(57)【要約】【課題】周波数オフセットによる特性の劣化を抑制可能な光受信器を提供する。【解決手段】光受信器は、局発光を用いて受信光信号を表すベースバンド信号を生成するフロントエンド回路と、ベースバンド信号の周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定器と、周波数オフセット推定器による推定結果に基づいてベースバンド信号の周波数オフセットを補正する周波数オフセット補正器と、周波数オフセットが補正されたベースバンド信号から変調位相を再生する位相再生器と、位相再生器により再生された変調位相に基づいて送信データを再生するデータ再生器と、周波数オフセットが補正されたベースバンド信号の位相誤差に基づいて、周波数オフセット推定器の動作を制御するコントローラと、を有する。【選択図】図２
2014183552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
局発光を用いて受信光信号を表すベースバンド信号を生成するフロントエンド回路と、
前記ベースバンド信号の周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定器と、
前記周波数オフセット推定器による推定結果に基づいて前記ベースバンド信号の周波数オフセットを補正する周波数オフセット補正器と、
前記周波数オフセットが補正されたベースバンド信号から変調位相を再生する位相再生器と、
前記位相再生器により再生された変調位相に基づいて送信データを再生するデータ再生器と、
前記周波数オフセットが補正されたベースバンド信号の位相誤差に基づいて、前記周波数オフセット推定器の動作を制御するコントローラと、
を有する光受信器。
【請求項２】
前記コントローラは、前記位相誤差に基づいて、前記周波数オフセット推定器の推定時間を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の光受信器。
【請求項３】
前記コントローラは、前記位相誤差が時間に対して周期的に変化しているときは、前記周波数オフセット推定器の推定時間を短くする
ことを特徴とする請求項１に記載の光受信器。
【請求項４】
前記コントローラは、
前記位相誤差を積分して第１の積分結果を生成する第１の計算器と、
前記位相誤差の絶対値を積分して第２の積分結果を生成する第２の計算器と、
前記第１の積分結果と前記第２の積分結果との差分に基づいて、前記周波数オフセット推定器の推定時間を制御する推定時間コントローラと、を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光受信器。
【請求項５】
前記推定時間コントローラは、前記第１の積分結果と前記第２の積分結果の差が閾値よりも大きいときは前記推定時間を短くし、前記第１の積分結果と前記第２の積分結果の差が閾値よりも小さいときは前記推定時間を長くする
ことを特徴とする請求項４に記載の光受信器。
【請求項６】
前記周波数オフセット推定器は、
シンボル毎にシンボル間の位相変化量を検出する検出器と、
前記コントローラにより制御される推定時間内に受信する複数のシンボルについて前記検出器により検出される位相変化量の平均を計算することによって前記周波数数オフセットを推定する推定器と、を有する
ことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の光受信器。
【請求項７】
局発光を用いて受信光信号を表すベースバンド信号を生成するフロントエンド回路と、
前記ベースバンド信号の周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定器と、
前記周波数オフセット推定器による推定結果に基づいて、指定される制御周期で前記局発光の周波数を制御することにより、前記ベースバンド信号の周波数オフセットを補正する光源コントローラと、
前記周波数オフセットが補正されたベースバンド信号から変調位相を再生する位相再生器と、
前記位相再生器により再生された変調位相に基づいて送信データを再生するデータ再生器と、
前記周波数オフセットが補正されたベースバンド信号の位相誤差に基づいて、前記制御周期を指定するコントローラと、
を有する光受信器。
【請求項８】
局発光を用いて受信光信号を表すベースバンド信号を生成するフロントエンド回路と、
前記ベースバンド信号の周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定器と、
前記周波数オフセット推定器による推定結果に基づいて前記ベースバンド信号の周波数オフセットを補正する周波数オフセット補正器と、
前記周波数オフセットが補正されたベースバンド信号から変調位相を再生する位相再生器と、
前記位相再生器により再生された変調位相に基づいて送信データを再生するデータ再生器と、
前記データ再生器により再生された送信データの誤り率に基づいて、前記周波数オフセット推定器の動作を制御するコントローラと、
を有する光受信器。
【請求項９】
局発光を用いて受信光信号を表すベースバンド信号を生成するフロントエンド回路と、
前記ベースバンド信号の周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定器と、
前記周波数オフセット推定器による推定結果に基づいて、指定される制御周期で前記局発光の周波数を制御することにより、前記ベースバンド信号の周波数オフセットを補正する光源コントローラと、
前記周波数オフセットが補正されたベースバンド信号から変調位相を再生する位相再生器と、
前記位相再生器により再生された変調位相に基づいて送信データを再生するデータ再生器と、
前記データ再生器により再生された送信データの誤り率に基づいて、前記制御周期を指定するコントローラと、
を有する光受信器。
【請求項１０】
局発光を用いて生成される、受信光信号を表すベースバンド信号の周波数オフセットを推定し、
推定された周波数オフセットに基づいて前記ベースバンド信号の周波数オフセットを補正し、
周波数オフセットが補正されたベースバンド信号の位相誤差に基づいて、前記周波数オフセットを推定する処理の推定時間を制御する
ことを特徴とする周波数オフセット補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光受信器および周波数オフセット補正方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムにおいて、コヒーレント受信は、従来の強度変調直接検波または位相変調遅延干渉検波と比較して、様々な利点を有している。例えば、コヒーレント受信は、デジタル信号処理を利用することにより、低い光信号対雑音比を許容し、線形ダメージを補償し、高いスペクトル利用効率を実現する。このため、コヒーレント受信は、次世代の光通信システムにおいて広く普及することが期待されている。
【０００３】
コヒーレント受信器は、受信光信号を電気信号に変換する前に、受信光信号に対して局発光を掛け合わせる。これにより、光信号の電場エンベロープを表すベースバンド信号が得られる。そして、デジタル信号処理により、このベースバンド信号から送信データが再生される。
【０００４】
ただし、光送信器においてキャリア光を生成するための送信器レーザ光源の周波数と、光受信器において局発光を生成するための局発レーザ光源の周波数とを、完全に一致させることは困難である。このため、光受信器は、送信器レーザ光源および局発レーザ光源の周波数差（すなわち、周波数オフセット）を補償してデータを再生する。なお、現在、市販のレーザの発振周波数誤差は、±２．５ＧＨｚである。このため、上述の光通信システムにおいては、±５ＧＨｚの周波数オフセットが発生し得る。
【０００５】
レーザ光源の発振周波数を安定させる技術の１つとして、生成されるレーザ光に周波数変調でディザリング信号を重畳する方法が知られている。この場合、生成された光信号からディザリング信号の周波数成分またはその高調波成分が検出され、その検出結果に基づいて発振周波数が制御される。これにより、レーザ光源の発振周波数を所望の値にロックすることができる。なお、ディザリング信号の周波数は、送信信号のシンボルレートと比較して十分に低速である。
【０００６】
なお、デジタルコヒーレント受信において、周波数オフセットを検出する方法は、例えば、特許文献１、２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２５３９７１号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２８８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
コヒーレント受信およびデジタル信号処理を利用する光受信器（以下、デジタルコヒーレント受信器）は、周波数オフセットを推定し、その推定結果に応じて周波数オフセットを補償する。そして、デジタルコヒーレント受信器は、周波数オフセットが補償された受信信号から符号情報を表す変調位相を取得し、その変調位相から送信データを再生する。
【０００９】
ところで、光送信器において上述のディザリング信号を使用して送信器レーザ光源が制御されているときは、キャリア光の周波数は、そのディザリング信号に応じて変動する。この場合、周波数オフセットもディザリング信号に応じて変動する。したがって、光送信器においてディザリング信号が使用されるときは、デジタルコヒーレント受信器は、ディザリング信号に追従可能なように、高速で周波数オフセット推定（及び、周波数オフセット補償）を行うことが好ましい。なお、光送信器においてディザリング信号が使用され、かつ、低速で周波数オフセット推定が行われると、周波数オフセットが適切に補償されないので、受信光信号の位相誤差も適切に補正されない。この場合、位相誤差を有する信号に基づいてデータが再生されるので、ビット誤り率が劣化するおそれがある。
【００１０】
他方、光信号の位相は、他の要因によっても変化し得る。たとえば、光送信器と光受信器との間の光伝送路において生じるＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）、雑音、分散、非線形効果による波形劣化も、位相誤差の要因である。ところが、これらの要因による位相誤差は、平均化によって抑制され得る。したがって、低速で周波数オフセット推定（及び、周波数オフセット補償）を行うと、これらの要因による位相誤差は抑制され、ビット誤り率は改善する。換言すれば、高速で周波数オフセット推定を行うと、ＡＳＥ、雑音、分散、非線形効果等に起因する位相誤差は抑制されず、ビット誤り率は改善されない。
【００１１】
なお、「高速で周波数オフセットを推定」は、例えば、少ない受信シンボルに基づいて周波数オフセットを推定することにより実現される。また、「低速で周波数オフセットを推定」は、例えば、多くの受信シンボルに基づいて周波数オフセットを推定することにより実現される。
【００１２】
このような状況において、デジタルコヒーレント受信器は、任意の光送信器から光信号を受信できることが好ましい。しかしながら、高速で周波数オフセット推定を行う構成では、平均化による特性改善が得られない。また、低速で周波数オフセット推定を行う構成では、ディザリング信号を使用する光送信器との間の通信の品質が劣化することがある。
【００１３】
本発明の目的は、周波数オフセットによる特性の劣化を抑制可能な光受信器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の１つの態様の光受信器は、局発光を用いて受信光信号を表すベースバンド信号を生成するフロントエンド回路と、前記ベースバンド信号の周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定器と、前記周波数オフセット推定器による推定結果に基づいて前記ベースバンド信号の周波数オフセットを補正する周波数オフセット補正器と、前記周波数オフセットが補正されたベースバンド信号から変調位相を再生する位相再生器と、前記位相再生器により再生された変調位相に基づいて送信データを再生するデータ再生器と、前記周波数オフセットが補正されたベースバンド信号の位相誤差に基づいて、前記周波数オフセット推定器の動作を制御するコントローラと、を有する。
【発明の効果】
【００１５】
上述の態様によれば、周波数オフセットによる特性の劣化を抑制可能な光受信器が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係わる光通信システムの一例を示す図である。
【図２】第１の実施形態の光受信器の構成を示す図である。
【図３】周波数オフセット推定器の一例を示す図である。
【図４】周波数オフセット推定器の他の例を示す図である。
【図５】位相再生器の一例を示す図である。
【図６】積分回路および動作パラメータ制御回路の動作を説明する図である。
【図７】周波数オフセット推定の平均化時間に対する残留周波数オフセットを示す図である。
【図８】積分回路の動作を説明する図である。
【図９】周波数オフセット推定の平均化時間に対するビット誤り率を示す図である。
【図１０】第１の実施形態の周波数オフセット補償方法を示すフローチャートである。
【図１１】第２の実施形態の光受信器の構成を示す図である。
【図１２】第２の実施形態の周波数オフセット推定器の一例を示す図である。
【図１３】第２の実施形態の周波数オフセット補償方法を示すフローチャートである。
【図１４】第３の実施形態の光受信器の構成を示す図である。
【図１５】第４の実施形態の光受信器の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係わる光通信システムの一例を示す。実施形態の光通信システム１は、図１に示すように、光送信器１０および光受信器２０を有する。光送信器１０から送信される光信号は、光伝送路２を介して光受信器２０へ伝搬される。光伝送路２には、１または複数の光中継ノードが設けられていてもよい。
【００１８】
光送信器１０は、信号生成器１１、送信器レーザ光源１２、光変調器１３を含む。信号生成器１１は、指定された変調方式に応じて送信データをコンスタレーション上にマッピングすることにより、１組の駆動信号を生成する。１組の駆動信号は、Ｉ成分およびＱ成分を表す。なお、変調方式としては、特に限定されるものではないが、例えば、ＤＰ−ＱＰＳＫ、ＤＰ−ＢＰＳＫ、ＤＰ−８ＱＡＭ、ＤＰ−１６ＱＡＭ等が指定される。
【００１９】
送信器レーザ光源１２は、指定された光周波数の連続光を生成する。送信器レーザ光源１２は、例えば、周波数チューナブルレーザ光源である。光変調器１３は、信号生成器１１から与えられる駆動信号で送信器レーザ光源１２により生成される連続光を変調することにより、光信号を生成する。この光信号は、光伝送路２を介して伝播され、光受信器２０により受信される。
【００２０】
光送信器１０は、送信器レーザ光源１２の周波数（すなわち、レーザ波長）を安定化させるためのロック機能を有していてもよい。ロック機能は、例えば、図１に示すディザリング信号生成器１４およびモニタ回路１５により実現される。ディザリング信号生成器１４は、ディザリング信号を生成する。ディザリング信号は、たとえば、サイン波信号である。また、ディザリング信号は、光信号により伝送されるデータ信号のシンボルレートよりも十分に低速である。例えば、シンボルレートは数Ｇ〜数１０Ｇシンボル／秒であり、ディザリング信号の周波数は、数Ｈｚ〜数ＭＨｚである。そして、ディザリング信号は、送信器レーザ光源１２に与えられる。そうすると、送信器レーザ光源１２は、周波数変調でディザリング信号を光信号に重畳する。よって、送信器レーザ光源１２から出力される光信号は、ディザリング信号成分を含んでいる。なお、ディザリング信号は、光変調器１３に与えられてもよい。この場合、光送信器１３は、周波数変調でディザリング信号を光信号に重畳する。
【００２１】
このように、光送信器１０は、任意の周波数のディザリング信号を送信器レーザ光源１２または光送信器１３に与えることで、光信号に周波数変調信号を重畳できる。即ち、光送信器１０は、このディザリング信号を、対向装置とのコミュニケーション信号として利用することができる。
【００２２】
モニタ回路１５は、出力光信号に含まれるディザリング周波数成分および／またはその高調波成分をモニタする。ここで、モニタ回路１５は、出力光信号に含まれるディザリング周波数成分および／またはその高調波成分に基づいて、送信器レーザ光源１２の周波数が適切に制御されているか否かを判定できるものとする。なお、出力光信号に含まれるディザリング周波数成分および／またはその高調波成分に基づいて、レーザ光源の周波数が適切に制御されているか否かを判定する方法は、公知である。したがって、出力光信号に含まれるディザリング周波数成分および／またはその高調波成分に基づいて送信器レーザ光源１２を制御することにより、送信器レーザ光源１２の周波数の安定化が実現される。以下の記載において、ディザリング信号を利用してレーザ波長を安定化させる機能を有する光送信器を「光送信器１０Ｄ」と呼ぶことがある。
【００２３】
光受信器２０は、図１に示すように、局発レーザ光源２１、９０°光ハイブリッド回路２２、受光器２３ａ、２３ｂ、Ａ／Ｄコンバータ２４ａ、２４ｂ、デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）２５を有する。なお、光受信器２０は、他の要素を有していてもよい。
【００２４】
局発レーザ光源２１は、局発光を生成する。局発光の周波数は、送信器レーザ光源１２の周波数（すなわち、キャリア光の周波数）とほぼ同じである。ただし、キャリア光の周波数および局発光の周波数は、必ずしも完全に一致しているわけではない。以下、キャリア光の周波数と局発光の周波数との差を「周波数オフセット」と呼ぶ。
【００２５】
９０°光ハイブリッド回路２２は、局発光から９０°シフト局発光を生成する。９０°シフト局発光は、局発光の位相を９０°シフトさせることで得られる。そして、９０°光ハイブリッド回路２２は、受信光信号に局発光を掛け合わせることでＩ成分光信号を生成し、受信光信号に９０°シフト局発光を掛け合わせることでＱ成分光信号を生成する。受光器２３ａおよび２３ｂは、それぞれ、Ｉ成分光信号およびＱ成分光信号をＩ成分電気信号およびＱ成分電気信号に変換する。そして、Ａ／Ｄコンバータ２４ａおよび２４ｂは、それぞれ、Ｉ成分電気信号およびＱ成分電気信号をＩ成分デジタル信号およびＱ成分デジタル信号に変換する。
【００２６】
上述のＩ成分デジタル信号およびＱ成分デジタル信号は、受信光信号を表すベースバンド信号である。すなわち、このベースバンド信号は、受信光信号の複素電界情報を表している。
【００２７】
ＤＳＰ２５は、Ｉ成分デジタル信号およびＱ成分デジタル信号に基づいて、送信データを再生する。このとき、ＤＳＰ２５は、周波数オフセットを補償しながら、受信光信号から送信データを再生する。
【００２８】
上記構成の光通信システムにおいて、光受信器２０は、光送信器１０から送信される光信号を受信するかも知れないし、光送信器１０Ｄから送信される光信号を受信するかも知れない。すなわち、光受信器２０は、ディザリング信号が重畳されていない光信号を受信するかも知れないし、ディザリング信号が重畳された光信号を受信するかも知れない。なお、受信光信号がディザリング周波数成分を含むときは、周波数オフセットは、ディザリング信号の周期で変動する。
【００２９】
したがって、受信光信号がディザリング周波数成分を含むときは、光受信器２０は、ディザリング信号の周期で変動する周波数オフセットを補償するために、周波数オフセット推定を高速で行うことが好ましい。一方、受信光信号がディザリング周波数成分を含まないときは、周波数オフセットは、光送信器１０、光伝送路２、光受信器２０の周辺の環境などに応じてゆっくりと変化する。この場合、ＡＳＥ、雑音、分散、非線形効果等に起因する位相誤差が平均化によって抑制されるように、光受信器２０は、周波数オフセット推定を低速で行うことが好ましい。
【００３０】
＜第１の実施形態＞
図２は、第１の実施形態の光受信器２０の構成を示す。なお、図２においては、局発レーザ光源２１、９０°光ハイブリッド回路２２、受光器２３ａ、２３ｂは、省略されている。
【００３１】
ＤＳＰ２５は、周波数オフセット推定器３１、周波数オフセット補正器３２、位相再生器３３、識別判定器３４、積分回路３５、動作パラメータ制御回路３６を有する。但し、ＤＳＰ２５は、他の機能を提供してもよい。例えば、ＤＳＰ２５は、波形歪みを等化するイコライザを有していてもよい。
【００３２】
ＤＳＰ２５には、受信光信号を表すベースバンド信号（ここでは、複素電界情報）が入力される。複素電界情報は、図１に示す局発レーザ光源２１、９０°光ハイブリッド回路２２、受光器２３ａ、２３ｂ、Ａ／Ｄコンバータ２４ａ、２４ｂにより生成される。すなわち、複素電界情報は、Ｉ成分デジタル信号およびＱ成分デジタル信号で表される。そして、この複素電界情報は、周波数オフセット推定器３１および周波数オフセット補正器３２に与えられる。
【００３３】
周波数オフセット推定器３１は、キャリア光と局発光との間の周波数オフセットを推定する。周波数オフセット推定器３１により得られる周波数オフセット推定値は、周波数オフセット補正器３２に与えられる。
【００３４】
図３は、周波数オフセット推定器３１の一例を示す。この例では、変調方式がｍ値ＰＳＫであるものとする。例えば、変調方式がＱＰＳＫであるときは、周波数オフセット推定器３１は、ｍ＝４で動作する。
【００３５】
遅延器４１は、受信複素電界情報を１シンボル時間だけ遅延させて遅延複素電界情報を生成する。複素演算器４２は、遅延器４１により得られる遅延複素電界情報の複素共役を生成する。乗算器４３は、受信複素電界情報に遅延複素電界情報の複素共役を乗算する。ｍ乗器４４は、乗算器４３の出力信号のｍ乗を計算する。加算器４５は、Ｎ個のシンボルについて、ｍ乗器４４の出力信号を足し合わせる。「Ｎ」は、後述する動作パラメータ制御信号により指定または制御される。そして、位相計算器４６は、加算器４５の出力信号の偏角を計算し、その偏角をｍで割算することにより、周波数オフセット推定値を生成する。
【００３６】
図４は、周波数オフセット推定器３１の他の例を示す。図４に示す例では、周波数オフセット推定器３１は、偏角算出部５１、減算部５２、仮判定部５３、減算部５４、遅延部５５、減算部５６、ループフィルタ５７、加算部５８、遅延部５９を有する。
【００３７】
偏角算出部５１は、複素電界情報の偏角を算出する。減算部５２は、偏角算出部５１により得られる偏角から、遅延部５９の出力信号を減算する。仮判定部５３は、減算部５２により得られる減算結果に基づいて信号を判定（または、識別）する。減算部５４は、偏角算出部５１により得られる偏角から、仮判定部５３の出力信号を減算する。遅延部５５は、減算部５４の出力信号を１シンボル時間だけ遅延させる。減算部５６は、遅延部５５の出力信号と減算部５４の出力信号との差分を計算する。
【００３８】
ループフィルタ５７は、減算部５６の出力信号を平均化する。なお、ループフィルタ５７は、例えば、ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタにより実現される。また、ループフィルタ５７の平均化時間は、後述する動作パラメータ制御信号により指定された制御される。加算部５８は、減算部５４の出力信号に、ループフィルタ５７の出力信号を加算する。遅延部５９は、加算部５８の出力信号を１シンボル時間だけ遅延させる。
【００３９】
ここで、時刻ｔ＋１において偏角算出部５１によって偏角θ(t+1)が得られるものとする。偏角θ(t+1)は、θd(t+1)＋θfo(t+1)＋θpn(t+1)で表される。なお、θdは、変調位相を表す。θfoは、周波数オフセットに起因する位相回転量を表す。θpnは、位相雑音を表す。
【００４０】
仮判定部５３の出力信号は、変調位相についての仮判定結果を表している。すなわち、仮判定部５３の出力信号は、近時的に、θd(t+1)で表すことができる。したがって、減算部５４の出力信号は、近時的に、θfo(t+1)＋θpn(t+1)で表される。この場合、遅延部５５の出力信号は、θfo(t)＋θpn(t)で表される。
【００４１】
減算部５６は、遅延部５５の出力信号と減算部５４の出力信号との差分を計算する。すなわち、減算部５６の出力信号は、{θfo(t+1)−θfo(t)}＋{θpn(t+1)−θpn(t)}で表される。ここで、位相雑音θpnは、時間に対してゆっくりと変化するものとする。この場合、θpn(t+1)−θpn(t)＝０と考えることができる。そうすると、減算部５６の出力信号は、θfo(t+1)−θfo(t)で表される。以下、θfo(t+1)−θfo(t)をΔｆoと呼ぶ。
【００４２】
Δｆoは、所定期間（ここでは、１シンボル時間）における周波数オフセットに起因する位相変化量を表す。したがって、ループフィルタ５７を用いて減算部５６の出力信号を平均化することにより、周波数オフセットの推定値が得られる。
【００４３】
なお、加算部５８の出力信号は、θfo(t+1)＋θpn(t+1)＋Δｆoで表される。したがって、遅延部５９の出力信号は、θfo(t)＋θpn(t)＋Δｆoで表される。ここで、上述の定義の通り、θfo(t+1)−θfo(t)＝Δｆoである。また、θpn(t+1)＝θpn(t)と考えることができる。よって、遅延部５９の出力信号は、θfo(t+1)＋θpn(t+1)で表すことができる。したがって、減算部５２の出力信号は、変調成分θd(t+1)を表す。すなわち、仮判定部５３の出力信号は、変調位相についての仮判定結果を表す。
【００４４】
このように、周波数オフセット推定器３１は、受信複素電界情報から変調成分および雑音成分を除去することにより、周波数オフセット推定値を取得する。そして、光受信器２０は、周波数オフセット推定値を利用して、周波数オフセットを補正する。周波数オフセットは、フィードフォワード方式またはフィードバック方式で補正される。第１の実施形態では、フォードフォワード方式で周波数オフセットが補正される。なお、「補正」は、周波数オフセットを補償する処理、および周波数オフセットを小さくする処理を含むものとする。
【００４５】
周波数オフセット補正器３２は、周波数オフセット推定器３１により得られる周波数オフセット推定値に基づいて、複素電界情報の周波数オフセットを補正する。すなわち、周波数オフセット補正器３２は、受信光信号の周波数オフセットを補正する。例えば、周波数オフセット補正器３２は、周波数オフセット推定値の逆特性を複素電界情報に与えることで、周波数オフセットを補償する。この場合、受信シンボルのコンスタレーションは、周波数オフセットを打ち消すように、周波数オフセットに相当する角度だけ回転させられる。
【００４６】
位相再生器３３は、例えば、図５に示すように、ｍ乗器６１、加算器６２、位相計算器６３、減算器６４を有する。この例では、変調方式がｍ値ＰＳＫであるものとする。そして、周波数オフセット補正器３２により周波数オフセットが補正された信号が、位相再生器３３に入力される。位相再生器３３の入力信号は、φdk＋φkで表される。φdkは、変調位相を表す。φkは、キャリア光の位相と局発光の位相との差分（すなわち、位相誤差）を表す。
【００４７】
ｍ乗器６１は、入力信号（φdk＋φk）のｍ乗を計算する。加算器６２は、複数のシンボルについて、ｍ乗器６１の出力信号を足し合わせる。位相計算器６３は、加算器６２の出力信号の偏角を計算し、更にその偏角をｍで割算することにより、φk_avgを計算する。φk_avgは、キャリア光の位相と局発光の位相との差分の推定値（即ち、位相誤差の推定値）を表す。よって、減算器６４において入力信号φdk＋φkからφk_avgを減算することにより、変調位相φkが得られる。
【００４８】
このように、φk_avgは、位相誤差の推定値を表す。そして、位相再生器３３は、入力信号φdk＋φkからφk_avgを減算することにより、変調位相φkを推定する。すなわち、φk_avgは、位相誤差を補償するために使用される。よって、φk_avgは、位相補償量を表す。
【００４９】
識別判定器３４は、位相再生器３３により得られる変調位相φk基づいて、各シンボルのデータを判定する。例えば、変調方式がＱＰＳＫであるときは、シンボル毎に２ビットのデータが判定される。この結果、光送信器１０から送信さるデータが再生される。
【００５０】
積分回路３５は、位相再生器３３において検出される位相誤差（すなわち、位相誤差の推定値または位相補償量）を取得する。そして、積分回路３５は、この位相誤差を積分して第１の積分値を生成する。また、積分回路３５は、位相再生器３３において検出される位相誤差の絶対値を積分して第２の積分値を生成する。
【００５１】
動作パラメータ制御回路３６は、積分回路３５により生成される第１の積分値および第２の積分値に基づいて、動作パラメータ制御信号を生成する。この動作パラメータ制御信号は、周波数オフセット推定器３１に与えられる。すなわち、周波数オフセット推定器３１の動作は、動作パラメータ制御信号によって制御される。
【００５２】
図６は、積分回路３５および動作パラメータ制御回路３６の動作を説明する図である。積分回路３５は、オフセット調整回路７０、積分器７１、絶対値計算器７２、積分器７３を有する。オフセット調整回路７０は、位相誤差のオフセット成分を除去する。位相誤差のオフセット成分は、この実施例では、送信器レーザ光源１２の位相（すなわち、ディザリング信号が重畳されていないときのキャリア光の位相）と局発光の位相との差分に相当する。このとき、オフセット調整回路７０は、位相再生器３３で計算される位相誤差の平均値を計算する。そして、オフセット調整回路７０は、位相誤差と位相誤差の平均値との差分（すなわち、平均値に対する偏差）を出力する。なお、積分回路３５の動作を説明する記載においては、「位相誤差」は、オフセット成分が除去された位相誤差を含むものとする。
【００５３】
積分器７１は、位相誤差を積分して第１の積分値を生成する。絶対値計算器７２は、位相誤差の絶対値を計算する。積分器７３は、絶対値計算器７２により得られる位相誤差の絶対値を積分して第２の積分値を生成する。
【００５４】
動作パラメータ制御回路３６は、減算器７４および比較回路７５を有する。減算器７４は、第１の積分値と第２の積分値との差分を計算する。この実施例では、減算器７４は、第２の積分値から第１の積分値を減算する。以下、この減算結果を差分Ｄと呼ぶ。比較回路７５は、差分Ｄと予め指定されている基準レベルとを比較する。そして、比較回路７５は、この比較結果に基づいて動作パラメータ制御信号を生成する。例えば、差分Ｄが基準レベルよりも大きいときは、比較回路７５は、周波数オフセット推定器３１の推定時間をΔＴだけ短くすることを指示する動作パラメータ制御信号を生成する。一方、差分Ｄが基準レベルよりも小さいときは、比較回路７５は、その推定時間をΔＴだけ長くことを指示する動作パラメータ制御信号を生成する。ΔＴは、例えば、１シンボル時間である。
【００５５】
「周波数オフセット推定器３１の推定時間」は、図３に示す例では、加算器４５によって加算されるシンボルの個数に相当し、図４に示す例では、ループフィルタ５７の平均化時間に相当する。よって、この推定時間は、周波数オフセット推定器３１においてシンボル毎に計算された信号を平均化するための平均化時間に相当する。
【００５６】
なお、差分Ｄと基準レベルとの差分が十分に小さいときは、比較回路７５は、推定時間を変化させないことを指示する動作パラメータ制御信号を生成する。或いは、差分Ｄと基準レベルとの差分が十分に小さいときは、比較回路７５は、動作パラメータ制御信号を出力しなくてもよい。また、比較回路７５は、トリガ信号が与えられたときに、差分Ｄと基準レベルとを比較して動作パラメータ制御信号を生成してもよい。この場合、トリガ信号は、例えば、数秒間隔で比較回路７５に与えられる。
【００５７】
積分回路３５および動作パラメータ制御回路３６により生成される動作パラメータ制御信号は、周波数オフセット推定器３１に与えられる。そして、周波数オフセット推定器３１は、動作パラメータ制御信号により指示される推定時間で、周波数オフセットを推定する。図３に示す例では、周波数オフセット推定器３１は、動作パラメータ制御信号に従って、加算器４５が取得するシンボルの個数（図３では、Ｎ）を決定する。また、図４に示す例では、周波数オフセット推定器３１は、動作パラメータ制御信号に従って、ループフィルタ５７の平均化時間を決定する。ループフィルタ５７の平均化時間は、シンボルの個数で表されてもよい。
【００５８】
次に、周波数オフセット推定のための推定時間（または、平均化時間）を制御しながら周波数オフセットを補正する動作を説明する。
【００５９】
光受信器２０は、図１に示すように、光送信器１０によって生成される光信号を受信する。ここで、光送信器１０は、送信器レーザ光源１２の周波数をロックする機能を有していないものとする。すなわち、光送信器１０において、光信号にディザリング信号は重畳されないものとする。この場合、周波数オフセットは、ほぼ一定である。或いは、周波数オフセットは、温度変化等に起因して時間に対してゆっくりと変化する。したがって、この場合、周波数オフセット推定のための推定時間が長くても、周波数オフセット推定器３１は、実際の周波数オフセットに対して精度よく周波数オフセット推定値を追従させることができる。この結果、周波数オフセット補正器３２において周波数オフセットは十分に補償され、残留周波数オフセットは小さくなる。残留周波数オフセットが小さいときは、変調位相が精度よく推定され、識別判定器３４により再生されるデータの誤り率は低くなる。残留周波数オフセットは、周波数オフセット補正器３２の出力信号に含まれている周波数オフセット成分を意味する。
【００６０】
なお、上述したように、周波数オフセット推定のための推定時間が長いときは、平均化によってＡＳＥ、雑音、分散、非線形効果等に起因する位相誤差が抑制されるので、ビット誤り率は改善する。したがって、残留周波数オフセットを小さく出来るのであれば、周波数オフセット推定のための推定時間を長くすることが好ましいことがある。
【００６１】
ところが、光送信器１０がディザリング信号を利用してレーザ光源をロックする機能を有しているときは、周波数変調でディザリング信号が光信号に重畳される。この場合、周波数オフセットは、ディザリング信号に応じて変動する。このため、ディザリング信号の周波数と、周波数オフセット推定のための推定時間との関係によっては、周波数オフセット推定器３１は、実際の周波数オフセットに対して周波数オフセット推定値を追従させることはできない。
【００６２】
図７は、周波数オフセット推定のための推定時間（以下、推定時間ＥＴ）と残留周波数オフセットとの関係を示す。図７に示す例では、送信器レーザ光源１１の周波数と局発レーザ光源２１の周波数との差分（すなわち、ディザリング信号がないときの周波数オフセット）は、１ＧＨｚである。ディザリング信号の周波数は、１００ＭＨｚである。光信号のシンボルレートは、約２０Ｇｂａｕｄである。
【００６３】
図７（ａ）は、ディザリング信号の周期に対して推定時間ＥＴが十分に短いときの残留周波数オフセットを示している。図７（ａ）においては、推定時間ＥＴは、約２０シンボル時間である。すなわち、推定時間ＥＴは、ディザリング信号の周期の約１０分の１である。この場合、周波数オフセット推定器３１は、実際の周波数オフセットに対して精度よく周波数オフセット推定値を追従させることができる。この結果、周波数オフセット補正器３２において周波数オフセットは十分に補償され、残留周波数オフセットはほぼゼロである。
【００６４】
図７（ｂ）においては、推定時間ＥＴは、約４０シンボル時間である。すなわち、推定時間ＥＴは、ディザリング信号の周期の約５分の１である。この場合、周波数オフセット推定器３１は、実際の周波数オフセットに対して十分に周波数オフセット推定値を追従させることは出来ない。この結果、周波数オフセット補正器３２において周波数オフセットは十分には補償されず、残留周波数オフセットが発生してしまう。
【００６５】
図７（ｃ）においては、推定時間ＥＴは、約１００シンボル時間である。すなわち、推定時間ＥＴは、ディザリング信号の周期の約２分の１である。この場合、周波数オフセット推定器３１による周波数オフセット推定値の精度は低い。この結果、周波数オフセット補正器３２において周波数オフセットは補償されず、大きな残留周波数オフセットが発生してしまう。
【００６６】
このように、ディザリング信号の周波数に対して推定時間ＥＴが長すぎるときは、残留周波数オフセットが発生する。この残留周波数オフセットは、ディザリング信号に起因する。したがって、残留周波数オフセットは、ディザリング信号と実質的に同じ周波数で変動することになる。そして、残留周波数オフセットは、位相再生器３３の動作に影響を与える。
【００６７】
位相再生器３３は、上述したように、入力信号の位相から、キャリア光の位相と局発光の位相との間の差分位相を除去する。この差分位相は、位相誤差（即ち、位相補償量）に相当する。
【００６８】
ここで、残留周波数オフセットがゼロであるときは、位相誤差は、ほぼ一定である。しかし、残留周波数オフセットが存在するときは、その残留周波数オフセットに起因する位相誤差が発生する。すなわち、位相誤差は、残留周波数オフセットに応じて変動する。したがって、この場合、位相誤差は、図８（ａ）に示すように、ディザリング信号と同じ周期で変動する。なお、図８（ａ）に示すθoffは、位相誤差のオフセット成分を表し、残留周波数オフセットがゼロであるときの位相誤差に相当する。
【００６９】
積分回路３５は、位相誤差を積分する。このとき、位相誤差のオフセット成分θoffは、必ずしもゼロではない。そして、オフセット成分θoffがゼロでないときは、積分回路３５において、図８（ｂ）に示すように、位相誤差のオフセット成分θoffが除去される。オフセット成分θoffは、図６に示すオフセット調整回路７０によって除去される。
【００７０】
積分器７１は、図８（ｃ）に示すように、位相誤差を積分して第１の積分値を生成する。このとき、位相誤差の平均はゼロである。よって、第１の積分値は、ほぼゼロである。これに対して、積分器７３は、図８（ｄ）に示すように、位相誤差の絶対値を積分して第２の積分値を生成する。そうすると、第２の積分値は、正の値である。
【００７１】
動作パラメータ制御回路３６において、減算器７４は、第２の積分値から第１の積分ちを減算して差分Ｄを得る。ここで、ディザリング信号に起因する残留周波数オフセットが発生しているときは、差分Ｄは、正の値となる。なお、差分Ｄの絶対値は、残留周波数オフセットの大きさに依存する。例えば、図７（ａ）に示す例では、差分Ｄはほぼゼロになる。一方、図７（ｃ）に示す例では、大きな差分Ｄが得られる。
【００７２】
動作パラメータ制御回路３６は、差分Ｄが基準レベルよりも大きいときは、位相再生器３３において検出される位相誤差が時間に対して周期的に変化していると判定する。この場合、動作パラメータ制御回路３６は、推定時間ＥＴをΔＴだけ短くすることを指示する動作パラメータ制御信号を生成する。そうすると、周波数オフセット推定部３１は、推定時間ＥＴをΔＴだけ短くする。そして、この制御が繰り返し実行され、ディザリング信号の周波数に対して推定時間ＥＴが十分に短くなると、図７（ａ）に示すように、残留周波数オフセットは小さくなる。残留周波数オフセットが小さくなると、識別判定器３４により再生されるデータの誤り率は改善する。
【００７３】
図９は、周波数オフセット推定のための推定時間ＥＴに対するビット誤り率を示す。なお、光信号には、ディザリング信号が重畳されている。
【００７４】
ディザリング信号の周期に対して推定時間ＥＴが長すぎるときは、図９（ａ）に示すように、ビット誤り率は周期的に劣化する。これに対して、ディザリング信号の周期に対して推定時間ＥＴが適切に短縮されると、図９（ｂ）に示すように、ビット誤り率が改善する。
【００７５】
なお、光信号にディザリング信号が重畳されていないときは、周波数オフセットは精度よく補償され、残留周波数オフセットは小さくなる。この場合、位相再生器３３において検出される位相誤差はほぼ一定である。そうすると、積分器７１により得られる第１の積分値と積分器７３により得られる第２の積分値との間の差分（すなわち、差分Ｄ）は、ほぼゼロである。したがって、差分Ｄは基準レベルよりも小さくなり、動作パラメータ制御回路３６は、推定時間ＥＴをΔＴだけ長くすることを指示する動作パラメータ制御信号を生成する。
【００７６】
周波数オフセット推定部３１は、この動作パラメータ制御信号を受け取ると、推定時間ＥＴをΔＴだけ長くする。そして、この制御が繰り返し実行されると、ディザリング信号の周波数に対して推定時間ＥＴが十分に長くなる。この結果、ＡＳＥ、雑音、分散、非線形効果等に起因する位相誤差が平均化によって抑制される。
【００７７】
図１０は、第１の実施形態に係る周波数オフセット補償方法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、ＤＳＰ２５により繰り返し実行される。また、ＤＳＰ２５には、フロントエンド回路（局発レーザ光源２１、９０°光ハイブリッド回路２２、受光器２３ａ、２３ｂ、Ａ／Ｄコンバータ２４ａ、２４ｂ等）から受信光信号を表すベースバンド信号（複素電界情報）が入力される。
【００７８】
Ｓ１において、周波数オフセット推定器３１は、動作パラメータ制御回路３６から与えられる動作パラメータ制御信号に応じて、周波数オフセット推定の平均化時間（即ち、周波数オフセット推定器３１の推定時間）を更新する。なお、このフローチャートの処理が開始されたときは、Ｓ１において、周波数オフセット推定の平均化時間の初期値が周波数オフセット推定器３１に与えられる。
【００７９】
Ｓ２において、周波数オフセット推定器３１は、更新された平均化時間で、周波数オフセットを推定する。そして、周波数オフセット補正器３２は、周波数オフセット推定器３１により推定される周波数オフセットに基づいて、受信信号の周波数オフセットを補正する。なお、「補正する」は、受信信号の周波数オフセットを完全に補償する処理に限定されるものではなく、受信信号の周波数オフセットを小さくする処理も含む。
【００８０】
Ｓ３において、位相再生器３３は、周波数オフセットが補正された受信信号の位相誤差を補償することにより、変調位相を再生する。なお、識別判定器３４は、位相再生器３３により再生された変調位相に基づいて、送信データを再生する。
【００８１】
Ｓ４において、積分回路３５は、位相再生器３３において検出される位相誤差を取得する。オフセット調整回路７０は、位相誤差のオフセット成分を除去する。位相誤差のオフセット成分は、キャリア光の位相と局発光の位相との差分（図８（ａ）では、θoff）に相当する。このとき、オフセット調整回路７０は、例えば、位相誤差の平均を計算する。そして、オフセット調整回路７０は、図８（ｂ）に示すように、平均値に対する位相誤差の偏差を算出する。これにより、オフセット成分が除去された位相誤差が得られる。
【００８２】
Ｓ５において、積分器７１は、位相誤差を積分することにより、第１の積分値を生成する。Ｓ６において、絶対値計算器７２は、位相誤差の絶対値を計算する。Ｓ７において、積分器７３は、絶対値計算器７２により得られる位相誤差の絶対値を積分して第２の積分値を生成する。
【００８３】
Ｓ８において、動作パラメータ制御回路３６は、第１の積分値と第２の積分値との差分を計算する。上述した実施例では、第２の積分値から第１の積分値を減算することにより差分が生成される。Ｓ９において、動作パラメータ制御回路３６は、Ｓ８で得られる差分Ｄと基準レベルとを比較する。
【００８４】
Ｓ８の差分が基準レベルより大いときは、動作パラメータ制御回路３６は、Ｓ１０において、周波数オフセット推定の平均化時間をΔＴだけ短くするための動作パラメータ制御信号を生成する。一方、Ｓ８の差分が基準レベルより大きくないときは、動作パラメータ制御回路３６は、Ｓ１１において、周波数オフセット推定の平均化時間をΔＴだけ長くするための動作パラメータ制御信号を生成する。ΔＴは、例えば、１シンボル時間である。そして、この動作パラメータ制御信号は、周波数オフセット推定器３１に与えられる。この後、ＤＳＰ２５の処理は、Ｓ１に戻る。
【００８５】
このように、ＤＳＰ２５は、図１０に示すフローチャートの処理を繰り返し実行する。これにより、周波数オフセット推定の平均化時間は、受信光信号の位相誤差に応じて適切に調整される。例えば、光信号にディザリング信号が重畳されているときは、残留周波数オフセットに起因して位相誤差が時間に対して周期的に変動することがある。この場合、光受信器２０は、位相誤差の周期的な変動を検出すると、周波数オフセット推定の平均化時間を短くする。この結果、周波数オフセットが精度よく補償され、データ誤り率が改善する。一方、位相誤差の周期的な変動が検出されないときは、光受信器２０は、周波数オフセット推定の平均化時間を長くする。この場合、平均化によってＡＳＥ、雑音、分散、非線形効果等に起因する位相誤差が抑制される。
【００８６】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、周波数オフセットは、フィードフォワード方式で補償される。これに対して、第２の実施形態においては、フォードバック方式で周波数オフセットが補償される。
【００８７】
図１１は、第２の実施形態の光受信器の構成を示す。第２の実施形態においては、局発レーザ光源２１は、周波数オフセット推定器３１からの指示に従って発振周波数を制御する。すなわち、局発光の周波数は、周波数オフセット推定器３１からの指示に従って制御される。また、第２の実施形態においては、光受信器２０は、周波数オフセット補正器３２を有していなくてもよい。
【００８８】
動作パラメータ制御回路３６は、局発レーザ光源２１の周波数を制御する周期を指示する動作パラメータ制御信号を生成する。動作パラメータ制御信号を生成する方法については、後述する。
【００８９】
周波数オフセット推定器３１は、第１の実施形態と同様に、周波数オフセットを推定する。ただし、第２の実施形態では、周波数オフセット推定における平均化時間は、一定であってもよい。そして、周波数オフセット推定器３１は、動作パラメータ制御回路３６により生成される動作パラメータ制御信号に従って、局発レーザ光源２１を制御する。
【００９０】
図１２は、第２の実施形態の周波数オフセット推定器３１の一例を示す。第２の実施形態の周波数オフセット推定器３１は、偏角算出部５１、減算部５２、仮判定部５３、減算部５４、遅延部５５、減算部５６、ループフィルタ５７、加算部５８、遅延部５９に加えて、光源コントローラ８１を有する。
【００９１】
光源コントローラ８１は、動作パラメータ制御回路３６により生成される動作パラメータ制御信号に従って、局発レーザ光源２１を制御する。動作パラメータ制御信号は、第２の実施形態では、局発レーザ光源２１の周波数を制御する周期を指示する。したがって、光源コントローラ８１は、動作パラメータ制御回路３６から指示される周期で、局発レーザ光源２１の周波数を更新する。
【００９２】
局発レーザ光源２１の周波数は、周波数オフセットに基づいて制御される。すなわち、局発レーザ光源２１の周波数は、周波数オフセットを補償するように、または周波数オフセットを小さくするように制御される。このとき、光源コントローラ８１は、動作パラメータ制御回路３６から指示される周期で、局発レーザ光源２１の周波数を更新する。
【００９３】
なお、図１２に示す例では、図４に示す構成に光源コントローラ８１を追加することで第２の実施形態の周波数オフセット推定器３１が実現されているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、図３に示す構成に光源コントローラ８１を追加することで第２の実施形態の周波数オフセット推定器３１を実現してもよい。
【００９４】
図１３は、第２の実施形態に係る周波数オフセット補償方法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、ＤＳＰ２５により繰り返し実行される。また、ＤＳＰ２５には、フロントエンド回路（局発レーザ光源２１、９０°光ハイブリッド回路２２、受光器２３ａ、２３ｂ、Ａ／Ｄコンバータ２４ａ、２４ｂ等）から受信光信号を表すベースバンド信号（複素電界情報）が入力される。なお、周波数オフセット推定器３１は、常時、周波数オフセットを推定しているものとする。
【００９５】
Ｓ２１において、光源コントローラ８１は、動作パラメータ制御回路３６から与えられる動作パラメータ制御信号に応じて、局発光周波数の制御周期を更新する。なお、このフローチャートの処理が開始されたときは、Ｓ２１において、局発光周波数の制御周期の初期値が光源コントローラ８１に与えられる。
【００９６】
Ｓ２２において、光源コントローラ８１は、周波数オフセット推定器３１により計算される周波数オフセット推定値に基づいて局発レーザ光源２１の周波数を制御する。このとき、光源コントローラ８１は、Ｓ２１で更新された制御周期で、局発レーザ光源２１の周波数を制御する。すなわち、局発レーザ光源２１の周波数は、制御周期ごとに、周波数オフセット推定値に基づいて制御される。このとき、光源コントローラ８１は、周波数オフセットが補償されるように、局発レーザ光源２１の周波数を制御する。なお、各制御周期期間内では、局発レーザ光源２１の周波数は、実質的に一定である。
【００９７】
Ｓ２３〜Ｓ２９の処理は、図１０に示すＳ３〜Ｓ９と実質的に同じである。すなわち、ＤＳＰ２５は、第１の積分値と第２の積分値との差分を計算する。
【００９８】
Ｓ２８の差分が基準レベルより大いときは、動作パラメータ制御回路３６は、Ｓ３０において、局発光周波数の制御周期をΔＴだけ短くするための動作パラメータ制御信号を生成する。一方、Ｓ２８の差分が基準レベルより大きくないときは、動作パラメータ制御回路３６は、Ｓ３１において、局発光周波数の制御周期をΔＴだけ長くするための動作パラメータ制御信号を生成する。第２の実施形態のΔＴは、第１の実施形態と同じであってもよいし、第１の実施形態と異なっていてもよい。そして、動作パラメータ制御信号は、光源コントローラ８１に与えられる。この後、ＤＳＰ２５の処理は、Ｓ２１に戻る。
【００９９】
このように、第２の実施形態では、局発光周波数の制御周期は、受信光信号の位相誤差に応じて適切に調整される。たとえば、光信号にディザリング信号が重畳されているときは、残留周波数オフセットに起因して位相誤差が時間に対して周期的に変動することがある。この場合、光受信器２０は、位相誤差の周期的な変動を検出すると、局発光周波数の制御周期を短くする。この結果、周波数オフセットが精度よく補償され、データ誤り率が改善する。
【０１００】
なお、第１の実施形態と同様に、第２の実施形態においても、位相再生器３３において検出される位相誤差に応じて周波数オフセット推定の平均化時間を制御してもよい。この場合、周波数オフセット推定器３１は、動作モード制御回路３６による動作モード制御信号に従って、周波数オフセット推定の平均化時間を制御すると共に、局発光周波数の制御周期を制御する。
【０１０１】
＜第３の実施形態＞
第１の実施形態では、位相再生器３３において検出される位相誤差に基づいて周波数オフセット推定の平均化時間が制御される。これに対して、第３の実施形態では、再生データのＦＥＣエラー訂正数に基づいて、周波数オフセット推定の平均化時間が制御される。なお、第３の実施形態の光通信システムにおいては、データは、ＦＥＣが付与されたパケットまたはフレームに格納されて伝送される。
【０１０２】
上述したように、位相再生器３３において検出される位相誤差の変動が大きいときは、ビット誤り率が劣化する。例えば、光信号にディザリング信号が重畳されており、且つ、周波数オフセット推定の平均化時間が長いときは、図９（ａ）に示すように、ビット誤り率は周期的に劣化する。この場合、再生データのＦＥＣエラー訂正数も周期的に変化することになる。したがって、位相誤差を直接的にモニタする代わりに、再生データのＦＥＣエラー訂正数をモニタすることによって、第１の実施形態と同様の制御を実現できる。
【０１０３】
図１４は、第３の実施形態の光受信器の構成を示す。なお、図１４においては、局発レーザ光源２１、９０°光ハイブリッド回路２２、受光器２３ａ、２３ｂは、省略されている。
【０１０４】
ＤＳＰ２５は、周波数オフセット推定器３１、周波数オフセット補正器３２、位相再生器３３、識別判定器３４、動作パラメータ制御回路３６、ＦＥＣ回路９１、平均化回路９２、積分回路９３を有する。周波数オフセット推定器３１、周波数オフセット補正器３２、位相再生器３３、識別判定器３４は、第１の実施形態と実質的に同じなので、説明を省略する。
【０１０５】
ＦＥＣ回路９１は、再生データについてＦＥＣ処理を行い、ＦＥＣエラー訂正回数を検出する。平均化回路９２は、ＦＥＣエラー訂正回数の平均を計算する。積分回路９３は、ＦＥＣエラー訂正回数の平均に対する偏差を積分して第１の積分値を生成する。また、積分回路９３は、ＦＥＣエラー訂正回数の平均に対する偏差の絶対値を積分して第２の積分値を生成する。なお、ＦＥＣエラー訂正回数について第１および第２の積分値を生成する処理は、第１の実施形態において位相誤差について第１および第２の積分値を生成する処理と実質的に同じである。
【０１０６】
他の処理は、第１および第３の実施形態において互いに実質的に同じである。即ち、動作パラメータ制御回路３６は、ＦＥＣエラー訂正回数についての第１および第２の積分値に基づいて、周波数オフセット推定の平均化時間を制御する。そして、周波数オフセット推定器３１は、動作パラメータ制御回路３６により指示される平均化時間で周波数オフセットを推定する。
【０１０７】
＜第４の実施形態＞
第２の実施形態では、位相再生器３３において検出される位相誤差に基づいて局発周波数の制御周期が制御される。これに対して、第４の実施形態では、再生データのＦＥＣエラー訂正数に基づいて、局発周波数の制御周期が制御される。なお、第４の実施形態の光通信システムにおいても、データは、ＦＥＣが付与されたパケットまたはフレームに格納されて伝送される。
【０１０８】
第４の実施形態の光受信器２０において、ＦＥＣ回路９１、平均化回路９２、積分回路９３の処理は、実質的に第３の実施形態と同じである。また、動作パラメータ制御回路３６および周波数オフセット推定器３１が局発レーザ光源２１を制御する処理は、実質的に第３の実施形態と同じである。
【０１０９】
＜他の実施形態＞
周波数オフセットの周期的な変化が検出されないときは、光受信器２０は、光信号にディザリング信号が重畳されていないと判定することができる。したがって、光受信器２０は、周波数オフセットの周期的な変化が検出されたときに限って、図１０または図１３に示すフローチャートの処理を実行してもよい。
【０１１０】
光受信器２０は、周波数オフセットの周期的な変化を検出したときは、その旨を光送信器１０へ通知してもよい。この通知は、例えば、光受信器２０から光送信器１０へ伝送されるパケットまたはフレームのＦＥＣ領域内の空きビットを使用して実現される。あるいは、この通知は、光受信器２０から光送信器１０へ伝搬される光の周波数を利用して実現してもよい。この場合、光送信器１０は、光受信器２０からの通知に応じて、光信号を生成する動作を制御してもよい。また、光送信器１０および光受信器２０は、マスター／スレーブ方式で、光送信器１０の周波数を表す情報を共有してもよい。
【符号の説明】
【０１１１】
１  光通信システム
１０  光送信器
１１  送信器レーザ光源
１４  ディザリング信号生成器
２０  光受信器
２１  局発レーザ光源
２５  デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）
３１  周波数オフセット推定器
３２  周波数オフセット補正器
３３  位相再生器
３４  識別判定器
３５  積分回路
３６  動作パラメータ制御回路
７１、７３  積分器
７２  絶対値計算器
８１  光源コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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