JP7415200B2 - コヒーレント光受信装置およびコヒーレント光受信方法 - Google Patents
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Description
本発明は、コヒーレント光受信装置およびコヒーレント光受信方法に関する。
非特許文献１に記載された技術では、デジタルコヒーレント伝送システムにおいてＡＭＣＣ（auxiliary management and control channel）方式が活用される。
N. Suzuki他, "Demonstration of 100-Gb/s/λ-Based Coherent WDM-PON System Using New AGC EDFA Based Upstream Preamplifier and Optically Superimposed AMCC Function," IEEE Journal of Lightwave Technology, vol.35, No.8, April 15, 2017.
デジタルコヒーレント伝送システムにおいてＡＭＣＣ方式が活用される場合、カプラによって光段で主信号とＡＭＣＣ信号の分離が行われると、コヒーレント受信器における受信光強度が減少し（詳細には、ＰＤ（フォトダイオード）に入る主信号の光強度が減衰し）、雑音特性が劣化してしまう。また、ＡＭＣＣ信号受信用のデバイスが必要になるため、装置構成が複雑化してしまう。よって、ＤＳＰ（デジタル信号処理部）段でＡＭＣＣ信号の分離を行う手法を実現することが重要である。
そこで、本発明は、重畳されたＡＭＣＣ信号と主信号とをＤＳＰ段にて適切に分離することができる技術を提供することを目的とする。
そこで、本発明は、重畳されたＡＭＣＣ信号と主信号とをＤＳＰ段にて適切に分離することができる技術を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、ＡＭＣＣ（auxiliary management and control channel）信号が主信号に重畳された信号光を受信してアナログ電気信号に変換し、受信信号の同相位相成分と直交位相成分とを偏波状態ごとに出力するコヒーレント受信器と、前記コヒーレント受信器から偏波状態ごとに出力された前記受信信号の前記同相位相成分と前記直交位相成分とに対する偏波合成を行い、前記受信信号を、前記ＡＭＣＣ信号の識別に用いられる前記受信信号であるＡＭＣＣ信号識別用受信信号、および、前記主信号の識別に用いられる前記受信信号である主信号識別用受信信号として出力する偏波合成部とを備える、コヒーレント光受信装置である。
本発明の一態様は、ＡＭＣＣ（auxiliary management and control channel）信号が主信号に重畳された信号光を受信してアナログ電気信号に変換し、受信信号の同相位相成分と直交位相成分とを偏波状態ごとに出力するコヒーレント受信器と、前記コヒーレント受信器から偏波状態ごとに出力された前記受信信号の前記同相位相成分と前記直交位相成分とに対する偏波合成を行い、前記受信信号を、前記ＡＭＣＣ信号の識別に用いられる前記受信信号であるＡＭＣＣ信号識別用受信信号、および、前記主信号の識別に用いられる前記受信信号である主信号識別用受信信号として出力する偏波合成部と、前記受信信号のデジタル信号処理を行うことによって、前記受信信号から前記ＡＭＣＣ信号に対応する符号系列と前記主信号に対応する符号系列とを復号するデジタル信号処理部とを備え、前記デジタル信号処理部は、前記ＡＭＣＣ信号の識別を行うＡＭＣＣ信号識別部と、前記主信号の識別を行う主信号識別部とを備え、前記ＡＭＣＣ信号識別部は、前記偏波合成部から出力された前記ＡＭＣＣ信号識別用受信信号の強度成分として複素振幅の絶対値を算出する強度算出部と、前記強度算出部によって算出された前記ＡＭＣＣ信号識別用受信信号の前記強度成分に含まれる高周波成分を除去する高周波成分除去部とを備え、前記主信号識別部は、前記偏波合成部から出力された前記主信号識別用受信信号の複素振幅を算出する複素振幅算出部と、前記主信号識別用受信信号の等化処理を行う等化処理部とを備える、コヒーレント光受信装置である。
本発明の一態様は、ＡＭＣＣ（auxiliary management and control channel）信号が主信号に重畳された信号光を受信してアナログ電気信号に変換し、受信信号の同相位相成分と直交位相成分とを偏波状態ごとに出力するコヒーレント受信ステップと、前記コヒーレント受信ステップにおいて偏波状態ごとに出力された前記受信信号の前記同相位相成分と前記直交位相成分とに対する偏波合成を行い、前記受信信号を、前記ＡＭＣＣ信号の識別に用いられる前記受信信号であるＡＭＣＣ信号識別用受信信号、および、前記主信号の識別に用いられる前記受信信号である主信号識別用受信信号として出力する偏波合成ステップとを備える、コヒーレント光受信方法である。
本発明によれば、重畳されたＡＭＣＣ信号と主信号とをＤＳＰ段にて適切に分離することができる技術を提供することができる。
本発明のコヒーレント光受信装置およびコヒーレント光受信方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態のコヒーレント光受信装置３が適用されたコヒーレント光伝送システム１００の一例を示す図である。
図１に示す例では、コヒーレント光伝送システム１００に、コヒーレント光送信装置１と、光ファイバ２と、コヒーレント光受信装置３とが含まれる。
コヒーレント光送信装置１は、光源１１と、変調信号生成部１２と、ＩＱ変調器１３と、変調信号生成部１４と、強度変調器１５とを備えている。
図１は第１実施形態のコヒーレント光受信装置３が適用されたコヒーレント光伝送システム１００の一例を示す図である。
図１に示す例では、コヒーレント光伝送システム１００に、コヒーレント光送信装置１と、光ファイバ２と、コヒーレント光受信装置３とが含まれる。
コヒーレント光送信装置１は、光源１１と、変調信号生成部１２と、ＩＱ変調器１３と、変調信号生成部１４と、強度変調器１５とを備えている。
光源１１は連続光を出力する。光源１１としては、例えば半導体レーザなどが用いられる。
変調信号生成部１２には、主信号符号系列が入力される。変調信号生成部１２は、入力された主信号符号系列に基づいて、主信号の変調信号を生成する。主信号の変調信号には、Ｉ（同相位相）成分と、Ｑ（直交位相）成分とが含まれる。変調信号生成部１２によって生成された主信号の変調信号は、ＩＱ変調器１３に入力される。
ＩＱ変調器１３は、変調信号生成部１２から入力された主信号の変調信号に基づいて、主信号に対応するＩＱ変調を行う。ＩＱ変調器１３は、主信号に対応するＩＱ変調として、例えば４値のＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調を行う。ＩＱ変調器１３から出力される信号光のコンスタレーションは、例えば図１の左下に示すようになる。
変調信号生成部１４には、ＡＭＣＣ信号符号系列が入力される。変調信号生成部１４は、入力されたＡＭＣＣ信号符号系列に基づいて、ＡＭＣＣ信号の変調信号を生成する。変調信号生成部１４によって生成されたＡＭＣＣ信号の変調信号は、強度変調器１５に入力される。
強度変調器１５は、変調信号生成部１４から入力されたＡＭＣＣ信号の変調信号に基づいて、ＡＭＣＣ信号に対応する強度変調を行う。強度変調器１５としては、例えばマッハツェンダ変調器、ＥＡ（電界吸収）変調器などが用いられる。強度変調器１５は、ＡＭＣＣ信号に対応する強度変調として、例えば２値の強度変調を行う。強度変調器１５から出力される信号光（詳細には、コヒーレント光送信装置１から出力され、光ファイバ２を介して送信される信号光）のコンスタレーションは、例えば図１の中央下に示すようになる。
変調信号生成部１２には、主信号符号系列が入力される。変調信号生成部１２は、入力された主信号符号系列に基づいて、主信号の変調信号を生成する。主信号の変調信号には、Ｉ（同相位相）成分と、Ｑ（直交位相）成分とが含まれる。変調信号生成部１２によって生成された主信号の変調信号は、ＩＱ変調器１３に入力される。
ＩＱ変調器１３は、変調信号生成部１２から入力された主信号の変調信号に基づいて、主信号に対応するＩＱ変調を行う。ＩＱ変調器１３は、主信号に対応するＩＱ変調として、例えば４値のＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調を行う。ＩＱ変調器１３から出力される信号光のコンスタレーションは、例えば図１の左下に示すようになる。
変調信号生成部１４には、ＡＭＣＣ信号符号系列が入力される。変調信号生成部１４は、入力されたＡＭＣＣ信号符号系列に基づいて、ＡＭＣＣ信号の変調信号を生成する。変調信号生成部１４によって生成されたＡＭＣＣ信号の変調信号は、強度変調器１５に入力される。
強度変調器１５は、変調信号生成部１４から入力されたＡＭＣＣ信号の変調信号に基づいて、ＡＭＣＣ信号に対応する強度変調を行う。強度変調器１５としては、例えばマッハツェンダ変調器、ＥＡ（電界吸収）変調器などが用いられる。強度変調器１５は、ＡＭＣＣ信号に対応する強度変調として、例えば２値の強度変調を行う。強度変調器１５から出力される信号光（詳細には、コヒーレント光送信装置１から出力され、光ファイバ２を介して送信される信号光）のコンスタレーションは、例えば図１の中央下に示すようになる。
図１に示す例では、コヒーレント光送信装置１が強度変調器１５を備えているが、他の例では、コヒーレント光送信装置１が、強度変調器１５の代わりに、光増幅器を備えていてもよい。この例では、光増幅器が、注入電流を変化させることによって強度変調を行う。
図１に示す例では、光ファイバ２が、コヒーレント光送信装置１から出力された信号光の伝送路として機能する。
図２は光ファイバ２によって伝送される信号光の光強度の時間波形などの一例を示す図である。詳細には、図２（Ａ）は光ファイバ２によって伝送される信号光に含まれる主信号の時間波形の一例を示しており、図２（Ｂ）は光ファイバ２によって伝送される信号光に含まれるＡＭＣＣ信号の時間波形の一例を示しており、図２（Ｃ）は光ファイバ２によって伝送される信号光の光強度の時間波形の一例を示している。
例えば、モバイル向け光アクセスシステムでは、通信装置の設定情報をやり取りするチャネルとしてＡＭＣＣ方式の活用に関する検討が進められている。ＡＭＣＣ通信方式は、主信号（図２（Ａ）参照）と比較して周波数が低く、振幅の小さなＡＭＣＣ信号（図２（Ｂ）参照）を主信号と同一波長に重畳して送信する方式である（図２（Ｃ）参照）。
例えば、モバイル向け光アクセスシステムでは、通信装置の設定情報をやり取りするチャネルとしてＡＭＣＣ方式の活用に関する検討が進められている。ＡＭＣＣ通信方式は、主信号（図２（Ａ）参照）と比較して周波数が低く、振幅の小さなＡＭＣＣ信号（図２（Ｂ）参照）を主信号と同一波長に重畳して送信する方式である（図２（Ｃ）参照）。
光通信システムの長距離化、大容量化に向けてはデジタルコヒーレント伝送方式が実用化されている。デジタルコヒーレント伝送方式では、受信器にてコヒーレント受信を行うことで信号光の強度のみならず、位相成分の情報を取得する。この方式では、コヒーレント検波によって光電変換時の熱雑音の影響を抑制することができ、さらに伝送による波形劣化やデバイスの帯域制限による波形劣化をデジタル信号処理（ＤＳＰ）によって補償することができるため、高いロスバジェット改善効果が期待できる。
図１に示す例では、コヒーレント光受信装置３が、コヒーレント光送信装置１から出力され、光ファイバ２によって伝送された信号光を受信する。コヒーレント光受信装置３は、局発光生成部３１と、コヒーレント受信器３２と、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）３３と、デジタル信号処理部（ＤＳＰ処理部）３４とを備えている。
局発光生成部３１は、局発光を生成する。
コヒーレント受信器３２は、光ファイバ２によって伝送された信号光（つまり、ＡＭＣＣ信号が主信号に重畳された信号光）を受信し、光信号をアナログ電気信号に変換する。詳細には、コヒーレント受信器３２は、局発光生成部３１によって生成された局発光を用いてコヒーレント受信を行い、受信信号の同相位相（Ｉ）成分と直交位相（Ｑ）成分とを偏波状態（Ｘ偏波またはＹ偏波)ごとに出力する。
つまり、コヒーレント受信器３２によって受信される信号光は、コヒーレント光送信装置１の強度変調器１５がＡＭＣＣ信号に対応する強度変調を行うことによって、ＡＭＣＣ信号が主信号に重畳されたものである。
局発光生成部３１は、局発光を生成する。
コヒーレント受信器３２は、光ファイバ２によって伝送された信号光（つまり、ＡＭＣＣ信号が主信号に重畳された信号光）を受信し、光信号をアナログ電気信号に変換する。詳細には、コヒーレント受信器３２は、局発光生成部３１によって生成された局発光を用いてコヒーレント受信を行い、受信信号の同相位相（Ｉ）成分と直交位相（Ｑ）成分とを偏波状態（Ｘ偏波またはＹ偏波)ごとに出力する。
つまり、コヒーレント受信器３２によって受信される信号光は、コヒーレント光送信装置１の強度変調器１５がＡＭＣＣ信号に対応する強度変調を行うことによって、ＡＭＣＣ信号が主信号に重畳されたものである。
アナログデジタル変換器３３は、コヒーレント受信器３２から出力されたアナログ電気信号（詳細には、コヒーレント受信器３２から偏波状態ごとに出力された受信信号の同相位相成分および直交位相成分）をサンプリング（詳細には、オーバーサンプリング）して離散化する。
デジタル信号処理部３４は、アナログデジタル変換器３３によって離散化された受信信号のデジタル信号処理を行うことによって、受信信号からＡＭＣＣ信号に対応する符号系列と主信号に対応する符号系列とを復号する。
デジタル信号処理部３４は、アナログデジタル変換器３３によって離散化された受信信号のデジタル信号処理を行うことによって、受信信号からＡＭＣＣ信号に対応する符号系列と主信号に対応する符号系列とを復号する。
図３は図２に示すデジタル信号処理部３４の詳細構成の一例を示す図である。
図３に示す例では、デジタル信号処理部３４が、偏波合成部３４Ａと、ＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂと、主信号識別部３４Ｃとを含む。
偏波合成部３４Ａは、コヒーレント受信器３２から偏波状態ごとに出力された受信信号の同相位相成分と直交位相成分とに対する偏波合成（詳細には、アナログデジタル変換器３３によって離散化された受信信号の同相位相成分と直交位相成分とに対する偏波合成）を行う。更に、偏波合成部３４Ａは、受信信号を、ＡＭＣＣ信号の識別に用いられるＡＭＣＣ信号識別用受信信号としてＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂに出力する。また、偏波合成部３４Ａは、受信信号を、主信号の識別に用いられる主信号識別用受信信号として主信号識別部３４Ｃに出力する。つまり、図３に示すように、偏波合成が行われることによって、信号光の同相位相成分（Ｉ信号）および直交位相成分（Ｑ信号）は、ＡＭＣＣ信号識別用フローと主信号識別用フローとに分かれる。
図１および図３に示す例では、アナログデジタル変換器３３でサンプリングが実施された後にデジタル信号処理部３４の偏波合成部３４Ａによって偏波合成が行われるが、他の例では、光段（つまり、光信号がアナログ電気信号に変換される前の段階）において偏波コントローラー（図示せず）を用いて偏波合成が行われてもよい。
図３に示す例では、デジタル信号処理部３４が、偏波合成部３４Ａと、ＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂと、主信号識別部３４Ｃとを含む。
偏波合成部３４Ａは、コヒーレント受信器３２から偏波状態ごとに出力された受信信号の同相位相成分と直交位相成分とに対する偏波合成（詳細には、アナログデジタル変換器３３によって離散化された受信信号の同相位相成分と直交位相成分とに対する偏波合成）を行う。更に、偏波合成部３４Ａは、受信信号を、ＡＭＣＣ信号の識別に用いられるＡＭＣＣ信号識別用受信信号としてＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂに出力する。また、偏波合成部３４Ａは、受信信号を、主信号の識別に用いられる主信号識別用受信信号として主信号識別部３４Ｃに出力する。つまり、図３に示すように、偏波合成が行われることによって、信号光の同相位相成分（Ｉ信号）および直交位相成分（Ｑ信号）は、ＡＭＣＣ信号識別用フローと主信号識別用フローとに分かれる。
図１および図３に示す例では、アナログデジタル変換器３３でサンプリングが実施された後にデジタル信号処理部３４の偏波合成部３４Ａによって偏波合成が行われるが、他の例では、光段（つまり、光信号がアナログ電気信号に変換される前の段階）において偏波コントローラー（図示せず）を用いて偏波合成が行われてもよい。
図３に示す例では、主信号識別部３４Ｃが主信号の識別を行う。主信号識別部３４Ｃは、複素振幅算出部３４Ｃ１と、等化処理部３４Ｃ２と、ダウンサンプリング部３４Ｃ３と、周波数オフセット補償部３４Ｃ４と、位相オフセット補償部３４Ｃ５と、判定部３４Ｃ６とを備えている。
複素振幅算出部３４Ｃ１は、受信信号（詳細には、偏波合成部３４Ａから出力された主信号識別用受信信号）の複素振幅を算出する。Ｉ信号の振幅をＥＩ、Ｑ信号の振幅をＥＱとすると、受信信号の複素振幅Ｅは下記の式によって表される。
Ｅ＝（ＥＩ ２＋ＥＱ ２）１／２ｅｘｐｊ（ｔａｎ－１（ＥＱ／ＥＩ））
ただし、（ＥＩ ２＋ＥＱ ２）１／２は絶対値である。
複素振幅算出部３４Ｃ１は、受信信号（詳細には、偏波合成部３４Ａから出力された主信号識別用受信信号）の複素振幅を算出する。Ｉ信号の振幅をＥＩ、Ｑ信号の振幅をＥＱとすると、受信信号の複素振幅Ｅは下記の式によって表される。
Ｅ＝（ＥＩ ２＋ＥＱ ２）１／２ｅｘｐｊ（ｔａｎ－１（ＥＱ／ＥＩ））
ただし、（ＥＩ ２＋ＥＱ ２）１／２は絶対値である。
等化処理部３４Ｃ２は、デジタルコヒーレント伝送方式における通常の等化処理（例えば伝送や送受信器による波形歪みの補償など）を行う。具体的には、等化処理部３４Ｃ２は、偏波合成部３４Ａから出力された主信号識別用受信信号の等化処理（つまり、偏波合成部３４Ａから出力された主信号識別用受信信号を用いた等化処理）を行う。
等化処理として、一般的な（Constant Modulus Algorithm（ＣＭＡ））が適用される場合、低速な強度変調成分であるＡＭＣＣ信号成分は、等化処理において除去される。
等化処理として、一般的な（Constant Modulus Algorithm（ＣＭＡ））が適用される場合、低速な強度変調成分であるＡＭＣＣ信号成分は、等化処理において除去される。
図４は等化処理が行われる前の信号のコンスタレーションと透過処理が行われた後の信号のコンスタレーションとを比較して示した図である。詳細には、図４（Ａ）は等化処理が行われる前の信号（つまり、ＡＭＣＣ信号が主信号に重畳された送信信号光）のコンスタレーションを示しており、図４（Ｂ）は等化処理が行われた後の受信信号のコンスタレーションを示している。
図４に示すように、低速な強度変調成分であるＡＭＣＣ信号成分（図４（Ａ）参照）は、等化処理において除去される。そのため、ＤＳＰ処理後（つまり、デジタル信号処理部の等化処理部による等化処理後）の受信信号のコンスタレーション（すなわち、図４（Ｂ）に示す受信信号のコンスタレーション）からＡＭＣＣ信号を識別することはできない。そこで、第１実施形態のコヒーレント光受信装置３では、等化処理の前段（つまり、デジタル信号処理部３４の偏波合成部３４Ａ）においてＡＭＣＣ信号（詳細には、ＡＭＣＣ信号識別用受信信号）が主信号（詳細には、主信号識別用受信信号）から分離される。
図４に示すように、低速な強度変調成分であるＡＭＣＣ信号成分（図４（Ａ）参照）は、等化処理において除去される。そのため、ＤＳＰ処理後（つまり、デジタル信号処理部の等化処理部による等化処理後）の受信信号のコンスタレーション（すなわち、図４（Ｂ）に示す受信信号のコンスタレーション）からＡＭＣＣ信号を識別することはできない。そこで、第１実施形態のコヒーレント光受信装置３では、等化処理の前段（つまり、デジタル信号処理部３４の偏波合成部３４Ａ）においてＡＭＣＣ信号（詳細には、ＡＭＣＣ信号識別用受信信号）が主信号（詳細には、主信号識別用受信信号）から分離される。
図３に示す例では、ダウンサンプリング部３４Ｃ３が、デジタルコヒーレント伝送方式における通常のダウンサンプリング（例えばローパスフィルタによる高周波雑音の除去、間引き処理など）を行う。
周波数オフセット補償部３４Ｃ４は、デジタルコヒーレント伝送方式における通常の周波数オフセット補償（例えばコヒーレント光送信装置１の光源１１とコヒーレント光受信装置３の局発光生成部３１の局発光源との周波数オフセットを除去する処理など）を行う。
位相オフセット補償部３４Ｃ５は、デジタルコヒーレント伝送方式における通常の位相オフセット補償（例えばコヒーレント光送信装置１の光源１１とコヒーレント光受信装置３の局発光生成部３１の局発光源との位相雑音を除去する処理など）を行う。
判定部３４Ｃ６は、デジタルコヒーレント伝送方式における通常の閾値判定を行い、主信号符号系列を出力する。
周波数オフセット補償部３４Ｃ４は、デジタルコヒーレント伝送方式における通常の周波数オフセット補償（例えばコヒーレント光送信装置１の光源１１とコヒーレント光受信装置３の局発光生成部３１の局発光源との周波数オフセットを除去する処理など）を行う。
位相オフセット補償部３４Ｃ５は、デジタルコヒーレント伝送方式における通常の位相オフセット補償（例えばコヒーレント光送信装置１の光源１１とコヒーレント光受信装置３の局発光生成部３１の局発光源との位相雑音を除去する処理など）を行う。
判定部３４Ｃ６は、デジタルコヒーレント伝送方式における通常の閾値判定を行い、主信号符号系列を出力する。
図３に示す例では、ＡＭＣＣ信号識別部３４ＢがＡＭＣＣ信号の識別を行う。ＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂは、強度算出部３４Ｂ１と、高周波成分除去部３４Ｂ２と、ダウンサンプリング部３４Ｂ３と、判定部３４Ｂ４とを備えている。
強度算出部３４Ｂ１は、受信信号の強度成分として複素振幅の絶対値を算出する。具体的には、強度算出部３４Ｂ１は、偏波合成部３４Ａから出力されたＡＭＣＣ信号識別用受信信号を用いて、強度成分として複素振幅の絶対値を算出する。強度算出部３４Ｂ１から出力される強度成分の波形は、例えば図３の左上に示すようになる。
強度算出部３４Ｂ１は、受信信号の強度成分として複素振幅の絶対値を算出する。具体的には、強度算出部３４Ｂ１は、偏波合成部３４Ａから出力されたＡＭＣＣ信号識別用受信信号を用いて、強度成分として複素振幅の絶対値を算出する。強度算出部３４Ｂ１から出力される強度成分の波形は、例えば図３の左上に示すようになる。
高周波成分除去部３４Ｂ２は、強度算出部３４Ｂ１によって算出されたＡＭＣＣ信号識別用受信信号の強度成分（つまり、強度算出部３４Ｂ１から出力される強度成分）に含まれる高周波成分（高周波雑音）を除去する。高周波成分除去部３４Ｂ２は、ローパスフィルタ３４Ｂ２１を用いることによって、ＡＭＣＣ信号識別用受信信号の強度成分に含まれる高周波成分を除去する。ローパスフィルタ３４Ｂ２１としては、例えばＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタが用いられる。
高周波成分除去部３４Ｂ２から出力される強度成分の波形（つまり、高周波成分が除去された後の強度成分の波形）は、例えば図３の左中央に示すようになる。
高周波成分除去部３４Ｂ２から出力される強度成分の波形（つまり、高周波成分が除去された後の強度成分の波形）は、例えば図３の左中央に示すようになる。
ダウンサンプリング部３４Ｂ３は、高周波成分除去部３４Ｂ２による高周波成分の除去が行われた強度成分に対するダウンサンプリングを行うことによってシンボルを抽出する。ダウンサンプリング部３４Ｂ３から出力されるシンボルは、例えば図３の左下に示すようになる。
判定部３４Ｂ４は、閾値判定を行うことにより、コヒーレント受信器３２によって受信された信号光に含まれるＡＭＣＣ信号の符号系列を復調する。
判定部３４Ｂ４は、閾値判定を行うことにより、コヒーレント受信器３２によって受信された信号光に含まれるＡＭＣＣ信号の符号系列を復調する。
上述したように、図１～図３に示す例では、コヒーレント光送信装置１の強度変調器１５による強度変調として、ＡＭＣＣ信号が主信号に重畳される。
また、コヒーレント光受信装置３がＤＳＰ段でＡＭＣＣ信号を分離する。つまり、デジタル信号処理部３４の偏波合成部３４Ａによって、受信信号がＡＭＣＣ信号の識別に用いられるＡＭＣＣ信号識別用受信信号としてＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂに出力されると共に、受信信号が主信号の識別に用いられる主信号識別用受信信号として主信号識別部３４Ｃに出力される。
更に、デジタル信号処理部３４の偏波合成部３４Ａによる偏波合成が行われた後、主信号識別部３４Ｃの等化処理部３４Ｃ２による適応等化処理を経ていない受信信号（詳細には、ＡＭＣＣ信号識別用受信信号）の複素振幅の絶対値を用いることによって、ＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂの強度算出部３４Ｂ１が、受信信号強度の変化をモニタし、ＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂの判定部３４Ｂ４がＡＭＣＣ信号の符号系列を復調する。
また、コヒーレント光受信装置３がＤＳＰ段でＡＭＣＣ信号を分離する。つまり、デジタル信号処理部３４の偏波合成部３４Ａによって、受信信号がＡＭＣＣ信号の識別に用いられるＡＭＣＣ信号識別用受信信号としてＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂに出力されると共に、受信信号が主信号の識別に用いられる主信号識別用受信信号として主信号識別部３４Ｃに出力される。
更に、デジタル信号処理部３４の偏波合成部３４Ａによる偏波合成が行われた後、主信号識別部３４Ｃの等化処理部３４Ｃ２による適応等化処理を経ていない受信信号（詳細には、ＡＭＣＣ信号識別用受信信号）の複素振幅の絶対値を用いることによって、ＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂの強度算出部３４Ｂ１が、受信信号強度の変化をモニタし、ＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂの判定部３４Ｂ４がＡＭＣＣ信号の符号系列を復調する。
コヒーレント光受信装置３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーとメモリーとを用いて構成可能である。コヒーレント光受信装置３は、プロセッサーがプログラムを実行することによって、デジタル信号処理部３４の偏波合成部３４Ａ、ＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂ、主信号識別部３４Ｃ等として機能する。なお、コヒーレント光受信装置３の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されても良い。上記のプログラムは、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。コンピューター読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、半導体記憶装置（例えばＳＳＤ：Solid State Drive）等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスクや半導体記憶装置等の記憶装置である。上記のプログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
第１実施形態のコヒーレント光受信装置３では、等化処理が行われる前に、コヒーレント受信器３２から偏波状態ごとに出力された受信信号の同相位相成分と直交位相成分とに対する偏波合成が偏波合成部３４Ａによって行われ、受信信号が、ＡＭＣＣ信号識別用受信信号としてＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂに出力されると共に、主信号識別用受信信号として主信号識別部３４Ｃに出力される。そのため、等化処理において、ＡＭＣＣ信号符号系列の復調に用いられる受信信号からＡＭＣＣ信号成分が除去されてしまうことを回避しつつ、ＡＭＣＣ信号符号系列を復調することができる。
つまり、第１実施形態のコヒーレント光受信装置３によれば、コヒーレント光送信装置１において重畳されたＡＭＣＣ信号と主信号とを適切に分離することができる。
つまり、第１実施形態のコヒーレント光受信装置３によれば、コヒーレント光送信装置１において重畳されたＡＭＣＣ信号と主信号とを適切に分離することができる。
図５は第１実施形態のコヒーレント光受信装置３において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。詳細には、図５（Ａ）は第１実施形態のコヒーレント光受信装置３において実行されるメイン処理を示しており、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のステップＳ４において実行される処理を示している。
図５に示す例では、ステップＳ１において、局発光生成部３１が、局発光を生成する。
次いで、ステップＳ２では、コヒーレント受信器３２が、光ファイバ２によって伝送された信号光（つまり、ＡＭＣＣ信号が主信号に重畳された信号光）を受信し、光信号をアナログ電気信号に変換し、受信信号の同相位相成分と直交位相成分とを偏波状態ごとに出力する。詳細には、ステップＳ２では、コヒーレント受信器３２が、ステップＳ１において生成された局発光を用いてコヒーレント受信を行う。
次いで、ステップＳ３では、アナログデジタル変換器３３は、コヒーレント受信器３２から出力されたアナログ電気信号をサンプリングして離散化する（つまり、アナログデジタル変換を行う）。
次いで、ステップＳ４では、デジタル信号処理部３４が、ステップＳ３において離散化された受信信号のデジタル信号処理を行うことによって、受信信号からＡＭＣＣ信号に対応する符号系列と主信号に対応する符号系列とを復号する。
図５に示す例では、ステップＳ１において、局発光生成部３１が、局発光を生成する。
次いで、ステップＳ２では、コヒーレント受信器３２が、光ファイバ２によって伝送された信号光（つまり、ＡＭＣＣ信号が主信号に重畳された信号光）を受信し、光信号をアナログ電気信号に変換し、受信信号の同相位相成分と直交位相成分とを偏波状態ごとに出力する。詳細には、ステップＳ２では、コヒーレント受信器３２が、ステップＳ１において生成された局発光を用いてコヒーレント受信を行う。
次いで、ステップＳ３では、アナログデジタル変換器３３は、コヒーレント受信器３２から出力されたアナログ電気信号をサンプリングして離散化する（つまり、アナログデジタル変換を行う）。
次いで、ステップＳ４では、デジタル信号処理部３４が、ステップＳ３において離散化された受信信号のデジタル信号処理を行うことによって、受信信号からＡＭＣＣ信号に対応する符号系列と主信号に対応する符号系列とを復号する。
詳細には、ステップＳ４Ａにおいて、偏波合成部３４Ａが、ステップＳ３において離散化された受信信号の同相位相成分と直交位相成分とに対する偏波合成を行い、受信信号を、ＡＭＣＣ信号識別用受信信号としてＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂに出力すると共に、主信号識別用受信信号として主信号識別部３４Ｃに出力する。
次いで、ステップＳ４Ｃでは、主信号識別部３４Ｃが、主信号識別用受信信号を用いて主信号の識別を行う。
詳細には、ステップＳ４Ｃ１において、複素振幅算出部３４Ｃ１が、受信信号の複素振幅を算出する。具体的には、ステップＳ４Ｃ１では、複素振幅算出部３４Ｃ１が、ステップＳ４Ａにおいて出力された主信号識別用受信信号の複素振幅を算出する。
次いで、ステップＳ４Ｃ２では、等化処理部３４Ｃ２が、デジタルコヒーレント伝送方式における通常の等化処理を行う。詳細には、ステップＳ４Ｃ２において、等化処理部３４Ｃ２が、主信号識別用受信信号の等化処理を行う。
次いで、ステップＳ４Ｃ３では、ダウンサンプリング部３４Ｃ３が、デジタルコヒーレント伝送方式における通常のダウンサンプリングを行う。
次いで、ステップＳ４Ｃ４では、周波数オフセット補償部３４Ｃ４は、デジタルコヒーレント伝送方式における通常の周波数オフセット補償を行う。
次いで、ステップＳ４Ｃ５では、位相オフセット補償部３４Ｃ５が、デジタルコヒーレント伝送方式における通常の位相オフセット補償を行う。
次いで、ステップＳ４Ｃ６では、判定部３４Ｃ６が、デジタルコヒーレント伝送方式における通常の閾値判定を行い、主信号符号系列を出力する。
詳細には、ステップＳ４Ｃ１において、複素振幅算出部３４Ｃ１が、受信信号の複素振幅を算出する。具体的には、ステップＳ４Ｃ１では、複素振幅算出部３４Ｃ１が、ステップＳ４Ａにおいて出力された主信号識別用受信信号の複素振幅を算出する。
次いで、ステップＳ４Ｃ２では、等化処理部３４Ｃ２が、デジタルコヒーレント伝送方式における通常の等化処理を行う。詳細には、ステップＳ４Ｃ２において、等化処理部３４Ｃ２が、主信号識別用受信信号の等化処理を行う。
次いで、ステップＳ４Ｃ３では、ダウンサンプリング部３４Ｃ３が、デジタルコヒーレント伝送方式における通常のダウンサンプリングを行う。
次いで、ステップＳ４Ｃ４では、周波数オフセット補償部３４Ｃ４は、デジタルコヒーレント伝送方式における通常の周波数オフセット補償を行う。
次いで、ステップＳ４Ｃ５では、位相オフセット補償部３４Ｃ５が、デジタルコヒーレント伝送方式における通常の位相オフセット補償を行う。
次いで、ステップＳ４Ｃ６では、判定部３４Ｃ６が、デジタルコヒーレント伝送方式における通常の閾値判定を行い、主信号符号系列を出力する。
また、ステップＳ４Ｂでは、ステップＳ４Ｃの処理に並行して、ＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂが、ＡＭＣＣ信号識別用受信信号を用いてＡＭＣＣ信号の識別を行う。
詳細には、ステップＳ４Ｂ１において、強度算出部３４Ｂ１が、受信信号の強度成分として複素振幅の絶対値を算出する。具体的には、ステップＳ４Ｂ１では、強度算出部３４Ｂ１が、ステップＳ４Ａにおいて出力されたＡＭＣＣ信号識別用受信信号の強度成分として複素振幅の絶対値を算出する。
次いで、ステップＳ４Ｂ２では、高周波成分除去部３４Ｂ２が、ステップＳ４Ｂ１において算出された受信信号の強度成分（詳細には、ＡＭＣＣ信号識別用受信信号の強度成分）に含まれる高周波成分（高周波雑音）を除去する。
次いで、ステップＳ４Ｂ３では、ダウンサンプリング部３４Ｂ３が、ステップＳ４Ｂ２において高周波成分の除去が行われた強度成分に対するダウンサンプリングを行う。
次いで、ステップＳ４Ｂ４では、判定部３４Ｂ４が、閾値判定を行い、ＡＭＣＣ信号の符号系列を復調する。
詳細には、ステップＳ４Ｂ１において、強度算出部３４Ｂ１が、受信信号の強度成分として複素振幅の絶対値を算出する。具体的には、ステップＳ４Ｂ１では、強度算出部３４Ｂ１が、ステップＳ４Ａにおいて出力されたＡＭＣＣ信号識別用受信信号の強度成分として複素振幅の絶対値を算出する。
次いで、ステップＳ４Ｂ２では、高周波成分除去部３４Ｂ２が、ステップＳ４Ｂ１において算出された受信信号の強度成分（詳細には、ＡＭＣＣ信号識別用受信信号の強度成分）に含まれる高周波成分（高周波雑音）を除去する。
次いで、ステップＳ４Ｂ３では、ダウンサンプリング部３４Ｂ３が、ステップＳ４Ｂ２において高周波成分の除去が行われた強度成分に対するダウンサンプリングを行う。
次いで、ステップＳ４Ｂ４では、判定部３４Ｂ４が、閾値判定を行い、ＡＭＣＣ信号の符号系列を復調する。
＜第２実施形態＞
以下、本発明のコヒーレント光受信装置およびコヒーレント光受信方法の第２実施形態について説明する。
第２実施形態のコヒーレント光受信装置３は、後述する点を除き、上述した第１実施形態のコヒーレント光受信装置３と同様に構成されている。従って、第２実施形態のコヒーレント光受信装置３によれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態のコヒーレント光受信装置３と同様の効果を奏することができる。
以下、本発明のコヒーレント光受信装置およびコヒーレント光受信方法の第２実施形態について説明する。
第２実施形態のコヒーレント光受信装置３は、後述する点を除き、上述した第１実施形態のコヒーレント光受信装置３と同様に構成されている。従って、第２実施形態のコヒーレント光受信装置３によれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態のコヒーレント光受信装置３と同様の効果を奏することができる。
図６は第２実施形態のコヒーレント光受信装置３が適用されたコヒーレント光伝送システム１００の一例を示す図である。
図６に示す例では、コヒーレント光伝送システム１００に、コヒーレント光送信装置１と、光ファイバ２と、コヒーレント光受信装置３とが含まれる。
コヒーレント光送信装置１は、光源１１と、変調信号生成部１２と、ＩＱ変調器１３と、変調信号生成部１４と、強度変調器１５と、サブキャリア生成部１６と、乗算部１７とを備えている。
図６に示す例では、コヒーレント光伝送システム１００に、コヒーレント光送信装置１と、光ファイバ２と、コヒーレント光受信装置３とが含まれる。
コヒーレント光送信装置１は、光源１１と、変調信号生成部１２と、ＩＱ変調器１３と、変調信号生成部１４と、強度変調器１５と、サブキャリア生成部１６と、乗算部１７とを備えている。
コヒーレント光受信装置３の構成によっては、コヒーレント光受信装置３が直流成分を除去してしまう場合がある。
そこで、図６に示す例では、コヒーレント光送信装置１がサブキャリア生成部１６を備えている。サブキャリア生成部１６は、サブキャリアを生成する。
そこで、図６に示す例では、コヒーレント光送信装置１がサブキャリア生成部１６を備えている。サブキャリア生成部１６は、サブキャリアを生成する。
図６に示す例では、乗算部１７が、変調信号生成部１４によって生成されたＡＭＣＣ信号の変調信号と、サブキャリア生成部１６によって生成されたサブキャリアとを乗算する。
強度変調器１５には、乗算部１７によってＡＭＣＣ信号の変調信号とサブキャリアとが乗算されたものが入力される。強度変調器１５は、ＡＭＣＣ信号の変調信号とサブキャリアとが乗算されたものに基づいて、ＡＭＣＣ信号に対応する強度変調を行う。
つまり、第２実施形態のコヒーレント光受信装置３が適用されたコヒーレント光伝送システム１００では、コヒーレント光受信装置３のコヒーレント受信器３２によって受信される信号光は、乗算部１７によってサブキャリアがＡＭＣＣ信号に対して乗算され、強度変調器１５によってＡＭＣＣ信号に対応する強度変調が行われることによって、ＡＭＣＣ信号が主信号に重畳されたものである。
強度変調器１５には、乗算部１７によってＡＭＣＣ信号の変調信号とサブキャリアとが乗算されたものが入力される。強度変調器１５は、ＡＭＣＣ信号の変調信号とサブキャリアとが乗算されたものに基づいて、ＡＭＣＣ信号に対応する強度変調を行う。
つまり、第２実施形態のコヒーレント光受信装置３が適用されたコヒーレント光伝送システム１００では、コヒーレント光受信装置３のコヒーレント受信器３２によって受信される信号光は、乗算部１７によってサブキャリアがＡＭＣＣ信号に対して乗算され、強度変調器１５によってＡＭＣＣ信号に対応する強度変調が行われることによって、ＡＭＣＣ信号が主信号に重畳されたものである。
図７は第２実施形態のコヒーレント光受信装置３のＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂの構成の一例を示す図である。
図７に示す例では、ＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂが、強度算出部３４Ｂ１と、高周波成分除去部３４Ｂ２と、ダウンサンプリング部３４Ｂ３と、判定部３４Ｂ４と、サブキャリア成分除去部３４Ｂ５とを備えている。
サブキャリア成分除去部３４Ｂ５は、ＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂに入力されたＡＭＣＣ信号識別用受信信号に含まれるサブキャリア成分（サブキャリア生成部１６によって生成されたサブキャリアに相当するもの）を除去する。
図７に示す例では、ＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂが、強度算出部３４Ｂ１と、高周波成分除去部３４Ｂ２と、ダウンサンプリング部３４Ｂ３と、判定部３４Ｂ４と、サブキャリア成分除去部３４Ｂ５とを備えている。
サブキャリア成分除去部３４Ｂ５は、ＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂに入力されたＡＭＣＣ信号識別用受信信号に含まれるサブキャリア成分（サブキャリア生成部１６によって生成されたサブキャリアに相当するもの）を除去する。
図８はＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂに入力されるＡＭＣＣ信号識別用受信信号の光強度波形のスペクトルの一例などを説明するための図である。詳細には、図８（Ａ）はＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂに入力されるＡＭＣＣ信号識別用受信信号の光強度波形のスペクトル（つまり、ＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂの強度算出部３４Ｂ１に入力されるＡＭＣＣ信号識別用受信信号の光強度波形のスペクトル）の一例を示しており、図８（Ｂ）は高周波成分除去部３４Ｂ２による高周波成分の除去が行われた後のＡＭＣＣ信号識別用受信信号の光強度波形のスペクトルの一例を示しており、図８（Ｃ）はサブキャリア成分除去部３４Ｂ５によるサブキャリア成分の除去が行われた後のＡＭＣＣ信号識別用受信信号の光強度波形のスペクトルの一例を示している。
図７および図８に示す例では、ＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂの強度算出部３４Ｂ１に入力されるＡＭＣＣ信号識別用受信信号に、主信号とＡＭＣＣ信号とが含まれるのみならず、サブキャリア成分が含まれる（図８（Ａ）参照）。
高周波成分除去部３４Ｂ２は、例えばローパスフィルタ３４Ｂ２１を用いることによって、強度算出部３４Ｂ１によって算出されたＡＭＣＣ信号識別用受信信号の強度成分に含まれる高周波雑音（主信号成分）を除去する。つまり、図８（Ｂ）に示すように、高周波成分除去部３４Ｂ２によって、主信号成分が低減され、サブキャリア成分およびＡＭＣＣ信号のみが抜き出される。
サブキャリア成分除去部３４Ｂ５は、例えば包絡線検波などを行うことによって、図８（Ｃ）に示すように、サブキャリア成分を除去し、ＡＭＣＣ信号をベースバンドに落とす。
ダウンサンプリング部３４Ｂ３は、サブキャリア成分除去部３４Ｂ５によるサブキャリア成分の除去が行われた後に、ＡＭＣＣ信号識別用受信信号に対するダウンサンプリングを行う。
判定部３４Ｂ４は、サブキャリア成分除去部３４Ｂ５によるサブキャリア成分の除去が行われた後に閾値判定を行う。つまり、判定部３４Ｂ４は、閾値判定を行うことにより、第２実施形態のコヒーレント光受信装置３のコヒーレント受信器３２によって受信された信号光に含まれるＡＭＣＣ信号の符号系列を復調する。
高周波成分除去部３４Ｂ２は、例えばローパスフィルタ３４Ｂ２１を用いることによって、強度算出部３４Ｂ１によって算出されたＡＭＣＣ信号識別用受信信号の強度成分に含まれる高周波雑音（主信号成分）を除去する。つまり、図８（Ｂ）に示すように、高周波成分除去部３４Ｂ２によって、主信号成分が低減され、サブキャリア成分およびＡＭＣＣ信号のみが抜き出される。
サブキャリア成分除去部３４Ｂ５は、例えば包絡線検波などを行うことによって、図８（Ｃ）に示すように、サブキャリア成分を除去し、ＡＭＣＣ信号をベースバンドに落とす。
ダウンサンプリング部３４Ｂ３は、サブキャリア成分除去部３４Ｂ５によるサブキャリア成分の除去が行われた後に、ＡＭＣＣ信号識別用受信信号に対するダウンサンプリングを行う。
判定部３４Ｂ４は、サブキャリア成分除去部３４Ｂ５によるサブキャリア成分の除去が行われた後に閾値判定を行う。つまり、判定部３４Ｂ４は、閾値判定を行うことにより、第２実施形態のコヒーレント光受信装置３のコヒーレント受信器３２によって受信された信号光に含まれるＡＭＣＣ信号の符号系列を復調する。
＜第３実施形態＞
以下、本発明のコヒーレント光受信装置およびコヒーレント光受信方法の第３実施形態について説明する。
第３実施形態のコヒーレント光受信装置３は、後述する点を除き、上述した第１実施形態のコヒーレント光受信装置３と同様に構成されている。従って、第３実施形態のコヒーレント光受信装置３によれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態のコヒーレント光受信装置３と同様の効果を奏することができる。
以下、本発明のコヒーレント光受信装置およびコヒーレント光受信方法の第３実施形態について説明する。
第３実施形態のコヒーレント光受信装置３は、後述する点を除き、上述した第１実施形態のコヒーレント光受信装置３と同様に構成されている。従って、第３実施形態のコヒーレント光受信装置３によれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態のコヒーレント光受信装置３と同様の効果を奏することができる。
図９は第３実施形態のコヒーレント光受信装置３が適用されたコヒーレント光伝送システム１００に含まれるコヒーレント光送信装置１のＩＱ変調器１３の一例を示す図である。
上述したように、図１に示す例では、コヒーレント光送信装置１が、ＩＱ変調器１３とは別に、ＡＭＣＣ信号に対応する強度変調を行う強度変調器１５を備えている。
一方、図９に示す例では、ＩＱ変調器１３が、主信号に対応するＩＱ変調を行うと共に、ＡＭＣＣ信号に対応する強度変調を行う。つまり、ＡＭＣＣ信号に対応する強度変調は、主信号に対応するＩＱ変調が行われるＩＱ変調器１３において行われる。ＩＱ変調器１３は、マッハツェンダ（ＭＺ）変調器１３Ａと、マッハツェンダ（ＭＺ）変調器１３Ｂと、π／２位相差設定部１３Ｃとを備えている。ＩＱ変調器１３には、光源１１（図１参照）から光が入力される。入力された光は２つの経路に分離され、分離された光の一方がマッハツェンダ変調器１３Ａに入力され、分離された光の他方がマッハツェンダ変調器１３Ｂに入力される。
また、マッハツェンダ変調器１３Ａには、Ｉ信号（主信号の変調信号の同相位相成分）が印加される。マッハツェンダ変調器１３Ａは、印加されたＩ信号（主信号の変調信号の同相位相成分）に基づいて、光源１１から入力された光の強度および位相を変調し、強度および位相が変調された光を出力する。
マッハツェンダ変調器１３Ｂには、Ｑ信号（主信号の変調信号の直交位相成分）が印加される。マッハツェンダ変調器１３Ｂは、印加されたＱ信号（主信号の変調信号の直交位相成分）に基づいて、光源１１から入力された光の強度および位相を変調し、強度および位相が変調された光をπ／２位相差設定部１３Ｃに出力する。
π／２位相差設定部１３Ｃは、マッハツェンダ変調器１３Ａから出力される光の経路と、マッハツェンダ変調器１３Ｂから出力される光の経路との間にπ／２の位相差を設ける。
上述したように、図１に示す例では、コヒーレント光送信装置１が、ＩＱ変調器１３とは別に、ＡＭＣＣ信号に対応する強度変調を行う強度変調器１５を備えている。
一方、図９に示す例では、ＩＱ変調器１３が、主信号に対応するＩＱ変調を行うと共に、ＡＭＣＣ信号に対応する強度変調を行う。つまり、ＡＭＣＣ信号に対応する強度変調は、主信号に対応するＩＱ変調が行われるＩＱ変調器１３において行われる。ＩＱ変調器１３は、マッハツェンダ（ＭＺ）変調器１３Ａと、マッハツェンダ（ＭＺ）変調器１３Ｂと、π／２位相差設定部１３Ｃとを備えている。ＩＱ変調器１３には、光源１１（図１参照）から光が入力される。入力された光は２つの経路に分離され、分離された光の一方がマッハツェンダ変調器１３Ａに入力され、分離された光の他方がマッハツェンダ変調器１３Ｂに入力される。
また、マッハツェンダ変調器１３Ａには、Ｉ信号（主信号の変調信号の同相位相成分）が印加される。マッハツェンダ変調器１３Ａは、印加されたＩ信号（主信号の変調信号の同相位相成分）に基づいて、光源１１から入力された光の強度および位相を変調し、強度および位相が変調された光を出力する。
マッハツェンダ変調器１３Ｂには、Ｑ信号（主信号の変調信号の直交位相成分）が印加される。マッハツェンダ変調器１３Ｂは、印加されたＱ信号（主信号の変調信号の直交位相成分）に基づいて、光源１１から入力された光の強度および位相を変調し、強度および位相が変調された光をπ／２位相差設定部１３Ｃに出力する。
π／２位相差設定部１３Ｃは、マッハツェンダ変調器１３Ａから出力される光の経路と、マッハツェンダ変調器１３Ｂから出力される光の経路との間にπ／２の位相差を設ける。
図１０はＩ信号とＱ信号とコンスタレーションとの関係を示す図である。
π／２位相差設定部１３Ｃが、マッハツェンダ変調器１３Ａから出力される光の経路と、マッハツェンダ変調器１３Ｂから出力される光の経路との間にπ／２の位相差を設けることによって、図１０に示すように、コンスタレーション上のＩ成分、Ｑ成分と、マッハツェンダ変調器１３Ａに印可されるＩ信号およびマッハツェンダ変調器１３Ｂに印可されるＱ信号とを対応づけることができる。
π／２位相差設定部１３Ｃが、マッハツェンダ変調器１３Ａから出力される光の経路と、マッハツェンダ変調器１３Ｂから出力される光の経路との間にπ／２の位相差を設けることによって、図１０に示すように、コンスタレーション上のＩ成分、Ｑ成分と、マッハツェンダ変調器１３Ａに印可されるＩ信号およびマッハツェンダ変調器１３Ｂに印可されるＱ信号とを対応づけることができる。
図１１は第３実施形態のコヒーレント光受信装置３が適用されたコヒーレント光伝送システム１００に含まれるコヒーレント光送信装置１のＩＱ変調器１３への変調信号について説明するための図である。
詳細には、図１１（Ａ）は主信号の変調信号の同相位相（Ｉ）成分の時間波形を示しており、図１１（Ｂ）は主信号の変調信号の直交位相（Ｑ）成分の時間波形を示しており、図１１（Ｃ）はＡＭＣＣ信号の時間波形を示している。ＡＭＣＣ信号は、１または０をとる２値の信号である。
図１１（Ｄ）は、図１１（Ｃ）に示すＡＭＣＣ信号が１の区間において符号が図１１（Ａ）に示す主信号の変調信号の同相位相成分と同じであり、図１１（Ｃ）に示すＡＭＣＣ信号が０の区間において符号が図１１（Ａ）に示す主信号の変調信号の同相位相成分の逆となる信号を示している。
図１１（Ｅ）は、図１１（Ｃ）に示すＡＭＣＣ信号が１の区間において符号が図１１（Ｂ）に示す主信号の変調信号の直交位相成分と同じであり、図１１（Ｃ）に示すＡＭＣＣ信号が０の区間において符号が図１１（Ｂ）に示す主信号の変調信号の直交位相成分の逆となる信号を示している。
この時、図１１（Ａ）に示す主信号の変調信号の同相位相成分と図１１（Ｄ）に示す信号とを重ね合わせたものをＩＱ変調器１３のマッハツェンダ変調器１３Ａへの変調信号とし、かつ、図１１（Ｂ）に示す主信号の変調信号の同相位相成分と図１１（Ｅ）に示す信号とを重ね合わせたものをＩＱ変調器１３のマッハツェンダ変調器１３Ｂへの変調信号とする場合、１台のＩＱ変調器１３のみで主信号とＡＭＣＣ信号の両方の成分を含む信号光を生成することができる。
詳細には、図１１（Ａ）は主信号の変調信号の同相位相（Ｉ）成分の時間波形を示しており、図１１（Ｂ）は主信号の変調信号の直交位相（Ｑ）成分の時間波形を示しており、図１１（Ｃ）はＡＭＣＣ信号の時間波形を示している。ＡＭＣＣ信号は、１または０をとる２値の信号である。
図１１（Ｄ）は、図１１（Ｃ）に示すＡＭＣＣ信号が１の区間において符号が図１１（Ａ）に示す主信号の変調信号の同相位相成分と同じであり、図１１（Ｃ）に示すＡＭＣＣ信号が０の区間において符号が図１１（Ａ）に示す主信号の変調信号の同相位相成分の逆となる信号を示している。
図１１（Ｅ）は、図１１（Ｃ）に示すＡＭＣＣ信号が１の区間において符号が図１１（Ｂ）に示す主信号の変調信号の直交位相成分と同じであり、図１１（Ｃ）に示すＡＭＣＣ信号が０の区間において符号が図１１（Ｂ）に示す主信号の変調信号の直交位相成分の逆となる信号を示している。
この時、図１１（Ａ）に示す主信号の変調信号の同相位相成分と図１１（Ｄ）に示す信号とを重ね合わせたものをＩＱ変調器１３のマッハツェンダ変調器１３Ａへの変調信号とし、かつ、図１１（Ｂ）に示す主信号の変調信号の同相位相成分と図１１（Ｅ）に示す信号とを重ね合わせたものをＩＱ変調器１３のマッハツェンダ変調器１３Ｂへの変調信号とする場合、１台のＩＱ変調器１３のみで主信号とＡＭＣＣ信号の両方の成分を含む信号光を生成することができる。
つまり、第３実施形態のコヒーレント光受信装置３のコヒーレント受信器３２によって受信される信号光は、第１実施形態のコヒーレント光受信装置３のコヒーレント受信器３２によって受信される信号光と同様に、ＡＭＣＣ信号に対応する強度変調を行うことによって、ＡＭＣＣ信号が主信号に重畳されたものである。
第１実施形態のコヒーレント光受信装置３が適用されたコヒーレント光伝送システム１００では、ＡＭＣＣ信号に対応する強度変調が、強度変調器１５において行われるのに対し、第３実施形態のコヒーレント光受信装置３が適用されたコヒーレント光伝送システム１００では、ＡＭＣＣ信号に対応する強度変調が、主信号に対応するＩＱ変調が行われるＩＱ変調器１３において行われる。
第１実施形態のコヒーレント光受信装置３が適用されたコヒーレント光伝送システム１００では、ＡＭＣＣ信号に対応する強度変調が、強度変調器１５において行われるのに対し、第３実施形態のコヒーレント光受信装置３が適用されたコヒーレント光伝送システム１００では、ＡＭＣＣ信号に対応する強度変調が、主信号に対応するＩＱ変調が行われるＩＱ変調器１３において行われる。
＜第４実施形態＞
以下、本発明のコヒーレント光受信装置およびコヒーレント光受信方法の第４実施形態について説明する。
第４実施形態のコヒーレント光受信装置３は、後述する点を除き、上述した第１実施形態のコヒーレント光受信装置３と同様に構成されている。従って、第４実施形態のコヒーレント光受信装置３によれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態のコヒーレント光受信装置３と同様の効果を奏することができる。
以下、本発明のコヒーレント光受信装置およびコヒーレント光受信方法の第４実施形態について説明する。
第４実施形態のコヒーレント光受信装置３は、後述する点を除き、上述した第１実施形態のコヒーレント光受信装置３と同様に構成されている。従って、第４実施形態のコヒーレント光受信装置３によれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態のコヒーレント光受信装置３と同様の効果を奏することができる。
図１２は第４実施形態のコヒーレント光受信装置３のＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂの構成の一例を示す図である。
図１２に示す例では、ＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂが、図１に示す例と同様に、強度算出部３４Ｂ１と、高周波成分除去部３４Ｂ２と、ダウンサンプリング部３４Ｂ３と、判定部３４Ｂ４とを備えている。
上述したように、図１に示す例では、高周波成分除去部３４Ｂ２は、ローパスフィルタ３４Ｂ２１を用いることによって、ＡＭＣＣ信号識別用受信信号の強度成分に含まれる高周波成分を除去する。
一方、図１２に示す例では、高周波成分除去部３４Ｂ２は、移動平均演算部３４Ｂ２２によって算出される移動平均を用いることによって、ＡＭＣＣ信号識別用受信信号の強度成分に含まれる高周波成分を除去する。
つまり、第４実施形態のコヒーレント光受信装置３では、計算量を削減するために、移動平均を用いた高周波雑音の低減手法が用いられる。
図１２に示す例では、ＡＭＣＣ信号識別部３４Ｂが、図１に示す例と同様に、強度算出部３４Ｂ１と、高周波成分除去部３４Ｂ２と、ダウンサンプリング部３４Ｂ３と、判定部３４Ｂ４とを備えている。
上述したように、図１に示す例では、高周波成分除去部３４Ｂ２は、ローパスフィルタ３４Ｂ２１を用いることによって、ＡＭＣＣ信号識別用受信信号の強度成分に含まれる高周波成分を除去する。
一方、図１２に示す例では、高周波成分除去部３４Ｂ２は、移動平均演算部３４Ｂ２２によって算出される移動平均を用いることによって、ＡＭＣＣ信号識別用受信信号の強度成分に含まれる高周波成分を除去する。
つまり、第４実施形態のコヒーレント光受信装置３では、計算量を削減するために、移動平均を用いた高周波雑音の低減手法が用いられる。
図１２に示す例では、強度算出部３４Ｂ１が出力する受信信号の光強度をＩ（ｎ）とする。移動平均演算部３４Ｂ２２によって算出される移動平均Ｉａｖｅ（ｎ）は、下記の式（１）によって表される。
平均化数Ｎを増大させるほど、雑音成分を抑制できるが、平均区間がＡＭＣＣ信号の同一シンボルの区間を超える場合にはＡＭＣＣ信号成分が減少し、その効果が減少する。
平均化数Ｎを増大させるほど、雑音成分を抑制できるが、平均区間がＡＭＣＣ信号の同一シンボルの区間を超える場合にはＡＭＣＣ信号成分が減少し、その効果が減少する。
図１３は第４実施形態のコヒーレント光受信装置３が適用されたコヒーレント光伝送システム１００において用いられるＡＭＣＣ信号の時間波形の例を示す図である。詳細には、図１３（Ａ）は第４実施形態のコヒーレント光受信装置３が適用されたコヒーレント光伝送システム１００において用いられるＡＭＣＣ信号の時間波形が矩形波である例を示しており、図１３（Ｂ）は第４実施形態のコヒーレント光受信装置３が適用されたコヒーレント光伝送システム１００において用いられるＡＭＣＣ信号の時間波形が矩形波以外である例を示している。
ＡＭＣＣ信号のシンボルレートをｆＡＭＣＣ、ダウンサンプリング前のサンプリングレートをＦＳとする。ＡＭＣＣ信号のシンボル周期ＴＡＭＣＣ＝１／ｆＡＭＣＣである（図１３（Ａ）参照）。シンボル周期のサンプル数はＴＡＭＣＣ×ＦＳ＝ＦＳ／ｆＡＭＣＣである。よってＮ＝ＦＳ／ｆＡＭＣＣであれば、移動平均Ｉａｖｅ（ｎ）がＡＭＣＣシンボル位置において、移動平均区間がシンボル周期ＴＡＭＣＣ全域となるため、最も雑音特性を高めることができる。一方、Ｎ＞ＦＳ／ｆＡＭＣＣの場合、前述のように、平均化数Ｎの増加とともにＡＭＣＣ信号成分が減少してしまう。よって平均化数Ｎの範囲はＮ≦ＦＳ／ｆＡＭＣＣである。
図１３（Ｂ）に示すように、ＡＭＣＣ信号の時間波形が矩形波以外である場合、シンボル位置においては判定閾値との差が十分大きいため、雑音特性が良いものの、平均化するほかの区間では判定閾値との差が小さくなり、結果として雑音特性が劣化してしまう。以上より、移動平均により高周波雑音を抑制する場合、雑音特性を高めるためには、図１３（Ａ）に示すように、ＡＭＣＣ信号を矩形波にすることが有効である。
ＡＭＣＣ信号のシンボルレートをｆＡＭＣＣ、ダウンサンプリング前のサンプリングレートをＦＳとする。ＡＭＣＣ信号のシンボル周期ＴＡＭＣＣ＝１／ｆＡＭＣＣである（図１３（Ａ）参照）。シンボル周期のサンプル数はＴＡＭＣＣ×ＦＳ＝ＦＳ／ｆＡＭＣＣである。よってＮ＝ＦＳ／ｆＡＭＣＣであれば、移動平均Ｉａｖｅ（ｎ）がＡＭＣＣシンボル位置において、移動平均区間がシンボル周期ＴＡＭＣＣ全域となるため、最も雑音特性を高めることができる。一方、Ｎ＞ＦＳ／ｆＡＭＣＣの場合、前述のように、平均化数Ｎの増加とともにＡＭＣＣ信号成分が減少してしまう。よって平均化数Ｎの範囲はＮ≦ＦＳ／ｆＡＭＣＣである。
図１３（Ｂ）に示すように、ＡＭＣＣ信号の時間波形が矩形波以外である場合、シンボル位置においては判定閾値との差が十分大きいため、雑音特性が良いものの、平均化するほかの区間では判定閾値との差が小さくなり、結果として雑音特性が劣化してしまう。以上より、移動平均により高周波雑音を抑制する場合、雑音特性を高めるためには、図１３（Ａ）に示すように、ＡＭＣＣ信号を矩形波にすることが有効である。
そこで、第４実施形態のコヒーレント光受信装置３が適用されたコヒーレント光伝送システム１００では、コヒーレント受信器３２によって受信される信号光が、ＡＭＣＣ信号に対応する強度変調を行うことによって、ＡＭＣＣ信号が主信号に重畳されたものであって、図１３（Ａ）に示すように、ＡＭＣＣ信号として矩形波が用いられたものである。また、高周波成分除去部３４Ｂ２は、移動平均演算部３４Ｂ２２が受信信号の光強度Ｉ（ｎ）の移動平均Ｉａｖｅ（ｎ）を算出することによって、ＡＭＣＣ信号識別用受信信号の強度成分に含まれる高周波成分を除去する。
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。
本発明のコヒーレント光受信装置およびコヒーレント光受信方法は、コヒーレント光伝送システムに適用可能である。
１００…コヒーレント光伝送システム、１…コヒーレント光送信装置、１１…光源、１２…変調信号生成部、１３…ＩＱ変調器、１３Ａ…マッハツェンダ変調器、１３Ｂ…マッハツェンダ変調器、１３Ｃ…π／２位相差設定部、１４…変調信号生成部、１５…強度変調器、１６…サブキャリア生成部、１７…乗算部、１８…加算部、１９…加算部、１Ａ…加算部、１Ｂ…加算部、２…光ファイバ、３…コヒーレント光受信装置、３１…局発光生成部、３２…コヒーレント受信器、３３…アナログデジタル変換器、３４…デジタル信号処理部、３４Ａ…偏波合成部、３４Ｂ…ＡＭＣＣ信号識別部、３４Ｂ１…強度算出部、３４Ｂ２…高周波成分除去部、３４Ｂ２１…ローパスフィルタ、３４Ｂ２２…移動平均演算部、３４Ｂ３…ダウンサンプリング部、３４Ｂ４…判定部、３４Ｂ５…サブキャリア成分除去部、３４Ｃ…主信号識別部、３４Ｃ１…複素振幅算出部、３４Ｃ２…等化処理部、３４Ｃ３…ダウンサンプリング部、３４Ｃ４…周波数オフセット補償部、３４Ｃ５…位相オフセット補償部、３４Ｃ６…判定部
Claims (8)
- ＡＭＣＣ（auxiliary management and control channel）信号が主信号に重畳された信号光を受信してアナログ電気信号に変換し、受信信号の同相位相成分と直交位相成分とを偏波状態ごとに出力するコヒーレント受信器と、
前記コヒーレント受信器から偏波状態ごとに出力された前記受信信号の前記同相位相成分と前記直交位相成分とに対する偏波合成を行い、前記ＡＭＣＣ信号の識別に用いられるＡＭＣＣ信号識別用受信信号、および、前記主信号の識別に用いられる主信号識別用受信信号を出力する偏波合成部とを備える、
コヒーレント光受信装置。 - ＡＭＣＣ（auxiliary management and control channel）信号が主信号に重畳された信号光を受信してアナログ電気信号に変換し、受信信号の同相位相成分と直交位相成分とを偏波状態ごとに出力するコヒーレント受信器と、
前記コヒーレント受信器から偏波状態ごとに出力された前記受信信号の前記同相位相成分と前記直交位相成分とに対する偏波合成を行い、前記ＡＭＣＣ信号の識別に用いられるＡＭＣＣ信号識別用受信信号、および、前記主信号の識別に用いられる主信号識別用受信信号を出力する偏波合成部と、
前記受信信号のデジタル信号処理を行うことによって、前記受信信号から前記ＡＭＣＣ信号に対応する符号系列と前記主信号に対応する符号系列とを復号するデジタル信号処理部とを備え、
前記デジタル信号処理部は、前記ＡＭＣＣ信号の識別を行うＡＭＣＣ信号識別部と、前記主信号の識別を行う主信号識別部とを備え、
前記ＡＭＣＣ信号識別部は、前記偏波合成部から出力された前記ＡＭＣＣ信号識別用受信信号の強度成分として複素振幅の絶対値を算出する強度算出部と、前記強度算出部によって算出された前記ＡＭＣＣ信号識別用受信信号の前記強度成分に含まれる高周波成分を除去する高周波成分除去部とを備え、
前記主信号識別部は、前記偏波合成部から出力された前記主信号識別用受信信号の複素振幅を算出する複素振幅算出部と、前記主信号識別用受信信号の等化処理を行う等化処理部とを備える、
コヒーレント光受信装置。 - 前記コヒーレント受信器から偏波状態ごとに出力された前記受信信号の前記同相位相成分と前記直交位相成分とをサンプリングして離散化するアナログデジタル変換器を備え、
前記偏波合成部は、前記デジタル信号処理部に含まれ、
前記偏波合成部は、前記アナログデジタル変換器によって離散化された前記受信信号の前記同相位相成分と前記直交位相成分とに対する偏波合成を行い、前記受信信号を前記ＡＭＣＣ信号識別用受信信号として前記ＡＭＣＣ信号識別部に出力し、前記受信信号を前記主信号識別用受信信号として前記主信号識別部に出力する、
請求項２に記載のコヒーレント光受信装置。 - 前記ＡＭＣＣ信号識別部は、
前記偏波合成部から出力された前記ＡＭＣＣ信号識別用受信信号の前記強度成分として複素振幅の絶対値を算出する前記強度算出部と、
前記高周波成分除去部と、
前記高周波成分除去部による前記高周波成分の除去が行われた前記強度成分に対するダウンサンプリングを行うことによってシンボルを抽出するダウンサンプリング部と、
閾値判定を行うことにより、前記コヒーレント受信器によって受信された前記信号光に含まれる前記ＡＭＣＣ信号の符号系列を復調する判定部とを備える、
請求項３に記載のコヒーレント光受信装置。 - 前記コヒーレント受信器によって受信される前記信号光は、前記ＡＭＣＣ信号に対応する強度変調を行うことによって、前記ＡＭＣＣ信号が前記主信号に重畳されたものであり、
前記高周波成分除去部は、ローパスフィルタを用いることによって、前記ＡＭＣＣ信号識別用受信信号の前記強度成分に含まれる前記高周波成分を除去する、
請求項２に記載のコヒーレント光受信装置。 - 前記コヒーレント受信器によって受信される前記信号光は、前記ＡＭＣＣ信号に対してサブキャリアが乗算されて前記ＡＭＣＣ信号に対応する強度変調が行われることによって、前記ＡＭＣＣ信号が前記主信号に重畳されたものであり、
前記ＡＭＣＣ信号識別部は、サブキャリア成分を除去するサブキャリア成分除去部を備え、
前記ダウンサンプリング部は、前記サブキャリア成分除去部による前記サブキャリア成分の除去が行われた後に、前記ＡＭＣＣ信号識別用受信信号に対するダウンサンプリングを行い、
前記判定部は、前記サブキャリア成分除去部による前記サブキャリア成分の除去が行われた後に、前記閾値判定を行う、
請求項４に記載のコヒーレント光受信装置。 - 前記コヒーレント受信器によって受信される前記信号光は、前記ＡＭＣＣ信号に対応する強度変調を行うことによって、前記ＡＭＣＣ信号が前記主信号に重畳されたものであり、
前記ＡＭＣＣ信号に対応する前記強度変調は、前記主信号に対応するＩＱ変調が行われるＩＱ変調器において行われたものである、
請求項２に記載のコヒーレント光受信装置。 - ＡＭＣＣ（auxiliary management and control channel）信号が主信号に重畳された信号光を受信してアナログ電気信号に変換し、受信信号の同相位相成分と直交位相成分とを偏波状態ごとに出力するコヒーレント受信ステップと、
前記コヒーレント受信ステップにおいて偏波状態ごとに出力された前記受信信号の前記同相位相成分と前記直交位相成分とに対する偏波合成を行い、前記ＡＭＣＣ信号の識別に用いられるＡＭＣＣ信号識別用受信信号、および、前記主信号の識別に用いられる主信号識別用受信信号を出力する偏波合成ステップとを備える、
コヒーレント光受信方法。
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|---|---|---|---|
| PCT/JP2020/035674 WO2022064546A1 (ja) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | コヒーレント光受信装置およびコヒーレント光受信方法 |
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|---|---|---|---|
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN106559143A (zh) | 2015-09-29 | 2017-04-05 | 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 | 光模块 |
| US20180073921A1 (en) | 2016-09-09 | 2018-03-15 | Hisense Broadband Multimedia Technologies, Co. Ltd. | Optical module |
| CN108111229A (zh) | 2017-12-15 | 2018-06-01 | 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 | 一种光模块接收电路及光模块 |
| CN109547159A (zh) | 2018-11-13 | 2019-03-29 | 武汉邮电科学研究院有限公司 | Amcc信号的加载方法及系统 |
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2020
- 2020-09-23 WO PCT/JP2020/035674 patent/WO2022064546A1/ja active Application Filing
- 2020-09-23 JP JP2022551452A patent/JP7415200B2/ja active Active
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| Goji Nakagawa et al.，Development of Evaluation Platform of AMCC Superimposition on CPRI Signal Transmission for Mobile Fr，2017 European Conference on Optical Communication (ECOC)，2017年 |
| Zakaria Tayq et al.，Experimental Real Time AMCC Implemenation for Fronthaul in PtP WDM-PON，42nd European Conference on Optical Communication (ECOC 2016)，2016年 |
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