WO2013114629A1 - 光伝送システムおよび光信号伝送方法 - Google Patents

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WO2013114629A1
WO2013114629A1 PCT/JP2012/052562 JP2012052562W WO2013114629A1 WO 2013114629 A1 WO2013114629 A1 WO 2013114629A1 JP 2012052562 W JP2012052562 W JP 2012052562W WO 2013114629 A1 WO2013114629 A1 WO 2013114629A1
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WO
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optical
polarization
signal
processing unit
electric field
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PCT/JP2012/052562
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English (en)
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中島久雄
星田剛司
谷村崇仁
Original Assignee
富士通株式会社
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    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2575—Radio-over-fibre, e.g. radio frequency signal modulated onto an optical carrier
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
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    • H04B10/61—Coherent receivers
    • H04B10/616—Details of the electronic signal processing in coherent optical receivers
    • H04B10/6162—Compensation of polarization related effects, e.g., PMD, PDL
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/06—Polarisation multiplex systems

Definitions

  • the present invention relates to an optical transmission system and an optical signal transmission method.
  • the optical transmitter can generate an optical signal with a desired modulation method using digital signal processing. For example, if an optical signal is generated by a multi-level modulation method (QPSK, 16 to 256 QAM, etc.), the number of bits transmitted for each symbol increases. It is also possible to realize multicarrier transmission (OFDM, Nyquist WDM, etc.) using digital signal processing. Further, the optical receiver can compensate for waveform distortion of the received optical signal by using digital signal processing. As an example, a method for compensating for waveform distortion caused by chromatic dispersion or the like by digital signal processing is known.
  • polarization multiplexing As another technology for realizing large-capacity transmission, polarization multiplexing has been put into practical use.
  • polarization multiplexing two optical signals are transmitted using a pair of polarized waves (X polarized wave and Y polarized wave) orthogonal to each other. For this reason, the polarization multiplexing transmission can double the transmission capacity compared to the single polarization transmission.
  • the power of the optical signal of each polarization channel is the same.
  • the optical transmission line has polarization dependent loss (PDL: Polarization Dependent Loss).
  • PDL Polarization Dependent Loss
  • OSNR optical signal-to-noise ratio
  • each polarization channel so that each bit of a channel to be transmitted with X polarization and each bit of a channel to be transmitted with Y polarization are interchanged at a required ratio in normal allocation.
  • a configuration for changing the allocation of data (bits) to a file for example, Patent Document 1.
  • a configuration for realizing polarization scrambling of transmitted signal light through digital signal processing has been proposed (for example, Patent Document 2).
  • the degradation of the polarization channel is equalized with respect to the time axis, and the bit error rate between the average polarization channels is The difference is smaller.
  • the difference in the optical signal-to-noise ratio between the polarized waves does not become small, so that the transmission characteristics are not sufficiently improved.
  • An object of the present invention is to compensate or suppress polarization-dependent characteristic deterioration typified by polarization-dependent loss in an optical transmission system.
  • the optical transmission system includes an optical transmitter and an optical receiver.
  • the optical transmitter includes a first digital signal processing unit that generates an electric field information signal corresponding to a transmission signal, and a transmitter front end unit that generates an optical signal from the electric field information signal.
  • the optical receiver includes a receiver front-end unit that generates an electrical signal corresponding to the optical signal, a second digital signal processing unit that detects polarization-dependent degradation of the optical signal based on the electrical signal, Have The first digital signal processing unit corrects the electric field information signal based on polarization-dependent degradation detected by the second digital signal processing unit in the optical receiver.
  • FIG. 1 shows the configuration of the optical transmission system of the first embodiment.
  • the optical transmission system 1 includes an optical transmitter 10 and an optical receiver 20.
  • the optical transmitter 10 generates an optical signal corresponding to a transmission signal (transmission data) and outputs the optical signal to the optical transmission line 30.
  • the transmission data is generated, for example, by adding a client signal from an IP router (not shown) or the like and adding a monitoring control overhead to the client signal.
  • the optical transmission line 30 is realized by an optical fiber.
  • One or more repeaters 31 may be provided in the optical transmission line 30.
  • the repeater 31 includes an optical amplifier and can amplify an optical signal.
  • the optical receiver 20 demodulates the optical signal received from the optical transmitter 10 and reproduces data.
  • the optical transmitter 10 includes a Tx digital signal processing unit 11, a D / A conversion unit 12, and a transmitter front end unit 13.
  • the Tx digital signal processing unit 11 includes a constellation mapping unit 14, a polarization dependent deterioration compensation unit 15, and a compensation control unit 16.
  • the constellation mapping unit 14 generates an electric field information signal corresponding to the transmission signal.
  • the electric field information signal includes an X polarization signal and a Y polarization signal transmitted using X polarization and Y polarization orthogonal to each other.
  • the polarization dependent deterioration compensation unit 15 corrects the electric field information signal generated by the constellation mapping unit 14 according to the control of the compensation control unit 16.
  • the compensation control unit 16 controls the polarization-dependent degradation compensation unit 15 according to the polarization-dependent degradation information notified from the optical receiver 20. That is, the Tx digital signal processing unit 11 outputs the electric field information signal corrected according to the polarization dependent deterioration information.
  • the Tx digital signal processing unit 11 includes, for example, a processor that executes a given program and a memory. In this case, the Tx digital signal processing unit 11 provides the functions of the constellation mapping unit 14, the polarization dependence deterioration compensation unit 15, and the compensation control unit 16 by executing a given program.
  • the Tx digital signal processing unit 11 may be realized by one semiconductor chip. In this case, the Tx digital signal processing unit 11 may be realized by, for example, an LSI independent from the D / A conversion unit 12 and the transmitter front end unit 13 or may be integrated.
  • the Tx digital signal processing unit 11 may include a hardware circuit for processing a digital signal.
  • the D / A converter 12 converts the electric field information signal generated by the Tx digital signal processor 11 into an analog signal.
  • the electric field information signal output from the D / A conversion unit 12 is given to the transmitter front end unit 13.
  • the transmitter front end unit 13 includes an optical modulator, and generates an optical signal according to the electric field information signal supplied from the D / A conversion unit 12. That is, the electric field information signal is given to the transmitter front end unit 13 as a drive signal for the optical modulator. Then, the transmitter front end unit 13 outputs the generated optical signal to the optical transmission line 30.
  • the optical receiver 20 includes a receiver front end unit 21, an A / D conversion unit 22, and an Rx digital signal processing unit 23.
  • the receiver front end unit 21 generates an electric signal corresponding to electric field information of an optical signal received via the optical transmission path 30.
  • the receiver front end unit 21 is, for example, a coherent receiver front end circuit. In this case, the receiver front end unit 21 acquires electric field information of the optical signal by using the local oscillation light.
  • the A / D conversion unit 22 converts the electrical signal generated by the receiver front end unit 21 into a digital signal.
  • This digital signal represents the electric field information of the received optical signal.
  • This digital signal is input to the Rx digital signal processing unit 23.
  • the Rx digital signal processing unit 23 includes a carrier demodulation unit 24, a polarization dependent deterioration monitor 25, and a notification unit 26.
  • the carrier demodulator 24 demodulates the received optical signal based on the digital signal given from the A / D converter 22.
  • the polarization-dependent deterioration monitor 25 detects characteristic deterioration (hereinafter referred to as polarization-dependent deterioration) caused to the optical signal due to the polarization-dependent loss.
  • the method for detecting the polarization dependent deterioration is not particularly limited.
  • the polarization dependent deterioration monitor 25 detects the polarization dependent deterioration based on the demodulated signal output from the carrier demodulator 24.
  • the polarization dependent deterioration monitor 25 may detect the polarization dependent deterioration based on data reproduced from the demodulated signal. Alternatively, the polarization dependent deterioration monitor 25 may detect the polarization dependent deterioration based on the operation state of the carrier demodulating unit 24. Then, the polarization dependent deterioration monitor 25 generates polarization dependent deterioration information representing the detected polarization dependent deterioration. The notification unit 26 transmits the polarization-dependent deterioration information generated by the polarization-dependent deterioration monitor 25 to the optical transmitter 10.
  • the Rx digital signal processing unit 23 includes, for example, a processor that executes a given program and a memory. In this case, the Rx digital signal processing unit 23 provides the functions of the carrier demodulation unit 24, the polarization dependent deterioration monitor 25, and the notification unit 26 by executing a given program.
  • the Rx digital signal processing unit 23 may be realized by one semiconductor chip. In this case, the Rx digital signal processing unit 23 may be realized by an LSI independent from the receiver front end unit 21 and the A / D conversion unit 22, or may be integrated, for example.
  • the Rx digital signal processing unit 23 may include a hardware circuit for processing the digital signal.
  • the optical transmitter 10 corrects the electric field information signal based on the polarization-dependent deterioration information notified from the optical receiver 20, and sends the optical signal generated by the corrected electric field information signal to the optical receiver 20. Send. At this time, the optical transmitter 10 corrects the electric field information signal so that the polarization-dependent deterioration detected by the optical receiver 20 is reduced. That is, feedback control is performed to compensate or suppress polarization dependent deterioration. Therefore, in the optical transmission system 1, the deterioration of the signal quality due to the polarization dependent loss is alleviated.
  • the method for notifying the polarization dependent deterioration information from the optical receiver 20 to the optical transmitter 10 is not particularly limited, and any method can be adopted.
  • the optical transmitter 10 is provided in the node A and the optical receiver 20 is provided in the node B.
  • Node A has an optical receiver 20a
  • node B has an optical transmitter 10b.
  • the polarization-dependent deterioration information generated by the optical receiver 20 is transmitted to the optical receiver 20a of the node A using the optical transmitter 10b.
  • the optical transmitter 10 acquires the polarization dependent deterioration information from the optical receiver 20a.
  • Polarization-dependent deterioration information can be transmitted using the monitoring control signal of the optical transmission system 1.
  • the polarization-dependent deterioration information may be transmitted using a dedicated supervisory control signal used between the optical transmitter 10 and the optical receiver 20. Transmission of these supervisory control signals is realized, for example, by frequency-modulating the carrier. Further, the polarization-dependent deterioration information may be notified from the optical receiver 20 to the optical transmitter 10 via a network monitoring control device that manages the optical transmission system 1.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the Tx digital signal processing unit 11.
  • the parallel circuit 17 generates data X and data Y from the transmission data.
  • the parallel circuit 17 operates as a serial / parallel conversion circuit.
  • the parallel circuit 17 may operate as a parallel number conversion.
  • the parallel circuit 17 may be a part of the optical transmitter 10 or may be provided outside the optical transmitter 10.
  • Data X and data Y are transmitted in parallel by a polarization multiplexed optical signal to be described later. Note that when the data X and the data Y independent from each other are input to the optical transmitter 10, the parallel circuit 17 is not necessary.
  • the constellation mapping unit 14 includes constellation mappers 14x and 14y. Data X and data Y are given to constellation mappers 14x and 14y, respectively.
  • the constellation mapper 14x generates an X polarization signal from the data X.
  • the X polarization signal represents the optical electric field information of the data X using the I component and the Q component.
  • the constellation mapper 14x maps one or more bits of the data X on the constellation according to the designated modulation method. For example, when the data X is transmitted by QPSK, the constellation mapper 14x performs constellation mapping so that one symbol transmits data of 2 bits as shown in FIG. In the example shown in FIG. 4, 2-bit data “11”, “01”, “00”, and “11” are coordinates (1,1), (-1,1), (-1, -1), Maps to (1, -1). In FIG.
  • X polarization signal XI + jXQ
  • the polarization dependent deterioration compensation unit 15 is provided with the X polarization signal (XI, XQ) generated by the X constellation mapper 14x and the Y polarization signal (YI, YQ) generated by the constellation mapper 14y. . Then, the polarization dependent deterioration compensation unit 15 corrects the X polarization signal and the Y polarization signal according to the control of the compensation control unit 16.
  • the corrected X polarization signal is expressed by the following complex number. XI '+ jXQ'
  • the corrected Y-polarized signal is represented by the following complex number. YI '+ jYQ' An example of correction by the polarization-dependent deterioration compensation unit 15 will be described later.
  • the polarization-dependent degradation compensation unit 15 outputs signals XI ′, XQ ′, YI ′, and YQ ′ obtained by the above correction. Then, the D / A converter 12 converts these signals XI ′, XQ ′, YI ′, and YQ ′ into analog signals, respectively.
  • FIG. 5 shows an example of the transmitter front end unit 13.
  • the Tx digital signal processing unit 11 outputs signals XI ′, XQ ′, YI ′, and YQ ′ as described with reference to FIG. 4. Then, each signal XI ′, XQ ′, YI ′, YQ ′ is converted into an analog signal by the D / A converter 12 and given to the transmitter front end unit 13.
  • the transmitter front end unit 13 includes a light source (LD) 13a, I / Q modulators 13x and 13y, and a polarization beam combiner (PBC) 13b.
  • the light source 13a is a laser diode, for example, and outputs continuous light. This continuous light is branched and guided to the I / Q modulators 13x and 13y.
  • the signals XI 'and XQ' are given to the I / Q modulator 13x. Then, the I / Q modulator 13x modulates continuous light with the signals XI ′ and XQ ′ to generate an X-polarized light signal. Similarly, signals YI 'and YQ' are supplied to the I / Q modulator 13y. The I / Q modulator 13y modulates continuous light with the signals YI 'and YQ' to generate a Y-polarized light signal. Thus, XI ′ and XQ ′ are used as drive signals for the I / Q modulator 13x. YI 'and YQ' are used as drive signals for the I / Q modulator 13y.
  • the transmitter front end unit 13 may include an amplifier that amplifies the signals XI ′, XQ ′, YI ′, and YQ ′ as shown in FIG. 5.
  • the polarization beam combiner 13b polarization-multiplexes the X-polarized light signal generated by the I / Q modulator 13x and the Y-polarized light signal generated by the I / Q modulator 13y. As a result, a polarization multiplexed optical signal is generated. This polarization multiplexed optical signal is transmitted via the optical transmission line 30 shown in FIG. 1 and received by the optical receiver 20.
  • FIG. 6 shows an example of the receiver front end unit 21.
  • the receiver front end unit 21 is a coherent receiver, and receives the polarization multiplexed optical signal generated in the optical transmitter 10.
  • the receiver front end unit 21 includes a polarization beam splitter 21a, a local light source 21b, a polarization beam splitter 21c, 90-degree optical hybrid circuits 21d and 21e, and O / E converters 21f to 21i.
  • the polarization beam splitter 21a separates the received optical signal into a set of polarized waves orthogonal to each other.
  • one polarization obtained by the polarization beam splitter 21a is referred to as a first polarization optical signal
  • the other polarization is referred to as a second polarization optical signal.
  • the first polarization optical signal is guided to the 90-degree optical hybrid circuit 21d
  • the second polarization optical signal is guided to the 90-degree optical hybrid circuit 21e.
  • the local light source 21b is a laser diode, for example, and generates local light. Local light is continuous light. The oscillation frequencies of the light source 13a and the local light source 21b are the same or substantially the same.
  • the polarization beam splitter 21c separates the local light generated by the local light source 21b into mutually orthogonal polarized waves. One polarization of the local light is guided to the 90-degree optical hybrid circuit 21d, and the other polarization of the local light is guided to the 90-degree optical hybrid circuit 21e.
  • the 90-degree optical hybrid circuit 21d outputs I-component light and Q-component light corresponding to the first polarized light signal by using the local light emitted from the polarization beam splitter 21c and the 90-degree shifted local light.
  • the O / E converters 21f and 21g respectively convert the I component light and the Q component light output from the 90-degree optical hybrid circuit 21d into electric signals. Therefore, a set of electrical signals obtained by the O / E converters 21f and 21g represents the electric field information of the first polarization optical signal.
  • the 90-degree optical hybrid circuit 21e outputs I component light and Q component light corresponding to the second polarization optical signal by using the local light provided from the polarization beam splitter 21c and the 90-degree shifted local light.
  • the O / E converters 21h and 21i respectively convert the I component light and the Q component light output from the 90-degree optical hybrid circuit 21e into electric signals. Therefore, a set of electrical signals obtained by the O / E converters 21h and 21i represents the electric field information of the second polarization optical signal.
  • the receiver front end unit 21 outputs four electrical signals (a signal representing the electric field information of the first polarization optical signal and a signal representing the electric field information of the second polarization optical signal). These signals are converted into digital signals by the A / D conversion unit 22 and supplied to the digital signal processing unit 23.
  • FIG. 7 shows an example of the carrier demodulator 24 and the polarization dependent deterioration monitor 25.
  • the carrier demodulation unit 24 receives an electrical signal (a signal representing the electric field information of the first polarization optical signal and a signal representing the electric field information of the second polarization optical signal) obtained by the receiver front end unit 21 shown in FIG.
  • the electrical signal (a signal representing the electric field information of the first polarization optical signal and a signal representing the electric field information of the second polarization optical signal) obtained by the receiver front end unit 21 shown in FIG.
  • the carrier demodulation unit 24 includes a fixed equalization unit 24a, an adaptive equalization unit 24b, a frequency offset compensation unit 24c, and a phase estimation unit 24d.
  • the fixed equalization unit 24 a compensates for waveform distortion that occurs in the optical transmission line 30.
  • the fixed equalization unit 24a is realized by a digital filter, for example.
  • the tap coefficient of the digital filter is, for example, a value designated in advance for compensating the chromatic dispersion of the optical transmission line 30.
  • the adaptive equalization unit 24 b also compensates for waveform distortion that occurs in the optical transmission line 30.
  • the adaptive equalization unit 24b is also realized by a digital filter, for example. However, the tap coefficient of the digital filter that realizes the adaptive equalization unit 24b is adaptively updated by, for example, feedback control.
  • the frequency offset compensator 24c calculates the carrier frequency of the received optical signal (that is, the oscillation frequency of the light source 13a of the optical transmitter 10) and the frequency of local light (that is, the oscillation frequency of the local light source 21b of the optical receiver 20). Compensate for the difference.
  • the phase estimation unit 24d estimates and compensates for the phase shift of the carrier of the received optical signal. Thereby, the difference in the light source phase between the light source 13 a of the optical transmitter 10 and the local light source 21 b of the optical receiver 20 and the phase shift generated in the optical transmission line 30 are compensated.
  • the carrier demodulator 24 demodulates the received optical signal.
  • Demodulated signals (XI, XQ, YI, YQ) obtained by the carrier demodulation unit 24 are guided to the identification unit 27.
  • the configurations and operations of the fixed equalization unit 24a, the adaptive equalization unit 24b, the frequency offset compensation unit 24c, and the phase estimation unit 24d are not particularly limited, but can be realized by a known technique. Omitted.
  • the identification unit 27 reproduces the data X transmitted from the demodulated signal (XI, XQ) using the X polarization, and the data Y transmitted from the demodulated signal (YI, YQ) using the Y polarization. Play. Thereby, the transmission data is reproduced.
  • the identification unit 27 may be provided in the Rx digital signal processing unit 23 or may be provided outside the Rx digital signal processing unit 23.
  • the configuration and operation of the identification unit 27 are not particularly limited, but can be realized by a known technique, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the polarization-dependent deterioration monitor 25 detects the polarization-dependent deterioration of the polarization multiplexed optical signal based on the demodulated signals (XI, XQ, YI, YQ) obtained by the carrier demodulation unit 24.
  • the polarization-dependent deterioration monitor 25 includes two Q value monitors 28x and 28y and a subtractor 28s as shown in FIG. 8A.
  • the demodulated signals XI and XQ are supplied to the Q value monitor 28x, and the demodulated signals YI and YQ are supplied to the Q value monitor 28y.
  • the configuration and operation of the Q value monitors 28x and 28y are substantially the same as each other.
  • FIG. 8B shows an embodiment of the Q value monitors 28x and 28y shown in FIG. Note that the input signals I and Q shown in FIG. 8B correspond to XI and XQ or YI and YQ shown in FIG.
  • the Q value monitor includes an identification unit 29a, a calculator 29b, and an averager 29c.
  • the identification unit 29a obtains I ′ and Q ′ by performing data determination on the input signals I and Q. In the example of QPSK shown in FIG. 4, I ′ and Q ′ are “1” and “ ⁇ 1”, respectively.
  • the Q value monitor 28x calculates the average distance DX corresponding to the optical signal transmitted using the X polarization.
  • the Q value monitor 28y calculates an average distance DY corresponding to the optical signal transmitted using the Y polarization.
  • the subtractor 28s calculates DX-DY and outputs the calculation result as polarization dependent deterioration information.
  • This polarization dependent deterioration information is transmitted to the optical transmitter 10 by the notification unit 26.
  • polarization dependent deterioration represented by PDL polarization dependent loss
  • FIG. 9 shows another example of the carrier demodulator 24 and the polarization dependent deterioration monitor 25.
  • the polarization dependent deterioration monitor 25 shown in FIG. 9 detects the polarization dependent deterioration of the polarization multiplexed optical signal based on the operating state of the adaptive equalization unit 24b.
  • the adaptive equalization unit 24b has, for example, a butterfly configuration including four digital filters.
  • the polarization-dependent deterioration monitor 25 estimates the polarization-dependent deterioration, mainly the PDL amount of the transmission path, from the coefficient of the digital filter using the following equation.
  • W (f) represents a matrix obtained by performing Fourier transform on h (n).
  • the operator + (superscript) performs transpose and inverse matrix. This operator + may be written as H. ⁇ 1 (f) and ⁇ 2 (f) represent eigenvalues of the matrix T (f).
  • the polarization dependent deterioration monitor 25 outputs the above calculation result as polarization dependent deterioration information.
  • This polarization dependent deterioration information is transmitted to the optical transmitter 10 by the notification unit 26.
  • a method for detecting polarization-dependent degradation using a tap coefficient of a digital filter is described in the following document, for example. Md. Saifuddin Faruk, et al., Multi-Impairments Monitoring from the Equalizer in a Digital Coherent Optical Receiver, ECOC2010, paper Th.10.A.1, 2010
  • the polarization dependent deterioration monitor 25 detects the polarization dependent deterioration of the received optical signal. Then, the notification 26 transmits polarization dependent deterioration information indicating the polarization dependent deterioration detected by the polarization dependent deterioration monitor 25 to the optical transmitter 10.
  • the compensation control unit 16 controls the correction of the electric field information signal by the polarization-dependent degradation compensation unit 15 based on the polarization-dependent degradation information received from the optical receiver 20.
  • correction of the electric field information signal will be described.
  • the polarization-dependent deterioration compensation unit 15 can correct the electric field information signal generated by the constellation mapping unit 14 (constellation mappers 14x and 14y) according to the following equation.
  • XI + jXQ is an X polarization signal representing the electric field information of the data X.
  • YI + jYQ is a Y polarization signal representing the electric field information of data Y.
  • XI ′ + jXQ ′ is a corrected X polarization signal.
  • YI ′ + jYQ ′ is a corrected Y-polarized signal.
  • a is a real number.
  • T ⁇ (T ⁇ 11 , T ⁇ 12 , T ⁇ 21 , T ⁇ 22 ...) Is a transfer function (rotation conversion operator) that controls the mixing ratio of the X-polarized signal and the Y-polarized signal. It is represented by T PDL (T PDL1 , T PDL2 ). Is a transfer function (amplitude conversion operator) for controlling the amplitudes of the X polarization signal and the Y polarization signal, and is represented by the following matrix.
  • T ⁇ (T ⁇ 1 , T ⁇ 2 ) Is a transfer function (phase conversion operator) for controlling the phases of the X polarization signal and the Y polarization signal, and is represented by the following matrix.
  • the transfer function T ⁇ rotates the polarization by ⁇ as shown in FIG. Therefore, when the transfer function T ⁇ is applied to the electric field information signal, the electric field information Ex of the data superimposed on one polarization and the electric field information Ey of the data superimposed on the other polarization are mixed with each other. At this time, the mixing ratio of Ex and Ey depends on ⁇ . That is, the Tx digital signal processing unit 11 can change the mixing ratio of Ex and Ey by controlling the parameter ⁇ using the compensation control unit 16.
  • the transfer function T PDL individually represents the amplitude of the electric field information Ex of the data superimposed on one polarization and the amplitude of the electric field information Ey of the data superimposed on the other polarization.
  • conversion is performed to increase Ex and decrease Ey. That is, the Tx digital signal processing unit 11 can change the amplitude ratio of Ex and Ey by controlling the parameter PDL using the compensation control unit 16.
  • the parameter PDL is a real number.
  • the transfer function T ⁇ individually controls the phase of the electric field information Ex of the data superimposed on one polarization and the phase of the electric field information Ey of the data superimposed on the other polarization.
  • the Tx digital signal processing unit 11 can change the phase difference between Ex and Ey by controlling the parameter ⁇ using the compensation control unit 16.
  • the polarization-dependent deterioration compensation unit 15 corrects the electric field information signal by the expression (1) according to the control by the compensation control unit 16.
  • equation (1) is a general equation, and the polarization-dependent degradation compensation unit 15 can correct the electric field information signal using any one or a plurality of transfer functions. That is, the polarization-dependent deterioration compensation unit 15 can correct the electric field information signal by at least one of rotation conversion, amplitude conversion, and phase conversion.
  • polarization dependent deterioration compensating unit 15, as described below may be corrected field information signals using only the transfer function T theta. Further, the polarization dependent deterioration compensating unit 15 may correct the electric field information signal using only the transfer function T PDL as described below. Alternatively, the polarization dependent deterioration compensating unit 15 may correct the electric field information signal using only the real number a as described below.
  • FIG. 11 is a flowchart showing processing for correcting the electric field information signal.
  • the processing of this flowchart is executed by the Tx digital signal processing unit 11 (the compensation control unit 16 and the polarization dependent deterioration compensation unit 15).
  • the electric field information signal is corrected by the following transfer function.
  • Transfer function T ⁇ 11 T ⁇ 1 T ⁇ 12 T PDL1
  • the compensation control unit 16 acquires polarization dependent deterioration information.
  • the polarization dependent deterioration information is generated by the polarization dependent deterioration monitor 25 in the optical receiver 20.
  • the compensation control unit 16 determines whether the polarization-dependent deterioration represented by the polarization-dependent deterioration information is minimized. This minimization will be described later. If the polarization-dependent deterioration is not minimized, the process of the Tx digital signal processing unit 11 proceeds to S3.
  • the Tx digital signal processing unit 11 corrects the electric field information signal based on the polarization dependent deterioration information.
  • the compensation controller 16 controls ⁇ 11 so as to reduce the polarization-dependent deterioration.
  • the polarization-dependent degradation compensation unit 15 corrects the electric field information signal with a transfer function T ⁇ 11 corresponding to ⁇ 11 controlled by the compensation control unit 16. Thereafter, the processing of the Tx digital signal processing unit 11 returns to S1.
  • the processing of the Tx digital signal processing unit 11 repeatedly executes S1 to S3 until the polarization-dependent deterioration is minimized.
  • the process of the Tx digital signal processing unit 11 proceeds to S4.
  • minimizing in S2 means minimizing or substantially minimizing polarization-dependent degradation by controlling the parameter ⁇ 11.
  • the Tx digital signal processing unit 11 performs processing similar to S1 to S3.
  • the compensation control unit 16 controls ⁇ 1 so as to reduce the polarization dependence deterioration.
  • the polarization dependent deterioration compensation unit 15 corrects the electric field information signal with the transfer function T ⁇ 1 corresponding to ⁇ 1 controlled by the compensation control unit 16.
  • the Tx digital signal processing unit 11 repeatedly executes S4 to S6 until the polarization dependent deterioration is minimized. When the polarization dependent deterioration is minimized, the process of the Tx digital signal processing unit 11 proceeds to S7.
  • minimization in S5 means that polarization-dependent deterioration is minimized or substantially minimized by controlling the parameter ⁇ 1.
  • the Tx digital signal processing unit 11 executes processes similar to S1 to S3 in S7 to S9. However, in S7 to S9, the compensation controller 16 controls ⁇ 12 so as to reduce the polarization dependence deterioration.
  • the polarization-dependent deterioration compensation unit 15 corrects the electric field information signal with a transfer function T ⁇ 12 corresponding to ⁇ 12 controlled by the compensation control unit 16.
  • the Tx digital signal processing unit 11 repeatedly executes S7 to S9 until the polarization dependent deterioration is minimized.
  • the process of the Tx digital signal processing unit 11 proceeds to S10.
  • minimization in S8 means that polarization-dependent deterioration is minimized or substantially minimized by controlling the parameter ⁇ 12.
  • the Tx digital signal processing unit 11 executes processes similar to S1 to S3 in S10 to S12. However, in S10 to S12, the compensation controller 16 controls the parameter PDL1 so as to reduce the polarization-dependent deterioration information.
  • the polarization dependent deterioration compensation unit 15 corrects the electric field information signal with the transfer function T PDL1 corresponding to the parameter PDL controlled by the compensation control unit 16.
  • the Tx digital signal processing unit 11 repeatedly executes S10 to S12 until the polarization-dependent deterioration is minimized or substantially minimized. Then, when the polarization dependent deterioration is minimized, the processing of the Tx digital signal processing unit 11 ends.
  • the “minimization” of S11 may be a state in which the polarization dependent deterioration is smaller than a predetermined threshold.
  • the Tx digital signal processing unit 11 minimizes or substantially minimizes the polarization dependent deterioration while sequentially controlling each parameter (ie, each transfer function) one by one.
  • the procedure for reducing the polarization-dependent deterioration is not limited to the order shown in FIG. That is, the Tx digital signal processing unit 11 can execute S1 to S3, S4 to S6, S7 to S9, and S10 to S12 in any order. Further, the Tx digital signal processing unit 11 may reduce the polarization-dependent deterioration while controlling each parameter by another method.
  • the set values may be slightly changed (dithered) when setting the parameters ⁇ 11, ⁇ 1, ⁇ 12, and PDL1.
  • the optical transmission system 1 suppresses polarization-dependent deterioration by correcting the electric field information signal by feedback control. That is, deterioration of the characteristics of the polarization multiplexed optical signal due to the polarization dependent loss is suppressed. Further, even in an environment where both polarization dependent loss and waveform distortion due to nonlinear effects coexist, if the above-described feedback control is performed, polarization dependent deterioration is sufficiently suppressed, and suitable reception performance can be obtained.
  • polarization dependent deterioration information is notified from the optical receiver 20 to the optical transmitter 10, and a new parameter is calculated in the optical receiver 10.
  • the optical receiver 20 may update the parameter based on the polarization-dependent deterioration information, and notify the optical transmitter 10 of the new parameter from the optical receiver 20.
  • the optical transmitter 10 corrects the electric field information signal using the parameter notified from the optical receiver 20.
  • FIG. 12 shows the configuration of the optical transmission system of the second embodiment.
  • the optical transmission system 2 of the second embodiment includes an optical transmitter 10 and an optical receiver 20 as in the first embodiment.
  • An optical transmission line 30 is provided between the optical transmitter 10 and the optical receiver 20 as in the first embodiment.
  • the optical transmitter 10 of the second embodiment includes a Tx digital signal processing unit 11, a D / A conversion unit 12, and a transmitter front end unit 13 as in the first embodiment.
  • the Tx digital signal processing unit 11 according to the second embodiment includes a constellation mapping unit 14, a polarization dependent deterioration compensation unit 15, a compensation control unit 16, and a frame processing unit 41.
  • the frame processing unit 41 creates a frame for transmitting data via the optical transmission path 30.
  • the frame created by the frame processing unit 41 has an overhead and a payload as shown in FIG. 13, for example.
  • the overhead includes a synchronization bit, a signal quality check bit X, and a signal quality check bit Y.
  • the synchronization bit is used in the optical receiver 20 to detect the frame.
  • the signal quality check bits X and Y are each realized by a bit string having a predetermined pattern.
  • the signal quality check bits X and Y may be bit strings having the same pattern as each other or may be bit strings having different patterns.
  • a teacher signal used for control monitoring or used in the received signal processing circuit may be added to the overhead unit.
  • Transmission data is stored in the payload. That is, the frame processing unit 41 segments the transmission data for each predetermined length and stores the data in order in the payload of each frame. Then, the frame processing unit 41 sequentially outputs frames including the above overhead and payload.
  • the frame data output from the frame processing unit 41 is parallelized by the parallelizing circuit 17 shown in FIG. 3 and guided to the constellation mappers 14x and 14y.
  • the signal quality check bit X is led to the constellation mapper 14x
  • the signal quality check bit Y is led to the constellation mapper 14y. That is, the signal quality check bit X is transmitted using X polarization, and the signal quality check bit Y is transmitted using Y polarization.
  • the operations of the constellation mapping unit 14, the polarization dependent deterioration compensation unit 15, and the compensation control unit 16 are substantially the same as those in the first embodiment.
  • the compensation control unit 16 updates the compensation amount (parameters ⁇ , ⁇ , PDL, a) in synchronization with the frame period.
  • the compensation amount A is given to the first frame
  • the compensation amount B is given to the second frame.
  • the polarization dependent deterioration compensation unit 15 corrects the electric field information signal according to the compensation amount instructed from the compensation control unit 16.
  • the optical receiver 20 of the second embodiment includes a receiver front end unit 21, an A / D conversion unit 22, and an Rx digital signal processing unit 23, as in the first embodiment.
  • the Rx digital signal processing unit 23 of the second embodiment includes a carrier demodulation unit 24, a polarization dependent deterioration monitor 25, a notification unit 26, and an overhead removal unit 42.
  • the overhead removing unit 42 reconstructs a frame from the reproduced data string. That is, the frame shown in FIG. 13 is reproduced. At this time, the overhead removing unit 42 can establish frame synchronization using the synchronization bits shown in FIG. Then, the overhead removing unit 42 extracts overhead from the reconstructed frame.
  • the overhead removing unit 42 gives the overhead extracted from the frame to the polarization dependent deterioration monitor 25.
  • the polarization dependent deterioration monitor 25 detects the polarization dependent deterioration of the input polarization multiplexed optical signal based on the given overhead data.
  • the notification unit 26 transmits polarization-dependent deterioration information indicating the polarization-dependent deterioration detected by the polarization-dependent deterioration monitor 25 to the optical transmitter 10.
  • Data obtained by removing the overhead from the frame that is, data stored in the payload
  • FIG. 14 shows an example of the carrier demodulator 24 and the polarization dependent deterioration 25 monitor in the second embodiment.
  • the carrier demodulation unit 24 and the identification unit 27 are substantially the same in FIGS. 7 and 14. That is, the carrier demodulator 24 demodulates the received optical signal. Further, the identification unit 27 reproduces a data string from the demodulated signal obtained by the carrier demodulation unit 24.
  • the overhead removing unit 42 reconstructs a frame from the data sequence reproduced by the identifying unit 27 and extracts the overhead from the frame. Then, the overhead removing unit 42 gives the overhead extracted from the frame to the polarization dependent deterioration monitor 25.
  • the polarization dependent deterioration monitor 25 detects the bit error rate for each of the signal quality check bits X and Y stored in the overhead.
  • the bit error rate BER (X) for the signal quality check bit X represents the transmission quality of the X polarization.
  • the bit error rate BER (Y) for the signal quality check bit Y represents the transmission quality of Y polarization. Therefore, the ratio between the bit error rate BER (X) and the bit error rate BER (Y) represents degradation due to polarization dependent loss.
  • the polarization dependent deterioration monitor 25 outputs the ratio between the bit error rate BER (X) and the bit error rate BER (Y) as polarization dependent deterioration information representing the polarization dependent deterioration.
  • the polarization dependent deterioration monitor 25 calculates the ratio of BER (X) and BER (Y) for each frame and outputs the polarization dependent deterioration information.
  • the notification unit 26 transmits the polarization-dependent deterioration information to the optical transmitter 10 for each frame. Furthermore, the optical transmitter 10 corrects the electric field information signal in synchronization with the frame period based on the polarization-dependent deterioration information received from the notification unit 26.
  • the transfer function for correcting the electric field information signal can be updated in synchronization with the cycle of the frame for transmitting data via the optical transmission line 30. Therefore, it is possible to obtain an optimum transfer function for suppressing deterioration of characteristics due to polarization dependent loss in a stable and short time. For example, when the optical transmission system 2 is activated, high-speed activation is realized by sweeping the compensation amounts (parameters ⁇ , ⁇ , PDL, a) in synchronization with the frame period.
  • the polarization-dependent deterioration is detected using the signal quality check bits X and Y in the frame shown in FIG. 13, but the second embodiment is not limited to this configuration. Absent.
  • FEC Forward Error Correction
  • the polarization dependent degradation monitor 25 The number of error corrections is acquired for each of X and data Y.
  • the polarization dependent deterioration monitor 25 can generate polarization dependent deterioration information based on the ratio between the number of error corrections for data X and the number of error corrections for data Y.
  • the optical transmission system 2 can adopt a general frame structure (for example, OUT frame).
  • FIG. 15 shows the configuration of the optical transmission system of the third embodiment.
  • the optical transmission system 3 according to the third embodiment includes an optical transmitter 10 and an optical receiver 20 as in the first embodiment.
  • An optical transmission line 30 is provided between the optical transmitter 10 and the optical receiver 20 as in the first embodiment.
  • the optical transmission system 3 can transmit a plurality of polarization multiplexed optical signals using a plurality of carriers or a plurality of subcarriers.
  • the optical transmitter 10 includes a Tx digital signal processing unit 11, a D / A conversion unit 12, a transmitter front end unit 13, and a signal separation unit 51.
  • the signal separation unit 51 separates input data into a plurality of data strings 1 to N.
  • the bit rates of the data strings 1 to N may be the same as each other or may be different from each other.
  • N is an arbitrary integer of 2 or more.
  • the Tx digital signal processing unit 11 includes a plurality of constellation mapping units 14-1 to 14-N, a plurality of polarization-dependent deterioration compensation units 15-1 to 15-N, and a compensation control unit 16.
  • Data strings 1 to N are input to the constellation mapping units 14-1 to 14-N, respectively.
  • Constellation mapping units 14-1 to 14-N generate electric field information signals 1 to N corresponding to data strings 1 to N, respectively.
  • Each electric field information signal 1 to N includes, for example, XI, XQ, YI, and YQ as shown in FIG.
  • the polarization dependent deterioration compensation units 15-1 to 15-N correct the electric field information signals 1 to N in accordance with the instructions given from the compensation control unit 16, respectively.
  • the compensation control unit 16 controls the polarization-dependent degradation compensation units 15-1 to 15-N based on the polarization-dependent degradation information generated by the optical receiver 20.
  • the operations of the constellation mapping units 14-1 to 14-N are substantially the same as those of the constellation mapping unit 14 of the first or second embodiment. Further, the operations of the polarization-dependent degradation compensation units 15-1 to 15-N are substantially the same as those of the polarization-dependent degradation compensation unit 15 of the first or second embodiment.
  • the D / A converter 12 converts the electric field information signals 1 to N generated by the Tx digital signal processor 11 into analog signals using a plurality of D / A conversions. Alternatively, the D / A converter 12 may frequency multiplex digital signals representing the electric field information signals 1 to N and convert them into analog signals by one D / A converter.
  • the electric field information signals 1 to N are corrected by the polarization dependent deterioration compensation units 15-1 to 15-N based on the corresponding polarization dependent deterioration information.
  • the transmitter front end unit 13 generates an optical signal from the output signal of the D / A conversion unit 12. For example, polarization multiplexed optical signals 1 to N are generated using signals output from different D / A converters corresponding to the electric field information signals 1 to N, respectively. In this case, the carrier frequencies of the polarization multiplexed optical signals 1 to N are different from each other. Then, the transmitter front end unit 13 multiplexes the polarization multiplexed optical signals 1 to N and outputs them to the optical transmission line 30. Alternatively, the transmitter front end unit 13 may generate and output an optical signal from one D / A converter output signal including a plurality of subcarriers. In this case, a polarization multiplexed optical signal is transmitted by each subcarrier.
  • the optical receiver 20 of the third embodiment includes a receiver front end unit 21, an A / D conversion unit 22, an Rx digital signal processing unit 23, and a signal multiplexing unit 52.
  • the receiver front end unit 21 generates an electrical signal representing the received optical signal.
  • the A / D conversion unit 22 converts the output signal of the receiver front end unit 21 into a digital signal.
  • the Rx digital signal processing unit 23 includes a plurality of carrier demodulation units 24-1 to 24-N, a plurality of polarization dependent deterioration monitors 25-1 to 25-N, and a notification unit 26.
  • the carrier demodulation units 24-1 to 24-N demodulate the polarization multiplexed optical signals 1 to N based on the electrical signal output from the A / D conversion unit 22, and output the demodulated signals 1 to N.
  • the polarization dependent deterioration monitors 25-1 to 25-N detect the polarization dependent deterioration of the modulated multiplexed optical signals 1 to N based on the demodulated signals 1 to N, respectively.
  • the polarization dependent deterioration monitors 25-1 to 25-N output polarization dependent deterioration information 1 to N representing the polarization dependent deterioration of the modulated multiplexed optical signals 1 to N.
  • the notification unit 26 transmits the polarization-dependent deterioration information 1 to N generated by the polarization-dependent deterioration monitors 25-1 to 25-N to the optical transmitter 10.
  • the signal multiplexer 52 reproduces the data strings 1 to N based on the demodulated signals 1 to N output from the Rx digital signal processor 23.
  • the signal multiplexing unit 52 outputs the reproduced transmission data by multiplexing the data strings 1 to N.
  • the optical transmission system 3 can transmit a plurality of polarization multiplexed optical signals 1 to N using a plurality of carriers or a plurality of subcarriers.
  • the polarization-dependent deterioration varies depending on the wavelength of the carrier. Therefore, in the third embodiment, the optical receiver 20 detects polarization-dependent degradation for each carrier or each subcarrier. Then, the polarization dependent deterioration information 1 to N indicating the polarization dependent deterioration of each carrier or each subcarrier is notified from the optical receiver 20 to the optical transmitter 10.
  • the optical transmitter 10 corrects the electric field information signals 1 to N based on the polarization dependent deterioration information 1 to N, and generates an optical signal with the corrected electric field information signals 1 to N.
  • the polarization dependent degradation compensation unit 15-1 generates the polarization multiplexed optical signal 1 so as to reduce the polarization dependent degradation represented by the polarization dependent degradation information about the polarization multiplexed optical signal 1.
  • the electric field information signal 1 is corrected.
  • the polarization dependent degradation compensation unit 15-N generates the polarization multiplexed optical signal N so as to reduce the polarization dependent degradation represented by the polarization dependent degradation information about the polarization multiplexed optical signal N. Therefore, the electric field information signal N is corrected. Therefore, even when the carrier frequencies of the polarization multiplexed optical signals 1 to N are different from each other, the polarization dependent deterioration of the polarization multiplexed optical signals 1 to N is appropriately suppressed individually.
  • polarization dependent deterioration is compensated or suppressed for each carrier or each subcarrier. That is, the wavelength dependency of polarization dependent deterioration (higher order polarization dependent deterioration) is alleviated. Therefore, in a system that transmits a plurality of polarization multiplexed optical signals using a plurality of carriers or a plurality of subcarriers, the transmission quality of each polarization multiplexed optical signal is improved.
  • the Tx digital signal processing unit 11 may correct the plurality of electric field information signals 1 to N substantially simultaneously. In this case, the characteristics of a plurality of polarization multiplexed optical signals can be improved in a short time.
  • the Tx digital signal processing unit 11 may correct at least some of the plurality of electric field information signals 1 to N at different times. That is, the Tx digital signal processing unit 11 may correct the plurality of electric field information signals 1 to N while shifting the timing with respect to each other (or at random timing). In this case, the influence of the polarization dependent loss is alleviated in the entire transmission system.
  • the optical transmitter 10 can generate a plurality of polarization multiplexed optical signals 1 to N from one input signal, as shown in FIG.
  • the input signal is a client signal generated by one client.
  • the signal separator 51 includes a client interface 53, a framer 54, and a serial / parallel converter 55 as shown in FIG.
  • the client interface 53 terminates the client signal.
  • the framer 54 creates a frame that can be transmitted through the optical transmission line 30 from the client signal.
  • the serial / parallel converter 55 generates N data strings by parallelizing the frame data.
  • the N data strings are led to constellation mapping units 14-1 to 14-N shown in FIG.
  • the optical transmitter 10 may terminate a plurality of client signals.
  • the optical transmitter 10 has client interfaces 53-1 to 53-N and framers 54-1 to 54-N shown in FIG.
  • the client interfaces 53-1 to 53-N terminate client signals 1 to N generated by the corresponding clients.
  • the framers 54-1 to 54-N create frames 1 to N that can be transmitted through the optical transmission line 30 from the corresponding client signals 1 to N.
  • Frames 1 to N are guided to constellation mapping units 14-1 to 14-N shown in FIG.
  • the optical receiver 20 can generate one client signal from a plurality of polarization multiplexed optical signals 1 to N as shown in FIG.
  • the signal multiplexing unit 52 includes a parallel / serial conversion unit 56, a framer 57, and a client interface 58, as shown in FIG.
  • the parallel / serial converter 56 converts the data strings 1 to N reproduced by the Rx digital signal processor 23 into one data string.
  • the framer 57 creates a frame that can be transmitted on the client line from the data string output from the parallel / serial converter 56.
  • the client interface 58 transmits the frame created by the framer 57 to the client.
  • the optical receiver 20 may transmit data to a plurality of clients.
  • the optical receiver 20 has framers 57-1 to 57-N and client interfaces 58-1 to 58-N shown in FIG.
  • the framers 57-1 to 57-N create frames 1 to N that can be transmitted on the client line from the data strings 1 to N reproduced by the Rx digital signal processing unit 23.
  • the client interfaces 58-1 to 58-N transmit the frames 1 to N to the corresponding clients.
  • FIG. 18A shows a configuration example of an optical transmitter according to the third embodiment.
  • the optical transmitter includes Nyquist filters 61-1 to 61-N having different characteristics for each carrier as necessary.
  • the Nyquist filters 61-1 to 61-N are realized by digital signal processing, for example.
  • the Nyquist filters 61-1 to 61-N perform filtering on the electric field information signals 1 to N output from the polarization dependent deterioration compensation units 15-1 to 15-N. This filtering may also be realized in the optical domain.
  • the Nyquist filters 61-1 to 61-N perform filtering on the optical signals generated by the transmitter front end units 13-1 to 13-N.
  • the optical multiplexer 62 can be realized by, for example, an optical coupler or an optical filter.
  • FIG. 18B shows a configuration example of an optical receiver corresponding to the optical transmitter shown in FIG. 18A.
  • the optical demultiplexer 71 demultiplexes the received optical signal for each carrier frequency (that is, for each wavelength).
  • the optical signals 1 to N output from the optical demultiplexer 71 are guided to the receiver front end units 21-1 to 21-N.
  • the receiver front end units 21-1 to 21-N generate electric signals 1 to N representing electric field information of the optical signals 1 to N.
  • the Rx digital signal processing unit 23 detects polarization-dependent deterioration of each polarization multiplexed optical signal based on the electrical signals 1 to N.
  • the optical demultiplexer 71 can be realized by, for example, an optical coupler or an optical filter.
  • FIG. 19A shows another configuration example of the optical transmitter according to the third embodiment.
  • the Tx digital signal processing unit 11 includes an IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) unit 63.
  • the IFFT unit 63 converts the electric field information signals 1 to N output from the polarization dependent deterioration compensation units 15-1 to 15-N into time domain signals.
  • the transmitter front end unit 13 generates an optical signal from the time domain signal and outputs the optical signal to the optical transmission line 30.
  • This optical signal includes a plurality of subcarriers.
  • FIG. 19B shows a configuration example of an optical receiver corresponding to the optical transmitter shown in FIG. 19A.
  • the Rx digital signal processing unit 23 includes an FFT (Fast Fourier Transform) unit 72.
  • the FFT unit 72 converts a signal representing the electric field information of the received optical signal into a frequency domain signal. That is, the received signal is separated for each subcarrier.
  • the Rx digital signal processing unit 23 detects the polarization dependent deterioration of the corresponding polarization multiplexed optical signal based on the demodulated signal of each subcarrier obtained by the FFT unit 72.
  • FIG. 20A shows still another configuration example of the optical transmitter according to the third embodiment.
  • the optical transmitter 10 includes a multi-wavelength light source 64.
  • the multi-wavelength light source 64 generates a plurality of carrier lights having different wavelengths (that is, frequencies) but synchronized in phase. Each carrier light is given to a corresponding transmitter front end unit 13-1 to 13-N. Then, the transmitter front end units 13-1 to 13-N generate a polarization multiplexed optical signal by modulating the carrier light given by the corresponding electric field information signal.
  • FIG. 20B shows a configuration example of an optical receiver corresponding to the optical transmitter shown in FIG. 20A.
  • the Rx digital signal processing unit 23 may include a carrier separation unit 73.
  • the carrier separation unit 73 separates the electric signal representing the received optical signal for each carrier and guides it to the carrier demodulation units 24-1 to 24-N.
  • FIG. 21 shows still another configuration example of the optical transmitter according to the third embodiment.
  • the electric field information signal generated by the constellation mapping unit 14 is converted into an electric field information signal in the frequency domain by the FFT unit 65.
  • the polarization dependent deterioration compensating units 15-1 to 15-N correct the corresponding electric field information signal.
  • the IFFT unit 66 converts the signals output from the polarization dependent deterioration compensation units 15-1 to 15-N into electric field information signals of time domain signals. Then, the transmitter front end unit 13 generates an optical signal using the corrected electric field information signal output from the Tx digital signal processing unit 11.
  • the notification unit 26 notifies the optical transmitter 10 of polarization-dependent deterioration information indicating the polarization-dependent deterioration of each polarization multiplexed optical signal.
  • the optical transmitter generates a polarization multiplexed optical signal from the corrected electric field information signal and outputs it to the optical transmission line.
  • the optical receiver 20 detects the polarization-dependent deterioration of the received optical signal and notifies the optical transmitter 10 of the polarization-dependent deterioration information indicating the polarization-dependent deterioration. . Then, the optical transmitter 10 corrects the electric field information for generating the polarization multiplexed optical signal based on the notified polarization dependent deterioration information. That is, feedback control is performed to suppress polarization-dependent deterioration of the polarization multiplexed optical signal.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • the optical transmission system when transmitting a plurality of polarization multiplexed optical signals using a plurality of carriers or a plurality of subcarriers, the optical transmission system does not necessarily need to perform the above-described feedback control.
  • the Tx digital signal processing unit 11 of the optical transmitter 10 randomly or substantially sets the compensation amount (parameters ⁇ , ⁇ , PDL, a) to be given to the polarization dependent deterioration compensation units 15-1 to 15-N. Set randomly. Then, the polarization dependent deterioration compensating units 15-1 to 15-N correct the corresponding electric field information signal according to the given parameters.
  • the polarization characteristics are different for each carrier. That is, a carrier having a large OSNR difference between polarizations (that is, a difference between an OSNR of X polarization and an OSNR of Y polarization) and a carrier having a small OSNR difference between polarizations are randomly arranged. Therefore, the influence of a carrier with poor characteristics is mitigated. In particular, in a system that transmits a single data string using a large number of subcarriers, the influence of subcarriers with poor characteristics is sufficiently mitigated, so that the reception characteristics of the entire transmission system are improved.

Abstract

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

Description

光伝送システムおよび光信号伝送方法
　本発明は、光伝送システムおよび光信号伝送方法に係わる。
　長距離・大容量伝送システムを実現するために、デジタル信号処理を利用して光信号を伝送する技術が研究および開発されている。光送信器は、デジタル信号処理を利用して、所望の変調方式で光信号を生成できる。例えば、多値変調方式（ＱＰＳＫ、１６～２５６ＱＡＭ等）で光信号を生成すれば、シンボル毎に伝送されるビット数が多くなる。また、デジタル信号処理を利用して、マルチキャリア伝送（ＯＦＤＭ、ナイキストＷＤＭ等）を実現することも可能である。また、光受信器は、デジタル信号処理を利用して、受信光信号の波形歪みを補償することができる。一例として、波長分散などに起因する波形歪みをデジタル信号処理で補償する方法が知られている。
　大容量伝送を実現する他の技術として、偏波多重が実用化されている。偏波多重においては、互いに直交する１組の偏波（Ｘ偏波およびＹ偏波）を利用して２つの光信号が伝送される。このため、偏波多重伝送は、単一偏波伝送と比較して、伝送容量を２倍にすることができる。なお、偏波多重伝送においては、一般に、各偏波チャネルの光信号のパワーが互いに同じであることが好ましい。
　ところが、光伝送路は、偏波依存損失（ＰＤＬ：Polarization Dependent Loss）を有する。偏波依存損失が存在する伝送路を介して偏波多重光信号が伝送されると、Ｘ偏波チャネルの光信号の損失とＹ偏波チャネルの光信号の損失が異なる。すなわち、偏波依存損失が存在する光伝送路では、偏波チャネル間で光パワー差が生じる。この場合、偏波チャネル間で光信号の特性（特に、光信号対雑音比（ＯＳＮＲ：Optical Signal to Noise Ratio））が異なることになる。
　この問題を考慮した構成が提案されている。一例として、通常の割当ではＸ偏波で伝送されることになるチャネルの各ビットとＹ偏波で伝送されることになるチャネルの各ビットとが所要の割合で入れ替わるように、各偏波チャネルへのデータ（ビット）の割当を変更する構成が提案されている（例えば、特許文献１）。他の例として、デジタル信号処理を通じて、送信される信号光についての偏波スクランブルを実現する構成が提案されている（例えば、特許文献２）。
　上述の提案されている構成によれば、偏波依存損失が存在する場合であっても、偏波チャネルの劣化を時間軸に対して均等化し、平均的な偏波チャネル間でのビット誤り率の差異が小さくなる。しかしながら、これらの構成では、偏波間で光信号対雑音比の差が小さくなるわけではないので、伝送特性の改善は十分ではない。
　なお、デジタル信号処理を利用すれば、光信号の波形の歪みを補償することは可能である。したがって、波長分散および／または偏波モード分散は、デジタル信号処理で補償され得る。しかしながら、偏波依存損失は、光信号対雑音比の劣化を引き起こすので、光受信器においてデジタル信号処理を利用しても、偏波依存損失に起因する伝送特性の劣化を補償することは困難である。
特開２００９－８９１９４号公報 特開２０１０－１０９７０５号公報
O. Vassilieva et. al., Impact of Polarization Dependent Loss and Cross-Phase Modulation on Polarization Multiplexed DQPSK Signals, OFC/NFOEC 2008, paper OThU6, 2008
　本発明の目的は、光伝送システムにおいて、偏波依存損失に代表される偏波依存の特性劣化を補償または抑制することである。
　本発明の１つの態様の光伝送システムは、光送信器および光受信器を有する。前記光送信器は、送信信号に対応する電界情報信号を生成する第１のデジタル信号処理部と、前記電界情報信号から光信号を生成する送信器フロントエンド部と、を有する。前記光受信器は、前記光信号に対応する電気信号を生成する受信器フロントエンド部と、前記電気信号に基づいて前記光信号の偏波依存劣化を検出する第２のデジタル信号処理部と、を有する。前記第１のデジタル信号処理部は、前記光受信器において前記第２のデジタル信号処理部により検出された偏波依存劣化に基づいて、前記電界情報信号を補正する。
　上述の態様によれば、光伝送システムにおいて、偏波依存損失などの偏波に依存した特性劣化が補償または抑制される。
第１の実施形態の光伝送システムの構成を示す図である。 偏波依存劣化情報を通知する方法を説明する図である。 Ｔｘデジタル信号処理部の動作を説明する図である。 コンスタレーションマッピングの一例を示す図である。 送信器フロントエンド部の一例を示す図である。 受信器フロントエンド部の一例を示す図である。 キャリア復調部および偏波依存劣化モニタの一例を示す図である。 偏波依存劣化モニタの実施例を示す図である。 キャリア復調部および偏波依存劣化モニタの他の例を示す図である。 回転変換および振幅変換について説明する図である。 電界情報信号を補正する処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態の光伝送システムの構成を示す図である。 第２の実施形態で使用されるフレームの構造の一例を示す図である。 第２の実施形態におけるキャリア復調部および偏波依存劣化モニタの一例を示す図である。 第３の実施形態の光伝送システムの構成を示す図である。 クライアントから信号を受信する構成を示す図である。 クライアントへ信号を送信する構成を示す図である。 第３の実施形態の光送信器の構成例を示す図である。 図１８Ａに示す光送信器に対応する光受信器の構成例を示す図である。 第３の実施形態の光送信器の他の構成例を示す図である。 図１９Ａに示す光送信器に対応する光受信器の構成例を示す図である。 第３の実施形態の光送信器のさらに他の構成例を示す図である。 図２０Ａに示す光送信器に対応する光受信器の構成例を示す図である。 第３の実施形態の光送信器のさらに他の構成例を示す図である。
　＜第１の実施形態＞
　図１は、第１の実施形態の光伝送システムの構成を示す。第１の実施形態の光伝送システム１は、光送信器１０および光受信器２０を有する。光送信器１０は、送信信号（送信データ）に対応する光信号を生成し、光伝送路３０に出力する。送信データは、例えば、不図示のＩＰルータ等からのクライアント信号、もしくはクライアント信号に監視制御用のオーバヘッドを付加することによって生成される。光伝送路３０は、光ファイバにより実現される。光伝送路３０には、１または複数の中継器３１が設けられていてもよい。中継器３１は、光増幅器を含み、光信号を増幅することができる。光受信器２０は、光送信器１０から受信した光信号を復調し、データを再生する。
　光送信器１０は、Ｔｘデジタル信号処理部１１、Ｄ／Ａ変換部１２、送信器フロントエンド部１３を有する。Ｔｘデジタル信号処理部１１は、コンスタレーションマッピング部１４、偏波依存劣化補償部１５、補償制御部１６を有する。コンスタレーションマッピング部１４は、送信信号に対応する電界情報信号を生成する。この例では、電界情報信号は、互いに直行するＸ偏波およびＹ偏波を利用して伝送されるＸ偏波信号およびＹ偏波信号を含む。偏波依存劣化補償部１５は、コンスタレーションマッピング部１４によって生成される電界情報信号を、補償制御部１６の制御に従って補正する。補償制御部１６は、光受信器２０から通知される偏波依存劣化情報に従って、偏波依存劣化補償部１５を制御する。すなわち、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、偏波依存劣化情報に従って補正された電界情報信号を出力する。
　Ｔｘデジタル信号処理部１１は、たとえば、与えられたプログラムを実行するプロセッサ、およびメモリを有する。この場合、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、与えられたプログラムを実行することにより、コンスタレーションマッピング部１４、偏波依存劣化補償部１５、補償制御部１６の機能を提供する。なお、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、１つの半導体チップで実現してもよい。この場合、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、例えば、Ｄ／Ａ変換部１２および送信器フロントエンド部１３から独立したＬＳＩで実現されてもよいし、集積化されてもよい。また、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、デジタル信号を処理するためのハードウェア回路を含んでもよい。
　Ｄ／Ａ変換部１２は、Ｔｘデジタル信号処理部１１により生成される電界情報信号をアナログ信号に変換する。Ｄ／Ａ変換部１２から出力される電界情報信号は、送信器フロントエンド部１３に与えられる。
　送信器フロントエンド部１３は、光変調器を含み、Ｄ／Ａ変換部１２から与えられる電界情報信号に応じて光信号を生成する。すなわち、電界情報信号は、光変調器の駆動信号として送信器フロントエンド部１３に与えられる。そして、送信器フロントエンド部１３は、生成した光信号を光伝送路３０に出力する。
　光受信器２０は、受信器フロントエンド部２１、Ａ／Ｄ変換部２２、Ｒｘデジタル信号処理部２３を有する。受信器フロントエンド部２１は、光伝送路３０を介して受信する光信号の電界情報に対応する電気信号を生成する。受信器フロントエンド部２１は、たとえば、コヒーレント受信器フロントエンド回路である。この場合、受信器フロントエンド部２１は、局部発振光を利用して、光信号の電界情報を取得する。
　Ａ／Ｄ変換部２２は、受信器フロントエンド部２１により生成される電気信号をデジタル信号に変換する。このデジタル信号は、受信光信号の電界情報を表す。そして、このデジタル信号は、Ｒｘデジタル信号処理部２３に入力される。
　Ｒｘデジタル信号処理部２３は、キャリア復調部２４、偏波依存劣化モニタ２５、通知部２６を有する。キャリア復調部２４は、Ａ／Ｄ変換部２２から与えられるデジタル信号に基づいて受信光信号を復調する。偏波依存劣化モニタ２５は、偏波依存損失に起因して光信号に対して生じる特性の劣化（以下、偏波依存劣化）を検出する。偏波依存劣化を検出する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、偏波依存劣化モニタ２５は、キャリア復調部２４から出力される復調信号に基づいて偏波依存劣化を検出する。また、偏波依存劣化モニタ２５は、復調信号から再生されるデータに基づいて偏波依存劣化を検出してもよい。或いは、偏波依存劣化モニタ２５は、キャリア復調部２４の動作状態に基づいて偏波依存劣化を検出してもよい。そして、偏波依存劣化モニタ２５は、検出した偏波依存劣化を表す偏波依存劣化情報を生成する。通知部２６は、偏波依存劣化モニタ２５により生成される偏波依存劣化情報を光送信器１０へ送信する。
　Ｒｘデジタル信号処理部２３は、たとえば、与えられたプログラムを実行するプロセッサ、およびメモリを有する。この場合、Ｒｘデジタル信号処理部２３は、与えられたプログラムを実行することにより、キャリア復調部２４、偏波依存劣化モニタ２５、通知部２６の機能を提供する。なお、Ｒｘデジタル信号処理部２３は、１つの半導体チップで実現してもよい。この場合、Ｒｘデジタル信号処理部２３は、例えば、受信器フロントエンド部２１およびＡ／Ｄ変換部２２から独立したＬＳＩで実現されてもよいし、集積化されてもよい。また、Ｒｘデジタル信号処理部２３は、デジタル信号を処理するためにハードウェア回路を含んでもよい。
　このように、光送信器１０は、光受信器２０から通知される偏波依存劣化情報に基づいて電界情報信号を補正し、補正後の電界情報信号で生成した光信号を光受信器２０へ送信する。このとき、光送信器１０は、光受信器２０で検出される偏波依存劣化が小さくなるように、電界情報信号を補正する。すなわち、偏波依存劣化を補償または抑制するフィードバック制御が実行される。したがって、光伝送システム１においては、偏波依存損失に起因する信号品質の劣化が緩和される。
　なお、光受信器２０から光送信器１０へ偏波依存劣化情報を通知する方法は、特に限定されるものではなく、任意の方法を採用することができる。たとえば、図２に示すように、光送信器１０がノードＡに設けられ、光受信器２０がノードＢに設けられているものとする。また、ノードＡは光受信器２０ａを有し、ノードＢは光送信器１０ｂを有するものとする。この場合、光受信器２０により生成される偏波依存劣化情報は、光送信器１０ｂを利用してノードＡの光受信器２０ａに送信される。そして、光送信器１０は、その偏波依存劣化情報を光受信器２０ａから取得する。
　偏波依存劣化情報は、光伝送システム１の監視制御信号を利用して伝送できる。また、偏波依存劣化情報は、光送信器１０と光受信器２０との間で使用される専用の監視制御信号を利用して伝送してもよい。これらの監視制御信号の伝送は、例えば、キャリアを周波数変調することによって実現される。さらに、偏波依存劣化情報は、光伝送システム１を管理するネットワーク監視制御装置を経由して光受信器２０から光送信器１０へ通知するようにしてもよい。
　図３は、Ｔｘデジタル信号処理部１１の動作を説明する図である。この例では、並列化回路１７により、送信データからデータＸおよびデータＹが生成される。並列化回路１７は、シリアル／パラレル変換回路として動作する。入力信号が並列信号の場合、並列化回路１７は、並列数変換として動作することがある。また、並列化回路１７は、光送信器１０の一部であってもよいし、光送信器１０の外に設けられてもよい。データＸおよびデータＹは、後述する偏波多重光信号により並列に伝送される。なお、互いに独立したデータＸおよびデータＹが光送信器１０に入力される場合には、並列化回路１７は不要である。
　コンスタレーションマッピング部１４は、コンスタレーションマッパ１４ｘおよび１４ｙを有する。そして、データＸおよびデータＹは、それぞれコンスタレーションマッパ１４ｘおよび１４ｙに与えられる。
　コンスタレーションマッパ１４ｘは、データＸからＸ偏波信号を生成する。Ｘ偏波信号は、Ｉ成分およびＱ成分を利用して、データＸの光電界情報を表す。ここで、コンスタレーションマッパ１４ｘは、指定された変調方式に応じて、データＸの１または複数のビットをコンスタレーション上にマッピングする。例えば、データＸがＱＰＳＫで伝送されるときは、コンスタレーションマッパ１４ｘは、図４に示すように、１つのシンボルが２ビットのデータを伝送するようにコンスタレーションマッピングを行う。図４に示す例では、２ビットデータ「１１」「０１」「００」「１１」がそれぞれコンスタレーション上の座標(1,1)、(-1,1)、(-1,-1)、(1,-1)にマッピングされている。図４では例としてＱＰＳＫを用いたが、他の変調方式（Ｍ－ＱＡＭ、ＯＦＤＭ等）でもよい。なお、図３では、コンスタレーションマッパ１４ｘにより生成されるＸ偏波信号のＩ成分およびＱ成分は、それぞれＸＩおよびＸＱで表記されている。なお、Ｘ偏波信号は、以下の複素数で表される。
Ｘ偏波信号＝ＸＩ＋ｊＸＱ
　コンスタレーションマッパ１４ｙの動作は、コンスタレーションマッパ１４ｘの動作と実質的に同じである。ただし、コンスタレーションマッパ１４ｙは、データＹからＹ偏波信号を生成する。そして、コンスタレーションマッパ１４ｙは、ＹＩおよびＹＱを出力する。なお、Ｙ偏波信号は、以下の複素数で表される。
Ｙ偏波信号＝ＹＩ＋ｊＹＱ
　偏波依存劣化補償部１５には、Ｘコンスタレーションマッパ１４ｘにより生成されるＸ偏波信号（ＸＩ、ＸＱ）、およびコンスタレーションマッパ１４ｙにより生成されるＹ偏波信号（ＹＩ、ＹＱ）が与えられる。そして、偏波依存劣化補償部１５は、補償制御部１６の制御に従って、Ｘ偏波信号およびＹ偏波信号を補正する。補正後のＸ偏波信号は、下記の複素数で表される。
ＸＩ’＋ｊＸＱ’
また、補正後のＹ偏波信号は、下記の複素数で表される。
ＹＩ’＋ｊＹＱ’
偏波依存劣化補償部１５による補正の実施例については、後で説明する。
　偏波依存劣化補償部１５は、上述の補正により得られる信号ＸＩ’、ＸＱ’、ＹＩ’、ＹＱ’を出力する。そして、Ｄ／Ａ変換部１２は、これらの信号ＸＩ’、ＸＱ’、ＹＩ’、ＹＱ’をそれぞれアナログ信号に変換する。
　図５は、送信器フロントエンド部１３の一例を示す。なお、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、図４を参照しながら説明したように、信号ＸＩ’、ＸＱ’、ＹＩ’、ＹＱ’を出力する。そして、各信号ＸＩ’、ＸＱ’、ＹＩ’、ＹＱ’は、Ｄ／Ａ変換部１２によりアナログ信号に変換されて送信器フロントエンド部１３に与えられる。
　送信器フロントエンド部１３は、光源（ＬＤ）１３ａ、Ｉ／Ｑ変調器１３ｘ、１３ｙ、偏波ビームコンバイナ（ＰＢＣ）１３ｂを有する。光源１３ａは、例えばレーザダイオードであり、連続光を出力する。この連続光は、分岐されてＩ／Ｑ変調器１３ｘ、１３ｙに導かれる。
　Ｉ／Ｑ変調器１３ｘには、信号ＸＩ’、ＸＱ’が与えられる。そして、Ｉ／Ｑ変調器１３ｘは、信号ＸＩ’、ＸＱ’で連続光を変調してＸ偏波光信号を生成する。同様に、Ｉ／Ｑ変調器１３ｙには、信号ＹＩ’、ＹＱ’が与えられる。そして、Ｉ／Ｑ変調器１３ｙは、信号ＹＩ’、ＹＱ’で連続光を変調してＹ偏波光信号を生成する。このように、ＸＩ’、ＸＱ’は、Ｉ／Ｑ変調器１３ｘの駆動信号として使用される。また、ＹＩ’、ＹＱ’は、Ｉ／Ｑ変調器１３ｙの駆動信号として使用される。なお、送信器フロントエンド部１３は、図５に示すように、信号ＸＩ’、ＸＱ’、ＹＩ’、ＹＱ’を増幅する増幅器を有するようしてもよい。
　偏波ビームコンバイナ１３ｂは、Ｉ／Ｑ変調器１３ｘにより生成されるＸ偏波光信号およびＩ／Ｑ変調器１３ｙにより生成されるＹ偏波光信号を偏波多重する。これにより偏波多重光信号が生成される。この偏波多重光信号は、図１に示す光伝送路３０を介して伝送され、光受信器２０により受信される。
　図６は、受信器フロントエンド部２１の一例を示す。受信器フロントエンド部２１は、コヒーレント受信器であって、光送信器１０において生成された偏波多重光信号を受信する。受信器フロントエンド部２１は、偏波ビームスプリッタ２１ａ、局部光源２１ｂ、偏波ビームスプリッタ２１ｃ、９０度光ハイブリッド回路２１ｄ、２１ｅ、Ｏ／Ｅ変換器２１ｆ～２１ｉを有する。
　偏波ビームスプリッタ２１ａは、受信光信号を互いに直交する１組の偏波に分離する。以下、偏波ビームスプリッタ２１ａにより得られる一方の偏波を第１偏波光信号と呼び、他方の偏波を第２偏波光信号と呼ぶことにする。第１偏波光信号は９０度光ハイブリッド回路２１ｄに導かれ、第２偏波光信号は９０度光ハイブリッド回路２１ｅに導かれる。
　局部光源２１ｂは、例えばレーザダイオードであり、局発光を生成する。局発光は、連続光である。光源１３ａおよび局部光源２１ｂの発振周波数は、互いに同じまたはほぼ同じである。偏波ビームスプリッタ２１ｃは、局発光源２１ｂにより生成される局発光を互いに直交する偏波に分離する。局発光の一方の偏波は９０度光ハイブリッド回路２１ｄに導かれ、局発光の他方の偏波は９０度光ハイブリッド回路２１ｅに導かれる。
　９０度光ハイブリッド回路２１ｄは、偏波ビームスプリッタ２１ｃから与えられる局発光およびその９０度シフト局発光を利用して、第１偏波光信号に対応するＩ成分光およびＱ成分光を出力する。Ｏ／Ｅ変換器２１ｆおよび２１ｇは、９０度光ハイブリッド回路２１ｄから出力されるＩ成分光およびＱ成分光をそれぞれ電気信号に変換する。よって、Ｏ／Ｅ変換器２１ｆおよび２１ｇにより得られる１組の電気信号は、第１偏波光信号の電界情報を表す。
　同様に、９０度光ハイブリッド回路２１ｅは、偏波ビームスプリッタ２１ｃから与えられる局発光およびその９０度シフト局発光を利用して、第２偏波光信号に対応するＩ成分光およびＱ成分光を出力する。Ｏ／Ｅ変換器２１ｈおよび２１ｉは、９０度光ハイブリッド回路２１ｅから出力されるＩ成分光およびＱ成分光をそれぞれ電気信号に変換する。よって、Ｏ／Ｅ変換器２１ｈおよび２１ｉにより得られる１組の電気信号は、第２偏波光信号の電界情報を表す。
　このように、受信器フロントエンド部２１は、４つの電気信号（第１偏波光信号の電界情報を表す信号および第２偏波光信号の電界情報を表す信号）を出力する。これらの信号は、それぞれＡ／Ｄ変換部２２によりデジタル信号に変換され、デジタル信号処理部２３に与えられる。
　図７は、キャリア復調部２４および偏波依存劣化モニタ２５の一例を示す。キャリア復調部２４には、図６に示す受信器フロントエンド部２１によって得られる電気信号（第１偏波光信号の電界情報を表す信号および第２偏波光信号の電界情報を表す信号）が入力される。
　キャリア復調部２４は、固定等化部２４ａ、適応等化部２４ｂ、周波数オフセット補償部２４ｃ、位相推定部２４ｄを有する。固定等化部２４ａは、光伝送路３０において発生する波形歪みを補償する。ここで、固定等化部２４ａは、例えば、デジタルフィルタにより実現される。この場合、デジタルフィルタのタップ係数は、例えば、光伝送路３０の波長分散を補償するための予め指定された値である。適応等化部２４ｂも、光伝送路３０において発生する波形歪みを補償する。適応等化部２４ｂも、例えば、デジタルフィルタによって実現される。ただし、適応等化部２４ｂを実現するデジタルフィルタのタップ係数は、例えばフィードバック制御により、適応的に更新される。
　周波数オフセット補償部２４ｃは、受信光信号のキャリア周波数（すなわち、光送信器１０の光源１３ａの発振周波数）と、局発光の周波数（すなわち、光受信器２０の局部光源２１ｂの発振周波数）との差分を補償する。位相推定部２４ｄは、受信光信号のキャリアの位相シフトを推定して補償する。これにより、光送信器１０の光源１３ａと光受信器２０の局部光源２１ｂの光源位相の差や、光伝送路３０において発生する位相シフトが補償される。
　このように、キャリア復調部２４は、受信光信号を復調する。キャリア復調部２４により得られる復調信号（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）は、識別部２７に導かれる。なお、固定等化部２４ａ、適応等化部２４ｂ、周波数オフセット補償部２４ｃ、位相推定部２４ｄの構成および動作は、特に限定されるものではないが、公知の技術で実現できるので、詳しい説明は省略する。
　識別部２７は、復調信号（ＸＩ、ＸＱ）からＸ偏波を利用して伝送されたデータＸを再生すると共に、復調信号（ＹＩ、ＹＱ）からＹ偏波を利用して伝送されたデータＹを再生する。これにより、送信データが再生される。識別部２７は、Ｒｘデジタル信号処理部２３の中に設けられてもよいし、Ｒｘデジタル信号処理部２３の外に設けられてもよい。なお、識別部２７の構成および動作は、特に限定されるものではないが、公知の技術で実現できるので、詳しい説明は省略する。
　偏波依存劣化モニタ２５は、キャリア復調部２４により得られる復調信号（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）に基づいて、偏波多重光信号の偏波依存劣化を検出する。偏波依存劣化モニタ２５は、この実施例では、図８（ａ）に示すように、２つのＱ値モニタ２８ｘ、２８ｙ、および引き算器２８ｓを有する。そして、復調信号ＸＩ、ＸＱはＱ値モニタ２８ｘに与えられ、復調信号ＹＩ、ＹＱはＱ値モニタ２８ｙに与えられる。Ｑ値モニタ２８ｘ、２８ｙの構成および動作は、実質的に互いに同じである。
　図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すＱ値モニタ２８ｘ、２８ｙの実施例を示す。なお、図８（ｂ）に示す入力信号Ｉ、Ｑは、図８（ａ）に示すＸＩ、ＸＱ、またはＹＩ、ＹＱに相当する。
　Ｑ値モニタは、識別部２９ａ、計算器２９ｂ、平均化器２９ｃを有する。識別部２９ａは、入力信号Ｉ、Ｑに対してデータ判定を行うことにより、Ｉ’、Ｑ’を得る。図４に示すＱＰＳＫの例では、Ｉ’、Ｑ’は、それぞれ、「１」または「－１」である。計算器２９ｂは、入力信号のコンスタレーション点と判定結果のコンスタレーション点との間の距離を計算する。すなわち、下式で２点間の距離を計算する。
距離Ｄ＝(I-I’)2 + (Q-Q’)2
計算器２９ｂは、各シンボルについて距離Ｄを計算する。そして、平均化器２９ｃは、計算器２９ｂにより得られる距離Ｄの平均を計算する。
　このように、Ｑ値モニタ２８ｘは、Ｘ偏波を利用して伝送された光信号に対応する平均距離ＤＸを計算する。また、Ｑ値モニタ２８ｙは、Ｙ偏波を利用して伝送された光信号に対応する平均距離ＤＹを計算する。そして、引き算器２８ｓは、ＤＸ－ＤＹを計算し、この計算結果を偏波依存劣化情報として出力する。この偏波依存劣化情報は、通知部２６によって光送信器１０へ送信される。図８（ａ）ではＰＤＬ（偏波依存損失）に代表される偏波依存劣化をモニタすることができる。
　図９は、キャリア復調部２４および偏波依存劣化モニタ２５の他の例を示す。なお、キャリア復調部２４は、図７および図９において実質的に互いに同じである。
　図９に示す偏波依存劣化モニタ２５は、適応等化部２４ｂの動作状態に基づいて、偏波多重光信号の偏波依存劣化を検出する。ここで、適応等化部２４ｂは、例えば、４つのデジタルフィルタを含むバタフライ構成である。この場合、偏波依存劣化モニタ２５は、下式を利用して偏波依存劣化、主に伝送路のＰＤＬ量をデジタルフィルタの係数から推定する。
Ｗ(f)＝FFT(h(n))
Ｔ(f)＝Ｗ(f)+ Ｗ(f)
ＰＤＬ＝１０log(λ1(f)／λ2(f))
h(n)は、デジタルフィルタのタップ係数を表す。Ｗ(f)は、h(n)に対してフーリエ変換を行うことで得られる行列を表す。演算子＋（上付き添字）は、転置および逆行列を行う。この演算子＋は、Ｈで表記されることもある。λ1(f)、λ2(f)は、行列Ｔ(f)の固有値を表す。
　偏波依存劣化モニタ２５は、上述の計算結果を偏波依存劣化情報として出力する。この偏波依存劣化情報は、通知部２６によって光送信器１０へ送信される。なお、デジタルフィルタのタップ係数を利用して偏波依存劣化を検出する方法は、例えば、下記の文献に記載されている。
Md. Saifuddin Faruk, et al., Multi-Impairments Monitoring from the Equalizer in a Digital Coherent Optical Receiver, ECOC2010, paper Th.10.A.1, 2010
　このように、光受信器２０において、偏波依存劣化モニタ２５は、受信光信号の偏波依存劣化を検出する。そして、通知２６は、偏波依存劣化モニタ２５により検出される偏波依存劣化を表す偏波依存劣化情報を光送信器１０へ送信する。
　光送信器１０において、補償制御部１６は、光受信器２０から受信する偏波依存劣化情報に基づいて、偏波依存劣化補償部１５による電界情報信号の補正を制御する。以下、電界情報信号の補正について説明する。
　偏波依存劣化補償部１５は、コンスタレーションマッピング部１４（コンスタレーションマッッパ１４ｘ、１４ｙ）により生成される電界情報信号を下式に従って補正できる。なお、ＸＩ＋ｊＸＱは、データＸの電界情報を表すＸ偏波信号である。ＹＩ＋ｊＹＱは、データＹの電界情報を表すＹ偏波信号である。ＸＩ’＋ｊＸＱ’は、補正後のＸ偏波信号である。ＹＩ’＋ｊＹＱ’は、補正後のＹ偏波信号である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 ａは、実数である。Ｔθ（Ｔθ11、Ｔθ12、Ｔθ21、Ｔθ22 ．．．）は、Ｘ偏波信号およびＹ偏波信号の混合の比率を制御する伝達関数（回転変換演算子）であり、下記の行列で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 ＴPDL（ＴPDL1、ＴPDL2 ．．．）は、Ｘ偏波信号およびＹ偏波信号の振幅を制御する伝達関数（振幅変換演算子）であり、下記の行列で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 Ｔε（Ｔε1、Ｔε2 ．．．）は、Ｘ偏波信号およびＹ偏波信号の位相を制御する伝達関数（位相変換演算子）であり、下記の行列で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　伝達関数Ｔθは、図１０（ａ）に示すように、偏波をθだけ回転させる。したがって、電界情報信号に対して伝達関数Ｔθを適用すると、一方の偏波に重畳されたデータの電界情報Ｅx、および他方の偏波に重畳されたデータの電界情報Ｅyが互いに混合する。このとき、ＥxとＥyとの混合比は、θに依存する。すなわち、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、補償制御部１６を用いてパラメータθを制御することにより、ＥxとＥyとの混合比を変えることができる。
　伝達関数ＴPDLは、図１０（ｂ）に示すように、一方の偏波に重畳されたデータの電界情報Ｅxの振幅、および他方の偏波に重畳されたデータの電界情報Ｅyの振幅を個々に制御する。図１０（ｂ）に示す例では、Ｅxを大きくするとともに、Ｅyを小さくする変換が行われている。すなわち、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、補償制御部１６を用いてパラメータPDLを制御することにより、Ｅx、Ｅyの振幅の比を変えることができる。なお、パラメータPDLは、実数である。
　伝達関数Ｔεは、特に図示しないが、一方の偏波に重畳されたデータの電界情報Ｅxの位相、および他方の偏波に重畳されたデータの電界情報Ｅyの位相を個々に制御する。Ｔｘデジタル信号処理部１１は、補償制御部１６を用いてパラメータεを制御することによって、Ｅx、Ｅyの位相差を変えることができる。
　偏波依存劣化補償部１５は、補償制御部１６による制御に従って、（１）式で電界情報信号を補正する。ただし、（１）式は一般式であって、偏波依存劣化補償部１５は、任意の１または複数の伝達関数を使用して電界情報信号を補正することができる。すなわち、偏波依存劣化補償部１５は、回転変換、振幅変換、位相変換のうちの少なくとも１つで電界情報信号を補正することができる。例えば、偏波依存劣化補償部１５は、下記のように、伝達関数Ｔθのみを使用して電界情報信号を補正してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 また、偏波依存劣化補償部１５は、下記のように、伝達関数ＴPDLのみを使用して電界情報信号を補正してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 或いは、偏波依存劣化補償部１５は、下記のように、実数ａのみを使用して電界情報信号を補正してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　図１１は、電界情報信号を補正する処理を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、Ｔｘデジタル信号処理部１１（補償制御部１６および偏波依存劣化補償部１５）によって実行される。なお、この例では、下記の伝達関数で電界情報信号が補正されるものとする。
伝達関数＝Ｔθ11Ｔε1Ｔθ12ＴPDL1
　Ｓ１において、補償制御部１６は、偏波依存劣化情報を取得する。偏波依存劣化情報は、光受信器２０において偏波依存劣化モニタ２５によって生成される。
　Ｓ２において、補償制御部１６は、偏波依存劣化情報によって表される偏波依存劣化が最小化されたか判定する。この最小化については、後で説明する。そして、偏波依存劣化が最小化されていなければ、Ｔｘデジタル信号処理部１１の処理はＳ３へ進む。
　Ｓ３において、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、偏波依存劣化情報に基づいて電界情報信号を補正する。このとき、補償制御部１６は、偏波依存劣化を小さくするようにθ11を制御する。また、偏波依存劣化補償部１５は、補償制御部１６によって制御されたθ11に対応する伝達関数Ｔθ11で電界情報信号を補正する。この後、Ｔｘデジタル信号処理部１１の処理はＳ１に戻る。
　このように、Ｔｘデジタル信号処理部１１の処理は、偏波依存劣化が最小化されるまでＳ１～Ｓ３を繰り返し実行する。そして、偏波依存劣化が最小化されると、Ｔｘデジタル信号処理部１１の処理はＳ４へ進む。なお、Ｓ２の「最小化」は、パラメータθ11の制御により偏波依存劣化を最小化または略最小化することを意味する。
　Ｔｘデジタル信号処理部１１は、Ｓ４～Ｓ６において、Ｓ１～Ｓ３と類似の処理を実行する。ただし、Ｓ４～Ｓ６においては、補償制御部１６は、偏波依存劣化を小さくするようにε1を制御する。偏波依存劣化補償部１５は、補償制御部１６によって制御されたε1に対応する伝達関数Ｔε1で電界情報信号を補正する。
　Ｔｘデジタル信号処理部１１は、偏波依存劣化が最小化されるまでＳ４～Ｓ６を繰り返し実行する。そして、偏波依存劣化が最小化されると、Ｔｘデジタル信号処理部１１の処理はＳ７へ進む。なお、Ｓ５の「最小化」は、パラメータε1の制御により偏波依存劣化を最小化または略最小化することを意味する。
　Ｔｘデジタル信号処理部１１は、Ｓ７～Ｓ９において、Ｓ１～Ｓ３と類似の処理を実行する。ただし、Ｓ７～Ｓ９においては、補償制御部１６は、偏波依存劣化を小さくするようにθ12を制御する。偏波依存劣化補償部１５は、補償制御部１６によって制御されたθ12に対応する伝達関数Ｔθ12で電界情報信号を補正する。
　Ｔｘデジタル信号処理部１１は、偏波依存劣化が最小化されるまでＳ７～Ｓ９を繰り返し実行する。そして、偏波依存劣化が最小化されると、Ｔｘデジタル信号処理部１１の処理はＳ１０へ進む。なお、Ｓ８の「最小化」は、パラメータθ12の制御により偏波依存劣化を最小化または略最小化することを意味する。
　Ｔｘデジタル信号処理部１１は、Ｓ１０～Ｓ１２において、Ｓ１～Ｓ３と類似の処理を実行する。ただし、Ｓ１０～Ｓ１２においては、補償制御部１６は、偏波依存劣化情報を小さくするようにパラメータPDL1を制御する。偏波依存劣化補償部１５は、補償制御部１６によって制御されたパラメータPDLに対応する伝達関数ＴPDL1で電界情報信号を補正する。
　Ｔｘデジタル信号処理部１１は、偏波依存劣化が最小化または略最小化されるまでＳ１０～Ｓ１２を繰り返し実行する。そして、偏波依存劣化が最小化されると、Ｔｘデジタル信号処理部１１の処理は終了する。Ｓ１１の「最小化」は、偏波依存劣化が所定の閾値よりも小さくなる状態であってもよい。
　このように、図１１に示す例では、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、各パラメータ（すなわち、各伝達関数）を１つずつ順番に制御しながら偏波依存劣化を最小化または略最小化する。ただし、偏波依存劣化を小さくするための手順は、図１１に示す順番に限定されるものではない。すなわち、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、任意の順番でＳ１～Ｓ３、Ｓ４～Ｓ６、Ｓ７～Ｓ９、Ｓ１０～Ｓ１２を実行することができる。また、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、他の方法で各パラメータを制御しながら偏波依存劣化を小さくしてもよい。
　偏波依存劣化の最小化をより安定的に制御するために、設定するパラメータθ11、ε1、θ12、PDL1を設定する際に、設定値を微小に変動（ディザリング）させてもよい。
　上述のように、第１の実施形態の光伝送システム１は、フィードバック制御で電界情報信号を補正することにより偏波依存劣化を抑制する。すなわち、偏波依存損失に起因する偏波多重光信号の特性の劣化が抑制される。さらに、偏波依存損失および非線形効果による波形歪みが混在する環境下においても、上述のフィードバック制御を行えば、偏波依存劣化が十分に抑制され、好適な受信性能を得ることができる。
　なお、上述の例では、光受信器２０から光送信器１０へ偏波依存劣化情報が通知され、光受信器１０において新たなパラメータが計算される。ただし、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、光受信器２０において偏波依存劣化情報に基づいてパラメータを更新し、光受信器２０から光送信器１０へその新たなパラメータを通知してもよい。この場合、光送信器１０は、光受信器２０から通知されるパラメータを利用して電界情報信号を補正する。
　＜第２の実施形態＞
　図１２は、第２の実施形態の光伝送システムの構成を示す。第２の実施形態の光伝送システム２は、第１の実施形態と同様に、光送信器１０および光受信器２０を有する。光送信器１０と光受信器２０との間には、第１の実施形態と同様に、光伝送路３０が設けられている。
　第２の実施形態の光送信器１０は、第１の実施形態と同様に、Ｔｘデジタル信号処理部１１、Ｄ／Ａ変換部１２、送信器フロントエンド部１３を有する。ただし、第２の実施形態のＴｘデジタル信号処理部１１は、コンスタレーションマッピング部１４、偏波依存劣化補償部１５、補償制御部１６、フレーム処理部４１を有する。
　フレーム処理部４１は、光伝送路３０を介してでデータを伝送するためのフレームを作成する。フレーム処理部４１により作成されるフレームは、たとえば、図１３に示すように、オーバヘッドおよびペイロードを有する。
　図１３に示す例では、オーバヘッドは、同期ビット、信号品質チェックビットＸ、信号品質チェックビットＹを含む。同期ビットは、光受信器２０においてフレームを検出するために使用される。信号品質チェックビットＸ、Ｙは、それぞれ予め決められたパターンのビット列により実現される。信号品質チェックビットＸ、Ｙは、互いに同じパターンのビット列であってもよいし、互いに異なるパターンのビット列であってもよい。また、オーバヘッド部には制御監視用、もしくは受信信号処理回路で用いる教師信号などを付与してもよい。
　送信データは、ペイロードに格納される。すなわち、フレーム処理部４１は、送信データを所定の長さごとにセグメント化して各フレームのペイロードに順番に格納する。そして、フレーム処理部４１は、上述のオーバヘッドおよびペイロードを含むフレームを順番に出力する。
　フレーム処理部４１から出力されるフレームデータは、図３に示す並列化回路１７により並列化されてコンスタレーションマッパ１４ｘ、１４ｙに導かれる。このとき、信号品質チェックビットＸはコンスタレーションマッパ１４ｘに導かれ、信号品質チェックビットＹはコンスタレーションマッパ１４ｙに導かれる。すなわち、信号品質チェックビットＸはＸ偏波を利用して伝送され、信号品質チェックビットＹはＹ偏波を利用して伝送される。
　コンスタレーションマッピング部１４、偏波依存劣化補償部１５、補償制御部１６の動作は、第１の実施形態と実質的に同じである。ただし、第２の実施形態では、補償制御部１６は、フレーム周期に同期して補償量（パラメータθ、ε、PDL、ａ）を更新する。図１３に示す例では、１つ目のフレームに対して補償量Ａが与えられ、２つ目のフレームに対して補償量Ｂが与えられている。そして、偏波依存劣化補償部１５は、補償制御部１６から指示される補償量に従って、電界情報信号を補正する。
　第２の実施形態の光受信器２０は、第１の実施形態と同様に、受信器フロントエンド部２１、Ａ／Ｄ変換部２２、Ｒｘデジタル信号処理部２３を有する。ただし、第２の実施形態のＲｘデジタル信号処理部２３は、キャリア復調部２４、偏波依存劣化モニタ２５、通知部２６、オーバヘッド除去部４２を有する。
　オーバヘッド除去部４２は、再生されたデータ列からフレームを再構成する。即ち、図１３に示すフレームが再生される。このとき、オーバヘッド除去部４２は、図１３に示す同期ビットを利用してフレーム同期を確立することができる。そして、オーバヘッド除去部４２は、再構成したフレームからオーバヘッドを抽出する。
　オーバヘッド除去部４２は、フレームから抽出したオーバヘッドを偏波依存劣化モニタ２５に与える。偏波依存劣化モニタ２５は、与えられたオーバヘッドデータに基づいて、入力偏波多重光信号の偏波依存劣化を検出する。そして、通知部２６は、偏波依存劣化モニタ２５により検出される偏波依存劣化を表す偏波依存劣化情報を光送信器１０へ送信する。フレームからオーバヘッドを除去することにより得られるデータ（すなわち、ペイロードに格納されているデータ）は、再生された送信データとして出力される。
　図１４は、第２の実施形態におけるキャリア復調部２４および偏波依存劣化２５モニタの一例を示す。なお、キャリア復調部２４および識別部２７は、図７および図１４において実質的に互いに同じである。すなわち、キャリア復調部２４は、受信光信号を復調する。また、識別部２７は、キャリア復調部２４により得られる復調信号からデータ列を再生する。
　オーバヘッド除去部４２は、識別部２７により再生されたデータ列からフレームを再構成し、そのフレームからオーバヘッドを抽出する。そして、オーバヘッド除去部４２は、フレームから抽出したオーバヘッドを偏波依存劣化モニタ２５に与える。
　偏波依存劣化モニタ２５は、第２の実施形態においては、オーバヘッドに格納されている信号品質チェックビットＸ、Ｙそれぞれについて、ビット誤り率を検出する。ここで、信号品質チェックビットＸについてのビット誤り率BER(X)は、Ｘ偏波の伝送品質を表す。また、信号品質チェックビットＹについてのビット誤り率BER(Y)は、Ｙ偏波の伝送品質を表す。よって、ビット誤り率BER(X)とビット誤り率BER(Y)との比は、偏波依存損失に起因する劣化を表す。
　偏波依存劣化モニタ２５は、ビット誤り率BER(X)とビット誤り率BER(Y)との比を、偏波依存劣化を表す偏波依存劣化情報として出力する。ここで、偏波依存劣化モニタ２５は、フレーム毎に、BER(X)とBER(Y)との比を計算して偏波依存劣化情報を出力する。また、通知部２６は、フレーム毎に、偏波依存劣化情報を光送信器１０へ送信する。さらに、光送信器１０は、通知部２６から受信する偏波依存劣化情報に基づいて、フレーム周期に同期して、電界情報信号を補正する。
　このように、第２の実施形態においては、光伝送路３０を介してデータを伝送するためのフレームの周期に同期して電界情報信号を補正するための伝達関数を更新することができる。したがって、偏波依存損失に起因する特性の劣化を抑制するための最適な伝達関数を安定かつ短い時間で得ることができる。例えば、光伝送システム２の起動時には、補償量（パラメータθ、ε、PDL、ａ）をフレーム周期に同期してスイープすることで、高速起動が実現される。
　なお、上述の実施例では、図１３に示すフレーム内の信号品質チェックビットＸ、Ｙを利用して偏波依存劣化が検出されるが、第２の実施形態はこの構成に限定されるものではない。例えば、各フレーム内にデータＸおよびデータＹが格納され、データＸおよびデータＹについてそれぞれ誤り訂正（ＦＥＣ：Forward Error Correction）コードが付与されている場合には、偏波依存劣化モニタ２５は、データＸおよびデータＹそれぞれについて誤り訂正数を取得する。そして、偏波依存劣化モニタ２５は、データＸについての誤り訂正数とデータＹについての誤り訂正数との比に基づいて、偏波依存劣化情報を生成することができる。このケースでは、光伝送システム２は、一般的なフレーム構造（例えば、ＯＵＴフレーム）を採用することができる。
　＜第３の実施形態＞
　図１５は、第３の実施形態の光伝送システムの構成を示す。第３の実施形態の光伝送システム３は、第１の実施形態と同様に、光送信器１０および光受信器２０を有する。光送信器１０と光受信器２０との間には、第１の実施形態と同様に、光伝送路３０が設けられている。ただし、光伝送システム３は、複数のキャリアまたは複数のサブキャリアを利用して複数の偏波多重光信号を伝送することができる。
　第３の実施形態の光送信器１０は、Ｔｘデジタル信号処理部１１、Ｄ／Ａ変換部１２、送信器フロントエンド部１３、信号分離部５１を有する。信号分離部５１は、入力データを複数のデータ列１～Ｎに分離する。データ列１～Ｎのビットレートは、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。なお、第３の実施形態において、Ｎは、２以上の任意の整数である。
　Ｔｘデジタル信号処理部１１は、第３の実施形態では、複数のコンスタレーションマッピング部１４－１～１４－Ｎ、複数の偏波依存劣化補償部１５－１～１５－Ｎ、補償制御部１６を有する。コンスタレーションマッピング部１４－１～１４－Ｎには、それぞれ、データ列１～Ｎが入力される。コンスタレーションマッピング部１４－１～１４－Ｎは、それぞれ、データ列１～Ｎに対応する電界情報信号１～Ｎを生成する。各電界情報信号１～Ｎは、例えば図３に示すように、ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱを含む。偏波依存劣化補償部１５－１～１５－Ｎは、それぞれ、補償制御部１６から与えられる指示に従って電界情報信号１～Ｎを補正する。補償制御部１６は、光受信器２０により生成される偏波依存劣化情報に基づいて偏波依存劣化補償部１５－１～１５－Ｎを制御する。
　なお、各コンスタレーションマッピング部１４－１～１４－Ｎの動作は、第１または第２の実施形態のコンスタレーションマッピング部１４と実質的に同じである。また、各偏波依存劣化補償部１５－１～１５－Ｎの動作は、第１または第２の実施形態の偏波依存劣化補償部１５と実質的に同じである。
　Ｄ／Ａ変換部１２は、Ｔｘデジタル信号処理部１１によって生成された電界情報信号１～Ｎをそれぞれ複数のＤ／Ａ変換を用いてアナログ信号に変換する。あるいは、Ｄ／Ａ変換部１２は、電界情報信号１～Ｎを表すデジタル信号を周波数多重し、１つのＤ／Ａ変換器によりアナログ信号に変換してもよい。なお、電界情報信号１～Ｎは、それぞれ対応する偏波依存劣化情報に基づいて、偏波依存劣化補償部１５－１～１５－Ｎより補正されている。
　送信器フロントエンド部１３は、Ｄ／Ａ変換部１２の出力信号から光信号を生成する。たとえば、電界情報信号１～Ｎに対応した異なるＤ／Ａ変換器から出力された信号を用いてそれぞれ偏波多重光信号１～Ｎが生成される。この場合、偏波多重光信号１～Ｎのキャリア周波数は、互いに異なっている。そして、送信器フロントエンド部１３は、偏波多重光信号１～Ｎを合波して光伝送路３０に出力する。或いは、送信器フロントエンド部１３は、複数のサブキャリアを含む１つのＤ／Ａ変換器出力信号から光信号を生成して出力してもよい。この場合、各サブキャリアによって偏波多重光信号が伝送される。
　第３の実施形態の光受信器２０は、受信器フロントエンド部２１、Ａ／Ｄ変換部２２、Ｒｘデジタル信号処理部２３、および信号多重部５２を有する。受信器フロントエンド部２１は、受信光信号を表す電気信号を生成する。Ａ／Ｄ変換部２２は、受信器フロントエンド部２１の出力信号をデジタル信号に変換する。
　Ｒｘデジタル信号処理部２３は、第３の実施形態では、複数のキャリア復調部２４－１～２４－Ｎ、複数の偏波依存劣化モニタ２５－１～２５－Ｎ、通知部２６を有する。キャリア復調部２４－１～２４－Ｎは、Ａ／Ｄ変換部２２から出力される電気信号に基づいて偏波多重光信号１～Ｎを復調し、復調信号１～Ｎを出力する。偏波依存劣化モニタ２５－１～２５－Ｎは、復調信号１～Ｎに基づいて、変調多重光信号１～Ｎについての偏波依存劣化をそれぞれ検出する。偏波依存劣化モニタ２５－１～２５－Ｎは、変調多重光信号１～Ｎの偏波依存劣化を表す偏波依存劣化情報１～Ｎを出力する。通知部２６は、偏波依存劣化モニタ２５－１～２５－Ｎにより生成される偏波依存劣化情報１～Ｎを光送信器１０へ送信する。
　信号多重部５２は、Ｒｘデジタル信号処理部２３から出力される復調信号１～Ｎに基づいて、データ列１～Ｎを再生する。そして、信号多重部５２は、データ列１～Ｎを多重化することにより、再生された送信データを出力する。
　このように、第３の実施形態の光伝送システム３は、複数のキャリアまたは複数のサブキャリアを利用して複数の偏波多重光信号１～Ｎを伝送することができる。ところが、偏波依存劣化は、キャリアの波長によって異なる。よって、第３の実施形態においては、光受信器２０は、各キャリアまたは各サブキャリアについてそれぞれ偏波依存劣化を検出する。そして、各キャリアまたは各サブキャリアの偏波依存劣化を表す偏波依存劣化情報１～Ｎが、光受信器２０から光送信器１０へ通知される。
　光送信器１０は、偏波依存劣化情報１～Ｎに基づいて電界情報信号１～Ｎを補正し、補正後の電界情報信号１～Ｎで光信号を生成する。例えば、偏波依存劣化補償部１５－１は、偏波多重光信号１についての偏波依存劣化情報によって表される偏波依存劣化を小さくするように、偏波多重光信号１を生成するための電界情報信号１を補正する。同様に、偏波依存劣化補償部１５－Ｎは、偏波多重光信号Ｎについての偏波依存劣化情報によって表される偏波依存劣化を小さくするように、偏波多重光信号Ｎを生成するための電界情報信号Ｎを補正する。したがって、偏波多重光信号１～Ｎのキャリア周波数が互いに異なる場合であっても、偏波多重光信号１～Ｎの偏波依存劣化が個々に適切に抑制される。
　このように、第３の実施形態においては、キャリア毎またはサブキャリア毎に偏波依存劣化が補償または抑制される。すなわち、偏波依存劣化の波長依存性（高次の偏波依存劣化）が緩和される。よって、複数のキャリアまたは複数のサブキャリアを利用して複数の偏波多重光信号を伝送するシステムにおいて、各偏波多重光信号の伝送品質が改善される。
　上記構成において、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、複数の電界情報信号１～Ｎを実質的に同時に補正してもよい。この場合、複数の偏波多重光信号の特性を短い時間で改善することができる。また、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、複数の電界情報信号１～Ｎの少なくとも一部を、互いに異なる時刻に補正してもよい。すなわち、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、互いにタイミングをずらしながら（あるいは、ランダムなタイミングで）、複数の電界情報信号１～Ｎを補正してもよい。この場合、伝送システム全体として偏波依存損失の影響が緩和される。
　なお、光送信器１０は、図１５に示すように、１つの入力信号から複数の偏波多重光信号１～Ｎを生成することができる。ここで、入力信号は、１つのクライアントにより生成されるクライアント信号であるものとする。この場合、信号分離部５１は、図１６（ａ）に示すように、クライアントインタフェース５３、フレーマ５４、シリアル／パラレル変換部５５を有する。クライアントインタフェース５３は、クライアント信号を終端する。フレーマ５４は、クライアント信号から光伝送路３０で伝送可能なフレームを作成する。シリアル／パラレル変換部５５は、フレームデータを並列化してＮ個のデータ列を生成する。Ｎ個のデータ列は、図１５に示すコンスタレーションマッピング部１４－１～１４－Ｎに導かれる。
　また、光送信器１０は、複数のクライアント信号を終端してもよい。この場合、光送信器１０は、信号分離部５１の代わりに、図１６（ｂ）に示すクライアントインタフェース５３－１～５３－Ｎおよびフレーマ５４－１～５４－Ｎを有する。クライアントインタフェース５３－１～５３－Ｎは、対応するクライアントにより生成されるクライアント信号１～Ｎを終端する。フレーマ５４－１～５４－Ｎは、対応するクライアント信号１～Ｎから光伝送路３０で伝送可能なフレーム１～Ｎを作成する。フレーム１～Ｎは、図１５に示すコンスタレーションマッピング部１４－１～１４－Ｎに導かれる。
　一方、光受信器２０は、図１５に示すように、複数の偏波多重光信号１～Ｎから１つのクライアント信号を生成することができる。この場合、信号多重部５２は、図１７（ａ）に示すように、パラレル／シリアル変換部５６、フレーマ５７、クライアントインタフェース５８を有する。パラレル／シリアル変換部５６は、Ｒｘデジタル信号処理部２３によって再生されるデータ列１～Ｎを１つのデータ列に変換する。フレーマ５７は、パラレル／シリアル変換部５６から出力されるデータ列から、クライアント回線上で伝送可能なフレームを作成する。クライアントインタフェース５８は、フレーマ５７により作成されたフレームをクライアントへ送信する。
　また、光受信器２０は、複数のクライアントへデータを送信してもよい。この場合、光受信器２０は、信号多重部５２の代わりに、図１７（ｂ）に示すフレーマ５７－１～５７－Ｎおよびクライアントインタフェース５８－１～５８－Ｎを有する。フレーマ５７－１～５７－Ｎは、Ｒｘデジタル信号処理部２３によって再生されるデータ列１～Ｎから、クライアント回線上で伝送可能なフレーム１～Ｎを作成する。クライアントインタフェース５８－１～５８－Ｎは、フレーム１～Ｎを対応するクライアントへ送信する。
　図１８Ａは、第３の実施形態の光送信器の構成例を示す。図１８Ａに示す例では、光送信器は、必要に応じて、キャリア毎に特性の異なるナイキストフィルタ６１－１～６１－Ｎを有する。ナイキストフィルタ６１－１～６１－Ｎは、例えば、デジタル信号処理により実現される。この場合、ナイキストフィルタ６１－１～６１－Ｎは、偏波依存劣化補償部１５－１～１５－Ｎから出力される電界情報信号１～Ｎに対してフィルタリングを行う。また、このフィルタリングは、光領域で実現されてもよい。この場合、ナイキストフィルタ６１－１～６１－Ｎは、送信器フロントエンド部１３－１～１３－Ｎにより生成される光信号に対してフィルタリングを行う。なお、光合波器６２は、例えば、光カプラまたは光フィルタで実現することができる。
　図１８Ｂは、図１８Ａに示す光送信器に対応する光受信器の構成例を示す。図１８Ｂに示す例では、光分波器７１は、受信光信号をキャリア周波数ごと（すなわち、波長ごと）に分波する。光分波器７１から出力される光信号１～Ｎは、受信器フロントエンド部２１－１～２１－Ｎに導かれる。受信器フロントエンド部２１－１～２１－Ｎは、光信号１～Ｎの電界情報を表す電気信号１～Ｎを生成する。Ｒｘデジタル信号処理部２３は、電気信号１～Ｎに基づいて、各偏波多重光信号の偏波依存劣化を検出する。なお、光分波器７１は、例えば、光カプラまたは光フィルタで実現することができる。
　図１９Ａは、第３の実施形態の光送信器の他の構成例を示す。図１９Ａに示す例では、Ｔｘデジタル信号処理部１１は、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部６３を有する。ＩＦＦＴ部６３は、偏波依存劣化補償部１５－１～１５－Ｎから出力される電界情報信号１～Ｎを時間領域信号に変換する。そして、送信器フロントエンド部１３は、この時間領域信号から光信号を生成して光伝送路３０に出力する。この光信号は、複数のサブキャリアを含む。
　図１９Ｂは、図１９Ａに示す光送信器に対応する光受信器の構成例を示す。図１９Ｂに示す例では、Ｒｘデジタル信号処理部２３は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部７２を有する。ＦＦＴ部７２は、受信光信号の電界情報を表す信号を周波数領域信号に変換する。すなわち、受信信号は、サブキャリア毎に分離される。そして、Ｒｘデジタル信号処理部２３は、ＦＦＴ部７２により得られる各サブキャリアの復調信号に基づいて、対応する偏波多重光信号の偏波依存劣化を検出する。
　図２０Ａは、第３の実施形態の光送信器のさらに他の構成例を示す。図２０Ａに示す例では、光送信器１０は、多波長光源６４を有する。多波長光源６４は、互いに波長（すなわち、周波数）は異なるが、位相は同期した複数のキャリア光を生成する。各キャリア光は、対応する送信器フロントエンド部１３－１～１３－Ｎに与えられる。そして、送信器フロントエンド部１３－１～１３－Ｎは、対応する電界情報信号で与えられたキャリア光を変調することにより偏波多重光信号を生成する。
　図２０Ｂは、図２０Ａに示す光送信器に対応する光受信器の構成例を示す。図２０Ｂに示す例では、Ｒｘデジタル信号処理部２３は、キャリア分離部７３を有するようにしてもよい。キャリア分離部７３は、受信光信号を表す電気信号をキャリア毎に分離してキャリア復調部２４－１～２４－Ｎに導く。
　図２１は、第３の実施形態の光送信器のさらに他の構成例を示す。図２１に示す例では、コンスタレーションマッピング部１４により生成される電界情報信号は、ＦＦＴ部６５によって周波数領域の電界情報信号に変換される。偏波依存劣化補償部１５－１～１５－Ｎは、対応する電界情報信号を補正する。ＩＦＦＴ部６６は、偏波依存劣化補償部１５－１～１５－Ｎから出力される信号を時間領域信号の電界情報信号に変換する。そして、送信器フロントエンド部１３は、Ｔｘデジタル信号処理部１１から出力される補正後の電界情報信号で光信号を生成する。
　図１８Ｂ、図１９Ｂ、図２０Ｂに示す光受信器は、各偏波多重光信号の偏波依存劣化を検出する。そして、通知部２６は、各偏波多重光信号の偏波依存劣化を表す偏波依存劣化情報を光送信器１０へ通知する。
　図１８Ａ、図１９Ａ、図２０Ａ、図２１に示す光送信器は、光受信器から通知される偏波依存劣化情報に基づいて、各キャリアまたは各サブキャリアの電界情報信号を補正する。そして、光送信器は、補正後の電界情報信号で偏波多重光信号を生成して光伝送路に出力する。
　＜他の実施形態＞
　上述した第１～第３実施形態においては、光受信器２０は、受信光信号の偏波依存劣化を検出し、その偏波依存劣化を表す偏波依存劣化情報を光送信器１０に通知する。そして、光送信器１０は、通知される偏波依存劣化情報に基づいて、偏波多重光信号を生成するための電界情報を補正する。すなわち、偏波多重光信号の偏波依存劣化を抑制するためのフィードバック制御が行われる。
　しかしながら、本発明は、この構成に限定されるものではない。例えば、複数のキャリアまたは複数のサブキャリアを利用して複数の偏波多重光信号を伝送する場合には、光伝送システムは、必ずしも上述のフィードバック制御を行う必要はない。このようなケースでは、光送信器１０のＴｘデジタル信号処理部１１は、偏波依存劣化補償部１５－１～１５－Ｎに与える補償量（パラメータθ、ε、PDL、ａ）をランダムまたは実質的にランダムに設定する。そして、偏波依存劣化補償部１５－１～１５－Ｎは、与えられたパラメータに従って対応する電界情報信号を補正する。
　この構成によれば、キャリア毎に偏波特性が異なることとなる。すなわち、偏波間ＯＳＮＲ差分（すなわち、Ｘ偏波のＯＳＮＲとＹ偏波のＯＳＮＲとの差分）が大きいキャリアおよび偏波間ＯＳＮＲ差分が小さいキャリアがランダムに配置される。よって、特性の悪いキャリアの影響が緩和される。特に、多数のサブキャリアを利用して１つのデータ列を伝送するシステムにおいては、特性の悪いサブキャリアの影響が十分に緩和されるので、伝送システム全体として受信特性が改善される。

Claims (11)

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