WO2011083748A1 - コヒーレント光受信器、それを用いたコヒーレント光通信システム、およびコヒーレント光通信方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a coherent optical receiver, a coherent optical communication system using the coherent optical receiver, and a coherent optical communication method.
- the present invention relates to a coherent optical communication system and a coherent optical communication method.
- quadruple phase modulation (QPSK: Quadrature-Phase-Shift-Keying) is mainstream in 40 Gb / s transmission.
- QPSK Quadrature-Phase-Shift-Keying
- One method is the polarization multiplexing method. In the polarization multiplexing method, the planes on which the electric field strengths E X and E Y of the two optical signals vibrate are orthogonal to each other and enter the optical fiber.
- E X Signal light signal light and the electric field strength electric field strength is E X is E Y is repeatedly propagates random rotation while maintaining an orthogonal relationship with the optical fiber.
- E X + E Y whose rotation angle ⁇ is unknown is obtained.
- the electric field strength is described and the signal light E X signal light is E X, a signal light oscillating direction orthogonal field strength E X and E Y and E X + E Y.
- the polarization separation method an optical method and a signal processing method are known. In the optical system, polarization separation is performed using a polarization control element and a polarization separation element.
- orthogonal signal light is coherently detected and converted into an electric signal, and then polarization separation is performed.
- orthogonal signal light E X + E Y is projected onto the polarization planes X ′ and Y ′ defined by the local light and detected, electric field information of the signal light is obtained as an electrical signal.
- An example of a coherent optical receiver using such a signal processing method is described in Patent Document 1.
- the coherent optical receiver of Patent Document 1 local oscillation light obtained by polarization multiplexing orthogonal polarization components having different optical frequencies and received signal light are combined by a 2 ⁇ 4 optical hybrid circuit. Thereafter, photoelectric conversion is performed by two differential photodetectors, and further converted into a digital signal by an analog-digital converter.
- Japanese Patent Laying-Open No. 2008-153863 (paragraph “0012”, FIG. 1) De N Goddard “Self-Recovering Equalization and Carrier Tracking in Two Dimensional Data Communication Systems”, I. E. E. Transactions on Communications (DN Godard, “Self-Recovering Equalization and Carrier. Tracking in Two-Dimensional Data Communication Systems ", IEEE Transactions on Communications), American Institute of Electrical and Electronics Engineers, November 1980, COM-28, No. 11, p. 1867-1875
- FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a related coherent optical receiver 500.
- the detection signal detected by the photodetector includes the electric field information of the signal light.
- the analog-to-digital converter (ADC) 514 quantizes the detection signal and outputs the quantized signal as a quantized signal e x ′, e y ′ to a digital signal processing unit (DSP) 515.
- DSP digital signal processing unit
- polarization rotation angle of the e x 'and e y' by the butterfly filter 516 theta is canceled, the demodulated signal e x and e y, which are polarization splitting is obtained.
- the filter coefficient is determined by a CMA operation unit (CMA) 517 using, for example, a CMA (Constant Modulus Algorithm) algorithm (see Non-Patent Document 1).
- the quantized demodulated signals e x and e y obtained by the processing in the digital signal processing unit (DSP) 515 are the electric field information E X of the polarization multiplexed signal light S XY , E Y is included.
- the demodulated signal e x does not necessarily correspond to the electric field information E X and the demodulated signal e y does not necessarily correspond to the electric field information E Y
- the demodulated signal e x corresponds to the electric field information E Y
- the demodulated signal e y corresponds to the electric field information E X. It may correspond to.
- the polarization-demultiplexed optical signal obtained by placing the first signal on the first polarized light and the second signal on the second polarized light on the transmission side is polarization-separated.
- An object of the present invention is to separate the polarization multiplexed optical signal in which the first signal is put on the first polarized light and the second signal is put on the second polarized light on the transmission side, which is the above-described problem.
- the coherent optical receiver of the present invention includes a coherent light receiving unit that performs coherent light detection and a signal processing unit that performs signal processing determined by a control coefficient, and the coherent light receiving unit is modulated by the first transmission signal. Receives the first polarized light and outputs a first detection signal, and simultaneously receives the second polarized light modulated by the second transmission signal and the first polarized light and outputs the second detection signal.
- the signal processing unit determines the first control coefficient based on the first detection signal, determines the second control coefficient based on the first control coefficient and the second detection signal, Using the control coefficient, a first reception signal corresponding to the first transmission signal and a second reception signal corresponding to the second transmission signal are output.
- the coherent optical communication system of the present invention includes a transmitter and a coherent optical receiver connected to the transmitter by an optical fiber, and the transmitter outputs a light source and output light having a first polarization from the light source.
- a first modulator that modulates with one transmission signal and outputs a first polarized light; and a second polarization signal that modulates output light having a second polarization from a light source with a second transmission signal.
- a second modulator that outputs, an orthogonal multiplexing unit that orthogonally multiplexes the first polarized light and the second polarized light, and sends them to an optical fiber; and a transmission control unit that controls the intensity of the second polarized light
- the coherent optical receiver includes a coherent light receiving unit that performs coherent light detection, a signal processing unit that performs signal processing determined by a control coefficient, and a reception control unit that controls the operation of the signal processing unit.
- the light receiving unit receives the first polarized light and outputs the first detection signal.
- the signal processing unit performs the second control.
- the processing for determining the coefficient is started, and the signal processing unit determines the first control coefficient based on the first detection signal, and the second control coefficient based on the first control coefficient and the second detection signal. And using the second control coefficient, a first reception signal corresponding to the first transmission signal and a second reception signal corresponding to the second transmission signal are output.
- the first polarized light obtained by modulating the output light having the first polarization with the first transmission signal is transmitted, the first polarized light is received, the coherent light detection is performed, and the first light is detected.
- the second polarized light obtained by modulating the output light having the second polarization with the second transmission signal is transmitted, and the first polarized light and the second polarized light are simultaneously received to obtain coherent light.
- Detection is performed to obtain a second detection signal, a first control coefficient is determined based on the first detection signal, and a second control coefficient is determined based on the first control coefficient and the second detection signal. Then, using the second control coefficient, a first reception signal corresponding to the first transmission signal and a second reception signal corresponding to the second transmission signal are acquired.
- the coherent optical communication system using the coherent optical receiver, and the coherent optical communication method the first signal is transmitted to the first polarized light and the second signal is transmitted to the second polarized light on the transmission side.
- the polarization multiplexed optical signal carrying the signal is subjected to polarization separation, and the first signal and the second signal can be received in correspondence with the transmission side.
- FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a coherent optical receiver according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a digital coherent optical communication system according to the second embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a digital signal processing unit (DSP) according to the second embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a sequence diagram for explaining the initial setting of filter coefficients in the digital signal processing unit (DSP) according to the second embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a digital coherent optical communication system according to the third embodiment of the present invention.
- FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a transmitter and a receiver according to the third embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a coherent optical receiver according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a digital coherent optical communication system according to the second
- FIG. 7 is a sequence diagram for explaining the initial setting of filter coefficients in the digital signal processor (DSP) according to the third embodiment of the present invention.
- FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a digital coherent optical communication system according to the fourth embodiment of the present invention.
- FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a digital signal processing unit (DSP) according to the fourth embodiment of the present invention.
- FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a related digital coherent receiver.
- FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a coherent optical receiver 100 according to the first embodiment of the present invention.
- the coherent light receiver 100 includes a coherent light receiving unit 110 that performs coherent light detection, and a signal processing unit 120 that performs signal processing determined by a control coefficient.
- the coherent light receiving unit 110 receives the first polarized light modulated by the first transmission signal, outputs the first detection signal to the signal processing unit 120, and the second modulated by the second transmission signal.
- the polarized light and the first polarized light are simultaneously received and the second detection signal is output to the signal processing unit 120.
- the signal processing unit 120 determines a first control coefficient based on the first detection signal, and determines a second control coefficient based on the first control coefficient and the second detection signal. Then, using the second control coefficient, a first reception signal corresponding to the first transmission signal and a second reception signal corresponding to the second transmission signal are output.
- the signal processing unit 120 can include a filter unit 121 that performs signal processing based on the control coefficient, and a control coefficient calculation unit 122 that obtains the control coefficient by a control coefficient determination algorithm. At this time, the control coefficient calculation unit 122 determines the first control coefficient so that the output signal of the filter unit 121 converges to the first reception signal with respect to the input of the first detection signal.
- the first control coefficient is changed so that the output signal of the filter unit 121 converges to the second received signal with respect to the input of the second detection signal, and the output signal of the filter unit 121 becomes the second received signal.
- the control coefficient when converging to is determined as the second control coefficient.
- the filter unit 121 outputs the first reception signal and the second reception signal based on the second control coefficient.
- FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a coherent optical communication system 200 according to the second embodiment of the present invention.
- the coherent optical communication system 200 includes a transmitter 210 and a receiver 220.
- the transmitter 210 includes a signal light source (LD) 211 and a first phase modulator (PM) as a first modulator.
- X ) 212 as a second modulator as a second phase modulator (PM) Y ) 213.
- PBS polarization beam splitter
- VOA variable attenuator
- the receiver 220 includes a local light source (LO) 221 that constitutes a coherent light receiving unit, a 90 ° hybrid circuit 222, and a photodetector (PD) 223. Furthermore, an analog-digital converter (ADC) 224, a digital signal processing unit (DSP) 225, and a reception control unit 226 that constitute a signal processing unit are provided.
- the control unit 216 controls the variable attenuator (VOA) 214, and the reception control unit 226 controls the digital signal processing unit (DSP) 225, respectively.
- the transmitter 210 and the receiver 220 are connected by an optical fiber 230 for communication.
- the coherent optical communication system 200 further includes a line 240 that enables communication between the control unit 216 and the reception control unit 226.
- the output light from the signal light source (LD) 211 is separated into X-polarized light composed of the orthogonal first polarization component X and Y-polarized light composed of the second polarization component Y, respectively.
- Phase modulator (PM X ) 212 and the second phase modulator (PM) Y ) Is input to 213.
- First phase modulator (PM X ) 212 modulates the X-polarized light with the first transmission signal, and the electric field strength E X First signal light E having X Is output.
- Second phase modulator (PM Y ) 213 modulates the Y-polarized light with the second transmission signal to obtain the electric field strength E.
- Y Second signal light E having Y Is output.
- the second signal light E Y Is orthogonally multiplexed by a polarization beam splitter (PBS) 215 to generate orthogonal signal light S.
- XY ( E X + E Y ) Is output.
- the variable attenuator (VOA) 214 receives the second signal light E that is Y-polarized according to an instruction from the control unit 216. Y ON / OFF control of the output.
- Signal light E projected on any plane of polarization X ′, Y ′ X ', E Y ' become.
- Signal light E X ', E Y 'Is detected by the photo detector (PD) 223 and the signal light E X ', E Y 'Is input to the analog-digital converter (ADC) 224 as a detection signal.
- ADC analog-to-digital converter
- An analog-to-digital converter (ADC) 224 quantizes these detected signals and provides a quantized signal e.
- FIG. 3 shows the configuration of the digital signal processing unit (DSP) 225.
- the digital signal processing unit (DSP) 225 includes a butterfly filter 227, a memory unit 228, and a CMA calculation unit (CMA) 229.
- the butterfly filter 227 receives the input quantized signal e x 'And e y
- the matrix operation represented by the following equation (1) is performed on 'and the demodulated signal e x And e y Is output.
- the matrix H is a rotation matrix for canceling the rotation angle of the polarization axis between the polarization plane XY of the transmission side signal light and the polarization plane X′Y ′ of the reception side signal light.
- One method for obtaining each element of the matrix H is a CMA algorithm (see, for example, Non-Patent Document 1).
- the CMA operation unit (CMA) 229 obtains each element (filter coefficient) of the matrix H by the CMA algorithm.
- the CMA operation unit (CMA) 229 includes a filter coefficient h stored in the memory unit 228. 11 , H 12 , H 21 , H 22 Is used to calculate the filter coefficient for the next time. That is, the filter coefficient at time k is expressed as h.
- the CMA operation unit (CMA) 229 calculates the filter coefficient h at time k + 1 based on the following equation (2). 11 (K + 1), h 12 (K + 1), h 21 (K + 1), h 22 Calculate (k + 1). The CMA operation unit (CMA) 229 overwrites the memory unit 228 with the filter coefficient calculation result at time k + 1.
- the vector h in Expression (2) represents the tap coefficient of the FIR filter.
- ⁇ is a constant
- the bar represents a conjugate complex number.
- the CMA algorithm uses the error function ⁇ x , ⁇ y Quantized signal e using x 'And e y 'Control to keep the strength of' constant.
- the filter coefficient h obtained using the CMA algorithm 11 , H 12 , H 21 , H 22 Is used, as described above, the signal component E of the first signal light that is X-polarized light.
- the demodulated signal e y In addition, the signal component E of the second signal light that is Y-polarized light Y The demodulated signal e x May converge. Therefore, in the present embodiment, the demodulated signal e is obtained by giving order to the calculation of the filter coefficients. x And e y It was decided to control the signal component that converges to.
- the phenomenon that the demodulated signal is switched to the transmission side is not a phenomenon that occurs every time the filter coefficient is updated. Therefore, the correct filter coefficient is first input to the butterfly filter 227, and thereafter, the filter coefficient to be converged to the demodulated signal corresponding to the transmission side can be determined by sequentially updating in accordance with Expression (2).
- FIG. 4 is a sequence diagram for explaining the initial setting of filter coefficients.
- the reception control unit 226 of the receiver 220 stores an arbitrary filter coefficient h in the memory unit 228.
- 11 H 11 (0)
- the control unit 216 of the transmitter 210 controls the variable attenuator (VOA) 214 so that the Y-polarized output signal light is not output (OFF), and outputs only the X-polarized output signal light (ON).
- a state is set (step S102).
- the CMA calculation unit 229 calculates the initial set value h of the filter coefficient. 11 (0), h 12
- the calculation of the CMA algorithm is started using (0) (step S104).
- the CMA operation unit 229 sequentially updates the filter coefficients using the upper two equations of Equation (2). At this time, the signal light S input to the receiver 120.
- the reception control unit 226 temporarily interrupts the calculation (step S105), and notifies the control unit 216 through the line 240 (step S106).
- Output e of butterfly filter 227 at this time x Is the convergence value h of the filter coefficient 11 (L), h 12 It is expressed by the following formula using (l).
- the reception control unit 126 sends the filter coefficient to the memory unit 228.
- control unit 216 of the transmitter 210 controls the variable attenuator (VOA) 214 to output the Y-polarized optical signal together with the X-polarized optical signal (step S108), and receives the fact through the line 240.
- the control unit 226 is notified (step S109).
- the CMA calculation unit 229 resumes the calculation of the CMA algorithm and updates the filter coefficient according to the equation (4) (step S110).
- the quantized signal e x 'Signal light E X And E Y Contains both ingredients.
- the quantized signal e x 'Signal light E X The quantized signal e y 'Signal light E Y It will contain a lot of ingredients.
- the filter coefficient set in Step 107 is h 11 > H 12 So output e x Is the quantized signal e x 'Becomes dominant.
- output e x Signal light E X More ingredients will be included. This tendency becomes stronger by repeatedly updating the filter coefficient, and finally the output e x Is signal light E X Converges to the signal corresponding to 11 (K), h 12 (K) is obtained.
- the filter coefficient is h 21 ⁇ H 22 So output e y Is the quantized signal e y 'Be dominant.
- output e y Is signal light E Y Converges to the signal corresponding to 21 (K), h 22 (K) is obtained.
- the quantized signal e x 'Signal light E Y Of the quantized signal e y 'Signal light E X The filter coefficient set in step 107 is h 11 ⁇ H 12 So output e x Is signal light E X Quantized signal e containing many components y 'Be dominant. As a result, output e x Is signal light E X Converge to the signal corresponding to.
- Output e y Similarly, the filter coefficient is h 21 ⁇ H 22 So output e y Is signal light E Y Quantized signal e containing many components x 'Be dominant. As a result, output e y Is signal light E Y Converges to the signal corresponding to 21 (K), h 22 (K) is obtained (step S111).
- the reception control unit 226 notifies the control unit 216 of the transmitter 210 through the line 240 that the CMA calculation has been completed (step S112). As described above, only the signal light having X polarization is transmitted first, and the coefficient of the butterfly filter 227 is provisionally determined.
- the Y-polarized signal light is multiplexed with the X-polarized signal light and transmitted, and the coefficient of the butterfly filter 227 is determined.
- the output e obtained by the signal processing in the digital signal processing unit (DSP) 225.
- output e y Is signal light E Y
- a polarization multiplexed optical signal obtained by placing the first signal on the first polarized light and the second signal on the second polarized light is polarized on the transmission side. It is possible to separate the waves and receive the first signal and the second signal in association with the transmission side.
- FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a coherent optical communication system 300 according to the third embodiment of the present invention.
- the coherent optical communication system 300 includes a terminal station 300A and a terminal station 300B.
- the terminal station 300A includes a transmitter 310A and a receiver 320A
- the terminal station 300B includes a receiver 320B and a transmitter 310B.
- the transmitter 310A and the receiver 320B, and the transmitter 310B and the receiver 320A are connected by an optical fiber 330, and communicate with each other.
- This embodiment is implemented by the first coherent optical communication system 301 including the transmitter 310A, the receiver 320B, and the optical fiber 330, and the second coherent optical communication system 302 including the transmitter 310B, the receiver 320A, and the optical fiber 330.
- a coherent optical communication system 300 according to the embodiment is configured.
- FIG. 6 shows a configuration of the first coherent optical communication system 301 according to the present embodiment.
- the configuration of the transmitter 310A is the same as the configuration of the transmitter 210 of the second embodiment except that the control unit 316 also controls the signal light source (LD) 311.
- LD signal light source
- the configuration of the receiver 320B is the same as that of the receiver 220 of the second embodiment except that the photodetector (PD) 323 has a power monitor function and notifies the reception control unit 326 of the monitoring result. Is the same. Further, the transmitter 310B and the receiver 320A constituting the second coherent optical communication system 302 are configured in the same manner. In the present embodiment, the line 240 in the coherent optical communication system 200 of the second embodiment is not necessary.
- the configuration of the digital signal processing unit (DSP) included in the receiver 320B is the same as the configuration of the digital signal processing unit (DSP) 225 of the second embodiment shown in FIG. Here, the coefficient value of the butterfly filter of the digital signal processing unit (DSP) 225 is set to bh.
- X The demodulated signal e y
- the demodulated signal e x May converge. Therefore, in the present embodiment, the demodulated signal e is obtained by giving order to the calculation of the filter coefficients. x And e y It was decided to control the signal component that converges to.
- the phenomenon that the demodulated signal is switched to the transmission side is not a phenomenon that occurs every time the filter coefficient is updated.
- the correct filter coefficient is first input to the butterfly filter, and then sequentially updated according to Expression (2), thereby determining the filter coefficient to be converged to the demodulated signal corresponding to the transmission side.
- the X-polarized signal component E X The demodulated signal e x Y-polarized signal component E Y
- FIG. 7 is a sequence diagram for explaining the initial setting of filter coefficients.
- the reception control unit 326B included in the receiver 320B of the terminal station 300B adds an arbitrary filter coefficient h to the memory unit 228B.
- the control unit 316A included in the transmitter 310A of the terminal station 300A turns off the signal light source (LD) 311A.
- the control unit 316A controls the variable attenuator (VOA) 214A to set the signal light source (LD) 311A to the ON state after the setting so that the Y-polarized signal light is not output, and the X-polarized light is output (ON).
- the polarized light is not output (OFF) (step S202).
- only the X-polarized light is transmitted to the receiver 320B through the optical fiber 330 (step S203).
- the reception control unit 326B included in the receiver 320B of the terminal station 300B performs the CMA calculation so as to start the calculation of the CMA algorithm when it is confirmed that the photodetector (PD) 323B receives the optical signal and outputs the received light signal.
- the unit 229B is instructed (step S204).
- the CMA operation unit 229B sequentially updates the filter coefficients using the upper two equations of Equation (2).
- the filter coefficient converged at this time is expressed as bh. 11 (L), bh 12 (1), the CMA operation unit 229B interrupts the operation (step S205).
- the reception control unit 326A included in the receiver 320A of the terminal station 300A has an arbitrary filter coefficient h in the memory unit 228A.
- step S206 the control unit 316B included in the transmitter 310B of the terminal station 300B controls the variable attenuator (VOA) 214B so as not to output Y-polarized signal light.
- VOA variable attenuator
- the signal light source (LD) 311B is turned on, and the X polarized light is output (ON) and the Y polarized light is not output (OFF) (step S207).
- the X-polarized light is transmitted to the receiver 320A through the optical fiber 330 (step S208).
- the reception control unit 326A provided in the receiver 320A of the terminal station 300A when confirming that the photo detector (PD) 323A receives the optical signal and outputs the received light signal, starts the CMA algorithm calculation.
- the unit 229A is instructed (step S209).
- the CMA operation unit 229A sequentially updates the filter coefficients using the upper two equations of Equation (2).
- the filter coefficient converged at this time is ah 11 (L), ah 12 (L), the CMA operation unit 229A interrupts the operation (step S210).
- the reception control unit 326B included in the receiver 320B of the terminal station 300B transmits the filter coefficient to the memory unit 228B.
- the control unit 316A provided in the transmitter 310A of the terminal station 300A controls the variable attenuator (VOA) 214A to output the Y-polarized optical signal together with the X-polarized optical signal (ON) (Ste S212).
- VOA variable attenuator
- the reception control unit 326B included in the receiver 320B of the terminal station 300B instructs the CMA calculation unit 228B to resume the CMA algorithm calculation when the photodetector (PD) 323B outputs a light reception signal that is approximately twice the light reception signal in step S204.
- the CMA operation unit 228B updates the filter coefficient according to the equation (4). As a result, the filter coefficient converges, and bh as the filter coefficient at that time 11 (K), bh 12 (K), bh 21 (K), bh 22 (K) is obtained (step S215).
- the reception control unit 326A included in the receiver 320A of the terminal station 300A transmits the filter coefficient to the memory unit 228A.
- step S216 the control unit 316B included in the transmitter 310B of the terminal station 300B controls the variable attenuator (VOA) 214B to output the Y-polarized optical signal together with the X-polarized optical signal (ON) (Ste S217). At this time, the X-polarized light and the Y-polarized light are transmitted to the receiver 320A through the optical fiber 330 (step S218).
- VOA variable attenuator
- the reception control unit 326A included in the receiver 320A of the terminal station 300A instructs the CMA operation unit 228A to resume CMA algorithm calculation when the photodetector (PD) 323A outputs a light reception signal that is approximately twice the light reception signal in step S209. (Step S219).
- the CMA operation unit 228A updates the filter coefficient according to the equation (4). As a result, the filter coefficient converges and ah as the filter coefficient at that time 11 (K), ah 12 (K), ah 21 (K), ah 22 (K) is obtained (step S220).
- the coefficient of the butterfly filter included in the digital signal processing unit (DSP) 225B of the receiver 320B is provisionally determined.
- the Y-polarized optical signal is multiplexed and transmitted from the transmitter 310A to the X-polarized optical signal, and the coefficient of the butterfly filter of the digital signal processor (DSP) 225B is determined at this time.
- the output signal e obtained by the signal processing by the digital signal processing unit (DSP) 225B.
- output signal e y Is the Y polarization signal component E Y It is possible to perform polarization separation so as to always correspond to the above.
- FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a digital coherent optical communication system 400 according to the fourth embodiment of the present invention.
- the digital coherent optical communication system 400 includes a transmitter 410 and a receiver 420.
- the transmitter 410 includes a signal light source (LD) 411 and a first phase modulator (PM) as a first modulator.
- X ) 412 as a second modulator as a second phase modulator (PM) Y 413.
- PBS polarization beam splitter
- VOA variable attenuator
- the receiver 420 includes a local light source (LO) 421 that constitutes a coherent light receiving unit, a 90 ° hybrid circuit 422, and a photodetector (PD) 423.
- LO local light source
- PD photodetector
- an analog-digital converter (ADC) 424, a digital signal processing unit (DSP) 425, and a reception control unit 426 that constitute a signal processing unit are provided.
- the control unit 416 controls the variable attenuator (VOA) 414
- the reception control unit 426 controls the digital signal processing unit (DSP) 425.
- the transmitter 410 and the receiver 420 are connected by an optical fiber 430 to perform communication.
- a line 440 that enables communication between the control unit 416 and the reception control unit 426 is provided.
- the first phase modulator (PM) included in the transmitter 410 is used.
- X ) 412 for the X-polarized light and the second phase modulator (PM) Y ) 413 differs from the second embodiment in that 413 performs QPSK modulation (Quadrature Phase Shift Keying) on Y-polarized light.
- LO local light source
- X'Y ' And the local light L X'Y ' Are projected on arbitrary polarization planes X ′ and Y ′.
- the orthogonal multiplexed signal light S XY And local light L X'Y ' The phase difference of the X 'polarized light I X ', Quadrature output Q X In-phase output of 'and Y' polarized light I Y ', Quadrature output Q Y 'Is output to the photodetector 423.
- Each output light is detected by a photodetector 423, and the detection signal is input to an analog-digital converter (ADC) 424.
- ADC analog-to-digital converter
- ADC analog-to-digital converter
- FIG. 9 shows the configuration of the digital signal processing unit (DSP) 425.
- the digital signal processing unit (DSP) 425 includes a CPE (Carrier Phase Estimation) unit 450 in addition to the butterfly filter 427, the memory unit 428, and the CMA calculation unit 429.
- CPE Carrier Phase Estimation
- DSP digital signal processor
- the butterfly filter 427 receives the input signal e x ', E y
- the matrix operation represented by the expression (1) is performed on 'and the demodulated signal e x And e y Is output.
- One method for obtaining each element of the matrix H is a CMA algorithm (see, for example, Non-Patent Document 1).
- the CMA operation unit 429 obtains each element (filter coefficient) of the matrix H by the CMA algorithm.
- the CMA algorithm uses the error function ⁇ shown in Equation (3). x , ⁇ y Quantized signal e using x 'And e y 'Control to keep the strength of' constant.
- the demodulated signal e y In addition, the signal component E of the second signal light that is Y-polarized light Y The demodulated signal e x May converge. Therefore, in the present embodiment, the demodulated signal e is obtained by giving order to the calculation of the filter coefficients. x And e y It was decided to control the signal component that converges to.
- the phenomenon that the demodulated signal is switched to the transmission side is not a phenomenon that occurs every time the filter coefficient is updated. Therefore, the correct filter coefficient is first input to the butterfly filter 427, and thereafter, the filter coefficient to be converged to the demodulated signal corresponding to the transmission side can be determined by sequentially updating according to the equation (2).
- the X polarization signal component E is obtained by the training method used in the first embodiment.
- X The demodulated signal e x Y-polarized signal component E
- the CPE unit 450 receives the demodulated signal e obtained by the CMA calculation process.
- x And e y Phase information is extracted from the X-polarized demodulated signal e.
- x To I-channel and Q-channel demodulated signals i x , Q x Y-polarized demodulated signal e y To i y , Q y Are output separately.
- the QPSK modulation method is used as the modulation method for the two systems of polarization multiplexed signals.
- the present invention is not limited to this, and other multilevel modulation schemes such as 8PSK (8-phase shift keying) modulation scheme and 16QAM (quadrature amplitude modulation) modulation scheme may be used. Can do.
- 8PSK (8-phase shift keying) modulation scheme and 16QAM (quadrature amplitude modulation) modulation scheme
- 16QAM quadrature amplitude modulation
- the present invention is not limited to this, and any other algorithm can be used as long as it is a filter coefficient determination algorithm for a butterfly filter, such as an LMS (Least Mean Square) algorithm.
- the variable attenuator (VOA) is used to control the output of one polarized light.
- the present invention is not limited to this, and the output is controlled by adjusting the bias of the modulator. It is good.
- the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope of the invention described in the claims, and it is also included within the scope of the present invention. Not too long. This application claims the priority on the basis of Japanese application Japanese Patent Application No.
- a coherent light receiving unit that performs coherent light detection and a signal processing unit that performs signal processing determined by a control coefficient, and the coherent light receiving unit includes a first polarization modulated by a first transmission signal Receiving the wave light and outputting a first detection signal; simultaneously receiving the second polarized light modulated by the second transmission signal and the first polarized light; and outputting a second detection signal;
- a signal processing unit that determines a first control coefficient based on the first detection signal; determines a second control coefficient based on the first control coefficient and the second detection signal;
- a coherent optical receiver that outputs a first reception signal corresponding to the first transmission signal and a second reception signal corresponding to the second transmission signal using a control coefficient of 2.
- the signal processing unit includes a filter unit that performs signal processing based on a control coefficient, and a control coefficient calculation unit that obtains the control coefficient by a control coefficient determination algorithm.
- the control coefficient calculation unit determines a first control coefficient so that an output signal converges to the first reception signal with respect to the input of the first detection signal, and the second detection signal of the second detection signal The first control coefficient is changed so that the output signal converges to the second received signal with respect to the input, and the control coefficient when the output signal converges to the second received signal is changed to the second control.
- a coherent optical receiver that determines the coefficient and outputs the first received signal and the second received signal based on the second control coefficient.
- the coherent optical receiver described in the supplementary note 1 or 2 further including a reception control unit that controls an operation of the signal processing unit, wherein the reception control unit includes the first coherent light receiving unit.
- the signal processing unit starts processing to determine the first control coefficient
- the coherent light receiving unit is configured to perform the first polarized light and the second polarized light.
- a coherent optical receiver that causes the signal processing unit to start the process of determining the second control coefficient when it is determined that the signals are received simultaneously.
- the coherent light receiving unit includes a photoelectric conversion unit connected to the reception control unit, and the reception control unit includes a first photoelectric conversion unit that is the first photoelectric conversion unit.
- the coherent light receiving unit determines that the first polarized light is received, and when the photoelectric conversion unit outputs a light reception signal approximately twice the first light reception signal, A coherent light receiver that determines that a coherent light receiving unit simultaneously receives the first polarized light and the second polarized light.
- a transmitter and a coherent optical receiver connected to the transmitter through an optical fiber, wherein the transmitter outputs a light source and output light having a first polarization from the light source to the first
- a first modulator that modulates with a transmission signal and outputs a first polarized light
- a second modulator an orthogonal multiplexing unit that orthogonally multiplexes the first polarized light and the second polarized light, and sends them to the optical fiber
- transmission control that controls the intensity of the second polarized light
- the coherent optical receiver includes a coherent light receiving unit that performs coherent optical detection, a signal processing unit that performs signal processing determined by a control coefficient, and a reception control unit that controls the operation of the signal processing unit.
- the coherent light receiving unit receives the first polarized light.
- a first detection signal is output, the first polarization light and the second polarization light are simultaneously received and a second detection signal is output, and the reception control unit is configured such that the coherent light reception unit is the first detection signal.
- the signal processing unit starts a process for determining a first control coefficient, and the coherent light receiving unit receives the first polarized light and the second polarized light.
- the signal processing unit starts a process of determining a second control coefficient, and the signal processing unit determines the first control coefficient based on the first detection signal.
- the signal processing unit performs first control so that an output signal converges to the first reception signal with respect to an input of the first detection signal.
- a coefficient is determined, the first control coefficient is changed so that the output signal converges to the second received signal with respect to the input of the second detection signal, and the output signal is changed to the second received signal.
- a coherent optical communication system that determines a control coefficient for convergence as the second control coefficient.
- the coherent optical communication system further includes a line connecting the transmission control unit and the reception control unit, and the reception control unit determines the first control coefficient.
- the transmission control unit increases the intensity of the second polarized light when the first notification is acquired.
- a second notification is transmitted to the reception control unit via the line, and the reception control unit acquires the second notification
- a coherent optical communication system that determines that the coherent light receiving unit simultaneously receives the first polarized light and the second polarized light.
- the coherent light receiving unit includes a photoelectric conversion unit connected to the reception control unit, and the reception control unit includes the photoelectric conversion unit When the light receiving signal of 1 is output, the coherent light receiving unit determines that the first polarized light has been received, and the photoelectric conversion unit outputs a light receiving signal approximately twice the first light receiving signal.
- a coherent optical communication system that determines that the coherent light receiving unit simultaneously receives the first polarized light and the second polarized light.
- the first polarized light obtained by modulating the output light having the first polarization with the first transmission signal is transmitted, the first polarized light is received, the coherent light detection is performed, and the first detection signal is obtained.
- the second polarized light obtained by acquiring and modulating the output light having the second polarization with the second transmission signal is transmitted, and the first polarized light and the second polarized light are simultaneously received and coherent light detection is performed.
- the second detection signal is acquired, the first control coefficient is determined based on the first detection signal, and the second control coefficient is determined based on the first control coefficient and the second detection signal.
- a coherent optical communication method for determining and obtaining a first reception signal corresponding to the first transmission signal and a second reception signal corresponding to the second transmission signal using the second control coefficient is determined.
- the first control coefficient is determined such that an output signal converges to the first reception signal with respect to an input of the first detection signal.
- the second control coefficient is determined by setting a control coefficient, and the first control coefficient is determined so that an output signal converges to the second received signal with respect to an input of the second detection signal.
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Abstract
コヒーレント光受信器においては、送信側で第1の偏波光に第1の信号を、第2の偏波光に第2の信号を乗せた偏波多重光信号を偏波分離し、第1の信号および第2の信号を送信側と対応づけて受信できないため、本発明のコヒーレント光受信器は、コヒーレント光検波を行うコヒーレント光受光部と、制御係数で定まる信号処理を行う信号処理部を有し、コヒーレント光受光部は、第1の送信信号で変調された第1の偏波光を受光して第1の検波信号を出力し、第2の送信信号で変調された第2の偏波光と第1の偏波光を同時に受光して第2の検波信号を出力し、信号処理部は、第1の検波信号に基づいて第1の制御係数を決定し、第1の制御係数と第2の検波信号に基づいて第2の制御係数を決定し、第2の制御係数を用いて、第1の送信信号に対応する第1の受信信号と、第2の送信信号に対応する第2の受信信号を出力する。
Description
本発明は、コヒーレント光受信器、それを用いたコヒーレント光通信システム、およびコヒーレント光通信方法に関し、特に、偏波多重光信号をコヒーレント検波とデジタル信号処理により受信するコヒーレント光受信器、それを用いたコヒーレント光通信システム、およびコヒーレント光通信方法に関する。
インターネットの幅広い普及により、ネットワーク内のデータ容量は年々増加している。大都市間を結ぶ大動脈通信路では、1チャネル当たりの伝送容量が10Gb/sおよび40Gb/sの光伝送路がすでに導入されている。10Gb/s伝送では変調方式としてオンオフ変調(OOK:On−Off−Keying)が用いられている。一方、40Gb/s伝送においては、光パルス幅が25psと狭くなり波長分散の影響を大きく受けるため、OOK方式は長距離伝送には不適当である。そのため、位相による多値変調方式が用いられており、40Gb/s伝送では4相位相変調(QPSK:Quadrature−Phase−Shift−Keying)が主流となっている。
さらに高速な100Gb/s級の超高速光伝送においては、多重数を多くしてボーレートを下げ、光パルス幅を広くして波長分散の影響を小さく抑える必要がある。その一つの方法として偏波多重方式がある。偏波多重方式では、2系統の光信号の電界強度EX、EYが振動する面を直交させて光ファイバに入射する。電界強度がEXである信号光と電界強度がEYである信号光は、光ファイバ中で直交関係を保ったままランダムな回転を繰り返して伝搬する。光ファイバの出力端では、回転角θが不明な直交信号光EX+EYが得られる。なお本明細書では、電界強度がEXである信号光を信号光EXと、電界強度EXとEYの振動方向が直交した信号光をEX+EYと記載する。
偏波分離方式には、光学方式と信号処理方式とが知られている。光学方式においては、偏波制御素子と偏波分離素子を用いて偏波分離を行う。直交信号光EX+EYを偏波制御素子が規定する偏波面X’、Y’へ投射して分離すると、EX’=aEX+bEYとEY’=cEX+dEYの光信号が得られる。分離後の出力信号をモニタしながら、出力信号が最大、すなわちEX’=aEX(b=0)、EY’=dEY(c=0)となるように、偏波制御素子へフィードバックして回転角θを推定する。しかしながら、偏波制御素子は制御周期が100MHz程度であるため、高速な偏波変動に追従することができない。
一方、信号処理方式においては、直交信号光をコヒーレント検波して電気信号に変換してから偏波分離を行う。直交信号光EX+EYを局所光が規定する偏波面X’、Y’へ投射して検波すると、信号光の電界情報が電気信号として得られる。
このような信号処理方式を用いたコヒーレント光受信器の一例が特許文献1に記載されている。特許文献1のコヒーレント光受信器では、光周波数が互いに異なる直交偏波成分を偏波多重した局部発振光と受信信号光を2×4光ハイブリッド回路で合波する。その後に、2つの差動光検出器で光電変換し、さらにアナログ−デジタル変換器でデジタル信号に変換する。ここで得られたデジタル信号をデジタル演算回路で信号処理することによって受信データを推定することとしている。
特開2008−153863号公報(段落「0012」、図1)
ディー・エヌ・ゴッダード「セルフ リカバリング イクォライゼーション アンド キャリア トラッキング イン ツーディメンジョナル データ コミュニケーション システムズ」、アイ・イー・イー・イー トランスアクションズ オン コミュニケイションズ(D.N.Godard,"Self−Recovering Equalization and Carrier Tracking in Two−Dimensional Data Communication Systems",IEEE Transactions on Communications)、米国電気電子学会、1980年11月、COM−28巻、第11号、p.1867−1875
さらに高速な100Gb/s級の超高速光伝送においては、多重数を多くしてボーレートを下げ、光パルス幅を広くして波長分散の影響を小さく抑える必要がある。その一つの方法として偏波多重方式がある。偏波多重方式では、2系統の光信号の電界強度EX、EYが振動する面を直交させて光ファイバに入射する。電界強度がEXである信号光と電界強度がEYである信号光は、光ファイバ中で直交関係を保ったままランダムな回転を繰り返して伝搬する。光ファイバの出力端では、回転角θが不明な直交信号光EX+EYが得られる。なお本明細書では、電界強度がEXである信号光を信号光EXと、電界強度EXとEYの振動方向が直交した信号光をEX+EYと記載する。
偏波分離方式には、光学方式と信号処理方式とが知られている。光学方式においては、偏波制御素子と偏波分離素子を用いて偏波分離を行う。直交信号光EX+EYを偏波制御素子が規定する偏波面X’、Y’へ投射して分離すると、EX’=aEX+bEYとEY’=cEX+dEYの光信号が得られる。分離後の出力信号をモニタしながら、出力信号が最大、すなわちEX’=aEX(b=0)、EY’=dEY(c=0)となるように、偏波制御素子へフィードバックして回転角θを推定する。しかしながら、偏波制御素子は制御周期が100MHz程度であるため、高速な偏波変動に追従することができない。
一方、信号処理方式においては、直交信号光をコヒーレント検波して電気信号に変換してから偏波分離を行う。直交信号光EX+EYを局所光が規定する偏波面X’、Y’へ投射して検波すると、信号光の電界情報が電気信号として得られる。
このような信号処理方式を用いたコヒーレント光受信器の一例が特許文献1に記載されている。特許文献1のコヒーレント光受信器では、光周波数が互いに異なる直交偏波成分を偏波多重した局部発振光と受信信号光を2×4光ハイブリッド回路で合波する。その後に、2つの差動光検出器で光電変換し、さらにアナログ−デジタル変換器でデジタル信号に変換する。ここで得られたデジタル信号をデジタル演算回路で信号処理することによって受信データを推定することとしている。
まず、関連するコヒーレント光受信器を用いた信号処理による偏波分離方法について説明する。図10は、関連するコヒーレント光受信器500の構成を示すブロック図である。偏波多重信号光SXY(t)=EX+EYは90°ハイブリッド回路512で局所光源(LO)511からの局所光LX’Y’(t)と干渉して信号光EX’、EY’となり、フォトディテクタ(PD)513で検波される。フォトディテクタで検波された検波信号は信号光の電界情報を含んでいる。アナログ−デジタル変換器(ADC)514は検波信号を量子化し量子化信号ex’、ey’としてデジタル信号処理部(DSP:Digital Signal Processor)515へ出力する。デジタル信号処理部515では、バタフライフィルタ516によりex’とey’の偏波回転角θがキャンセルされ、偏波分離された復調信号exおよびeyが得られる。このときフィルタ係数の決定は、例えばCMA(Constant Modulus Algorithm)アルゴリズム(非特許文献1参照)を用いたCMA演算部(CMA)517で行う。
関連するコヒーレント光受信器500においては、デジタル信号処理部(DSP)515における処理により得られた量子化された復調信号exおよびeyは、偏波多重信号光SXYの電界情報EX、EYを含んでいる。しかしながら、復調信号exが電界情報EXに、復調信号eyが電界情報EYに必ずしも対応するわけではなく、復調信号exが電界情報EYに、復調信号eyが電界情報EXに対応する場合もある。その理由は、CMAアルゴリズムでは量子化信号ex’およびey’の電界強度を一定に保つ制御しか行わないので、その結果、収束した復調信号exおよびeyが電界情報EXまたはEYのどちらの信号に対応するかまでは制御できないからである。すなわち、電界情報を含む振幅を制御するだけの信号処理によって、多重された2つの偏波光に乗せられた信号を2つの信号に分離することは可能である。しかし、X偏波光(またはY偏波光)に乗せて送信した信号を、受信側でX偏波光(またはY偏波光)に乗せられた信号と認識して受信することは必ずしも可能ではない。
このように、関連するコヒーレント光受信器においては、送信側で第1の偏波光に第1の信号を、第2の偏波光に第2の信号を乗せた偏波多重光信号を偏波分離し、第1の信号および第2の信号を送信側と対応づけて受信できないという問題があった。
本発明の目的は、上述した課題である、送信側で第1の偏波光に第1の信号を、第2の偏波光に第2の信号を乗せた偏波多重光信号を偏波分離し、第1の信号および第2の信号を送信側と対応づけて受信できない、という課題を解決するコヒーレント光受信器、それを用いたコヒーレント光通信システム、およびコヒーレント光通信方法を提供することにある。
関連するコヒーレント光受信器500においては、デジタル信号処理部(DSP)515における処理により得られた量子化された復調信号exおよびeyは、偏波多重信号光SXYの電界情報EX、EYを含んでいる。しかしながら、復調信号exが電界情報EXに、復調信号eyが電界情報EYに必ずしも対応するわけではなく、復調信号exが電界情報EYに、復調信号eyが電界情報EXに対応する場合もある。その理由は、CMAアルゴリズムでは量子化信号ex’およびey’の電界強度を一定に保つ制御しか行わないので、その結果、収束した復調信号exおよびeyが電界情報EXまたはEYのどちらの信号に対応するかまでは制御できないからである。すなわち、電界情報を含む振幅を制御するだけの信号処理によって、多重された2つの偏波光に乗せられた信号を2つの信号に分離することは可能である。しかし、X偏波光(またはY偏波光)に乗せて送信した信号を、受信側でX偏波光(またはY偏波光)に乗せられた信号と認識して受信することは必ずしも可能ではない。
このように、関連するコヒーレント光受信器においては、送信側で第1の偏波光に第1の信号を、第2の偏波光に第2の信号を乗せた偏波多重光信号を偏波分離し、第1の信号および第2の信号を送信側と対応づけて受信できないという問題があった。
本発明の目的は、上述した課題である、送信側で第1の偏波光に第1の信号を、第2の偏波光に第2の信号を乗せた偏波多重光信号を偏波分離し、第1の信号および第2の信号を送信側と対応づけて受信できない、という課題を解決するコヒーレント光受信器、それを用いたコヒーレント光通信システム、およびコヒーレント光通信方法を提供することにある。
本発明のコヒーレント光受信器は、コヒーレント光検波を行うコヒーレント光受光部と、制御係数で定まる信号処理を行う信号処理部を有し、コヒーレント光受光部は、第1の送信信号で変調された第1の偏波光を受光して第1の検波信号を出力し、第2の送信信号で変調された第2の偏波光と第1の偏波光を同時に受光して第2の検波信号を出力し、信号処理部は、第1の検波信号に基づいて第1の制御係数を決定し、第1の制御係数と第2の検波信号に基づいて第2の制御係数を決定し、第2の制御係数を用いて、第1の送信信号に対応する第1の受信信号と、第2の送信信号に対応する第2の受信信号を出力する。
本発明のコヒーレント光通信システムは、送信器と、送信器と光ファイバで接続されたコヒーレント光受信器を有し、送信器は、光源と、光源からの第1の偏光を有する出力光を第1の送信信号で変調して第1の偏波光を出力する第1の変調器と、光源からの第2の偏光を有する出力光を第2の送信信号で変調して第2の偏波光を出力する第2の変調器と、第1の偏波光と第2の偏波光を直交多重して光ファイバに送出する直交多重部と、第2の偏波光の強度を制御する送信制御部とを有し、コヒーレント光受信器は、コヒーレント光検波を行うコヒーレント光受光部と、制御係数で定まる信号処理を行う信号処理部と、信号処理部の動作を制御する受信制御部を有し、コヒーレント光受光部は、第1の偏波光を受光して第1の検波信号を出力し、第1の偏波光と第2の偏波光を同時に受光して第2の検波信号を出力し、受信制御部は、コヒーレント光受光部が第1の偏波光を受光したと判断したとき、信号処理部に第1の制御係数を決定する処理を開始させ、コヒーレント光受光部が第1の偏波光と第2の偏波光を同時に受光したと判断したとき、信号処理部に第2の制御係数を決定する処理を開始させ、信号処理部は、第1の検波信号に基づいて第1の制御係数を決定し、第1の制御係数と第2の検波信号に基づいて第2の制御係数を決定し、第2の制御係数を用いて、第1の送信信号に対応する第1の受信信号と、第2の送信信号に対応する第2の受信信号を出力する。
本発明のコヒーレント光通信方法は、第1の偏光を有する出力光を第1の送信信号で変調した第1の偏波光を送出し、第1の偏波光を受光しコヒーレント光検波して第1の検波信号を取得し、第2の偏光を有する出力光を第2の送信信号で変調した第2の偏波光を送出し、第1の偏波光と第2の偏波光を同時に受光しコヒーレント光検波して第2の検波信号を取得し、第1の検波信号に基づいて第1の制御係数を決定し、第1の制御係数と第2の検波信号に基づいて第2の制御係数を決定し、第2の制御係数を用いて、第1の送信信号に対応する第1の受信信号と、第2の送信信号に対応する第2の受信信号を取得する。
本発明のコヒーレント光通信システムは、送信器と、送信器と光ファイバで接続されたコヒーレント光受信器を有し、送信器は、光源と、光源からの第1の偏光を有する出力光を第1の送信信号で変調して第1の偏波光を出力する第1の変調器と、光源からの第2の偏光を有する出力光を第2の送信信号で変調して第2の偏波光を出力する第2の変調器と、第1の偏波光と第2の偏波光を直交多重して光ファイバに送出する直交多重部と、第2の偏波光の強度を制御する送信制御部とを有し、コヒーレント光受信器は、コヒーレント光検波を行うコヒーレント光受光部と、制御係数で定まる信号処理を行う信号処理部と、信号処理部の動作を制御する受信制御部を有し、コヒーレント光受光部は、第1の偏波光を受光して第1の検波信号を出力し、第1の偏波光と第2の偏波光を同時に受光して第2の検波信号を出力し、受信制御部は、コヒーレント光受光部が第1の偏波光を受光したと判断したとき、信号処理部に第1の制御係数を決定する処理を開始させ、コヒーレント光受光部が第1の偏波光と第2の偏波光を同時に受光したと判断したとき、信号処理部に第2の制御係数を決定する処理を開始させ、信号処理部は、第1の検波信号に基づいて第1の制御係数を決定し、第1の制御係数と第2の検波信号に基づいて第2の制御係数を決定し、第2の制御係数を用いて、第1の送信信号に対応する第1の受信信号と、第2の送信信号に対応する第2の受信信号を出力する。
本発明のコヒーレント光通信方法は、第1の偏光を有する出力光を第1の送信信号で変調した第1の偏波光を送出し、第1の偏波光を受光しコヒーレント光検波して第1の検波信号を取得し、第2の偏光を有する出力光を第2の送信信号で変調した第2の偏波光を送出し、第1の偏波光と第2の偏波光を同時に受光しコヒーレント光検波して第2の検波信号を取得し、第1の検波信号に基づいて第1の制御係数を決定し、第1の制御係数と第2の検波信号に基づいて第2の制御係数を決定し、第2の制御係数を用いて、第1の送信信号に対応する第1の受信信号と、第2の送信信号に対応する第2の受信信号を取得する。
本発明のコヒーレント光受信器、それを用いたコヒーレント光通信システム、およびコヒーレント光通信方法によれば、送信側で第1の偏波光に第1の信号を、第2の偏波光に第2の信号を乗せた偏波多重光信号を偏波分離し、第1の信号および第2の信号を送信側と対応づけて受信することが可能となる。
図1は本発明の第1の実施形態に係るコヒーレント光受信器の構成を示すブロック図である。
図2は本発明の第2の実施形態に係るデジタルコヒーレント光通信システムの構成を示すブロック図である。
図3は本発明の第2の実施形態に係るデジタル信号処理部(DSP)の構成を示すブロック図である。
図4は本発明の第2の実施形態に係るデジタル信号処理部(DSP)におけるフィルタ係数の初期設定を説明するためのシーケンス図である。
図5は本発明の第3の実施形態に係るデジタルコヒーレント光通信システムの構成を示すブロック図である。
図6は本発明の第3の実施形態に係る送信器と受信器の構成を示すブロック図である。
図7は本発明の第3の実施形態に係るデジタル信号処理部(DSP)におけるフィルタ係数の初期設定を説明するためのシーケンス図である。
図8は本発明の第4の実施形態に係るデジタルコヒーレント光通信システムの構成を示すブロック図である。
図9は本発明の第4の実施形態に係るデジタル信号処理部(DSP)の構成を示すブロック図である。
図10は関連するデジタルコヒーレント受信器の構成を示すブロック図である。
図2は本発明の第2の実施形態に係るデジタルコヒーレント光通信システムの構成を示すブロック図である。
図3は本発明の第2の実施形態に係るデジタル信号処理部(DSP)の構成を示すブロック図である。
図4は本発明の第2の実施形態に係るデジタル信号処理部(DSP)におけるフィルタ係数の初期設定を説明するためのシーケンス図である。
図5は本発明の第3の実施形態に係るデジタルコヒーレント光通信システムの構成を示すブロック図である。
図6は本発明の第3の実施形態に係る送信器と受信器の構成を示すブロック図である。
図7は本発明の第3の実施形態に係るデジタル信号処理部(DSP)におけるフィルタ係数の初期設定を説明するためのシーケンス図である。
図8は本発明の第4の実施形態に係るデジタルコヒーレント光通信システムの構成を示すブロック図である。
図9は本発明の第4の実施形態に係るデジタル信号処理部(DSP)の構成を示すブロック図である。
図10は関連するデジタルコヒーレント受信器の構成を示すブロック図である。
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
〔第1の実施形態〕
図1は、本発明の第1の実施形態に係るコヒーレント光受信器100の構成を示すブロック図である。コヒーレント光受信器100は、コヒーレント光検波を行うコヒーレント光受光部110と、制御係数で定まる信号処理を行う信号処理部120を有する。
コヒーレント光受光部110は、第1の送信信号で変調された第1の偏波光を受光して第1の検波信号を信号処理部120に出力し、第2の送信信号で変調された第2の偏波光と第1の偏波光を同時に受光して第2の検波信号を信号処理部120に出力する。信号処理部120は、第1の検波信号に基づいて第1の制御係数を決定し、この第1の制御係数と第2の検波信号に基づいて第2の制御係数を決定する。そして、この第2の制御係数を用いて、第1の送信信号に対応する第1の受信信号と、第2の送信信号に対応する第2の受信信号を出力する。
ここで、信号処理部120は、制御係数に基づいて信号処理を行うフィルタ部121と、制御係数を制御係数決定アルゴリズムにより求める制御係数演算部122を備えることができる。このとき、制御係数演算部122は、第1の検波信号の入力に対してフィルタ部121の出力信号が第1の受信信号に収束するように第1の制御係数を決定する。また、第2の検波信号の入力に対してフィルタ部121の出力信号が第2の受信信号に収束するように第1の制御係数を変更し、フィルタ部121の出力信号が第2の受信信号に収束するときの制御係数を第2の制御係数と決定する。フィルタ部121は、この第2の制御係数に基づいて第1の受信信号と第2の受信信号を出力する。
このように本実施形態のコヒーレント光受信器100によれば、第1の送信信号で変調された第1の偏波光と、第2の送信信号で変調された第2の偏波光を受光して偏波分離し、第1の送信信号および第2の送信信号を送信側と対応づけて受信することが可能となる。
〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図2は、本発明の第2の実施形態によるコヒーレント光通信システム200の構成を示すブロック図である。コヒーレント光通信システム200は、送信器210と受信器220を有する。
送信器210は、信号光源(LD)211と、第1の変調器として第1の位相変調器(PMX)212を、第2の変調器として第2の位相変調器(PMY)213を備える。さらに、直交多重部としての偏波ビームスプリッタ(PBS)215、および送信制御部を構成する可変減衰器(VOA)214と制御部216を有する。
受信器220は、コヒーレント光受光部を構成する局所光源(LO)221と、90°ハイブリッド回路222と、フォトディテクタ(PD)223とを備える。さらに、信号処理部を構成するアナログ−デジタル変換器(ADC)224とデジタル信号処理部(DSP)225、および受信制御部226を備えている。
ここで、制御部216は可変減衰器(VOA)214を、受信制御部226はデジタル信号処理部(DSP)225をそれぞれ制御する。送信器210と受信器220は光ファイバ230で接続され通信が行われる。本実施形態によるコヒーレント光通信システム200は、さらに、制御部216と受信制御部226間の通信を可能とする回線240を備えている。
送信器210において、信号光源(LD)211からの出力光は直交する第1の偏光成分XからなるX偏波光と、第2の偏光成分YからなるY偏波光に分離され、それぞれ第1の位相変調器(PMX)212と第2の位相変調器(PMY)213に入力される。第1の位相変調器(PMX)212はX偏波光を第1の送信信号で変調し、電界強度EXを有する第1の信号光EXを出力する。第2の位相変調器(PMY)213はY偏波光を第2の送信信号で変調し、電界強度EYを有する第2の信号光EYを出力する。第1の信号光EXと第2の信号光EYは偏波ビームスプリッタ(PBS)215で直交多重され、直交信号光SXY(=EX+EY)が出力される。ここで、可変減衰器(VOA)214は制御部216からの指示により、Y偏波である第2の信号光EYの出力をON/OFF制御する。
受信器220に入力された直交信号光SXY(=EX+EY)は、90°ハイブリッド回路222で局所光源(LO)221からの局所光LX’Y’と干渉し、局所光LX’Y’の任意の偏波面X’、Y’に投射された信号光EX’、EY’となる。信号光EX’、EY’はフォトディテクタ(PD)223で検波され、信号光EX’、EY’の電界情報が検波信号としてアナログ−デジタル変換器(ADC)224に入力される。アナログ−デジタル変換器(ADC)224はこれらの検波信号を量子化し、量子化信号ex’およびey’を出力する。量子化信号ex’とey’はデジタル信号処理部(DSP)225で偏波分離処理が施され、復調信号exとeyが得られる。
図3に、デジタル信号処理部(DSP)225の構成を示す。デジタル信号処理部(DSP)225は、バタフライフィルタ227、メモリ部228、およびCMA演算部(CMA)229を備えている。バタフライフィルタ227は入力された量子化信号ex’とey’に対して次式(1)で示される行列演算を行い、復調信号exとeyを出力する。
行列Hは、送信側信号光の偏波面XYと受信側信号光の偏波面X’Y’との間の偏波軸の回転角をキャンセルするための回転行列である。ここで、送信側の偏波面XYと受信側の偏波面X’Y’の偏波軸の関係は一意には定まらないので、回転角を推定して行列を求めるのは困難である。この行列Hの各要素を求める手法の一つにCMAアルゴリズムがある(例えば非特許文献1参照)。本実施形態では以下に述べるように、CMA演算部(CMA)229がCMAアルゴリズムによって行列Hの各要素(フィルタ係数)を求める構成とした。CMA演算部(CMA)229は、CMAアルゴリズムを用いて求めたフィルタ係数h11、h12、h21、h22をバタフライフィルタ227に出力し、このとき行列Hの各要素がhxx=h11、hxy=h12、hyx=h21、hyy=h22と求まる。
次に、CMA演算部(CMA)229の動作を詳細に説明する。CMA演算部(CMA)229は、メモリ部228に格納されているフィルタ係数h11、h12、h21、h22を用いて次の時間のフィルタ係数を計算する。つまり、時間kにおけるフィルタ係数をh11(k)、h12(k)、h21(k)、h22(k)としたとき、CMA演算部(CMA)229は次式(2)に基づいて時間k+1におけるフィルタ係数h11(k+1)、h12(k+1)、h21(k+1)、h22(k+1)を計算する。CMA演算部(CMA)229は時間k+1におけるフィルタ係数の計算結果をメモリ部228に上書きする。ここで式(2)の計算にFIRフィルタを用いた場合には、式(2)のベクトルhはFIRフィルタのタップ係数を表すことになる。
ただし、εx、εyは誤差関数であり、次式により表される。
ここで、μは定数であり、バーは共役複素数を表す。
CMAアルゴリズムは、誤差関数εx、εyを用いて量子化信号ex’およびey’の強度を一定に保つ制御を行う。しかし、電界強度の情報だけからでは、量子化信号の中のデータがX偏波光に乗せられた情報か、Y偏波光に乗せられた情報かは区別できない。そのため、CMAアルゴリズムを用いて求めたフィルタ係数h11、h12、h21、h22を用いると、上述したように、X偏波である第1の信号光の信号成分EXを復調信号eyに、Y偏波である第2の信号光の信号成分EYを復調信号exに収束させる場合があり得る。
そこで本実施形態では、フィルタ係数の計算に順序性を持たせることにより、復調信号exとeyに収束する信号成分を制御することとした。ここで、この復調信号が送信側と入れ替わる現象は、フィルタ係数の更新毎に発生する現象ではない。そのため、最初に正しいフィルタ係数をバタフライフィルタ227に入力し、その後は順次、式(2)に従って更新することにより、送信側と対応した復調信号に収束させるフィルタ係数を決定することができる。以下に、X偏波の信号成分EXを復調信号exに、Y偏波の信号成分EYを復調信号eyに収束させるバタフライフィルタ227の係数h11、h12、h21、h22を決定するトレーニング方法について説明する。
図4は、フィルタ係数の初期設定を説明するためのシーケンス図である。まず、受信器220の受信制御部226はメモリ部228に任意のフィルタ係数h11=h11(0)、h12=h12(0)を設定する(ステップS101)。本実施形態ではh11(0)=1、h12(0)=0とした。一方、送信器210の制御部216は可変減衰器(VOA)214を制御してY偏波の出力信号光を非出力(OFF)状態とし、X偏波の出力信号光だけを出力(ON)状態とする(ステップS102)。このとき、X偏波光だけが光ファイバ230を通して受信器220に送出される(ステップS103)。
CMA演算部229は、フィルタ係数の初期設定値h11(0)、h12(0)を用いてCMAアルゴリズムの計算を開始する(ステップS104)。CMA演算部229は式(2)の上位2式を用いてフィルタ係数のアップデートを順次行う。このとき、受信器120に入力された信号光SXY(=EX)は、局所光LX’Y’の偏波面X’、Y’に投射された信号光EX’とEY’に分割されている。ここで、EX’>EY’のとき、出力exは主として量子化信号ex’から成るので、フィルタ係数はh11>h12となり収束する。一方、EX’<EY’のとき、出力exは主として量子化信号ey’から成るので、フィルタ係数はh11<h12となって収束する。このとき、フィルタ係数の収束値としてh11(l)、h12(l)が得られる。ここで受信制御部226は演算を一端中断させ(ステップS105)、回線240を通してその旨を制御部216に通知する(ステップS106)。このときのバタフライフィルタ227の出力exはフィルタ係数の収束値h11(l)、h12(l)を用いて次式で表される。
受信制御部126はメモリ部228にフィルタ係数をh11=h11(l)、h12=h12(l)、h21=−h12(l)、h22=h11(l)と設定する(ステップS107)。
次に、送信器210の制御部216は可変減衰器(VOA)214を制御してY偏波の光信号をX偏波の光信号とともに出力させ(ステップS108)、回線240を通してその旨を受信制御部226へ通知する(ステップS109)。
受信制御部226がこの通知(ステップS109)を受け取った後に、CMA演算部229はCMAアルゴリズムの計算を再開し、式(4)に従ってフィルタ係数のアップデートを行う(ステップS110)。ここで、量子化信号ex’は信号光EXおよびEYの成分をどちらも含んでいる。例えば、量子化信号ex’は信号光EXの成分を多く含むとした場合、量子化信号ey’は信号光EYの成分を多く含むことになる。この状態で式(4)を実行すると、ステップ107で設定したフィルタ係数はh11>h12であるので、出力exは量子化信号ex’が支配的となる。その結果、出力exには信号光EXの成分がより多く含まれることになる。フィルタ係数のアップデートを繰り返すことによりこの傾向は強くなり、最終的には出力exは信号光EXに対応する信号に収束し、そのときフィルタ係数としてh11(k)、h12(k)が得られる。出力eyも同様にして、フィルタ係数はh21<h22であるので、出力eyは量子化信号ey’が支配的になる。その結果、出力eyは信号光EYに対応する信号に収束し、そのときフィルタ係数としてh21(k)、h22(k)が得られる。
また、量子化信号ex’は信号光EYの成分を、量子化信号ey’は信号光EXの成分を多く含むとした場合、ステップ107で設定されるフィルタ係数はh11<h12となるので、出力exは信号光EXの成分を多く含む量子化信号ey’が支配的になる。その結果、出力exは信号光EXに対応する信号に収束する。出力eyも同様にして、フィルタ係数はh21<h22であるので、出力eyは信号光EYの成分を多く含む量子化信号ex’が支配的になる。その結果、出力eyは信号光EYに対応する信号に収束し、そのときフィルタ係数としてh21(k)、h22(k)が得られる(ステップS111)。
以上のステップが終了した後に、受信制御部226はCMA演算が終了した旨を、回線240を通して送信器210の制御部216に通知する(ステップS112)。
上述したように、まず初めにX偏波である信号光のみ送信し、バタフライフィルタ227の係数を仮決定する。次に、Y偏波の信号光をX偏波の信号光に多重して送信し、バタフライフィルタ227の係数を決定する。これにより、デジタル信号処理部(DSP)225における信号処理で得られた出力exがX偏波の信号光EXと、出力eyが信号光EYに必ず対応するように偏波分離することが可能となる。すなわち、本実施形態によるコヒーレント光通信システム200によれば、送信側で第1の偏波光に第1の信号を、第2の偏波光に第2の信号を乗せた偏波多重光信号を偏波分離し、第1の信号および第2の信号を送信側と対応づけて受信することが可能となる。
〔第3の実施形態〕
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図5は、本発明の第3の実施形態によるコヒーレント光通信システム300の構成を示すブロック図である。図5に示すように、コヒーレント光通信システム300は端局300Aと端局300Bから構成される。端局300Aは送信器310Aと受信器320Aを備え、端局300Bは受信器320Bと送信器310Bを備えている。送信器310Aと受信器320B、および送信器310Bと受信器320Aがそれぞれ光ファイバ330で接続され、相互に通信が行われる。送信器310Aと受信器320Bと光ファイバ330からなる第1のコヒーレント光通信システム301、および、送信器310Bと受信器320Aと光ファイバ330とからなる第2のコヒーレント光通信システム302によって、本実施形態によるコヒーレント光通信システム300が構成される。
図6に、本実施形態による第1のコヒーレント光通信システム301の構成を示す。送信器310Aの構成は、制御部316が信号光源(LD)311も制御する構成とした点を除き、第2の実施形態の送信器210の構成と同じである。また、受信器320Bの構成は、フォトディテクタ(PD)323がパワーモニタ機能を有し、受信制御部326へモニタ結果を通知する構成とした点を除き、第2の実施形態の受信器220の構成と同じである。また、第2のコヒーレント光通信システム302を構成する送信器310Bと受信器320Aも同様に構成される。なお、本実施形態では第2の実施形態のコヒーレント光通信システム200における回線240は不要となる。
受信器320Bが備えるデジタル信号処理部(DSP)の構成は、図3に示した第2の実施形態のデジタル信号処理部(DSP)225の構成と同じである。ここで、デジタル信号処理部(DSP)225のバタフライフィルタの係数値をbh11(k)、bh12(k)、bh21(k)、bh22(k)とする。これらのフィルタ係数を用いると、上述したように、送信器310Aから送信されたX偏波である第1の信号光の信号成分EXを復調信号eyに、Y偏波である第2の信号光の信号成分EYを復調信号exに収束させる場合があり得る。
そこで本実施形態では、フィルタ係数の計算に順序性を持たせることにより、復調信号exとeyに収束する信号成分を制御することとした。ここで、この復調信号が送信側と入れ替わる現象は、フィルタ係数の更新毎に発生する現象ではない。そのため、最初に正しいフィルタ係数をバタフライフィルタに入力し、その後は順次、式(2)に従って更新することにより、送信側と対応した復調信号に収束させるフィルタ係数を決定することができる。以下に、X偏波の信号成分EXを復調信号exに、Y偏波の信号成分EYを復調信号eyに収束させるバタフライフィルタの係数h11、h12、h21、h22を決定するトレーニング方法について説明する。
図7は、フィルタ係数の初期設定を説明するためのシーケンス図である。まず、端局300Bの受信器320Bが備える受信制御部326Bは、メモリ部228Bに任意のフィルタ係数h11=bh11(0)、h12=bh12(0)を設定する(ステップS201)。本実施形態ではbh11(0)=1、bh12(0)=0とした。
一方、端局300Aの送信器310Aが備える制御部316Aは、信号光源(LD)311AをOFF状態にする。制御部316Aは可変減衰器(VOA)214Aを制御してY偏波の信号光が出力しないよう設定した後に信号光源(LD)311AをON状態として、X偏波光が出力(ON)状態、Y偏波光は非出力(OFF)状態とする(ステップS202)。このとき、X偏波光だけが光ファイバ330を通して受信器320Bに送出される(ステップS203)。
端局300Bの受信器320Bが備える受信制御部326Bは、フォトディテクタ(PD)323Bが光信号を受信し、受光信号を出力していることを確認したとき、CMAアルゴリズムの計算を開始するようCMA演算部229Bに指示する(ステップS204)。CMA演算部229Bは式(2)の上位2式を用いてフィルタ係数のアップデートを順次行う。このとき収束したフィルタ係数をbh11(l)、bh12(l)とし、CMA演算部229Bは演算を中断する(ステップS205)。
一方、端局300Aの受信器320Aが備える受信制御部326Aはメモリ部228Aに任意のフィルタ係数h11=ah11(0)、h12=ah12(0)を設定する(ステップS206)。本実施形態ではah11(0)=1、ah12(0)=0とした。
次に、端局300Bの送信器310Bが備える制御部316Bは、可変減衰器(VOA)214Bを制御してY偏波の信号光が出力しないよう設定する。その後に信号光源(LD)311BをON状態として、X偏波光が出力(ON)状態、Y偏波光は非出力(OFF)状態とする(ステップS207)。このとき、X偏波光だけが光ファイバ330を通して受信器320Aに送出される(ステップS208)。
端局300Aの受信器320Aが備える受信制御部326Aは、フォトディテクタ(PD)323Aが光信号を受信し、受光信号を出力していることを確認したとき、CMAアルゴリズムの計算を開始するようCMA演算部229Aに指示する(ステップS209)。CMA演算部229Aは式(2)の上位2式を用いてフィルタ係数のアップデートを順次行う。このとき収束したフィルタ係数をah11(l)、ah12(l)とし、CMA演算部229Aは演算を中断する(ステップS210)。
一方、端局300Bの受信器320Bが備える受信制御部326Bは、メモリ部228Bにフィルタ係数をh11=bh11(l)、h12=bh12(l)、h21=−bh12(l)、h22=bh11(l)と設定する(ステップS211)。
次に、端局300Aの送信器310Aが備える制御部316Aは、可変減衰器(VOA)214Aを制御してY偏波の光信号をX偏波の光信号とともに出力(ON)状態とする(ステップS212)。このとき、X偏波光とY偏波光が光ファイバ330を通して受信器320Bに送出される(ステップS213)。
端局300Bの受信器320Bが備える受信制御部326Bはフォトディテクタ(PD)323BがステップS204における受光信号の略2倍の受光信号を出力したとき、CMAアルゴリズム計算の再開をCMA演算部228Bに指示する(ステップS214)。CMA演算部228Bは式(4)に従ってフィルタ係数のアップデートを行う。その結果、フィルタ係数は収束し、そのときのフィルタ係数としてbh11(k)、bh12(k)、bh21(k)、bh22(k)が得られる(ステップS215)。
同様にして、端局300Aの受信器320Aが備える受信制御部326Aは、メモリ部228Aにフィルタ係数をh11=ah11(l)、h12=ah12(l)、h21=−ah12(l)、h22=ah11(l)と設定する(ステップS216)。
次に、端局300Bの送信器310Bが備える制御部316Bは、可変減衰器(VOA)214Bを制御してY偏波の光信号をX偏波の光信号とともに出力(ON)状態とする(ステップS217)。このとき、X偏波光とY偏波光が光ファイバ330を通して受信器320Aに送出される(ステップS218)。
端局300Aの受信器320Aが備える受信制御部326Aはフォトディテクタ(PD)323AがステップS209における受光信号の略2倍の受光信号を出力したとき、CMAアルゴリズム計算の再開をCMA演算部228Aに指示する(ステップS219)。CMA演算部228Aは式(4)に従ってフィルタ係数のアップデートを行う。その結果、フィルタ係数は収束し、そのときのフィルタ係数としてah11(k)、ah12(k)、ah21(k)、ah22(k)が得られる(ステップS220)。
上述したように、初めに送信器310AからX偏波の光信号のみを送信し、受信器320Bのデジタル信号処理部(DSP)225Bが備えるバタフライフィルタの係数を仮決定する。次に、送信器310AからY偏波の光信号をX偏波の光信号に多重して送信し、このときデジタル信号処理部(DSP)225Bのバタフライフィルタの係数を決定する。これにより、デジタル信号処理部(DSP)225Bによる信号処理によって得られた出力信号exがX偏波の信号成分EXと、出力信号eyがY偏波の信号成分EYに必ず対応するように偏波分離することが可能となる。同様に、送信器310Bからの送出された偏波多重された信号光を、受信器320Aにおいて偏波分離して受信することができる。
本実施形態によれば、第1の実施形態のデジタルコヒーレント光通信システム100における回線140は不要となるので、送信側と対応づけた偏波分離が可能なコヒーレント光通信システムの構成を簡素化することができる。
〔第4の実施形態〕
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。図8は、本発明の第4の実施形態によるデジタルコヒーレント光通信システム400の構成を示すブロック図である。デジタルコヒーレント光通信システム400は、送信器410および受信器420を有する。
送信器410は、信号光源(LD)411、第1の変調器として第1の位相変調器(PMX)412を、第2の変調器として第2の位相変調器(PMY)413を備える。さらに、直交多重部としての偏波ビームスプリッタ(PBS)415、および送信制御部を構成する可変減衰器(VOA)414と制御部416を有する。
受信器420は、コヒーレント光受光部を構成する局所光源(LO)421と、90°ハイブリッド回路422と、フォトディテクタ(PD)423とを備える。さらに、信号処理部を構成するアナログ−デジタル変換器(ADC)424とデジタル信号処理部(DSP)425、および受信制御部426を備えている。
ここで、制御部416は可変減衰器(VOA)414を、受信制御部426はデジタル信号処理部(DSP)425をそれぞれ制御する。送信器410と受信器420は光ファイバ430で接続され通信が行われる。さらに、制御部416と受信制御部426間の通信を可能とする回線440を備える。
本実施形態では、送信器410が備える第1の位相変調器(PMX)412がX偏波光に対して、また第2の位相変調器(PMY)413がY偏波光に対してそれぞれQPSK変調(4位相偏移変調:Quadrature Phase Shift Keying)を行うとした点が、第2の実施形態と異なる。受信器420に入力された直交多重信号光SXY(=EX+EY)は、90°ハイブリッド回路422で局所光源(LO)421からの局所光LX’Y’と干渉し、局所光LX’Y’の任意の偏波面X’、Y’に投射される。同時に、90°ハイブリッド回路422では、直交多重信号光SXYと局所光LX’Y’の位相差を検出し、X’偏波光の同相出力IX’、直交位相出力QX’、およびY’偏波光の同相出力IY’、直交位相出力QY’をフォトディテクタ423へ出力する。各出力光はフォトディテクタ423で検波され、検波信号がアナログ−デジタル変換器(ADC)424に入力される。アナログ−デジタル変換器(ADC)424はこれらの検波信号を量子化し、量子化信号ix’、qx’、iy’、qy’を出力する。量子化信号ix’、qx’、iy’、qy’はデジタル信号処理部(DSP)425で偏波分離処理が施され、復調信号ix、qx、iy、qyが得られる。
図9に、デジタル信号処理部(DSP)425の構成を示す。デジタル信号処理部(DSP)425は、バタフライフィルタ427、メモリ部428、CMA演算部429に加えて、CPE(キャリア位相推定:Carrier Phase Estimation)部450を備えている。
デジタル信号処理部(DSP)425へ入力された量子化信号ix’、qx’、iy’、qy’は、X’偏波およびY’偏波ごとに加算され、ex’=ix’+qx’、ey’=iy’+qy’としてバタフライフィルタ427に入力される。バタフライフィルタ427は入力された信号ex’、ey’に対して式(1)で示される行列演算を行い、復調信号exとeyを出力する。
この行列Hの各要素を求める手法の一つにCMAアルゴリズムがある(例えば非特許文献1参照)。本実施形態では以下に述べるように、CMA演算部429がCMAアルゴリズムによって行列Hの各要素(フィルタ係数)を求める構成とした。CMAアルゴリズムは、式(3)に示した誤差関数εx、εyを用いて量子化信号ex’およびey’の強度を一定に保つ制御を行う。しかし、電界強度の情報だけからでは、量子化信号の中のデータがX偏波光に乗せられた情報か、Y偏波光に乗せられた情報かは区別できない。そのため、CMAアルゴリズムを用いて求めたフィルタ係数h11、h12、h21、h22を用いると、上述したように、X偏波である第1の信号光の信号成分EXを復調信号eyに、Y偏波である第2の信号光の信号成分EYを復調信号exに収束させる場合があり得る。
そこで本実施形態では、フィルタ係数の計算に順序性を持たせることにより、復調信号exとeyに収束する信号成分を制御することとした。ここで、この復調信号が送信側と入れ替わる現象は、フィルタ係数の更新毎に発生する現象ではない。そのため、最初に正しいフィルタ係数をバタフライフィルタ427に入力し、その後は順次、式(2)に従って更新することにより、送信側と対応した復調信号に収束させるフィルタ係数を決定することができる。本実施形態においては、第1の実施形態で用いたトレーニング方法によって、X偏波の信号成分EXを復調信号exに、Y偏波の信号成分EYを復調信号eyに収束させるバタフライフィルタ427の係数h11、h12、h21、h22を決定した。
CPE部450は、CMA演算処理によって得られた復調信号exとeyから位相情報を抽出し、X偏波の復調信号exからIチャネルとQチャネルの復調信号ix、qxを、Y偏波の復調信号eyからiy、qyをそれぞれ分離して出力する。
本実施形態では、偏波多重される2系統の信号の変調方式として、QPSK変調方式を用いることとした。しかし、これに限らず、8PSK(8位相偏移変調:8−Phase Shift Keying)変調方式、16QAM(直交振幅変調:Quadrature Amplitude Modulation)変調方式など、他の多値変調方式であっても用いることができる。
上述したように本実施形態によれば、送信側で第1の偏波光を第1の信号で、第2の偏波光を第2の信号でそれぞれ多値変調した場合においても、偏波多重光信号を偏波分離し、第1の信号および第2の信号を送信側と対応づけて受信することが可能となる。
第1から第3の実施形態においては、フィルタ係数の決定にCMAアルゴリズムを用いることとした。しかし、これに限らず、LMS(最小平均二乗:Least Mean Square)アルゴリズムなど、バタフライフィルタのフィルタ係数決定アルゴリズムであれば、他のアルゴリズムであっても使用することができる。
また、上記実施形態では、一方の偏波光の出力を制御するために可変減衰器(VOA)を用いることとしたが、これに限らず、変調器のバイアスを調整することにより出力を制御することとしてもよい。
本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。
この出願は、2010年1月8日に出願された日本出願特願2010−002501を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1)コヒーレント光検波を行うコヒーレント光受光部と、制御係数で定まる信号処理を行う信号処理部を有し、前記コヒーレント光受光部は、第1の送信信号で変調された第1の偏波光を受光して第1の検波信号を出力し、第2の送信信号で変調された第2の偏波光と前記第1の偏波光を同時に受光して第2の検波信号を出力し、前記信号処理部は、前記第1の検波信号に基づいて第1の制御係数を決定し、前記第1の制御係数と前記第2の検波信号に基づいて第2の制御係数を決定し、前記第2の制御係数を用いて、前記第1の送信信号に対応する第1の受信信号と、前記第2の送信信号に対応する第2の受信信号を出力するコヒーレント光受信器。
(付記2)付記1に記載したコヒーレント光受信器において、前記信号処理部は、制御係数に基づいて信号処理を行うフィルタ部と、前記制御係数を制御係数決定アルゴリズムにより求める制御係数演算部を有し、前記制御係数演算部は、前記第1の検波信号の入力に対して出力信号が前記第1の受信信号に収束するように第1の制御係数を決定し、前記第2の検波信号の入力に対して出力信号が前記第2の受信信号に収束するように前記第1の制御係数を変更し、出力信号が前記第2の受信信号に収束するときの制御係数を前記第2の制御係数と決定し、前記フィルタ部は、前記第2の制御係数に基づいて前記第1の受信信号と前記第2の受信信号を出力するコヒーレント光受信器。
(付記3)付記1または2に記載したコヒーレント光受信器において、前記信号処理部の動作を制御する受信制御部をさらに有し、前記受信制御部は、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光を受光したと判断したとき、前記信号処理部に対して前記第1の制御係数を決定する処理を開始させ、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に受光したと判断したとき、前記信号処理部に対して前記第2の制御係数を決定する処理を開始させるコヒーレント光受信器。
(付記4)付記3に記載したコヒーレント光受信器において、前記コヒーレント光受光部は、前記受信制御部に接続された光電変換部を備え、前記受信制御部は、前記光電変換部が第1の受光信号を出力したとき、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光を受光したと判断し、前記光電変換部が前記第1の受光信号の略2倍の受光信号を出力したとき、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に受光したと判断するコヒーレント光受信器。
(付記5)送信器と、前記送信器と光ファイバで接続されたコヒーレント光受信器を有し、前記送信器は、光源と、前記光源からの第1の偏光を有する出力光を第1の送信信号で変調して第1の偏波光を出力する第1の変調器と、前記光源からの第2の偏光を有する出力光を第2の送信信号で変調して第2の偏波光を出力する第2の変調器と、前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を直交多重して前記光ファイバに送出する直交多重部と、前記第2の偏波光の強度を制御する送信制御部とを有し、前記コヒーレント光受信器は、コヒーレント光検波を行うコヒーレント光受光部と、制御係数で定まる信号処理を行う信号処理部と、前記信号処理部の動作を制御する受信制御部を有し、前記コヒーレント光受光部は、前記第1の偏波光を受光して第1の検波信号を出力し、前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に受光して第2の検波信号を出力し、前記受信制御部は、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光を受光したと判断したとき、前記信号処理部に第1の制御係数を決定する処理を開始させ、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に受光したと判断したとき、前記信号処理部に第2の制御係数を決定する処理を開始させ、前記信号処理部は、前記第1の検波信号に基づいて前記第1の制御係数を決定し、前記第1の制御係数と前記第2の検波信号に基づいて前記第2の制御係数を決定し、前記第2の制御係数を用いて、前記第1の送信信号に対応する第1の受信信号と、前記第2の送信信号に対応する第2の受信信号を出力するコヒーレント光通信システム。
(付記6)付記5に記載したコヒーレント光通信システムにおいて、前記信号処理部は、前記第1の検波信号の入力に対して出力信号が前記第1の受信信号に収束するように第1の制御係数を決定し、前記第2の検波信号の入力に対して出力信号が前記第2の受信信号に収束するように前記第1の制御係数を変更し、出力信号が前記第2の受信信号に収束するときの制御係数を前記第2の制御係数と決定するコヒーレント光通信システム。
(付記7)付記5または6に記載したコヒーレント光通信システムにおいて、前記送信制御部と前記受信制御部を接続する回線をさらに有し、前記受信制御部は、前記第1の制御係数が決定したとき、前記回線を介して前記送信制御部に第1の通知を送出し、前記送信制御部は、前記第1の通知を取得したとき、前記第2の偏波光の強度を増大させて前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に送出させ、さらに前記回線を介して前記受信制御部に第2の通知を送出し、前記受信制御部は、前記第2の通知を取得したとき、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に受光したと判断するコヒーレント光通信システム。
(付記8)付記5または6に記載したコヒーレント光通信システムにおいて、前記コヒーレント光受光部は、前記受信制御部に接続された光電変換部を備え、前記受信制御部は、前記光電変換部が第1の受光信号を出力したとき、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光を受光したと判断し、前記光電変換部が前記第1の受光信号の略2倍の受光信号を出力したとき、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に受光したと判断するコヒーレント光通信システム。
(付記9)第1の偏光を有する出力光を第1の送信信号で変調した第1の偏波光を送出し、前記第1の偏波光を受光しコヒーレント光検波して第1の検波信号を取得し、第2の偏光を有する出力光を第2の送信信号で変調した第2の偏波光を送出し、前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に受光しコヒーレント光検波して第2の検波信号を取得し、前記第1の検波信号に基づいて第1の制御係数を決定し、前記第1の制御係数と前記第2の検波信号に基づいて第2の制御係数を決定し、前記第2の制御係数を用いて、前記第1の送信信号に対応する第1の受信信号と、前記第2の送信信号に対応する第2の受信信号を取得するコヒーレント光通信方法。
(付記10)付記9に記載したコヒーレント光通信方法において、前記第1の制御係数の決定は、前記第1の検波信号の入力に対して出力信号が前記第1の受信信号に収束するように制御係数を設定することにより行い、前記第2の制御係数の決定は、前記第2の検波信号の入力に対して出力信号が前記第2の受信信号に収束するように前記第1の制御係数を変更することにより行い、出力信号が前記第2の受信信号に収束するときの制御係数を前記第2の制御係数と決定するコヒーレント光通信方法。
(付記11)付記9または10に記載したコヒーレント光通信方法において、前記第2の偏波光の送出は、前記第1の制御係数の決定を契機として開始するコヒーレント光通信方法。
(付記12)付記9から11のいずれか一項に記載したコヒーレント光通信方法において、前記第2の制御係数を決定する処理は、前記第2の偏波光の送出を契機として開始するコヒーレント光通信方法。
〔第1の実施形態〕
図1は、本発明の第1の実施形態に係るコヒーレント光受信器100の構成を示すブロック図である。コヒーレント光受信器100は、コヒーレント光検波を行うコヒーレント光受光部110と、制御係数で定まる信号処理を行う信号処理部120を有する。
コヒーレント光受光部110は、第1の送信信号で変調された第1の偏波光を受光して第1の検波信号を信号処理部120に出力し、第2の送信信号で変調された第2の偏波光と第1の偏波光を同時に受光して第2の検波信号を信号処理部120に出力する。信号処理部120は、第1の検波信号に基づいて第1の制御係数を決定し、この第1の制御係数と第2の検波信号に基づいて第2の制御係数を決定する。そして、この第2の制御係数を用いて、第1の送信信号に対応する第1の受信信号と、第2の送信信号に対応する第2の受信信号を出力する。
ここで、信号処理部120は、制御係数に基づいて信号処理を行うフィルタ部121と、制御係数を制御係数決定アルゴリズムにより求める制御係数演算部122を備えることができる。このとき、制御係数演算部122は、第1の検波信号の入力に対してフィルタ部121の出力信号が第1の受信信号に収束するように第1の制御係数を決定する。また、第2の検波信号の入力に対してフィルタ部121の出力信号が第2の受信信号に収束するように第1の制御係数を変更し、フィルタ部121の出力信号が第2の受信信号に収束するときの制御係数を第2の制御係数と決定する。フィルタ部121は、この第2の制御係数に基づいて第1の受信信号と第2の受信信号を出力する。
このように本実施形態のコヒーレント光受信器100によれば、第1の送信信号で変調された第1の偏波光と、第2の送信信号で変調された第2の偏波光を受光して偏波分離し、第1の送信信号および第2の送信信号を送信側と対応づけて受信することが可能となる。
〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図2は、本発明の第2の実施形態によるコヒーレント光通信システム200の構成を示すブロック図である。コヒーレント光通信システム200は、送信器210と受信器220を有する。
送信器210は、信号光源(LD)211と、第1の変調器として第1の位相変調器(PMX)212を、第2の変調器として第2の位相変調器(PMY)213を備える。さらに、直交多重部としての偏波ビームスプリッタ(PBS)215、および送信制御部を構成する可変減衰器(VOA)214と制御部216を有する。
受信器220は、コヒーレント光受光部を構成する局所光源(LO)221と、90°ハイブリッド回路222と、フォトディテクタ(PD)223とを備える。さらに、信号処理部を構成するアナログ−デジタル変換器(ADC)224とデジタル信号処理部(DSP)225、および受信制御部226を備えている。
ここで、制御部216は可変減衰器(VOA)214を、受信制御部226はデジタル信号処理部(DSP)225をそれぞれ制御する。送信器210と受信器220は光ファイバ230で接続され通信が行われる。本実施形態によるコヒーレント光通信システム200は、さらに、制御部216と受信制御部226間の通信を可能とする回線240を備えている。
送信器210において、信号光源(LD)211からの出力光は直交する第1の偏光成分XからなるX偏波光と、第2の偏光成分YからなるY偏波光に分離され、それぞれ第1の位相変調器(PMX)212と第2の位相変調器(PMY)213に入力される。第1の位相変調器(PMX)212はX偏波光を第1の送信信号で変調し、電界強度EXを有する第1の信号光EXを出力する。第2の位相変調器(PMY)213はY偏波光を第2の送信信号で変調し、電界強度EYを有する第2の信号光EYを出力する。第1の信号光EXと第2の信号光EYは偏波ビームスプリッタ(PBS)215で直交多重され、直交信号光SXY(=EX+EY)が出力される。ここで、可変減衰器(VOA)214は制御部216からの指示により、Y偏波である第2の信号光EYの出力をON/OFF制御する。
受信器220に入力された直交信号光SXY(=EX+EY)は、90°ハイブリッド回路222で局所光源(LO)221からの局所光LX’Y’と干渉し、局所光LX’Y’の任意の偏波面X’、Y’に投射された信号光EX’、EY’となる。信号光EX’、EY’はフォトディテクタ(PD)223で検波され、信号光EX’、EY’の電界情報が検波信号としてアナログ−デジタル変換器(ADC)224に入力される。アナログ−デジタル変換器(ADC)224はこれらの検波信号を量子化し、量子化信号ex’およびey’を出力する。量子化信号ex’とey’はデジタル信号処理部(DSP)225で偏波分離処理が施され、復調信号exとeyが得られる。
図3に、デジタル信号処理部(DSP)225の構成を示す。デジタル信号処理部(DSP)225は、バタフライフィルタ227、メモリ部228、およびCMA演算部(CMA)229を備えている。バタフライフィルタ227は入力された量子化信号ex’とey’に対して次式(1)で示される行列演算を行い、復調信号exとeyを出力する。
行列Hは、送信側信号光の偏波面XYと受信側信号光の偏波面X’Y’との間の偏波軸の回転角をキャンセルするための回転行列である。ここで、送信側の偏波面XYと受信側の偏波面X’Y’の偏波軸の関係は一意には定まらないので、回転角を推定して行列を求めるのは困難である。この行列Hの各要素を求める手法の一つにCMAアルゴリズムがある(例えば非特許文献1参照)。本実施形態では以下に述べるように、CMA演算部(CMA)229がCMAアルゴリズムによって行列Hの各要素(フィルタ係数)を求める構成とした。CMA演算部(CMA)229は、CMAアルゴリズムを用いて求めたフィルタ係数h11、h12、h21、h22をバタフライフィルタ227に出力し、このとき行列Hの各要素がhxx=h11、hxy=h12、hyx=h21、hyy=h22と求まる。
次に、CMA演算部(CMA)229の動作を詳細に説明する。CMA演算部(CMA)229は、メモリ部228に格納されているフィルタ係数h11、h12、h21、h22を用いて次の時間のフィルタ係数を計算する。つまり、時間kにおけるフィルタ係数をh11(k)、h12(k)、h21(k)、h22(k)としたとき、CMA演算部(CMA)229は次式(2)に基づいて時間k+1におけるフィルタ係数h11(k+1)、h12(k+1)、h21(k+1)、h22(k+1)を計算する。CMA演算部(CMA)229は時間k+1におけるフィルタ係数の計算結果をメモリ部228に上書きする。ここで式(2)の計算にFIRフィルタを用いた場合には、式(2)のベクトルhはFIRフィルタのタップ係数を表すことになる。
ただし、εx、εyは誤差関数であり、次式により表される。
ここで、μは定数であり、バーは共役複素数を表す。
CMAアルゴリズムは、誤差関数εx、εyを用いて量子化信号ex’およびey’の強度を一定に保つ制御を行う。しかし、電界強度の情報だけからでは、量子化信号の中のデータがX偏波光に乗せられた情報か、Y偏波光に乗せられた情報かは区別できない。そのため、CMAアルゴリズムを用いて求めたフィルタ係数h11、h12、h21、h22を用いると、上述したように、X偏波である第1の信号光の信号成分EXを復調信号eyに、Y偏波である第2の信号光の信号成分EYを復調信号exに収束させる場合があり得る。
そこで本実施形態では、フィルタ係数の計算に順序性を持たせることにより、復調信号exとeyに収束する信号成分を制御することとした。ここで、この復調信号が送信側と入れ替わる現象は、フィルタ係数の更新毎に発生する現象ではない。そのため、最初に正しいフィルタ係数をバタフライフィルタ227に入力し、その後は順次、式(2)に従って更新することにより、送信側と対応した復調信号に収束させるフィルタ係数を決定することができる。以下に、X偏波の信号成分EXを復調信号exに、Y偏波の信号成分EYを復調信号eyに収束させるバタフライフィルタ227の係数h11、h12、h21、h22を決定するトレーニング方法について説明する。
図4は、フィルタ係数の初期設定を説明するためのシーケンス図である。まず、受信器220の受信制御部226はメモリ部228に任意のフィルタ係数h11=h11(0)、h12=h12(0)を設定する(ステップS101)。本実施形態ではh11(0)=1、h12(0)=0とした。一方、送信器210の制御部216は可変減衰器(VOA)214を制御してY偏波の出力信号光を非出力(OFF)状態とし、X偏波の出力信号光だけを出力(ON)状態とする(ステップS102)。このとき、X偏波光だけが光ファイバ230を通して受信器220に送出される(ステップS103)。
CMA演算部229は、フィルタ係数の初期設定値h11(0)、h12(0)を用いてCMAアルゴリズムの計算を開始する(ステップS104)。CMA演算部229は式(2)の上位2式を用いてフィルタ係数のアップデートを順次行う。このとき、受信器120に入力された信号光SXY(=EX)は、局所光LX’Y’の偏波面X’、Y’に投射された信号光EX’とEY’に分割されている。ここで、EX’>EY’のとき、出力exは主として量子化信号ex’から成るので、フィルタ係数はh11>h12となり収束する。一方、EX’<EY’のとき、出力exは主として量子化信号ey’から成るので、フィルタ係数はh11<h12となって収束する。このとき、フィルタ係数の収束値としてh11(l)、h12(l)が得られる。ここで受信制御部226は演算を一端中断させ(ステップS105)、回線240を通してその旨を制御部216に通知する(ステップS106)。このときのバタフライフィルタ227の出力exはフィルタ係数の収束値h11(l)、h12(l)を用いて次式で表される。
受信制御部126はメモリ部228にフィルタ係数をh11=h11(l)、h12=h12(l)、h21=−h12(l)、h22=h11(l)と設定する(ステップS107)。
次に、送信器210の制御部216は可変減衰器(VOA)214を制御してY偏波の光信号をX偏波の光信号とともに出力させ(ステップS108)、回線240を通してその旨を受信制御部226へ通知する(ステップS109)。
受信制御部226がこの通知(ステップS109)を受け取った後に、CMA演算部229はCMAアルゴリズムの計算を再開し、式(4)に従ってフィルタ係数のアップデートを行う(ステップS110)。ここで、量子化信号ex’は信号光EXおよびEYの成分をどちらも含んでいる。例えば、量子化信号ex’は信号光EXの成分を多く含むとした場合、量子化信号ey’は信号光EYの成分を多く含むことになる。この状態で式(4)を実行すると、ステップ107で設定したフィルタ係数はh11>h12であるので、出力exは量子化信号ex’が支配的となる。その結果、出力exには信号光EXの成分がより多く含まれることになる。フィルタ係数のアップデートを繰り返すことによりこの傾向は強くなり、最終的には出力exは信号光EXに対応する信号に収束し、そのときフィルタ係数としてh11(k)、h12(k)が得られる。出力eyも同様にして、フィルタ係数はh21<h22であるので、出力eyは量子化信号ey’が支配的になる。その結果、出力eyは信号光EYに対応する信号に収束し、そのときフィルタ係数としてh21(k)、h22(k)が得られる。
また、量子化信号ex’は信号光EYの成分を、量子化信号ey’は信号光EXの成分を多く含むとした場合、ステップ107で設定されるフィルタ係数はh11<h12となるので、出力exは信号光EXの成分を多く含む量子化信号ey’が支配的になる。その結果、出力exは信号光EXに対応する信号に収束する。出力eyも同様にして、フィルタ係数はh21<h22であるので、出力eyは信号光EYの成分を多く含む量子化信号ex’が支配的になる。その結果、出力eyは信号光EYに対応する信号に収束し、そのときフィルタ係数としてh21(k)、h22(k)が得られる(ステップS111)。
以上のステップが終了した後に、受信制御部226はCMA演算が終了した旨を、回線240を通して送信器210の制御部216に通知する(ステップS112)。
上述したように、まず初めにX偏波である信号光のみ送信し、バタフライフィルタ227の係数を仮決定する。次に、Y偏波の信号光をX偏波の信号光に多重して送信し、バタフライフィルタ227の係数を決定する。これにより、デジタル信号処理部(DSP)225における信号処理で得られた出力exがX偏波の信号光EXと、出力eyが信号光EYに必ず対応するように偏波分離することが可能となる。すなわち、本実施形態によるコヒーレント光通信システム200によれば、送信側で第1の偏波光に第1の信号を、第2の偏波光に第2の信号を乗せた偏波多重光信号を偏波分離し、第1の信号および第2の信号を送信側と対応づけて受信することが可能となる。
〔第3の実施形態〕
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図5は、本発明の第3の実施形態によるコヒーレント光通信システム300の構成を示すブロック図である。図5に示すように、コヒーレント光通信システム300は端局300Aと端局300Bから構成される。端局300Aは送信器310Aと受信器320Aを備え、端局300Bは受信器320Bと送信器310Bを備えている。送信器310Aと受信器320B、および送信器310Bと受信器320Aがそれぞれ光ファイバ330で接続され、相互に通信が行われる。送信器310Aと受信器320Bと光ファイバ330からなる第1のコヒーレント光通信システム301、および、送信器310Bと受信器320Aと光ファイバ330とからなる第2のコヒーレント光通信システム302によって、本実施形態によるコヒーレント光通信システム300が構成される。
図6に、本実施形態による第1のコヒーレント光通信システム301の構成を示す。送信器310Aの構成は、制御部316が信号光源(LD)311も制御する構成とした点を除き、第2の実施形態の送信器210の構成と同じである。また、受信器320Bの構成は、フォトディテクタ(PD)323がパワーモニタ機能を有し、受信制御部326へモニタ結果を通知する構成とした点を除き、第2の実施形態の受信器220の構成と同じである。また、第2のコヒーレント光通信システム302を構成する送信器310Bと受信器320Aも同様に構成される。なお、本実施形態では第2の実施形態のコヒーレント光通信システム200における回線240は不要となる。
受信器320Bが備えるデジタル信号処理部(DSP)の構成は、図3に示した第2の実施形態のデジタル信号処理部(DSP)225の構成と同じである。ここで、デジタル信号処理部(DSP)225のバタフライフィルタの係数値をbh11(k)、bh12(k)、bh21(k)、bh22(k)とする。これらのフィルタ係数を用いると、上述したように、送信器310Aから送信されたX偏波である第1の信号光の信号成分EXを復調信号eyに、Y偏波である第2の信号光の信号成分EYを復調信号exに収束させる場合があり得る。
そこで本実施形態では、フィルタ係数の計算に順序性を持たせることにより、復調信号exとeyに収束する信号成分を制御することとした。ここで、この復調信号が送信側と入れ替わる現象は、フィルタ係数の更新毎に発生する現象ではない。そのため、最初に正しいフィルタ係数をバタフライフィルタに入力し、その後は順次、式(2)に従って更新することにより、送信側と対応した復調信号に収束させるフィルタ係数を決定することができる。以下に、X偏波の信号成分EXを復調信号exに、Y偏波の信号成分EYを復調信号eyに収束させるバタフライフィルタの係数h11、h12、h21、h22を決定するトレーニング方法について説明する。
図7は、フィルタ係数の初期設定を説明するためのシーケンス図である。まず、端局300Bの受信器320Bが備える受信制御部326Bは、メモリ部228Bに任意のフィルタ係数h11=bh11(0)、h12=bh12(0)を設定する(ステップS201)。本実施形態ではbh11(0)=1、bh12(0)=0とした。
一方、端局300Aの送信器310Aが備える制御部316Aは、信号光源(LD)311AをOFF状態にする。制御部316Aは可変減衰器(VOA)214Aを制御してY偏波の信号光が出力しないよう設定した後に信号光源(LD)311AをON状態として、X偏波光が出力(ON)状態、Y偏波光は非出力(OFF)状態とする(ステップS202)。このとき、X偏波光だけが光ファイバ330を通して受信器320Bに送出される(ステップS203)。
端局300Bの受信器320Bが備える受信制御部326Bは、フォトディテクタ(PD)323Bが光信号を受信し、受光信号を出力していることを確認したとき、CMAアルゴリズムの計算を開始するようCMA演算部229Bに指示する(ステップS204)。CMA演算部229Bは式(2)の上位2式を用いてフィルタ係数のアップデートを順次行う。このとき収束したフィルタ係数をbh11(l)、bh12(l)とし、CMA演算部229Bは演算を中断する(ステップS205)。
一方、端局300Aの受信器320Aが備える受信制御部326Aはメモリ部228Aに任意のフィルタ係数h11=ah11(0)、h12=ah12(0)を設定する(ステップS206)。本実施形態ではah11(0)=1、ah12(0)=0とした。
次に、端局300Bの送信器310Bが備える制御部316Bは、可変減衰器(VOA)214Bを制御してY偏波の信号光が出力しないよう設定する。その後に信号光源(LD)311BをON状態として、X偏波光が出力(ON)状態、Y偏波光は非出力(OFF)状態とする(ステップS207)。このとき、X偏波光だけが光ファイバ330を通して受信器320Aに送出される(ステップS208)。
端局300Aの受信器320Aが備える受信制御部326Aは、フォトディテクタ(PD)323Aが光信号を受信し、受光信号を出力していることを確認したとき、CMAアルゴリズムの計算を開始するようCMA演算部229Aに指示する(ステップS209)。CMA演算部229Aは式(2)の上位2式を用いてフィルタ係数のアップデートを順次行う。このとき収束したフィルタ係数をah11(l)、ah12(l)とし、CMA演算部229Aは演算を中断する(ステップS210)。
一方、端局300Bの受信器320Bが備える受信制御部326Bは、メモリ部228Bにフィルタ係数をh11=bh11(l)、h12=bh12(l)、h21=−bh12(l)、h22=bh11(l)と設定する(ステップS211)。
次に、端局300Aの送信器310Aが備える制御部316Aは、可変減衰器(VOA)214Aを制御してY偏波の光信号をX偏波の光信号とともに出力(ON)状態とする(ステップS212)。このとき、X偏波光とY偏波光が光ファイバ330を通して受信器320Bに送出される(ステップS213)。
端局300Bの受信器320Bが備える受信制御部326Bはフォトディテクタ(PD)323BがステップS204における受光信号の略2倍の受光信号を出力したとき、CMAアルゴリズム計算の再開をCMA演算部228Bに指示する(ステップS214)。CMA演算部228Bは式(4)に従ってフィルタ係数のアップデートを行う。その結果、フィルタ係数は収束し、そのときのフィルタ係数としてbh11(k)、bh12(k)、bh21(k)、bh22(k)が得られる(ステップS215)。
同様にして、端局300Aの受信器320Aが備える受信制御部326Aは、メモリ部228Aにフィルタ係数をh11=ah11(l)、h12=ah12(l)、h21=−ah12(l)、h22=ah11(l)と設定する(ステップS216)。
次に、端局300Bの送信器310Bが備える制御部316Bは、可変減衰器(VOA)214Bを制御してY偏波の光信号をX偏波の光信号とともに出力(ON)状態とする(ステップS217)。このとき、X偏波光とY偏波光が光ファイバ330を通して受信器320Aに送出される(ステップS218)。
端局300Aの受信器320Aが備える受信制御部326Aはフォトディテクタ(PD)323AがステップS209における受光信号の略2倍の受光信号を出力したとき、CMAアルゴリズム計算の再開をCMA演算部228Aに指示する(ステップS219)。CMA演算部228Aは式(4)に従ってフィルタ係数のアップデートを行う。その結果、フィルタ係数は収束し、そのときのフィルタ係数としてah11(k)、ah12(k)、ah21(k)、ah22(k)が得られる(ステップS220)。
上述したように、初めに送信器310AからX偏波の光信号のみを送信し、受信器320Bのデジタル信号処理部(DSP)225Bが備えるバタフライフィルタの係数を仮決定する。次に、送信器310AからY偏波の光信号をX偏波の光信号に多重して送信し、このときデジタル信号処理部(DSP)225Bのバタフライフィルタの係数を決定する。これにより、デジタル信号処理部(DSP)225Bによる信号処理によって得られた出力信号exがX偏波の信号成分EXと、出力信号eyがY偏波の信号成分EYに必ず対応するように偏波分離することが可能となる。同様に、送信器310Bからの送出された偏波多重された信号光を、受信器320Aにおいて偏波分離して受信することができる。
本実施形態によれば、第1の実施形態のデジタルコヒーレント光通信システム100における回線140は不要となるので、送信側と対応づけた偏波分離が可能なコヒーレント光通信システムの構成を簡素化することができる。
〔第4の実施形態〕
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。図8は、本発明の第4の実施形態によるデジタルコヒーレント光通信システム400の構成を示すブロック図である。デジタルコヒーレント光通信システム400は、送信器410および受信器420を有する。
送信器410は、信号光源(LD)411、第1の変調器として第1の位相変調器(PMX)412を、第2の変調器として第2の位相変調器(PMY)413を備える。さらに、直交多重部としての偏波ビームスプリッタ(PBS)415、および送信制御部を構成する可変減衰器(VOA)414と制御部416を有する。
受信器420は、コヒーレント光受光部を構成する局所光源(LO)421と、90°ハイブリッド回路422と、フォトディテクタ(PD)423とを備える。さらに、信号処理部を構成するアナログ−デジタル変換器(ADC)424とデジタル信号処理部(DSP)425、および受信制御部426を備えている。
ここで、制御部416は可変減衰器(VOA)414を、受信制御部426はデジタル信号処理部(DSP)425をそれぞれ制御する。送信器410と受信器420は光ファイバ430で接続され通信が行われる。さらに、制御部416と受信制御部426間の通信を可能とする回線440を備える。
本実施形態では、送信器410が備える第1の位相変調器(PMX)412がX偏波光に対して、また第2の位相変調器(PMY)413がY偏波光に対してそれぞれQPSK変調(4位相偏移変調:Quadrature Phase Shift Keying)を行うとした点が、第2の実施形態と異なる。受信器420に入力された直交多重信号光SXY(=EX+EY)は、90°ハイブリッド回路422で局所光源(LO)421からの局所光LX’Y’と干渉し、局所光LX’Y’の任意の偏波面X’、Y’に投射される。同時に、90°ハイブリッド回路422では、直交多重信号光SXYと局所光LX’Y’の位相差を検出し、X’偏波光の同相出力IX’、直交位相出力QX’、およびY’偏波光の同相出力IY’、直交位相出力QY’をフォトディテクタ423へ出力する。各出力光はフォトディテクタ423で検波され、検波信号がアナログ−デジタル変換器(ADC)424に入力される。アナログ−デジタル変換器(ADC)424はこれらの検波信号を量子化し、量子化信号ix’、qx’、iy’、qy’を出力する。量子化信号ix’、qx’、iy’、qy’はデジタル信号処理部(DSP)425で偏波分離処理が施され、復調信号ix、qx、iy、qyが得られる。
図9に、デジタル信号処理部(DSP)425の構成を示す。デジタル信号処理部(DSP)425は、バタフライフィルタ427、メモリ部428、CMA演算部429に加えて、CPE(キャリア位相推定:Carrier Phase Estimation)部450を備えている。
デジタル信号処理部(DSP)425へ入力された量子化信号ix’、qx’、iy’、qy’は、X’偏波およびY’偏波ごとに加算され、ex’=ix’+qx’、ey’=iy’+qy’としてバタフライフィルタ427に入力される。バタフライフィルタ427は入力された信号ex’、ey’に対して式(1)で示される行列演算を行い、復調信号exとeyを出力する。
この行列Hの各要素を求める手法の一つにCMAアルゴリズムがある(例えば非特許文献1参照)。本実施形態では以下に述べるように、CMA演算部429がCMAアルゴリズムによって行列Hの各要素(フィルタ係数)を求める構成とした。CMAアルゴリズムは、式(3)に示した誤差関数εx、εyを用いて量子化信号ex’およびey’の強度を一定に保つ制御を行う。しかし、電界強度の情報だけからでは、量子化信号の中のデータがX偏波光に乗せられた情報か、Y偏波光に乗せられた情報かは区別できない。そのため、CMAアルゴリズムを用いて求めたフィルタ係数h11、h12、h21、h22を用いると、上述したように、X偏波である第1の信号光の信号成分EXを復調信号eyに、Y偏波である第2の信号光の信号成分EYを復調信号exに収束させる場合があり得る。
そこで本実施形態では、フィルタ係数の計算に順序性を持たせることにより、復調信号exとeyに収束する信号成分を制御することとした。ここで、この復調信号が送信側と入れ替わる現象は、フィルタ係数の更新毎に発生する現象ではない。そのため、最初に正しいフィルタ係数をバタフライフィルタ427に入力し、その後は順次、式(2)に従って更新することにより、送信側と対応した復調信号に収束させるフィルタ係数を決定することができる。本実施形態においては、第1の実施形態で用いたトレーニング方法によって、X偏波の信号成分EXを復調信号exに、Y偏波の信号成分EYを復調信号eyに収束させるバタフライフィルタ427の係数h11、h12、h21、h22を決定した。
CPE部450は、CMA演算処理によって得られた復調信号exとeyから位相情報を抽出し、X偏波の復調信号exからIチャネルとQチャネルの復調信号ix、qxを、Y偏波の復調信号eyからiy、qyをそれぞれ分離して出力する。
本実施形態では、偏波多重される2系統の信号の変調方式として、QPSK変調方式を用いることとした。しかし、これに限らず、8PSK(8位相偏移変調:8−Phase Shift Keying)変調方式、16QAM(直交振幅変調:Quadrature Amplitude Modulation)変調方式など、他の多値変調方式であっても用いることができる。
上述したように本実施形態によれば、送信側で第1の偏波光を第1の信号で、第2の偏波光を第2の信号でそれぞれ多値変調した場合においても、偏波多重光信号を偏波分離し、第1の信号および第2の信号を送信側と対応づけて受信することが可能となる。
第1から第3の実施形態においては、フィルタ係数の決定にCMAアルゴリズムを用いることとした。しかし、これに限らず、LMS(最小平均二乗:Least Mean Square)アルゴリズムなど、バタフライフィルタのフィルタ係数決定アルゴリズムであれば、他のアルゴリズムであっても使用することができる。
また、上記実施形態では、一方の偏波光の出力を制御するために可変減衰器(VOA)を用いることとしたが、これに限らず、変調器のバイアスを調整することにより出力を制御することとしてもよい。
本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。
この出願は、2010年1月8日に出願された日本出願特願2010−002501を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1)コヒーレント光検波を行うコヒーレント光受光部と、制御係数で定まる信号処理を行う信号処理部を有し、前記コヒーレント光受光部は、第1の送信信号で変調された第1の偏波光を受光して第1の検波信号を出力し、第2の送信信号で変調された第2の偏波光と前記第1の偏波光を同時に受光して第2の検波信号を出力し、前記信号処理部は、前記第1の検波信号に基づいて第1の制御係数を決定し、前記第1の制御係数と前記第2の検波信号に基づいて第2の制御係数を決定し、前記第2の制御係数を用いて、前記第1の送信信号に対応する第1の受信信号と、前記第2の送信信号に対応する第2の受信信号を出力するコヒーレント光受信器。
(付記2)付記1に記載したコヒーレント光受信器において、前記信号処理部は、制御係数に基づいて信号処理を行うフィルタ部と、前記制御係数を制御係数決定アルゴリズムにより求める制御係数演算部を有し、前記制御係数演算部は、前記第1の検波信号の入力に対して出力信号が前記第1の受信信号に収束するように第1の制御係数を決定し、前記第2の検波信号の入力に対して出力信号が前記第2の受信信号に収束するように前記第1の制御係数を変更し、出力信号が前記第2の受信信号に収束するときの制御係数を前記第2の制御係数と決定し、前記フィルタ部は、前記第2の制御係数に基づいて前記第1の受信信号と前記第2の受信信号を出力するコヒーレント光受信器。
(付記3)付記1または2に記載したコヒーレント光受信器において、前記信号処理部の動作を制御する受信制御部をさらに有し、前記受信制御部は、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光を受光したと判断したとき、前記信号処理部に対して前記第1の制御係数を決定する処理を開始させ、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に受光したと判断したとき、前記信号処理部に対して前記第2の制御係数を決定する処理を開始させるコヒーレント光受信器。
(付記4)付記3に記載したコヒーレント光受信器において、前記コヒーレント光受光部は、前記受信制御部に接続された光電変換部を備え、前記受信制御部は、前記光電変換部が第1の受光信号を出力したとき、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光を受光したと判断し、前記光電変換部が前記第1の受光信号の略2倍の受光信号を出力したとき、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に受光したと判断するコヒーレント光受信器。
(付記5)送信器と、前記送信器と光ファイバで接続されたコヒーレント光受信器を有し、前記送信器は、光源と、前記光源からの第1の偏光を有する出力光を第1の送信信号で変調して第1の偏波光を出力する第1の変調器と、前記光源からの第2の偏光を有する出力光を第2の送信信号で変調して第2の偏波光を出力する第2の変調器と、前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を直交多重して前記光ファイバに送出する直交多重部と、前記第2の偏波光の強度を制御する送信制御部とを有し、前記コヒーレント光受信器は、コヒーレント光検波を行うコヒーレント光受光部と、制御係数で定まる信号処理を行う信号処理部と、前記信号処理部の動作を制御する受信制御部を有し、前記コヒーレント光受光部は、前記第1の偏波光を受光して第1の検波信号を出力し、前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に受光して第2の検波信号を出力し、前記受信制御部は、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光を受光したと判断したとき、前記信号処理部に第1の制御係数を決定する処理を開始させ、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に受光したと判断したとき、前記信号処理部に第2の制御係数を決定する処理を開始させ、前記信号処理部は、前記第1の検波信号に基づいて前記第1の制御係数を決定し、前記第1の制御係数と前記第2の検波信号に基づいて前記第2の制御係数を決定し、前記第2の制御係数を用いて、前記第1の送信信号に対応する第1の受信信号と、前記第2の送信信号に対応する第2の受信信号を出力するコヒーレント光通信システム。
(付記6)付記5に記載したコヒーレント光通信システムにおいて、前記信号処理部は、前記第1の検波信号の入力に対して出力信号が前記第1の受信信号に収束するように第1の制御係数を決定し、前記第2の検波信号の入力に対して出力信号が前記第2の受信信号に収束するように前記第1の制御係数を変更し、出力信号が前記第2の受信信号に収束するときの制御係数を前記第2の制御係数と決定するコヒーレント光通信システム。
(付記7)付記5または6に記載したコヒーレント光通信システムにおいて、前記送信制御部と前記受信制御部を接続する回線をさらに有し、前記受信制御部は、前記第1の制御係数が決定したとき、前記回線を介して前記送信制御部に第1の通知を送出し、前記送信制御部は、前記第1の通知を取得したとき、前記第2の偏波光の強度を増大させて前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に送出させ、さらに前記回線を介して前記受信制御部に第2の通知を送出し、前記受信制御部は、前記第2の通知を取得したとき、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に受光したと判断するコヒーレント光通信システム。
(付記8)付記5または6に記載したコヒーレント光通信システムにおいて、前記コヒーレント光受光部は、前記受信制御部に接続された光電変換部を備え、前記受信制御部は、前記光電変換部が第1の受光信号を出力したとき、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光を受光したと判断し、前記光電変換部が前記第1の受光信号の略2倍の受光信号を出力したとき、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に受光したと判断するコヒーレント光通信システム。
(付記9)第1の偏光を有する出力光を第1の送信信号で変調した第1の偏波光を送出し、前記第1の偏波光を受光しコヒーレント光検波して第1の検波信号を取得し、第2の偏光を有する出力光を第2の送信信号で変調した第2の偏波光を送出し、前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に受光しコヒーレント光検波して第2の検波信号を取得し、前記第1の検波信号に基づいて第1の制御係数を決定し、前記第1の制御係数と前記第2の検波信号に基づいて第2の制御係数を決定し、前記第2の制御係数を用いて、前記第1の送信信号に対応する第1の受信信号と、前記第2の送信信号に対応する第2の受信信号を取得するコヒーレント光通信方法。
(付記10)付記9に記載したコヒーレント光通信方法において、前記第1の制御係数の決定は、前記第1の検波信号の入力に対して出力信号が前記第1の受信信号に収束するように制御係数を設定することにより行い、前記第2の制御係数の決定は、前記第2の検波信号の入力に対して出力信号が前記第2の受信信号に収束するように前記第1の制御係数を変更することにより行い、出力信号が前記第2の受信信号に収束するときの制御係数を前記第2の制御係数と決定するコヒーレント光通信方法。
(付記11)付記9または10に記載したコヒーレント光通信方法において、前記第2の偏波光の送出は、前記第1の制御係数の決定を契機として開始するコヒーレント光通信方法。
(付記12)付記9から11のいずれか一項に記載したコヒーレント光通信方法において、前記第2の制御係数を決定する処理は、前記第2の偏波光の送出を契機として開始するコヒーレント光通信方法。
100 コヒーレント光受信器
110 コヒーレント光受光部
120 信号処理部
121 フィルタ部
122 制御係数演算部
200、300、400 コヒーレント光通信システム
210、310A、310B、410 送信器
211、311、411 信号光源(LD)
212、412 第1の位相変調器(PMX)
213、413 第2の位相変調器(PMY)
214、414 可変減衰器(VOA)
215、415 偏波ビームスプリッタ(PBS)
216、316、416 制御部
220、320A、320B、420 受信器
221、421、511 局所光源(LO)
222、422、512 90°ハイブリッド回路
223、323、423、513 フォトディテクタ(PD)
224、424、514 アナログ−デジタル変換器(ADC)
225、425、515 デジタル信号処理部(DSP)
226、326、426 受信制御部
227、427、516 バタフライフィルタ
228、428 メモリ部
229、429、517 CMA演算部(CMA)
230、330、430 光ファイバ
240、440 回線
300A、300B 端局
301 第1のコヒーレント光通信システム
302 第2のコヒーレント光通信システム
450 CPE部
500 関連するコヒーレント光受信器
110 コヒーレント光受光部
120 信号処理部
121 フィルタ部
122 制御係数演算部
200、300、400 コヒーレント光通信システム
210、310A、310B、410 送信器
211、311、411 信号光源(LD)
212、412 第1の位相変調器(PMX)
213、413 第2の位相変調器(PMY)
214、414 可変減衰器(VOA)
215、415 偏波ビームスプリッタ(PBS)
216、316、416 制御部
220、320A、320B、420 受信器
221、421、511 局所光源(LO)
222、422、512 90°ハイブリッド回路
223、323、423、513 フォトディテクタ(PD)
224、424、514 アナログ−デジタル変換器(ADC)
225、425、515 デジタル信号処理部(DSP)
226、326、426 受信制御部
227、427、516 バタフライフィルタ
228、428 メモリ部
229、429、517 CMA演算部(CMA)
230、330、430 光ファイバ
240、440 回線
300A、300B 端局
301 第1のコヒーレント光通信システム
302 第2のコヒーレント光通信システム
450 CPE部
500 関連するコヒーレント光受信器
Claims (12)
- コヒーレント光検波を行うコヒーレント光受光部と、制御係数で定まる信号処理を行う信号処理部を有し、
前記コヒーレント光受光部は、第1の送信信号で変調された第1の偏波光を受光して第1の検波信号を出力し、第2の送信信号で変調された第2の偏波光と前記第1の偏波光を同時に受光して第2の検波信号を出力し、
前記信号処理部は、前記第1の検波信号に基づいて第1の制御係数を決定し、前記第1の制御係数と前記第2の検波信号に基づいて第2の制御係数を決定し、前記第2の制御係数を用いて、前記第1の送信信号に対応する第1の受信信号と、前記第2の送信信号に対応する第2の受信信号を出力する
コヒーレント光受信器。 - 請求項1に記載したコヒーレント光受信器において、
前記信号処理部は、制御係数に基づいて信号処理を行うフィルタ部と、前記制御係数を制御係数決定アルゴリズムにより求める制御係数演算部を有し、
前記制御係数演算部は、前記第1の検波信号の入力に対して出力信号が前記第1の受信信号に収束するように第1の制御係数を決定し、前記第2の検波信号の入力に対して出力信号が前記第2の受信信号に収束するように前記第1の制御係数を変更し、出力信号が前記第2の受信信号に収束するときの制御係数を前記第2の制御係数と決定し、
前記フィルタ部は、前記第2の制御係数に基づいて前記第1の受信信号と前記第2の受信信号を出力するコヒーレント光受信器。 - 請求項1または2に記載したコヒーレント光受信器において、
前記信号処理部の動作を制御する受信制御部をさらに有し、
前記受信制御部は、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光を受光したと判断したとき、前記信号処理部に対して前記第1の制御係数を決定する処理を開始させ、
前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に受光したと判断したとき、前記信号処理部に対して前記第2の制御係数を決定する処理を開始させるコヒーレント光受信器。 - 請求項3に記載したコヒーレント光受信器において、
前記コヒーレント光受光部は、前記受信制御部に接続された光電変換部を備え、
前記受信制御部は、
前記光電変換部が第1の受光信号を出力したとき、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光を受光したと判断し、
前記光電変換部が前記第1の受光信号の略2倍の受光信号を出力したとき、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に受光したと判断するコヒーレント光受信器。 - 送信器と、前記送信器と光ファイバで接続されたコヒーレント光受信器を有し、
前記送信器は、
光源と、
前記光源からの第1の偏光を有する出力光を第1の送信信号で変調して第1の偏波光を出力する第1の変調器と、
前記光源からの第2の偏光を有する出力光を第2の送信信号で変調して第2の偏波光を出力する第2の変調器と、
前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を直交多重して前記光ファイバに送出する直交多重部と、
前記第2の偏波光の強度を制御する送信制御部とを有し、
前記コヒーレント光受信器は、コヒーレント光検波を行うコヒーレント光受光部と、制御係数で定まる信号処理を行う信号処理部と、前記信号処理部の動作を制御する受信制御部を有し、
前記コヒーレント光受光部は、前記第1の偏波光を受光して第1の検波信号を出力し、前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に受光して第2の検波信号を出力し、
前記受信制御部は、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光を受光したと判断したとき、前記信号処理部に第1の制御係数を決定する処理を開始させ、
前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に受光したと判断したとき、前記信号処理部に第2の制御係数を決定する処理を開始させ、
前記信号処理部は、前記第1の検波信号に基づいて前記第1の制御係数を決定し、前記第1の制御係数と前記第2の検波信号に基づいて前記第2の制御係数を決定し、前記第2の制御係数を用いて、前記第1の送信信号に対応する第1の受信信号と、前記第2の送信信号に対応する第2の受信信号を出力する
コヒーレント光通信システム。 - 請求項5に記載したコヒーレント光通信システムにおいて、
前記信号処理部は、前記第1の検波信号の入力に対して出力信号が前記第1の受信信号に収束するように第1の制御係数を決定し、前記第2の検波信号の入力に対して出力信号が前記第2の受信信号に収束するように前記第1の制御係数を変更し、出力信号が前記第2の受信信号に収束するときの制御係数を前記第2の制御係数と決定するコヒーレント光通信システム。 - 請求項5または6に記載したコヒーレント光通信システムにおいて、
前記送信制御部と前記受信制御部を接続する回線をさらに有し、
前記受信制御部は、前記第1の制御係数が決定したとき、前記回線を介して前記送信制御部に第1の通知を送出し、
前記送信制御部は、前記第1の通知を取得したとき、前記第2の偏波光の強度を増大させて前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に送出させ、さらに前記回線を介して前記受信制御部に第2の通知を送出し、
前記受信制御部は、前記第2の通知を取得したとき、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に受光したと判断するコヒーレント光通信システム。 - 請求項5または6に記載したコヒーレント光通信システムにおいて、
前記コヒーレント光受光部は、前記受信制御部に接続された光電変換部を備え、
前記受信制御部は、
前記光電変換部が第1の受光信号を出力したとき、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光を受光したと判断し、
前記光電変換部が前記第1の受光信号の略2倍の受光信号を出力したとき、前記コヒーレント光受光部が前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に受光したと判断するコヒーレント光通信システム。 - 第1の偏光を有する出力光を第1の送信信号で変調した第1の偏波光を送出し、前記第1の偏波光を受光しコヒーレント光検波して第1の検波信号を取得し、
第2の偏光を有する出力光を第2の送信信号で変調した第2の偏波光を送出し、前記第1の偏波光と前記第2の偏波光を同時に受光しコヒーレント光検波して第2の検波信号を取得し、
前記第1の検波信号に基づいて第1の制御係数を決定し、
前記第1の制御係数と前記第2の検波信号に基づいて第2の制御係数を決定し、
前記第2の制御係数を用いて、前記第1の送信信号に対応する第1の受信信号と、前記第2の送信信号に対応する第2の受信信号を取得する
コヒーレント光通信方法。 - 請求項9に記載したコヒーレント光通信方法において、
前記第1の制御係数の決定は、前記第1の検波信号の入力に対して出力信号が前記第1の受信信号に収束するように制御係数を設定することにより行い、
前記第2の制御係数の決定は、前記第2の検波信号の入力に対して出力信号が前記第2の受信信号に収束するように前記第1の制御係数を変更することにより行い、出力信号が前記第2の受信信号に収束するときの制御係数を前記第2の制御係数と決定するコヒーレント光通信方法。 - 請求項9または10に記載したコヒーレント光通信方法において、
前記第2の偏波光の送出は、前記第1の制御係数の決定を契機として開始するコヒーレント光通信方法。 - 請求項9から11のいずれか一項に記載したコヒーレント光通信方法において、
前記第2の制御係数を決定する処理は、前記第2の偏波光の送出を契機として開始するコヒーレント光通信方法。
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