JP7040268B2 - 送信装置、受信装置、及び伝送方法 - Google Patents

Description

本件は、送信装置、受信装置、及び伝送方法に関する。

偏波多重伝送方式において、光ファイバの偏波依存損失（PDL: Polarization Dependent Loss）による信号劣化を低減するため、例えば、光信号の偏波を時間的に回転する処理を実行することにより光ファイバの偏波依存性の影響を平均化する技術が知られている（例えば特許文献１及び２参照）。ＰＤＬによる信号劣化が低減されることにより、例えば、偏波多重伝送方式の伝送システムの各種の設計値に過剰なマージンを見込む必要がなくなるため、装置コストを低減することが可能である。

特開２０１１－１４６７９５号公報 特開２０１０－１０９７０５号公報

特許文献２には、受信側のデジタル信号処理部が、受信信号を復調するため、偏波の変化に対して逆特性の変化をデジタル電気信号に与える点が記載されているが、その手段には、各種の複雑な演算処理が含まれる。このため、復調処理の負荷が増加するという問題がある。また、特許文献１には、復調処理に関する具体的な記載はない。

そこで本件は、復調処理の負荷を増加させずにＰＤＬによる信号劣化を低減することができる送信装置、受信装置、及び伝送方法を提供することを目的とする。

１つの態様では、送信装置は、互いに直交する第１偏波光及び第２偏波光にデータ信号からそれぞれ割り当てられた各データ列を変調方式に応じてシンボルにマッピングすることにより第１電界信号及び第２電界信号を生成する信号生成部と、光を前記第１電界信号及び前記第２電界信号に基づきそれぞれ光変調することにより、前記第１偏波光及び前記第２偏波光を生成する偏波光生成部と、前記第１偏波光及び前記第２偏波光を多重する多重部と、前記偏波光生成部に出力される前記第１電界信号及び前記第２電界信号に対し、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角を周期的に回転させるように、前記第１偏波光及び前記第２偏波光に関するユニタリ変換、またはタイミングの異なる前記シンボル間のユニタリ変換を行う変換部と、前記ユニタリ変換が行われた前記第１電界信号に、前記第１電界信号の復調処理に用いられる所定パタンの第１参照信号を挿入する第１挿入部と、前記ユニタリ変換が行われた前記第２電界信号に、前記第２電界信号の復調処理に用いられる所定パタンの第２参照信号を挿入する第２挿入部とを有する。

他の態様では、送信装置は、互いに直交する第１偏波光及び第２偏波光にデータ信号からそれぞれ割り当てられた各データ列を変調方式に応じてシンボルにマッピングすることにより第１電界信号及び第２電界信号を生成する信号生成部と、光を前記第１電界信号及び前記第２電界信号に基づきそれぞれ光変調することにより、互いに直交する第１偏波光及び第２偏波光を生成する偏波光生成部と、前記第１偏波光及び前記第２偏波光を多重する多重部と、前記偏波光生成部に出力される前記第１電界信号及び前記第２電界信号に対し、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角を周期的に回転させるように、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角を変化させるための変換処理を行う変換部とを有し、前記変換部は、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角の前記変換処理による変化量を示す偏波情報を前記第１電界信号及び前記第２電界信号に付与する。

１つの態様では、伝送方法は、互いに直交する第１偏波光及び第２偏波光にデータ信号からそれぞれ割り当てられた各データ列を変調方式に応じてシンボルにマッピングすることにより第１電界信号及び第２電界信号を生成し、光を前記第１電界信号及び前記第２電界信号に基づきそれぞれ光変調することにより、前記第１偏波光及び前記第２偏波光を生成し、前記第１偏波光及び前記第２偏波光を多重し、前記光の光変調に用いられる前記第１電界信号及び前記第２電界信号に対し、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角を周期的に回転させるように、前記第１偏波光及び前記第２偏波光に関するユニタリ変換、またはタイミングの異なる前記シンボル間のユニタリ変換を行い、前記ユニタリ変換が行われた前記第１電界信号に、前記第１電界信号の復調処理に用いられる所定パタンの第１参照信号を挿入し、前記ユニタリ変換が行われた前記第２電界信号に、前記第２電界信号の復調処理に用いられる所定パタンの第２参照信号を挿入する方法である。

他の態様では、伝送方法は、互いに直交する第１偏波光及び第２偏波光にデータ信号からそれぞれ割り当てられた各データ列を変調方式に応じてシンボルにマッピングすることにより第１電界信号及び第２電界信号を生成し、光を前記第１電界信号及び前記第２電界信号に基づきそれぞれ光変調することにより、前記第１偏波光及び前記第２偏波光を生成し、前記第１偏波光及び前記第２偏波光を多重し、前記光の光変調に用いられる前記第１電界信号及び前記第２電界信号に対し、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角を周期的に回転させるように、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角を変化させるための変換処理を行い、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角の前記変換処理による変化量を示す偏波情報を前記第１電界信号及び前記第２電界信号に付与する方法である。

１つの側面として、復調処理の負荷を増加させずにＰＤＬによる信号劣化を低減することができる。

送信器の一例を示す構成図である。 偏波光が伝送路を伝搬する様子の例を示す図である。 偏波角変換部の一例を示す構成図である。 回転処理部の一例を示す構成図である。 光信号の一例を示す構成図である。 受信器の一例を示す構成図である。 偏波角逆変換部の一例を示す構成図である。 送信処理回路の他の例を示す構成図である。 偏波角逆変換部の他の例を示す構成図である。 受信側の偏波角に対するＱ値の変化のシミュレーション結果を示す図である。 送信器の他の例を示す構成図である。 他の偏波角変換部を示す構成図である。 光信号の他の例を示す構成図である。 コンスタレーションの例を示す図である。 他の受信処理回路を示す構成図である。 他の受信処理回路を示す構成図である。 他の受信処理回路を示す構成図である。 送信処理回路の他の例を示す構成図である。 他の受信処理回路を示す構成図である。

図１は、送信器９０の一例を示す構成図である。送信器９０は、偏波多重方式を用い、デジタルコヒーレント光伝送方式に従って光信号Ｓｔを、光ファイバなどの伝送路９１を介し受信器９２に送信する。なお、送信器９０は送信装置の一例であり、実施例の伝送方法は、以下に述べる送信器９０の光信号Ｓｔの送信手順により実行される。

送信器９０は、送信処理回路８０と、デジタルアナログ変換器（DAC: Digital-to-Analog Converter）８２ａ～８２ｄと、増幅器（ＡＭＰ）８４ａ～８４ｄと、変調部８３とを有する。変調部８３には、マッハツェンダ変調器（MZM: Mach-Zehnder Modulator）８３ａ～８３ｄが含まれる。さらに、送信器９０は、偏波ビームコンバイナ（PBC: Polarization Beam Combiner）８５と、偏波ビームスプリッタ（PBS: Polarization Beam Splitter）８６と、光源８７とを有する。

送信処理回路８０は、例えばクライアントネットワーク内の他装置からデータ信号Ｄｔが入力され、データ信号Ｄｔから生成されたデジタル信号Ｈｉ，Ｈｑ，Ｖｉ，Ｖｑを出力する。なお、データ信号Ｄｔとしては、例えば、イーサネット（登録商標）信号が挙げられるが、これに限定されない。

デジタル信号Ｈｉ，Ｈｑは、それぞれ、光信号ＳｔのＨ偏波成分（偏波光Ｓｈ）に対応する電界信号Ｅｈの同相成分及び直交位相成分である。デジタル信号Ｖｉ，Ｖｑは、それぞれ、光信号ＳｔのＶ偏波成分（偏波光Ｓｖ）に対応する電界信号Ｅｖの同相成分及び直交位相成分である。なお、電界信号Ｅｈは第１電界信号の一例であり、電界信号Ｅｖは第２電界信号の一例である。また、偏波光Ｓｈは第１偏波光の一例であり、偏波光Ｓｖは第２偏波光の一例である。

送信処理回路８０は、ＦＥＣ（Forward Error Correction）付与部８００と、マッピング部８０１と、偏波角変換部８０２と、信号挿入部８０３ａ，８０３ｂと、予等化処理部８０４とを有する。なお、送信処理回路８０としては、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）が挙げられるが、これに限定されず、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が用いられてもよい。

ＦＥＣ付与部８００は、データ信号Ｄｔに、誤り訂正符号の一例であるＦＥＣ符号を挿入する。ＦＥＣ符号は、例えばデータ信号Ｄｔのフレームの最後尾に位置する。ＦＥＣ付与部８００は、データ信号Ｄｔをマッピング部８０１に出力する。

マッピング部８０１は、データ信号Ｄｔをその変調方式に応じたシンボルにマッピングする。変調方式としては、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）やＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）が挙げられるが、これに限定されず、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）が用いられてもよい。

マッピング部８０１は、例えばシリアル－パラレル変換を行うことにより、データ信号ＤｔをＨ軸及びＶ軸の各偏波成分にそれぞれ割り当てる２つのデータ列に分割する。マッピング部８０１は、データ信号Ｄｔをデータ列ごとにマッピング処理を実行して、各偏波成分のデータ列をそれぞれ電界信号Ｅｈ，Ｅｖとして偏波角変換部８０２に出力する。

このように、マッピング部８０１は、信号生成部の一例として、データ信号Ｄｔを変調方式に応じてシンボルにマッピングすることにより電界信号Ｅｈ，Ｅｖを生成する。

偏波角変換部８０２は、変換部の一例であり、電界信号Ｅｈ，Ｅｖに対し、各偏波光Ｓｈ，Ｓｖの偏波角に関するユニタリ変換を行う。ユニタリ変換の前後で各偏波光Ｓｈ，Ｓｖのパワー及びその合計は変わらない。一例として、偏波角変換部８０２は、電界信号Ｅｈ，Ｅｖに対し、各偏波光Ｓｈ，Ｓｖの偏波角を変化させるための変換処理を行う。偏波角変換部８０２は、電界信号Ｅｈ，Ｅｖを信号挿入部８０３ａ，８０３ｂにそれぞれ出力する。

信号挿入部８０３ａは、第１挿入部の一例であり、偏波角変換部８０２から出力された電界信号Ｅｈに、電界信号Ｅｈの復調処理に用いられる所定パタンの参照信号（第１参照信号）を挿入する。信号挿入部８０３ｂは、第２挿入部の一例であり、偏波角変換部８０２から出力された電界信号Ｅｖに、電界信号Ｅｖの復調処理に用いられる所定パタンの参照信号（第２参照信号）を挿入する。

参照信号には、データ信号Ｄｔのフレームの同期パタンであるトレーニングシーケンス（TS: Training Sequence）と、試験パタンであるパイロットシンボル（PS: Pilot Symbol）とが含まれる。なお、各信号挿入部８０３ａ，８０３ｂの参照信号は同一であっても異なっていてもよい。信号挿入部８０３ａ，８０３ｂは、電界信号Ｅｈ，Ｅｖをそれぞれ予等化処理部８０４に出力する。

予等化処理部８０４は、電界信号Ｅｈ，Ｅｖに対し予等化処理を行う。例えば、予等化処理部８０４は、電界信号Ｅｈ，Ｅｖに対し、予め伝送路９１の伝送路特性とは逆の特性を電気的に与えておくことにより伝送路特性による信号波形の歪みを抑制する。予等化処理部８０４は、電界信号Ｅｈ，Ｅｖを、デジタル信号Ｈｉ，Ｈｑ，Ｖｉ，ＶｑとしてＤＡＣ８２ａ～８２ｄにそれぞれ出力する。

ＤＡＣ８２ａ～８２ｄは、デジタル信号Ｈｉ，Ｈｑ，Ｖｉ，Ｖｑをそれぞれアナログ信号に変換する。アナログ信号は、ＡＭＰ８４ａ～８４ｄにより増幅された後、ＭＺＭ８３ａ～８３ｄに入力される。なお、ＤＡＣ８２ａ～８２ｄは、送信処理回路８０内に構成されてもよい。

光源８７は、例えばレーザダイオードなどから構成され、光の一例として、所定の中心周波数の送信光ＬＯｓをＰＢＳ８６に出力する。ＰＢＳ８６は、送信光ＬＯｓをＨ軸及びＶ軸（偏光軸）に分離する。送信光ＬＯｓのＨ偏波成分はＭＺＭ８３ａ，８３ｂにそれぞれ入力され、送信光ＬＯｓのＶ偏波成分はＭＺＭ８３ｃ，８３ｄにそれぞれ入力される。

変調部８３は、偏波光生成部の一例であり、送信光ＬＯｓを電界信号Ｅｈ，Ｅｖに基づきそれぞれ光変調することにより、互いに直交する偏波光Ｓｈ，Ｓｖを生成する。ＭＺＭ８３ａ～８３ｄは、ＤＡＣ８２ａ～８２ｄからのアナログ信号に基づき送信光ＬＯｓを光変調する。より具体的には、ＭＺＭ８３ａ，８３ｂは、送信光ＬＯｓのＨ軸成分をＤＡＣ８２ａ，８２ｂからのアナログ信号に基づき光変調し、ＭＺＭ８３ｃ，８３ｄは、送信光ＬＯｓのＶ軸成分をＤＡＣ８２ｃ，８２ｄからのアナログ信号に基づき光変調する。

光変調された送信光ＬＯｓのＨ軸成分及びＶ軸成分は、偏波光Ｓｈ，ＳｖとしてＰＢＣ８５に入力される。ＰＢＣ８５は、送信光ＬＯｓのＨ軸成分及びＶ軸成分を偏波合成することにより光信号Ｓｔを生成し伝送路９１に出力する。

このように、ＰＢＣ８５は、各偏波光Ｓｈ，Ｓｖを光学的に多重し、その多重により得られた光信号Ｓｔは、偏波多重光として伝送路９１に出力される。なお、ＰＢＣ８５は多重部の一例である。光信号Ｓｔの偏波光Ｓｈ，Ｓｖは、偏波角変換部８０２の回転処理により周期的に回転する。

偏波角変換部８０２は、各偏波光Ｓｈ，Ｓｖの偏波角を周期的に回転させるために電界信号Ｅｈ，ＥｖのＩ－Ｑ平面内の信号点を回転変換する。各偏波角が周期的に回転することにより、光信号Ｓｔに対する伝送路９１の偏波依存性の影響は平均化され、ＰＤＬが低減される。

図２は、偏波光Ｓｈ，Ｓｖが伝送路９１を伝搬する様子の例を示す図である。符号Ｇａは比較例の偏波光Ｓｈ，Ｓｖを示し、符号Ｇｂ，Ｇｃは実施例の偏波光Ｓｈ，Ｓｖを示す。

符号Ｇａで示されるように、偏波回転が行われない場合（「偏波回転無し」参照）、偏波光Ｓｈは常にＨ軸に沿って振動し、偏波光Ｓｖは常にＶ軸に沿って振動する。つまり、各偏波光Ｓｈ，Ｓｖの偏波角は実質的に一定となる。例えば偏波光Ｓｖは、伝搬中、伝送路９１の偏波依存性の影響によって、点線で示されるように、ＰＤＬによりパワーレベルが低下する。

これに対し、符号Ｇｂで示されるように、偏波回転が２パタンで行われる場合（「偏波回転（２パタン）有り」参照）、偏波光Ｓｈ，Ｓｖは、期間ＴａにおいてＨ軸及びＶ軸に沿ってそれぞれ振動し、その後の期間ＴｂにおいてＨ軸及びＶ軸から４５度だけ回転した方向に沿ってそれぞれ振動する。つまり、各偏波光Ｓｈ，Ｓｖの偏波角は、期間Ｔｂにおいて、基準となる角度から４５度だけ変化する。このとき、偏波光Ｓｈ，Ｓｖの間の相対的な角度は、期間Ｔａ，Ｔｂにおいて約９０度に維持される。偏波光Ｓｈ，Ｓｖは、期間Ｔａ，Ｔｂの各状態を繰り返す。なお、回転角は４５度に限定されない。また、各期間Ｔａ，Ｔｂの長さは同一であっても、異なっていてもよい。

このように、各偏波光Ｓｈ，Ｓｖの偏波角は間欠的に変化するため、光信号Ｓｔに対する伝送路９１の偏波依存性の影響が平均化され、ＰＤＬによる信号劣化が低減される。

さらに、符号Ｇｃで示されるように、偏波回転が３パタンで行われる場合（「偏波回転（３パタン）有り」参照）、偏波光Ｓｈ，Ｓｖは、期間ＴａにおいてＨ軸及びＶ軸に沿ってそれぞれ振動し、その後の期間ＴｂにおいてＨ軸及びＶ軸から３０度だけ回転した方向に沿ってそれぞれ振動する。つまり、各偏波光Ｓｈ，Ｓｖの偏波角は、期間Ｔｂにおいて、基準となる角度から３０度だけ変化する。

また、偏波光Ｓｈ，Ｓｖは、期間Ｔｂの後の期間ＴｃにおいてＨ軸及びＶ軸から６０度だけ回転した方向に沿ってそれぞれ振動する。つまり、各偏波光Ｓｈ，Ｓｖの偏波角は、期間Ｔｃにおいて、基準となる角度から６０度だけ変化する。偏波光Ｓｈ，Ｓｖの間の相対的な角度は、期間Ｔａ～Ｔｃにおいて約９０度に維持される。偏波光Ｓｈ，Ｓｖは、期間Ｔａ～Ｔｃの各状態を繰り返す。なお、回転角は３０度及び６０度に限定されない。また、各期間Ｔａ～Ｔｃの長さは同一であっても、異なっていてもよい。

このように、各偏波光Ｓｈ，Ｓｖの偏波角は、基準となる角度から連続的に複数の角度（つまり、３０度と６０度）に変化するため、符号Ｇｂの場合より偏波角のランダム性が増加して、ＰＤＬがより効果的に低減される。

図３は、偏波角変換部８０２の一例を示す構成図である。偏波角変換部８０２は、回転処理部２０と、スイッチ２１～２４と、変換タイミング制御部２５とを有する。

スイッチ２１，２２は入力端子＃１及び出力端子＃２，＃３を備え、各入力端子＃１，＃２には電界信号Ｅｈ，Ｅｖがそれぞれ入力される。スイッチ２３，２４は入力端子＃１，＃２及び出力端子＃３を備え、各出力端子＃３からは電界信号Ｅｈ，Ｅｖがそれぞれ出力される。

スイッチ２１の出力端子＃２とスイッチ２３の入力端子＃１は互いに接続され、スイッチ２２の出力端子＃２とスイッチ２４の入力端子＃１は互いに接続されている。スイッチ２１，２２の出力端子＃３とスイッチ２３，２４の入力端子＃２は、それぞれ、回転処理部２０に接続されている。

回転処理部２０は、偏波角の変換処理の一例として偏波光Ｓｈ，Ｓｖの回転処理を実行する。このため、スイッチ２１，２２の入力端子＃１の接続先がその出力端子＃２であり、スイッチ２３，２４の出力端子＃３の接続先がその入力端子＃１である場合、電界信号Ｅｈ，Ｅｖは回転処理部２０を通過しないため、偏波光Ｓｈ，Ｓｖの回転処理が実行されない。スイッチ２１，２２の入力端子＃１の接続先がその出力端子＃３であり、スイッチ２３，２４の出力端子＃３の接続先がその入力端子＃２である場合、電界信号Ｅｈ，Ｅｖは回転処理部２０を通過するため、偏波光Ｓｈ，Ｓｖの回転処理が実行される。

変換タイミング制御部２５は、所定の期間ごとにスイッチ２１～２４を切り替える。例えば、変換タイミング制御部２５は、電界信号Ｅｈ，Ｅｖのシンボルデータからシンボル単位で期間を管理する。また、変換タイミング制御部２５は、期間ごとに回転処理部２０に偏波光Ｓｈ，Ｓｖの回転角θを指示する。

変換タイミング制御部２５は、図２の符号Ｇｂで示される偏波回転を行う場合、１シンボル分の期間Ｔａにおいて、電界信号Ｅｈ，Ｅｖが回転処理部２０を通過しないようにスイッチ２１～２４を切り替え、１シンボル分の期間Ｔｂにおいて、電界信号Ｅｈ，Ｅｖが回転処理部２０を通過するようにスイッチ２１～２４を切り替える。また、変換タイミング制御部２５は、期間Ｔｂにおいて、偏波光Ｓｈ，Ｓｖの回転角θとして３０度を指示する。

変換タイミング制御部２５は、図２の符号Ｇｃで示される偏波回転を行う場合、１シンボル分の期間Ｔａにおいて、電界信号Ｅｈ，Ｅｖが回転処理部２０を通過しないようにスイッチ２１～２４を切り替え、１シンボル分の期間Ｔｂ，Ｔｃにおいて、電界信号Ｅｈ，Ｅｖが回転処理部２０を通過するようにスイッチ２１～２４を切り替える。また、変換タイミング制御部２５は、期間Ｔｂにおいて、偏波光Ｓｈ，Ｓｖの回転角θとして３０度を指示し、期間Ｔｃにおいて、偏波光Ｓｈ，Ｓｖの回転角θとして６０度を指示する。

図４は、回転処理部２０の一例を示す構成図である。回転処理部２０は、偏波回転発生器２００と、乗算器２０５ａ～２０５ｄと、加算器２０６，２０７とを有する。

電界信号Ｅｈは乗算器２０５ａ，２０５ｃに入力され、電界信号Ｅｖは乗算器２０５ｂ，２０５ｄに入力される。偏波回転発生器２００は、偏波を回転させるための演算パラメータａ１１，ａ１２，ａ２１，ａ２２を乗算器２０５ａ～２０５ｄにそれぞれ出力する。

ａ１１＝ｃｏｓθ ・・・（１）
ａ１２＝－ｓｉｎθ ・・・（２）
ａ２１＝ｓｉｎθ ・・・（３）
ａ２２＝ｃｏｓθ ・・・（４）

演算パラメータａ１１，ａ１２，ａ２１，ａ２２は、偏波回転を演算する行列の要素であり、上記の式（１）～（４）で表される。式（１）～（４）において、回転角θは変換タイミング制御部２５から入力される。

乗算器２０５ａは、電界信号Ｅｈの信号値と演算パラメータａ１１を乗算して、その乗算で得た値を加算器２０６に出力する。乗算器２０５ｂは、電界信号Ｅｖの信号値と演算パラメータａ１２を乗算して、その乗算で得た値を加算器２０６に出力する。加算器２０６は、各乗算器２０５ａ，２０５ｂからの値同士を加算することにより、偏波回転後の電界信号Ｅｈを得て出力する。

乗算器２０５ｃは、電界信号Ｅｈの信号値と演算パラメータａ２１を乗算して、その乗算で得た値を加算器２０７に出力する。乗算器２０５ｄは、電界信号Ｅｖの信号値と演算パラメータａ２２を乗算して、その乗算で得た値を加算器２０７に出力する。加算器２０７は、各乗算器２０５ｃ，２０５ｄからの値同士を加算することにより、偏波回転後の電界信号Ｅｖを得て出力する。

偏波回転後の電界信号Ｅｈ，ＥｖをＥｈ’，Ｅｖ’と表記すると、符号Ｗで示されるように、Ｅｈ’，Ｅｖ’は電界信号Ｅｈ，Ｅｖを要素とする２行×１例の行列を、演算パラメータａ１１，ａ１２，ａ２１，ａ２２を要素とする２行×２例の行列に乗じた行列の要素となる。

このようにして、回転処理部２０は光信号Ｓｔの偏波光Ｓｈ，Ｓｖを回転させる。信号挿入部８０３ａ，８０３ｂは、偏波角変換部８０２から出力された電界信号Ｅｈ，Ｅｖに対してＴＳ及びＰＳを挿入する。このため、ＴＳ及びＰＳは、偏波角が未変換のまま、光信号Ｓｔとして出力される。なお、ユニタリ変換としては、後述するように、上記の偏波角の回転処理に限定されない。

図５は、光信号Ｓｔの一例を示す構成図である。ＴＳは、一例として、フレームの先頭に挿入され、その長さは例えば２５６シンボル分である。また、ＰＳは、３２シンボル分のユーザデータごとに挿入される。なお、ＰＳの長さに限定はない。

ＴＳ及びＰＳは所定パタンのデータであり、ＴＳ及びＰＳには上記の回転処理が施されていない。このため、受信器９２は、ＴＳ及びＰＳに基づいて復調処理を低負荷で行うことができる。

図６は、受信器９２の一例を示す構成図である。受信器９２は送信器９０から光信号Ｓｔを受信する。なお、受信器９２は受信装置の一例である。

受信器９２は、受信処理回路７０と、ＡＤＣ（Analog-to-Digital Convertor）７２ａ～７２ｄと、フロントエンド部７９とを有する。フロントエンド部７９は、光源７１と、バランス型のフォトダイオード（PD: Photodiode）７３ａ～７３ｄと、９０度光ハイブリッド回路７４０，７４１と、ＰＢＳ７５，７６とを有する。

フロントエンド部７９は、信号変換部の一例であり、送信器から光信号Ｓｔを受信し、光信号Ｓｔから偏波光Ｓｈ，Ｓｖに分離して電界信号Ｅｈ，Ｅｖにそれぞれ変換する。ＰＢＳ７６は、光信号Ｓｔを偏波光Ｓｈ，Ｓｖに分離して９０度光ハイブリッド回路７４０，７４１にそれぞれ出力する。また、光源７１は、例えばレーザダイオードなどから構成され、所定の中心周波数の局発光ＬＯｒをＰＢＳ７５に入力する。ＰＢＳ７５は、局発光ＬＯｒをＨ軸成分及びＶ軸成分に分離して９０度光ハイブリッド回路７４０，７４１にそれぞれ出力する。

９０度光ハイブリッド回路７４０は、偏波光Ｓｈ及び局発光ＬＯｒのＨ軸成分を干渉させるための導波路を有し、偏波光Ｓｈを検波する。９０度光ハイブリッド回路７４０は、検波結果として、同相成分及び直交位相成分の振幅及び位相に応じた光成分をＰＤ７３ａ，７３ｂにそれぞれ出力する。

９０度光ハイブリッド回路７４１は、偏波光Ｓｖ及び局発光ＬＯｒのＶ軸成分を干渉させるための導波路を有し、偏波光Ｓｖを検波する。９０度光ハイブリッド回路７４１は、検波結果として、同相成分及び直交位相成分の振幅及び位相に応じた光成分をＰＤ７３ｃ，７３ｄにそれぞれ出力する。

ＰＤ７３ａ～７３ｄは、９０度光ハイブリッド回路７４０，７４１から入力された光成分を電気信号に変換して、電気信号をＡＤＣ７２ａ～７２ｄにそれぞれ出力する。ＡＤＣ７２ａ～７２ｄは、ＰＤ７３ａ～７３ｄから入力された電気信号をデジタル信号Ｈｉ，Ｈｑ，Ｖｉ，Ｖｑにそれぞれ変換する。デジタル信号Ｈｉ，Ｈｑ，Ｖｉ，Ｖｑは受信処理回路７０に入力される。

受信処理回路７０は、分散補償部７００と、適応等化処理部７０１と、周波数オフセット補償部７０２と、搬送波位相復元部７０３と、偏波角逆変換部７０４と、誤り訂正部７０５とを有する。なお、受信処理回路７０としては、例えばＤＳＰが挙げられるが、これに限定されず、例えばＦＰＧＡであってもよい。また、受信処理回路７０には、上記以外の機能が含まれてもよい。

分散補償部７００は、伝送路９１上の波長分散により生じた光信号Ｓｔの波形歪みを固定的なパラメータに基づいて補償する。分散補償部７００は、デジタル信号Ｈｉ，Ｈｑ，Ｖｉ，Ｖｑを、電界信号Ｅｈ，Ｅｖとして適応等化処理部７０１に出力する。

適応等化処理部７０１は、電界信号Ｅｈ，Ｅｖに対し適応等化処理を行う。より具体的には、適応等化処理部７０１は、伝送路９１上の波長分散や非線形光学効果などにより生じた光信号Ｓｔの波形歪みを動的なパラメータに基づいて補償する。

適応等化処理部７０１は光信号Ｓｔの品質劣化を補償する。より具体的には、適応等化処理部７０１は、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタにより電界信号Ｅｈ，Ｅｖに対し伝送路９１の特性とは逆の特性を与えることにより、電界信号Ｅｈ，Ｅｖの波形を補正する。適応等化処理部７０１は、電界信号Ｅｈ，Ｅｖを周波数オフセット補償部７０２に出力する。

周波数オフセット補償部７０２は、電界信号Ｅｈ，Ｅｖが変調方式に応じたコンスタレーション（信号空間ダイヤグラム）により正常に復調処理されるように電界信号Ｅｈ，Ｅｖの搬送周波数と光源７１の間の周波数の差分及び位相の差分を補償する。周波数オフセット補償部７０２は、電界信号Ｅｈ，Ｅｖを搬送波位相復元部７０３に出力する。

搬送波位相復元部７０３は、電界信号Ｅｈ，Ｅｖから雑音成分を除去し、正しい搬送波位相を推定し、電界信号Ｅｈ，Ｅｖの位相を、推定した搬送波位相に同期させる。搬送波位相復元部７０３は、電界信号Ｅｈ，Ｅｖを偏波角逆変換部７０４に出力する。

適応等化処理部７０１、周波数オフセット補償部７０２、及び搬送波位相復元部７０３は、復調処理部の一例であり、信号挿入部８０３ａ，８０３ｂから挿入されたＰＳに基づいて電界信号Ｅｈ，Ｅｖをそれぞれ復調する。

適応等化処理部７０１は、例えば、ＰＳの既知のパタンからタップ係数の誤差を判定し、その判定結果に基づいてタップ係数の更新を行う。また、周波数オフセット補償部７０２は、ＰＳの既知のパタンから周波数の差分及び位相の差分を判定して補償する。搬送波位相復元部７０３は、ＰＳの既知のパタンから正しい搬送波位相を推定し、電界信号Ｅｈ，Ｅｖの位相を、推定した搬送波位相に同期させる。

上述したように、ＰＳには偏波角の回転処理がなされていないため、適応等化処理部７０１、周波数オフセット補償部７０２、及び搬送波位相復元部７０３は、煩雑な演算処理を行うことなく、復調処理を低負荷で行うことができる。

偏波角逆変換部７０４は、逆変換部の一例であり、電界信号Ｅｈ，Ｅｖに対し、偏波角変換部８０２の変換処理とは逆の変換処理を行う。これにより、電界信号Ｅｈ，Ｅｖうち、偏波回転された部分が元の状態に戻される。偏波角逆変換部７０４は、電界信号Ｅｈ，Ｅｖを誤り訂正部７０５に出力する。

誤り訂正部７０５は、電界信号Ｅｈ，Ｅｖからデータ信号Ｄｔを再生し、データ信号Ｄｔに付与されたＦＥＣ符号に基づいてデータ信号Ｄｔの誤り訂正処理を軟判定により行う。誤り訂正処理は、データ信号Ｄｔのフレームごとに行われる。このようにして復元されたデータ信号Ｄｔは他の装置に出力される。

図７は、偏波角逆変換部７０４の一例を示す構成図である。偏波角逆変換部７０４は、逆回転処理部３０と、スイッチ３１～３４と、ＬＬＲ（Log Likelihood Ratio）算出部３６～３９と、逆変換タイミング制御部３５とを有する。

スイッチ３１，３２は入力端子＃１及び出力端子＃２，＃３を備え、各入力端子＃１には電界信号Ｅｈ，Ｅｖがそれぞれ入力される。スイッチ３３，３４は入力端子＃１，＃２及び出力端子＃３を備え、各出力端子＃３からは電界信号Ｅｈ，Ｅｖがそれぞれ出力される。

スイッチ３１の出力端子＃２とスイッチ３３の入力端子＃１は、ＬＬＲ算出部３６に接続され、スイッチ３２の出力端子＃２とスイッチ３４の入力端子＃１は、ＬＬＲ算出部３９に接続されている。スイッチ３１，３２の出力端子＃３は、それぞれ、逆回転処理部３０に接続されている。スイッチ３３，３４の入力端子＃２はＬＬＲ算出部３７，３８にそれぞれ接続されている。逆回転処理部３０は、入力側がスイッチ３１，３２の出力端子＃３に接続され、出力側がＬＬＲ算出部３７，３８に接続されている。

逆回転処理部３０は、偏波光Ｓｈ，Ｓｖの回転処理を元に戻すための逆回転処理を実行する。このため、スイッチ３１，３２の入力端子＃１の接続先がその出力端子＃２であり、スイッチ３３，３４の出力端子＃３の接続先がその入力端子＃１である場合、電界信号Ｅｈ，Ｅｖは逆回転処理部３０を通過しないため、偏波光Ｓｈ，Ｓｖの逆回転処理が実行されない。スイッチ３１，３２の入力端子＃１の接続先がその出力端子＃３であり、スイッチ３３，３４の出力端子＃３の接続先がその入力端子＃２である場合、電界信号Ｅｈ，Ｅｖは逆回転処理部３０を通過するため、偏波光Ｓｈ，Ｓｖの逆回転処理が実行される。

逆変換タイミング制御部３５は、所定の期間ごとにスイッチ３１～３４を切り替える。例えば、逆変換タイミング制御部３５は、電界信号Ｅｈ，Ｅｖのシンボルデータからシンボル単位で期間を管理する。また、逆変換タイミング制御部３５は、期間ごとに逆回転処理部３０に偏波光Ｓｈ，Ｓｖの回転角θを指示する。逆変換タイミング制御部３５は、送信器９０の変換タイミング制御部２５と同期してスイッチ３１～３４の切り替え及び回転角θの指示を行う。

スイッチ３１の出力端子＃２とスイッチ３３の入力端子＃１を結ぶレーンＬｒ１には、偏波角変換部８０２により変換処理が行われていない電界信号Ｅｈが流れる。ＬＬＲ算出部３６は、その電界信号Ｅｈについて、誤り訂正部７０５の軟判定に用いられる対数尤度比（ＬＬＲ）をＴＳのパワーレベルに基づき算出する。ＬＬＲは、電界信号Ｅｈに付与されて誤り訂正部７０５に入力される。

スイッチ３１の出力端子＃３とスイッチ３３の入力端子＃２を結ぶレーンＬｒ２には、偏波角変換部８０２により変換処理が行われた電界信号Ｅｈが流れる。ＬＬＲ算出部３７は、その電界信号Ｅｈについて、上記と同様にＬＬＲをＴＳのパワーレベルに基づき算出する。ＬＬＲは、電界信号Ｅｈに付与されて誤り訂正部７０５に入力される。

スイッチ３２の出力端子＃３とスイッチ３４の入力端子＃２を結ぶレーンＬｒ３には、偏波角変換部８０２により変換処理が行われた電界信号Ｅｖが流れる。ＬＬＲ算出部３８は、その電界信号Ｅｖについて、上記と同様にＬＬＲをＴＳのパワーレベルに基づき算出する。ＬＬＲは、電界信号Ｅｖに付与されて誤り訂正部７０５に入力される。

スイッチ３２の出力端子＃２とスイッチ３４の入力端子＃１を結ぶレーンＬｒ４には、偏波角変換部８０２により変換処理が行われていない電界信号Ｅｖが流れる。ＬＬＲ算出部３９は、その電界信号Ｅｖについて、上記と同様にＬＬＲをＴＳのパワーレベルに基づき算出する。ＬＬＲは、電界信号Ｅｖに付与されて誤り訂正部７０５に入力される。

各ＬＬＲ算出部３６～３９は、例えば、ＴＳのパワーレベルをその理想的なパワーレベルと比較し、その比較結果から伝送路９１の雑音成分のパワーレベルを検出する。そして、各ＬＬＲ算出部３６～３９は、その検出結果からＬＬＲを算出する。なお、ＬＬＲ算出部３６～３９は、それぞれ、第１～第４算出部の一例である。

このように、各ＬＬＲ算出部３６～３９は、各電界信号Ｅｈ，Ｅｖについて、回転処理の有無に応じて個別にＴＳからＬＬＲを算出する。このため、誤り訂正部７０５は、精度の高いＬＬＲに基づいて誤り訂正を行うことができる。なお、本例では、誤り訂正部７０５の軟判定に用いられるパラメータとして、ＬＬＲを挙げたが、これに限定されない。

また、送信器９０において、ＴＳは、偏波角変換部８０２の後段の信号挿入部８０３ａ，８０３ｂにおいて挿入されたが、これに限定されない。

図８は、送信処理回路８０の他の例を示す構成図である。図８において、図１と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。

本例の送信処理回路８０は、図１の例と比較すると、マッピング部８０１と偏波角変換部８０２の間に信号挿入部８０３ｃ，８０３ｄが設けられている。信号挿入部８０３ｃ，８０３ｄは、偏波光Ｓｈ，Ｓｖの回転処理の前に電界信号Ｅｈ，ＥｖにＴＳをそれぞれ挿入する。

また、本例の送信処理回路８０は、図１の例と比較すると、信号挿入部８０３ａ，８０３ｂに代えて信号挿入部８０３ａ’，８０３ｂ’が設けられている。信号挿入部８０３ａ’，８０３ｂ’は、電界信号Ｅｈ，ＥｖにＰＳだけをそれぞれ挿入する。

図９は、偏波角逆変換部７０４の他の例を示す構成図である。図９において、図７と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。

本例の偏波角逆変換部７０４は、図７の偏波角逆変換部７０４と比較すると、ＬＬＲ算出部３６～３９に代えてＬＬＲ算出部３６ａ～３９ａが設けられ、さらに雑音推定部５０が追加されている。雑音推定部５０は、各レーンＬｒ１～Ｌｒ４の電界信号Ｅｈ，ＥｖからＴＳを抽出し、ＴＳと偏波角変換部８０２の回転処理に応じて、レーンＬｒ１～Ｌｒ４ごとに伝送路９１の雑音のパワーレベルを推定する。雑音推定部５０は、個別に雑音のパワーレベルをＬＬＲ算出部３６ａ～３９ａに通知する。

ＬＬＲ算出部３６ａ～３９ａは、雑音のパワーレベルに基づいてＬＬＲを算出して誤り訂正部７０５に出力する。このため、本例によっても、上記と同様の効果が得らえる。

次に、実施例の送信器９０及び受信器９２の効果について述べる。

図１０は、受信側の偏波角に対するＱ値の変化のシミュレーション結果を示す図である。図１０において、横軸は、伝送路９１における偏波光Ｓｈ，Ｓｖの回転角度を示し、５度おきに０～９０度まで変化する。また、縦軸は、受信器９２において、各電界信号Ｅｈ，ＥｖのＢＥＲ（Bit Error Rate）の平均値から算出されたＱ値を示す。

また、シミュレーションにおいて、ＴＳ及びＰＳは、図５に示されるように挿入されたことを前提とし、伝送路９１の条件については、ＯＳＮＲ（Optical Signal-to-Noise Ratio）を１６（dB）とし、ＰＤＬを５（dB）とする。また、図１０において、菱形の点は、偏波回転が無い場合（図２の符号Ｇａ参照）のＱ値を示し、四角の点は偏波回転が有る場合（図２の符号Ｇｂ参照）のＱ値を示す。偏波回転が有る場合、偏波角変換部８０２は、１シンボル分の期間Ｔａ，Ｔｂごとに偏波光Ｓｈ，Ｓｖをそれぞれ４５度だけ回転させる。

図１０から理解されるように、偏波回転が有る場合のＱ値は、偏波回転が無い場合と比較すると、偏波回転の効果により平均化される。偏波回転が有る場合及び偏波回転が無い場合の各Ｑ値の最小値の差分ΔＱはおよそ０．２（dB）であり、ＰＤＬによる信号劣化が低減されている。

本例において、送信器９０は、ＴＳ及びＰＳを用いるが、これに限定されず、回転処理による偏波光Ｓｈ，Ｓｖの各偏波角の変化量を示す偏波情報を用いてもよい。

図１１は、送信器９０の他の例を示す構成図である。図１１において、図１と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。

送信器９０は、図１と比較すると、送信処理回路８０に代えて送信処理回路８０ａが設けられている。送信処理回路８０ａは、ＦＥＣ付与部８００と、マッピング部８０１と、偏波角変換部８０２ａと、予等化処理部８０４とを有し、送信処理回路８０とは異なり、信号挿入部８０３ａ，８０３ｂを有していない。偏波角変換部８０２ａは、偏波角を変化させるための変換処理を行う変換部の一例である。

図１２は、他の偏波角変換部８０２ａを示す構成図である。図１２において、図３と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。偏波角変換部８０２ａは、図３と比較すると、ヘッダ付与部２６が追加されている。

ヘッダ付与部２６は、偏波角変換部８０２ａから出力される電界信号Ｅｈ，Ｅｖに対し、偏波情報を含むヘッダを付与する。偏波情報は、偏波光Ｓｈ，Ｓｖの各偏波角の変換処理による変化量、つまり上記の回転角θを示す。

図１３は、光信号Ｓｔの他の例を示す構成図である。ヘッダは、各フレームにおいて、偏波角が切り替わる境界部分に挿入されている。例えば、図２の符号Ｇｂで示される例の場合、ヘッダ内の偏波情報が示す回転角θは、交互に０度及び４５度を示す。

受信器９２は、偏波情報を取得することにより、回転角θに応じたコンスタレーションを用いてユーザデータから復調処理を行うことができる。

図１４は、コンスタレーションの例を示す図である。なお、本例では、変調方式はＱＰＳＫであると仮定する。

符号Ｇｄは、回転角θが０＋ｎ×（π／２）（rad）（ｎは整数）である場合のコンスタレーションを示す。このコンスタレーションは、ＱＰＳＫの通常のコンスタレーションであり、偏波光Ｓｈ，Ｓｖの各偏波角の変換処理が行われていないとき（θ＝０度）の復調処理に用いられる。

符号Ｇｅは、回転角θがπ／４＋ｎ×（π／２）（rad）である場合のコンスタレーションを示す。このコンスタレーションは、回転角θがπ／４＋ｎ×（π／２）（rad）である偏波光Ｓｈ，ＳｖをＨ軸及びＶ軸に投射したときの信号の強度及び位相から得られ、偏波光Ｓｈ，Ｓｖの各偏波角を４５度だけ回転させる変換処理が行われているとき（θ＝４５度）の復調処理に用いられる。

符号Ｇｆは、回転角θがπ／６＋ｎ×（π／２）（rad）である場合のコンスタレーションを示す。このコンスタレーションは、回転角θがπ／６＋ｎ×（π／２）（rad）である偏波光Ｓｈ，ＳｖをＨ軸及びＶ軸に投射したときの信号の強度及び位相から得られ、偏波光Ｓｈ，Ｓｖの各偏波角を３０度または６０度だけ回転させる変換処理が行われているとき（θ＝３０度または６０度）の復調処理に用いられる。

回転角θが変化すると、コンスタレーションのシンボル数（信号点の数）が増加する。回転角θが０＋ｎ×（π／２）（rad）の場合のシンボル数は４個であるが、回転角θがπ／４＋ｎ×（π／２）（rad）である場合のシンボル数は９個に増加し、回転角θがπ／６＋ｎ×（π／２）（rad）である場合のシンボル数は１６個に増加する。

図１５は、他の受信処理回路７０ａを示す構成図である。図１５において、図６と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。受信処理回路７０ａは、分散補償部７００と、同期処理部７０９と、適応等化処理部７０１ａと、周波数オフセット補償部７０２ａと、搬送波位相復元部７０３ａと、偏波角逆変換部７０４と、誤り訂正部７０５と、変換パタン検出部７０６と、コンスタレーション情報通知部７０７とを有する。

同期処理部７０９は、電界信号Ｅｈ，Ｅｖ内のヘッダを検出することにより同期処理を実行する。同期処理部７０９は、ヘッダ内の情報を変換パタン検出部７０６に出力する。

変換パタン検出部７０６は、ヘッダ内の情報から偏波情報を抽出し、偏波情報に基づき偏波角変換のパタンを特定する。偏波角変換のパタンとは、変調処理の対象の電界信号Ｅｈ，Ｅｖに対応する偏波光Ｓｈ，Ｓｖの回転角θを指す。変換パタン検出部７０６は、偏波角変換のパタンをコンスタレーション情報通知部７０７に通知する。

コンスタレーション情報通知部７０７は、図１４に示される各コンスタレーションを示すコンスタレーション情報を保持する。コンスタレーション情報通知部７０７は、偏波角変換のパタンに応じたコンスタレーション情報を適応等化処理部７０１ａ、周波数オフセット補償部７０２ａ、及び搬送波位相復元部７０３ａに通知する。

適応等化処理部７０１ａ、周波数オフセット補償部７０２ａ、及び搬送波位相復元部７０３ａは、コンスタレーション情報に基づいて、上記の適応等化処理部７０１、周波数オフセット補償部７０２、及び搬送波位相復元部７０３と同様の復調処理を行う。

例えば、適応等化処理部７０１ａ、周波数オフセット補償部７０２ａ、及び搬送波位相復元部７０３ａは、回転角θ＝０度の電界信号Ｅｈ，Ｅｖに対して、図１４の符号Ｇｄで示されるコンスタレーションを用いて復調処理を行う。また、適応等化処理部７０１ａ、周波数オフセット補償部７０２ａ、及び搬送波位相復元部７０３ａは、回転角θ＝４５度の電界信号Ｅｈ，Ｅｖに対して、図１４の符号Ｇｅで示されるコンスタレーションを用いて復調処理を行う。また、適応等化処理部７０１ａ、周波数オフセット補償部７０２ａ、及び搬送波位相復元部７０３ａは、回転角θ＝３０度または６０度の電界信号Ｅｈ，Ｅｖに対して、図１４の符号Ｇｆで示されるコンスタレーションを用いて復調処理を行う。

このように、適応等化処理部７０１ａ、周波数オフセット補償部７０２ａ、及び搬送波位相復元部７０３ａは、偏波情報に基づいて電界信号Ｅｈ，Ｅｖを復調する。したがって、受信器９２は、偏波情報に基づいて復調処理を低負荷で行うことができる。

本例において、適応等化処理部７０１ａ、周波数オフセット補償部７０２ａ、及び搬送波位相復元部７０３ａは、回転角θによらず、全ての電界信号Ｅｈ，Ｅｖに対して復調処理を実行するが、特定の回転角θの電界信号Ｅｈ，Ｅｖのみに対して復調処理を実行してもよい。

図１６は、他の受信処理回路７０ｂを示す構成図である。図１６において、図６と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。受信処理回路７０ｂは、分散補償部７００と、同期処理部７０９と、適応等化処理部７０１ｂと、周波数オフセット補償部７０２ｂと、搬送波位相復元部７０３ｂと、偏波角逆変換部７０４と、誤り訂正部７０５と、タイミング通知部７０８とを有する。

適応等化処理部７０１ｂ、周波数オフセット補償部７０２ｂ、及び搬送波位相復元部７０３ｂは、特定の回転角θの電界信号Ｅｈ，Ｅｖのみに対して復調処理を実行する。例えば、適応等化処理部７０１ｂは、特定の回転角θの電界信号Ｅｈ，Ｅｖに基づいてタップ係数の更新処理を実行し、周波数オフセット補償部７０２ｂは、特定の回転角θの電界信号Ｅｈ，Ｅｖに基づいて周波数の差分及び位相の差分を判定し、搬送波位相復元部７０３ｂは、特定の回転角θの電界信号Ｅｈ，Ｅｖに基づいて搬送波位相を推定する。

タイミング通知部７０８は、偏波情報から特定の回転角θの電界信号Ｅｈ，Ｅｖが入力されたことを検出し、適応等化処理部７０１ｂ、周波数オフセット補償部７０２ｂ、及び搬送波位相復元部７０３ｂに各々の復調処理を実行するタイミングを通知する。適応等化処理部７０１ｂ、周波数オフセット補償部７０２ｂ、及び搬送波位相復元部７０３ｂは、その通知のタイミングで特定の回転角θに応じたコンスタレーションにより復調処理を実行する。

このため、本例では、コンスタレーション情報通知部７０７のように、複数のコンスタレーション情報を保持する機能が不要となる。したがって、受信処理回路７０ｂのメモリ回路の規模が縮小される。

本例のタイミング通知部７０８は、特定の回転角θの電界信号Ｅｈ，Ｅｖが入力されたタイミングを検出するが、回転角θによらずに、例えば一定数のヘッダ分の時間間隔で復調処理のタイミングを通知してもよい。

図１７は、他の受信処理回路７０ｃを示す構成図である。図１７において、図１５と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。受信処理回路７０ｃは、分散補償部７００と、同期処理部７０９と、適応等化処理部７０１ｃと、周波数オフセット補償部７０２ｃと、搬送波位相復元部７０３ｃと、偏波角逆変換部７０４と、誤り訂正部７０５と、タイミング通知部７０８ａと、変換パタン検出部７０６と、コンスタレーション情報通知部７０７とを有する。

タイミング通知部７０８ａは、例えば一定数のヘッダ分の時間間隔で復調処理のタイミングを適応等化処理部７０１ｃ、周波数オフセット補償部７０２ｃ、及び搬送波位相復元部７０３ｃに通知する。適応等化処理部７０１ｃ、周波数オフセット補償部７０２ｃ、及び搬送波位相復元部７０３ｃは、その通知を受けると、コンスタレーション情報通知部７０７から通知されたコンスタレーション情報に基づいて復調処理を実行する。

本例によると、復調処理が実行される時間間隔が過剰に大きくなることが抑制されるため、伝送品質の劣化を抑制することができる。

上記の実施例では、ユニタリ変換の一例として偏波光Ｓｈ，Ｓｖに関する偏波角の変換を挙げたが、これに限定されず、タイミングの異なるシンボル間のユニタリ変換が行われてもよい。

図１８は、送信処理回路８０の他の例を示す構成図である。図１８において、図１及び図３と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。送信処理回路８０は、図１の送信処理回路８０と比較すると、偏波角変換部８０２に代えてユニタリ変換部８０２ｂが設けられている。

ユニタリ変換部８０２ｂは、電界信号Ｅｈ，Ｅｖに対し、タイミングの異なるシンボル間のユニタリ変換を行う変換部の一例である。ユニタリ変換部８０２ｂは、図３の回転処理部２０に代えてユニタリ変換処理部２０ａが設けられている。

ユニタリ変換処理部２０ａは、電界信号Ｅｈ，Ｅｖに対しシンボル単位の変換処理を行う。一例として、電界信号Ｅｈ，Ｅｖにそれぞれ対応するシンボルをＳｙｈ，Ｓｙｖとすると、ユニタリ変換処理部２０ａは、マッピング部８０１において時刻ｔ１に生成したシンボルＳｙｈ（ｔ１）と時刻ｔ２（≠ｔ１）に生成したシンボルＳｙｖ（ｔ２）の間に所定の変換方式を用いることで電界信号Ｅｈ，Ｅｖを変換する。このような変換としては、例えばアダマール変換が挙げられるが、これに限定されない。

ユニタリ変換処理部２０ａは、電界信号Ｅｈ，Ｅｖに対応する一組のシンボルに限られず、タイミングの異なる複数組のシンボルＳｙｈ，Ｓｙｖの間の変換処理を行ってもよい。

Ｅｈ’＝（Ｅｈ＋Ｅｖ）／２^１／２ ・・・（５）
Ｅｖ’＝（Ｅｖ^＊＋Ｅｖ^＊）／２^１／２ ・・・（６）

また、ユニタリ変換処理部２０ａは、一例として、上記の式（５），（６）を用いて複素数領域における変換処理を行ってもよい。式（５），（６）において、Ｅｈ’，Ｅｖ’は変換後の電界信号Ｅｈ，Ｅｖを示し、Ｅｈ^＊，Ｅｖ^＊は電界信号Ｅｈ，Ｅｖと複素共役の関係にある電界信号を示す。

このような変換処理を行うことによって、上記の実施例と同様に、光信号Ｓｔに対する伝送路９１の偏波依存性の影響は平均化され、ＰＤＬが低減される。

図１９は、他の受信処理回路７０を示す構成図である。図１９において、図６及び図７と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。受信処理回路７０は、本例の送信処理回路８０に対応する。

受信処理回路７０は、図６と比較すると、偏波角逆変換部７０４に代えて、逆変換部７０４ａが設けられている。逆変換部７０４ａは、各電界信号Ｅｖ，Ｅｈに対し、ユニタリ変換処理部２０ａによるユニタリ変換とは逆の変換処理を行う。逆変換部７０４ａは、図７の逆回転処理部３０に代えて、逆変換処理部３０ａを有する。

逆変換部７０４ａは、ユニタリ変換処理部２０ａとは逆の変換処理を行う。これにより、電界信号Ｅｈ，Ｅｖうち、ユニタリ変換された部分が元の状態に戻される。

上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能である。

なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１） データ信号を変調方式に応じてシンボルにマッピングすることにより第１電界信号及び第２電界信号を生成する信号生成部と、
光を前記第１電界信号及び前記第２電界信号に基づきそれぞれ光変調することにより、互いに直交する第１偏波光及び第２偏波光を生成する偏波光生成部と、
前記第１偏波光及び前記第２偏波光を多重する多重部と、
前記第１電界信号及び前記第２電界信号に対し、前記第１偏波光及び前記第２偏波光に関するユニタリ変換、またはタイミングの異なる前記シンボル間のユニタリ変換を行う変換部と、
前記ユニタリ変換が行われた前記第１電界信号に、前記第１電界信号の復調処理に用いられる所定パタンの第１参照信号を挿入する第１挿入部と、
前記ユニタリ変換が行われた前記第２電界信号に、前記第２電界信号の復調処理に用いられる所定パタンの第２参照信号を挿入する第２挿入部とを有することを特徴とする送信装置。
（付記２） 前記変換部は、前記第１電界信号及び前記第２電界信号に対し、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角を変化させるための変換処理を行うことを特徴とする付記１に記載の送信装置。
（付記３） 前記変換部は、前記変換処理を間欠的に行うことを特徴とする付記２に記載の送信装置。
（付記４） 前記変換部は、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角を所定の角度から連続的に複数の角度に変化させるための変換処理を行うことを特徴とする付記３に記載の送信装置。
（付記５） 付記１乃至４の何れかに記載された送信装置から、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の偏波多重光を受信し、前記偏波多重光から前記第１偏波光及び前記第２偏波光を分離して前記第１電界信号及び前記第２電界信号にそれぞれ変換する信号変換部と、
前記第１参照信号に基づいて前記第１電界信号を復調し、前記第２参照信号に基づいて前記第２電界信号を復調する復調処理部と、
前記第１電界信号及び前記第２電界信号に対し、前記ユニタリ変換とは逆の変換処理を行う逆変換部とを有することを特徴とする受信装置。
（付記６） 前記データ信号に付与された誤り訂正符号に基づいて前記データ信号の誤り訂正処理を軟判定により行う誤り訂正部を有し、
前記逆変換部は、
前記ユニタリ変換が行われていない前記第１電界信号について、前記軟判定に用いられるパラメータを前記第１参照信号のパワーレベルに基づき算出する第１算出部と、
前記ユニタリ変換が行われた前記第１電界信号について、前記軟判定に用いられるパラメータを前記第１参照信号のパワーレベルに基づき算出する第２算出部と、
前記ユニタリ変換が行われていない前記第２電界信号について、前記軟判定に用いられるパラメータを前記第２参照信号のパワーレベルに基づき算出する第３算出部と、
前記ユニタリ変換が行われた前記第２電界信号について、前記軟判定に用いられるパラメータを前記第２参照信号のパワーレベルに基づき算出する第４算出部とを有することを特徴とする付記５に記載の受信装置。
（付記７） データ信号を変調方式に応じてシンボルにマッピングすることにより第１電界信号及び第２電界信号を生成する信号生成部と、
光を前記第１電界信号及び前記第２電界信号に基づきそれぞれ光変調することにより、互いに直交する第１偏波光及び第２偏波光を生成する偏波光生成部と、
前記第１偏波光及び前記第２偏波光を多重する多重部と、
前記第１電界信号及び前記第２電界信号に対し、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角を変化させるための変換処理を行う変換部とを有し、
前記変換部は、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角の前記変換処理による変化量を示す偏波情報を前記第１電界信号及び前記第２電界信号に付与することを特徴とする送信装置。
（付記８） 前記変換部は、前記変換処理を間欠的に行うことを特徴とする付記７に記載の送信装置。
（付記９） 前記変換部は、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角を所定の角度から連続的に複数の角度に変化させるための変換処理を行うことを特徴とする付記７に記載の送信装置。
（付記１０） 付記７乃至９の何れかに記載された送信装置から前記第１偏波光及び前記第２偏波光の偏波多重光を受信し、前記偏波多重光から前記第１偏波光及び前記第２偏波光を分離して前記第１電界信号及び前記第２電界信号にそれぞれ変換する信号変換部と、
前記偏波情報に基づいて前記第１電界信号及び前記第２電界信号を復調する復調処理部と、
前記第１電界信号及び前記第２電界信号に対し、前記変換処理とは逆の変換処理を行う逆変換部とを有することを特徴とする受信装置。
（付記１１） データ信号を変調方式に応じてシンボルにマッピングすることにより第１電界信号及び第２電界信号を生成し、
光を前記第１電界信号及び前記第２電界信号に基づきそれぞれ光変調することにより、互いに直交する第１偏波光及び第２偏波光を生成し、
前記第１偏波光及び前記第２偏波光を多重し、
前記第１電界信号及び前記第２電界信号に対し、前記第１偏波光及び前記第２偏波光に関するユニタリ変換、またはタイミングの異なる前記シンボル間のユニタリ変換を行い、
前記ユニタリ変換が行われた前記第１電界信号に、前記第１電界信号の復調処理に用いられる所定パタンの第１参照信号を挿入し、
前記ユニタリ変換が行われた前記第２電界信号に、前記第２電界信号の復調処理に用いられる所定パタンの第２参照信号を挿入することを特徴とする伝送方法。
（付記１２） 前記ユニタリ変換において、前記第１電界信号及び前記第２電界信号に対し、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角を変化させるための変換処理を行うことを特徴とする付記１１に記載の伝送方法。
（付記１３） 前記ユニタリ変換において、前記変換処理を間欠的に行うことを特徴とする付記１２に記載の伝送方法。
（付記１４） 前記ユニタリ変換において、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角を所定の角度から連続的に複数の角度に変化させるための変換処理を行うことを特徴とする付記１２に記載の伝送方法。
（付記１５） データ信号を変調方式に応じてシンボルにマッピングすることにより第１電界信号及び第２電界信号を生成し、
光を前記第１電界信号及び前記第２電界信号に基づきそれぞれ光変調することにより、互いに直交する第１偏波光及び第２偏波光を生成し、
前記第１偏波光及び前記第２偏波光を多重し、
前記第１電界信号及び前記第２電界信号に対し、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角を変化させるための変換処理を行い、
前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角の前記変換処理による変化量を示す偏波情報を前記第１電界信号及び前記第２電界信号に付与することを特徴とする伝送方法。
（付記１６） 前記変換処理を間欠的に行うことを特徴とする付記１５に記載の伝送方法。
（付記１７） 前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角を所定の角度から連続的に複数の角度に変化させるための変換処理を行うことを特徴とする付記１５に記載の伝送方法。

２６ ヘッダ付与部
３６～３９，３６ａ～３９ａ ＬＬＲ算出部
７９ フロントエンド部
８３ 変調部
８５ 偏波ビームコンバイナ
９０ 送信器
９１ 伝送路
９２ 受信器
７０１，７０１ａ～７０１ｃ 適応等化処理部
７０２，７０２ａ～７０２ｃ 周波数オフセット補償部
７０３，７０３ａ～７０３ｃ 搬送波位相復元部
７０４ 偏波角逆変換部
７０４ａ 逆変換部
７０５ 誤り訂正部
８０１ マッピング部
８０２，８０２ａ 偏波角変換部
８０２ｂ ユニタリ変換部
８０３ａ～８０３ｄ，８０３ａ’，８０３ｂ’ 信号挿入部
Ｅｈ，Ｅｖ 電界信号
Ｓｈ，Ｓｖ 偏波光

Claims (7)

1. 互いに直交する第１偏波光及び第２偏波光にデータ信号からそれぞれ割り当てられた各データ列を変調方式に応じてシンボルにマッピングすることにより第１電界信号及び第２電界信号を生成する信号生成部と、
   光を前記第１電界信号及び前記第２電界信号に基づきそれぞれ光変調することにより、前記第１偏波光及び前記第２偏波光を生成する偏波光生成部と、
   前記第１偏波光及び前記第２偏波光を多重する多重部と、
   前記偏波光生成部に出力される前記第１電界信号及び前記第２電界信号に対し、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角を周期的に回転させるように、前記第１偏波光及び前記第２偏波光に関するユニタリ変換、またはタイミングの異なる前記シンボル間のユニタリ変換を行う変換部と、
   前記ユニタリ変換が行われた前記第１電界信号に、前記第１電界信号の復調処理に用いられる所定パタンの第１参照信号を挿入する第１挿入部と、
   前記ユニタリ変換が行われた前記第２電界信号に、前記第２電界信号の復調処理に用いられる所定パタンの第２参照信号を挿入する第２挿入部とを有することを特徴とする送信装置。
2. 請求項１に記載された送信装置から、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の偏波多重光を受信し、前記偏波多重光から前記第１偏波光及び前記第２偏波光を分離して前記第１電界信号及び前記第２電界信号にそれぞれ変換する信号変換部と、
   前記第１参照信号に基づいて前記第１電界信号を復調し、前記第２参照信号に基づいて前記第２電界信号を復調する復調処理部と、
   前記第１電界信号及び前記第２電界信号に対し、前記ユニタリ変換とは逆の変換処理を行う逆変換部とを有することを特徴とする受信装置。
3. 前記データ信号に付与された誤り訂正符号に基づいて前記データ信号の誤り訂正処理を軟判定により行う誤り訂正部を有し、
   前記逆変換部は、
   前記ユニタリ変換が行われていない前記第１電界信号について、前記軟判定に用いられるパラメータを前記第１参照信号のパワーレベルに基づき算出する第１算出部と、
   前記ユニタリ変換が行われた前記第１電界信号について、前記軟判定に用いられるパラメータを前記第１参照信号のパワーレベルに基づき算出する第２算出部と、
   前記ユニタリ変換が行われていない前記第２電界信号について、前記軟判定に用いられるパラメータを前記第２参照信号のパワーレベルに基づき算出する第３算出部と、
   前記ユニタリ変換が行われた前記第２電界信号について、前記軟判定に用いられるパラメータを前記第２参照信号のパワーレベルに基づき算出する第４算出部とを有することを特徴とする請求項２に記載の受信装置。
4. 互いに直交する第１偏波光及び第２偏波光にデータ信号からそれぞれ割り当てられた各データ列を変調方式に応じてシンボルにマッピングすることにより第１電界信号及び第２電界信号を生成する信号生成部と、
   光を前記第１電界信号及び前記第２電界信号に基づきそれぞれ光変調することにより、前記第１偏波光及び前記第２偏波光を生成する偏波光生成部と、
   前記第１偏波光及び前記第２偏波光を多重する多重部と、
   前記偏波光生成部に出力される前記第１電界信号及び前記第２電界信号に対し、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角を周期的に回転させるように、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角を変化させるための変換処理を行う変換部とを有し、
   前記変換部は、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角の前記変換処理による変化量を示す偏波情報を前記第１電界信号及び前記第２電界信号に付与することを特徴とする送信装置。
5. 請求項４に記載された送信装置から前記第１偏波光及び前記第２偏波光の偏波多重光を受信し、前記偏波多重光から前記第１偏波光及び前記第２偏波光を分離して前記第１電界信号及び前記第２電界信号にそれぞれ変換する信号変換部と、
   前記偏波情報に基づいて前記第１電界信号及び前記第２電界信号を復調する復調処理部と、
   前記第１電界信号及び前記第２電界信号に対し、前記変換処理とは逆の変換処理を行う逆変換部とを有することを特徴とする受信装置。
6. 互いに直交する第１偏波光及び第２偏波光にデータ信号からそれぞれ割り当てられた各データ列を変調方式に応じてシンボルにマッピングすることにより第１電界信号及び第２電界信号を生成し、
   光を前記第１電界信号及び前記第２電界信号に基づきそれぞれ光変調することにより、前記第１偏波光及び前記第２偏波光を生成し、
   前記第１偏波光及び前記第２偏波光を多重し、
   前記光の光変調に用いられる前記第１電界信号及び前記第２電界信号に対し、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角を周期的に回転させるように、前記第１偏波光及び前記第２偏波光に関するユニタリ変換、またはタイミングの異なる前記シンボル間のユニタリ変換を行い、
   前記ユニタリ変換が行われた前記第１電界信号に、前記第１電界信号の復調処理に用いられる所定パタンの第１参照信号を挿入し、
   前記ユニタリ変換が行われた前記第２電界信号に、前記第２電界信号の復調処理に用いられる所定パタンの第２参照信号を挿入することを特徴とする伝送方法。
7. 互いに直交する第１偏波光及び第２偏波光にデータ信号からそれぞれ割り当てられた各データ列を変調方式に応じてシンボルにマッピングすることにより第１電界信号及び第２電界信号を生成し、
   光を前記第１電界信号及び前記第２電界信号に基づきそれぞれ光変調することにより、前記第１偏波光及び前記第２偏波光を生成し、
   前記第１偏波光及び前記第２偏波光を多重し、
   前記光の光変調に用いられる前記第１電界信号及び前記第２電界信号に対し、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角を周期的に回転させるように、前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角を変化させるための変換処理を行い、
   前記第１偏波光及び前記第２偏波光の各偏波角の前記変換処理による変化量を示す偏波情報を前記第１電界信号及び前記第２電界信号に付与することを特徴とする伝送方法。
   

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