JP2011135176A - 光受信機および受信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信号を精度よく受信すること。
【解決手段】光受信機１００は、光フロントエンド１１２と、ＡＤＣ１２０と、周波数特性差補償部１３２と、識別部１５０と、を備えている。光フロントエンド１１２は、入力された信号光を局発光に基づいてチャネルごとに分離し、分離した各信号光を電気信号に変換する。ＡＤＣ１２０は、光フロントエンド１１２によって変換された各信号をデジタル信号に変換する。周波数特性差補償部１３２は、ＡＤＣ１２０によって変換された各信号間の周波数特性差を補償する。識別部１５０は、周波数特性差補償部１３２によって周波数特性差を補償された各信号を識別する。
【選択図】図１

Description

本発明は、信号光を受信する光受信機および受信方法に関する。

近年、信号光を受信する光受信機において、デジタルコヒーレント受信に関する技術の研究開発が進められている（たとえば、下記非特許文献１参照。）。デジタルコヒーレント受信においては、信号光の強度や位相などの物理特性をＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）によってデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号を演算することによって信号光のデータを識別する。

デジタルコヒーレント受信は、従来の直接検波方式と異なり、光電場の振幅と位相の両方の情報を電気信号として取得するため、電気的な等化フィルタによって信号の歪みを補償できるという利点を有する。また、デジタルコヒーレント受信は、コヒーレント受信およびデジタル信号処理により、受信機の高感度化および高雑音耐力化が可能である。

デジタルコヒーレント受信を用いる場合の信号光の変調方式には、たとえば、差動四位相変調（ＤＱＰＳＫ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）や、直交振幅変調（ＱＡＭ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）などの多値位相変調（ＭＰＳＫ：Ｍｕｌｔｉ−ａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）がある。

Ａｌｃａｔｅｌ−Ｌｕｃｅｎｔ，Ｂｅｌｌ−Ｌａｂｓ Ｆｒａｎｃｅ，Ｃｅｎｔｒｅ ｄｅ Ｖｉｌｌａｒｃｅａｕｘ，Ｒｏｕｔｅ ｄｅ Ｖｉｌｌｅｊｕｓｔ、"Ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｆｏｒ ｆｉｂｅｒ ｏｐｔｉｃｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ"、２００８年１２月

しかしながら、上述した従来技術では、信号光をチャネルごとに分離して光電変換する光フロントエンドにおいてチャネルごとの各信号間に周波数特性差が生じる。このため、信号を精度よく受信することができないという問題がある。特に、近年における信号光の高速化に伴い、周波数特性差による受信精度の低下が無視できなくなっている。

チャネルごとの各信号間の周波数特性差は、たとえば光フロントエンドのアナログ領域における製造ばらつきによって生じる。これに対して、高性能な光フロントエンドを用いて広帯域化することで受信精度を向上させることも考えられるが、光受信機のコストが増大するという問題がある。

開示の光受信機および受信方法は、上述した問題点を解消するものであり、信号を精度よく受信することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、開示技術は、入力された信号光を局発光に基づいてチャネルごとに分離し、分離した各信号光を電気信号に変換し、変換された各信号をデジタル信号に変換し、変換された各信号間の周波数特性差を小さくし、周波数特性差を小さくされた各信号を識別することを要件とする。

開示の光受信機および受信方法によれば、信号を精度よく受信することができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる光受信機を示すブロック図である。 図１に示した光フロントエンドの具体例を示すブロック図である。 図１に示した周波数特性差補償部の具体例を示すブロック図である。 図１に示した光受信機の変形例を示すブロック図である。 図４に示した周波数特性差補償部を示すブロック図である。 実施の形態２にかかる光受信機を示すブロック図である。 図６に示した光受信機の変形例を示すブロック図である。 光フロントエンドから出力される信号を示すグラフである。 周波数特性差補償部から出力される信号を示すグラフである。 実施の形態３にかかる光受信機を示すブロック図である。

以下に添付図面を参照して、開示の光受信機および受信方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。開示の光受信機および受信方法は、信号光と局発光との周波数ずれを補償した各信号を用いることで、チャネルごとの各信号間の周波数特性差を精度よく算出して補償し、信号を精度よく受信する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる光受信機を示すブロック図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる光受信機１００は、局発光源１１１と、光フロントエンド１１２と、ＡＤＣ１２０（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）と、フロントエンド誤差補償部１３０と、固定イコライザ１４１と、適応イコライザ１４２と、周波数ずれ推定／補償部１４３と、搬送波位相リカバリ部１４４と、識別部１５０と、を備えている。光受信機１００は、伝送路１０を介して送信された信号光を受信する。光受信機１００が受信する信号光には複数のチャネル（たとえばＩ，Ｑチャネル）が含まれている。

局発光源１１１は、局発光を生成して光フロントエンド１１２へ出力する。光フロントエンド１１２には、伝送路１０からの信号光と、局発光源１１１からの局発光と、が入力される。光フロントエンド１１２は、入力された信号光を局発光に基づいてチャネルごとに分離する。また、光フロントエンド１１２は、チャネルごとに分離した各信号を光電変換し、電気信号に変換したチャネルごとの各信号をＡＤＣ１２０へ出力する。

ＡＤＣ１２０（デジタル変換部）は、光フロントエンド１１２から出力されたチャネルごとの各信号をデジタル信号に変換する。ＡＤＣ１２０は、デジタル信号に変換した各信号をフロントエンド誤差補償部１３０へ出力する。

フロントエンド誤差補償部１３０は、ＡＤＣ１２０から出力されたチャネルごとの各信号に対して、光フロントエンド１１２において生じたチャネル間の誤差を補償する。具体的には、フロントエンド誤差補償部１３０は、スキュー補償部１３１と、周波数特性差補償部１３２と、を備えている。スキュー補償部１３１は、ＡＤＣ１２０から出力されたチャネルごとの各信号間のスキューを補償する。スキュー補償部１３１は、スキューを補償した各信号を周波数特性差補償部１３２へ出力する。

周波数特性差補償部１３２は、スキュー補償部１３１から出力されたチャネルごとの各信号の周波数特性差を補償する周波数特性差改善部である。具体的には、周波数特性差補償部１３２は、周波数ずれ推定／補償部１４３から出力された周波数ずれ推定値に基づいて、チャネルごとの各信号間の周波数特性差を補償する。ただし、周波数特性差補償部１３２は、周波数特性差を完全に補償するものに限らず、周波数特性差を小さくするものでもよい。周波数特性差補償部１３２は、周波数特性差を補償した各信号を固定イコライザ１４１へ出力する。

固定イコライザ１４１は、フロントエンド誤差補償部１３０から出力されたチャネルごとの各信号における分散を固定のフィルタ係数により補償し、分散を補償した各信号を適応イコライザ１４２へ出力する分散改善部である。適応イコライザ１４２は、固定イコライザ１４１から出力されたチャネルごとの各信号における分散を可変のフィルタ係数によって補償し、分散を補償した各信号を周波数ずれ推定／補償部１４３へ出力する分散改善部である。ただし、固定イコライザ１４１および適応イコライザ１４２は、分散を完全に補償するものに限らず、分散を小さくするものでもよい。

周波数ずれ推定／補償部１４３は、適応イコライザ１４２から出力されたチャネルごとの各信号の周波数ずれを推定し、周波数ずれ推定値に基づいて各信号の周波数ずれを補償する周波数ずれ改善部である。周波数ずれ推定／補償部１４３が推定して補償する周波数ずれは、光フロントエンド１１２へ入力された信号光と局発光源１１１から出る局発光との間の周波数ずれである。ただし、周波数ずれ推定／補償部１４３は、周波数ずれを完全に補償するものに限らず、周波数ずれを小さくするものでもよい。周波数ずれ推定／補償部１４３は、周波数ずれを補償した各信号を搬送波位相リカバリ部１４４へ出力する。また、周波数ずれ推定／補償部１４３は、周波数ずれ推定値をフロントエンド誤差補償部１３０へ出力する。

搬送波位相リカバリ部１４４は、周波数ずれ推定／補償部１４３から出力されたチャネルごとの各信号に対して搬送波位相リカバリの処理を行い、処理を行った各信号を識別部１５０へ出力する。識別部１５０は、搬送波位相リカバリ部１４４から出力された各信号の識別処理を行い、識別結果を後段へ出力する。

図２は、図１に示した光フロントエンドの具体例を示すブロック図である。図２に示すように、光フロントエンド１１２は、分岐部２１０，２２１と、位相シフタ２２２と、合波部２３１，２３２と、光電変換部２４１，２４２（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）と、増幅器２５１，２５２（ＴＩＡ：ＴｒａｎｓＩｍｐｅｄａｎｃｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と、を備えている。光フロントエンド１１２へ入力される信号光を信号光ｒ（ｔ）とする。ｔは時間を表している。また、光フロントエンド１１２へ入力される局発光を局発光Ｘ_ＬＯ（ｔ）＝ｃｏｓ（２πｆ_ｃｔ）とする。ｆ_ｃは局発光の周波数を表している。

分岐部２１０は、光フロントエンド１１２へ入力された信号光ｒ（ｔ）を分岐してそれぞれ合波部２３１，２３２へ出力する。分岐部２２１は、光フロントエンド１１２へ入力された局発光Ｘ_ＬＯ（ｔ）を分岐してそれぞれ合波部２３１および位相シフタ２２２へ出力する。位相シフタ２２２は、分岐部２２１から出力された局発光の位相をπ／２シフトさせ、位相をシフトさせた局発光を合波部２３２へ出力する。

合波部２３１は、分岐部２１０から出力された信号光ｒ（ｔ）に、分岐部２２１から出力された局発光Ｘ_ＬＯ（ｔ）を合波する。これにより、信号光に含まれるＩチャネルの信号Ｘ_Ｉ（ｔ）を抽出することができる。合波部２３１は、抽出した信号Ｘ_Ｉ（ｔ）を光電変換部２４１へ出力する。合波部２３２は、分岐部２１０から出力された信号光ｒ（ｔ）に、位相シフタ２２２から出力された局発光Ｘ_ＬＯ（ｔ）を合波する。これにより、信号光に含まれるＱチャネルの信号Ｘ_Ｑ（ｔ）を抽出することができる。合波部２３２は、抽出した信号Ｘ_Ｑ（ｔ）を光電変換部２４２へ出力する。

光電変換部２４１は、合波部２３１から出力されたＩチャネルの信号Ｘ_Ｉ（ｔ）を電気信号に変換して増幅器２５１へ出力する。光電変換部２４２は、合波部２３２から出力されたＱチャネルの信号Ｘ_Ｑ（ｔ）を電気信号に変換して増幅器２５２へ出力する。

増幅器２５１は、光電変換部２４１から出力されたＩチャネルの信号を増幅してＡＤＣ１２０（図１参照）へ出力する。増幅器２５１から出力されたＩチャネルの信号を信号Ｘ_Ｉ’（ｔ）とする。増幅器２５２は、光電変換部２４２から出力されたＱチャネルの信号を増幅してＡＤＣ１２０（図１参照）へ出力する。増幅器２５２から出力されたＱチャネルの信号を信号Ｘ_Ｑ’（ｔ）とする。

周波数特性Ｈ_Ｉ（ｆ）は、光フロントエンド１１２においてＩチャネルの信号に生じる周波数特性である。周波数特性Ｈ_Ｉ（ｆ）は、たとえば、光フロントエンド１１２の光電変換部２４１、増幅器２５１および電気配線などによって生じる。周波数特性Ｈ_Ｑ（ｆ）は、光フロントエンド１１２においてＱチャネルの信号に生じる周波数特性である。周波数特性Ｈ_Ｑ（ｆ）は、たとえば、光フロントエンド１１２の光電変換部２４２、増幅器２５２および電気配線などによって生じる。周波数特性Ｈ_Ｉ（ｆ）と周波数特性Ｈ_Ｑ（ｆ）は、光フロントエンド１１２の製造ばらつきなどによる差を有する。

図３は、図１に示した周波数特性差補償部の具体例を示すブロック図である。図３に示すように、周波数特性差補償部１３２は、周波数特性差算出部３１０と、フィルタ３２１，３２２と、を備えている。周波数特性差補償部１３２には、スキュー補償部１３１から出力されたＩチャネルの信号Ｘ_Ｉ（ｔ）およびＱチャネルの信号Ｘ_Ｑ（ｔ）が入力される。周波数特性差算出部３１０は、周波数ずれ補償部３１１と、スペクトラム推定部３１２と、分離部３１３と、平均化部３１４と、を備えている。

周波数ずれ補償部３１１は、周波数特性差補償部１３２へ入力された信号Ｘ_Ｉ（ｔ）および信号Ｘ_Ｑ（ｔ）の周波数ずれを、周波数ずれ推定／補償部１４３から出力された周波数ずれ推定値に基づいて補償する。周波数ずれ補償部３１１は、周波数ずれを補償した信号Ｘ_Ｉ（ｔ）および信号Ｘ_Ｑ（ｔ）をスペクトラム推定部３１２へ出力する。

スペクトラム推定部３１２は、周波数ずれ補償部３１１から出力された信号Ｘ_Ｉ（ｔ）および信号Ｘ_Ｑ（ｔ）のスペクトラムを推定する。スペクトラム推定部３１２は、推定したスペクトラムを分離部３１３へ出力する。分離部３１３は、スペクトラム推定部３１２から出力されたスペクトラムに基づいて、チャネルごとの各信号の比を算出する。分離部３１３は、算出した比を平均化部３１４へ出力する。

平均化部３１４は、分離部３１３から出力された比を平均化する。これにより、チャネルごとの各信号間の周波数特性差を算出することができる。平均化部３１４は、算出した周波数特性差をフィルタ３２１，３２２へ出力する。

フィルタ３２１は、周波数特性差補償部１３２へ入力されたＩチャネルの信号Ｘ_Ｉ（ｔ）をフィルタ係数Ｌ_Ｉ（ｆ）によって補正して固定イコライザ１４１へ出力する。具体的には、フィルタ３２１は、平均化部３１４から出力された周波数特性差に基づいてフィルタ係数Ｌ_Ｉ（ｆ）を算出する。フィルタ３２２は、周波数特性差補償部１３２へ入力されたＱチャネルの信号Ｘ_Ｑ（ｔ）をフィルタ係数Ｌ_Ｑ（ｆ）によって補正して固定イコライザ１４１へ出力する。具体的には、フィルタ３２２は、平均化部３１４から出力された周波数特性差に基づいてフィルタ係数Ｌ_Ｑ（ｆ）を算出する。

光フロントエンド１１２へ入力される信号光を信号光ｘ（ｔ）とし、信号光ｘ（ｔ）に含まれるＩチャネルの成分を信号光ｘ_Ｉ（ｔ）、信号光ｘ（ｔ）に含まれるＱチャネルの成分を信号光ｊｘ_Ｑ（ｔ）とする。この場合は、信号光ｘ（ｔ）は、たとえば下記（１）式によって示すことができる。

ｘ（ｔ）＝ｘ_Ｉ（ｔ）＋ｊｘ_Ｑ（ｔ） …（１）

光フロントエンド１１２から出力される信号を信号ｘ’（ｔ）とし、信号ｘ’（ｔ）に含まれるＩチャネルの成分を信号ｘ’_Ｉ（ｔ）、信号ｘ（ｔ）に含まれるＱチャネルの成分を信号ｊｘ’_Ｑ（ｔ）とする。この場合は、信号ｘ’（ｔ）はたとえば下記（２）式によって示すことができる。

ｘ’（ｔ）＝ｘ’_Ｉ（ｔ）＋ｊｘ’_Ｑ（ｔ） …（２）

信号光ｘ（ｔ）をフーリエ変換した信号Ｆ（ｘ（ｔ））は、たとえば下記（３）式によって示すことができる。また、信号ｘ（ｔ）の共役複素数信号ｘ^＊（ｔ）をフーリエ変換した信号Ｆ（ｘ^＊（ｔ））は、たとえば下記（４）式によって示すことができる。

Ｆ（ｘ（ｔ））＝Ｘ（ｆ）
＝Ｘ_Ｉ（ｆ）＋ｊＸ_Ｑ（ｆ） …（３）

Ｆ（ｘ^＊（ｔ））＝Ｘ^＊（ｆ）
＝Ｘ_Ｉ（ｆ）−ｊＸ_Ｑ（ｆ） …（４）

上記（３）式および（４）式により、Ｘ_Ｉ（ｆ）は下記（５）式によって示すことができる。また、Ｘ_Ｑ（ｆ）は下記（６）式によって示すことができる。

上記（５）式および（６）式により、信号ｘ’（ｔ）をフーリエ変換した信号Ｆ（ｘ’（ｔ））は、たとえば下記（７）式によって示すことができる。

上記（７）式の第一項は、光フロントエンド１１２から出力されるチャネルごとの各信号の信号成分を示している。上記（７）式の第二項は、光フロントエンド１１２から出力される各信号における、各信号の周波数特性差（Ｈ_Ｉ（ｆ）−Ｈ_Ｑ（ｆ））によるノイズ成分を示している。したがって、各信号の周波数特性差を補償すれば、Ｈ_Ｉ（ｆ）＝Ｈ_Ｑ（ｆ）となってノイズ成分を除去することができる。

光フロントエンド１１２から出力されるＩチャネルの信号は、光フロントエンド１１２へ入力されるＩチャネルの信号Ｘ_Ｉ（ｆ）に対して周波数特性Ｈ_Ｉ（ｆ）が与えられた信号であるため、信号Ｈ_Ｉ（ｆ）Ｘ_Ｉ（ｆ）のように表すことができる。また、光フロントエンド１１２から出力されるＱチャネルの信号は、光フロントエンド１１２へ入力されるＱチャネルの信号Ｘ_Ｑ（ｆ）に対して周波数特性Ｈ_Ｑ（ｆ）が与えられた信号であるため、信号Ｈ_Ｑ（ｆ）Ｘ_Ｑ（ｆ）のように表すことができる。

スペクトラム推定部３１２は、信号Ｈ_Ｉ（ｆ）Ｘ_Ｉ（ｆ）および信号Ｈ_Ｑ（ｆ）Ｘ_Ｑ（ｆ）を推定する。分離部３１３は、スペクトラム推定部３１２によって推定された信号Ｈ_Ｉ（ｆ）Ｘ_Ｉ（ｆ）および信号Ｈ_Ｑ（ｆ）Ｘ_Ｑ（ｆ）の比を算出する。平均化部３１４は、分離部３１３によって算出された比の平均値を算出する。したがって、平均化部３１４によって算出される周波数特性差Ａ（ｆ）は、下記（８）式によって示すことができる。

フィルタ３２１は、平均化部３１４によって算出される周波数特性差Ａ（ｆ）に基づいて、たとえば下記（９）式に示すフィルタ係数Ｌ_Ｉ（ｆ）によってＩチャネルの信号Ｘ_Ｉ（ｔ）を補正する。また、フィルタ３２２は、平均化部３１４によって算出される周波数特性差Ａ（ｆ）に基づいて、たとえば下記（１０）式に示すフィルタ係数Ｌ_Ｑ（ｆ）によってＱチャネルの信号Ｘ_Ｑ（ｔ）を補正する。

したがって、周波数特性差補償部１３２から出力される信号ｘ”（ｔ）をフーリエ変換した信号Ｆ（ｘ”（ｔ））は、たとえば下記（１１）式によって示すことができる。

上記（７）式および（１１）式を比較すると、各信号の周波数特性差（Ｈ_Ｉ（ｆ）−Ｈ_Ｑ（ｆ））によるノイズ成分が周波数特性差補償部１３２によって除去されていることが分かる。このように、周波数特性差算出部３１０によって算出された周波数特性差Ａ（ｆ）に基づいてフィルタ３２１，３２２の各フィルタ係数を設定することで、チャネル間の周波数特性差によるノイズ成分を除去することができる。

なお、フィルタ３２１，３２２を通過する各信号に対して、光フロントエンド１１２において発生する周波数特性差の変動は低速である。このため、周波数特性差算出部３１０の動作は、フィルタ３２１，３２２を通過する各信号に完全に追従していなくてもよい。

図４は、図１に示した光受信機の変形例を示すブロック図である。図４において、図１に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図４に示すように、光受信機１００の周波数ずれ推定／補償部１４３は、周波数ずれを補償したチャネルごとの各信号を搬送波位相リカバリ部１４４およびフロントエンド誤差補償部１３０のそれぞれへ出力するようにしてもよい。

この場合は、周波数ずれ推定／補償部１４３は、周波数ずれ推定値をフロントエンド誤差補償部１３０へ出力しなくてもよい。周波数特性差補償部１３２は、周波数ずれ推定／補償部１４３から出力されたチャネルごとの各信号に基づいて、スキュー補償部１３１から出力されたチャネルごとの各信号の周波数特性差を補償する（図５参照）。

図５は、図４に示した周波数特性差補償部を示すブロック図である。図５において、図３に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図５に示すように、図４に示した周波数特性差補償部１３２においては、周波数ずれ補償部３１１（図３参照）を省いた構成にしてもよい。

周波数特性差算出部３１０のスペクトラム推定部３１２には、周波数ずれ推定／補償部１４３から出力されたチャネルごとの各信号が入力される。周波数ずれ推定／補償部１４３から出力された各信号は、周波数ずれ推定／補償部１４３によって周波数ずれが補償されている。このため、周波数ずれ補償部３１１を省いた構成にしても、周波数特性差算出部３１０においてチャネル間の周波数特性差を精度よく算出することができる。

このように、実施の形態１にかかる光受信機１００によれば、チャネルごとの各信号間の周波数特性差を補償することで周波数特性差に起因するノイズを除去し、識別部１５０による識別の精度を向上させることができる。このため、信号を精度よく受信することができる。また、光受信機１００によれば、信号光と局発光との周波数ずれを補償した各チャネルの信号を用いることで、チャネル間の周波数特性差を精度よく算出して補償することができる。このため、信号をさらに精度よく受信することができる。

また、固定イコライザ１４１および適応イコライザ１４２（分散補償部）は、周波数特性差補償部１３２の後段に配置され、周波数特性差補償部１３２によって周波数特性差が補償された各信号の分散を補償する。これにより、固定イコライザ１４１および適応イコライザ１４２において発生するペナルティを低減することができる。このため、信号をさらに精度よく受信することができる。

また、周波数ずれ推定／補償部１４３は、固定イコライザ１４１および適応イコライザ１４２（分散補償部）の後段に配置され、固定イコライザ１４１および適応イコライザ１４２によって分散を補償された各信号の周波数ずれを推定する。これにより、周波数ずれ推定／補償部１４３において周波数ずれを精度よく推定することができる。したがって、チャネルごとの各信号の周波数ずれを精度よく補償し、周波数特性差補償部１３２においてチャネルごとの各信号の周波数特性差を精度よく補償することができる。このため、信号をさらに精度よく受信することができる。

また、光受信機１００によれば、周波数ずれ推定／補償部１４３によるチャネル間の周波数ずれ推定値、または周波数ずれ推定／補償部１４３によって周波数ずれが補償された各信号を用いて周波数特性差を算出して補償することができる。これにより、回路規模を大幅に増大させなくても受信精度を向上させることができる。

また、光受信機１００によれば、チャネルごとの各信号の周波数特性差を補償することで、光フロントエンド１１２に高性能な光フロントエンドを用いなくても受信精度を向上させることができる。このため、光受信機１００のコストの増大を抑えることができる。

（実施の形態２）
図６は、実施の形態２にかかる光受信機を示すブロック図である。図６において、図１または図３に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態２にかかる光受信機１００は、図１に示したスキュー補償部１３１、周波数特性差補償部１３２および固定イコライザ１４１に代えて信号歪みイコライザ６１０、ＧＶＤ推定部６２０、スキュー推定部６３０およびコヒーレント制御部６４０を備えている。

信号歪みイコライザ６１０は、設定されたフィルタ係数によって、ＡＤＣ１２０から出力されたチャネルごとの各信号を補正する。信号歪みイコライザ６１０のフィルタ係数は、コヒーレント制御部６４０によって制御される。信号歪みイコライザ６１０は、補正した各信号を適応イコライザ１４２へ出力する。適応イコライザ１４２は、信号歪みイコライザ６１０から出力されたチャネルごとの各信号の分散を補償する。

ＧＶＤ推定部６２０（Ｇｒｏｕｐ−Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）は、光フロントエンド１１２によって受信された信号光の分散（ＧＶＤ）を推定する。ＧＶＤ推定部６２０は、推定した分散をコヒーレント制御部６４０へ出力する。スキュー推定部６３０は、光フロントエンド１１２によって受信された信号光のスキュー（位相ずれ）を推定する。スキュー推定部６３０は、推定したスキューをコヒーレント制御部６４０へ出力する。周波数特性差算出部３１０の平均化部３１４は、算出した周波数特性差をコヒーレント制御部６４０へ出力する。

コヒーレント制御部６４０は、周波数特性差算出部３１０から出力された周波数特性差と、ＧＶＤ推定部６２０から出力された分散と、スキュー推定部６３０から出力されたスキューと、に基づくフィルタ係数を信号歪みイコライザ６１０に設定する。たとえば、コヒーレント制御部６４０は、周波数特性差の逆特性と、分散の逆特性と、スキューの逆特性と、を重ね合わせたフィルタ係数を算出する。

コヒーレント制御部６４０は、算出したフィルタ係数を信号歪みイコライザ６１０に設定する。これにより、信号歪みイコライザ６１０において、ＡＤＣ１２０から出力された各信号の周波数特性差、分散およびスキューを補償することができる。

図７は、図６に示した光受信機の変形例を示すブロック図である。図７において、図６に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図７に示すように、光受信機１００の周波数ずれ推定／補償部１４３は、周波数ずれを補償したチャネルごとの各信号を搬送波位相リカバリ部１４４および周波数特性差算出部３１０のそれぞれへ出力するようにしてもよい。

この場合は、周波数ずれ推定／補償部１４３は、周波数ずれ推定値を周波数特性差算出部３１０へ出力しなくてもよい。周波数特性差算出部３１０は、周波数ずれ推定／補償部１４３から出力されたチャネルごとの各信号に基づいて、チャネルごとの各信号の周波数特性差を算出する。具体的には、周波数特性差補償部１３２は、周波数ずれ補償部３１１（図６参照）を省いた構成にしてもよい。

周波数特性差算出部３１０のスペクトラム推定部３１２には、周波数ずれ推定／補償部１４３から出力されたチャネルごとの各信号が入力される。周波数ずれ推定／補償部１４３から出力された各信号は、周波数ずれ推定／補償部１４３によって周波数ずれが補償されている。このため、周波数ずれ補償部３１１を省いた構成にしても、周波数特性差算出部３１０においてチャネル間の周波数特性差を精度よく算出することができる。

このように、実施の形態２にかかる光受信機１００によれば、周波数特性差補償部１３２および固定イコライザ１４１（たとえば図１参照）を、信号歪みイコライザ６１０およびコヒーレント制御部６４０によって実現することができる。これにより、光受信機１００の構成を簡単にすることができる。また、スキュー補償部１３１（たとえば図１参照）も信号歪みイコライザ６１０およびコヒーレント制御部６４０によって実現することができる。これにより、光受信機１００の構成をさらに簡単にすることができる。

（ノイズの除去について）
図８−１は、光フロントエンドから出力される信号を示すグラフである。図８−１の信号成分８０１は、光フロントエンド１１２から出力された信号Ｘ’（ｆ）の信号成分を示している。ノイズ成分８０２は、光フロントエンド１１２から出力された信号Ｘ’（ｆ）における、周波数特性差に起因するノイズ成分を示している。光フロントエンド１１２から出力されたチャネルごとの各信号は、光フロントエンド１１２において生じた周波数特性差を有するためノイズ成分８０２が大きくなる。

図８−２は、周波数特性差補償部から出力される信号を示すグラフである。図８−２の信号成分８０１は、周波数特性差補償部１３２から出力された信号Ｘ”（ｆ）の信号成分を示している。ノイズ成分８０２は、周波数特性差補償部１３２から出力された信号Ｘ”（ｆ）における、周波数特性差に起因するノイズ成分を示している。周波数特性差補償部１３２から出力された信号Ｘ”（ｆ）は、光フロントエンド１１２において生じた周波数特性差が補償されているため、図８−２に示すようにノイズ成分８０２が小さくなる。

このように、上述した各実施の形態においては、光フロントエンド１１２において生じた周波数特性差を周波数特性差補償部１３２や信号歪みイコライザ６１０によって補償することでノイズ成分８０２を低減することができる。このため、識別部１５０において信号を精度よく識別し、信号を精度よく受信することができる。

（実施の形態３）
図９は、実施の形態３にかかる光受信機を示すブロック図である。図９において、図６に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図９に示すように、実施の形態３にかかる光受信機１００は、図６に示した周波数特性差算出部３１０に代えて信号品質モニタ９１０を備えている。信号品質モニタ９１０は、搬送波位相リカバリ部１４４から出力されたチャネルごとの各信号の品質をモニタする。

信号品質モニタ９１０は、モニタした信号品質をコヒーレント制御部６４０へ出力する。コヒーレント制御部６４０は、信号品質モニタ９１０から出力された信号品質が最大になるように信号歪みイコライザ６１０のフィルタ係数を制御する。これにより、チャネルごとの各信号間における、スキュー、周波数特性差、分散などを補償することができる。

また、コヒーレント制御部６４０は、ＧＶＤ推定部６２０から出力された分散の逆特性と、スキュー推定部６３０から出力されたスキューの逆特性と、を重ね合わせたフィルタ係数を基準フィルタ係数として算出してもよい。コヒーレント制御部６４０は、算出した基準フィルタ係数を中心として、信号品質モニタ９１０から出力された信号品質が最大になるように信号歪みイコライザ６１０のフィルタ係数を制御する。これにより、信号歪みイコライザ６１０の最適なフィルタ係数を効率よく探索することができる。

コヒーレント制御部６４０による信号歪みイコライザ６１０の最適なフィルタ係数の探索方法には、たとえば黄金分割法を用いることができる。ただし、コヒーレント制御部６４０による信号歪みイコライザ６１０の最適なフィルタ係数の探索方法には、黄金分割法に限らず様々な探索アルゴリズムを用いることができる。

以上説明したように、光受信機および受信方法によれば、信号光と局発光との周波数ずれを補償した各信号を用いることで、チャネルごとの各信号間の周波数特性差を精度よく算出して補償することができる。このため、信号を精度よく受信することができる。

１０ 伝送路
２１０，２２１ 分岐部
２２２ 位相シフタ
２３１，２３２ 合波部
２４１，２４２ 光電変換部
２５１，２５２ 増幅器
３２１，３２２ フィルタ
８０１ 信号成分
８０２ ノイズ成分

Claims (7)

1. 入力された信号光を局発光に基づいて分離し、分離した各信号光を電気信号に変換する光フロントエンドと、
   前記光フロントエンドによって変換された各信号をデジタル信号に変換するデジタル変換部と、
   前記デジタル変換部によって変換された各信号間の周波数特性差を小さくする周波数特性差改善部と、
   前記周波数特性差改善部によって周波数特性差が小さくされた各信号を識別する識別部と、
   を備えることを特徴とする光受信機。
2. 前記デジタル変換部によって変換された各信号に対して、前記信号光と前記局発光との間の周波数ずれを小さくする周波数ずれ改善部と、
   前記周波数ずれ改善部によって周波数ずれが小さくされた各信号に基づいて前記周波数特性差を算出する算出部と、を備え、
   前記周波数特性差改善部は、前記算出部によって算出された周波数特性差に基づいて前記各信号間の周波数特性差を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の光受信機。
3. 前記周波数特性差改善部によって周波数特性差が小さくされた各信号の分散を小さくする分散改善部を備え、
   前記周波数ずれ改善部は、前記分散改善部によって分散が小さくされた各信号の前記周波数ずれを推定して周波数ずれを小さくすることを特徴とする請求項２に記載の光受信機。
4. 前記周波数特性差改善部および前記分散改善部は、一つのフィルタおよび前記フィルタのフィルタ係数を制御する制御部によって実現されることを特徴とする請求項３に記載の光受信機。
5. 前記信号光の分散を推定する分散推定部を備え、
   前記制御部は、前記算出部によって算出された周波数特性差と、前記分散推定部によって推定された分散と、に基づいて前記フィルタ係数を制御することを特徴とする請求項４に記載の光受信機。
6. 前記信号光のスキューを推定するスキュー推定部を備え、
   前記制御部は、前記周波数特性差と、前記分散と、前記スキュー推定部によって推定されたスキューと、に基づいて前記フィルタ係数を制御することを特徴とする請求項５に記載の光受信機。
7. 入力された信号光を局発光に基づいて分離し、分離した各信号光を電気信号に変換し、変換した各信号をデジタル信号に変換する光受信機の受信方法において、
   前記デジタル信号に変換された各信号間の周波数特性差を小さくする周波数特性差改善工程と、
   前記周波数特性差改善工程によって周波数特性差が小さくされた各信号を識別する識別工程と、
   を含むことを特徴とする受信方法。

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