記憶させておく（ステップＳ１）。また、検出部２３は、受光部２１が出力する電気信号系列Ｒ_ｋのシンボル値ごとの電流値を検出し、検出したシンボル値ごとの電流値を内部の記憶領域に書き込んで記憶させる。

（同相のシンボル値「ｍ」と「−ｍ」に関する処理）
検出部２３は、同相のシンボル値「ｍ」の電流値と同相のシンボル値「−ｍ」の電流値を検出する（ステップＳ２）。

検出部２３は、同相のシンボル値「ｍ」および「−ｍ」の電流値が目標電流値Ｉｍと等しいか否かを判定する（ステップＳ３）。検出部２３は、同相のシンボル値「ｍ」および「−ｍ」のいずれかの電流値が目標電流値Ｉｍと異なると判定した場合（ステップＳ３−ＮＯ）、同相のシンボル値「ｍ」および「−ｍ」それぞれの電流値と目標電流値Ｉｍとの大小関係を判定し（ステップＳ４及びステップＳ５）、その判定結果を通信回線４０を介して光送信器１０ｂの信号補正部１２ｂに送信する。

信号補正部１２ｂは、通信回線４０を介して検出部２３から受信した同相のシンボル値「ｍ」および「−ｍ」それぞれの電流値に関する判定結果に基づいて以下の処理を実行する。信号補正部１２ｂは、同相のシンボル値「ｍ」の電流値が目標電流値Ｉｍよりも小さいと判定された場合（ステップＳ４−＜Ｉｍ）、シンボル値「ｍ」の電界Ｅ_Ｉ，ｍ（φ_Ｉ，ｍ）をΔν増加させる補償値Ｒｅａｌ（ＸＴｃｏｍｐ_ｋ，ｍ）を算出する（ステップＳ６）。また、同相のシンボル値「−ｍ」の電流値が目標電流値Ｉｍよりも小さいと判定された場合（ステップＳ５−＜Ｉｍ）、シンボル値「−ｍ」の電界Ｅ_Ｉ，−ｍ（φ_Ｉ，−ｍ）をΔν増加させる補償値Ｒｅａｌ（ＸＴｃｏｍｐ_ｋ，−ｍ）を算出する（ステップＳ７）。

一方、信号補正部１２ｂは、同相のシンボル値「ｍ」の電流値が目標電流値Ｉｍよりも大きいと判定された場合（ステップＳ４−＞Ｉｍ）、シンボル値「ｍ」の電界Ｅ_Ｉ，ｍ（φ_Ｉ，ｍ）をΔν減少させる補償値Ｒｅａｌ（ＸＴｃｏｍｐ_ｋ，ｍ）を算出する（ステップＳ８）。また、同相のシンボル値「−ｍ」の電流値が目標電流値Ｉｍよりも大きいと判定された場合（ステップＳ５−＞Ｉｍ）、シンボル値「−ｍ」の電界Ｅ_Ｉ，−ｍ（φ_Ｉ，−ｍ）をΔν減少させる補償値Ｒｅａｌ（ＸＴｃｏｍｐ_ｋ，−ｍ）を算出する（ステップＳ９）。

信号符号化部１１によってＱＡ−ＣＰＡＭ方式で符号化された符号化信号系列に対して算出したＲｅａｌ（ＸＴｃｏｍｐ_ｋ，±ｍ）を符号化信号系列Ｃ_ｋの実部ａ_ｋに付加して振幅値の補正を行い、補正した補正符号化信号系列を信号分配部１３に出力する。

信号分配部１３は、補正符号化信号系列の実部を信号生成部１４−１に出力し、補正符号化信号系列の虚部を信号生成部１４−２に出力する。信号生成部１４−１，１４−２の各々は、取り込んだ実部と虚部の補正符号化信号系列の各々に対応する電気信号を生成し、生成した電気信号を光変調部１５に出力する。光変調部１５は、信号生成部１４−１，１４−２から供給される電気信号に基づいて、信号光源１６が出力する光の搬送波を光変調して同相及び直交位相のシンボルを交互に送信する。

検出部２３が、同相のシンボル値「ｍ」および「−ｍ」の電流値が目標電流値Ｉｍと等しいと判定するまで、検出部２３および信号補正部１２ｂは、同相のシンボル値「ｍ」と「−ｍ」について、ステップＳ２〜Ｓ９の処理を繰り返し行う。

（直交位相のシンボル値「ｍ」と「−ｍ」に関する処理）
検出部２３は、直交位相のシンボル値「ｍ」の電流値と直交位相のシンボル値「−ｍ」の電流値を検出する（ステップＳ２）。

検出部２３は、直交位相のシンボル値「ｍ」および「−ｍ」の電流値が目標電流値Ｉｍと等しいか否かを判定する（ステップＳ３）。検出部２３は、直交位相のシンボル値「ｍ」および「−ｍ」のいずれかの電流値が目標電流値Ｉｍと異なると判定した場合（ステップＳ３−ＮＯ）、直交位相のシンボル値「ｍ」および「−ｍ」それぞれの電流値と目標電流値Ｉｍとの大小関係を判定し（ステップＳ４及びステップＳ５）、その判定結果を通信回線４０を介して光送信器１０ｂの信号補正部１２ｂに送信する。

信号補正部１２ｂは、通信回線４０を介して検出部２３から受信した直交位相のシンボル値「ｍ」および「−ｍ」それぞれの電流値に関する判定結果に基づいて以下の処理を実行する。信号補正部１２ｂは、直交位相のシンボル値「ｍ」の電流値が目標電流値Ｉｍよりも小さいと判定された場合（ステップＳ４−＜Ｉｍ）、シンボル値「ｍ」の電界Ｅ_Ｑ，ｍ（φ_Ｑ，ｍ）をΔν増加させる補償値Ｉｍａｇｉｎａｒｙ（ＸＴｃｏｍｐ_ｋ，ｍ）を算出する（ステップＳ６）。また、直交位相のシンボル値「−ｍ」の電流値が目標電流値Ｉｍよりも小さいと判定された場合（ステップＳ５−＜Ｉｍ）、シンボル値「−ｍ」の電界Ｅ_Ｑ，−ｍ（φ_Ｑ，−ｍ）をΔν増加させる補償値Ｉｍａｇｉｎａｒｙ（ＸＴｃｏｍｐ_ｋ，−ｍ）を算出する（ステップＳ７）。

一方、信号補正部１２ｂは、直交位相のシンボル値「ｍ」の電流値が目標電流値Ｉｍよりも大きいと判定された場合（ステップＳ４−＞Ｉｍ）、シンボル値「ｍ」の電界Ｅ_Ｑ，ｍ（φ_Ｑ，ｍ）をΔν減少させる補償値Ｉｍａｇｉｎａｒｙ（ＸＴｃｏｍｐ_ｋ，ｍ）を算出する（ステップＳ８）。また、直交位相のシンボル値「−ｍ」の電流値が目標電流値Ｉｍよりも大きいと判定された場合（ステップＳ５−＞Ｉｍ）、シンボル値「−ｍ」の電界Ｅ_Ｑ，−ｍ（φ_Ｑ，ｍ）をΔν減少させる補償値Ｉｍａｇｉｎａｒｙ（ＸＴｃｏｍｐ_ｋ，−ｍ）を算出する（ステップＳ９）。

信号符号化部１１によってＱＡ−ＣＰＡＭ方式で符号化された符号化信号系列に対して算出したＩｍａｇｉｎａｒｙ（ＸＴｃｏｍｐ_ｋ，±ｍ）を符号化信号系列Ｃ_ｋの虚部ｂ_ｋに付加して振幅値の補正を行い、補正した補正符号化信号系列を信号分配部１３に出力する。

信号分配部１３は、補正された符号化信号系列の実部を信号生成部１４−１に出力し、符号化信号系列の虚部を信号生成部１４−２に出力する。信号生成部１４−１，１４−２の各々は、取り込んだ実部と虚部の符号化信号系列の各々に対応する電気信号を生成し、生成した電気信号を光変調部１５に出力する。光変調部１５は、信号生成部１４−１，１４−２から供給される電気信号に基づいて、信号光源１６が出力する光の搬送波を光変調して同相及び直交位相のシンボルを交互に送信する。

検出部２３が、直交位相のシンボル値「ｍ」および「−ｍ」の電流値が目標電流値Ｉｍと等しいと判定するまで、検出部２３および信号補正部１２ｂは、直交位相のシンボル値「ｍ」と「−ｍ」について、ステップＳ２〜Ｓ９の処理を繰り返し行う。

検出部２３は、同相の全てのシンボル値「ｍ」および「−ｍ」の電流値が目標電流値Ｉｍと等しく、かつ直交位相の全てのシンボル値「ｍ」と「−ｍ」の電流値が目標電流値Ｉｍと等しいと判定した場合（ステップＳ３−ＹＥＳ）、処理を終了する。

ｍごとの同相のシンボル値「ｍ」と「−ｍ」の電流値及び、ｍごとの直交位相のシンボル値「ｍ」と「−ｍ」の電流値が目標電流値Ｉｍと等しくなったことを判定する構成としては、例えば、以下のような構成がある。検出部２３は、ステップＳ３において、シンボル値「ｍ」または「−ｍ」の電流値が目標電流値Ｉｍと等しいと判定するごとに、同相、または、直交位相のいずれであるかを特定する情報と、「ｍ」と「−ｍ」を特定する情報とを関連付けて内部の記憶領域に記憶させておく。検出部２３は、ステップＳ３の処理において「ＹＥＳ」の判定をするごとに、当該内部の記憶領域の他のシンボル値の判定状態を参照し、同相と直交位相のそれぞれについて、ｍごとのシンボル値「ｍ」と「−ｍ」の電流値が目標電流値Ｉｍと等しくなったか否かを判定する。同相と直交位相のそれぞれについてのｍごとのシンボル値「ｍ」と「−ｍ」の電流値が目標電流値Ｉｍと等しくなっていない場合、検出部２３は、ループＬ１ｓ〜Ｌ１ｅの処理を繰り返し行う。

図１０は、光送受信システム３によるＩＱクロストークを補償する処理において、ｍ＝１と、ｍ＝２におけるシンボル「ｍ」，「−ｍ」と、電界Ｅ_Ｉ，ｍ（φ_Ｉ，ｍ），Ｅ_Ｉ，−ｍ（φ_Ｉ，ｍ），Ｅ_Ｑ，ｍ（φ_Ｑ，ｍ），Ｅ_Ｑ，−ｍ（φ_Ｑ，ｍ）と、「ｍ」の値ごとに予め定められる光強度Ｐ_ｍとの対応関係を示した図である。

図１０（ａ）が、ｍ＝１の場合であり、同相のシンボル値「１」，「−１」は、それぞれ符号７０と符号７２とによって示される位置となり、直交位相のシンボル値「１」，「−１」は、それぞれ符号７１と符号７３とによって示される位置となる。図１０（ｂ）が、ｍ＝２の場合であり、同相のシンボル値「１」，「−１」は、それぞれ符号７４と符号７６とによって示される位置となり、直交位相のシンボル値「１」，「−１」は、それぞれ符号７５と符号７７とによって示される位置となる。ＩＱクロストークを補償する処理が完了すると、ｍ＝１の場合、４つのシンボルの位置における光強度がＰ_１となり、ｍ＝２の場合、４つのシンボルの位置における光強度がＰ_２となり、コンスタレーションが、乱れのない正しい形になる。

上記の第３の実施形態の光送受信システム３において、光受信器２０ｂの検出部２３は、受光部２１が出力する電気信号の電流値を検出し、検出した電流値に基づいて、ＩＱクロストークの発生の有無を判定し、ＩＱクロストークが発生していると判定する場合、検出した電流値を光送信器１０ｂに送信する。光送信器１０ｂの信号補正部１２ｂは、検出部２３が送信する電流値を受信し、受信した電流値に基づいて、光変調部１５が変調を行う際に発生するＩＱクロストークを補償する振幅値となるように同相及び直交位相の符号化信号の振幅値を補正する。より詳細には、信号補正部１２ｂは、検出部２３から受信する電流値のうち同相の２Ｎ−１値の符号化信号に対応する値を用いて、シンボル値が「ｍ」及び「−ｍ」であるシンボルに対応するＩＱクロストークを含んだ送信光信号の光強度が、ｍごとに目標電流値Ｉｍと等しくなるように同相の信号の振幅値を補正し、検出部から受信する電流値のうち直交位相の２Ｎ−１値の符号化信号に対応する値を用いて、シンボル値が「ｍ」及び「−ｍ」であるシンボルに対応するＩＱクロストークを含んだ送信光信号の光強度が、ｍごとに目標電流値Ｉｍと等しくなるように直交位相の信号の振幅値を補正する。これにより、シンボルのコンスタレーションを正しい形にすることができるため、送信側の信号処理によって同相と直交位相との間のＩＱクロストークを補償して信号品質劣化を低減することが可能となる。

（他の構成例）
図１１は、第２の実施形態による光送受信システム２の他の構成例である光送受信システム４の構成を示すブロック図である。光送受信システム４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、同一の符号を付しており、以下、異なる構成について説明する。
光送受信システム４の光送信器１０ｃは、信号分配部１３ｃ、信号符号化部１１−１，１１−２、信号補正部１２−１，１２−２、信号生成部１４−１，１４−２、光変調部１５及び信号光源１６を備える。
信号分配部１３ｃは、外部から与えられるデータ信号系列Ｓ_ｋを取り込み、データ信号系列Ｓ_ｋを複製して２つのデータ信号系列Ｓ_ｋを生成する。信号分配部１３ｃは、生成した２つのデータ信号系列Ｓ_ｋの各々を信号符号化部１１−１，１１−２に出力する。

信号符号化部１１−１は、データ信号系列Ｓ_ｋに対してＱＡ−ＣＰＡＭ方式の符号化を行い、式（１）に示した符号化信号系列Ｃ_ｋのうち実部の符号化信号系列ａ_ｋを生成して信号補正部１２−１に出力する。信号符号化部１１−２は、データ信号系列Ｓ_ｋに対してＱＡ−ＣＰＡＭ方式の符号化を行い、式（１）に示した符号化信号系列Ｃ_ｋのうち虚部の符号化信号系列ｂ_ｋを生成して信号補正部１２−２に出力する。信号補正部１２−１，１２−２、信号生成部１４−１，１４−２、光変調部１５及び信号光源１６の構成については、第２の実施形態と同様の構成である。

また、光送受信システム４において、信号分配部１３ｃと信号符号化部１１−１，１１−２を、図１２に示す分配する構成を含んだ信号符号化部１１ｃに置き換える構成としてもよい。また、第２の実施形態の光送受信システム２において、信号符号化部１１と信号分配部１３ａを、図１３に示す分配する構成を含んだ信号符号化部１１ａに置き換える構成としてもよい。また、第１の実施形態の光送受信システム１において、信号補正部１２と信号分配部１３を、図１４に示す分配する構成を含んだ信号補正部１２ａに置き換える構成としてもよい。

また、第３の実施形態の光送信器１０ｂは、１つの信号補正部１２ｂを備える構成となっているが、本発明の構成は、当該実施の形態に限られない。例えば、図１５の光送受信システム５のように２つの信号補正部１２ｄ−１，１２ｄ−２を備える光送信器１０ｄとしてもよい。この場合、受信側も以下の構成を有する検出部２３ｄを備える光受信器２０ｄとする必要がある。

検出部２３ｄは、図９に示す処理において、同相成分のシンボル値「ｍ」と「−ｍ」についての処理を行っている際、ステップＳ２の処理において「ＮＯ」の判定をした場合、同相成分のシンボル値「ｍ」と「−ｍ」の電流値を信号補正部１２ｄ−１に送信する。信号補正部１２ｄ−１は、同相成分のシンボル値「ｍ」と「−ｍ」の電流値に基づいて、ステップＳ３〜Ｓ５の処理を行う。

一方、検出部２３ｄは、図９に示す処理において、直交位相成分のシンボル値「ｍ」と「−ｍ」についての処理を行っている際、ステップＳ２の処理において「ＮＯ」の判定をした場合、直交位相成分のシンボル値「ｍ」と「−ｍ」の電流値を信号補正部１２ｄ−１に送信する。信号補正部１２ｄ−２は、直交位相成分のシンボル値「ｍ」と「−ｍ」の電流値に基づいて、ステップＳ３〜Ｓ５の処理を行う。

なお、第３の実施形態の光送受信システム３において、図１４のように、信号補正部１２ｂと信号分配部１３とを一体化した信号補正部に置き換える構成としてもよい。また、図１５に示した光送信器１０ｄの信号符号化部１１と信号分配部１３ａを、図１１に示す信号分配部１３ｃと信号符号化部１１−１，１１−２に置き換える構成としてもよいし、図１２に示す信号符号化部１１ｃや図１３に示す信号符号化部１１ａに置き換える構成としてもよい。

また、上記の第３の実施形態における検出部２３及び図１５に示す検出部２３ｄは、電流値を検出するとしているが、電流値に限られるものではなく、電圧値や電力値などの電気信号の強さに関する値を検出するようにしてもよい。この場合、信号補正部１２ｂ，１２ｄ−１，１２ｄ−２は、検出部２３，２３ｄが検出する電気信号の強さに関する値に基づいて振幅値の補正を行うことになる。

また、上記の第３の実施形態において、通信回線４０は、例えば、公衆の通信回線でも、専用の通信回線であってもよいとしており、公衆の通信回線であれば、例えば、インターネット等を適用してもよく、専用の通信回線を用いる場合、通信回線４０として別の回線を設けずに、光伝送路３０を利用する形態であってもよい。

また、上記の第１から第３の実施形態において、信号符号化部１１，１１−１，１１−２，１１ａ，１１ｃは、同相及び直交位相を用いた符号化として、ＱＡ−ＣＰＡＭ方式の符号化を行うとしているが、本発明の構成は、当該実施の形態に限られない。信号符号化部１１，１１−１，１１−２，１１ａ，１１ｃが、同相及び直交位相を用いた他の符号化を行ってもよく、例えば、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）による符号化を行うようにしてもよい。

上述した実施形態における信号符号化部１１，１１−１，１１−２，１１ａ，１１ｃ、信号補正部１２，１２−１，１２−２，１２ａ，１２ｂ，１２ｄ−１，１２ｄ−２、信号分配部１３，１３ａ，１３ｃ、信号生成部１４−１，１４−２、復調部２２及び検出部２３，２３ｄ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…光送受信システム，１０…光送信器１１…信号符号化部，１２…信号補正部，１３…信号分配部，１４−１，１４−２…信号生成部，２０…光受信器，２１…受光部，２２…復調部，３０…光伝送路

Claims (5)

1. データ信号に対して同相と直交位相とを用いる符号化を行う信号符号化部と、
   前記信号符号化部が符号化した同相及び直交位相の符号化信号の振幅値を補正する信号補正部と、
   前記信号補正部が補正した前記同相の補正符号化信号に基づいて光変調に用いられる第１の電気信号を生成する第１の信号生成部と、
   前記信号補正部が補正した前記直交位相の補正符号化信号に基づいて光変調に用いられる第２の電気信号を生成する第２の信号生成部と、
   光を出力する信号光源と、
   前記信号光源が出力する光に対して前記第１の電気信号と前記第２の電気信号とを印加して光変調した送信光信号を生成して送信する光変調部と、を備え、
   前記信号補正部は、
   前記光変調部が変調を行う際に発生するＩＱクロストークを補償する前記振幅値となるように前記同相及び直交位相の符号化信号の振幅値を補正し、
   Ｎを１以上の整数とし、
   ｍを１以上Ｎ−１以下の整数とし、
   ｊを虚数単位とした場合、
   前記信号符号化部は、
   前記データ信号をＱＡ−ＣＰＡＭ方式で符号化し、
   前記信号補正部は、
   ０からＮ−１までのＮ値のデータ信号に対して前記ＱＡ−ＣＰＡＭ方式で符号化された４Ｎ−３値の符号化信号におけるシンボル値が「ｍ＋ｊ×０」、「０＋ｊ×ｍ」、「−ｍ＋ｊ×０」及び「０−ｊ×ｍ」であるシンボルに対応する前記ＩＱクロストークを含んだ前記送信光信号の光強度が、ｍごとに予め定められる光強度Ｐｍとなるように、前記同相及び直交位相の符号化信号の振幅値を補正する光送信器。
2. データ信号に対して同相と直交位相とを用いる符号化を行う信号符号化部と、
   前記信号符号化部が符号化した同相及び直交位相の符号化信号の振幅値を補正する信号補正部と、
   前記信号補正部が補正した前記同相の補正符号化信号に基づいて光変調に用いられる第１の電気信号を生成する第１の信号生成部と、
   前記信号補正部が補正した前記直交位相の補正符号化信号に基づいて光変調に用いられる第２の電気信号を生成する第２の信号生成部と、
   光を出力する信号光源と、
   前記信号光源が出力する光に対して前記第１の電気信号と前記第２の電気信号とを印加して光変調した送信光信号を生成して送信する光変調部と、を備え、
   前記信号補正部は、
   前記信号符号化部が符号化した前記同相の符号化信号の振幅値が、前記光変調部が変調を行う際に発生するＩＱクロストークを補償する前記振幅値となるように前記同相の符号化信号の振幅値を補正する第１の信号補正部と、
   前記信号符号化部が符号化した前記直交位相の符号化信号の振幅値が、前記光変調部が変調を行う際に発生するＩＱクロストークを補償する前記振幅値となるように前記直交位相の符号化信号の振幅値を補正する第２の信号補正部と、を備え、
   前記第１の信号生成部は、
   前記第１の信号補正部が補正した前記同相の補正符号化信号に基づいて光変調に用いられる第１の電気信号を生成し、
   前記第２の信号生成部は、
   前記第２の信号補正部が補正した前記直交位相の補正符号化信号に基づいて光変調に用いられる第２の電気信号を生成し、
   Ｎを１以上の整数とし、
   ｍを１以上Ｎ−１以下の整数とした場合、
   前記信号符号化部は、
   前記データ信号をＱＡ−ＣＰＡＭ方式で符号化し、
   前記第１の信号補正部は、
   ０からＮ−１までのＮ値のデータ信号に対して前記ＱＡ−ＣＰＡＭ方式で符号化された同相の２Ｎ−１値の符号化信号におけるシンボル値が「ｍ」及び「−ｍ」であるシンボルに対応する前記ＩＱクロストークを含んだ前記送信光信号の光強度が、ｍごとに予め定められる光強度Ｐｍとなるように前記同相の符号化信号の振幅値を補正し、
   前記第２の信号補正部は、
   ０からＮ−１までのＮ値のデータ信号に対して前記ＱＡ−ＣＰＡＭ方式で符号化された直交位相の２Ｎ−１値の符号化信号におけるシンボル値が「ｍ」及び「−ｍ」であるシンボルに対応する前記ＩＱクロストークを含んだ前記送信光信号の光強度が、ｍごとに予め定められる光強度Ｐｍとなるように前記直交位相の符号化信号の振幅値を補正する、光送信器。
3. データ信号に対して同相と直交位相とを用いる符号化を行う信号符号化部と、
   前記信号符号化部が符号化した同相及び直交位相の符号化信号の振幅値を補正する信号補正部と、
   前記信号補正部が補正した前記同相の補正符号化信号に基づいて光変調に用いられる第１の電気信号を生成する第１の信号生成部と、
   前記信号補正部が補正した前記直交位相の補正符号化信号に基づいて光変調に用いられる第２の電気信号を生成する第２の信号生成部と、
   光を出力する信号光源と、
   前記信号光源が出力する光に対して前記第１の電気信号と前記第２の電気信号とを印加して光変調した送信光信号を生成して送信する光変調部と、を備え、
   前記信号符号化部は、
   前記データ信号に対して前記符号化を行い、前記同相の符号化信号を出力する第１の信号符号化部と、
   前記データ信号に対して前記符号化を行い、前記直交位相の符号化信号を出力する第２の信号符号化部と、を備え、
   前記信号補正部は、
   前記第１の信号符号化部が符号化した前記同相の符号化信号の振幅値が、前記光変調部が変調を行う際に発生するＩＱクロストークを補償する前記振幅値となるように前記同相の符号化信号の振幅値を補正する第１の信号補正部と、
   前記第２の信号符号化部が符号化した前記直交位相の符号化信号の振幅値が、前記光変調部が変調を行う際に発生するＩＱクロストークを補償する前記振幅値となるように前記直交位相の符号化信号の振幅値を補正する第２の信号補正部と、を備え、
   前記第１の信号生成部は、
   前記第１の信号補正部が補正した前記同相の補正符号化信号に基づいて光変調に用いられる第１の電気信号を生成し、
   前記第２の信号生成部は、
   前記第２の信号補正部が補正した前記直交位相の補正符号化信号に基づいて光変調に用いられる第２の電気信号を生成し、
   Ｎを１以上の整数とし、
   ｍを１以上Ｎ−１以下の整数とした場合、
   前記第１及び第２の信号符号化部は、
   前記データ信号をＱＡ−ＣＰＡＭ方式で符号化し、
   前記第１の信号補正部は、
   ０からＮ−１までのＮ値のデータ信号に対して前記ＱＡ−ＣＰＡＭ方式で符号化された同相の２Ｎ−１値の符号化信号におけるシンボル値が「ｍ」及び「−ｍ」であるシンボルに対応する前記ＩＱクロストークを含んだ前記送信光信号の光強度が、ｍごとに予め定められる光強度Ｐｍとなるように前記同相の符号化信号の振幅値を補正し、
   前記第２の信号補正部は、
   ０からＮ−１までのＮ値のデータ信号に対して前記ＱＡ−ＣＰＡＭ方式で符号化された直交位相の２Ｎ−１値の符号化信号におけるシンボル値が「ｍ」及び「−ｍ」であるシンボルに対応する前記ＩＱクロストークを含んだ前記送信光信号の光強度が、ｍごとに予め定められる光強度Ｐｍとなるように前記直交位相の符号化信号の振幅値を補正する、光送信器。
4. 請求項１に記載の光送信器と、前記光送信器が送信する前記送信光信号を受光して電気信号に変換して出力する受光部を有する光受信器と、を備える光送受信システムであって、
   前記光受信器は、
   前記受光部が出力する前記電気信号の強さに関する値を検出し、検出した前記電気信号の強さに関する値に基づいて、前記ＩＱクロストークの発生の有無を判定し、前記ＩＱクロストークが発生していると判定する場合、検出した前記電気信号の強さに関する値を前記光送信器に送信する検出部を有し、
   前記光送信器の前記信号補正部は、
   前記検出部から受信する前記電気信号の強さに関する値に基づいて、前記シンボル値が「ｍ＋ｊ×０」、「−ｍ＋ｊ×０」、「０＋ｊ×ｍ」及び「０−ｊ×ｍ」であるシンボルに対応する前記ＩＱクロストークを含んだ前記送信光信号の光強度が、ｍごとに互いに等しくなるように前記同相及び直交位相の符号化信号の振幅値を補正する、光送受信システム。
5. 請求項２又は３に記載の光送信器と、前記光送信器が送信する前記送信光信号を受光して電気信号に変換して出力する受光部を有する光受信器と、を備える光送受信システムであって、
   前記光受信器は、
   前記受光部が出力する前記電気信号の強さに関する値を検出し、検出した前記電気信号の強さに関する値に基づいて、前記ＩＱクロストークの発生の有無を判定し、前記ＩＱクロストークが発生していると判定する場合、検出した前記電気信号の強さに関する値を前記光送信器に送信する検出部を有し、
   前記光送信器の前記第１の信号補正部は、
   前記検出部から受信する前記電気信号の強さに関する値のうち前記同相の２Ｎ−１値の符号化信号に対応する値を用いて、前記シンボル値が「ｍ」及び「−ｍ」であるシンボルに対応する前記ＩＱクロストークを含んだ前記送信光信号の光強度が、ｍごとに等しくなるように前記同相の信号の振幅値を補正し、
   前記光送信器の前記第２の信号補正部は、
   前記検出部から受信する前記電気信号の強さに関する値のうち前記直交位相の２Ｎ−１値の符号化信号に対応する値を用いて、前記シンボル値が「ｍ」及び「−ｍ」であるシンボルに対応する前記ＩＱクロストークを含んだ前記送信光信号の光強度が、ｍごとに等しくなるように前記直交位相の信号の振幅値を補正する、光送受信システム。

Images