JPWO2015052874A1 - 光伝送システム - Google Patents

Abstract

受信部は、信号光の光周波数 f1 と近接する光周波数 f11，f12 で、所定の光周波数間隔ΔＦに制御された２つのＬＯ光を用いる２つのコヒーレント受信機と、各コヒーレント受信機から出力から送信データ信号列を復調するデジタル信号処理部とを備えた構成であり、デジタル信号処理部は、２つのＬＯ光に対して、信号光の光周波数 f1 と近接する仮想的な基準周波数f1' に対する一方のＬＯ光の周波数差Δf1が設定されたときに、他方のＬＯ光の周波数差Δf2をΔf1−ΔＦから求める処理を行い、２つのコヒーレント受信機から出力される各電気信号を入力し、周波数差Δf1，Δf2に起因して各電気信号に生じる位相回転を補償する。

Description

本発明は、デジタルコヒーレント技術と複数の受信機を用いてＭＩＭＯ信号処理を行う光伝送システムに関する。

１波長あたりの伝送速度が 100Ｇbit/s 以上の超高速伝送システムでは、コヒーレント光通信技術とデジタル信号処理技術を組み合わせたデジタルコヒーレント技術が広く用いられるようになってきた。非特許文献１に記載のＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying ）方式は、 100Ｇbit/s 長距離光伝送システムにおける変復調方式として標準となっている。 100Ｇbit/s 長距離光伝送システムでは、例えば４値の位相変調を用いて32Ｇbit/s の信号を生成し、さらにこの信号を２多重してコヒーレント光信号を生成し、さらに２つの偏波を用いることで２多重して 128Ｇbit/s のコヒーレント光信号を生成する。異なる波長のＤＰ−ＱＰＳＫ光信号を波長多重することにより、数Ｔbit/s の伝送容量をもつ光伝送システムも可能になっている。

受信側では、信号光と同じ波長のローカル光を用いてコヒーレント受信し、その受信信号をＡ／Ｄコンバータを用いてデジタル化した後にＤＳＰによるデジタル信号処理する。これにより、伝送路の波長分散補償、偏波分散補償、偏波信号の分離、位相推定等を行うことで優れた伝送特性が実現されている。

一方、無線伝送の分野では、更なる受信特性向上のアプローチとして、複数の受信機を用いて受信感度を向上するＭＩＭＯダイバーシチ技術が非特許文献２で提案されている。

OIF,"100G Ultra Long Haul DWDM Framework Document" 佐和橋衛，樋口健一，前田規行，田岡秀和, "マルチアンテナ無線伝送技術 その１マルチアンテナ無線伝送技術の概要", NTT DoCoMoテクニカル・ジャーナル, Vol.13, No.3, pp.68-75, 2005 Yojiro Mori, Chao Zhang, and Kazuro Kikuchi,"Novel configuration of finite-impulse-response filters tolerant to carrier-phase fluctuations in digital coherent optical receivers for higherorder quadrature amplitude modulation signals ", Optics Express, vol. 20, no. 24, pp.26236-26251, 2012.

ＭＩＭＯダイバーシチ技術において、その効果が最も現れるのは、合成する信号間の相関が低い場合である。しかし、光伝送において相関の低い信号を得るために異なる経路を伝送した信号光や異なる波長の信号光を用いると、伝送容量の観点では、システム全体の伝送容量は低下することになる。

本発明は、１つまたは複数の信号光に対して複数のコヒーレント受信機を用いる構成により、伝送容量を低下することなく受信特性を改善することができる光伝送システムを提供することを目的とする。

第１の発明は、光ファイバ伝送路を介して接続される送信部と受信部との間で信号光を伝送する光伝送システムにおいて、送信部は、光周波数 f1 の光キャリア信号を２つのデータ信号列で偏波多重変調した信号光を生成し、光ファイバ伝送路に送出する構成であり、受信部は、信号光の光周波数 f1 と近接しかつ f11＜f12 である光周波数f11,f12 で、所定の光周波数間隔ΔＦに制御された２つのＬＯ光を用いて、信号光をそれぞれコヒーレント検波する２つのコヒーレント受信機と、各コヒーレント受信機から出力される電気信号を入力してデジタル信号処理を施し、２つのデータ信号列を復調するデジタル信号処理部とを備えた構成であり、デジタル信号処理部は、２つのＬＯ光に対して、信号光の光周波数 f1 と近接する仮想的な基準周波数f1' が設定され、当該基準周波数f1' に対する一方のＬＯ光の周波数差Δf1が設定されたときに他方のＬＯ光の周波数差Δf2をΔf1−ΔＦから求める処理を行い、２つのコヒーレント受信機から出力される各電気信号を入力し、周波数差Δf1，Δf2に起因して各電気信号に生じる位相回転を補償する複数の位相回転補償回路と、複数の位相回転補償回路の出力に対して適応等化処理を行う波形等化回路と、波形等化回路の出力に対して信号光の光周波数 f1 と仮想的な基準周波数f1' の周波数差によって生じる位相回転の残留成分を補償する位相推定回路とを備える。

第１の発明の光伝送システムにおいて、受信部は、２つのＬＯ光の光周波数間隔をΔＦに制御する代わりにその周波数間隔ΔＦ’を測定する周波数差測定器を備え、デジタル信号処理部は、測定した周波数間隔ΔＦ’に基づいて、基準周波数f1' に対する一方のＬＯ光の周波数差Δf1を設定したときに他方のＬＯ光の周波数差Δf2をΔf1−ΔＦ’から求める処理を行う。

第２の発明は、光ファイバ伝送路を介して接続される送信部と受信部との間で信号光を伝送する光伝送システムにおいて、送信部は、光周波数 f1 の光キャリア信号を２つのデータ信号列で偏波多重変調した信号光を生成し、光ファイバ伝送路に送出する構成であり、受信部は、信号光の光周波数 f1 と近接しかつ f11＜ f12＜…＜f1p 、ｐは３以上の整数である光周波数f11, f12, …, f1p で、それぞれ所定の光周波数間隔ΔＦ1 〜ΔＦ(p-1) に制御された第１のＬＯ光〜第ｐのＬＯ光を用いて、信号光をそれぞれコヒーレント検波するｐ個のコヒーレント受信機と、各コヒーレント受信機から出力される電気信号を入力してデジタル信号処理を施し、２つのデータ信号列を復調するデジタル信号処理部とを備えた構成であり、デジタル信号処理部は、第１のＬＯ光〜第ｐのＬＯ光に対して、信号光の光周波数 f1 と近接する仮想的な基準周波数f1' が設定され、当該基準周波数f1' に対する第１のＬＯ光の周波数差Δf1が設定されたときに第２のＬＯ光の周波数差Δf2をΔf1−ΔＦ1 から求め、さらに第ｐのＬＯ光の周波数差ΔfpをΔf(p-1)−ΔＦ(p-1) から求める処理を行い、ｐ個のコヒーレント受信機から出力される各電気信号を入力し、周波数差Δf1〜Δfpに起因して各電気信号に生じる位相回転を補償する複数の位相回転補償回路と、複数の位相回転補償回路の出力に対して適応等化処理を行う波形等化回路と、波形等化回路の出力に対して信号光の光周波数 f1 と仮想的な基準周波数f1' の周波数差によって生じる位相回転の残留成分を補償する位相推定回路とを備える。

第２の発明の光伝送システムにおいて、受信部は、第１のＬＯ光〜第ｐのＬＯ光の光周波数間隔をΔＦ1 〜ΔＦ(p-1) に制御する代わりにその周波数間隔ΔＦ1'〜ΔＦ(p-1)'を測定する周波数差測定器を備え、デジタル信号処理部は、測定した周波数間隔ΔＦ1'〜ΔＦ(p-1)'に基づいて、基準周波数f1' に対する第１のＬＯ光の周波数差Δf1を設定したときに他のＬＯ光の周波数差Δf2〜ΔfpをΔf1−ΔＦ1'〜Δf(p-1)−ΔＦ(p-1)'から求める処理を行う。

第３の発明は、光ファイバ伝送路を介して接続される送信部と受信部との間で信号光を伝送する光伝送システムにおいて、送信部は、光周波数 f1 ，f2の光キャリア信号をそれぞれ２つのデータ信号列で偏波多重変調した第１の信号光および第２の信号光を生成し、さらに各信号光を波長多重して光ファイバ伝送路に送出する構成であり、受信部は、信号光の光周波数 f1 ，f2とそれぞれ近接しかつ f11＜f12 である光周波数 f11，f12 で、所定の光周波数間隔ΔＦに制御された２つのＬＯ光を用いて、波長多重伝送された信号光をそれぞれコヒーレント検波する２つのコヒーレント受信機と、各コヒーレント受信機から出力される電気信号を入力してデジタル信号処理を施し、第１の信号光で伝送された２つのデータ信号列と、第２の信号光で伝送された２つのデータ信号列とを復調するデジタル信号処理部とを備えた構成であり、デジタル信号処理部は、２つのＬＯ光に対して、信号光の光周波数 f1 ，f2とそれぞれ近接する仮想的な基準周波数 f1'，f2' が設定され、当該基準周波数 f1'，f2' に対する一方のＬＯ光の周波数差Δf11 ，Δf12 が設定されたときに、他方のＬＯ光の周波数差Δf21 ，Δf22 をΔf11 −ΔＦ，Δf12 −ΔＦから求める処理を行い、２つのコヒーレント受信機から出力される各電気信号を入力し、周波数差Δf11 ，Δf21 に起因して各電気信号に生じる位相回転を補償し、第１の信号光で伝送された信号成分を分離して出力する第１の複数の位相回転補償回路と、第１の複数の位相回転補償回路の出力に対して適応等化処理を行う第１の波形等化回路と、第１の波形等化回路の出力に対して第１の信号光の光周波数 f1 と仮想的な基準周波数f1' の周波数差によって生じる位相回転の残留成分を補償する第１の位相推定回路と、２つのコヒーレント受信機から出力される各電気信号を入力し、周波数差Δf12 ，Δf22 に起因して各電気信号に生じる位相回転を補償し、第２の信号光で伝送された信号成分を分離して出力する第２の複数の位相回転補償回路と、第２の複数の位相回転補償回路の出力に対して適応等化処理を行う第２の波形等化回路と、第２の波形等化回路の出力に対して信号光の光周波数 f2 と仮想的な基準周波数f2' の周波数差によって生じる位相回転の残留成分を補償する第２の位相推定回路とを備える。

第３の発明の光伝送システムにおいて、受信部は、２つのＬＯ光の光周波数間隔をΔＦに制御する代わりにその周波数間隔ΔＦ’を測定する周波数差測定器を備え、デジタル信号処理部は、測定した周波数間隔ΔＦ’に基づいて、基準周波数f1' ，f2' に対する一方のＬＯ光の周波数差Δf11 ，Δf12 が設定されたときに、他方のＬＯ光の周波数差Δf21 ，Δf22 をΔf11 −ΔＦ' ，Δf12 −ΔＦ’から求める処理を行う。

第４の発明は、光ファイバ伝送路を介して接続される送信部と受信部との間で信号光を伝送する光伝送システムにおいて、ｎ，ｍを２以上の整数、ｋを１〜ｎの整数、ｉを２〜ｍの整数としたときに、送信部は、光周波数f1〜fnの光キャリア信号をそれぞれ２つのデータ信号列で偏波多重変調したｎ個の信号光を生成し、さらにｎ個の信号光を波長多重して光ファイバ伝送路に送出する構成であり、受信部は、信号光の光周波数f1〜fnと近接しかつ f11＜f12 ＜…＜f1m である光周波数 f11〜f1m で、それぞれ所定の光周波数間隔ΔF1〜ΔF(m-1)に制御されたｍ個のＬＯ光を用いて、信号光をそれぞれコヒーレント検波するｍ個のコヒーレント受信機と、ｍ個のコヒーレント受信機から出力される電気信号を入力してデジタル信号処理を施し、２×ｎ個のデータ信号列を復調するデジタル信号処理部とを備えた構成であり、デジタル信号処理部は、ｍ個のＬＯ光に対して、信号光の光周波数 fk と近接する仮想的な基準周波数fk' が設定され、当該基準周波数fk' に対する１つのＬＯ光の周波数差Δfkが設定されたときに他のＬＯ光の周波数差ΔfiをΔf(i-1)−ΔF(i-1)から求める処理を行い、ｍ個のコヒーレント受信機から出力される各電気信号を入力し、周波数差Δfkに起因して各電気信号に生じる位相回転を補償する複数の位相回転補償回路と、複数の位相回転補償回路の出力に対して適応等化処理を行う波形等化回路と、波形等化回路の出力に対して信号光の光周波数 fk と仮想的な基準周波数fk' の周波数差によって生じる位相回転の残留成分を補償する位相推定回路とを備える。

第４の発明の光伝送システムにおいて、受信部は、ｍ個のＬＯ光の光周波数間隔をΔF1〜ΔF(m-1)に制御する代わりにその周波数間隔ΔF1’〜ΔF(m-1)’を測定する周波数差測定器を備え、デジタル信号処理部は、測定した周波数間隔ΔF1’〜ΔF(m-1)’に基づいて、基準周波数fk' に対する１つのＬＯ光の周波数差Δfkを設定したときに他のＬＯ光の周波数差ΔfiをΔf(i-1)−ΔF(i-1)から求める処理を行う。

本発明は、受信部の複数のコヒーレント受信機で用いる複数のＬＯ光の光周波数間隔を規定値に制御することにより、信号光の光周波数と各ＬＯ光の光周波数との間にゆらぎが存在しても、信号光と各ＬＯ光の周波数差による位相回転を補償して安定した復調処理を行うことができる。

また、１つまたは複数の信号光に対して複数のコヒーレント受信機を用いる構成によりダイバーシチ効果を可能とし、伝送容量を低下することなく受信特性を改善することができる。

本発明の実施例１の構成を示す図である。 実施例１のデジタル信号処理部２５の構成例を示す図である。 本発明の実施例２の構成を示す図である。 本発明の実施例３の構成を示す図である。 実施例３のデジタル信号処理部２５の構成例を示す図である。 本発明の実施例５の構成を示す図である。 実施例５のデジタル信号処理部２５の構成例を示す図である。 本発明の実施例７の構成を示す図である。 本発明の実施例８の構成を示す図である。 実施例８のデジタル信号処理部２５の構成例を示す図である。 本発明の実施例９の構成を示す図である。 従来構成および本発明構成による復調信号例を示す図である。 従来構成および本発明構成による復調信号例を示す図である。 本発明の実施例１０の構成を示す図である。

図１は、本発明の光伝送システムの実施例１の構成を示す。
図１において、実施例１の光伝送システムは、送信部１０と受信部２０が光ファイバ伝送路５０を介して接続される。送信部１０は、信号光源１１と偏波多重ベクトル変調器１２とにより構成される。信号光源１１は、光周波数 f1 の光キャリア信号を出力する。偏波多重ベクトル変調器１２は、信号光源１１から出力される光周波数 f1 の光キャリア信号を２つのデータ信号列Data1x，Data1yで偏波多重変調し、生成された信号光を光ファイバ伝送路５０に出力する。

受信部２０は、光カプラ２１と、コヒーレント受信機２２−１，２２−２と、位相同期回路２３と、ＬＯ光源２４−１，２４−２と、デジタル信号処理部２５とにより構成される。光カプラ２１は、光ファイバ伝送路５０を介して受信した信号光を２つに分岐してコヒーレント受信機２２−１，２２−２に入力する。ＬＯ光源２４−１，２４−２は、信号光の光周波数 f1 と近接する光周波数 f11，f12 で、位相同期回路２３により所定の光周波数間隔ΔＦに制御されたＬＯ光をコヒーレント受信機２２−１，２２−２に入力する。ここで、 f11＜f12 、ΔＦ＝ f12−f11 である。コヒーレント受信機２２−１，２２−２は、光カプラ２１で分岐された光周波数f1の信号光を光周波数 f11，f12 のＬＯ光でそれぞれコヒーレント検波してデジタル信号処理部２５に出力する。デジタル信号処理部２５は、コヒーレント受信機２２−１，２２−２から入力する電気信号をデジタル信号処理し、データ信号列Data1x，Data1yを復調する。

実施例１では、ＬＯ光源２４−１，２４−２の光周波数 f11，f12 は、信号光の光周波数 f1 の近傍に設定されるが、現実的には光源の周波数ゆらぎもあって安定的に信号光の光周波数 f1 と一致させることは困難である。ただし、位相同期回路２３により、２つのＬＯ光の光周波数間隔ΔＦを規定値に制御することは可能であり、２つのＬＯ光は同じ周波数方向にゆらぐことになる。この制御により、図１(2) に示すように、信号光の光周波数f1とほぼ等しい仮想的な基準周波数f1' に対して、一方のＬＯ光の周波数差Δf1を設定すると、他方のＬＯ光との周波数差Δf2は以下のように求まる。
Δf2＝Δf1−ΔＦ

すなわち、信号光の光周波数 f1 に近接する仮想的な基準周波数f1' を基準に、一方のＬＯ光による位相回転量Δf1を決めると、他方のＬＯ光による位相回転量Δf2が求まる関係となる。デジタル信号処理部２５の位相回転補償回路では、図１(3),(4) に示すように、コヒーレント受信機２２−１，２２−２から入力する電気信号に含まれる位相回転量Δf1，Δf2を補償することにより、各ＬＯ光の周波数ゆらぎに影響されずにデータ信号列の復調が可能となる。なお、位相回転補償は、周波数領域で補償する構成でもよい。

図２は、実施例１のデジタル信号処理部２５の構成例を示す。
図２において、コヒーレント受信機２２−１，２２−２から出力された直交する偏波成分に相当するそれぞれ２つの複素信号は、Ａ／Ｄコンバータ１−１１，１−１２，１−２１，１−２２によってサンプリング周期Ｔでデジタル信号に変換された後、分散補償回路２−１１，２−１２，２−２１，２−２２に入力される。各分散補償回路は、入力された各複素信号に対して光ファイバ伝送路５０における総波長分散量に相当する共通の分散補償を施し、複素信号Ｅ_1x，Ｅ_1y，Ｅ_2x，Ｅ_2yを出力する。

位相回転補償回路３−１１，３−１２は複素信号Ｅ_1x，Ｅ_1yを入力し、光周波数f1の信号光と光周波数f11 のＬＯ光の周波数差による位相回転量Δf1を補償した複素信号Ｅ_1tx ，Ｅ_1ty を出力する。位相回転補償回路３−２１，３−２２は複素信号Ｅ_2x，Ｅ_2yを入力し、光周波数f1の信号光と光周波数f12 のＬＯ光の周波数差による位相回転量Δf2を補償した複素信号Ｅ_2tx ，Ｅ_2ty を出力する。

波形等化回路４は、位相回転補償回路３−１１，３−１２，３−２１，３−２２から出力される複素信号Ｅ_1tx ，Ｅ_1ty ，Ｅ_2tx ，Ｅ_2ty を入力し、偏波成分ごとに最尤推定によりＦＩＲフィルタの適応信号処理を行い、複素信号Ｅ_1X，Ｅ_1Yを出力する。この複素信号Ｅ_1X，Ｅ_1Yには、信号光の光周波数f1と各ＬＯ光の仮想的な基準周波数f1' との周波数差および位相差によって生じる位相回転残留成分が含まれる。

位相推定回路５−１，５−２は、波形等化回路４から入力する複素信号Ｅ_1X，Ｅ_1Yの位相回転残留成分を補償した複素信号を識別回路６−１，６−２に出力する。識別回路６−１，６−２は、入力する複素信号からデータ信号列Data1x，Data1yを復調して出力する。

ここで、コヒーレント受信機２２−１，２２−２が出力する複素信号の位相回転成分の補償原理について説明する。

送信部１０で偏波多重変調し、生成された信号光の各偏波成分の複素電界をＥ_1,ix，Ｅ_1,iyと表す。光ファイバ伝送路５０を伝送した信号光の各偏波成分の複素電界Ｅ_1,ox，Ｅ_1,oyは、光ファイバ伝送路５０の伝達関数行列Ｔ₁ を用いて式(1) で表される。

式(1) で表される光ファイバ伝送路５０を伝送した信号光は、コヒーレント受信機２２−１，２２−２でコヒーレント検波され、式(2) に示す複素信号Ｅ_1x，Ｅ_1y，Ｅ_2x，Ｅ_2yとして出力される。図１(2),(3) にそのイメージを示す。

式(2) のＲ₁ ，Ｒ₂ は、各ＬＯ光による位相回転量Δf1，Δf2から生じるコヒーレント受信機の周波数特性を表す行列を示す。exp(j2πΔf1t)およびexp(j2πΔf2t)は、各ＬＯ光による位相回転量Δf1，Δf2に応じた位相回転項を示す。Φ₀(t)は、信号光の光周波数f1と各ＬＯ光の仮想的な基準周波数f1' との周波数差f1−f1' から生じる位相回転を表す行列を示す。Φ₁ ，Φ₂ は、信号光と各ＬＯ光の位相差から生じる位相回転を表す行列を示す。ｔは時間である。

位相回転補償回路３−１１，３−１２，３−２１，３−２２において、信号光と各ＬＯ光の周波数差による位相回転量Δf1，Δf2を補償した複素信号Ｅ_1tx ，Ｅ_1ty ，Ｅ_2tx ，Ｅ_2ty は、式(3) のように表される。

式(3) において、信号光の光周波数 f1 と各ＬＯ光の仮想的な基準周波数f1' はほぼ等しく、各ＬＯ光の光周波数間隔ΔＦは一定であるため、Ｒ₁ ，Ｒ₂ はほぼ定数行列となる。また、ＬＯ光間の位相は同期しているため、Φ₁ ，Φ₂ は定数行列と見なすことができる。よって、位相回転補償回路３−１１，３−１２，３−２１，３−２２では、デジタルコヒーレント方式で一般に用いられるＣＭＡまたはＬＭＳ等の適応等化アルゴリズムを用いて、Ｒ₁ ^-1，Ｒ₂ ^-1，Φ₁ ^-1，Φ₂ ^-1，Ｔ₁ ^-1 が近似的に計算可能であり、各ＬＯ光による位相回転量Δf1，Δf2の補償が可能となる。なお、ＣＭＡまたはＬＭＳ等の適応等化アルゴリズムは非特許文献３に記載されている。図１(4) にそのイメージを示す。

一方、信号光の光周波数 f1 と各ＬＯ光の仮想的な基準周波数f1' の周波数差、すなわちゆらぎによって生じるΦ₀(t)は補償されずに残るが、式(3) で共通であり、各式の相対的な位相ゆらぎは０である。よって、Φ₀(t)は、一般的なデジタルコヒーレント方式と同様に、後段の位相推定回路５−１，５−２によって補償可能である。さらに、送信信号Ｅ_1,ix，Ｅ_1,iyに対する２つの異なる式を用いることによるダイバーシチ効果により、高精度に送信データＥ_1,ix，Ｅ_1,iyを計算することができる。

図１２は、従来構成および本発明の実施例１の構成による復調信号例を示す。ここでは、64Ｇbit/s の単一偏波ＱＰＳＫ信号に対して、各ＬＯ光の周波数間隔ΔＦとして12ＧHzをもつ２つの受信系を用いた場合の計算例を示す。受信時のＯＳＮＲは14ｄＢになるように調整した。従来の受信系を用いた場合のＢＥＲ（Bit error rate) が 3.4×10^-4であったのに対して、本発明を用いた場合のＢＥＲは 3.5×10^-5と１桁の改善が確認された。

図３は、本発明の実施例２の構成を示す。
実施例１の受信部２０は、各ＬＯ光を位相同期させることにより周波数間隔ΔＦを規定値に一定制御し、デジタル信号処理部２５でΔＦとの関係で求まる位相回転量Δf1，Δf2を補償する構成であった。実施例２の受信部２０は、各ＬＯ光の周波数間隔ΔＦを測定してデジタル信号処理部２５に入力して処理する構成である。

図３において、周波数差測定器２６は、ＬＯ光源２４−１，２４−２の各ＬＯ光の周波数間隔ΔＦを測定し、デジタル信号処理部２５に与える。例えば、２つのＬＯ光を合成したビート信号の周期からΔＦを求めることができる。また、２つのＬＯ光をコヒーレント受信機２２−１，２２−２に入力して得られるcos(ΔＦ）成分またはsin(ΔＦ）成分から計算することができる。デジタル信号処理部２５では、信号光と一方のＬＯ光の周波数差による位相回転量Δf1を決め、さらに測定したΔＦから信号光と他方のＬＯ光の周波数差による位相回転量Δf2を求め、それぞれの位相回転量Δf1，Δf2を補償する構成である。その他の構成は、実施例１と同様である。

図４は、本発明の実施例３の構成を示す。
図４において、実施例３の光伝送システムは、送信部１０と受信部２０が光ファイバ伝送路５０を介して接続される。実施例３の受信部２０は、ｐ個のコヒーレント受信機を有する構成である。ｐは３以上の整数である。

送信部１０は、信号光源１１と偏波多重ベクトル変調器１２とにより構成される。信号光源１１は、光周波数 f1 の光キャリア信号を出力する。偏波多重ベクトル変調器１２は、信号光源１１から出力される光周波数 f1 の光キャリア信号を２つのデータ信号列Data1x，Data1yで偏波多重変調し、生成された信号光を光ファイバ伝送路５０に出力する。

受信部２０は、光カプラ２１と、コヒーレント受信機２２−１〜２２−ｐと、位相同期回路２３と、ＬＯ光源２４−１〜２４−ｐと、デジタル信号処理部２５とにより構成される。光カプラ２１は、光ファイバ伝送路５０を介して受信した信号光をｐ分岐してコヒーレント受信機２２−１〜２２−ｐに入力する。ＬＯ光源２４−１〜２４−ｐは、信号光の光周波数 f1 と近接する光周波数f11, f12, …, f1p で、位相同期回路２３により所定の光周波数間隔ΔＦ1 ，ΔＦ2 ，…，ΔＦ(p-1) に制御されたＬＯ光をコヒーレント受信機２２−１〜２２−ｐに入力する。ここで、f11 ＜f12 ＜…＜f1p 、ΔＦ1 ＝ f12−f11 、…、ΔＦ(p-1) ＝ f1p−f1(p-1) である。コヒーレント受信機２２−１〜２２−ｐは、光カプラ２１で分岐された光周波数f1の信号光を光周波数 f11〜f1p のＬＯ光でそれぞれコヒーレント検波してデジタル信号処理部２５に出力する。デジタル信号処理部２５は、コヒーレント受信機２２−１〜２２−ｐから入力れる電気信号をデジタル信号処理し、データ信号列Data1x，Data1yを復調する。

実施例３は、図１および図２に示す実施例１の構成におけるＬＯ光を３以上に増やした構成となり、位相回転補償原理は同様である。すなわち、図４に示すように、隣接するＬＯ光の光周波数間隔ΔＦj は既知であり、一定制御される。なお、ｊ＝1, 2, …, p-1 である。信号光の光周波数 f1 とほぼ等しい仮想的な基準周波数f1' に対して、１つのＬＯ光の周波数差Δf1を設定すると、他のＬＯ光との周波数差Δf2〜Δfpは、順次以下のように求まる。
Δf2＝Δf1−ΔＦ1
Δf3＝Δf2−ΔＦ2
…
Δfp＝Δf(p-1)−ΔＦ(p-1)

したがって、実施例３に示したデジタル信号処理部２５では、実施例１と同様に、コヒーレント受信機２２−１〜２２−ｐから入力する電気信号に含まれる位相回転量Δf1〜Δfpを補償することにより、各ＬＯ光の周波数ゆらぎに影響されずにデータ信号列の復調が可能となる。

図５は、実施例３のデジタル信号処理部２５の構成例を示す。
図５において、コヒーレント受信機２２−１〜２２−ｐから出力された直交する偏波成分に相当するそれぞれ２つの複素信号は、Ａ／Ｄコンバータ１−１１，１−１２，〜，１−ｐ１，１−ｐ２によってサンプリング周期Ｔでデジタル信号に変換された後、分散補償回路２−１１，２−１２，〜，２−ｐ１，２−ｐ２に入力される。各分散補償回路は、入力された各複素信号に対して光ファイバ伝送路５０における総波長分散量に相当する共通の分散補償を施し、複素信号Ｅ_1x，Ｅ_1y，〜，Ｅ_px，Ｅ_pyを出力する。

位相回転補償回路３−１１，３−１２，〜，３−ｐ１，３−ｐ２は、複素信号Ｅ_1x，Ｅ_1y，〜，Ｅ_px，Ｅ_pyをそれぞれ入力し、信号光と各ＬＯ光の周波数差による位相回転量Δf1〜Δfpを補償した複素信号Ｅ_1tx ，Ｅ_1ty ，〜，Ｅ_ptx ，Ｅ_pty を出力する。

波形等化回路４は、位相回転補償回路３−１１，３−１２，〜，３−ｐ１，３−ｐ２から出力される複素信号Ｅ_1tx ，Ｅ_1ty ，〜，Ｅ_ptx ，Ｅ_pty を入力し、偏波成分ごとに最尤推定によりＦＩＲフィルタの適応信号処理を行い、複素信号Ｅ_1X，Ｅ_1Yを出力する。この複素信号Ｅ_1X，Ｅ_1Yには、信号光の光周波数f1と各ＬＯ光の仮想的な基準周波数f1' との周波数差および位相差によって生じる位相回転残留成分が含まれる。

位相推定回路５−１，５−２は、波形等化回路４から入力する複素信号Ｅ_1X，Ｅ_1Yの位相回転残留成分を補償した複素信号を識別回路６−１，６−２に出力する。識別回路６−１，６−２は、入力する複素信号からデータ信号列Data1x，Data1yを復調して出力する。

実施例４は、実施例３の位相同期回路２３に代えて、ｐ個のＬＯ光の光周波数間隔をΔＦ1 〜ΔＦ(p-1) に制御する代わりに、その周波数間隔ΔＦ1'〜ΔＦ(p-1)'を測定する周波数差測定器を備える構成とする。周波数差測定器については、実施例２と同様の構成により対応できる。デジタル信号処理部２５では、信号光と１つのＬＯ光の周波数差による位相回転量Δf1を決め、さらに測定した周波数間隔ΔＦ1'〜ΔＦ(p-1)'から信号光と他のＬＯ光の周波数差による位相回転量Δf2〜Δfpを順次求め、それぞれの位相回転量Δf1〜Δfpを補償する構成である。その他の構成は、実施例１と同様である。

図６は、本発明の実施例５の構成を示す。
図６において、実施例５の光伝送システムは、送信部１０と受信部２０が光ファイバ伝送路５０を介して接続される。実施例５の送信部１０は、光周波数f1，f2の信号光を波長多重して送信する構成である。

送信部１０は、信号光源１１−１，１１−２と、偏波多重ベクトル変調器１２−１，１２−２と、波長合波器１３とにより構成される。信号光源１１−１は、光周波数 f1 の光キャリア信号を出力する。信号光源１１−２は、光周波数 f2 の光キャリア信号を出力する。ここで、f1＜f2である。偏波多重ベクトル変調器１２−１は、信号光源１１−１から出力される光周波数 f1 の光キャリア信号を２つのデータ信号列Data1x，Data1yで偏波多重変調した信号光を生成する。偏波多重ベクトル変調器１２−２は、信号光源１１−２から出力される光周波数 f2 の光キャリア信号を２つのデータ信号列Data2x，Data2yで偏波多重変調した信号光を生成する。波長合波器１３は、偏波多重ベクトル変調器１２−１，１２−２から出力される光周波数f1，f2の各信号光を合波した信号光を光ファイバ伝送路５０に出力する。

受信部２０は、光カプラ２１と、コヒーレント受信機２２−１，２２−２と、位相同期回路２３と、ＬＯ光源２４−１，２４−２と、デジタル信号処理部２５とにより構成される。光カプラ２１は、光ファイバ伝送路５０を介して受信した信号光を２つに分岐してコヒーレント受信機２２−１，２２−２に入力する。ＬＯ光源２４−１は、信号光の光周波数 f1 と近接する光周波数f11 のＬＯ光をコヒーレント受信機２２−１に入力する。ＬＯ光源２４−２は、信号光の光周波数 f2 と近接する光周波数f12 のＬＯ光をコヒーレント受信機２２−２に入力する。このＬＯ光の光周波数 f11，f12 は、位相同期回路２３により所定の光周波数間隔ΔＦに制御される。ここで、 f11＜f12 、ΔＦ＝ f12−f11 である。コヒーレント受信機２２−１は、光カプラ２１で分岐された光周波数f1，f2の信号光を光周波数f11 のＬＯ光でコヒーレント検波してデジタル信号処理部２５に出力する。コヒーレント受信機２２−２は、光カプラ２１で分岐された光周波数f1，f2の信号光を光周波数f12 のＬＯ光でコヒーレント検波してデジタル信号処理部２５に出力する。デジタル信号処理部２５は、コヒーレント受信機２２−１，２２−２から入力する電気信号をデジタル信号処理し、データ信号列Data1x，Data1yとデータ信号列Data2x，Data2yを復調する。

実施例５では、ＬＯ光源２４−１，２４−２の光周波数 f11，f12 は、信号光の光周波数 f1, f2 のそれぞれ近傍に設定されるが、位相同期回路２３により、２つのＬＯ光の光周波数間隔ΔＦは規定値に制御される。この制御により、図６に示すように、一方の信号光の光周波数f1とほぼ等しい仮想的な基準周波数f1' に対して、一方のＬＯ光の周波数差Δf11 を設定すると、他方のＬＯ光との周波数差Δf21 は以下のように求まる。
Δf21 ＝Δf11 −ΔＦ
また、他方の信号光の光周波数f2とほぼ等しい仮想的な基準周波数f2' に対して、一方のＬＯ光の周波数差Δf12 を設定すると、他方のＬＯ光との周波数差Δf22 は以下のように求まる。
Δf22 ＝Δf12 −ΔＦ

すなわち、各信号光の光周波数 f1, f2 に近接する仮想的な基準周波数f1',f2' を基準に、一方のＬＯ光による位相回転量Δf11 ，Δf12 を決めると、他方のＬＯ光による位相回転量Δf21 ，Δf22 が求まる関係となる。デジタル信号処理部２５の位相回転補償回路では、コヒーレント受信機２２−１，２２−２から入力する電気信号に含まれる一方のＬＯ光による位相回転量Δf11 ，Δf12 を補償し、かつ他方のＬＯ光による位相回転量Δf21 ，Δf22 を補償することにより、各ＬＯ光の周波数ゆらぎに影響されずに、波長多重伝送された各信号光のデータ信号列の復調が可能となる。

図７は、実施例５のデジタル信号処理部２５の構成例を示す。
図７において、コヒーレント受信機２２−１〜２２−２から出力された直交する偏波成分に相当するそれぞれ２つの複素信号は、Ａ／Ｄコンバータ１−１１，１−１２，１−２１，１−２２によってサンプリング周期Ｔでデジタル信号に変換された後、分散補償回路２−１１，２−１２，２−２１，２−２２に入力される。各分散補償回路は、入力された各複素信号に対して光ファイバ伝送路５０における総波長分散量に相当する共通の分散補償を施し、複素信号Ｅ_1x，Ｅ_1y，Ｅ_2x，Ｅ_2yを出力する。

位相回転補償回路３−111 ，３−112 は複素信号Ｅ_1x，Ｅ_1yを入力し、光周波数f1の信号光と光周波数f11 のＬＯ光の周波数差による位相回転量Δf11 を補償した複素信号Ｅ_11tx，Ｅ_11tyを出力する。位相回転補償回路３−121 ，３−122 は複素信号Ｅ_2x，Ｅ_2yを入力し、光周波数f1の信号光と光周波数f12 のＬＯ光の周波数差による位相回転量Δf21 を補償した複素信号Ｅ_12tx，Ｅ_12tyを出力する。

位相回転補償回路３−211 ，３−212 は複素信号Ｅ_1x，Ｅ_1yを入力し、光周波数f2の信号光と光周波数f11 のＬＯ光の周波数差による位相回転量Δf12 を補償した複素信号Ｅ_21tx，Ｅ_21ty）を出力する。位相回転補償回路３−221 ，３−222 は複素信号Ｅ_2x，Ｅ_2yを入力し、光周波数f2の信号光と光周波数f12 のＬＯ光の周波数差による位相回転量Δf22 を補償した複素信号Ｅ_22tx，Ｅ_22tyを出力する。

波形等化回路４−１は、位相回転補償回路３−111 ，３−112 ，３−121 ，３−122 から出力される複素信号Ｅ_11tx，Ｅ_11ty，Ｅ_12tx，Ｅ_12tyを入力し、偏波成分ごとに最尤推定によりＦＩＲフィルタの適応信号処理を行い、複素信号Ｅ_1X，Ｅ_1Yを出力する。この複素信号Ｅ_1X，Ｅ_1Yには、信号光の光周波数f1と各ＬＯ光の仮想的な基準周波数f1' との周波数差および位相差によって生じる位相回転残留成分が含まれる。

位相推定回路５−１１，５−１２は、波形等化回路４−１から入力する複素信号Ｅ_1X，Ｅ_1Yの位相回転残留成分を補償した複素信号を識別回路６−１１，６−１２に出力する。識別回路６−１１，６−１２は、入力する複素信号からデータ信号列Data1x，Data1yを復調して出力する。

波形等化回路４−２は、位相回転補償回路３−211 ，３−212 ，３−221 ，３−222 から出力される複素信号Ｅ_21tx，Ｅ_21ty，Ｅ_22tx，Ｅ_22tyを入力し、偏波成分ごとに最尤推定によりＦＩＲフィルタの適応信号処理を行い、複素信号Ｅ_2X，Ｅ_2Yを出力する。この複素信号Ｅ_2X，Ｅ_2Yには、信号光の光周波数f2と各ＬＯ光の仮想的な基準周波数f2' との周波数差および位相差によって生じる位相回転残留成分が含まれる。

位相推定回路５−２１，５−２２は、波形等化回路４−２から入力する複素信号Ｅ_2X，Ｅ_2Yの位相回転残留成分を補償した複素信号を識別回路６−２１，６−２２に出力する。識別回路６−２１，６−２２は、入力する複素信号からデータ信号列Data2x，Data2yを復調して出力する。

図１３は、従来構成および実施例５の構成による復調信号例を示す。ここでは、周波数間隔Δｆ＝25ＧHzで波長多重された２つの 128Ｇbit/s ＤＰ−ＱＰＳＫ信号に適用した実験結果を示す。受信時のＯＳＮＲは15ｄＢになるように調整した。従来のＣＭＡを用いた復調信号では、シンボルレートが32Ｇboudの光信号に対して周波数間隔32ＧHzが波長多重分離の限界であった。一方、本発明構成では、シンボルレートが32Ｇboudの光信号に対して、周波数間隔25ＧHzの波長多重信号に対してもクロストーク成分が分離され、ＤＰ−ＱＰＳＫ信号が復調されていることが確認された。

実施例６は、実施例５の位相同期回路２３に代えて、各ＬＯ光の光周波数間隔をΔＦに制御する代わりに、その周波数間隔ΔＦ' を測定する周波数差測定器を備える構成とする。周波数差測定器については、実施例２と同様の構成により対応できる。デジタル信号処理部２５は、各信号光と一方のＬＯ光の周波数差による位相回転量Δf11 ，Δf12 を決め、さらに測定した周波数間隔ΔＦ’から各信号光と他方のＬＯ光の周波数差による位相回転量Δf21 ，Δf22 を求め、それぞれの位相回転量Δf11 ，Δf12 ，Δf21 ，Δf22 を補償する構成である。その他の構成は、実施例１と同様である。

以上説明したように、実施例１は、１つの信号光に対して２個のコヒーレント受信機を用いて検波した電気信号をデジタル信号処理部に入力し、それぞれ位相回転補償した信号をダイバーシチ信号処理して信号光を復調する構成である。実施例３は、１つの信号光に対してｐ個のコヒーレント受信機を用いて検波した電気信号をデジタル信号処理部に入力し、それぞれ位相回転補償した信号をダイバーシチ信号処理して信号光を復調する構成である。このように、コヒーレント受信機の数を増やすことにより、ダイバーシチ効果を高めることができる。

実施例５は、２つの信号光に対して２個のコヒーレント受信機を用いて検波した電気信号をデジタル信号処理部に入力し、各コヒーレント受信機に対応する分散補償回路から出力される信号を信号光と同数の２つに分岐し、それぞれ位相回転補償した信号をダイバーシチ信号処理して２つの信号光を復調する構成である。このように、２つの信号光が波長多重伝送される場合でも、２個のコヒーレント受信機を各信号光に対して共用し、デジタル信号処理部内で分岐して各信号光ごとに処理する構成とすることにより、最小限の構成で２つの信号光を分離して復調することができる。

なお、２つの信号光に対して、図４，図５に示す実施例３のように３以上のコヒーレント受信機を用い、デジタル信号処理部内で各コヒーレント受信機に対応する分散補償回路から出力される信号を信号光と同数に分岐して同様の処理を行い、ダイバーシチ効果を高めることも同様に可能である。

さらに、３以上の信号光に対して、任意の複数のコヒーレント受信機を用い、図６および図７に示す実施例５のように、デジタル信号処理部内で各コヒーレント受信機に対応する分散補償回路から出力される信号を信号光と同数に分岐して同様の処理を行い、ダイバーシチ効果を高めることも同様に可能である。

以下、実施例７として、２つの信号光に対して３個のコヒーレント受信機を用いる場合の構成例について説明する。

図８は、本発明の実施例７の構成を示す。
図８において、実施例７の光伝送システムは、送信部１０と受信部２０が光ファイバ伝送路５０を介して接続される。実施例７の送信部１０は、光周波数f1，f2の信号光を波長多重して送信する構成である。

送信部１０は、信号光源１１−１，１１−２と、偏波多重ベクトル変調器１２−１，１２−２と、波長合波器１３とにより構成される。信号光源１１−１は、光周波数 f1 の光キャリア信号を出力する。信号光源１１−２は、光周波数 f2 の光キャリア信号を出力する。ここで、f1＜f2である。偏波多重ベクトル変調器１２−１は、信号光源１１−１から出力される光周波数 f1 の光キャリア信号を２つのデータ信号列Data1x，Data1yで偏波多重変調した信号光を生成する。偏波多重ベクトル変調器１２−２は、信号光源１１−２から出力される光周波数 f2 の光キャリア信号を２つのデータ信号列Data2x，Data2yで偏波多重変調した信号光を生成する。波長合波器１３は、偏波多重ベクトル変調器１２−１，１２−２から出力される光周波数f1，f2の各信号光を合波した信号光を光ファイバ伝送路５０に出力する。

受信部２０は、光カプラ２１と、コヒーレント受信機２２−１〜２２−３と、位相同期回路２３と、ＬＯ光源２４−１〜２４−３と、デジタル信号処理部２５とにより構成される。光カプラ２１は、光ファイバ伝送路５０を介して受信した波長多重信号光を３つに分岐してコヒーレント受信機２２−１〜２２−３に入力する。ＬＯ光源２４−１は、信号光の光周波数 f1 と近接する光周波数f11 のＬＯ光をコヒーレント受信機２２−１に入力する。ＬＯ光源２４−２は、信号光の光周波数f1，f2と近接する光周波数f12 のＬＯ光をコヒーレント受信機２２−２に入力する。ＬＯ光源２４−３は、信号光の光周波数 f2 と近接する光周波数f13 のＬＯ光をコヒーレント受信機２２−３に入力する。このＬＯ光の光周波数 f11，f12, f13は、位相同期回路２３によりそれぞれ所定の光周波数間隔ΔＦ1 ，ΔＦ2 に制御される。ここで、 f11＜f12 ＜f13 、ΔＦ1 ＝ f12−f11 、ΔＦ2 ＝ f13−f12 である。コヒーレント受信機２２−１〜２２−３は、光カプラ２１で分岐された光周波数f1，f2の信号光を光周波数 f11，f12, f13のＬＯ光でそれぞれコヒーレント検波してデジタル信号処理部２５に出力する。デジタル信号処理部２５は、コヒーレント受信機２２−１〜２２−３から入力する電気信号をデジタル信号処理し、データ信号列Data1x，Data1yとデータ信号列Data2x，Data2yを復調する。

実施例７では、ＬＯ光源２４−１〜２４−３の光周波数 f11, f12, f13は、信号光の光周波数 f1, f2 のそれぞれ近傍に設定されるが、位相同期回路２３により、３つのＬＯ光の光周波数間隔ΔＦ1,ΔＦ2 は規定値に制御される。この制御により、図８に示すように、一方の信号光の光周波数f1とほぼ等しい仮想的な基準周波数f1' に対して、ＬＯ光源２４−１の周波数差Δf11 を設定すると、他のＬＯ光との周波数差Δf21 ，Δf31 は以下のように求まる。
Δf21 ＝Δf11 −ΔＦ1
Δf31 ＝Δf21 −ΔＦ2

また、他方の信号光の光周波数f2とほぼ等しい仮想的な基準周波数f2' に対して、ＬＯ光源２４−１の周波数差Δf12 を設定すると、他のＬＯ光との周波数差Δf22 ，Δf32 は以下のように求まる。
Δf22 ＝Δf12 −ΔＦ1
Δf32 ＝Δf22 −ΔＦ2

すなわち、各信号光の光周波数 f1, f2 に近接する仮想的な基準周波数f1',f2' を基準に、１つのＬＯ光による位相回転量Δf11 ，Δf12 を決めると、他のＬＯ光による位相回転量Δf21 ，Δf31 ，Δf22 ，Δf32 が求まる関係となる。デジタル信号処理部２５の位相回転補償回路では、コヒーレント受信機２２−１〜２２−３から入力する電気信号に含まれる１つのＬＯ光による位相回転量Δf11 ，Δf12 を補償し、かつ他のＬＯ光による位相回転量Δf21 ，Δf31 ，Δf22 ，Δf32 を補償することにより、各ＬＯ光の周波数ゆらぎに影響されずに、波長多重伝送された各信号光のデータ信号列の復調が可能となる。

実施例７においても図３に示す実施例２と同様に、３個のＬＯ光の光周波数間隔をΔＦ1 ，ΔＦ2 に制御する代わりに、その周波数間隔ΔＦ1'，ΔＦ2'を測定してデジタル信号処理部２５に与える構成としてもよい。

図９は、本発明の実施例８の構成を示す。
図９において、実施例８の光伝送システムは、図６に示す実施例５の光伝送システムにおける送信部１０の信号光源１１−１，１１−２の光周波数f1，f2と、受信部２０のＬＯ光源２４−１，２４−２の光周波数 f11，f12 がほぼ等しくなるように設定する。すなわち、ＬＯ光源２４−１の光周波数f11 は、一方の信号光の光周波数f1とほぼ等しい周波数f1' に設定し、ＬＯ光源２４−２の光周波数f12 は、他方の信号光の光周波数f2とほぼ等しい周波数f2' に設定する。

さらに、送信部１０の信号光源１１−１，１１−２の光周波数f1，f2は、位相同期回路１４により所定の光周波数間隔ΔＦに制御される。受信部２０のＬＯ光源２４−１，２４−２の光周波数 f11，f12 は、位相同期回路２３により所定の光周波数間隔ΔＦに制御される。よって、２つの信号光と２つのＬＯ光は、それぞれの光周波数間隔ΔＦが等しく制御されながら、ほぼ等しい光周波数関係が維持される。

実施例８では、ＬＯ光源２４−１，２４−２の光周波数 f11，f12 は、それぞれ信号光の光周波数 f1, f2 にほぼ等しい光周波数 f1'，f2' に設定されるが、位相同期回路１４，２３により、２つの信号光および２つのＬＯ光の光周波数間隔ΔＦは規定値に制御される。この制御により、一方のＬＯ光源の光周波数を f11＝f1' に設定すると、他方のＬＯ光の光周波数は f12＝f2' に制御され、図６に対応するΔf11 ，Δf12 ，Δf21 ，Δf22 は以下のようになる。
Δf11 ＝０
Δf22 ＝０
Δf12 ＝ΔＦ
Δf21 ＝−ΔＦ

すなわち、各信号光の光周波数 f1, f2 にほぼ等しい周波数f1',f2' を基準に、一方のＬＯ光による位相回転量Δf12 を決めると、他方のＬＯ光による位相回転量Δf21 が求まる関係となる。デジタル信号処理部２５の位相回転補償回路では、コヒーレント受信機２２−１，２２−２から入力する電気信号に含まれる他方のＬＯ光による位相回転量Δf12 ，Δf21 を補償することにより、各ＬＯ光の周波数ゆらぎに影響されずに、波長多重伝送された各信号光のデータ信号列の復調が可能となる。

図１０は、実施例８のデジタル信号処理部２５の構成例を示す。
図１０において、コヒーレント受信機２２−１〜２２−２から出力された直交する偏波成分に相当するそれぞれ２つの複素信号は、Ａ／Ｄコンバータ１−１１，１−１２，１−２１，１−２２によってサンプリング周期Ｔでデジタル信号に変換された後、分散補償回路２−１１，２−１２，２−２１，２−２２に入力される。各分散補償回路は、入力された各複素信号に対して光ファイバ伝送路５０における総波長分散量に相当する共通の分散補償を施し、複素信号Ｅ_1x，Ｅ_1y，Ｅ_2x，Ｅ_2yを出力する。

分散補償回路２−１１，２−１２から出力された複素信号Ｅ_1x，Ｅ_1yは、そのまま波形等化回路４−１に入力する。位相回転補償回路３−121 ，３−122 は、分散補償回路２−２１，２−２２から複素信号Ｅ_2x，Ｅ_2yを入力し、光周波数f1の信号光と光周波数f12 のＬＯ光の周波数差による位相回転量Δf21 を補償した複素信号Ｅ_2tx ，Ｅ_2ty を出力する。

分散補償回路２−２１，２−２２から出力された複素信号Ｅ_2x，Ｅ_2yは、そのまま波形等化回路４−２に入力する。位相回転補償回路３−211 ，３−212 は分散補償回路２−１１，２−１２から複素信号Ｅ_1x，Ｅ_1yを入力し、光周波数f2の信号光と光周波数f11 のＬＯ光の周波数差による位相回転量Δf12 を補償した複素信号Ｅ_1tx ，Ｅ_1ty を出力する。

波形等化回路４−１は、複素信号Ｅ_1x，Ｅ_1y，Ｅ_2tx ，Ｅ_2ty を入力し、偏波成分ごとに最尤推定によりＦＩＲフィルタの適応信号処理を行い、複素信号Ｅ_1X，Ｅ_1Yを出力する。この複素信号Ｅ_1X，Ｅ_1Yには、信号光の光周波数f1と各ＬＯ光の光周波数f11 との周波数差および位相差によって生じる位相回転残留成分が含まれる。

位相推定回路５−１１，５−１２は、波形等化回路４−１から入力する複素信号Ｅ_1X，Ｅ_1Yの位相回転残留成分を補償した複素信号を識別回路６−１１，６−１２に出力する。識別回路６−１１，６−１２は、入力する複素信号からデータ信号列Data1x，Data1yを復調して出力する。

波形等化回路４−２は、複素信号Ｅ_2x，Ｅ_2y，Ｅ_1tx ，Ｅ_1ty を入力し、偏波成分ごとに最尤推定によりＦＩＲフィルタの適応信号処理を行い、複素信号Ｅ_2X，Ｅ_2Yを出力する。この複素信号Ｅ_2X，Ｅ_2Yには、信号光の光周波数f2と各ＬＯ光の光周波数f12 との周波数差および位相差によって生じる位相回転残留成分が含まれる。

位相推定回路５−２１，５−２２は、波形等化回路４−２から入力する複素信号Ｅ_2X，Ｅ_2Yの位相回転残留成分を補償した複素信号を識別回路６−２１，６−２２に出力する。識別回路６−２１，６−２２は、入力する複素信号からデータ信号列Data2x，Data2yを復調して出力する。

図１１は、本発明の実施例９の構成を示す。
図１１において、実施例９の光伝送システムは、実施例８における位相同期回路１４により制御される信号光源１１−１，１１−２と、位相同期回路２３により制御されるＬＯ光源２４−１，２４−２に代えて、それぞれモードロック光源３２，４２を用い、さらに送受信共用構成としたことを特徴とする。すなわち、送受信部１０１で偏波多重変調され、さらに波長多重された信号光は、光ファイバ伝送路５０を介して送受信部１０２に伝送されて復調されるとともに、送受信部１０２で偏波多重変調され、さらに波長多重された信号光は、光ファイバ伝送路５０’を介して送受信部１０１に伝送されて復調される構成である。

送受信部１０１のモードロック光源３２は、発振器３１から入力する周波数Δｆの信号を基に位相同期した均一な周波数間隔Δｆのｎ個の周波数f1，f2，…，fnのＣＷ光を発生する。ここで、ｎは２以上の整数、f1＜f2＜…＜fnとする。波長分波器３３は、モードロック光源３２からの出力を均一な周波数間隔Δｆのｎ個のＣＷ光に分波し、それぞれ波長多重ベクトル変調器１２−１〜１２−ｎに入力する。その他の構成は、図９に示す実施例８と同様である。

送受信部１０２のモードロック光源４２は、発振器４１から入力する周波数Δｆの信号を基に位相同期した均一な周波数間隔Δｆのｍ個の周波数 f1'， f2'，…，fm' のＣＷ光を発生する。ここで、ｍは２以上の整数、 f1'＜ f2'＜…＜fm' とする。波長分波器４３は、モードロック光源４２からの出力を均一な周波数間隔Δｆのｍ個のＣＷ光に分岐し、それぞれコヒーレント受信器２２−１〜２２−ｍに入力する。その他の構成は、図９に示す実施例８と同様である。

さらに、送受信部１０２のモードロック光源４２は、送受信部１０１のモードロック光源３２と同様に、均一な周波数間隔Δｆのｎ個の周波数f1，f2，…，fnのＣＷ光も発生する。波長分波器３３は、モードロック光源３２からの出力を均一な周波数間隔Δｆのｎ個のＣＷ光に分波し、それぞれ波長多重ベクトル変調器１２−１〜１２−ｎに入力する。その他の構成は、図９に示す実施例８と同様である。

送受信部１０１のモードロック光源３２は、送受信部１０２のモードロック光源４２と同様に、均一な周波数間隔Δｆのｍ個の周波数 f1'， f2'，…，fm' のＣＷ光も発生する。波長分波器４３は、モードロック光源３２からの出力を均一な周波数間隔Δｆのｍ個のＣＷ光に分波し、それぞれコヒーレント受信器２２−１〜２２−ｍに入力する。その他の構成は、図９に示す実施例８と同様である。

以上の構成により、送受信部１０１と送受信部１０２との間で、それぞれモードロック光源３２，４２を共用しながら、双方向で信号光伝送が可能となる。

なお、図１に示す実施例１、図４に示す実施例３、図６に示す実施例５、図８に示す実施例７において、位相同期回路２３により制御されるＬＯ光源は、実施例９に示すモードロック光源を用いた構成に代えることができる。

図１４は、本発明の実施例１０の構成を示す。
図１４において、実施例１０の光伝送システムは、図１に示す実施例１の送信部１０と同様のＭ個の送信部１０−１〜１０−Ｍと、受信部２０と同様のＭ個の受信部２０−１〜２０−Ｍを備え、光ファイバ伝送路５０を介して異なる光周波数の信号光を波長多重伝送する構成である。ここで、Ｍは２以上の整数である。

送信部１０−１は、偏波多重変調した光周波数 f1 の信号光を出力する。送信部１０−Ｍは、偏波多重変調した光周波数 fM の信号光を出力する。各光周波数の信号光は、波長合波器５１で波長多重されて光ファイバ伝送路５０に出力される。

光ファイバ伝送路５０を介して受信した波長多重信号光は、波長分波器５２で波長分離されて各受信部２０−１〜２０−Ｍに入力する。受信部２０−１は、光周波数 f1 の信号光を処理する。受信部２０−Ｍは、光周波数 fM の信号光を処理する。

なお、送信部１０と受信部２０の構成は、図１に示す実施例１に限らず、他の実施例における構成であってもよい。

１ Ａ／Ｄコンバータ
２ 分散補償回路
３ 位相回転補償回路
４ 波形等化回路
５ 位相推定回路
６ 識別回路
１０ 送信部
１１ 信号光源
１２ 偏波多重ベクトル変調器
１３ 波長合波器
１４ 位相同期回路
２０ 受信部
２１ 光カプラ
２２ コヒーレント受信機
２３ 位相同期回路
２４ ＬＯ光源
２５ デジタル信号処理部
２６ 周波数差測定器
３１，４１ 発振器
３２，４２ モードロック光源
３３，４３ 波長分波器
５０ 光ファイバ伝送路
５１ 波長合波器
５２ 波長分波器

Claims (8)

1. 光ファイバ伝送路を介して接続される送信部と受信部との間で信号光を伝送する光伝送システムにおいて、
   前記送信部は、光周波数 f1 の光キャリア信号を２つのデータ信号列で偏波多重変調した信号光を生成し、前記光ファイバ伝送路に送出する構成であり、
   前記受信部は、前記信号光の光周波数 f1 と近接しかつ f11＜f12 である光周波数f11,f12 で、所定の光周波数間隔ΔＦに制御された２つのＬＯ光を用いて、前記信号光をそれぞれコヒーレント検波する２つのコヒーレント受信機と、各コヒーレント受信機から出力される電気信号を入力してデジタル信号処理を施し、前記２つのデータ信号列を復調するデジタル信号処理部とを備えた構成であり、
   前記デジタル信号処理部は、
   前記２つのＬＯ光に対して、前記信号光の光周波数 f1 と近接する仮想的な基準周波数f1' が設定され、当該基準周波数f1' に対する一方のＬＯ光の周波数差Δf1が設定されたときに他方のＬＯ光の周波数差Δf2をΔf1−ΔＦから求める処理を行い、
   前記２つのコヒーレント受信機から出力される各電気信号を入力し、前記周波数差Δf1，Δf2に起因して各電気信号に生じる位相回転を補償する複数の位相回転補償回路と、
   前記複数の位相回転補償回路の出力に対して適応等化処理を行う波形等化回路と、
   前記波形等化回路の出力に対して前記信号光の光周波数 f1 と前記仮想的な基準周波数f1' の周波数差によって生じる位相回転の残留成分を補償する位相推定回路と
   を備えたことを特徴とする光伝送システム。
2. 請求項１に記載の光伝送システムにおいて、
   前記受信部は、前記２つのＬＯ光の光周波数間隔をΔＦに制御する代わりにその周波数間隔ΔＦ’を測定する周波数差測定器を備え、
   前記デジタル信号処理部は、前記測定した周波数間隔ΔＦ’に基づいて、前記基準周波数f1' に対する一方のＬＯ光の周波数差Δf1を設定したときに他方のＬＯ光の周波数差Δf2をΔf1−ΔＦ’から求める処理を行う
   ことを特徴とする光伝送システム。
3. 光ファイバ伝送路を介して接続される送信部と受信部との間で信号光を伝送する光伝送システムにおいて、
   前記送信部は、光周波数 f1 の光キャリア信号を２つのデータ信号列で偏波多重変調した信号光を生成し、前記光ファイバ伝送路に送出する構成であり、
   前記受信部は、前記信号光の光周波数 f1 と近接しかつ f11＜ f12＜…＜f1p 、ｐは３以上の整数である光周波数f11, f12, …, f1p で、それぞれ所定の光周波数間隔ΔＦ1 〜ΔＦ(p-1) に制御された第１のＬＯ光〜第ｐのＬＯ光を用いて、前記信号光をそれぞれコヒーレント検波するｐ個のコヒーレント受信機と、各コヒーレント受信機から出力される電気信号を入力してデジタル信号処理を施し、前記２つのデータ信号列を復調するデジタル信号処理部とを備えた構成であり、
   前記デジタル信号処理部は、
   前記第１のＬＯ光〜第ｐのＬＯ光に対して、前記信号光の光周波数 f1 と近接する仮想的な基準周波数f1' が設定され、当該基準周波数f1' に対する第１のＬＯ光の周波数差Δf1が設定されたときに第２のＬＯ光の周波数差Δf2をΔf1−ΔＦ1 から求め、さらに第ｐのＬＯ光の周波数差ΔfpをΔf(p-1)−ΔＦ(p-1) から求める処理を行い、
   前記ｐ個のコヒーレント受信機から出力される各電気信号を入力し、前記周波数差Δf1〜Δfpに起因して各電気信号に生じる位相回転を補償する複数の位相回転補償回路と、
   前記複数の位相回転補償回路の出力に対して適応等化処理を行う波形等化回路と、
   前記波形等化回路の出力に対して前記信号光の光周波数 f1 と前記仮想的な基準周波数f1' の周波数差によって生じる位相回転の残留成分を補償する位相推定回路と
   を備えたことを特徴とする光伝送システム。
4. 請求項３に記載の光伝送システムにおいて、
   前記受信部は、前記第１のＬＯ光〜第ｐのＬＯ光の光周波数間隔をΔＦ1 〜ΔＦ(p-1) に制御する代わりにその周波数間隔ΔＦ1'〜ΔＦ(p-1)'を測定する周波数差測定器を備え、
   前記デジタル信号処理部は、前記測定した周波数間隔ΔＦ1'〜ΔＦ(p-1)'に基づいて、前記基準周波数f1' に対する第１のＬＯ光の周波数差Δf1を設定したときに他のＬＯ光の周波数差Δf2〜ΔfpをΔf1−ΔＦ1'〜Δf(p-1)−ΔＦ(p-1)'から求める処理を行う
   ことを特徴とする光伝送システム。
5. 光ファイバ伝送路を介して接続される送信部と受信部との間で信号光を伝送する光伝送システムにおいて、
   前記送信部は、光周波数 f1 ，f2の光キャリア信号をそれぞれ２つのデータ信号列で偏波多重変調した第１の信号光および第２の信号光を生成し、さらに各信号光を波長多重して前記光ファイバ伝送路に送出する構成であり、
   前記受信部は、前記信号光の光周波数 f1 ，f2とそれぞれ近接しかつ f11＜f12 である光周波数 f11，f12 で、所定の光周波数間隔ΔＦに制御された２つのＬＯ光を用いて、前記波長多重伝送された信号光をそれぞれコヒーレント検波する２つのコヒーレント受信機と、各コヒーレント受信機から出力される電気信号を入力してデジタル信号処理を施し、前記第１の信号光で伝送された前記２つのデータ信号列と、前記第２の信号光で伝送された前記２つのデータ信号列とを復調するデジタル信号処理部とを備えた構成であり、
   前記デジタル信号処理部は、
   前記２つのＬＯ光に対して、前記信号光の光周波数 f1 ，f2とそれぞれ近接する仮想的な基準周波数 f1'，f2' が設定され、当該基準周波数 f1'，f2' に対する一方のＬＯ光の周波数差Δf11 ，Δf12 が設定されたときに、他方のＬＯ光の周波数差Δf21 ，Δf22 をΔf11 −ΔＦ，Δf12 −ΔＦから求める処理を行い、
   前記２つのコヒーレント受信機から出力される各電気信号を入力し、前記周波数差Δf11 ，Δf21 に起因して各電気信号に生じる位相回転を補償し、前記第１の信号光で伝送された信号成分を分離して出力する第１の複数の位相回転補償回路と、
   前記第１の複数の位相回転補償回路の出力に対して適応等化処理を行う第１の波形等化回路と、
   前記第１の波形等化回路の出力に対して前記第１の信号光の光周波数 f1 と前記仮想的な基準周波数f1' の周波数差によって生じる位相回転の残留成分を補償する第１の位相推定回路と、
   前記２つのコヒーレント受信機から出力される各電気信号を入力し、前記周波数差Δf12 ，Δf22 に起因して各電気信号に生じる位相回転を補償し、前記第２の信号光で伝送された信号成分を分離して出力する第２の複数の位相回転補償回路と、
   前記第２の複数の位相回転補償回路の出力に対して適応等化処理を行う第２の波形等化回路と、
   前記第２の波形等化回路の出力に対して前記信号光の光周波数 f2 と前記仮想的な基準周波数f2' の周波数差によって生じる位相回転の残留成分を補償する第２の位相推定回路と
   を備えたことを特徴とする光伝送システム。
6. 請求項５に記載の光伝送システムにおいて、
   前記受信部は、前記２つのＬＯ光の光周波数間隔をΔＦに制御する代わりにその周波数間隔ΔＦ’を測定する周波数差測定器を備え、
   前記デジタル信号処理部は、前記測定した周波数間隔ΔＦ’に基づいて、前記基準周波数f1' ，f2' に対する一方のＬＯ光の周波数差Δf11 ，Δf12 が設定されたときに、他方のＬＯ光の周波数差Δf21 ，Δf22 をΔf11 −ΔＦ' ，Δf12 −ΔＦ’から求める処理を行う
   ことを特徴とする光伝送システム。
7. 光ファイバ伝送路を介して接続される送信部と受信部との間で信号光を伝送する光伝送システムにおいて、
   ｎ，ｍを２以上の整数、ｋを１〜ｎの整数、ｉを２〜ｍの整数としたときに、
   前記送信部は、光周波数f1〜fnの光キャリア信号をそれぞれ２つのデータ信号列で偏波多重変調したｎ個の信号光を生成し、さらにｎ個の信号光を波長多重して前記光ファイバ伝送路に送出する構成であり、
   前記受信部は、前記信号光の光周波数f1〜fnと近接しかつ f11＜f12 ＜…＜f1m である光周波数 f11〜f1m で、それぞれ所定の光周波数間隔ΔＦ1 〜ΔＦ(m-1) に制御されたｍ個のＬＯ光を用いて、前記信号光をそれぞれコヒーレント検波するｍ個のコヒーレント受信機と、ｍ個のコヒーレント受信機から出力される電気信号を入力してデジタル信号処理を施し、２×ｎ個の前記データ信号列を復調するデジタル信号処理部とを備えた構成であり、
   前記デジタル信号処理部は、
   前記ｍ個のＬＯ光に対して、前記信号光の光周波数 fk と近接する仮想的な基準周波数fk' が設定され、当該基準周波数fk' に対する１つのＬＯ光の周波数差Δfkが設定されたときに他のＬＯ光の周波数差ΔfiをΔf(i-1)−ΔＦ(i-1) から求める処理を行い、
   前記ｍ個のコヒーレント受信機から出力される各電気信号を入力し、前記周波数差Δfkに起因して各電気信号に生じる位相回転を補償する複数の位相回転補償回路と、
   前記複数の位相回転補償回路の出力に対して適応等化処理を行う波形等化回路と、
   前記波形等化回路の出力に対して前記信号光の光周波数 fk と前記仮想的な基準周波数fk' の周波数差によって生じる位相回転の残留成分を補償する位相推定回路と
   を備えたことを特徴とする光伝送システム。
8. 請求項７に記載の光伝送システムにおいて、
   前記受信部は、前記ｍ個のＬＯ光の光周波数間隔をΔＦ1 〜ΔＦ(m-1) に制御する代わりにその周波数間隔ΔＦ1 ’〜ΔＦ(m-1) ’を測定する周波数差測定器を備え、
   前記デジタル信号処理部は、前記測定した周波数間隔ΔＦ1 ’〜ΔＦ(m-1) ’に基づいて、前記基準周波数fk' に対する１つのＬＯ光の周波数差Δfkを設定したときに他のＬＯ光の周波数差ΔfiをΔf(i-1)−ΔＦ(i-1) から求める処理を行う
   ことを特徴とする光伝送システム。

Images