JPWO2013114629A1 - 光伝送システムおよび光信号伝送方法 - Google Patents

Abstract

光伝送システムは、光送信器および光受信器を有する。光送信器は、送信信号に対応する電界情報信号を生成する第１のデジタル信号処理部と、電界情報信号から光信号を生成する送信器フロントエンド部、を有する。光受信器は、光信号に対応する電気信号を生成する受信器フロントエンド部と、電気信号に基づいて光信号の偏波依存劣化を検出する第２のデジタル信号処理部、を有する。第１のデジタル信号処理部は、光受信器において第２のデジタル信号処理部により検出された偏波依存劣化に基づいて、電界情報信号を補正する。

Description

本発明は、光伝送システムおよび光信号伝送方法に係わる。

長距離・大容量伝送システムを実現するために、デジタル信号処理を利用して光信号を伝送する技術が研究および開発されている。光送信器は、デジタル信号処理を利用して、所望の変調方式で光信号を生成できる。例えば、多値変調方式（ＱＰＳＫ、１６〜２５６ＱＡＭ等）で光信号を生成すれば、シンボル毎に伝送されるビット数が多くなる。また、デジタル信号処理を利用して、マルチキャリア伝送（ＯＦＤＭ、ナイキストＷＤＭ等）を実現することも可能である。また、光受信器は、デジタル信号処理を利用して、受信光信号の波形歪みを補償することができる。一例として、波長分散などに起因する波形歪みをデジタル信号処理で補償する方法が知られている。

大容量伝送を実現する他の技術として、偏波多重が実用化されている。偏波多重においては、互いに直交する１組の偏波（Ｘ偏波およびＹ偏波）を利用して２つの光信号が伝送される。このため、偏波多重伝送は、単一偏波伝送と比較して、伝送容量を２倍にすることができる。なお、偏波多重伝送においては、一般に、各偏波チャネルの光信号のパワーが互いに同じであることが好ましい。

ところが、光伝送路は、偏波依存損失（ＰＤＬ：Polarization Dependent Loss）を有する。偏波依存損失が存在する伝送路を介して偏波多重光信号が伝送されると、Ｘ偏波チャネルの光信号の損失とＹ偏波チャネルの光信号の損失が異なる。すなわち、偏波依存損失が存在する光伝送路では、偏波チャネル間で光パワー差が生じる。この場合、偏波チャネル間で光信号の特性（特に、光信号対雑音比（ＯＳＮＲ：Optical Signal to Noise Ratio））が異なることになる。

この問題を考慮した構成が提案されている。一例として、通常の割当ではＸ偏波で伝送されることになるチャネルの各ビットとＹ偏波で伝送されることになるチャネルの各ビットとが所要の割合で入れ替わるように、各偏波チャネルへのデータ（ビット）の割当を変更する構成が提案されている（例えば、特許文献１）。他の例として、デジタル信号処理を通じて、送信される信号光についての偏波スクランブルを実現する構成が提案されている（例えば、特許文献２）。

上述の提案されている構成によれば、偏波依存損失が存在する場合であっても、偏波チャネルの劣化を時間軸に対して均等化し、平均的な偏波チャネル間でのビット誤り率の差異が小さくなる。しかしながら、これらの構成では、偏波間で光信号対雑音比の差が小さくなるわけではないので、伝送特性の改善は十分ではない。

なお、デジタル信号処理を利用すれば、光信号の波形の歪みを補償することは可能である。したがって、波長分散および／または偏波モード分散は、デジタル信号処理で補償され得る。しかしながら、偏波依存損失は、光信号対雑音比の劣化を引き起こすので、光受信器においてデジタル信号処理を利用しても、偏波依存損失に起因する伝送特性の劣化を補償することは困難である。

特開２００９−８９１９４号公報 特開２０１０−１０９７０５号公報

O. Vassilieva et. al., Impact of Polarization Dependent Loss and Cross-Phase Modulation on Polarization Multiplexed DQPSK Signals, OFC/NFOEC 2008, paper OThU6, 2008

本発明の目的は、光伝送システムにおいて、偏波依存損失に代表される偏波依存の特性劣化を補償または抑制することである。

本発明の１つの態様の光伝送システムは、光送信器および光受信器を有する。前記光送信器は、送信信号に対応する電界情報信号を生成する第１のデジタル信号処理部と、前記電界情報信号から光信号を生成する送信器フロントエンド部と、を有する。前記光受信器は、前記光信号に対応する電気信号を生成する受信器フロントエンド部と、前記電気信号に基づいて前記光信号の偏波依存劣化を検出する第２のデジタル信号処理部と、を有する。前記第１のデジタル信号処理部は、前記光受信器において前記第２のデジタル信号処理部により検出された偏波依存劣化に基づいて、前記電界情報信号を補正する。

上述の態様によれば、光伝送システムにおいて、偏波依存損失などの偏波に依存した特性劣化が補償または抑制される。

第１の実施形態の光伝送システムの構成を示す図である。 偏波依存劣化情報を通知する方法を説明する図である。 Ｔｘデジタル信号処理部の動作を説明する図である。 コンスタレーションマッピングの一例を示す図である。 送信器フロントエンド部の一例を示す図である。 受信器フロントエンド部の一例を示す図である。 キャリア復調部および偏波依存劣化モニタの一例を示す図である。 偏波依存劣化モニタの実施例を示す図である。 キャリア復調部および偏波依存劣化モニタの他の例を示す図である。 回転変換および振幅変換について説明する図である。 電界情報信号を補正する処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態の光伝送システムの構成を示す図である。 第２の実施形態で使用されるフレームの構造の一例を示す図である。 第２の実施形態におけるキャリア復調部および偏波依存劣化モニタの一例を示す図である。 第３の実施形態の光伝送システムの構成を示す図である。 クライアントから信号を受信する構成を示す図である。 クライアントへ信号を送信する構成を示す図である。 第３の実施形態の光送信器の構成例を示す図である。 図１８Ａに示す光送信器に対応する光受信器の構成例を示す図である。 第３の実施形態の光送信器の他の構成例を示す図である。 図１９Ａに示す光送信器に対応する光受信器の構成例を示す図である。 第３の実施形態の光送信器のさらに他の構成例を示す図である。 図２０Ａに示す光送信器に対応する光受信器の構成例を示す図である。 第３の実施形態の光送信器のさらに他の構成例を示す図である。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態の光伝送システムの構成を示す。第１の実施形態の光伝送システム１は、光送信器１０および光受信器２０を有する。光送信器１０は、送信信号（送信データ）に対応する光信号を生成し、光伝送路３０に出力する。送信データは、例えば、不図示のＩＰルータ等からのクライアント信号、もしくはクライアント信号に監視制御用のオーバヘッドを付加することによって生成される。光伝送路３０は、光ファイバにより実現される。光伝送路３０には、１または複数の中継器３１が設けられていてもよい。中継器３１は、光増幅器を含み、光信号を増幅することができる。光受信器２０は、光送信器１０から受信した光信号を復調し、データを再生する。

光送信器１０は、Ｔｘデジタル信号処理部１１、Ｄ／Ａ変換部１２、送信器フロントエンド部１３を有する。Ｔｘデジタル信号処理部１１は、コンスタレーションマッピング部１４、偏波依存劣化補償部１５、補償制御部１６を有する。コンスタレーションマッピング部１４は、送信信号に対応する電界情報信号を生成する。この例では、電界情報信号は、互いに直行するＸ偏波およびＹ偏波を利用して伝送されるＸ偏波信号およびＹ偏波信号を含む。偏波依存劣化補償部１５は、コンスタレーションマッピング部１４によって生成される電界情報信号を、補償制御部１６の制御に従って補正する。補償制御部１６は、光受信器２０から通知される偏波依存劣化情報に従って、偏波依存劣化補償部１５を制御する。すなわち、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、偏波依存劣化情報に従って補正された電界情報信号を出力する。

Ｔｘデジタル信号処理部１１は、たとえば、与えられたプログラムを実行するプロセッサ、およびメモリを有する。この場合、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、与えられたプログラムを実行することにより、コンスタレーションマッピング部１４、偏波依存劣化補償部１５、補償制御部１６の機能を提供する。なお、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、１つの半導体チップで実現してもよい。この場合、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、例えば、Ｄ／Ａ変換部１２および送信器フロントエンド部１３から独立したＬＳＩで実現されてもよいし、集積化されてもよい。また、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、デジタル信号を処理するためのハードウェア回路を含んでもよい。

Ｄ／Ａ変換部１２は、Ｔｘデジタル信号処理部１１により生成される電界情報信号をアナログ信号に変換する。Ｄ／Ａ変換部１２から出力される電界情報信号は、送信器フロントエンド部１３に与えられる。

送信器フロントエンド部１３は、光変調器を含み、Ｄ／Ａ変換部１２から与えられる電界情報信号に応じて光信号を生成する。すなわち、電界情報信号は、光変調器の駆動信号として送信器フロントエンド部１３に与えられる。そして、送信器フロントエンド部１３は、生成した光信号を光伝送路３０に出力する。

光受信器２０は、受信器フロントエンド部２１、Ａ／Ｄ変換部２２、Ｒｘデジタル信号処理部２３を有する。受信器フロントエンド部２１は、光伝送路３０を介して受信する光信号の電界情報に対応する電気信号を生成する。受信器フロントエンド部２１は、たとえば、コヒーレント受信器フロントエンド回路である。この場合、受信器フロントエンド部２１は、局部発振光を利用して、光信号の電界情報を取得する。

Ａ／Ｄ変換部２２は、受信器フロントエンド部２１により生成される電気信号をデジタル信号に変換する。このデジタル信号は、受信光信号の電界情報を表す。そして、このデジタル信号は、Ｒｘデジタル信号処理部２３に入力される。

Ｒｘデジタル信号処理部２３は、キャリア復調部２４、偏波依存劣化モニタ２５、通知部２６を有する。キャリア復調部２４は、Ａ／Ｄ変換部２２から与えられるデジタル信号に基づいて受信光信号を復調する。偏波依存劣化モニタ２５は、偏波依存損失に起因して光信号に対して生じる特性の劣化（以下、偏波依存劣化）を検出する。偏波依存劣化を検出する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、偏波依存劣化モニタ２５は、キャリア復調部２４から出力される復調信号に基づいて偏波依存劣化を検出する。また、偏波依存劣化モニタ２５は、復調信号から再生されるデータに基づいて偏波依存劣化を検出してもよい。或いは、偏波依存劣化モニタ２５は、キャリア復調部２４の動作状態に基づいて偏波依存劣化を検出してもよい。そして、偏波依存劣化モニタ２５は、検出した偏波依存劣化を表す偏波依存劣化情報を生成する。通知部２６は、偏波依存劣化モニタ２５により生成される偏波依存劣化情報を光送信器１０へ送信する。

Ｒｘデジタル信号処理部２３は、たとえば、与えられたプログラムを実行するプロセッサ、およびメモリを有する。この場合、Ｒｘデジタル信号処理部２３は、与えられたプログラムを実行することにより、キャリア復調部２４、偏波依存劣化モニタ２５、通知部２６の機能を提供する。なお、Ｒｘデジタル信号処理部２３は、１つの半導体チップで実現してもよい。この場合、Ｒｘデジタル信号処理部２３は、例えば、受信器フロントエンド部２１およびＡ／Ｄ変換部２２から独立したＬＳＩで実現されてもよいし、集積化されてもよい。また、Ｒｘデジタル信号処理部２３は、デジタル信号を処理するためにハードウェア回路を含んでもよい。

このように、光送信器１０は、光受信器２０から通知される偏波依存劣化情報に基づいて電界情報信号を補正し、補正後の電界情報信号で生成した光信号を光受信器２０へ送信する。このとき、光送信器１０は、光受信器２０で検出される偏波依存劣化が小さくなるように、電界情報信号を補正する。すなわち、偏波依存劣化を補償または抑制するフィードバック制御が実行される。したがって、光伝送システム１においては、偏波依存損失に起因する信号品質の劣化が緩和される。

なお、光受信器２０から光送信器１０へ偏波依存劣化情報を通知する方法は、特に限定されるものではなく、任意の方法を採用することができる。たとえば、図２に示すように、光送信器１０がノードＡに設けられ、光受信器２０がノードＢに設けられているものとする。また、ノードＡは光受信器２０ａを有し、ノードＢは光送信器１０ｂを有するものとする。この場合、光受信器２０により生成される偏波依存劣化情報は、光送信器１０ｂを利用してノードＡの光受信器２０ａに送信される。そして、光送信器１０は、その偏波依存劣化情報を光受信器２０ａから取得する。

偏波依存劣化情報は、光伝送システム１の監視制御信号を利用して伝送できる。また、偏波依存劣化情報は、光送信器１０と光受信器２０との間で使用される専用の監視制御信号を利用して伝送してもよい。これらの監視制御信号の伝送は、例えば、キャリアを周波数変調することによって実現される。さらに、偏波依存劣化情報は、光伝送システム１を管理するネットワーク監視制御装置を経由して光受信器２０から光送信器１０へ通知するようにしてもよい。

図３は、Ｔｘデジタル信号処理部１１の動作を説明する図である。この例では、並列化回路１７により、送信データからデータＸおよびデータＹが生成される。並列化回路１７は、シリアル／パラレル変換回路として動作する。入力信号が並列信号の場合、並列化回路１７は、並列数変換として動作することがある。また、並列化回路１７は、光送信器１０の一部であってもよいし、光送信器１０の外に設けられてもよい。データＸおよびデータＹは、後述する偏波多重光信号により並列に伝送される。なお、互いに独立したデータＸおよびデータＹが光送信器１０に入力される場合には、並列化回路１７は不要である。

コンスタレーションマッピング部１４は、コンスタレーションマッパ１４ｘおよび１４ｙを有する。そして、データＸおよびデータＹは、それぞれコンスタレーションマッパ１４ｘおよび１４ｙに与えられる。

コンスタレーションマッパ１４ｘは、データＸからＸ偏波信号を生成する。Ｘ偏波信号は、Ｉ成分およびＱ成分を利用して、データＸの光電界情報を表す。ここで、コンスタレーションマッパ１４ｘは、指定された変調方式に応じて、データＸの１または複数のビットをコンスタレーション上にマッピングする。例えば、データＸがＱＰＳＫで伝送されるときは、コンスタレーションマッパ１４ｘは、図４に示すように、１つのシンボルが２ビットのデータを伝送するようにコンスタレーションマッピングを行う。図４に示す例では、２ビットデータ「１１」「０１」「００」「１１」がそれぞれコンスタレーション上の座標(1,1)、(-1,1)、(-1,-1)、(1,-1)にマッピングされている。図４では例としてＱＰＳＫを用いたが、他の変調方式（Ｍ−ＱＡＭ、ＯＦＤＭ等）でもよい。なお、図３では、コンスタレーションマッパ１４ｘにより生成されるＸ偏波信号のＩ成分およびＱ成分は、それぞれＸＩおよびＸＱで表記されている。なお、Ｘ偏波信号は、以下の複素数で表される。
Ｘ偏波信号＝ＸＩ＋ｊＸＱ

コンスタレーションマッパ１４ｙの動作は、コンスタレーションマッパ１４ｘの動作と実質的に同じである。ただし、コンスタレーションマッパ１４ｙは、データＹからＹ偏波信号を生成する。そして、コンスタレーションマッパ１４ｙは、ＹＩおよびＹＱを出力する。なお、Ｙ偏波信号は、以下の複素数で表される。
Ｙ偏波信号＝ＹＩ＋ｊＹＱ

偏波依存劣化補償部１５には、Ｘコンスタレーションマッパ１４ｘにより生成されるＸ偏波信号（ＸＩ、ＸＱ）、およびコンスタレーションマッパ１４ｙにより生成されるＹ偏波信号（ＹＩ、ＹＱ）が与えられる。そして、偏波依存劣化補償部１５は、補償制御部１６の制御に従って、Ｘ偏波信号およびＹ偏波信号を補正する。補正後のＸ偏波信号は、下記の複素数で表される。
ＸＩ’＋ｊＸＱ’
また、補正後のＹ偏波信号は、下記の複素数で表される。
ＹＩ’＋ｊＹＱ’
偏波依存劣化補償部１５による補正の実施例については、後で説明する。

偏波依存劣化補償部１５は、上述の補正により得られる信号ＸＩ’、ＸＱ’、ＹＩ’、ＹＱ’を出力する。そして、Ｄ／Ａ変換部１２は、これらの信号ＸＩ’、ＸＱ’、ＹＩ’、ＹＱ’をそれぞれアナログ信号に変換する。

図５は、送信器フロントエンド部１３の一例を示す。なお、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、図４を参照しながら説明したように、信号ＸＩ’、ＸＱ’、ＹＩ’、ＹＱ’を出力する。そして、各信号ＸＩ’、ＸＱ’、ＹＩ’、ＹＱ’は、Ｄ／Ａ変換部１２によりアナログ信号に変換されて送信器フロントエンド部１３に与えられる。

送信器フロントエンド部１３は、光源（ＬＤ）１３ａ、Ｉ／Ｑ変調器１３ｘ、１３ｙ、偏波ビームコンバイナ（ＰＢＣ）１３ｂを有する。光源１３ａは、例えばレーザダイオードであり、連続光を出力する。この連続光は、分岐されてＩ／Ｑ変調器１３ｘ、１３ｙに導かれる。

Ｉ／Ｑ変調器１３ｘには、信号ＸＩ’、ＸＱ’が与えられる。そして、Ｉ／Ｑ変調器１３ｘは、信号ＸＩ’、ＸＱ’で連続光を変調してＸ偏波光信号を生成する。同様に、Ｉ／Ｑ変調器１３ｙには、信号ＹＩ’、ＹＱ’が与えられる。そして、Ｉ／Ｑ変調器１３ｙは、信号ＹＩ’、ＹＱ’で連続光を変調してＹ偏波光信号を生成する。このように、ＸＩ’、ＸＱ’は、Ｉ／Ｑ変調器１３ｘの駆動信号として使用される。また、ＹＩ’、ＹＱ’は、Ｉ／Ｑ変調器１３ｙの駆動信号として使用される。なお、送信器フロントエンド部１３は、図５に示すように、信号ＸＩ’、ＸＱ’、ＹＩ’、ＹＱ’を増幅する増幅器を有するようしてもよい。

偏波ビームコンバイナ１３ｂは、Ｉ／Ｑ変調器１３ｘにより生成されるＸ偏波光信号およびＩ／Ｑ変調器１３ｙにより生成されるＹ偏波光信号を偏波多重する。これにより偏波多重光信号が生成される。この偏波多重光信号は、図１に示す光伝送路３０を介して伝送され、光受信器２０により受信される。

図６は、受信器フロントエンド部２１の一例を示す。受信器フロントエンド部２１は、コヒーレント受信器であって、光送信器１０において生成された偏波多重光信号を受信する。受信器フロントエンド部２１は、偏波ビームスプリッタ２１ａ、局部光源２１ｂ、偏波ビームスプリッタ２１ｃ、９０度光ハイブリッド回路２１ｄ、２１ｅ、Ｏ／Ｅ変換器２１ｆ〜２１ｉを有する。

偏波ビームスプリッタ２１ａは、受信光信号を互いに直交する１組の偏波に分離する。以下、偏波ビームスプリッタ２１ａにより得られる一方の偏波を第１偏波光信号と呼び、他方の偏波を第２偏波光信号と呼ぶことにする。第１偏波光信号は９０度光ハイブリッド回路２１ｄに導かれ、第２偏波光信号は９０度光ハイブリッド回路２１ｅに導かれる。

局部光源２１ｂは、例えばレーザダイオードであり、局発光を生成する。局発光は、連続光である。光源１３ａおよび局部光源２１ｂの発振周波数は、互いに同じまたはほぼ同じである。偏波ビームスプリッタ２１ｃは、局発光源２１ｂにより生成される局発光を互いに直交する偏波に分離する。局発光の一方の偏波は９０度光ハイブリッド回路２１ｄに導かれ、局発光の他方の偏波は９０度光ハイブリッド回路２１ｅに導かれる。

９０度光ハイブリッド回路２１ｄは、偏波ビームスプリッタ２１ｃから与えられる局発光およびその９０度シフト局発光を利用して、第１偏波光信号に対応するＩ成分光およびＱ成分光を出力する。Ｏ／Ｅ変換器２１ｆおよび２１ｇは、９０度光ハイブリッド回路２１ｄから出力されるＩ成分光およびＱ成分光をそれぞれ電気信号に変換する。よって、Ｏ／Ｅ変換器２１ｆおよび２１ｇにより得られる１組の電気信号は、第１偏波光信号の電界情報を表す。

同様に、９０度光ハイブリッド回路２１ｅは、偏波ビームスプリッタ２１ｃから与えられる局発光およびその９０度シフト局発光を利用して、第２偏波光信号に対応するＩ成分光およびＱ成分光を出力する。Ｏ／Ｅ変換器２１ｈおよび２１ｉは、９０度光ハイブリッド回路２１ｅから出力されるＩ成分光およびＱ成分光をそれぞれ電気信号に変換する。よって、Ｏ／Ｅ変換器２１ｈおよび２１ｉにより得られる１組の電気信号は、第２偏波光信号の電界情報を表す。

このように、受信器フロントエンド部２１は、４つの電気信号（第１偏波光信号の電界情報を表す信号および第２偏波光信号の電界情報を表す信号）を出力する。これらの信号は、それぞれＡ／Ｄ変換部２２によりデジタル信号に変換され、デジタル信号処理部２３に与えられる。

図７は、キャリア復調部２４および偏波依存劣化モニタ２５の一例を示す。キャリア復調部２４には、図６に示す受信器フロントエンド部２１によって得られる電気信号（第１偏波光信号の電界情報を表す信号および第２偏波光信号の電界情報を表す信号）が入力される。

キャリア復調部２４は、固定等化部２４ａ、適応等化部２４ｂ、周波数オフセット補償部２４ｃ、位相推定部２４ｄを有する。固定等化部２４ａは、光伝送路３０において発生する波形歪みを補償する。ここで、固定等化部２４ａは、例えば、デジタルフィルタにより実現される。この場合、デジタルフィルタのタップ係数は、例えば、光伝送路３０の波長分散を補償するための予め指定された値である。適応等化部２４ｂも、光伝送路３０において発生する波形歪みを補償する。適応等化部２４ｂも、例えば、デジタルフィルタによって実現される。ただし、適応等化部２４ｂを実現するデジタルフィルタのタップ係数は、例えばフィードバック制御により、適応的に更新される。

周波数オフセット補償部２４ｃは、受信光信号のキャリア周波数（すなわち、光送信器１０の光源１３ａの発振周波数）と、局発光の周波数（すなわち、光受信器２０の局部光源２１ｂの発振周波数）との差分を補償する。位相推定部２４ｄは、受信光信号のキャリアの位相シフトを推定して補償する。これにより、光送信器１０の光源１３ａと光受信器２０の局部光源２１ｂの光源位相の差や、光伝送路３０において発生する位相シフトが補償される。

このように、キャリア復調部２４は、受信光信号を復調する。キャリア復調部２４により得られる復調信号（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）は、識別部２７に導かれる。なお、固定等化部２４ａ、適応等化部２４ｂ、周波数オフセット補償部２４ｃ、位相推定部２４ｄの構成および動作は、特に限定されるものではないが、公知の技術で実現できるので、詳しい説明は省略する。

識別部２７は、復調信号（ＸＩ、ＸＱ）からＸ偏波を利用して伝送されたデータＸを再生すると共に、復調信号（ＹＩ、ＹＱ）からＹ偏波を利用して伝送されたデータＹを再生する。これにより、送信データが再生される。識別部２７は、Ｒｘデジタル信号処理部２３の中に設けられてもよいし、Ｒｘデジタル信号処理部２３の外に設けられてもよい。なお、識別部２７の構成および動作は、特に限定されるものではないが、公知の技術で実現できるので、詳しい説明は省略する。

偏波依存劣化モニタ２５は、キャリア復調部２４により得られる復調信号（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）に基づいて、偏波多重光信号の偏波依存劣化を検出する。偏波依存劣化モニタ２５は、この実施例では、図８（ａ）に示すように、２つのＱ値モニタ２８ｘ、２８ｙ、および引き算器２８ｓを有する。そして、復調信号ＸＩ、ＸＱはＱ値モニタ２８ｘに与えられ、復調信号ＹＩ、ＹＱはＱ値モニタ２８ｙに与えられる。Ｑ値モニタ２８ｘ、２８ｙの構成および動作は、実質的に互いに同じである。

図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すＱ値モニタ２８ｘ、２８ｙの実施例を示す。なお、図８（ｂ）に示す入力信号Ｉ、Ｑは、図８（ａ）に示すＸＩ、ＸＱ、またはＹＩ、ＹＱに相当する。

Ｑ値モニタは、識別部２９ａ、計算器２９ｂ、平均化器２９ｃを有する。識別部２９ａは、入力信号Ｉ、Ｑに対してデータ判定を行うことにより、Ｉ’、Ｑ’を得る。図４に示すＱＰＳＫの例では、Ｉ’、Ｑ’は、それぞれ、「１」または「−１」である。計算器２９ｂは、入力信号のコンスタレーション点と判定結果のコンスタレーション点との間の距離を計算する。すなわち、下式で２点間の距離を計算する。
距離Ｄ＝(I-I’)² + (Q-Q’)²
計算器２９ｂは、各シンボルについて距離Ｄを計算する。そして、平均化器２９ｃは、計算器２９ｂにより得られる距離Ｄの平均を計算する。

このように、Ｑ値モニタ２８ｘは、Ｘ偏波を利用して伝送された光信号に対応する平均距離ＤＸを計算する。また、Ｑ値モニタ２８ｙは、Ｙ偏波を利用して伝送された光信号に対応する平均距離ＤＹを計算する。そして、引き算器２８ｓは、ＤＸ−ＤＹを計算し、この計算結果を偏波依存劣化情報として出力する。この偏波依存劣化情報は、通知部２６によって光送信器１０へ送信される。図８（ａ）ではＰＤＬ（偏波依存損失）に代表される偏波依存劣化をモニタすることができる。

図９は、キャリア復調部２４および偏波依存劣化モニタ２５の他の例を示す。なお、キャリア復調部２４は、図７および図９において実質的に互いに同じである。
図９に示す偏波依存劣化モニタ２５は、適応等化部２４ｂの動作状態に基づいて、偏波多重光信号の偏波依存劣化を検出する。ここで、適応等化部２４ｂは、例えば、４つのデジタルフィルタを含むバタフライ構成である。この場合、偏波依存劣化モニタ２５は、下式を利用して偏波依存劣化、主に伝送路のＰＤＬ量をデジタルフィルタの係数から推定する。
Ｗ(f)＝FFT(h(n))
Ｔ(f)＝Ｗ(f)⁺ Ｗ(f)
ＰＤＬ＝１０log(λ1(f)／λ2(f))
h(n)は、デジタルフィルタのタップ係数を表す。Ｗ(f)は、h(n)に対してフーリエ変換を行うことで得られる行列を表す。演算子＋（上付き添字）は、転置および逆行列を行う。この演算子＋は、Ｈで表記されることもある。λ1(f)、λ2(f)は、行列Ｔ(f)の固有値を表す。

偏波依存劣化モニタ２５は、上述の計算結果を偏波依存劣化情報として出力する。この偏波依存劣化情報は、通知部２６によって光送信器１０へ送信される。なお、デジタルフィルタのタップ係数を利用して偏波依存劣化を検出する方法は、例えば、下記の文献に記載されている。
Md. Saifuddin Faruk, et al., Multi-Impairments Monitoring from the Equalizer in a Digital Coherent Optical Receiver, ECOC2010, paper Th.10.A.1, 2010

このように、光受信器２０において、偏波依存劣化モニタ２５は、受信光信号の偏波依存劣化を検出する。そして、通知２６は、偏波依存劣化モニタ２５により検出される偏波依存劣化を表す偏波依存劣化情報を光送信器１０へ送信する。

光送信器１０において、補償制御部１６は、光受信器２０から受信する偏波依存劣化情報に基づいて、偏波依存劣化補償部１５による電界情報信号の補正を制御する。以下、電界情報信号の補正について説明する。

偏波依存劣化補償部１５は、コンスタレーションマッピング部１４（コンスタレーションマッッパ１４ｘ、１４ｙ）により生成される電界情報信号を下式に従って補正できる。なお、ＸＩ＋ｊＸＱは、データＸの電界情報を表すＸ偏波信号である。ＹＩ＋ｊＹＱは、データＹの電界情報を表すＹ偏波信号である。ＸＩ’＋ｊＸＱ’は、補正後のＸ偏波信号である。ＹＩ’＋ｊＹＱ’は、補正後のＹ偏波信号である。

ａは、実数である。Ｔ_θ（Ｔ_θ11、Ｔ_θ12、Ｔ_θ21、Ｔ_θ22 ．．．）は、Ｘ偏波信号およびＹ偏波信号の混合の比率を制御する伝達関数（回転変換演算子）であり、下記の行列で表される。

Ｔ_PDL（Ｔ_PDL1、Ｔ_PDL2 ．．．）は、Ｘ偏波信号およびＹ偏波信号の振幅を制御する伝達関数（振幅変換演算子）であり、下記の行列で表される。

Ｔ_ε（Ｔ_ε1、Ｔ_ε2 ．．．）は、Ｘ偏波信号およびＹ偏波信号の位相を制御する伝達関数（位相変換演算子）であり、下記の行列で表される。

伝達関数Ｔ_θは、図１０（ａ）に示すように、偏波をθだけ回転させる。したがって、電界情報信号に対して伝達関数Ｔ_θを適用すると、一方の偏波に重畳されたデータの電界情報Ｅx、および他方の偏波に重畳されたデータの電界情報Ｅyが互いに混合する。このとき、ＥxとＥyとの混合比は、θに依存する。すなわち、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、補償制御部１６を用いてパラメータθを制御することにより、ＥxとＥyとの混合比を変えることができる。

伝達関数Ｔ_PDLは、図１０（ｂ）に示すように、一方の偏波に重畳されたデータの電界情報Ｅxの振幅、および他方の偏波に重畳されたデータの電界情報Ｅyの振幅を個々に制御する。図１０（ｂ）に示す例では、Ｅxを大きくするとともに、Ｅyを小さくする変換が行われている。すなわち、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、補償制御部１６を用いてパラメータPDLを制御することにより、Ｅx、Ｅyの振幅の比を変えることができる。なお、パラメータPDLは、実数である。

伝達関数Ｔ_εは、特に図示しないが、一方の偏波に重畳されたデータの電界情報Ｅxの位相、および他方の偏波に重畳されたデータの電界情報Ｅyの位相を個々に制御する。Ｔｘデジタル信号処理部１１は、補償制御部１６を用いてパラメータεを制御することによって、Ｅx、Ｅyの位相差を変えることができる。

偏波依存劣化補償部１５は、補償制御部１６による制御に従って、（１）式で電界情報信号を補正する。ただし、（１）式は一般式であって、偏波依存劣化補償部１５は、任意の１または複数の伝達関数を使用して電界情報信号を補正することができる。すなわち、偏波依存劣化補償部１５は、回転変換、振幅変換、位相変換のうちの少なくとも１つで電界情報信号を補正することができる。例えば、偏波依存劣化補償部１５は、下記のように、伝達関数Ｔ_θのみを使用して電界情報信号を補正してもよい。

また、偏波依存劣化補償部１５は、下記のように、伝達関数Ｔ_PDLのみを使用して電界情報信号を補正してもよい。

或いは、偏波依存劣化補償部１５は、下記のように、実数ａのみを使用して電界情報信号を補正してもよい。

図１１は、電界情報信号を補正する処理を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、Ｔｘデジタル信号処理部１１（補償制御部１６および偏波依存劣化補償部１５）によって実行される。なお、この例では、下記の伝達関数で電界情報信号が補正されるものとする。
伝達関数＝Ｔ_θ11Ｔ_ε1Ｔ_θ12Ｔ_PDL1

Ｓ１において、補償制御部１６は、偏波依存劣化情報を取得する。偏波依存劣化情報は、光受信器２０において偏波依存劣化モニタ２５によって生成される。

Ｓ２において、補償制御部１６は、偏波依存劣化情報によって表される偏波依存劣化が最小化されたか判定する。この最小化については、後で説明する。そして、偏波依存劣化が最小化されていなければ、Ｔｘデジタル信号処理部１１の処理はＳ３へ進む。

Ｓ３において、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、偏波依存劣化情報に基づいて電界情報信号を補正する。このとき、補償制御部１６は、偏波依存劣化を小さくするようにθ11を制御する。また、偏波依存劣化補償部１５は、補償制御部１６によって制御されたθ11に対応する伝達関数Ｔ_θ11で電界情報信号を補正する。この後、Ｔｘデジタル信号処理部１１の処理はＳ１に戻る。

このように、Ｔｘデジタル信号処理部１１の処理は、偏波依存劣化が最小化されるまでＳ１〜Ｓ３を繰り返し実行する。そして、偏波依存劣化が最小化されると、Ｔｘデジタル信号処理部１１の処理はＳ４へ進む。なお、Ｓ２の「最小化」は、パラメータθ11の制御により偏波依存劣化を最小化または略最小化することを意味する。

Ｔｘデジタル信号処理部１１は、Ｓ４〜Ｓ６において、Ｓ１〜Ｓ３と類似の処理を実行する。ただし、Ｓ４〜Ｓ６においては、補償制御部１６は、偏波依存劣化を小さくするようにε1を制御する。偏波依存劣化補償部１５は、補償制御部１６によって制御されたε1に対応する伝達関数Ｔ_ε1で電界情報信号を補正する。

Ｔｘデジタル信号処理部１１は、偏波依存劣化が最小化されるまでＳ４〜Ｓ６を繰り返し実行する。そして、偏波依存劣化が最小化されると、Ｔｘデジタル信号処理部１１の処理はＳ７へ進む。なお、Ｓ５の「最小化」は、パラメータε1の制御により偏波依存劣化を最小化または略最小化することを意味する。

Ｔｘデジタル信号処理部１１は、Ｓ７〜Ｓ９において、Ｓ１〜Ｓ３と類似の処理を実行する。ただし、Ｓ７〜Ｓ９においては、補償制御部１６は、偏波依存劣化を小さくするようにθ12を制御する。偏波依存劣化補償部１５は、補償制御部１６によって制御されたθ12に対応する伝達関数Ｔ_θ12で電界情報信号を補正する。

Ｔｘデジタル信号処理部１１は、偏波依存劣化が最小化されるまでＳ７〜Ｓ９を繰り返し実行する。そして、偏波依存劣化が最小化されると、Ｔｘデジタル信号処理部１１の処理はＳ１０へ進む。なお、Ｓ８の「最小化」は、パラメータθ12の制御により偏波依存劣化を最小化または略最小化することを意味する。

Ｔｘデジタル信号処理部１１は、Ｓ１０〜Ｓ１２において、Ｓ１〜Ｓ３と類似の処理を実行する。ただし、Ｓ１０〜Ｓ１２においては、補償制御部１６は、偏波依存劣化情報を小さくするようにパラメータPDL1を制御する。偏波依存劣化補償部１５は、補償制御部１６によって制御されたパラメータPDLに対応する伝達関数Ｔ_PDL1で電界情報信号を補正する。

Ｔｘデジタル信号処理部１１は、偏波依存劣化が最小化または略最小化されるまでＳ１０〜Ｓ１２を繰り返し実行する。そして、偏波依存劣化が最小化されると、Ｔｘデジタル信号処理部１１の処理は終了する。Ｓ１１の「最小化」は、偏波依存劣化が所定の閾値よりも小さくなる状態であってもよい。

このように、図１１に示す例では、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、各パラメータ（すなわち、各伝達関数）を１つずつ順番に制御しながら偏波依存劣化を最小化または略最小化する。ただし、偏波依存劣化を小さくするための手順は、図１１に示す順番に限定されるものではない。すなわち、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、任意の順番でＳ１〜Ｓ３、Ｓ４〜Ｓ６、Ｓ７〜Ｓ９、Ｓ１０〜Ｓ１２を実行することができる。また、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、他の方法で各パラメータを制御しながら偏波依存劣化を小さくしてもよい。

偏波依存劣化の最小化をより安定的に制御するために、設定するパラメータθ11、ε1、θ12、PDL1を設定する際に、設定値を微小に変動（ディザリング）させてもよい。

上述のように、第１の実施形態の光伝送システム１は、フィードバック制御で電界情報信号を補正することにより偏波依存劣化を抑制する。すなわち、偏波依存損失に起因する偏波多重光信号の特性の劣化が抑制される。さらに、偏波依存損失および非線形効果による波形歪みが混在する環境下においても、上述のフィードバック制御を行えば、偏波依存劣化が十分に抑制され、好適な受信性能を得ることができる。

なお、上述の例では、光受信器２０から光送信器１０へ偏波依存劣化情報が通知され、光受信器１０において新たなパラメータが計算される。ただし、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、光受信器２０において偏波依存劣化情報に基づいてパラメータを更新し、光受信器２０から光送信器１０へその新たなパラメータを通知してもよい。この場合、光送信器１０は、光受信器２０から通知されるパラメータを利用して電界情報信号を補正する。

＜第２の実施形態＞
図１２は、第２の実施形態の光伝送システムの構成を示す。第２の実施形態の光伝送システム２は、第１の実施形態と同様に、光送信器１０および光受信器２０を有する。光送信器１０と光受信器２０との間には、第１の実施形態と同様に、光伝送路３０が設けられている。

第２の実施形態の光送信器１０は、第１の実施形態と同様に、Ｔｘデジタル信号処理部１１、Ｄ／Ａ変換部１２、送信器フロントエンド部１３を有する。ただし、第２の実施形態のＴｘデジタル信号処理部１１は、コンスタレーションマッピング部１４、偏波依存劣化補償部１５、補償制御部１６、フレーム処理部４１を有する。

フレーム処理部４１は、光伝送路３０を介してでデータを伝送するためのフレームを作成する。フレーム処理部４１により作成されるフレームは、たとえば、図１３に示すように、オーバヘッドおよびペイロードを有する。

図１３に示す例では、オーバヘッドは、同期ビット、信号品質チェックビットＸ、信号品質チェックビットＹを含む。同期ビットは、光受信器２０においてフレームを検出するために使用される。信号品質チェックビットＸ、Ｙは、それぞれ予め決められたパターンのビット列により実現される。信号品質チェックビットＸ、Ｙは、互いに同じパターンのビット列であってもよいし、互いに異なるパターンのビット列であってもよい。また、オーバヘッド部には制御監視用、もしくは受信信号処理回路で用いる教師信号などを付与してもよい。

送信データは、ペイロードに格納される。すなわち、フレーム処理部４１は、送信データを所定の長さごとにセグメント化して各フレームのペイロードに順番に格納する。そして、フレーム処理部４１は、上述のオーバヘッドおよびペイロードを含むフレームを順番に出力する。

フレーム処理部４１から出力されるフレームデータは、図３に示す並列化回路１７により並列化されてコンスタレーションマッパ１４ｘ、１４ｙに導かれる。このとき、信号品質チェックビットＸはコンスタレーションマッパ１４ｘに導かれ、信号品質チェックビットＹはコンスタレーションマッパ１４ｙに導かれる。すなわち、信号品質チェックビットＸはＸ偏波を利用して伝送され、信号品質チェックビットＹはＹ偏波を利用して伝送される。

コンスタレーションマッピング部１４、偏波依存劣化補償部１５、補償制御部１６の動作は、第１の実施形態と実質的に同じである。ただし、第２の実施形態では、補償制御部１６は、フレーム周期に同期して補償量（パラメータθ、ε、PDL、ａ）を更新する。図１３に示す例では、１つ目のフレームに対して補償量Ａが与えられ、２つ目のフレームに対して補償量Ｂが与えられている。そして、偏波依存劣化補償部１５は、補償制御部１６から指示される補償量に従って、電界情報信号を補正する。

第２の実施形態の光受信器２０は、第１の実施形態と同様に、受信器フロントエンド部２１、Ａ／Ｄ変換部２２、Ｒｘデジタル信号処理部２３を有する。ただし、第２の実施形態のＲｘデジタル信号処理部２３は、キャリア復調部２４、偏波依存劣化モニタ２５、通知部２６、オーバヘッド除去部４２を有する。

オーバヘッド除去部４２は、再生されたデータ列からフレームを再構成する。即ち、図１３に示すフレームが再生される。このとき、オーバヘッド除去部４２は、図１３に示す同期ビットを利用してフレーム同期を確立することができる。そして、オーバヘッド除去部４２は、再構成したフレームからオーバヘッドを抽出する。

オーバヘッド除去部４２は、フレームから抽出したオーバヘッドを偏波依存劣化モニタ２５に与える。偏波依存劣化モニタ２５は、与えられたオーバヘッドデータに基づいて、入力偏波多重光信号の偏波依存劣化を検出する。そして、通知部２６は、偏波依存劣化モニタ２５により検出される偏波依存劣化を表す偏波依存劣化情報を光送信器１０へ送信する。フレームからオーバヘッドを除去することにより得られるデータ（すなわち、ペイロードに格納されているデータ）は、再生された送信データとして出力される。

図１４は、第２の実施形態におけるキャリア復調部２４および偏波依存劣化２５モニタの一例を示す。なお、キャリア復調部２４および識別部２７は、図７および図１４において実質的に互いに同じである。すなわち、キャリア復調部２４は、受信光信号を復調する。また、識別部２７は、キャリア復調部２４により得られる復調信号からデータ列を再生する。

オーバヘッド除去部４２は、識別部２７により再生されたデータ列からフレームを再構成し、そのフレームからオーバヘッドを抽出する。そして、オーバヘッド除去部４２は、フレームから抽出したオーバヘッドを偏波依存劣化モニタ２５に与える。

偏波依存劣化モニタ２５は、第２の実施形態においては、オーバヘッドに格納されている信号品質チェックビットＸ、Ｙそれぞれについて、ビット誤り率を検出する。ここで、信号品質チェックビットＸについてのビット誤り率BER(X)は、Ｘ偏波の伝送品質を表す。また、信号品質チェックビットＹについてのビット誤り率BER(Y)は、Ｙ偏波の伝送品質を表す。よって、ビット誤り率BER(X)とビット誤り率BER(Y)との比は、偏波依存損失に起因する劣化を表す。

偏波依存劣化モニタ２５は、ビット誤り率BER(X)とビット誤り率BER(Y)との比を、偏波依存劣化を表す偏波依存劣化情報として出力する。ここで、偏波依存劣化モニタ２５は、フレーム毎に、BER(X)とBER(Y)との比を計算して偏波依存劣化情報を出力する。また、通知部２６は、フレーム毎に、偏波依存劣化情報を光送信器１０へ送信する。さらに、光送信器１０は、通知部２６から受信する偏波依存劣化情報に基づいて、フレーム周期に同期して、電界情報信号を補正する。

このように、第２の実施形態においては、光伝送路３０を介してデータを伝送するためのフレームの周期に同期して電界情報信号を補正するための伝達関数を更新することができる。したがって、偏波依存損失に起因する特性の劣化を抑制するための最適な伝達関数を安定かつ短い時間で得ることができる。例えば、光伝送システム２の起動時には、補償量（パラメータθ、ε、PDL、ａ）をフレーム周期に同期してスイープすることで、高速起動が実現される。

なお、上述の実施例では、図１３に示すフレーム内の信号品質チェックビットＸ、Ｙを利用して偏波依存劣化が検出されるが、第２の実施形態はこの構成に限定されるものではない。例えば、各フレーム内にデータＸおよびデータＹが格納され、データＸおよびデータＹについてそれぞれ誤り訂正（ＦＥＣ：Forward Error Correction）コードが付与されている場合には、偏波依存劣化モニタ２５は、データＸおよびデータＹそれぞれについて誤り訂正数を取得する。そして、偏波依存劣化モニタ２５は、データＸについての誤り訂正数とデータＹについての誤り訂正数との比に基づいて、偏波依存劣化情報を生成することができる。このケースでは、光伝送システム２は、一般的なフレーム構造（例えば、ＯＵＴフレーム）を採用することができる。

＜第３の実施形態＞
図１５は、第３の実施形態の光伝送システムの構成を示す。第３の実施形態の光伝送システム３は、第１の実施形態と同様に、光送信器１０および光受信器２０を有する。光送信器１０と光受信器２０との間には、第１の実施形態と同様に、光伝送路３０が設けられている。ただし、光伝送システム３は、複数のキャリアまたは複数のサブキャリアを利用して複数の偏波多重光信号を伝送することができる。

第３の実施形態の光送信器１０は、Ｔｘデジタル信号処理部１１、Ｄ／Ａ変換部１２、送信器フロントエンド部１３、信号分離部５１を有する。信号分離部５１は、入力データを複数のデータ列１〜Ｎに分離する。データ列１〜Ｎのビットレートは、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。なお、第３の実施形態において、Ｎは、２以上の任意の整数である。

Ｔｘデジタル信号処理部１１は、第３の実施形態では、複数のコンスタレーションマッピング部１４−１〜１４−Ｎ、複数の偏波依存劣化補償部１５−１〜１５−Ｎ、補償制御部１６を有する。コンスタレーションマッピング部１４−１〜１４−Ｎには、それぞれ、データ列１〜Ｎが入力される。コンスタレーションマッピング部１４−１〜１４−Ｎは、それぞれ、データ列１〜Ｎに対応する電界情報信号１〜Ｎを生成する。各電界情報信号１〜Ｎは、例えば図３に示すように、ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱを含む。偏波依存劣化補償部１５−１〜１５−Ｎは、それぞれ、補償制御部１６から与えられる指示に従って電界情報信号１〜Ｎを補正する。補償制御部１６は、光受信器２０により生成される偏波依存劣化情報に基づいて偏波依存劣化補償部１５−１〜１５−Ｎを制御する。

なお、各コンスタレーションマッピング部１４−１〜１４−Ｎの動作は、第１または第２の実施形態のコンスタレーションマッピング部１４と実質的に同じである。また、各偏波依存劣化補償部１５−１〜１５−Ｎの動作は、第１または第２の実施形態の偏波依存劣化補償部１５と実質的に同じである。

Ｄ／Ａ変換部１２は、Ｔｘデジタル信号処理部１１によって生成された電界情報信号１〜Ｎをそれぞれ複数のＤ／Ａ変換を用いてアナログ信号に変換する。あるいは、Ｄ／Ａ変換部１２は、電界情報信号１〜Ｎを表すデジタル信号を周波数多重し、１つのＤ／Ａ変換器によりアナログ信号に変換してもよい。なお、電界情報信号１〜Ｎは、それぞれ対応する偏波依存劣化情報に基づいて、偏波依存劣化補償部１５−１〜１５−Ｎより補正されている。

送信器フロントエンド部１３は、Ｄ／Ａ変換部１２の出力信号から光信号を生成する。たとえば、電界情報信号１〜Ｎに対応した異なるＤ／Ａ変換器から出力された信号を用いてそれぞれ偏波多重光信号１〜Ｎが生成される。この場合、偏波多重光信号１〜Ｎのキャリア周波数は、互いに異なっている。そして、送信器フロントエンド部１３は、偏波多重光信号１〜Ｎを合波して光伝送路３０に出力する。或いは、送信器フロントエンド部１３は、複数のサブキャリアを含む１つのＤ／Ａ変換器出力信号から光信号を生成して出力してもよい。この場合、各サブキャリアによって偏波多重光信号が伝送される。

第３の実施形態の光受信器２０は、受信器フロントエンド部２１、Ａ／Ｄ変換部２２、Ｒｘデジタル信号処理部２３、および信号多重部５２を有する。受信器フロントエンド部２１は、受信光信号を表す電気信号を生成する。Ａ／Ｄ変換部２２は、受信器フロントエンド部２１の出力信号をデジタル信号に変換する。

Ｒｘデジタル信号処理部２３は、第３の実施形態では、複数のキャリア復調部２４−１〜２４−Ｎ、複数の偏波依存劣化モニタ２５−１〜２５−Ｎ、通知部２６を有する。キャリア復調部２４−１〜２４−Ｎは、Ａ／Ｄ変換部２２から出力される電気信号に基づいて偏波多重光信号１〜Ｎを復調し、復調信号１〜Ｎを出力する。偏波依存劣化モニタ２５−１〜２５−Ｎは、復調信号１〜Ｎに基づいて、変調多重光信号１〜Ｎについての偏波依存劣化をそれぞれ検出する。偏波依存劣化モニタ２５−１〜２５−Ｎは、変調多重光信号１〜Ｎの偏波依存劣化を表す偏波依存劣化情報１〜Ｎを出力する。通知部２６は、偏波依存劣化モニタ２５−１〜２５−Ｎにより生成される偏波依存劣化情報１〜Ｎを光送信器１０へ送信する。

信号多重部５２は、Ｒｘデジタル信号処理部２３から出力される復調信号１〜Ｎに基づいて、データ列１〜Ｎを再生する。そして、信号多重部５２は、データ列１〜Ｎを多重化することにより、再生された送信データを出力する。

このように、第３の実施形態の光伝送システム３は、複数のキャリアまたは複数のサブキャリアを利用して複数の偏波多重光信号１〜Ｎを伝送することができる。ところが、偏波依存劣化は、キャリアの波長によって異なる。よって、第３の実施形態においては、光受信器２０は、各キャリアまたは各サブキャリアについてそれぞれ偏波依存劣化を検出する。そして、各キャリアまたは各サブキャリアの偏波依存劣化を表す偏波依存劣化情報１〜Ｎが、光受信器２０から光送信器１０へ通知される。

光送信器１０は、偏波依存劣化情報１〜Ｎに基づいて電界情報信号１〜Ｎを補正し、補正後の電界情報信号１〜Ｎで光信号を生成する。例えば、偏波依存劣化補償部１５−１は、偏波多重光信号１についての偏波依存劣化情報によって表される偏波依存劣化を小さくするように、偏波多重光信号１を生成するための電界情報信号１を補正する。同様に、偏波依存劣化補償部１５−Ｎは、偏波多重光信号Ｎについての偏波依存劣化情報によって表される偏波依存劣化を小さくするように、偏波多重光信号Ｎを生成するための電界情報信号Ｎを補正する。したがって、偏波多重光信号１〜Ｎのキャリア周波数が互いに異なる場合であっても、偏波多重光信号１〜Ｎの偏波依存劣化が個々に適切に抑制される。

このように、第３の実施形態においては、キャリア毎またはサブキャリア毎に偏波依存劣化が補償または抑制される。すなわち、偏波依存劣化の波長依存性（高次の偏波依存劣化）が緩和される。よって、複数のキャリアまたは複数のサブキャリアを利用して複数の偏波多重光信号を伝送するシステムにおいて、各偏波多重光信号の伝送品質が改善される。

上記構成において、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、複数の電界情報信号１〜Ｎを実質的に同時に補正してもよい。この場合、複数の偏波多重光信号の特性を短い時間で改善することができる。また、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、複数の電界情報信号１〜Ｎの少なくとも一部を、互いに異なる時刻に補正してもよい。すなわち、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、互いにタイミングをずらしながら（あるいは、ランダムなタイミングで）、複数の電界情報信号１〜Ｎを補正してもよい。この場合、伝送システム全体として偏波依存損失の影響が緩和される。

なお、光送信器１０は、図１５に示すように、１つの入力信号から複数の偏波多重光信号１〜Ｎを生成することができる。ここで、入力信号は、１つのクライアントにより生成されるクライアント信号であるものとする。この場合、信号分離部５１は、図１６（ａ）に示すように、クライアントインタフェース５３、フレーマ５４、シリアル／パラレル変換部５５を有する。クライアントインタフェース５３は、クライアント信号を終端する。フレーマ５４は、クライアント信号から光伝送路３０で伝送可能なフレームを作成する。シリアル／パラレル変換部５５は、フレームデータを並列化してＮ個のデータ列を生成する。Ｎ個のデータ列は、図１５に示すコンスタレーションマッピング部１４−１〜１４−Ｎに導かれる。

また、光送信器１０は、複数のクライアント信号を終端してもよい。この場合、光送信器１０は、信号分離部５１の代わりに、図１６（ｂ）に示すクライアントインタフェース５３−１〜５３−Ｎおよびフレーマ５４−１〜５４−Ｎを有する。クライアントインタフェース５３−１〜５３−Ｎは、対応するクライアントにより生成されるクライアント信号１〜Ｎを終端する。フレーマ５４−１〜５４−Ｎは、対応するクライアント信号１〜Ｎから光伝送路３０で伝送可能なフレーム１〜Ｎを作成する。フレーム１〜Ｎは、図１５に示すコンスタレーションマッピング部１４−１〜１４−Ｎに導かれる。

一方、光受信器２０は、図１５に示すように、複数の偏波多重光信号１〜Ｎから１つのクライアント信号を生成することができる。この場合、信号多重部５２は、図１７（ａ）に示すように、パラレル／シリアル変換部５６、フレーマ５７、クライアントインタフェース５８を有する。パラレル／シリアル変換部５６は、Ｒｘデジタル信号処理部２３によって再生されるデータ列１〜Ｎを１つのデータ列に変換する。フレーマ５７は、パラレル／シリアル変換部５６から出力されるデータ列から、クライアント回線上で伝送可能なフレームを作成する。クライアントインタフェース５８は、フレーマ５７により作成されたフレームをクライアントへ送信する。

また、光受信器２０は、複数のクライアントへデータを送信してもよい。この場合、光受信器２０は、信号多重部５２の代わりに、図１７（ｂ）に示すフレーマ５７−１〜５７−Ｎおよびクライアントインタフェース５８−１〜５８−Ｎを有する。フレーマ５７−１〜５７−Ｎは、Ｒｘデジタル信号処理部２３によって再生されるデータ列１〜Ｎから、クライアント回線上で伝送可能なフレーム１〜Ｎを作成する。クライアントインタフェース５８−１〜５８−Ｎは、フレーム１〜Ｎを対応するクライアントへ送信する。

図１８Ａは、第３の実施形態の光送信器の構成例を示す。図１８Ａに示す例では、光送信器は、必要に応じて、キャリア毎に特性の異なるナイキストフィルタ６１−１〜６１−Ｎを有する。ナイキストフィルタ６１−１〜６１−Ｎは、例えば、デジタル信号処理により実現される。この場合、ナイキストフィルタ６１−１〜６１−Ｎは、偏波依存劣化補償部１５−１〜１５−Ｎから出力される電界情報信号１〜Ｎに対してフィルタリングを行う。また、このフィルタリングは、光領域で実現されてもよい。この場合、ナイキストフィルタ６１−１〜６１−Ｎは、送信器フロントエンド部１３−１〜１３−Ｎにより生成される光信号に対してフィルタリングを行う。なお、光合波器６２は、例えば、光カプラまたは光フィルタで実現することができる。

図１８Ｂは、図１８Ａに示す光送信器に対応する光受信器の構成例を示す。図１８Ｂに示す例では、光分波器７１は、受信光信号をキャリア周波数ごと（すなわち、波長ごと）に分波する。光分波器７１から出力される光信号１〜Ｎは、受信器フロントエンド部２１−１〜２１−Ｎに導かれる。受信器フロントエンド部２１−１〜２１−Ｎは、光信号１〜Ｎの電界情報を表す電気信号１〜Ｎを生成する。Ｒｘデジタル信号処理部２３は、電気信号１〜Ｎに基づいて、各偏波多重光信号の偏波依存劣化を検出する。なお、光分波器７１は、例えば、光カプラまたは光フィルタで実現することができる。

図１９Ａは、第３の実施形態の光送信器の他の構成例を示す。図１９Ａに示す例では、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部６３を有する。ＩＦＦＴ部６３は、偏波依存劣化補償部１５−１〜１５−Ｎから出力される電界情報信号１〜Ｎを時間領域信号に変換する。そして、送信器フロントエンド部１３は、この時間領域信号から光信号を生成して光伝送路３０に出力する。この光信号は、複数のサブキャリアを含む。

図１９Ｂは、図１９Ａに示す光送信器に対応する光受信器の構成例を示す。図１９Ｂに示す例では、Ｒｘデジタル信号処理部２３は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部７２を有する。ＦＦＴ部７２は、受信光信号の電界情報を表す信号を周波数領域信号に変換する。すなわち、受信信号は、サブキャリア毎に分離される。そして、Ｒｘデジタル信号処理部２３は、ＦＦＴ部７２により得られる各サブキャリアの復調信号に基づいて、対応する偏波多重光信号の偏波依存劣化を検出する。

図２０Ａは、第３の実施形態の光送信器のさらに他の構成例を示す。図２０Ａに示す例では、光送信器１０は、多波長光源６４を有する。多波長光源６４は、互いに波長（すなわち、周波数）は異なるが、位相は同期した複数のキャリア光を生成する。各キャリア光は、対応する送信器フロントエンド部１３−１〜１３−Ｎに与えられる。そして、送信器フロントエンド部１３−１〜１３−Ｎは、対応する電界情報信号で与えられたキャリア光を変調することにより偏波多重光信号を生成する。

図２０Ｂは、図２０Ａに示す光送信器に対応する光受信器の構成例を示す。図２０Ｂに示す例では、Ｒｘデジタル信号処理部２３は、キャリア分離部７３を有するようにしてもよい。キャリア分離部７３は、受信光信号を表す電気信号をキャリア毎に分離してキャリア復調部２４−１〜２４−Ｎに導く。

図２１は、第３の実施形態の光送信器のさらに他の構成例を示す。図２１に示す例では、コンスタレーションマッピング部１４により生成される電界情報信号は、ＦＦＴ部６５によって周波数領域の電界情報信号に変換される。偏波依存劣化補償部１５−１〜１５−Ｎは、対応する電界情報信号を補正する。ＩＦＦＴ部６６は、偏波依存劣化補償部１５−１〜１５−Ｎから出力される信号を時間領域信号の電界情報信号に変換する。そして、送信器フロントエンド部１３は、Ｔｘデジタル信号処理部１１から出力される補正後の電界情報信号で光信号を生成する。

図１８Ｂ、図１９Ｂ、図２０Ｂに示す光受信器は、各偏波多重光信号の偏波依存劣化を検出する。そして、通知部２６は、各偏波多重光信号の偏波依存劣化を表す偏波依存劣化情報を光送信器１０へ通知する。

図１８Ａ、図１９Ａ、図２０Ａ、図２１に示す光送信器は、光受信器から通知される偏波依存劣化情報に基づいて、各キャリアまたは各サブキャリアの電界情報信号を補正する。そして、光送信器は、補正後の電界情報信号で偏波多重光信号を生成して光伝送路に出力する。

＜他の実施形態＞
上述した第１〜第３実施形態においては、光受信器２０は、受信光信号の偏波依存劣化を検出し、その偏波依存劣化を表す偏波依存劣化情報を光送信器１０に通知する。そして、光送信器１０は、通知される偏波依存劣化情報に基づいて、偏波多重光信号を生成するための電界情報を補正する。すなわち、偏波多重光信号の偏波依存劣化を抑制するためのフィードバック制御が行われる。

しかしながら、本発明は、この構成に限定されるものではない。例えば、複数のキャリアまたは複数のサブキャリアを利用して複数の偏波多重光信号を伝送する場合には、光伝送システムは、必ずしも上述のフィードバック制御を行う必要はない。このようなケースでは、光送信器１０のＴｘデジタル信号処理部１１は、偏波依存劣化補償部１５−１〜１５−Ｎに与える補償量（パラメータθ、ε、PDL、ａ）をランダムまたは実質的にランダムに設定する。そして、偏波依存劣化補償部１５−１〜１５−Ｎは、与えられたパラメータに従って対応する電界情報信号を補正する。

この構成によれば、キャリア毎に偏波特性が異なることとなる。すなわち、偏波間ＯＳＮＲ差分（すなわち、Ｘ偏波のＯＳＮＲとＹ偏波のＯＳＮＲとの差分）が大きいキャリアおよび偏波間ＯＳＮＲ差分が小さいキャリアがランダムに配置される。よって、特性の悪いキャリアの影響が緩和される。特に、多数のサブキャリアを利用して１つのデータ列を伝送するシステムにおいては、特性の悪いサブキャリアの影響が十分に緩和されるので、伝送システム全体として受信特性が改善される。

Claims (11)

1. 光送信器および光受信器を有する光伝送システムであって、
   前記光送信器は、
   送信信号に対応する電界情報信号を生成する第１のデジタル信号処理部と、
   前記電界情報信号から光信号を生成する送信器フロントエンド部と、を有し、
   前記光受信器は、
   前記光信号に対応する電気信号を生成する受信器フロントエンド部と、
   前記電気信号に基づいて前記光信号の偏波依存劣化を検出する第２のデジタル信号処理部と、を有し、
   前記第１のデジタル信号処理部は、前記光受信器において前記第２のデジタル信号処理部により検出された偏波依存劣化に基づいて、前記電界情報信号を補正する
   ことを特徴とする光伝送システム。
2. 前記電界情報信号は、互いに直行する２つの偏波に対応する第１の偏波信号および第２の偏波信号を含み、
   前記第１のデジタル信号処理部は、前記第１の偏波信号および前記第２の偏波信号の混合を制御する回転変換、前記第１の偏波信号および前記第２の偏波信号の振幅を制御する振幅変換、前記第１の偏波信号および前記第２の偏波信号の位相を制御する位相変換のうちの少なくとも１つで、前記電界情報信号を補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
3. 前記送信信号は、所定の構造のフレームで前記光送信器から前記光受信器へ伝送され、
   前記第２のデジタル信号処理部は、フレーム毎に前記光信号の偏波依存劣化を検出し、
   前記第１のデジタル信号処理部は、フレーム周期に同期して、前記第２のデジタル信号処理部により検出された偏波依存劣化に基づいて前記電界情報信号を補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
4. 前記フレームは、互いに直行する第１および第２の偏波に対応する第１および第２のチェックビットを含み、
   前記第１のデジタル信号処理部は、前記第１のチェックビットが前記第１の偏波により伝送され、前記第２のチェックビットが前記第２の偏波により伝送されるようにマッピングを行い、
   前記第２のデジタル信号処理部は、フレーム毎に、前記第１のチェックビットについての誤り率および前記第２のチェックビットについての誤り率に基づいて、前記光信号の偏波依存劣化を検出する
   ことを特徴とする請求項３に記載の光伝送システム。
5. 前記フレームは、互いに直行する第１および第２の偏波に対応する第１および第２のデータ、および前記第１および第２データに対応する第１および第２の誤り訂正コードを含み、
   前記第１のデジタル信号処理部は、前記第１の偏波により前記第１のデータおよび前記第１の誤り訂正コードが伝送され、前記第２の偏波により前記第２のデータおよび前記第２の誤り訂正コードが伝送されるようにマッピングを行い、
   前記第２のデジタル信号処理部は、フレーム毎に、前記第１の誤り訂正コードを利用した誤り訂正数および前記第２の誤り訂正コードを利用した誤り訂正数に基づいて、前記光信号の偏波依存劣化を検出する
   ことを特徴とする請求項３に記載の光伝送システム。
6. 前記第１のデジタル信号処理部は、前記送信信号から複数の電界情報信号を生成し、
   前記送信器フロントエンド部は、前記複数の電界情報信号から互いにキャリア周波数の異なる複数の光信号を生成し、
   前記受信器フロントエンド部は、前記複数の光信号に対応する複数の電気信号を生成し、
   前記第２のデジタル信号処理部は、前記複数の電気信号に基づいて前記複数の光信号の偏波依存劣化を検出し、
   前記第１のデジタル信号処理部は、前記第２のデジタル信号処理部によって検出される前記複数の光信号の偏波依存劣化に基づいて、対応する電界情報信号をそれぞれ補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
7. 前記第１のデジタル信号処理部は、前記送信信号から複数の電界情報信号を生成し、
   前記送信器フロントエンド部は、前記複数の電界情報信号を表す信号から複数のサブキャリアを含む光信号を生成し、
   前記受信器フロントエンド部は、前記光信号を表す電気信号を生成し、
   前記第２のデジタル信号処理部は、前記電気信号に基づいて前記光信号に含まれている複数のサブキャリアの偏波依存劣化を検出し、
   前記第１のデジタル信号処理部は、前記第２のデジタル信号処理部によって検出される前記複数のサブキャリアの偏波依存劣化に基づいて、対応する電界情報信号をそれぞれ補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
8. 前記第１のデジタル信号処理部は、前記複数の電界情報信号の少なくとも一部を、互いに異なるタイミングで補正する
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の光伝送システム。
9. 光送信器および光受信器を有する光伝送システムであって、
   前記光送信器は、
   送信信号に対応する複数の電界情報信号を生成する第１のデジタル信号処理部と、
   前記複数の電界情報信号から互いにキャリア周波数の異なる複数の光信号を生成する送信器フロントエンド部と、を有し、
   前記光受信器は、
   前記複数の光信号に対応する複数の電気信号を生成する受信器フロントエンド部と、
   前記複数の電気信号に基づいて前記複数の光信号を復調する第２のデジタル信号処理部と、を有し、
   前記第１のデジタル信号処理部は、ランダムまたは実質的にランダムなパラメータで前記複数の電界情報信号をそれぞれ補正する
   ことを特徴とする光伝送システム。
10. 送信信号に対応する電界情報信号を生成するデジタル信号処理部と、
    前記電界情報信号から光信号を生成する送信器フロントエンド部と、を有し、
    前記デジタル信号処理部は、前記光信号を受信する光受信器において検出された前記光信号についての偏波依存劣化に基づいて、前記電界情報信号を補正する
    ことを特徴とする光送信器。
11. 光送信器において、送信信号に対応する電界情報信号を生成し、
    前記光送信器において、前記電界情報信号から光信号を生成し、
    前記光送信器から光受信器へ前記光信号を送信し、
    前記光受信器において、前記光信号の偏波依存劣化を検出し、
    前記偏波依存劣化を表す情報を前記光受信器から前記光送信器へ通知し、
    前記光送信器において、前記光受信器により検出された偏波依存劣化に基づいて、前記電界情報信号を補正する
    ことを特徴とする光信号伝送方法。

Images