JP7057506B2 - デジタルコヒーレント受信器及びデジタルコヒーレント受信方法 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルコヒーレント受信器及びデジタルコヒーレント受信方法に関する。

デジタルコヒーレント伝送において、偏波多重された信号を偏波分離する場合、信号の偏波状態（SOP: State of Polarization）の急激な変動にデジタル信号処理が追従できず、ビットエラーレート（BER: Bit Error Rate）が悪化することがある。

偏波状態の変動速度（以下「ＳＯＰ変動速度」という。）に応じてデジタルコヒーレント受信器がＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタのステップサイズを適応制御する方法が、特許文献１に開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１３－２２３１２８号公報

デジタルコヒーレント伝送では、受信された信号をデジタル信号処理によって偏波分離する性能（以下「受信性能」という。）は重要である。このため、偏波多重された信号の偏波状態が変動した場合でも、受信性能は高い必要がある。しかしながら、従来のデジタルコヒーレント受信器は、偏波多重された信号の偏波状態が急激に変動した場合、偏波状態の変動にデジタル信号処理が追従できずに、受信性能が低下してしまう場合があった。

上記事情に鑑み、本発明は、偏波多重された信号の偏波状態が急激に変動した場合に受信性能が低下する可能性を低くすることが可能であるデジタルコヒーレント受信器及びデジタルコヒーレント受信方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、偏波多重された信号に応じたデジタル信号に対して、第１タップ係数を使用して適応等化処理を実行する適応等化器と、適応等化処理が実行されていない前記デジタル信号と、適応等化処理が実行された前記デジタル信号と、第１ステップサイズとに基づいて、前記第１タップ係数を更新する第１係数更新部と、適応等化処理が実行されていない前記デジタル信号と、適応等化処理が実行された前記デジタル信号と、第１ステップサイズよりも大きい第２ステップサイズとに基づいて、第２タップ係数を更新する第２係数更新部と、前記第２タップ係数に基づいて前記デジタル信号の偏波状態の変動速度を検出し、前記変動速度が速度閾値以上であるか否かを判定し、前記変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、更新された前記第２タップ係数に前記第１タップ係数を変更する制御部とを備えるデジタルコヒーレント受信器（第１受信器）である。

本発明の一態様は、偏波多重された信号に応じたデジタル信号に対して、タップ係数を使用して適応等化処理を実行する適応等化器と、適応等化処理が実行されていない前記デジタル信号と、適応等化処理が実行された前記デジタル信号と、第１サイズと第１サイズよりも大きい第２サイズとに周期的に更新されるステップサイズとに基づいて、前記タップ係数を更新する係数更新部と、前記タップ係数に基づいて前記デジタル信号の偏波状態の変動速度を検出し、前記変動速度が速度閾値以上であるか否かを判定し、前記変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、前記ステップサイズの更新を停止させ、前記ステップサイズを前記第２サイズにする制御部とを備えるデジタルコヒーレント受信器（第２受信器）である。

本発明の一態様は、上記のデジタルコヒーレント受信器（第１受信器）であって、前記適応等化器は、前記変動速度が速度閾値未満であると判定された場合、第１タップ係数を使用して適応等化処理を実行し、前記変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、第２タップ係数を使用して適応等化処理を実行する。

本発明の一態様は、上記のデジタルコヒーレント受信器（第１受信器）であって、前記適応等化器は、前記変動速度が速度閾値未満であると判定された場合、第１タップ係数と第２タップ係数とを使用して適応等化処理を実行し、前記変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、変更された第１タップ係数と第２タップ係数とを使用して適応等化処理を実行する。

本発明の一態様は、上記のデジタルコヒーレント受信器（第２受信器）であって、前記適応等化器は、Ｘ偏波及びＹ偏波の組み合わせごとの前記タップ係数を使用して適応等化処理を実行し、前記係数更新部は、前記組み合わせごとの前記ステップサイズに基づいて、前記組み合わせごとの前記タップ係数を更新し、前記制御部は、前記変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、前記組み合わせごとの前記ステップサイズの更新を停止させ、前記組み合わせごとの前記ステップサイズを前記第２サイズにする。

本発明の一態様は、デジタルコヒーレント受信器（第１受信器）が実行するデジタルコヒーレント方法であって、偏波多重された信号に応じたデジタル信号に対して、第１タップ係数を使用して適応等化処理を実行するステップと、適応等化処理が実行されていない前記デジタル信号と、適応等化処理が実行された前記デジタル信号と、第１ステップサイズとに基づいて、前記第１タップ係数を更新するステップと、適応等化処理が実行されていない前記デジタル信号と、適応等化処理が実行された前記デジタル信号と、第１ステップサイズよりも大きい第２ステップサイズとに基づいて、第２タップ係数を更新するステップと、前記第２タップ係数に基づいて前記デジタル信号の偏波状態の変動速度を検出し、前記変動速度が速度閾値以上であるか否かを判定し、前記変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、更新された前記第２タップ係数に前記第１タップ係数を変更するステップとを含むデジタルコヒーレント受信方法である。

本発明の一態様は、デジタルコヒーレント受信器（第２受信器）が実行するデジタルコヒーレント方法であって、偏波多重された信号に応じたデジタル信号に対して、タップ係数を使用して適応等化処理を実行するステップと、適応等化処理が実行されていない前記デジタル信号と、適応等化処理が実行された前記デジタル信号と、第１サイズと第１サイズよりも大きい第２サイズとに周期的に更新されるステップサイズとに基づいて、前記タップ係数を更新するステップと、前記タップ係数に基づいて前記デジタル信号の偏波状態の変動速度を検出し、前記変動速度が速度閾値以上であるか否かを判定し、前記変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、前記ステップサイズの更新を停止させ、前記ステップサイズを前記第２サイズにするステップとを含むデジタルコヒーレント受信方法である。

本発明の一態様は、上記のデジタルコヒーレント受信器（第１受信器）が実行するデジタルコヒーレント受信方法であって、前記デジタルコヒーレント受信器は、前記変動速度が速度閾値未満であると判定された場合、第１タップ係数を使用して適応等化処理を実行し、前記変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、第２タップ係数を使用して適応等化処理を実行する。

本発明により、偏波多重された信号の偏波状態が急激に変動した場合に受信性能が低下する可能性を低くすることが可能である。

第１実施形態における、光通信システムの構成例を示す図である。 第１実施形態における、適応等化装置の構成例を示す図である。 第１実施形態における、ステップサイズパラメータのデータテーブルの例を示す図である。 第２実施形態における、適応等化装置の構成例を示す図である。 第３実施形態における、適応等化装置の構成例を示す図である。 第４実施形態における、適応等化装置の構成例を示す図である。 第５実施形態における、適応等化装置の構成例を示す図である。 第６実施形態における、適応等化装置の構成例を示す図である。 第７実施形態における、適応等化装置の構成例を示す図である。

本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、光通信システム１の構成例を示す図である。光通信システム１は、偏波多重された光信号を用いて通信するシステムである。光通信システム１は、デジタルコヒーレント送信器２と、伝送路３と、デジタルコヒーレント受信器４とを備える。

デジタルコヒーレント送信器２は、偏波多重された光信号を、伝送路３を介してデジタルコヒーレント受信器４に送信する。伝送路３は、光ファイバ及び増幅器を備える。デジタルコヒーレント受信器４は、偏波多重された光信号を、伝送路３を介して受信する。デジタルコヒーレント受信器４は、偏波多重された光信号を復調し、復調結果としてシンボル列を生成する。

デジタルコヒーレント受信器４は、偏波分離器４０と、局発光源４１と、偏波ダイバーシティ９０度ハイブリッド４２と、アンプ４３と、ＡＤＣ４４（analog-to-digital converter）と、信号処理部４５とを備える。

偏波分離器４０は、受信された光信号の偏光成分を分離する。局発光源４１は、局発光（レーザ光）を偏波ダイバーシティ９０度ハイブリッド４２に出力する。偏波ダイバーシティ９０度ハイブリッド４２は、受信された光信号と局発光とをミキシングすることによって、受信された光信号における同相信号及び直交位相信号を検出する。偏波ダイバーシティ９０度ハイブリッド４２は、検出された同相信号及び直交位相信号に応じたアナログ信号（電流信号）を、アンプ４３に出力する。

アンプ４３は、トランス・インピーダンス・アンプである。アンプ４３は、アナログ信号（電流信号）に対してインピーダンス変換を実行することによって、アナログ信号（電圧信号）をＡＤＣ４４に出力する。ＡＤＣ４４は、アナログ・デジタル変換部である。ＡＤＣ４４は、アナログ信号（電圧信号）をデジタル信号に変換する。

信号処理部４５は、デジタル信号処理を実行する。信号処理部４５は、波長分散補償部４６と、適応等化器４７と、ＳＯＰモニタ部４８と、係数更新器４９と、周波数オフセット補償部５０と、位相オフセット補償部５１と、シンボル・デマッピング部５２と、軟判定誤り訂正部５３と、硬判定誤り訂正部５４とを備える。

波長分散補償部４６は、伝送路３において光信号の波形に生じた波長分散を補償する処理を、ＡＤＣ４４から出力されたデジタル信号に対して実行する。

適応等化器４７は、伝送路３において光信号の波形に生じた歪みを補償する機能部である。すなわち、適応等化器４７は、伝送路３において符号間干渉（シンボル間干渉）によって光信号に生じた符号誤りを訂正する機能部である。適応等化器４７は、係数更新器４９によって設定されたタップ係数に応じて、ＦＩＲフィルタ（有限インパルス応答フィルタ）によって適応等化処理を実行する。

ＳＯＰモニタ部４８（制御部）は、適応等化器４７に波長分散補償部４６から入力されるデジタル信号のＳＯＰ変動速度を、係数更新器４９の出力に基づいて検出する。例えば、ＳＯＰモニタ部４８は、係数更新器４９の出力に基づいて、デジタル信号の偏波状態を表すストークス・パラメータの値を導出する。ＳＯＰモニタ部４８は、導出されたストークス・パラメータの値に基づいて、所定周期でＳＯＰ変動速度を検出する。ＳＯＰモニタ部４８は、ＳＯＰ変動速度を表す情報を、所定周期で係数更新器４９に出力する。

ＳＯＰモニタ部４８は、所定周期の期間において速度閾値以上のＳＯＰ変動速度を検出したか否かを判定する。ＳＯＰモニタ部４８は、所定周期の期間において速度閾値未満のＳＯＰ変動速度を検出したと判定された場合、すなわち、所定周期の期間において速度閾値以上のＳＯＰ変動速度を検出していないと判定された場合、タップ係数を更新する際に係数更新器４９によって使用されているステップサイズパラメータの値を通常時の所定値に切り替える指示を、係数更新器４９に出力する。

通常時の所定値とは、速度閾値以上のＳＯＰ変動速度が検出されていない状態で使用されるステップサイズパラメータの予め定められた値である。すなわち、通常時の所定値とは、偏波状態の急激な変動が検出されない状態で使用されるステップサイズパラメータの予め定められた値である。通常時の所定値は、例えば、通信システム１の運用中における光信号の伝送条件に近い伝送条件を用いたシミュレーションの結果に基づいて、予め定められる。

ＳＯＰモニタ部４８は、所定周期の期間において速度閾値以上のＳＯＰ変動速度を検出したと判定された場合、タップ係数を更新する際に係数更新器４９によって使用されているステップサイズパラメータの値を通常時の所定値よりも大きい値に切り替える指示を、係数更新器４９に出力する。ステップサイズパラメータの値がより大きい値であるほど、デジタル信号処理の追従性が向上し、ＳＯＰ変動速度に対する受信耐力は向上する。

係数更新器４９は、ＳＯＰモニタ部４８によって検出されたＳＯＰ変動速度に基づいて、適応等化器４７のＦＩＲフィルタのタップ係数を更新する際に使用されているステップサイズパラメータの値を決定する。

係数更新器４９は、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値よりも大きい値に切り替える指示をＳＯＰモニタ部４８から取得した場合、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値よりも大きい値に更新する。係数更新器４９は、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値に切り替える指示をＳＯＰモニタ部４８から取得した場合、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値に更新する。

係数更新器４９は、波長分散補償部４６によって波長分散補償処理が実行されたデジタル信号と、適応等化器４７によって適応等化処理が実行されたデジタル信号と、ステップサイズパラメータの値とに基づいて、適応等化器４７のＦＩＲフィルタのタップ係数を更新する。係数更新器４９は、更新されたタップ係数を、適応等化器４７に設定する。

周波数オフセット補償部５０は、適応等化処理が実行されたデジタル信号に対して、周波数オフセットを補償する処理を実行する。位相オフセット補償部５１は、周波数オフセットが補償されたデジタル信号に対して、位相オフセットを補償する処理を実行する。シンボル・デマッピング部５２は、位相オフセットが補償されたデジタル信号に対して、復調処理を実行する。シンボル・デマッピング部５２は、復調処理によってデジタル信号から生成されたシンボル列を、軟判定誤り訂正部５３に出力する。

軟判定誤り訂正部５３は、シンボル列の誤りを軟判定によって訂正する。硬判定誤り訂正部５４は、シンボル列の誤りを硬判定によって訂正する。硬判定誤り訂正部５４は、誤りが訂正されたシンボル列を、所定の外部装置に出力する。

以下、適応等化器と、ＳＯＰモニタ部と、係数更新器とをまとめて「適応等化装置」という。

次に、適応等化装置１００の詳細を説明する。
図２は、適応等化装置１００の構成例を示す図である。第１実施形態では、適応等化装置１００は、偏波状態が変動した場合に受信性能が低下する可能性を、１段のＦＩＲフィルタによって低くする。適応等化装置１００は、ＦＩＲフィルタ４７０（２×２バタフライ型ＦＩＲフィルタ）と、係数更新部４９０と、係数更新部４９１と、ＳＯＰモニタ部４８とを備える。

ＦＩＲフィルタ４７０は、２×２バタフライ型ＦＩＲフィルタである。ＦＩＲフィルタ４７０は、波長分散補償部４６によって波長分散補償処理が実行されたデジタル信号に対して、係数更新部４９０によって設定されたタップ係数に応じて適応等化処理を実行する。ＦＩＲフィルタ４７０は、ＦＩＲフィルタ４７０によって適応等化処理が実行されたデジタル信号を、周波数オフセット補償部５０に出力する。

ＳＯＰモニタ部４８は、係数更新部４９１によって決定されたタップ係数を、係数更新部４９１から取得する。ＳＯＰモニタ部４８は、係数更新部４９１によって決定されたタップ係数に基づいて、デジタル信号の偏波状態を表すストークス・パラメータの値を導出する。ＳＯＰモニタ部４８は、導出されたストークス・パラメータの値に基づいて、所定周期でＳＯＰ変動速度を検出する。ＳＯＰモニタ部４８は、検出されたＳＯＰ変動速度を表す情報を、係数更新部４９０及び係数更新部４９１に出力する。

ＳＯＰモニタ部４８は、所定周期の期間において速度閾値以上のＳＯＰ変動速度を検出したか否かを判定する。ＳＯＰモニタ部４８は、所定周期の期間において速度閾値以上のＳＯＰ変動速度を検出したと判定された場合、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値よりも大きい値に切り替える指示を、係数更新部４９０に出力する。これによって、ＳＯＰモニタ部４８は、係数更新部４９１によって更新されたタップ係数に（ＳＯＰ変動速度に追従したタップ係数に）、ＦＩＲフィルタ４７０のタップ係数を変更することができる。

ＳＯＰモニタ部４８は、所定周期の期間において速度閾値未満のＳＯＰ変動速度を検出したと判定された場合、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値に切り替える指示（通常時の所定値に戻す指示）を、係数更新部４９０に出力する。

なお、ＳＯＰモニタ部４８は、係数更新部４９１がタップ係数の更新に使用しているステップサイズパラメータの値を、係数更新部４９１から取得してもよい。ＳＯＰモニタ部４８は、係数更新部４９１がタップ係数の更新に使用しているステップサイズパラメータの値が閾値以上であるか否かを判定してもよい。ＳＯＰモニタ部４８は、係数更新部４９１がタップ係数の更新に使用しているステップサイズパラメータの値が閾値以上である場合、予め定められた速度閾値以上のＳＯＰ変動速度を検出したと判定してもよい。

係数更新部４９０は、ＦＩＲフィルタ４７０のタップ係数を更新する機能部である。係数更新部４９０は、波長分散補償処理が実行されたデジタル信号を、波長分散補償部４６から取得する。係数更新部４９０は、ＦＩＲフィルタ４７０によって適応等化処理が実行されたデジタル信号を、ＦＩＲフィルタ４７０から取得する。係数更新部４９０は、ＳＯＰ変動速度を表す情報を、ＳＯＰモニタ部４８から取得する。係数更新部４９０は、ステップサイズパラメータのデータテーブルとＳＯＰ変動速度とに基づいて、ステップサイズパラメータの値を導出する。

図３は、ステップサイズパラメータのデータテーブルの例を示す図である。ステップサイズパラメータの値と速度閾値との対応関係を表すデータテーブルは、光通信システム１の運用中における光信号の伝送条件に近い伝送条件に基づいてシミュレーションが光通信システム１の運用前に予め実行されることによって、予め定められる。図３では、ＳＯＰ変動速度であるＳＯＰ変動周波数と、シミュレーションの結果に基づいて定められた最適ステップサイズとが、対応付けられている。ステップサイズパラメータのデータテーブルは、例えば、デジタルコヒーレント受信器４の記憶部に記憶される。

係数更新部４９０は、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値に切り替える指示（切替指示）を、ＳＯＰモニタ部４８から取得する。係数更新部４９０は、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値に切り替える指示（切替指示）をＳＯＰモニタ部４８から取得した場合、ステップサイズパラメータの値を、通常時の所定値に更新する。

係数更新部４９０は、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値に切り替える指示（切替指示）をＳＯＰモニタ部４８から取得した場合、すなわち、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値よりも大きい値に切り替える指示（切替指示）をＳＯＰモニタ部４８から取得していない場合、ステップサイズパラメータのデータテーブルとＳＯＰ変動速度とに基づいて、ステップサイズパラメータの値を導出する。

図３では、係数更新部４９０は、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値に切り替える指示をＳＯＰモニタ部４８から取得し、例えば１ｋＨｚであったＳＯＰ変動周波数が例えば１０ｋＨｚになった場合、係数更新部４９０がタップ係数の更新に使用しているステップサイズパラメータの値「０．００１」を、値「０．００５」に更新する。

図３では、係数更新部４９０は、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値に切り替える指示をＳＯＰモニタ部４８から取得し、例えば１０ｋＨｚであったＳＯＰ変動周波数が例えば１ｋＨｚになった場合、係数更新部４９０がタップ係数の更新に使用しているステップサイズパラメータの値「０．００５」を、値「０．００１」に更新する。

係数更新部４９０は、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値よりも大きい値に切り替える指示（切替指示）を、ＳＯＰモニタ部４８から取得する。係数更新部４９０は、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値よりも大きい値に切り替える指示をＳＯＰモニタ部４８から取得した場合、ステップサイズパラメータの値を、通常時の所定値よりも大きい値に更新する。

図３では、係数更新部４９０は、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値よりも大きい値に切り替える指示をＳＯＰモニタ部４８から取得し、ＳＯＰ変動周波数が例えば１ｋＨｚであった場合、ステップサイズパラメータの値を、通常時の所定値よりも大きい値（例えば、０．００５以上の値）に更新する。

このように、係数更新部４９０は、ステップサイズパラメータのデータテーブルと、ＳＯＰ変動速度とに基づいて、ステップサイズパラメータの値を導出する。

係数更新部４９０は、波長分散補償処理が実行されたデジタル信号と、ＦＩＲフィルタ４７０によって適応等化処理が実行されたデジタル信号と、ステップサイズパラメータの値とに基づいて、例えば定包絡線アルゴリズム（CMA: Constant Modulus Algorithm）によって、ＦＩＲフィルタ４７０のタップ係数を更新する。係数更新部４９０は、更新されたタップ係数をＦＩＲフィルタ４７０に設定する。

図２に戻り、適応等化装置１００の構成例の説明を続ける。係数更新部４９１は、タップ係数を更新する機能部である。係数更新部４９１は、波長分散補償処理が実行されたデジタル信号を、波長分散補償部４６から取得する。係数更新部４９１は、ＦＩＲフィルタ４７０によって適応等化処理が実行されたデジタル信号を、ＦＩＲフィルタ４７０から取得する。係数更新部４９１は、ＳＯＰ変動速度を表す情報を、ＳＯＰモニタ部４８から取得する。係数更新部４９１は、ステップサイズパラメータのデータテーブルと、ＳＯＰ変動速度とに基づいて、ステップサイズパラメータの値を導出する。

係数更新部４９１は、波長分散補償処理が実行されたデジタル信号と、ＦＩＲフィルタ４７０によって適応等化処理が実行されたデジタル信号と、ステップサイズパラメータの値とに基づいて、例えば定包絡線アルゴリズムによって、タップ係数を更新する。第１実施形態では、係数更新部４９０は、ＳＯＰモニタ部４８専用の係数更新部である。したがって、係数更新部４９１によって更新されたタップ係数は、ＦＩＲフィルタ４７０に設定されない。

以上のように、第１実施形態のデジタルコヒーレント受信器４は、適応等化器４７と、係数更新部４９０（第１係数更新部）と、係数更新部４９１（第２係数更新部）と、ＳＯＰモニタ部４８（制御部）とを備える。適応等化器４７は、偏波多重された信号に応じたデジタル信号に対して、係数更新部４９０によって決定されたタップ係数（第１タップ係数）を使用して適応等化処理を実行する。係数更新部４９０は、適応等化処理が実行されていないデジタル信号と、適応等化処理が実行されたデジタル信号と、第１ステップサイズパラメータの値（第１ステップサイズ）とに基づいて、係数更新部４９０によって決定されたタップ係数（第１タップ係数）を更新する。係数更新部４９１は、適応等化処理が実行されていないデジタル信号と、適応等化処理が実行されたデジタル信号と、第１ステップサイズパラメータの値よりも大きい第２ステップサイズパラメータの値（第２ステップサイズ）とに基づいて、第２タップ係数を更新する。ＳＯＰモニタ部４８は、係数更新部４９１によって決定されたタップ係数（第２タップ係数）に基づいて、デジタル信号の偏波状態の変動速度（ＳＯＰ変動速度）を検出する。ＳＯＰモニタ部４８は、ＳＯＰ変動速度が速度閾値以上であるか否かを判定する。ＳＯＰモニタ部４８は、ＳＯＰ変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、係数更新部４９１によって更新された第２タップ係数に第１タップ係数を変更する。このようにして、ＳＯＰモニタ部４８は、ＳＯＰ変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、ＦＩＲフィルタ４７０のタップ係数を、ＳＯＰ変動速度に追従したタップ係数に変更する。

これによって、第１実施形態のデジタルコヒーレント受信器４は、偏波多重された信号の偏波状態が急激に変動した場合に受信性能が低下する可能性を低くすることが可能である。

偏波状態が変動した場合に受信性能が低下する可能性を、第１実施形態の適応等化装置１００が１段のＦＩＲフィルタによって低くするので、第１実施形態の適応等化装置１００の回路規模は、偏波状態が変動した場合に受信性能が低下する可能性を２段のＦＩＲフィルタによって低くする構成の回路規模と比較して小さい。

第１実施形態の適応等化装置１００は、ＳＯＰモニタ部４８専用の係数更新部４９１を備える。これによって、第１実施形態の適応等化装置１００は、偏波状態の変動を高い頻度で高速に検出し、偏波状態の高速な変動が生じた場合にＦＩＲフィルタ４７０のステップサイズパラメータの値を適応的に制御することによって、偏波多重された信号の偏波状態が急激に変動した場合に受信性能が低下する可能性を低くすることが可能である。第１実施形態の適応等化装置１００は、偏波状態の変動を高い頻度で高速に検出し、偏波状態変動量に応じて最適なステップサイズパラメータの値を選択するので、ビットエラーレートの悪化を防ぐことが可能である。

（第２実施形態）
第２実施形態では、適応等化装置１００が１個の係数更新部を備える点が、第１実施形態と相違する。第２実施形態では第１実施形態との相違点について説明する。

図４は、適応等化装置１００の構成例を示す図である。第２実施形態では、適応等化装置１００は、偏波状態が変動した場合に受信性能が低下する可能性を、１段のＦＩＲフィルタによって低くする。適応等化装置１００は、ＦＩＲフィルタ４７０（２×２ＦＩＲフィルタ（２×２バタフライ型ＦＩＲフィルタ））と、係数更新部４９０と、ＳＯＰモニタ部４８とを備える。

係数更新部４９０は、Ｘ偏波及びＹ偏波の組み合わせ（ＸＸ、ＸＹ、ＹＸ，ＹＹ）ごとにタップ係数を更新する機能部である。係数更新部４９０は、ＳＯＰモニタ部４８からの切替指示に応じて、ステップサイズパラメータの値（ステップサイズ）を、所定周期で変更する。例えば、係数更新部４９０は、ステップサイズパラメータの値を、「小（通常時の所定値）」「大（通常時の所定値よりも大きい値）」「小（通常時の所定値）」…のように周期的に更新する。

係数更新部４９０は、周期的に更新されたステップサイズパラメータの値と、ＳＯＰ変動速度とに基づいて、ＦＩＲフィルタ４７０のタップ係数を更新する。係数更新部４９０は、更新されたタップ係数をＦＩＲフィルタ４７０に設定する。

ＳＯＰモニタ部４８は、係数更新部４９０によって決定されたタップ係数と、係数更新部４９０が使用しているステップサイズパラメータの値とを取得する。ＳＯＰモニタ部４８は、係数更新部４９０が使用しているステップサイズパラメータの値が通常時の所定値よりも大きい値である期間において、係数更新部４９０によって決定されたタップ係数に基づいて、デジタル信号の偏波状態を表すストークス・パラメータの値を導出する。ＳＯＰモニタ部４８は、導出されたストークス・パラメータの値に基づいて、所定周期でＳＯＰ変動速度を検出する。ＳＯＰモニタ部４８は、検出されたＳＯＰ変動速度を表す情報を、係数更新部４９０に出力する。

ＳＯＰモニタ部４８は、係数更新部４９０が使用しているステップサイズパラメータの値が通常時の所定値よりも大きい値である期間において、予め定められた速度閾値以上のＳＯＰ変動速度を検出したか否かを判定する。

ＳＯＰモニタ部４８は、所定周期の期間において速度閾値以上のＳＯＰ変動速度を検出したと判定された場合、周期的な切替指示を係数更新部４９０に対して送信する処理を停止し、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値よりも大きい値に切り替える指示を、係数更新部４９０に出力する。これによって、ＳＯＰモニタ部４８は、ＦＩＲフィルタ４７０のタップ係数を、ＳＯＰ変動速度に追従したタップ係数に変更することができる。

ＳＯＰモニタ部４８は、所定周期の期間において速度閾値未満のＳＯＰ変動速度を検出したと判定された場合、周期的に更新される通常時の所定値にステップサイズパラメータの値に切り替える指示（偏波状態の急激な変動が検出されない通常時に周期的に更新されるステップサイズパラメータの値に戻す指示）を、係数更新部４９０に出力する。

以上のように、第２実施形態のデジタルコヒーレント受信器４は、適応等化器４７と、係数更新部４９０と、ＳＯＰモニタ部４８（制御部）とを備える。適応等化器４７は、偏波多重された信号に応じたデジタル信号に対して、ＦＩＲフィルタ４７０のタップ係数を使用して適応等化処理を実行する。係数更新部４９０は、適応等化処理が実行されていないデジタル信号と、適応等化処理が実行されたデジタル信号と、「小（通常時の所定値）」（第１サイズ）と「小（通常時の所定値）」よりも大きい「大（通常時の所定値よりも大きい値）」（第２サイズ）とに周期的に更新されるステップサイズとに基づいて、タップ係数を更新する。ＳＯＰモニタ部４８（制御部）は、タップ係数に基づいてデジタル信号の偏波状態の変動速度（ＳＯＰ変動速度）を検出する。ＳＯＰモニタ部４８は、変動速度が速度閾値以上であるか否かを判定する。ＳＯＰモニタ部４８は、ＳＯＰ変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、ステップサイズパラメータの値（ステップサイズ）の更新を停止させ、ステップサイズパラメータの値を「大（通常時の所定値よりも大きい値）」（第２サイズ）にする。

これによって、第２実施形態のデジタルコヒーレント受信器４は、偏波多重された信号の偏波状態が急激に変動した場合に受信性能が低下する可能性を低くすることが可能である。

変動した場合に受信性能が低下する可能性を、第２実施形態の適応等化装置１００が偏波状態が１段のＦＩＲフィルタによって低くするので、第２実施形態の適応等化装置１００の回路規模は、偏波状態が変動した場合に受信性能が低下する可能性を２段のＦＩＲフィルタによって低くする構成の回路規模と比較して小さい。第２実施形態の適応等化装置１００が１個の係数更新部を有しているので、第２実施形態の適応等化装置１００の回路規模は、第１実施形態の適応等化装置１００の回路規模と比較して小さい。

第２実施形態の係数更新部４９０は、ＳＯＰモニタ部４８からの周期的な切替指示に応じて、ステップサイズパラメータの値（ステップサイズ）を、所定周期で変更する。第２実施形態の適応等化装置１００は、偏波状態の変動を高い頻度で高速に検出し、偏波状態変動量に応じて最適なステップサイズパラメータの値を選択するので、ビットエラーレートの悪化を防ぐことが可能である。

（第３実施形態）
第３実施形態では、ＦＩＲフィルタ４７０にタップ係数を設定する係数更新部を複数の係数更新部のうちからＳＯＰモニタ部４８が選択する点が、第１実施形態と相違する。第３実施形態では第１実施形態との相違点について説明する。

図５は、適応等化装置１００の構成例を示す図である。第３実施形態では、適応等化装置１００は、偏波状態が変動した場合に受信性能が低下する可能性を１段のＦＩＲフィルタによって低くする。適応等化装置１００は、ＦＩＲフィルタ４７０と、切替部４８０と、係数更新部４９０と、係数更新部４９１と、ＳＯＰモニタ部４８とを備える。

係数更新部４９０は、切替部４８０を介して、ＦＩＲフィルタ４７０のタップ係数を更新する機能部である。係数更新部４９０は、ステップサイズパラメータの通常時の所定値に基づいて、タップ係数を決定する。係数更新部４９０は、更新されたタップ係数を切替部４８０に出力する。

係数更新部４９１は、切替部４８０を介して、ＦＩＲフィルタ４７０のタップ係数を更新する機能部である。係数更新部４９１は、係数更新部４９０によって決定されたステップサイズパラメータの値（通常時の所定値）よりも大きいステップサイズパラメータの値に基づいて、タップ係数を決定する。すなわち、係数更新部４９１は、通常時の所定値よりも大きい値に基づいて、タップ係数を決定する。係数更新部４９１は、更新されたタップ係数を切替部４８０に出力する。

ＳＯＰモニタ部４８は、所定周期の期間において速度閾値未満のＳＯＰ変動速度を検出したと判定された場合、すなわち、所定周期の期間において速度閾値以上のＳＯＰ変動速度を検出していないと判定された場合、係数更新部４９０を選択する。ＳＯＰモニタ部４８は、所定周期の期間において速度閾値未満のＳＯＰ変動速度を検出したと判定された場合、係数更新部４９０を表す選択結果を切替部４８０に出力する。

ＳＯＰモニタ部４８は、所定周期の期間において速度閾値以上のＳＯＰ変動速度を検出したと判定された場合、係数更新部４９１を選択する。ＳＯＰモニタ部４８は、所定周期の期間において速度閾値以上のＳＯＰ変動速度を検出したと判定された場合、係数更新部４９１を表す選択結果を切替部４８０に出力する。これによって、ＳＯＰモニタ部４８は、ＦＩＲフィルタ４７０のタップ係数を、ＳＯＰ変動速度に追従したタップ係数に変更することができる。

なお、ＳＯＰモニタ部４８は、所定周期の期間において速度閾値以上のＳＯＰ変動速度を検出したと判定された場合、係数更新部４９１によって更新されたタップ係数及びステップサイズパラメータを、係数更新部４９０に設定してもよい。この場合、係数更新部４９１によって更新されたタップ係数及びステップサイズパラメータに基づいて係数更新部４９０によって決定されたタップ係数が、ＦＩＲフィルタ４７０に設定される。適応等化装置１００は、切替部４８０を備えなくてもよい。

切替部４８０は、係数更新部４９０を表す選択結果をＳＯＰモニタ部４８から取得した場合、係数更新部４９０によって更新されたタップ係数を、ＦＩＲフィルタ４７０に設定する。切替部４８０は、係数更新部４９１を表す選択結果をＳＯＰモニタ部４８から取得した場合、係数更新部４９１によって更新されたタップ係数を、ＦＩＲフィルタ４７０に設定する。

以上のように、第３実施形態の適応等化器４７は、ＳＯＰ変動速度が速度閾値未満であると判定された場合、係数更新部４９０によって決定されたタップ係数（第１タップ係数）を使用して適応等化処理を実行する。第３実施形態の適応等化器４７は、ＳＯＰ変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、係数更新部４９１によって決定されたタップ係数（第２タップ係数）を使用して適応等化処理を実行する。

これによって、第３実施形態のデジタルコヒーレント受信器４は、偏波多重された信号の偏波状態が急激に変動した場合に受信性能が低下する可能性を低くすることが可能である。

偏波状態が変動した場合に受信性能が低下する可能性を、第３実施形態の適応等化装置１００が１段のＦＩＲフィルタによって低くするので、第３実施形態の適応等化装置１００の回路規模は、偏波状態が変動した場合に受信性能が低下する可能性を２段のＦＩＲフィルタによって低くする構成の回路規模と比較して小さい。

（第４実施形態）
第４実施形態では、Ｘ偏波及びＹ偏波の組み合わせごとのステップサイズパラメータの値（μ_ｘｘ，μ_ｘｙ，μ_ｙｘ，μ_ｙｙ）を係数更新部が個別に変更する点が、第２実施形態と相違する。第４実施形態では第２実施形態との相違点について説明する。

図６は、適応等化装置１００の構成例を示す図である。第４実施形態では、適応等化装置１００は、偏波状態が変動した場合に受信性能が低下する可能性を、１段の４個のＦＩＲフィルタによって低くする。適応等化装置１００は、ＦＩＲフィルタ４７０と、ＦＩＲフィルタ４７１と、ＦＩＲフィルタ４７２と、ＦＩＲフィルタ４７３と、合波部４７４と、合波部４７５と、係数更新部４９０と、係数更新部４９１と、係数更新部４９２と、係数更新部４９３と、ＳＯＰモニタ部４８とを備える。

ＦＩＲフィルタ４７０と、ＦＩＲフィルタ４７１と、ＦＩＲフィルタ４７２と、ＦＩＲフィルタ４７３とは、「２×２ＦＩＲフィルタ（２×２バタフライ型ＦＩＲフィルタ）」を構成する。２×２ＦＩＲフィルタの入力は、Ｘ偏波及びＹ偏波（２系統）の波長分散処理が実行されたデジタル信号である。２×２ＦＩＲフィルタの出力は、Ｘ偏波及びＹ偏波（２系統）の適応等化処理が実行されたデジタル信号である。

合波部４７４は、ＦＩＲフィルタ４７０の出力と、ＦＩＲフィルタ４７１の出力とを合波した結果「Ｘ_ｏｕｔ」を、周波数オフセット補償部５０に出力する。合波部４７５は、ＦＩＲフィルタ４７２の出力と、ＦＩＲフィルタ４７３の出力とを合波した結果「Ｙ_ｏｕｔ」を、周波数オフセット補償部５０に出力する。

係数更新部４９０は、例えば定包絡線アルゴリズムによって、式（１）に基づいて、ＦＩＲフィルタ４７０のタップ係数Ｐ_ｘｘを算出する。ｎは、受信された信号のサンプル番号を表す。

係数更新部４９１は、例えば定包絡線アルゴリズムによって、式（２）に基づいて、ＦＩＲフィルタ４７１のタップ係数Ｐ_ｘｙを算出する。

係数更新部４９２は、例えば定包絡線アルゴリズムによって、式（３）に基づいて、ＦＩＲフィルタ４７２のタップ係数Ｐ_ｙｘを算出する。

係数更新部４９３は、例えば定包絡線アルゴリズムによって、式（４）に基づいて、ＦＩＲフィルタ４７３のタップ係数Ｐ_ｙｙを算出する。このように、各ＦＩＲフィルタのタップ係数は、互いに独立している。

ＳＯＰモニタ部４８は、偏波状態の急激な変動が検出されない通常時において、切替指示を用いて、ＦＩＲフィルタ４７０～４７３のいずれかのステップサイズパラメータの値を、通常時の所定値よりも大きい値にすることによって、予め定められた期間において速度閾値以上のＳＯＰ変動速度を検出する。

以下、μ_ｘｘは、係数更新部４９０が使用しているステップサイズパラメータを表す。μ_ｘｙは、係数更新部４９１が使用しているステップサイズパラメータを表す。μ_ｙｘは、係数更新部４９２が使用しているステップサイズパラメータを表す。μ_ｙｙは、係数更新部４９３が使用しているステップサイズパラメータを表す。

偏波状態の急激な変動が検出されない通常時において、４個のステップサイズパラメータ（μ_ｘｘ，μ_ｘｙ，μ_ｙｘ，μ_ｙｙ）の値の「大（通常時の所定値よりも大きい値）」及び「小（通常時の所定値）」の組み合わせは、任意の組み合わせを取ることができる。例えば、（μ_ｘｘ，μ_ｘｙ，μ_ｙｘ，μ_ｙｙ）の「大」及び「小」の組み合わせは、（大，小，小，小）、（大，大，小，小）、（大，小，小，大）又は（大，大，大，小）である。

偏波状態の急激な変動が検出されない通常時において、ＳＯＰモニタ部４８は、切替指示を用いて、４個のステップサイズパラメータの値を、所定周期で変更してもよい。これによって、ＳＯＰモニタ部４８は、各ＦＩＲフィルタの収束精度を平均化することができる。例えば、（μ_ｘｘ，μ_ｘｙ，μ_ｙｘ，μ_ｙｙ）の「大」及び「小」の組み合わせは、時刻ｔ_１における（大，小，小，小）、時刻ｔ_２における（小，大，小，小）、時刻ｔ_３における（小，小，大，小）、時刻ｔ_４における（小，小，小，大）である。

なお、偏波状態の急激な変動が検出されない通常時において、ＳＯＰモニタ部４８は、ステップサイズパラメータの通常時の所定値を使用して導出されたタップ係数に基づいて、ＳＯＰ変動速度を検出してもよい。このように検出されたＳＯＰ変動速度に基づいて、ＳＯＰモニタ部４８は、ステップサイズパラメータの値の切り替えを、係数更新部に実行させてもよい。これによって、ＳＯＰモニタ部４８は、各ＦＩＲフィルタの収束性能を向上させることができる。

ＳＯＰモニタ部４８は、ＳＯＰ変動速度を検出するためには、式（５）において偏波の状態を表す４個の行列成分のうち、ｕ_１及びｕ_２を１個ずつ含む２成分のみに着目すればよい。

式（５）において、ｘは、ＦＩＲフィルタのＸ偏波の入力を表す。ｙは、ＦＩＲフィルタのＹ偏波の入力を表す。Ｘは、ＦＩＲフィルタのＸ偏波の出力を表す。Ｙは、ＦＩＲフィルタのＹ偏波の出力を表す。＊は、複素共役を表す。αは、Ｘ偏波とＹ偏波との分岐比（０≦α≦１）を表す。φは、Ｘ偏波とＹ偏波との位相差を表す。

ＳＯＰモニタ部４８は、サンプル番号ｎについて、ＦＩＲフィルタ４７０のタップ係数Ｐ_ｘｘの中心タップの値と、ＦＩＲフィルタ４７１のタップ係数Ｐ_ｘｙの中心タップの値と、ＦＩＲフィルタ４７２のタップ係数Ｐ_ｙｘの中心タップの値と、ＦＩＲフィルタ４７３のタップ係数Ｐ_ｙｙの中心タップの値とを取得する。

ＳＯＰモニタ部４８は、式（６）から式（１２）に基づいて、Ｘ偏波の出力とＹ偏波の出力とのうちの少なくとも一方について、ストークス・ベクトルＳ_１、Ｓ_２及びＳ_３を導出する。ｔは時刻を表す。

偏波状態の変動量は、ストークス・ベクトルの内積で表される。ＳＯＰモニタ部４８は、ＳＯＰ変動速度である偏波状態の変動周波数ｆを、式（１３）のように導出する。

ＳＯＰモニタ部４８は、偏波状態の変動周波数ｆが周波数閾値以上である場合、各ＦＩＲフィルタが使用している各ステップサイズパラメータの値を、通常時の所定値よりも大きい値に変更する。これによって、ＳＯＰモニタ部４８は、ＦＩＲフィルタ４７０のタップ係数を大きくすることができる。

ＳＯＰモニタ部４８は、所定周期の期間において速度閾値未満のＳＯＰ変動速度を検出したと判定された場合、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値に切り替える指示（通常時の所定値に戻す指示）を、４個の係数更新部のうちの３個以下の係数更新部に出力してもよい。

以上のように、第４実施形態の適応等化器４７は、Ｘ偏波及びＹ偏波の組み合わせごとのタップ係数を使用して適応等化処理を実行する。係数更新部４９０～４９３は、組み合わせごとのステップサイズに基づいて、組み合わせごとのタップ係数を更新する。ＳＯＰモニタ部４８（制御部）は、ＳＯＰ変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、組み合わせごとのステップサイズパラメータの値の更新を停止させ、組み合わせごとのステップサイズパラメータの値を、「大（通常時の所定値よりも大きい値）」（第２サイズ）にする。

これによって、第４実施形態のデジタルコヒーレント受信器４は、偏波多重された信号の偏波状態が急激に変動した場合に受信性能が低下する可能性を低くすることが可能である。

偏波状態が変動した場合に受信性能が低下する可能性を、第４実施形態の適応等化装置１００が１段のＦＩＲフィルタによって低くするので、第４実施形態の適応等化装置１００の回路規模は、偏波状態が変動した場合に受信性能が低下する可能性を２段のＦＩＲフィルタによって低くする構成の回路規模と比較して小さい。第４実施形態の適応等化装置１００の偏波変動の追従性は、ステップサイズパラメータの値が小さい場合でも低下しない。

（第５実施形態）
第５実施形態では、波長分散補償部４６から周波数オフセット補償部５０へのデジタル信号の流れに関して並列に２段のＦＩＲフィルタを適応等化装置１００が備える点が、第３実施形態と相違する。第５実施形態では第３実施形態との相違点について説明する。

図７は、適応等化装置１００の構成例を示す図である。第５実施形態では、適応等化装置１００は、偏波状態が変動した場合に受信性能が低下する可能性を、並列に２段のＦＩＲフィルタによって低くする。適応等化装置１００は、ＦＩＲフィルタ４７０（２×２バタフライ型ＦＩＲフィルタ）と、ＦＩＲフィルタ４７１（２×２バタフライ型ＦＩＲフィルタ）と、切替部４８０と、係数更新部４９０と、係数更新部４９１と、ＳＯＰモニタ部４８とを備える。

ＦＩＲフィルタ４７０は、２×２バタフライ型ＦＩＲフィルタである。ＦＩＲフィルタ４７０は、ＦＩＲフィルタ４７０によって適応等化処理が実行されたデジタル信号を、切替部４８０に出力する。ＦＩＲフィルタ４７１は、ＦＩＲフィルタ４７１によって適応等化処理が実行されたデジタル信号を、切替部４８０に出力する。

係数更新部４９０は、ＦＩＲフィルタ４７０のタップ係数を更新する機能部である。係数更新部４９０は、「小（通常時の所定値）」のステップサイズパラメータの値を使用して更新されたタップ係数を、ＦＩＲフィルタ４７０に設定する。係数更新部４９０は、ＦＩＲフィルタ４７０によって適応等化処理が実行されたデジタル信号を、ＦＩＲフィルタ４７０から取得する。

係数更新部４９１は、ＦＩＲフィルタ４７１のタップ係数を更新する機能部である。係数更新部４９１は、「大（通常時の所定値よりも大きい値）」のステップサイズパラメータの値を使用して更新されたタップ係数を、ＦＩＲフィルタ４７１に設定する。係数更新部４９１は、ＦＩＲフィルタ４７１によって適応等化処理が実行されたデジタル信号を、ＦＩＲフィルタ４７１から取得する。

ＳＯＰモニタ部４８は、所定周期の期間において速度閾値未満のＳＯＰ変動速度を検出したと判定された場合、すなわち、所定周期の期間において速度閾値以上のＳＯＰ変動速度を検出していないと判定された場合、係数更新部４９０を選択する。ＳＯＰモニタ部４８は、係数更新部４９０を表す選択結果を、切替部４８０に出力する。これによって、切替部４８０は、小さいタップ係数のＦＩＲフィルタ４７０によって適応等化処理が実行されたデジタル信号を、周波数オフセット補償部５０に出力することができる。

ＳＯＰモニタ部４８は、所定周期の期間において速度閾値以上のＳＯＰ変動速度を検出したと判定された場合、係数更新部４９１を選択する。ＳＯＰモニタ部４８は、係数更新部４９１を表す選択結果を、切替部４８０に出力する。これによって、切替部４８０は、大きいタップ係数のＦＩＲフィルタ４７１によって適応等化処理が実行されたデジタル信号を、周波数オフセット補償部５０に出力することができる。

以上のように、第５実施形態の適応等化器４７は、ＳＯＰ変動速度が速度閾値未満であると判定された場合、「小（通常時の所定値）」（第１サイズ）のステップサイズパラメータの値を使用して係数更新部４９０によって決定されたタップ係数（第１タップ係数）を使用して、適応等化処理を実行する。適応等化器４７は、ＳＯＰ変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、「大（通常時の所定値よりも大きい値）」（第２サイズ）のステップサイズパラメータの値を使用して係数更新部４９１によって決定されたタップ係数（第２タップ係数）を使用して、適応等化処理を実行する。

これによって、第５実施形態のデジタルコヒーレント受信器４は、偏波多重された信号の偏波状態が急激に変動した場合に受信性能が低下する可能性を低くすることが可能である。

（第６実施形態）
第６実施形態では、波長分散補償部４６から周波数オフセット補償部５０へのデジタル信号の流れに関して直列に２段のＦＩＲフィルタを適応等化装置１００が備える点が、第１実施形態と相違する。第６実施形態では第１実施形態との相違点について説明する。

図８は、適応等化装置１００の構成例を示す図である。第５実施形態では、適応等化装置１００は、偏波状態が変動した場合に受信性能が低下する可能性を、直列に２段のＦＩＲフィルタによって低くする。適応等化装置１００は、ＦＩＲフィルタ４７０（２×２バタフライ型ＦＩＲフィルタ）と、ＦＩＲフィルタ４７１（２×２バタフライ型ＦＩＲフィルタ）と、切替部４８０と、係数更新部４９０と、係数更新部４９１と、ＳＯＰモニタ部４８とを備える。

ＦＩＲフィルタ４７０は、２×２バタフライ型ＦＩＲフィルタである。ＦＩＲフィルタ４７０は、ＦＩＲフィルタ４７１に対して後段のＦＩＲフィルタである。ＦＩＲフィルタ４７０は、ＦＩＲフィルタ４７０にＦＩＲフィルタ４７１から入力されたデジタル信号に対して、係数更新部４９０によって設定されたタップ係数に応じて適応等化処理を実行する。ＦＩＲフィルタ４７０は、ＦＩＲフィルタ４７０によって適応等化処理が実行されたデジタル信号を、周波数オフセット補償部５０及び係数更新部４９０に出力する。

ＦＩＲフィルタ４７１は、２×２バタフライ型ＦＩＲフィルタである。ＦＩＲフィルタ４７１は、ＦＩＲフィルタ４７０に対して前段のＦＩＲフィルタである。ＦＩＲフィルタ４７１は、波長分散補償部４６によって波長分散補償処理が実行されたデジタル信号に対して、係数更新部４９１によって設定されたタップ係数に応じて適応等化処理を実行する。ＦＩＲフィルタ４７１は、適応等化処理が実行されたデジタル信号を、ＦＩＲフィルタ４７０及び係数更新部４９０に出力する。

係数更新部４９０は、ＦＩＲフィルタ４７０のタップ係数を更新する機能部である。係数更新部４９０は、ＦＩＲフィルタ４７１によって適応等化処理が実行されたデジタル信号を、ＦＩＲフィルタ４７１から取得する。係数更新部４９０は、ＦＩＲフィルタ４７０によって適応等化処理が実行されたデジタル信号を、ＦＩＲフィルタ４７０から取得する。

係数更新部４９０は、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値に切り替える指示をＳＯＰモニタ部４８から取得した場合、ステップサイズパラメータの通常時の所定値を使用して、ＦＩＲフィルタ４７０のタップ係数を更新する。係数更新部４９０は、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値よりも大きい値に切り替える指示をＳＯＰモニタ部４８から取得した場合、ステップサイズパラメータの値を、通常時の所定値よりも大きい値に更新する。係数更新部４９０は、更新されたタップ係数をＦＩＲフィルタ４７０に設定する。

係数更新部４９１は、ＦＩＲフィルタ４７１のタップ係数を更新する機能部である。係数更新部４９１は、波長分散補償部４６によって波長分散補償処理が実行されたデジタル信号を、波長分散補償部４６から取得する。係数更新部４９１は、ＦＩＲフィルタ４７１によって適応等化処理が実行されたデジタル信号を、ＦＩＲフィルタ４７１から取得する。

偏波状態の急激な変動が検出されない通常時において、係数更新部４９１は、ステップサイズパラメータの通常時の所定値よりも大きい値を使用して、ＦＩＲフィルタ４７１のタップ係数を更新する。係数更新部４９１は、更新されたタップ係数をＦＩＲフィルタ４７１に設定する。

ＳＯＰモニタ部４８は、係数更新部４９１によって決定されたタップ係数を、係数更新部４９１から取得する。ＳＯＰモニタ部４８は、係数更新部４９１によって決定されたタップ係数に基づいて、デジタル信号の偏波状態を表すストークス・パラメータの値を導出する。ＳＯＰモニタ部４８は、導出されたストークス・パラメータの値に基づいて、所定周期でＳＯＰ変動速度を検出する。ＳＯＰモニタ部４８は、検出されたＳＯＰ変動速度を表す情報を、係数更新部４９０及び係数更新部４９１に出力する。

ＳＯＰモニタ部４８は、所定周期の期間において速度閾値以上のＳＯＰ変動速度を検出したか否かを判定する。ＳＯＰモニタ部４８は、所定周期の期間において速度閾値以上のＳＯＰ変動速度を検出したと判定された場合、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値よりも大きい値に切り替える指示を、係数更新部４９０に出力する。これによって、ＳＯＰモニタ部４８は、大きいタップ係数のＦＩＲフィルタ４７０によって適応等化処理が実行されたデジタル信号を、周波数オフセット補償部５０にＦＩＲフィルタ４７０から出力させることができる。

ＳＯＰモニタ部４８は、所定周期の期間において速度閾値未満のＳＯＰ変動速度を検出したと判定された場合、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値に切り替える指示（通常時の所定値に戻す指示）を、係数更新部４９０に出力する。

以上のように、第６実施形態の適応等化器４７は、ＳＯＰ変動速度が速度閾値未満であると判定された場合、「小（通常時の所定値）」（第１サイズ）のステップサイズパラメータの値を使用して後段の係数更新部４９０によって決定されたタップ係数（第１タップ係数）と、「大（通常時の所定値よりも大きい値）」（第２サイズ）のステップサイズパラメータの値を使用して前段の係数更新部４９１によって決定されたタップ係数（第２タップ係数）とを使用して、適応等化処理を実行する。適応等化器４７は、ＳＯＰ変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、係数更新部４９０によって変更されたタップ係数（第１タップ係数）と、係数更新部４９１によって決定されたタップ係数（第２タップ係数）とを使用して、適応等化処理を実行する。

これによって、第６実施形態のデジタルコヒーレント受信器４は、偏波多重された信号の偏波状態が急激に変動した場合に受信性能が低下する可能性を低くすることが可能である。

第６実施形態のデジタルコヒーレント受信器４は、後段のＦＩＲフィルタ４７０によって、より高い精度の適応等化処理が可能である。第６実施形態のデジタルコヒーレント受信器４は、信号品質をより向上させることが可能である。

（第７実施形態）
第７実施形態では、後段の係数更新部４９１によって決定されたタップ係数に基づいてＳＯＰモニタ部４８が動作する点が、第６実施形態と相違する。第７実施形態では第６実施形態との相違点について説明する。

図９は、適応等化装置１００の構成例を示す図である。第６実施形態では、適応等化装置１００は、偏波状態が変動した場合に受信性能が低下する可能性を、直列に２段のＦＩＲフィルタによって低くする。適応等化装置１００は、ＦＩＲフィルタ４７０（２×２バタフライ型ＦＩＲフィルタ）と、ＦＩＲフィルタ４７１（２×２バタフライ型ＦＩＲフィルタ）と、切替部４８０と、係数更新部４９０と、係数更新部４９１と、ＳＯＰモニタ部４８とを備える。

係数更新部４９０は、ＦＩＲフィルタ４７０のタップ係数を更新する機能部である。係数更新部４９０は、波長分散補償部４６によって波長分散補償処理が実行されたデジタル信号を、波長分散補償部４６から取得する。係数更新部４９０は、ＦＩＲフィルタ４７０によって適応等化処理が実行されたデジタル信号を、ＦＩＲフィルタ４７０から取得する。

係数更新部４９０は、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値に切り替える指示をＳＯＰモニタ部４８から取得した場合、ステップサイズパラメータの通常時の所定値を使用して、ＦＩＲフィルタ４７０のタップ係数を更新する。係数更新部４９０は、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値よりも大きい値に切り替える指示をＳＯＰモニタ部４８から取得した場合、ステップサイズパラメータの値を、通常時の所定値よりも大きい値に更新する。係数更新部４９０は、更新されたタップ係数をＦＩＲフィルタ４７０に出力する。

係数更新部４９１は、ＦＩＲフィルタ４７１のタップ係数を更新する機能部である。係数更新部４９１は、ＦＩＲフィルタ４７０によって適応等化処理が実行されたデジタル信号を、ＦＩＲフィルタ４７０から取得する。係数更新部４９１は、ＦＩＲフィルタ４７１によって適応等化処理が実行されたデジタル信号を、ＦＩＲフィルタ４７１から取得する。

偏波状態の急激な変動が検出されない通常時において、係数更新部４９１は、ステップサイズパラメータの通常時の所定値よりも大きい値を使用して、ＦＩＲフィルタ４７１のタップ係数を更新する。係数更新部４９１は、更新されたタップ係数を、ＦＩＲフィルタ４７１に設定する。

ＳＯＰモニタ部４８は、係数更新部４９１によって決定されたタップ係数を、係数更新部４９１から取得する。ＳＯＰモニタ部４８は、係数更新部４９１によって決定されたタップ係数に基づいて、デジタル信号の偏波状態を表すストークス・パラメータの値を導出する。ＳＯＰモニタ部４８は、導出されたストークス・パラメータの値に基づいて、所定周期でＳＯＰ変動速度を検出する。ＳＯＰモニタ部４８は、検出されたＳＯＰ変動速度を表す情報を、係数更新部４９０及び係数更新部４９１に出力する。

ＳＯＰモニタ部４８は、所定周期の期間において速度閾値以上のＳＯＰ変動速度を検出したか否かを判定する。ＳＯＰモニタ部４８は、所定周期の期間において速度閾値以上のＳＯＰ変動速度を検出したと判定された場合、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値よりも大きい値に切り替える指示を、係数更新部４９０に出力する。これによって、ＳＯＰモニタ部４８は、大きいタップ係数のＦＩＲフィルタ４７０によって適応等化処理が実行されたデジタル信号を、周波数オフセット補償部５０にＦＩＲフィルタ４７１から出力させることができる。

ＳＯＰモニタ部４８は、所定周期の期間において速度閾値未満のＳＯＰ変動速度を検出したと判定された場合、ステップサイズパラメータの値を通常時の所定値に切り替える指示（通常時の所定値に戻す指示）を、係数更新部４９０に出力する。

以上のように、第７実施形態の適応等化器４７は、ＳＯＰ変動速度が速度閾値未満であると判定された場合、「小（通常時の所定値）」（第１サイズ）のステップサイズパラメータの値を使用して前段の係数更新部４９０によって決定されたタップ係数（第１タップ係数）と、「大（通常時の所定値よりも大きい値）」（第２サイズ）のステップサイズパラメータの値を使用して後段の係数更新部４９１によって決定されたタップ係数（第２タップ係数）とを使用して、適応等化処理を実行する。適応等化器４７は、ＳＯＰ変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、係数更新部４９０によって変更されたタップ係数（第１タップ係数）と、係数更新部４９１によって決定されたタップ係数（第２タップ係数）とを使用して、適応等化処理を実行する。

これによって、第７実施形態のデジタルコヒーレント受信器４は、偏波多重された信号の偏波状態が急激に変動した場合に受信性能が低下する可能性を低くすることが可能である。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

上述した実施形態における、デジタルコヒーレント送信器及びデジタルコヒーレント受信器のうち一部又は全部は、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアを用いて実現される。デジタルコヒーレント送信器及びデジタルコヒーレント受信器の一部又は全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが、記憶部に記憶されたプログラムを実行することにより実現されてもよい。記憶部は、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの不揮発性の記録媒体（非一時的な記録媒体）が好ましい。記憶部は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの揮発性の記録媒体を備えてもよい。

本発明は、光通信システムに適用可能である。

１…光通信システム、２…デジタルコヒーレント送信器、３…伝送路、４…デジタルコヒーレント受信器、４０…偏波分離器、４１…局発光源、４２…偏波ダイバーシティ９０度ハイブリッド、４３…アンプ、４４…ＡＤＣ、４５…信号処理部、４６…波長分散補償部、４７…適応等化器、４８…ＳＯＰモニタ部、４９…係数更新器、５０…周波数オフセット補償部、５１…位相オフセット補償部、５２…シンボル・デマッピング部、５３…軟判定誤り訂正部、５４…硬判定誤り訂正部、１００…適応等化装置、４７０～４７３…ＦＩＲフィルタ、４７４…合波部、４７５…合波部、４８０…切替部、４９０～４９３…係数更新部

Claims (8)

1. 偏波多重された信号に応じたデジタル信号に対して、第１タップ係数を使用して適応等化処理を実行する適応等化器と、
   適応等化処理が実行されていない前記デジタル信号と、適応等化処理が実行された前記デジタル信号と、第１ステップサイズとに基づいて、前記第１タップ係数を更新する第１係数更新部と、
   適応等化処理が実行されていない前記デジタル信号と、適応等化処理が実行された前記デジタル信号と、第１ステップサイズよりも大きい第２ステップサイズとに基づいて、第２タップ係数を更新する第２係数更新部と、
   前記第２タップ係数に基づいて前記デジタル信号の偏波状態の変動速度を検出し、前記変動速度が速度閾値以上であるか否かを判定し、前記変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、更新された前記第２タップ係数に前記第１タップ係数を変更する制御部と
   を備えるデジタルコヒーレント受信器。
2. 偏波多重された信号に応じたデジタル信号に対して、タップ係数を使用して適応等化処理を実行する適応等化器と、
   適応等化処理が実行されていない前記デジタル信号と、適応等化処理が実行された前記デジタル信号と、第１サイズと第１サイズよりも大きい第２サイズとに周期的に更新されるステップサイズとに基づいて、前記タップ係数を更新する係数更新部と、
   前記タップ係数に基づいて前記デジタル信号の偏波状態の変動速度を検出し、前記変動速度が速度閾値以上であるか否かを判定し、前記変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、前記ステップサイズの更新を停止させ、前記ステップサイズを前記第２サイズにする制御部と
   を備えるデジタルコヒーレント受信器。
3. 前記適応等化器は、前記変動速度が速度閾値未満であると判定された場合、第１タップ係数を使用して適応等化処理を実行し、前記変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、第２タップ係数を使用して適応等化処理を実行する、
   請求項１に記載のデジタルコヒーレント受信器。
4. 前記適応等化器は、前記変動速度が速度閾値未満であると判定された場合、第１タップ係数と第２タップ係数とを使用して適応等化処理を実行し、前記変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、変更された第１タップ係数と、第２タップ係数とを使用して適応等化処理を実行する、
   請求項１に記載のデジタルコヒーレント受信器。
5. 前記適応等化器は、Ｘ偏波及びＹ偏波の組み合わせごとの前記タップ係数を使用して適応等化処理を実行し、
   前記係数更新部は、前記組み合わせごとの前記ステップサイズに基づいて、前記組み合わせごとの前記タップ係数を更新し、
   前記制御部は、前記変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、前記組み合わせごとの前記ステップサイズの更新を停止させ、前記組み合わせごとの前記ステップサイズを前記第２サイズにする、
   請求項２に記載のデジタルコヒーレント受信器。
6. デジタルコヒーレント受信器が実行するデジタルコヒーレント方法であって、
   偏波多重された信号に応じたデジタル信号に対して、第１タップ係数を使用して適応等化処理を実行するステップと、
   適応等化処理が実行されていない前記デジタル信号と、適応等化処理が実行された前記デジタル信号と、第１ステップサイズとに基づいて、前記第１タップ係数を更新するステップと、
   適応等化処理が実行されていない前記デジタル信号と、適応等化処理が実行された前記デジタル信号と、第１ステップサイズよりも大きい第２ステップサイズとに基づいて、第２タップ係数を更新するステップと、
   前記第２タップ係数に基づいて前記デジタル信号の偏波状態の変動速度を検出し、前記変動速度が速度閾値以上であるか否かを判定し、前記変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、更新された前記第２タップ係数に前記第１タップ係数を変更するステップと
   を含むデジタルコヒーレント受信方法。
7. デジタルコヒーレント受信器が実行するデジタルコヒーレント方法であって、
   偏波多重された信号に応じたデジタル信号に対して、タップ係数を使用して適応等化処理を実行するステップと、
   適応等化処理が実行されていない前記デジタル信号と、適応等化処理が実行された前記デジタル信号と、第１サイズと第１サイズよりも大きい第２サイズとに周期的に更新されるステップサイズとに基づいて、前記タップ係数を更新するステップと、
   前記タップ係数に基づいて前記デジタル信号の偏波状態の変動速度を検出し、前記変動速度が速度閾値以上であるか否かを判定し、前記変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、前記ステップサイズの更新を停止させ、前記ステップサイズを前記第２サイズにするステップと
   を含むデジタルコヒーレント受信方法。
8. 前記デジタルコヒーレント受信器は、前記変動速度が速度閾値未満であると判定された場合、第１タップ係数を使用して適応等化処理を実行し、前記変動速度が速度閾値以上であると判定された場合、第２タップ係数を使用して適応等化処理を実行する、
   請求項６に記載のデジタルコヒーレント受信方法。

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