(57)【要約】  パイロット信号検出部（２４ａ）により検出されたパイロット信号とシングルキャリア信号とから、パイロット信号の振幅歪み量及びパイロット信号の位相歪み量をそれぞれ推定する歪み量推定部（２４ｂ）と、歪み量推定部（２４ｂ）により推定された振幅歪み量を用いて、シングルキャリア信号の振幅歪みを補正し、歪み量推定部（２４ｂ）により推定された位相歪み量を用いて、シングルキャリア信号の位相歪みを補正する歪み補正部（２４ｅ）とを備えるように、光受信器（４）を構成した。
2019171587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同位相軸及び直交位相軸を有する複素平面に信号点が存在しているシングルキャリア信号に含まれているパイロット信号を検出するパイロット信号検出部と、
前記パイロット信号検出部により検出されたパイロット信号と前記シングルキャリア信号とから、前記パイロット信号の振幅歪み量及び前記パイロット信号の位相歪み量をそれぞれ推定する歪み量推定部と、
前記歪み量推定部により推定された振幅歪み量を用いて、前記シングルキャリア信号の振幅歪みを補正し、前記歪み量推定部により推定された位相歪み量を用いて、前記シングルキャリア信号の位相歪みを補正する歪み補正部と、
前記歪み補正部により振幅歪み及び位相歪みのそれぞれが補正されたシングルキャリア信号を復調する復調部と
を備えた光受信器。
【請求項２】
前記歪み量推定部は、前記パイロット信号検出部により検出されたパイロット信号と、当該パイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号とが等しい信号であることに基づいて、前記シングルキャリア信号を実数部と虚数部に分解し、前記虚数部から前記パイロット信号の振幅歪み量を推定し、前記実数部から前記パイロット信号の位相歪み量を推定することを特徴とする請求項１記載の光受信器。
【請求項３】
前記歪み補正部は、
前記パイロット信号を検出するための前記パイロット信号検出部の処理時間と、前記振幅歪み量及び前記位相歪み量のそれぞれを推定するための前記歪み量推定部の処理時間との総時間分だけ、前記シングルキャリア信号を遅延し、
前記振幅歪み量を用いて、前記遅延したシングルキャリア信号の振幅歪みを補正するとともに、前記位相歪み量を用いて、前記振幅歪みを補正したシングルキャリア信号の位相歪みを補正し、あるいは、前記位相歪み量を用いて、前記遅延したシングルキャリア信号の位相歪みを補正するとともに、前記振幅歪み量を用いて、前記位相歪みを補正したシングルキャリア信号の振幅歪みを補正することを特徴とする請求項１記載の光受信器。
【請求項４】
第１の偏波についての第１のシングルキャリア信号と、前記第１の偏波と直交している第２の偏波についての第２のシングルキャリア信号とのそれぞれが、前記複素平面に信号点が存在しているシングルキャリア信号であり、
前記第１のシングルキャリア信号と、前記第２のシングルキャリア信号とが多重されている偏波多重信号の信号分離処理を実施して、分離した前記第１のシングルキャリア信号と、分離した前記第２のシングルキャリア信号とを前記パイロット信号検出部に出力する偏波分離部を備え、
前記パイロット信号検出部は、前記分離した第１のシングルキャリア信号に含まれている第１のパイロット信号を検出するとともに、前記分離した第２のシングルキャリア信号に含まれている第２のパイロット信号を検出し、
前記歪み量推定部は、前記第１のパイロット信号と前記分離した第１のシングルキャリア信号とから、前記第１のパイロット信号の第１の振幅歪み量及び前記第１のパイロット信号の第１の位相歪み量をそれぞれ推定するとともに、前記第２のパイロット信号と前記分離した第２のシングルキャリア信号とから、前記第２のパイロット信号の第２の振幅歪み量及び前記第２のパイロット信号の第２の位相歪み量をそれぞれ推定し、
前記歪み補正部は、前記第１の振幅歪み量を用いて、前記分離した第１のシングルキャリア信号の振幅歪みを補正し、前記第１の位相歪み量を用いて、前記分離した第１のシングルキャリア信号の位相歪みを補正し、前記第２の振幅歪み量を用いて、前記分離した第２のシングルキャリア信号の振幅歪みを補正し、前記第２の位相歪み量を用いて、前記分離した第２のシングルキャリア信号の位相歪みを補正し、
前記復調部は、前記歪み補正部により振幅歪み及び位相歪みのそれぞれが補正された第１のシングルキャリア信号を復調し、前記歪み補正部により振幅歪み及び位相歪みのそれぞれが補正された第２のシングルキャリア信号を復調することを特徴とする請求項１記載の光受信器。
【請求項５】
同位相軸及び直交位相軸を有する複素平面に信号点が存在しているシングルキャリア信号にパイロット信号を含め、前記パイロット信号を含んでいるシングルキャリア信号を送信する光送信器と、
前記光送信器から送信されたシングルキャリア信号を受信し、前記受信したシングルキャリア信号を復調する光受信器とを備え、
前記光受信器は、
前記受信したシングルキャリア信号に含まれているパイロット信号を検出するパイロット信号検出部と、
前記パイロット信号検出部により検出されたパイロット信号と前記受信したシングルキャリア信号とから、前記パイロット信号の振幅歪み量及び前記パイロット信号の位相歪み量をそれぞれ推定する歪み量推定部と、
前記歪み量推定部により推定された振幅歪み量を用いて、前記受信したシングルキャリア信号の振幅歪みを補正し、前記歪み量推定部により推定された位相歪み量を用いて、前記受信したシングルキャリア信号の位相歪みを補正する歪み補正部と、
前記歪み補正部により振幅歪み及び位相歪みのそれぞれが補正されたシングルキャリア信号を復調する復調部と
を備えていることを特徴とする光送受信システム。
【請求項６】
前記光送信器は、前記シングルキャリア信号に含めるパイロット信号が、当該パイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号であることを特徴とする請求項５記載の光送受信システム。
【請求項７】
前記光送信器は、
フレーム同期信号を格納する第１のフレームと、パイロット信号を格納する第２のフレームと、シングルキャリア信号のペイロードを格納する第３のフレームとが配置されているバーストフレームを生成し、
前記バーストフレームのシングルキャリア信号を前記光受信器に送信することを特徴とする請求項５記載の光送受信システム。
【請求項８】
前記光送信器は、前記パイロット信号及び前記シングルキャリア信号のペイロードのそれぞれを四値位相変調方式で変調し、変調したパイロット信号を前記第２のフレームに格納し、変調したペイロードを前記第３のフレームに格納することを特徴とする請求項７記載の光送受信システム。
【請求項９】
前記光受信器は、
局発光源から出力された局発光を用いて、前記光送信器から送信されたシングルキャリア信号の先頭を検出するフレーム同期部と、
前記フレーム同期部により先頭が検出されたシングルキャリア信号の周波数と、前記局発光の周波数との周波数誤差を検出し、前記シングルキャリア信号の周波数に含まれている前記周波数誤差を除去する周波数補償部と、
前記フレーム同期部により先頭が検出されたシングルキャリア信号の位相に含まれている位相雑音を除去する位相補償部と
を備えていることを特徴とする請求項５記載の光送受信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、同位相軸（Ｉｎ−Ｐｈａｓｅ軸：Ｉ軸）及び直交位相軸（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−Ｐｈａｓｅ軸：Ｑ軸）を有する複素平面に信号点が存在しているシングルキャリア信号を復調する光受信器と、シングルキャリア信号を復調する光受信器を含む光送受信システムとに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＥＥＥ８０２．３では、１００Ｇイーサネットパッシブオプティカルネットワーク（以下、「１００Ｇ−ＥＰＯＮ」と称する。）を規格している。ＩＥＥＥ８０２．３は、米国電機電子技術者協会（ＩＥＥＥ）により発表されたイーサネットに関する規格である。（イーサネットは登録商標）
１００Ｇ−ＥＰＯＮでは、１００Ｇｂｐｓ（Ｇｉｇａ  Ｂｉｔｓ  Ｐｅｒ  Ｓｅｃｏｎｄ）級の伝送速度を達成するネットワークとして、コヒーレントパッシブオプティカルネットワーク（以下、「Ｃｏｈｅｒｅｎｔ ＰＯＮ」と称する。）を候補に挙げている。
Ｃｏｈｅｒｅｎｔ ＰＯＮは、同期検波方式とディジタル信号処理とを組み合わせて、ディジタルコヒーレント受信を行う手法である。Ｃｏｈｅｒｅｎｔ ＰＯＮを実施する光受信器は、多値信号を高い感度で復調することができる。【０００３】
しかし、ディジタルコヒーレント受信の性能は、Ｉ軸とＱ軸の不均衡であるＩＱ歪みによって制限される。ＩＱ歪みは、送受信デバイスの不完全性から生じる。
特に、光アクセスネットワークで使用される低コストデバイスは、大きなＩＱ歪みをもたらすため、ディジタルコヒーレント受信の性能は、深刻な劣化を生じる。【０００４】
以下の特許文献１には、直交周波数分割多重信号における第１のキャリア周波及び第２のキャリア周波数のそれぞれに変調された既知信号を用いて、ＩＱインバランスを補償する補償方法が開示されている。
以下、直交周波数分割多重をＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）と称する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１４−５０２８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている補償方法では、ＩＱインバランスを補償する際、ＯＦＤＭ信号における第１のキャリア周波及び第２のキャリア周波数のそれぞれに変調された既知信号を用いている。しかし、上記の既知信号を用いる補償方法では、Ｉ軸及びＱ軸を有する複素平面に信号点が存在しているシングルキャリア信号におけるＩＱ歪みについては、補償することができないという課題があった。【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、Ｉ軸及びＱ軸を有する複素平面に信号点が存在しているシングルキャリア信号におけるＩＱ歪みを補償することができる光受信器を得ることを目的とする。
また、この発明は、Ｉ軸及びＱ軸を有する複素平面に信号点が存在しているシングルキャリア信号におけるＩＱ歪みを補償することができる光受信器を備える光送受信システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る光受信器は、同位相軸及び直交位相軸を有する複素平面に信号点が存在しているシングルキャリア信号に含まれているパイロット信号を検出するパイロット信号検出部と、パイロット信号検出部により検出されたパイロット信号とシングルキャリア信号とから、パイロット信号の振幅歪み量及びパイロット信号の位相歪み量をそれぞれ推定する歪み量推定部と、歪み量推定部により推定された振幅歪み量を用いて、シングルキャリア信号の振幅歪みを補正し、歪み量推定部により推定された位相歪み量を用いて、シングルキャリア信号の位相歪みを補正する歪み補正部とを設け、復調部が、歪み補正部により振幅歪み及び位相歪みのそれぞれが補正されたシングルキャリア信号を復調するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、パイロット信号検出部により検出されたパイロット信号とシングルキャリア信号とから、パイロット信号の振幅歪み量及びパイロット信号の位相歪み量をそれぞれ推定する歪み量推定部と、歪み量推定部により推定された振幅歪み量を用いて、シングルキャリア信号の振幅歪みを補正し、歪み量推定部により推定された位相歪み量を用いて、シングルキャリア信号の位相歪みを補正する歪み補正部とを備えるように、光受信器を構成した。したがって、この発明に係る光受信器は、Ｉ軸及びＱ軸を有する複素平面に信号点が存在しているシングルキャリア信号におけるＩＱ歪みを補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１による光送受信システムを示す構成図である。
【図２】ＩＱ歪み補償部２４の内部を示す構成図である。
【図３】ディジタル信号処理部１３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
【図４】ディジタル信号処理部１３がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
【図５】パイロット信号を含んでいるシングルキャリア信号のフレーム構成を示す説明図である。
【図６】ＩＱ歪みが付加されていないシングルキャリア信号の周波数スペクトル及びＩＱ歪みが付加されているシングルキャリア信号の周波数スペクトルを示す説明図である。
【図７】歪み量推定部２４ｂにより推定される位相歪み量θハット及び振幅歪み量ｇハットのそれぞれのシミュレーション結果を示す説明図である。
【図８】復調部２５により復調されたシングルキャリア信号ｒｎのビット誤り率の実験結果を示す説明図である。
【図９】図９Ａは、シングルキャリア信号ｒｎにおけるＩＱ歪みの補償処理が行われていない場合の信号点の配置を示す説明図、図９Ｂは、図１に示す光受信器４のように、シングルキャリア信号ｒｎにおけるＩＱ歪みの補償処理を行っている場合の信号点の配置を示す説明図である。
【図１０】実施の形態２による光送受信システムを示す構成図である。
【図１１】ＩＱ歪み補償部１０５の内部を示す構成図である。
【図１２】ディジタル信号処理部９３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
【図１３】第１のシングルキャリア信号と第２のシングルキャリア信号とが多重されている偏波多重信号のフレーム構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による光送受信システムを示す構成図である。
図２は、ＩＱ歪み補償部２４の内部を示す構成図である。
図３は、ディジタル信号処理部１３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図１から図３において、光送信器１は、光源１ａを備えており、光ファイバ２を介して光受信器４と接続されている。
光送信器１は、同位相軸（Ｉｎ−Ｐｈａｓｅ軸：Ｉ軸）及び直交位相軸（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−Ｐｈａｓｅ軸：Ｑ軸）を有する複素平面に信号点が存在しているシングルキャリア信号にパイロット信号を含める。
光送信器１がシングルキャリア信号に含めるパイロット信号は、当該パイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号である。
光送信器１は、光源１ａから出力される光を用いて、パイロット信号を含んでいるシングルキャリア信号を光信号として、光ファイバ２に出力することで、シングルキャリア信号を光受信器４に送信する。
【００１３】
光ファイバ２は、一端が光送信器１と接続され、他端が光受信器４と接続されている光伝送路である。
局発光源３は、局発光である局発信号を光受信器４に出力する光源である。
光受信器４は、光電変換回路１１、アナログデジタル変換器であるＡ／Ｄ変換器１２及びディジタル信号処理部１３を備えている。
光受信器４は、光送信器１から送信されたシングルキャリア信号を受信し、受信したシングルキャリア信号を復調するディジタルコヒーレント受信器である。
【００１４】
光電変換回路１１は、光送信器１から送信されたシングルキャリア信号を光信号から電気信号に変換するとともに、局発光源３から出力された局発信号を光信号から電気信号に変換する。
光電変換回路１１は、電気信号であるシングルキャリア信号と、電気信号である局発信号とをＡ／Ｄ変換器１２に出力する。
Ａ／Ｄ変換器１２は、光電変換回路１１から出力されたシングルキャリア信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するとともに、光電変換回路１１から出力された局発信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。
Ａ／Ｄ変換器１２は、ディジタル信号であるシングルキャリア信号と、ディジタル信号である局発信号とをディジタル信号処理部１３に出力する。
【００１５】
ディジタル信号処理部１３は、フレーム同期部２１、周波数補償部２２、位相補償部２３、ＩＱ歪み補償部２４及び復調部２５を備えている。
フレーム同期部２１は、例えば、図３に示すフレーム同期回路４１で実現される。
フレーム同期部２１は、Ａ／Ｄ変換器１２から出力された局発信号を用いて、Ａ／Ｄ変換器１２から出力されたシングルキャリア信号の先頭を検出し、先頭を検出したシングルキャリア信号及び局発信号のそれぞれを周波数補償部２２に出力する。
【００１６】
周波数補償部２２は、例えば、図３に示す周波数補償回路４２で実現される。
周波数補償部２２は、フレーム同期部２１から出力されたシングルキャリア信号の周波数と局発信号の周波数との周波数誤差を検出し、シングルキャリア信号の周波数に含まれている周波数誤差を除去する処理を実施する。
周波数補償部２２は、周波数誤差を除去したシングルキャリア信号を位相補償部２３に出力する。
位相補償部２３は、例えば、図３に示す位相補償回路４３で実現される。
位相補償部２３は、周波数補償部２２から出力されたシングルキャリア信号の位相に含まれている位相雑音を除去する処理を実施する。
位相補償部２３は、位相雑音を除去したシングルキャリア信号をＩＱ歪み補償部２４に出力する。
【００１７】
ＩＱ歪み補償部２４は、図２に示すように、パイロット信号検出部２４ａ、歪み量推定部２４ｂ及び歪み補正部２４ｅを備えている。
パイロット信号検出部２４ａは、例えば、図３に示す信号検出回路４４で実現される。
パイロット信号検出部２４ａは、位相補償部２３から出力されたシングルキャリア信号に含まれているパイロット信号を検出し、パイロット信号を歪み量推定部２４ｂに出力する処理を実施する。
【００１８】
歪み量推定部２４ｂは、歪み量推定処理部２４ｃ及び平均化処理部２４ｄを備えており、例えば、図３に示す歪み量推定回路４５で実現される。
歪み量推定部２４ｂは、パイロット信号検出部２４ａから出力されたパイロット信号とシングルキャリア信号とから、パイロット信号の振幅歪みの大きさである振幅歪み量及びパイロット信号の位相歪みの大きさである位相歪み量をそれぞれ推定する処理を実施する。
歪み量推定部２４ｂは、振幅歪み量及び位相歪み量のそれぞれを歪み補正部２４ｅに出力する。
【００１９】
歪み量推定処理部２４ｃは、パイロット信号検出部２４ａから出力されたパイロット信号が、当該パイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号であることに基づいて、シングルキャリア信号を実数部と虚数部に分解する処理を実施する。
歪み量推定処理部２４ｃは、シングルキャリア信号の虚数部からパイロット信号の振幅歪み量を推定し、シングルキャリア信号の実数部からパイロット信号の位相歪み量を推定する処理を実施する。
平均化処理部２４ｄは、歪み量推定処理部２４ｃによりＮ回推定された振幅歪み量を平均化することで、平均振幅歪み量を算出する処理を実施する。
平均化処理部２４ｄは、歪み量推定処理部２４ｃによりＮ回推定された位相歪み量を平均化することで、平均位相歪み量を算出する処理を実施する。
【００２０】
歪み補正部２４ｅは、遅延部２４ｆ及び歪み補正処理部２４ｇを備えており、例えば、図３に示す歪み補正回路４６で実現される。
歪み補正部２４ｅは、平均化処理部２４ｄにより算出された平均振幅歪み量を用いて、シングルキャリア信号の振幅歪みを補正する処理を実施する。
また、歪み補正部２４ｅは、平均化処理部２４ｄにより算出された平均位相歪み量を用いて、シングルキャリア信号の位相歪みを補正する処理を実施する。
歪み補正部２４ｅは、振幅歪み及び位相歪みのそれぞれを補正したシングルキャリア信号を復調部２５に出力する。
【００２１】
遅延部２４ｆは、パイロット信号を検出するためのパイロット信号検出部２４ａの処理時間と、平均振幅歪み量及び平均位相歪み量のそれぞれを算出するための歪み量推定部２４ｂの処理時間との総時間分だけ、シングルキャリア信号を遅延する処理を実施する。
遅延部２４ｆは、遅延したシングルキャリア信号を歪み補正処理部２４ｇに出力する。
歪み補正処理部２４ｇは、平均化処理部２４ｄにより算出された平均振幅歪み量を用いて、遅延部２４ｆから出力されたシングルキャリア信号の振幅歪みを補正する処理を実施する。
また、歪み補正処理部２４ｇは、平均化処理部２４ｄにより算出された平均位相歪み量を用いて、振幅歪みを補正したシングルキャリア信号の位相歪みを補正する処理を実施する。
【００２２】
復調部２５は、例えば、図３に示す復調回路４７で実現される。
復調部２５は、歪み補正処理部２４ｇにより振幅歪み及び位相歪みのそれぞれが補正されたシングルキャリア信号を復調する処理を実施する。
【００２３】
図１では、ディジタル信号処理部１３の構成要素であるフレーム同期部２１、周波数補償部２２、位相補償部２３、パイロット信号検出部２４ａ、歪み量推定部２４ｂ、歪み補正部２４ｅ及び復調部２５のそれぞれが、図３に示すような専用のハードウェアで実現されるものを想定している。即ち、ディジタル信号処理部１３が、フレーム同期回路４１、周波数補償回路４２、位相補償回路４３、信号検出回路４４、歪み量推定回路４５、歪み補正回路４６及び復調回路４７で実現されるものを想定している。
フレーム同期回路４１、周波数補償回路４２、位相補償回路４３、信号検出回路４４、歪み量推定回路４５、歪み補正回路４６及び復調回路４７は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、または、これらを組み合わせたものが該当する。
図４は、ディジタル信号処理部１３がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
【００２４】
ディジタル信号処理部１３の構成要素は、専用のハードウェアで実現されるものに限るものではなく、ディジタル信号処理部１３がソフトウェア、ファームウェア、または、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現されるものであってもよい。
ソフトウェア又はファームウェアはプログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が該当する。
【００２５】
ディジタル信号処理部１３がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合、フレーム同期部２１、周波数補償部２２、位相補償部２３、パイロット信号検出部２４ａ、歪み量推定部２４ｂ、歪み補正部２４ｅ及び復調部２５の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ５２に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ５１がメモリ５２に格納されているプログラムを実行する。
また、図３では、ディジタル信号処理部１３の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアで実現される例を示し、図４では、ディジタル信号処理部１３がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される例を示している。しかし、ディジタル信号処理部１３における一部の構成要素が専用のハードウェアで実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェアなどで実現されるものであってもよい。
【００２６】
次に、図１に示す光送受信システムの動作について説明する。
光送信器１は、Ｉ軸及Ｑ軸を有する複素平面に信号点が存在しているシングルキャリア信号を生成し、シングルキャリア信号にパイロット信号を含める。
ここで、図５は、パイロット信号を含んでいるシングルキャリア信号のフレーム構成を示す説明図である。
シングルキャリア信号のフレームは、バーストフレーム６１である。
バーストフレーム６１には、フレーム同期信号を格納する第１のフレーム６２と、パイロット信号を格納する第２のフレーム６３と、シングルキャリア信号のペイロードを格納する第３のフレーム６４とが配置されている。また、バーストフレーム６１には、フレーム終端信号を格納する第４のフレーム６５が配置されている。
【００２７】
第１のフレーム６２に格納されるフレーム同期信号は、光送信器１と光受信器４との間で事前に設定されている信号である。
第２のフレーム６３に格納されるパイロット信号及び第３のフレーム６４に格納されるペイロードのそれぞれは、例えば、四値位相変調方式（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：ＱＰＳＫ）を用いて、変調されている。
パイロット信号は、光送信器１と光受信器４との間で事前に設定されている信号であり、当該パイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号である。
例えば、ｎ番目のサンプリングにおいて、シングルキャリア信号に含めるパイロット信号をｓｎとすると、パイロット信号ｓｎは、以下の式（１）で表される。ｎ番目のサンプリングにおけるシングルキャリア信号は、光送信器１が、ｎ番目に送信するシングルキャリア信号である。
2019171587.tif 000003
式（１）において、ｊは、虚数単位、ｓｎ＊は、パイロット信号ｓｎの複素共役信号である。
【００２８】
光送信器１は、光源１ａから出力される光を用いて、パイロット信号を含んでいるシングルキャリア信号を光信号として、光ファイバ２に出力することで、シングルキャリア信号を光受信器４に送信する。
光信号であるシングルキャリア信号は、ＩＱ歪み及び加法白色ガウス雑音のそれぞれが付加された上で、光受信器４に出力される。
局発光源３は、局発光である局発信号を光受信器４に出力する。
【００２９】
光電変換回路１１は、光送信器１から送信されたシングルキャリア信号を光信号から電気信号に変換し、電気信号であるシングルキャリア信号をＡ／Ｄ変換器１２に出力する。
また、光電変換回路１１は、局発光源３から出力された局発信号を光信号から電気信号に変換し、電気信号である局発信号をＡ／Ｄ変換器１２に出力する。
【００３０】
Ａ／Ｄ変換器１２は、光電変換回路１１からシングルキャリア信号を受けると、シングルキャリア信号をアナログ信号からディジタル信号に変換し、ディジタル信号であるシングルキャリア信号をフレーム同期部２１に出力する。
Ａ／Ｄ変換器１２は、光電変換回路１１から局発信号を受けると、局発信号をアナログ信号からディジタル信号に変換し、ディジタル信号である局発信号をフレーム同期部２１に出力する。
【００３１】
フレーム同期部２１は、Ａ／Ｄ変換器１２から出力された局発信号をＡ／Ｄ変換器１２から出力されたシングルキャリア信号に干渉させることで、シングルキャリア信号に含まれている信号列を判別する。
フレーム同期部２１は、シングルキャリア信号に含まれている信号列と、光送信器１と光受信器４との間で事前に設定されているフレーム同期信号とを比較することで、第１のフレーム６２に格納されているフレーム同期信号を検出する。
フレーム同期部２１は、第１のフレーム６２に格納されているフレーム同期信号を検出することで、シングルキャリア信号の先頭を検出する。
フレーム同期部２１は、先頭を検出したシングルキャリア信号及び局発信号のそれぞれを周波数補償部２２に出力する。
【００３２】
周波数補償部２２は、フレーム同期部２１から出力されたシングルキャリア信号の周波数と、フレーム同期部２１から出力された局発信号の周波数との周波数誤差Δｆを検出する。
そして、周波数補償部２２は、シングルキャリア信号の周波数に含まれている周波数誤差Δｆを除去する。
周波数誤差Δｆの除去処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。例えば、周波数誤差Δｆの除去処理は、以下の非特許文献１に開示されている。
［非特許文献１］
“Frequency Estimation in Intradyne Reception” Andreas Leven, Senior Member, IEEE, Noriaki Kaneda, Member, IEEE, Ut-Va Koc, Member, IEEE, and Young-Kai Chen, Fellow, IEEE
周波数補償部２２は、周波数誤差Δｆを除去したシングルキャリア信号を位相補償部２３に出力する。
【００３３】
位相補償部２３は、周波数補償部２２から出力されたシングルキャリア信号の位相に含まれている位相雑音ρを除去する。位相雑音ρは、光送信器１の光源１ａ又は局発光源３から生じる雑音である。
位相雑音ρの除去処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。例えば、位相雑音ρの除去処理は、以下の非特許文献２に開示されている。
［非特許文献２］
“Nonlinear Estimation of PSK-Modulated Carrier Phase with Application to Burst Digital Transmission” ANDREW J. VITERBI, FELLOW, IEEE, AND AUDREY M. VITERBI, MEMBER, IEEE Abstract
位相補償部２３は、位相雑音ρを除去したシングルキャリア信号をＩＱ歪み補償部２４に出力する。
【００３４】
図６は、ＩＱ歪みが付加されていないシングルキャリア信号の周波数スペクトル及びＩＱ歪みが付加されているシングルキャリア信号の周波数スペクトルを示す説明図である。
図６において、７１は、ＩＱ歪みが付加されていないシングルキャリア信号の周波数スペクトルを示している。ＩＱ歪みが付加されていないシングルキャリア信号は、所望信号そのものである。
ＩＱ歪みが付加されているシングルキャリア信号は、所望信号の他に、干渉信号を含んでいる。
７２は、所望信号の周波数スペクトルを示している。所望信号の周波数スペクトル７２は、ＩＱ歪みの影響で、周波数スペクトル７１よりも、強度が低減されている。
７３は、ＩＱ歪みに伴う干渉信号の周波数スペクトルを示している。
【００３５】
ここで、所望信号がｘｎであり、所望信号ｘｎと干渉信号との合成信号がｙｎであるとすれば、合成信号ｙｎは、以下の式（２）で表される。
2019171587.tif 000004
式（２）において、ｇは、所望信号ｘｎの振幅歪み、θは、所望信号ｘｎの位相歪み、ｘｎ＊は、所望信号ｘｎの複素共役信号である。
【００３６】
光送信器１がシングルキャリア信号に含めているパイロット信号は、式（１）に示すパイロット信号ｓｎである。したがって、位相補償部２３からＩＱ歪み補償部２４に出力されるシングルキャリア信号がｒｎであるとすると、シングルキャリア信号ｒｎは、以下の式（３）で表される。
2019171587.tif 000005
明細書の文章中では、電子出願の関係上、文字「ｇ」、文字「θ」の上に“＾”の記号を付することができないので、以下、「ｇｎハット」、「θｎハット」のように表記する。
式（３）において、ｇｎハットは、ｎ番目のサンプリングにおけるパイロット信号ｓｎの振幅歪みの瞬時値、θｎハットは、ｎ番目のサンプリングにおけるパイロット信号ｓｎの位相歪みの瞬時値である。
【００３７】
パイロット信号検出部２４ａは、位相補償部２３からシングルキャリア信号ｒｎを受けると、シングルキャリア信号ｒｎに含まれているパイロット信号ｓｎを検出する。
パイロット信号ｓｎは、バーストフレーム６１に含まれている第２のフレーム６３に格納されている。
パイロット信号検出部２４ａは、検出したパイロット信号ｓｎを歪み量推定処理部２４ｃに出力する。
【００３８】
歪み量推定処理部２４ｃは、以下の式（４）及び式（５）に示すように、位相補償部２３から出力されたシングルキャリア信号ｒｎを実数部Ｒｅと虚数部Ｉｍに分解する。
パイロット信号検出部２４ａから出力されたパイロット信号ｓｎが、複素共役信号ｓｎ＊に虚数単位ｊが乗じられた信号と等しい信号であるため、式（３）に示すシングルキャリア信号ｒｎは、実数部Ｒｅと虚数部Ｉｍに分解することができる。
2019171587.tif 000006
【００３９】
歪み量推定処理部２４ｃは、シングルキャリア信号ｒｎの実数部Ｒｅからパイロット信号ｓｎの位相歪み量θｎハットを推定し、位相歪み量θｎハットを平均化処理部２４ｄに出力する。
また、歪み量推定処理部２４ｃは、シングルキャリア信号ｒｎの虚数部Ｉｍと、推定した位相歪み量θｎハットとからパイロット信号ｓｎの振幅歪み量ｇｎハットを推定し、振幅歪み量ｇｎハットを平均化処理部２４ｄに出力する。
パイロット信号ｓｎの位相歪み量θｎハットは、シングルキャリア信号ｒｎの位相歪み量に相当し、パイロット信号ｓｎの振幅歪み量ｇｎハットは、シングルキャリア信号ｒｎの振幅歪み量に相当する。
【００４０】
平均化処理部２４ｄは、白色雑音等の影響を緩和するため、歪み量推定処理部２４ｃから出力された位相歪み量θｎハット及び振幅歪み量ｇｎハットのそれぞれについて、平均化処理を行う。
具体的には、平均化処理部２４ｄは、以下の式（６）に示すように、歪み量推定処理部２４ｃから出力された１番目〜Ｎ番目のサンプリングにおけるＮ個の位相歪み量θｎハットを平均化することで、平均位相歪み量θハットを算出する。
2019171587.tif 000007
【００４１】
また、平均化処理部２４ｄは、以下の式（７）に示すように、歪み量推定処理部２４ｃから出力された１番目〜Ｎ番目のサンプリングにおけるＮ個の振幅歪み量ｇｎハットを平均化することで、平均振幅歪み量ｇハットを算出する。
2019171587.tif 000008
平均化処理部２４ｄは、平均位相歪み量θハット及び平均振幅歪み量ｇハットのそれぞれを歪み補正処理部２４ｇに出力する。
【００４２】
遅延部２４ｆは、事前に、パイロット信号検出部２４ａの処理時間Ｔ１と、歪み量推定部２４ｂの処理時間Ｔ２との総時間Ｔ３（＝Ｔ１＋Ｔ２）を認識している。例えば、遅延部２４ｆの内部メモリには、総時間Ｔ３が事前に記憶されている。
パイロット信号検出部２４ａの処理時間Ｔ１は、パイロット信号ｓｎの検出に要する時間である。
歪み量推定部２４ｂの処理時間Ｔ２は、平均位相歪み量θハットの算出と、平均振幅歪み量ｇハットの算出とに要する時間である。  
遅延部２４ｆは、位相補償部２３からシングルキャリア信号ｒｎを受けると、総時間Ｔ３だけ、シングルキャリア信号ｒｎを保持してから、シングルキャリア信号ｒｎを歪み補正処理部２４ｇに出力する。
【００４３】
歪み補正処理部２４ｇは、平均化処理部２４ｄから出力された平均振幅歪み量ｇハットを用いて、遅延部２４ｆから出力されたシングルキャリア信号ｒｎの振幅歪みを補正する。
シングルキャリア信号ｒｎの振幅歪みは、例えば、シングルキャリア信号ｒｎの振幅に平均振幅歪み量ｇハットを乗加算、あるいは、シングルキャリア信号ｒｎの振幅から平均振幅歪み量ｇハットを乗減算することで補正することができる。
また、歪み補正処理部２４ｇは、平均化処理部２４ｄから出力された平均位相歪み量θハットを用いて、振幅歪みを補正したシングルキャリア信号ｒｎの位相歪みを補正する。
シングルキャリア信号ｒｎの位相歪みは、例えば、振幅歪みを補正したシングルキャリア信号ｒｎの位相に平均位相歪み量θハットを乗加算、あるいは、振幅歪みを補正したシングルキャリア信号ｒｎの位相から平均位相歪み量θハットを乗減算することで補正することができる。
【００４４】
ここでは、歪み補正処理部２４ｇが、シングルキャリア信号ｒｎの振幅歪みを補正してから、シングルキャリア信号ｒｎの位相歪みを補正する例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、歪み補正処理部２４ｇが、先にシングルキャリア信号ｒｎの位相歪みを補正し、位相歪みを補正したシングルキャリア信号ｒｎの振幅歪みを補正するようにしてもよい。
歪み補正処理部２４ｇは、振幅歪み及び位相歪みのそれぞれを補正したシングルキャリア信号ｒｎを、シングルキャリア信号ｒｎ’として復調部２５に出力する。
【００４５】
復調部２５は、歪み補正処理部２４ｇから出力されたシングルキャリア信号ｒｎ’の復調処理を実施して、Ｉ軸及Ｑ軸を有する複素平面に存在している信号点を抽出する。
シングルキャリア信号ｒｎ’の復調処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
【００４６】
図７は、歪み量推定部２４ｂにより推定される位相歪み量θハット及び振幅歪み量ｇハットのそれぞれのシミュレーション結果を示す説明図である。
ここでのシミュレーションでは、光送信器１によって、シングルキャリア信号ｒｎが３２Ｇｂ／ｓのシンボルレートで送信されるものとしている。
また、シミュレーションでは、シングルキャリア信号ｒｎに含まれているペイロード等の５０，０００のシンボルが、ＱＰＳＫの変調方式で変調されており、Ｎシンボルのパイロット信号がシングルキャリア信号ｒｎに含まれているものとしている。
シミュレーションでは、光送信器１から送信されるシングルキャリア信号ｒｎには、ＩＱ歪み及び加法白色ガウス雑音が付加された上で、光受信器４に受信されるものとしている。
シミュレーションでは、ＩＱ歪みにおける振幅歪みが４ｄＢ、ＩＱ歪みにおける位相歪みが４０度、信号対雑音電力比（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ：ＳＮＲ）が１１．５ｄＢであるものとしている。
【００４７】
図７は、平均フィルタ長と二乗誤差の関係を示しており、（１）は、振幅歪み量ｇハットの推定誤差を表しており、（２）は、位相歪み量θハットの推定誤差を表している。平均フィルタ長は、平均化処理部２４ｄにおいて、位相歪み量θｎハット及び振幅歪み量ｇｎハットのそれぞれの平均化に用いるサンプル数に対応している。
振幅歪み量ｇハット及び位相歪み量θハットにおけるそれぞれの推定誤差は、図７に示すように、１０以上の平均フィルタ長において、１０−２以下の二乗誤差である。
したがって、位相歪み量θハット及び振幅歪み量ｇハットのそれぞれが含んでいる推定誤差は、１０以上の平均フィルタ長において、１０−２以下の二乗誤差であり、歪み量推定部２４ｂでは、高い推定精度の歪み量が得られることが分かる。
【００４８】
図８は、復調部２５により復調されたシングルキャリア信号ｒｎのビット誤り率（Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｉｏ：ＢＥＲ）の実験結果を示す説明図である。
ここでの実験では、光送信器１から光受信器４に送信されるシングルキャリア信号ｒｎの伝送距離が４０ｋｍであるものとしている。
実験では、シングルキャリア信号ｒｎに含まれるフレーム同期信号、パイロット信号、ペイロード及びフレーム終端信号のそれぞれの信号長に対応するそれぞれの送信時間が８１６ｎｓ、１０ｎｓ、１０４９５ｎｓ、１００ｎｓであるものとしている。
シミュレーションでは、シングルキャリア信号ｒｎの変調方式が、３２Ｇｂａｕｄの偏波多重四値位相変調（Ｄｕａｌ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：ＤＰ−ＱＰＳＫ）であるものとしている。
シミュレーションでは、ＩＱ歪みにおける振幅歪みが４ｄＢ、ＩＱ歪みにおける位相歪みが４０度、平均フィルタ長が２０（平均化処理部２４ｄにおいて、平均化に用いるサンプル数がＮ＝２０）であるものとしている。
【００４９】
図８は、光受信器４に入力されるシングルキャリア信号ｒｎの受信光パワーとＢＥＲとの関係を示している。
図８において、（１）は、シングルキャリア信号ｒｎにおけるＩＱ歪みの補償処理が行われていない場合のＢＥＲを示している。
（２）は、図１に示す光受信器４のように、シングルキャリア信号ｒｎにおけるＩＱ歪みの補償処理を行っている場合のＢＥＲを示している。
（３）は、シングルキャリア信号ｒｎにＩＱ歪みが付加されていない場合の理想的なＢＥＲを示している。
【００５０】
図１に示す光受信器４では、図８の（２）に示すように、ＢＥＲが４.３×１０−３のときの受信光パワーは、−３１．４（ｄＢｍ）である。
シングルキャリア信号ｒｎにおけるＩＱ歪みの補償処理が行われていない場合、図８の（１）に示すように、ＢＥＲが４.３×１０−３のときの受信光パワーは、−２７．３（ｄＢｍ）の受信光パワーである。
したがって、図１に示す光受信器４は、シングルキャリア信号ｒｎにおけるＩＱ歪みの補償処理が行われていない場合よりも、４．１（ｄＢ）だけ、受信光パワーが低くても、ＢＥＲが同じ４.３×１０−３となっており、受信感度が改善されている。
換言すると、図１に示す光受信器４は、受信光パワーが同じであれば、シングルキャリア信号ｒｎにおけるＩＱ歪みの補償処理が行われていない場合よりも、ＢＥＲが低下している。
シングルキャリア信号ｒｎにＩＱ歪みが付加されていない場合、図８の（３）に示すように、ＢＥＲが４.３×１０−３のときの受信光パワーは、−３１．７（ｄＢｍ）である。
したがって、図１に示す光受信器４は、シングルキャリア信号ｒｎにＩＱ歪みが付加されていない場合と比べて、ＢＥＲが４.３×１０−３のときの受信感度の劣化は、僅か０．３（ｄＢｍ）である。
【００５１】
図９は、受信光パワーが−２９．７（ｄＢｍ）であるときのシングルキャリア信号ｒｎにおける信号点の配置を示す説明図である。
図９Ａは、シングルキャリア信号ｒｎにおけるＩＱ歪みの補償処理が行われていない場合の信号点の配置を示しており、図９Ｂは、図１に示す光受信器４のように、シングルキャリア信号ｒｎにおけるＩＱ歪みの補償処理を行っている場合の信号点の配置を示している。
図９Ａ及び図９Ｂでは、１１の信号点、１０の信号点、０１の信号点及び００の信号点におけるそれぞれの配置を示している。
図１に示す光受信器４では、ＩＱ歪みの影響が除去されているため、図９Ｂに示すように、信号点が適正な位置に配置されている。したがって、図１に示す光受信器４では、シングルキャリア信号ｒｎの復調精度の劣化を防止することができる。
シングルキャリア信号ｒｎにおけるＩＱ歪みの補償処理を行っていない光受信器では、ＩＱ歪みの影響によって、図９Ａに示すように、信号点の配置が、適正な位置からずれている。
例えば、１１の信号点は、本来、図９Ｂに示すように、Ｉ軸が＋１の位置及びＱ軸が＋１の位置の近傍に配置される。しかし、ＩＱ歪みの補償処理を行っていない場合、１１の信号点の中には、図９Ａに示すように、Ｉ軸が０よりも−１側に配置されている信号点があり、また、Ｑ軸が０よりも−１側に配置されている信号点がある。
【００５２】
以上の実施の形態１は、パイロット信号検出部２４ａにより検出されたパイロット信号とシングルキャリア信号とから、パイロット信号の振幅歪み量及びパイロット信号の位相歪み量をそれぞれ推定する歪み量推定部２４ｂと、歪み量推定部２４ｂにより推定された振幅歪み量を用いて、シングルキャリア信号の振幅歪みを補正し、歪み量推定部２４ｂにより推定された位相歪み量を用いて、シングルキャリア信号の位相歪みを補正する歪み補正部２４ｅとを備えるように、光受信器４を構成した。したがって、光受信器４は、Ｉ軸及びＱ軸を有する複素平面に信号点が存在しているシングルキャリア信号におけるＩＱ歪みを補償することができる。
【００５３】
図１に示すディジタル信号処理部１３は、周波数補償部２２及び位相補償部２３を備えている例を示している。
図１に示すディジタル信号処理部１３が、周波数補償部２２及び位相補償部２３を備える代わりに、例えば、光送信器１が、光源１ａから出力される光の位相と、局発光源３から出力される局発光の位相との同期を図る位相同期回路を備えるようにしてもよい。
光送信器１は、位相同期回路を備えていれば、シングルキャリア信号の周波数に含まれる周波数誤差Δｆの発生を防止できるとともに、シングルキャリア信号の位相に含まれる位相雑音ρの発生を防止できる。
位相同期回路において、光源１ａから出力される光の位相と、局発光源３から出力される局発光の位相との同期を図る処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。また、位相同期回路が、同期を図る処理を実施することで、周波数誤差Δｆの発生及び位相雑音ρの発生のそれぞれを防止できることも、公知である。
【００５４】
実施の形態２．
実施の形態１の光受信器４では、Ｉ軸及びＱ軸を有する複素平面に信号点が存在しているシングルキャリア信号を復調する例を示している。
実施の形態２では、第１の偏波についての第１のシングルキャリア信号と第２の偏波についての第２のシングルキャリア信号とを復調する光受信器８２について説明する。
第１の偏波と第２の偏波とは、互いに直交する偏波である。また、第１のシングルキャリア信号及び第２のシングルキャリア信号のそれぞれは、実施の形態１の光受信器４により復調されるシングルキャリア信号と同様に、Ｉ軸及びＱ軸を有する複素平面に信号点が存在しているシングルキャリア信号である。
【００５５】
図１０は、実施の形態２による光送受信システムを示す構成図である。
図１１は、ＩＱ歪み補償部１０５の内部を示す構成図である。
図１２は、ディジタル信号処理部９３のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図１０から図１２において、図１から図３と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
光送信器８１は、光源８１ａを備えており、光ファイバ２を介して光受信器８２と接続されている。
光送信器８１は、第１のシングルキャリア信号に第１のパイロット信号を含めるとともに、第２のシングルキャリア信号に第２のパイロット信号を含める。
第１のパイロット信号は、第１のパイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号である。
第２のパイロット信号は、第２のパイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号である。
光送信器８１は、第１のシングルキャリア信号と第２のシングルキャリア信号とを多重している偏波多重信号を生成する。
光送信器８１は、光源８１ａから出力される光を用いて、偏波多重信号を光信号として、光ファイバ２に出力することで、偏波多重信号を光受信器８２に送信する。
【００５６】
光受信器８２は、光電変換回路９１、Ａ／Ｄ変換器９２及びディジタル信号処理部９３を備えている。
光受信器８２は、光送信器８１から送信された偏波多重信号を受信し、偏波多重信号から第１のシングルキャリア信号及び第２のシングルキャリア信号のそれぞれを分離する。
光受信器８２は、第１のシングルキャリア信号及び第２のシングルキャリア信号のそれぞれを復調する。
【００５７】
光電変換回路９１は、光送信器８１から送信された偏波多重信号を光信号から電気信号に変換するとともに、局発光源３から出力された局発信号を光信号から電気信号に変換する。
光電変換回路９１は、電気信号である偏波多重信号と、電気信号である局発信号とをＡ／Ｄ変換器９２に出力する。
Ａ／Ｄ変換器９２は、光電変換回路９１から出力された偏波多重信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するとともに、光電変換回路９１から出力された局発信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。
Ａ／Ｄ変換器９２は、ディジタル信号である偏波多重信号と、ディジタル信号である局発信号とをディジタル信号処理部９３に出力する。
【００５８】
ディジタル信号処理部９３は、フレーム同期部１０１、偏波分離部１０２、周波数補償部１０３、位相補償部１０４、ＩＱ歪み補償部１０５及び復調部１０６を備えている。
フレーム同期部１０１は、例えば、図１２に示すフレーム同期回路１１１で実現される。
フレーム同期部１０１は、Ａ／Ｄ変換器９２から出力された局発信号を用いて、Ａ／Ｄ変換器９２から出力された偏波多重信号に含まれている第１のシングルキャリア信号及び第２のシングルキャリア信号のそれぞれの先頭を検出する。
フレーム同期部１０１は、第１のシングルキャリア信号の先頭の検出タイミングを示す第１の検出信号と、第２のシングルキャリア信号の先頭の検出タイミングを示す第２の検出信号とを偏波分離部１０２に出力する。
また、フレーム同期部１０１は、偏波多重信号を偏波分離部１０２に出力し、局発信号を周波数補償部１０３に出力する。
【００５９】
偏波分離部１０２は、例えば、図１２に示す偏波分離回路１１２で実現される。
偏波分離部１０２は、フレーム同期部１０１から第１の検出信号が出力されたタイミングと、フレーム同期部１０１から第２の検出信号が出力されたタイミングとにおいて、偏波多重信号の信号分離処理を実施する。
第１の偏波についての第１のシングルキャリア信号と、第２の偏波についての第２のシングルキャリア信号とを分離する手法としては、例えば定包絡線基準アルゴリズム（ＣＭＡ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｍｏｄｕｌｕｓ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を用いることができる。
偏波分離部１０２は、偏波多重信号の信号分離処理を実施することで、第１のシングルキャリア信号と第２のシングルキャリア信号とを分離すると、第１のシングルキャリア信号及び第２のシングルキャリア信号のそれぞれを周波数補償部１０３に出力する。
【００６０】
周波数補償部１０３は、例えば、図１２に示す周波数補償回路１１３で実現される。
周波数補償部１０３は、偏波分離部１０２から出力された第１のシングルキャリア信号と、フレーム同期部１０１から出力された局発信号の周波数との周波数誤差を検出する処理を実施する。
また、周波数補償部１０３は、偏波分離部１０２から出力された第２のシングルキャリア信号と、フレーム同期部１０１から出力された局発信号の周波数との周波数誤差を検出する処理を実施する。
周波数補償部１０３は、第１のシングルキャリア信号の周波数に含まれている周波数誤差を除去するとともに、第２のシングルキャリア信号の周波数に含まれている周波数誤差を除去する処理を実施する。
周波数補償部１０３は、周波数誤差を除去した第１のシングルキャリア信号及び周波数誤差を除去した第２のシングルキャリア信号のそれぞれを位相補償部１０４に出力する。
【００６１】
位相補償部１０４は、例えば、図１２に示す位相補償回路１１４で実現される。
位相補償部１０４は、周波数補償部１０３から出力された第１のシングルキャリア信号の位相に含まれている位相雑音を除去するとともに、周波数補償部１０３から出力された第２のシングルキャリア信号の位相に含まれている位相雑音を除去する処理を実施する。
位相補償部１０４は、位相雑音を除去した第１のシングルキャリア信号及び第２のシングルキャリア信号のそれぞれをＩＱ歪み補償部１０５に出力する。
【００６２】
ＩＱ歪み補償部１０５は、図１１に示すように、パイロット信号検出部１０５ａ、歪み量推定部１０５ｂ及び歪み補正部１０５ｅを備えている。
パイロット信号検出部１０５ａは、例えば、図１２に示す信号検出回路１１５で実現される。
パイロット信号検出部１０５ａは、位相補償部１０４から出力された第１のシングルキャリア信号に含まれている第１のパイロット信号を検出し、第１のパイロット信号を歪み量推定部１０５ｂに出力する処理を実施する。
また、パイロット信号検出部１０５ａは、位相補償部１０４から出力された第２のシングルキャリア信号に含まれている第２のパイロット信号を検出し、第２のパイロット信号を歪み量推定部１０５ｂに出力する処理を実施する。
【００６３】
歪み量推定部１０５ｂは、歪み量推定処理部１０５ｃ及び平均化処理部１０５ｄを備えており、例えば、図１２に示す歪み量推定回路１１６で実現される。
歪み量推定部１０５ｂは、第１のパイロット信号と第１のシングルキャリア信号とから、第１のパイロット信号の振幅歪みの大きさである第１の振幅歪み量及び第１のパイロット信号の位相歪みの大きさである第１の位相歪み量をそれぞれ推定する処理を実施する。
歪み量推定部１０５ｂは、第２のパイロット信号と第２のシングルキャリア信号とから、第２のパイロット信号の振幅歪みの大きさである第２の振幅歪み量及び第２のパイロット信号の位相歪みの大きさである第２の位相歪み量をそれぞれ推定する処理を実施する。
歪み量推定部１０５ｂは、第１の振幅歪み量、第２の振幅歪み量、第１の位相歪み量及び第２の位相歪み量のそれぞれを歪み補正部１０５ｅに出力する。
【００６４】
歪み量推定処理部１０５ｃは、位相補償部１０４から出力された第１のシングルキャリア信号及び第２のシングルキャリア信号のそれぞれを実数部と虚数部に分解する処理を実施する。
第１のシングルキャリア信号の分解処理は、第１のパイロット信号が、当該第１のパイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号であることを利用する。
第２のシングルキャリア信号の分解処理は、第２のパイロット信号が、当該第２のパイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号であることを利用する。
歪み量推定処理部１０５ｃは、第１のシングルキャリア信号の虚数部から第１のパイロット信号の第１の振幅歪み量を推定し、第１のシングルキャリア信号の実数部から第１のパイロット信号の第１の位相歪み量を推定する処理を実施する。
歪み量推定処理部１０５ｃは、第２のシングルキャリア信号の虚数部から第２のパイロット信号の第２の振幅歪み量を推定し、第２のシングルキャリア信号の実数部から第２のパイロット信号の第２の位相歪み量を推定する処理を実施する。
【００６５】
平均化処理部１０５ｄは、歪み量推定処理部１０５ｃによりＮ回推定された第１の振幅歪み量を平均化することで、第１の平均振幅歪み量を算出する処理を実施する。
平均化処理部１０５ｄは、歪み量推定処理部１０５ｃによりＮ回推定された第１の位相歪み量を平均化することで、第１の平均位相歪み量を算出する処理を実施する。
平均化処理部１０５ｄは、歪み量推定処理部１０５ｃによりＮ回推定された第２の振幅歪み量を平均化することで、第２の平均振幅歪み量を算出する処理を実施する。
平均化処理部１０５ｄは、歪み量推定処理部１０５ｃによりＮ回推定された第２の位相歪み量を平均化することで、第２の平均位相歪み量を算出する処理を実施する。
【００６６】
歪み補正部１０５ｅは、遅延部１０５ｆ及び歪み補正処理部１０５ｇを備えており、例えば、図１２に示す歪み補正回路１１７で実現される。
歪み補正部１０５ｅは、平均化処理部１０５ｄにより算出された第１の平均振幅歪み量を用いて、第１のシングルキャリア信号の振幅歪みを補正する処理を実施する。
また、歪み補正部１０５ｅは、平均化処理部１０５ｄにより算出された第１の平均位相歪み量を用いて、第１のシングルキャリア信号の位相歪みを補正する処理を実施する。
歪み補正部１０５ｅは、平均化処理部１０５ｄにより算出された第２の平均振幅歪み量を用いて、第２のシングルキャリア信号の振幅歪みを補正する処理を実施する。
また、歪み補正部１０５ｅは、平均化処理部１０５ｄにより算出された第２の平均位相歪み量を用いて、第２のシングルキャリア信号の位相歪みを補正する処理を実施する。
歪み補正部１０５ｅは、補正した第１のシングルキャリア信号及び補正した第２のシングルキャリア信号のそれぞれを復調部１０６に出力する。
【００６７】
遅延部１０５ｆは、パイロット信号検出部１０５ａの処理時間Ｔ４と歪み量推定部１０５ｂの処理時間Ｔ５との総時間Ｔ６（＝Ｔ４＋Ｔ５）分だけ、第１のシングルキャリア信号及び第２のシングルキャリア信号のそれぞれを遅延する処理を実施する。
パイロット信号検出部１０５ａの処理時間Ｔ４は、第１のパイロット信号の検出と、第２のパイロット信号の検出とに要する時間である。  
歪み量推定部１０５ｂの処理時間Ｔ５は、第１の平均振幅歪み量の算出と、第２の平均振幅歪み量の算出と、第１の平均位相歪み量の算出と、第２の平均位相歪み量の算出とに要する時間である。  
遅延部１０５ｆは、遅延した第１のシングルキャリア信号及び遅延した第２のシングルキャリア信号のそれぞれを歪み補正処理部１０５ｇに出力する。
【００６８】
歪み補正処理部１０５ｇは、平均化処理部１０５ｄにより算出された第１の平均振幅歪み量を用いて、遅延部１０５ｆから出力された第１のシングルキャリア信号の振幅歪みを補正する処理を実施する。
また、歪み補正処理部１０５ｇは、平均化処理部１０５ｄにより算出された第１の平均位相歪み量を用いて、振幅歪みを補正した第１のシングルキャリア信号の位相歪みを補正する処理を実施する。
歪み補正処理部１０５ｇは、平均化処理部１０５ｄにより算出された第２の平均振幅歪み量を用いて、遅延部１０５ｆから出力された第２のシングルキャリア信号の振幅歪みを補正する処理を実施する。
また、歪み補正処理部１０５ｇは、平均化処理部１０５ｄにより算出された第２の平均位相歪み量を用いて、振幅歪みを補正した第２のシングルキャリア信号の位相歪みを補正する処理を実施する。
【００６９】
復調部１０６は、例えば、図１２に示す復調回路１１８で実現される。
復調部１０６は、歪み補正処理部１０５ｇにより振幅歪み及び位相歪みのそれぞれが補正された第１のシングルキャリア信号を復調する処理を実施する。
復調部１０６は、歪み補正処理部１０５ｇにより振幅歪み及び位相歪みのそれぞれが補正された第２のシングルキャリア信号を復調する処理を実施する。
【００７０】
図１０では、ディジタル信号処理部９３の構成要素であるフレーム同期部１０１、偏波分離部１０２、周波数補償部１０３、位相補償部１０４、パイロット信号検出部１０５ａ、歪み量推定部１０５ｂ、歪み補正部１０５ｅ及び復調部１０６のそれぞれが、図１２に示すような専用のハードウェアで実現されるものを想定している。即ち、ディジタル信号処理部９３が、フレーム同期回路１１１、偏波分離回路１１２、周波数補償回路１１３、位相補償回路１１４、信号検出回路１１５、歪み量推定回路１１６、歪み補正回路１１７及び復調回路１１８で実現されるものを想定している。
フレーム同期回路１１１、偏波分離回路１１２、周波数補償回路１１３、位相補償回路１１４、信号検出回路１１５、歪み量推定回路１１６、歪み補正回路１１７及び復調回路１１８は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、または、これらを組み合わせたものが該当する。
【００７１】
ディジタル信号処理部９３の構成要素は、専用のハードウェアで実現されるものに限るものではなく、ディジタル信号処理部１３がソフトウェア、ファームウェア、または、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現されるものであってもよい。
ディジタル信号処理部９３がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合、フレーム同期部１０１、偏波分離部１０２、周波数補償部１０３、位相補償部１０４、パイロット信号検出部１０５ａ、歪み量推定部１０５ｂ、歪み補正部１０５ｅ及び復調部１０６の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図４に示すメモリ５２に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ５１がメモリ５２に格納されているプログラムを実行する。
また、図１２では、ディジタル信号処理部９３の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアで実現される例を示し、図４では、ディジタル信号処理部９３がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される例を示している。しかし、ディジタル信号処理部９３における一部の構成要素が専用のハードウェアで実現され、残りの構成要素がソフトウェアやファームウェアなどで実現されるものであってもよい。
【００７２】
次に、図１０に示す光送受信システムの動作について説明する。
光送信器８１は、Ｉ軸及Ｑ軸を有する複素平面に信号点が存在している第１のシングルキャリア信号を生成し、第１のシングルキャリア信号に第１のパイロット信号を含める。
また、光送信器８１は、Ｉ軸及Ｑ軸を有する複素平面に信号点が存在している第２のシングルキャリア信号を生成し、第２のシングルキャリア信号に第２のパイロット信号を含める。
第１のシングルキャリア信号は、第１の偏波についてのシングルキャリア信号であり、第２のシングルキャリア信号は、第２の偏波についてのシングルキャリア信号である。
第１の偏波と第２の偏波は、互いに直交している偏波である。
光送信器８１は、第１のシングルキャリア信号と第２のシングルキャリア信号とを多重している偏波多重信号を生成する。
【００７３】
ここで、図１３は、第１のシングルキャリア信号と第２のシングルキャリア信号とが多重されている偏波多重信号のフレーム構成を示す説明図である。
偏波多重信号のフレームは、バーストフレーム１２１である。
バーストフレーム１２１には、フレーム同期信号を格納する第１のフレーム１２２と、第１の偏波と第２の偏波を分離するための偏波分離シーケンスを格納する第２のフレーム１２３とが配置されている。
また、バーストフレーム１２１には、第１及び第２のパイロット信号のそれぞれを格納する第３のフレーム１２４と、第１及び第２のシングルキャリア信号におけるそれぞれのペイロードを格納する第４のフレーム１２５とが配置されている。
さらに、バーストフレーム１２１には、フレーム終端信号を格納する第５のフレーム１２６が配置されている。
【００７４】
第１のフレーム１２２に格納されるフレーム同期信号は、光送信器８１と光受信器８２との間で事前に設定されている信号である。
第２のフレームに格納される偏波分離シーケンスは、第１の偏波についての第１のシングルキャリア信号と、第２の偏波についての第２のシングルキャリア信号とを分離するための処理手順などを記述している。偏波分離シーケンス自体は公知であるため詳細な説明を省略する。
第３のフレーム１２４に格納される第１及び第２のパイロット信号と、第４のフレーム１２５に格納されるペイロードとのそれぞれは、例えば、四値位相変調方式を用いて、変調されている。
第１のパイロット信号は、光送信器８１と光受信器８２との間で事前に設定されている信号であり、当該第１のパイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号である。
例えば、ｎ番目のサンプリングにおいて、第１のシングルキャリア信号に含める第１のパイロット信号をｓ１，ｎとすると、第１のパイロット信号ｓ１，ｎは、以下の式（８）で表される。
2019171587.tif 000009
式（８）において、ｓ１，ｎ＊は、第１のパイロット信号ｓ１，ｎの複素共役信号である。
【００７５】
第２のパイロット信号は、光送信器８１と光受信器８２との間で事前に設定されている信号であり、当該第２のパイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号である。
例えば、ｎ番目のサンプリングにおいて、第２のシングルキャリア信号に含める第２のパイロット信号をｓ２，ｎとすると、第２のパイロット信号ｓ２，ｎは、以下の式（９）で表される。
2019171587.tif 000010
式（９）において、ｓ２，ｎ＊は、第２のパイロット信号ｓ２，ｎの複素共役信号である。
【００７６】
光送信器８１は、光源８１ａから出力される光を用いて、偏波多重信号を光信号として、光ファイバ２に出力することで、偏波多重信号を光受信器８２に送信する。
光信号である偏波多重信号は、ＩＱ歪み及び加法白色ガウス雑音のそれぞれが付加された上で、光受信器８２に出力される。
局発光源３は、局発光である局発信号を光受信器８２に出力する。
【００７７】
光電変換回路９１は、光送信器８１から送信された偏波多重信号を光信号から電気信号に変換し、電気信号である偏波多重信号をＡ／Ｄ変換器９２に出力する。
また、光電変換回路９１は、局発光源３から出力された局発信号を光信号から電気信号に変換し、電気信号である局発信号をＡ／Ｄ変換器９２に出力する。
【００７８】
Ａ／Ｄ変換器９２は、光電変換回路９１から偏波多重信号を受けると、偏波多重信号をアナログ信号からディジタル信号に変換し、ディジタル信号である偏波多重信号をフレーム同期部１０１に出力する。
Ａ／Ｄ変換器９２は、光電変換回路９１から局発信号を受けると、局発信号をアナログ信号からディジタル信号に変換し、ディジタル信号である局発信号をフレーム同期部１０１に出力する。
【００７９】
フレーム同期部１０１は、Ａ／Ｄ変換器９２から出力された局発信号をＡ／Ｄ変換器９２から出力された偏波多重信号に干渉させることで、偏波多重信号に含まれている信号列を判別する。
フレーム同期部１０１は、偏波多重信号に含まれている信号列と、光送信器８１と光受信器８２との間で事前に設定されているフレーム同期信号とを比較することで、第１のフレーム１２２に格納されているフレーム同期信号を検出する。
フレーム同期部１０１は、第１のフレーム１２２に格納されているフレーム同期信号を検出することで、偏波多重信号に含まれている第１のシングルキャリア信号及び第２のシングルキャリア信号のそれぞれの先頭を検出する。
第１のシングルキャリア信号及び第２のシングルキャリア信号におけるそれぞれの先頭を検出する処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
フレーム同期部１０１は、第１のシングルキャリア信号の先頭の検出タイミングを示す第１の検出信号と、第２のシングルキャリア信号の先頭の検出タイミングを示す第２の検出信号とを偏波分離部１０２に出力する。
また、フレーム同期部１０１は、偏波多重信号を偏波分離部１０２に出力し、局発信号を周波数補償部１０３に出力する。
【００８０】
偏波分離部１０２は、フレーム同期部１０１から第１の検出信号が出力されたタイミングにおいて、偏波多重信号の信号分離処理を実施する。
また、偏波分離部１０２は、フレーム同期部１０１から第２の検出信号が出力されたタイミングにおいて、偏波多重信号の信号分離処理を実施する。
偏波多重信号の信号分離処理としては、例えば、ＣＭＡを用いることができるが、信号分離処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
また、偏波多重信号の信号分離処理としては、第２のフレーム１２３に格納されている偏波分離シーケンスを用いるようにしてもよい。偏波分離シーケンスを用いる信号分離処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
偏波分離部１０２は、偏波多重信号の信号分離処理を実施することで、第１のシングルキャリア信号と第２のシングルキャリア信号とを分離すると、第１のシングルキャリア信号及び第２のシングルキャリア信号のそれぞれを周波数補償部１０３に出力する。
【００８１】
周波数補償部１０３は、偏波分離部１０２から出力された第１のシングルキャリア信号と、フレーム同期部１０１から出力された局発信号の周波数との周波数誤差Δｆ１を検出する。
また、周波数補償部１０３は、偏波分離部１０２から出力された第２のシングルキャリア信号と、フレーム同期部１０１から出力された局発信号の周波数との周波数誤差Δｆ２を検出する。
周波数補償部１０３は、第１のシングルキャリア信号の周波数に含まれている周波数誤差Δｆ１を除去するとともに、第２のシングルキャリア信号の周波数に含まれている周波数誤差Δｆ１を除去する。
周波数補償部１０３は、周波数誤差Δｆ１を除去した第１のシングルキャリア信号及び周波数誤差Δｆ２を除去した第２のシングルキャリア信号のそれぞれを位相補償部１０４に出力する。
周波数補償部１０３による周波数誤差の除去処理自体は、図１に示す周波数補償部２２による周波数誤差の除去処理と同様であり、例えば、非特許文献１に開示されている。
【００８２】
位相補償部１０４は、周波数補償部１０３から出力された第１のシングルキャリア信号の位相に含まれている位相雑音ρ１を除去するとともに、周波数補償部１０３から出力された第２のシングルキャリア信号の位相に含まれている位相雑音ρ２を除去する。位相雑音ρ１，ρ２は、光送信器１の光源１ａ又は局発光源３から生じる雑音である。
位相補償部１０４は、位相雑音を除去した第１のシングルキャリア信号及び位相雑音を除去した第２のシングルキャリア信号のそれぞれをＩＱ歪み補償部１０５に出力する。
位相補償部１０４による位相雑音の除去処理自体は、図１に示す位相補償部２３による位相雑音の除去処理と同様であり、例えば、非特許文献２に開示されている。
【００８３】
光送信器８１が第１のシングルキャリア信号に含めている第１のパイロット信号は、式（８）に示す第１のパイロット信号ｓ１，ｎである。したがって、位相補償部１０４からＩＱ歪み補償部１０５に出力される第１のシングルキャリア信号がｒ１，ｎであるとすると、第１のシングルキャリア信号ｒ１，ｎは、以下の式（１０）で表される。
2019171587.tif 000011
式（１０）において、ｇ１，ｎハットは、ｎ番目のサンプリングにおける第１のパイロット信号ｓ１，ｎの振幅歪みの瞬時値、θ１，ｎハットは、ｎ番目のサンプリングにおける第１のパイロット信号ｓ１，ｎの位相歪みの瞬時値である。
【００８４】
光送信器８１が第２のシングルキャリア信号に含めている第２のパイロット信号は、式（９）に示す第２のパイロット信号ｓ２，ｎである。したがって、位相補償部１０４からＩＱ歪み補償部１０５に出力される第２のシングルキャリア信号がｒ２，ｎであるとすると、第２のシングルキャリア信号ｒ２，ｎは、以下の式（１１）で表される。
2019171587.tif 000012
式（１１）において、ｇ２，ｎハットは、ｎ番目のサンプリングにおける第２のパイロット信号ｓ２，ｎの振幅歪みの瞬時値、θ２，ｎハットは、ｎ番目のサンプリングにおける第２のパイロット信号ｓ２，ｎの位相歪みの瞬時値である。
【００８５】
パイロット信号検出部１０５ａは、位相補償部１０４から第１のシングルキャリア信号ｒ１，ｎを受けると、第１のシングルキャリア信号ｒ１，ｎに含まれている第１のパイロット信号ｓ１，ｎを検出する。
パイロット信号検出部１０５ａは、位相補償部１０４から第２のシングルキャリア信号ｒ２，ｎを受けると、第２のシングルキャリア信号ｒ２，ｎに含まれている第２のパイロット信号ｓ２，ｎを検出する。
第１のパイロット信号ｓ１，ｎ及び第２のパイロット信号ｓ２，ｎのそれぞれは、バーストフレーム１２１に含まれている第３のフレーム１２４に格納されている。
パイロット信号検出部１０５ａは、第１のパイロット信号ｓ１，ｎ及び第２のパイロット信号ｓ２，ｎのそれぞれを歪み量推定処理部１０５ｃに出力する。
【００８６】
歪み量推定処理部１０５ｃは、以下の式（１２）及び式（１３）に示すように、パイロット信号検出部１０５ａから出力された第１のシングルキャリア信号ｒ１，ｎを実数部Ｒｅと虚数部Ｉｍに分解する。
第１のパイロット信号ｓ１，ｎが、複素共役信号ｓ１，ｎ＊に虚数単位ｊが乗じられた信号と等しい信号であるため、式（１０）に示す第１のシングルキャリア信号ｒ１，ｎは、実数部Ｒｅと虚数部Ｉｍに分解することができる。
2019171587.tif 000013
【００８７】
歪み量推定処理部１０５ｃは、以下の式（１４）及び式（１５）に示すように、パイロット信号検出部１０５ａから出力された第２のシングルキャリア信号ｒ２，ｎを実数部Ｒｅと虚数部Ｉｍに分解する。
第２のパイロット信号ｓ２，ｎが、複素共役信号ｓ２，ｎ＊に虚数単位ｊが乗じられた信号と等しい信号であるため、式（１１）に示す第２のシングルキャリア信号ｒ２，ｎは、実数部Ｒｅと虚数部Ｉｍに分解することができる。
2019171587.tif 000014
【００８８】
歪み量推定処理部１０５ｃは、第１のシングルキャリア信号ｒ１，ｎの実数部Ｒｅから第１のパイロット信号ｓ１，ｎの第１の位相歪み量θ１，ｎハットを推定し、第１の位相歪み量θ１，ｎハットを平均化処理部１０５ｄに出力する。
また、歪み量推定処理部１０５ｃは、第１のシングルキャリア信号ｒ１，ｎの虚数部Ｉｍと、推定した第１の位相歪み量θ１，ｎハットとから、第１のパイロット信号ｓ１，ｎの第１の振幅歪み量ｇ１，ｎハットを推定する。
歪み量推定処理部１０５ｃは、第１の振幅歪み量ｇ１，ｎハットを平均化処理部１０５ｄに出力する。
第１のパイロット信号ｓ１，ｎの第１の位相歪み量θ１，ｎハットは、第１のシングルキャリア信号ｒ１，ｎの位相歪み量に相当し、第１のパイロット信号ｓ１，ｎの第１の振幅歪み量ｇ１，ｎハットは、第１のシングルキャリア信号ｒ１，ｎの振幅歪み量に相当する。
【００８９】
歪み量推定処理部１０５ｃは、第２のシングルキャリア信号ｒ２，ｎの実数部Ｒｅから第２のパイロット信号ｓ２，ｎの第２の位相歪み量θ２，ｎハットを推定し、第２の位相歪み量θ２，ｎハットを平均化処理部１０５ｄに出力する。
また、歪み量推定処理部１０５ｃは、第２のシングルキャリア信号ｒ２，ｎの虚数部Ｉｍと、推定した第２の位相歪み量θ２，ｎハットとから、第２のパイロット信号ｓ２，ｎの第２の振幅歪み量ｇ２，ｎハットを推定する。
歪み量推定処理部１０５ｃは、第２の振幅歪み量ｇ２，ｎハットを平均化処理部１０５ｄに出力する。
第２のパイロット信号ｓ２，ｎの第２の位相歪み量θ２，ｎハットは、第２のシングルキャリア信号ｒ２，ｎの位相歪み量に相当し、第２のパイロット信号ｓ２，ｎの第２の振幅歪み量ｇ２，ｎハットは、第２のシングルキャリア信号ｒ２，ｎの振幅歪み量に相当する。
【００９０】
平均化処理部１０５ｄは、歪み量推定処理部１０５ｃから出力された第１の位相歪み量θ１，ｎハット、第１の振幅歪み量ｇ１，ｎハット、第２の位相歪み量θ２，ｎハット及び第２の振幅歪み量ｇ２，ｎハットのそれぞれについて、平均化処理を行う。
具体的には、平均化処理部１０５ｄは、以下の式（１６）に示すように、歪み量推定処理部１０５ｃから出力された１番目〜Ｎ番目のサンプリングにおけるＮ個の第１の位相歪み量θ１，ｎハットを平均化することで、第１の平均位相歪み量θ１ハットを算出する。
2019171587.tif 000015
平均化処理部１０５ｄは、以下の式（１７）に示すように、歪み量推定処理部１０５ｃから出力された１番目〜Ｎ番目のサンプリングにおけるＮ個の第１の振幅歪み量ｇ１，ｎハットを平均化することで、第１の平均振幅歪み量ｇ１ハットを算出する。
2019171587.tif 000016
【００９１】
平均化処理部１０５ｄは、以下の式（１８）に示すように、歪み量推定処理部１０５ｃから出力された１番目〜Ｎ番目のサンプリングにおけるＮ個の第２の位相歪み量θ２，ｎハットを平均化することで、第２の平均位相歪み量θ２ハットを算出する。
2019171587.tif 000017
平均化処理部１０５ｄは、以下の式（１９）に示すように、歪み量推定処理部１０５ｃから出力された１番目〜Ｎ番目のサンプリングにおけるＮ個の第２の振幅歪み量ｇ２，ｎハットを平均化することで、第２の平均振幅歪み量ｇ２ハットを算出する。
2019171587.tif 000018
平均化処理部１０５ｄは、第１の平均位相歪み量θ１ハット、第１の平均振幅歪み量ｇ１ハット、第２の平均位相歪み量θ２ハット及び第２の平均振幅歪み量ｇ２ハットのそれぞれを歪み補正処理部１０５ｇに出力する。
【００９２】
遅延部１０５ｆは、事前に、パイロット信号検出部１０５ａの処理時間Ｔ４と歪み量推定部１０５ｂの処理時間Ｔ５との総時間Ｔ６（＝Ｔ４＋Ｔ５）を認識している。
パイロット信号検出部１０５ａの処理時間Ｔ４は、第１のパイロット信号ｓ１，ｎの検出と、第２のパイロット信号ｓ２，ｎの検出とに要する時間である。  
歪み量推定部１０５ｂの処理時間Ｔ５は、第１の平均振幅歪み量ｇ１ハットの算出と、第２の平均振幅歪み量ｇ２ハットの算出と、第１の平均位相歪み量θ１ハットの算出と、第２の平均位相歪み量θ２ハットの算出とに要する時間である。  
遅延部１０５ｆは、位相補償部１０４から第１のシングルキャリア信号ｒ１，ｎ及び第２のシングルキャリア信号ｒ２，ｎのそれぞれを受けると、総時間Ｔ６だけ、第１のシングルキャリア信号ｒ１，ｎ及び第２のシングルキャリア信号ｒ２，ｎのそれぞれを保持する。
遅延部１０５ｆは、総時間Ｔ６だけ保持した第１のシングルキャリア信号ｒ１，ｎ及び総時間Ｔ６だけ保持した第２のシングルキャリア信号ｒ２，ｎのそれぞれを歪み補正処理部１０５ｇに出力する。
【００９３】
歪み補正処理部１０５ｇは、平均化処理部１０５ｄから出力された第１の振幅歪み量ｇ１ハットを用いて、遅延部１０５ｆから出力された第１のシングルキャリア信号ｒ１，ｎの振幅歪みを補正する。
また、歪み補正処理部１０５ｇは、平均化処理部１０５ｄから出力された第２の振幅歪み量ｇ２ハットを用いて、遅延部１０５ｆから出力された第２のシングルキャリア信号ｒ２，ｎの振幅歪みを補正する。
歪み補正処理部１０５ｇによる振幅歪みの補正処理自体は、図２に示す歪み補正処理部２４ｇによる振幅歪みの補正処理と同様である。
【００９４】
歪み補正処理部１０５ｇは、平均化処理部１０５ｄから出力された第１の位相歪み量θ１ハットを用いて、振幅歪みを補正した第１のシングルキャリア信号ｒ１，ｎの位相歪みを補正する。
また、歪み補正処理部１０５ｇは、平均化処理部１０５ｄから出力された第２の位相歪み量θ２ハットを用いて、振幅歪みを補正した第２のシングルキャリア信号ｒ２，ｎの位相歪みを補正する。
歪み補正処理部１０５ｇによる位相歪みの補正処理自体は、図２に示す歪み補正処理部２４ｇによる位相歪みの補正処理と同様である。
【００９５】
ここでは、歪み補正処理部１０５ｇが、第１のシングルキャリア信号ｒ１，ｎの振幅歪みを補正してから、第１のシングルキャリア信号ｒ１，ｎの位相歪みを補正する例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、歪み補正処理部１０５ｇが、先に第１のシングルキャリア信号ｒ１，ｎの位相歪みを補正し、位相歪みを補正した第１のシングルキャリア信号ｒ１，ｎの振幅歪みを補正するようにしてもよい。
また同様に、歪み補正処理部１０５ｇが、先に第２のシングルキャリア信号ｒ２，ｎの位相歪みを補正し、位相歪みを補正した第２のシングルキャリア信号ｒ２，ｎの振幅歪みを補正するようにしてもよい。
歪み補正処理部１０５ｇは、振幅歪み及び位相歪みのそれぞれを補正した第１のシングルキャリア信号ｒ１，ｎを、第１のシングルキャリア信号ｒ１，ｎ’として復調部１０６に出力する。
また、歪み補正処理部１０５ｇは、振幅歪み及び位相歪みのそれぞれを補正した第２のシングルキャリア信号ｒ２，ｎを、第２のシングルキャリア信号ｒ２，ｎ’として復調部１０６に出力する。
【００９６】
復調部１０６は、歪み補正処理部１０５ｇから出力された第１のシングルキャリア信号ｒ１，ｎ’の復調処理を実施して、Ｉ軸及Ｑ軸を有する複素平面に存在している信号点を抽出する。
復調部１０６は、歪み補正処理部１０５ｇから出力された第２のシングルキャリア信号ｒ２，ｎ’の復調処理を実施して、Ｉ軸及Ｑ軸を有する複素平面に存在している信号点を抽出する。
シングルキャリア信号の復調処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
【００９７】
以上の実施の形態２は、第１の偏波についての第１のシングルキャリア信号と第２の偏波についての第２のシングルキャリア信号とを復調する光受信器８２を示している。光受信器８２は、図１に示す光受信器４と同様に、Ｉ軸及びＱ軸を有する複素平面に信号点が存在しているシングルキャリア信号におけるＩＱ歪みを補償することができる。
【００９８】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
この発明は、Ｉ軸及びＱ軸を有する複素平面に信号点が存在しているシングルキャリア信号を復調する光受信器に適している。
また、この発明は、Ｉ軸及びＱ軸を有する複素平面に信号点が存在しているシングルキャリア信号を復調する光受信器を含む光送受信システムに適している。
【符号の説明】
【０１００】
１  光送信器、１ａ  光源、２  光ファイバ、３  局発光源、４  光受信器、１１  光電変換回路、１２  Ａ／Ｄ変換器、１３  ディジタル信号処理部、２１  フレーム同期部、２２  周波数補償部、２３  位相補償部、２４  ＩＱ歪み補償部、２４ａ  パイロット信号検出部、２４ｂ  歪み量推定部、２４ｃ  歪み量推定処理部、２ｄ  平均化処理部、２４ｅ  歪み補正部、２４ｆ  遅延部、２４ｇ  歪み補正処理部、２５  復調部、４１  フレーム同期回路、４２  周波数補償回路、４３  位相補償回路、４４  信号検出回路、４５  歪み量推定回路、４６  歪み補正回路、４７  復調回路、５１  プロセッサ、５２  メモリ、６１  バーストフレーム、６２  第１のフレーム、６３  第２のフレーム、６４  第３のフレーム、６５  第４のフレーム、７１  ＩＱ歪みが付加されていないシングルキャリア信号の周波数スペクトル、７２  所望信号の周波数スペクトル、７３  干渉信号の周波数スペクトル、８１  光送信器、８１ａ  光源、８２  光受信器、９１  光電変換回路、９２  Ａ／Ｄ変換器、９３  ディジタル信号処理部、１０１  フレーム同期部、１０２  偏波分離部、１０３  周波数補償部、１０４  位相補償部、１０５  ＩＱ歪み補償部、１０５ａ  パイロット信号検出部、１０５ｂ  歪み量推定部、１０５ｃ  歪み量推定処理部、１０５ｄ  平均化処理部、１０５ｅ  歪み補正部、１０５ｆ  遅延部、１０５ｇ  歪み補正処理部、１０６  復調部、１１１  フレーム同期回路、１１２  偏波分離回路、１１３  周波数補償回路、１１４  位相補償回路、１１５  信号検出回路、１１６  歪み量推定回路、１１７  歪み補正回路、１１８  復調回路、１２１  バーストフレーム、１２２  第１のフレーム、１２３  第２のフレーム、１２４  第３のフレーム、１２５  第４のフレーム、１２６  第５のフレーム。
【図１】
2019171587.tif 000019
【図２】
2019171587.tif 000020
【図３】
2019171587.tif 000021
【図４】
2019171587.tif 000022
【図５】
2019171587.tif 000023
【図６】
2019171587.tif 000024
【図７】
2019171587.tif 000025
【図８】
2019171587.tif 000026
【図９】
2019171587.tif 000027
【図１０】
2019171587.tif 000028
【図１１】
2019171587.tif 000029
【図１２】
2019171587.tif 000030
【図１３】
2019171587.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月25日(2018.7.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明に係る光受信器は、同位相軸及び直交位相軸を有する複素平面に信号点が存在し、パイロット信号を含み、パイロット信号が当該パイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号であるシングルキャリア信号に含まれているパイロット信号を検出するパイロット信号検出部と、パイロット信号検出部により検出されたパイロット信号とシングルキャリア信号に基づいて、シングルキャリア信号を実数部と虚数部に分解し、虚数部からパイロット信号の振幅歪み量を推定し、実数部からパイロット信号の位相歪み量を推定する歪み量推定部と、歪み量推定部により推定された振幅歪み量を用いて、シングルキャリア信号の振幅歪みを補正し、歪み量推定部により推定された位相歪み量を用いて、シングルキャリア信号の位相歪みを補正する歪み補正部とを設け、復調部が、歪み補正部により振幅歪み及び位相歪みのそれぞれが補正されたシングルキャリア信号を復調するようにしたものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この発明によれば、パイロット信号が当該パイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号であり、パイロット信号検出部により検出されたパイロット信号とシングルキャリア信号に基づいて、シングルキャリア信号を実数部と虚数部に分解し、虚数部からパイロット信号の振幅歪み量を推定し、実数部からパイロット信号の位相歪み量を推定する歪み量推定部と、歪み量推定部により推定された振幅歪み量を用いて、シングルキャリア信号の振幅歪みを補正し、歪み量推定部により推定された位相歪み量を用いて、シングルキャリア信号の位相歪みを補正する歪み補正部とを備えるように、光受信器を構成した。したがって、この発明に係る光受信器は、Ｉ軸及びＱ軸を有する複素平面に信号点が存在しているシングルキャリア信号におけるＩＱ歪みを補償することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同位相軸及び直交位相軸を有する複素平面に信号点が存在し、パイロット信号を含み、前記パイロット信号が当該パイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号であるシングルキャリア信号に含まれているパイロット信号を検出するパイロット信号検出部と、
前記パイロット信号検出部により検出されたパイロット信号と前記シングルキャリア信号に基づいて、前記シングルキャリア信号を実数部と虚数部に分解し、前記虚数部から前記パイロット信号の振幅歪み量を推定し、前記実数部から前記パイロット信号の位相歪み量を推定する歪み量推定部と、
前記歪み量推定部により推定された振幅歪み量を用いて、前記シングルキャリア信号の振幅歪みを補正し、前記歪み量推定部により推定された位相歪み量を用いて、前記シングルキャリア信号の位相歪みを補正する歪み補正部と、
前記歪み補正部により振幅歪み及び位相歪みのそれぞれが補正されたシングルキャリア信号を復調する復調部と
を備えた光受信器。
【請求項２】
歪み補正部は、次式に示す関係式に基づき、前記シングルキャリア信号の振幅歪み及び位相歪みを補正することを特徴とする請求項１記載の光受信器。
2019171587.tif 000032
但し、ｒｎはシングルキャリア信号、Ｓｎはパイロット信号、ｊは虚数単位、ｇｎハットはｎ番目のサンプリングにおけるパイロット信号Ｓｎの振幅歪みの瞬時値、θｎハットはｎ番目のサンプリングにおけるパイロット信号Ｓｎの位相歪みの瞬時値である。
【請求項３】
前記歪み補正部は、
前記パイロット信号を検出するための前記パイロット信号検出部の処理時間と、前記振幅歪み量及び前記位相歪み量のそれぞれを推定するための前記歪み量推定部の処理時間との総時間分だけ、前記シングルキャリア信号を遅延し、
前記振幅歪み量を用いて、前記遅延したシングルキャリア信号の振幅歪みを補正するとともに、前記位相歪み量を用いて、前記振幅歪みを補正したシングルキャリア信号の位相歪みを補正し、あるいは、前記位相歪み量を用いて、前記遅延したシングルキャリア信号の位相歪みを補正するとともに、前記振幅歪み量を用いて、前記位相歪みを補正したシングルキャリア信号の振幅歪みを補正することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光受信器。
【請求項４】
同位相軸及び直交位相軸を有する複素平面に信号点が存在し、パイロット信号を含み、前記パイロット信号が当該パイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号であるシングルキャリア信号に含まれているパイロット信号を検出するパイロット信号検出部と、
前記パイロット信号検出部により検出されたパイロット信号と前記シングルキャリア信号に基づいて、前記シングルキャリア信号を実数部と虚数部に分解し、前記虚数部から前記パイロット信号の振幅歪み量を推定し、前記実数部から前記パイロット信号の位相歪み量を推定する処理を複数回実施する歪み量推定部と、
前期歪み量推定部により複数回実施され、推定された複数の前記パイロット信号の振幅歪み量を平均化して平均振幅歪み量を算出するとともに、推定された複数の前記パイロット信号の位相歪み量を平均化して平均位相歪み量を算出する平均化処理部と、
前記平均化処理部により算出された平均振幅歪み量を用いて、前記シングルキャリア信号の振幅歪みを補正し、前記平均化処理部により算出された平均位相歪み量を用いて、前記シングルキャリア信号の位相歪みを補正する歪み補正部と、
前記歪み補正部により振幅歪み及び位相歪みのそれぞれが補正されたシングルキャリア信号を復調する復調部と
を備えた光受信器。
【請求項５】
同位相軸及び直交位相軸を有する複素平面に信号点が存在し、第１のパイロット信号を含み、前記第１のパイロット信号が当該第１のパイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号である第１の偏波についての第１のシングルキャリア信号と、同位相軸及び直交位相軸を有する複素平面に信号点が存在し、第２のパイロット信号を含み、前記第２のパイロット信号が当該第２のパイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号であり、前記第１の偏波と直交している第２の偏波についての第２のシングルキャリア信号が多重されている偏波多重信号を、前記第１のシングルキャリア信号と前記第２のシングルキャリア信号に分離する偏波分離部と、
前記偏波分離部に分離された第１のシングルキャリア信号に含まれている第１のパイロット信号を検出するとともに、前記偏波分離部に分離された第２のシングルキャリア信号に含まれている第２のパイロット信号を検出するパイロット信号検出部と、
前記パイロット信号検出部により検出された第１のパイロット信号と前記分離した第１のシングルキャリア信号に基づいて、前記第１のシングルキャリア信号を実数部と虚数部に分解し、前記虚数部から前記第１のパイロット信号の第１の振幅歪み量を推定し、前記実数部から前記第１のパイロット信号の第１の位相歪み量を推定するとともに、前記パイロット信号検出部により検出された第２のパイロット信号と前記分離した第２のシングルキャリア信号に基づいて、前記第２のシングルキャリア信号を実数部と虚数部に分解し、前記虚数部から前記第２のパイロット信号の第２の振幅歪み量を推定し、前記実数部から前記第２のパイロット信号の第２の位相歪み量を推定する歪み量推定部と、
前記歪み量推定部により推定された前記第１の振幅歪み量を用いて、前記分離された第１のシングルキャリア信号の振幅歪みを補正し、前記歪み量推定部により推定された前記第１の位相歪み量を用いて、前記分離された第１のシングルキャリア信号の位相歪みを補正し、前記歪み量推定部により推定された前記第２の振幅歪み量を用いて、前記分離された第２のシングルキャリア信号の振幅歪みを補正し、前記歪み量推定部により推定された前記第２の位相歪み量を用いて、前記分離された第２のシングルキャリア信号の位相歪みを補正する歪み補正部と、
前記歪み補正部により振幅歪み及び位相歪みのそれぞれが補正された第１のシングルキャリア信号を復調し、前記歪み補正部により振幅歪み及び位相歪みのそれぞれが補正された第２のシングルキャリア信号を復調する復調部と
を備えた光受信器。
【請求項６】
同位相軸及び直交位相軸を有する複素平面に信号点が存在しているシングルキャリア信号に、パイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号である前記パイロット信号を含め、前記パイロット信号を含んでいるシングルキャリア信号を送信する光送信器と、
前記光送信器から送信されたシングルキャリア信号を受信し、前記受信したシングルキャリア信号を復調する光受信器とを備え、
前記光受信器は、
前記受信したシングルキャリア信号に含まれているパイロット信号を検出するパイロット信号検出部と、
前記パイロット信号検出部により検出されたパイロット信号と前記受信したシングルキャリア信号に基づいて、前記シングルキャリア信号を実数部と虚数部に分解し、前記虚数部から前記パイロット信号の振幅歪み量を推定し、前記実数部から前記パイロット信号の位相歪み量を推定する歪み量推定部と、
前記歪み量推定部により推定された振幅歪み量を用いて、前記受信したシングルキャリア信号の振幅歪みを補正し、前記歪み量推定部により推定された位相歪み量を用いて、前記受信したシングルキャリア信号の位相歪みを補正する歪み補正部と、
前記歪み補正部により振幅歪み及び位相歪みのそれぞれが補正されたシングルキャリア信号を復調する復調部と
を備えていることを特徴とする光送受信システム。
【請求項７】
歪み補正部は、次式に示す関係式に基づき、前記シングルキャリア信号の振幅歪み及び位相歪みを補正することを特徴とする請求項６記載の光送受信システム。
2019171587.tif 000033
但し、ｒｎはシングルキャリア信号、Ｓｎはパイロット信号、ｊは虚数単位、ｇｎハットはｎ番目のサンプリングにおけるパイロット信号Ｓｎの振幅歪みの瞬時値、θｎハットはｎ番目のサンプリングにおけるパイロット信号Ｓｎの位相歪みの瞬時値である。
【請求項８】
前記光送信器は、
フレーム同期信号を格納する第１のフレームと、パイロット信号を格納する第２のフレームと、シングルキャリア信号のペイロードを格納する第３のフレームとが配置されているバーストフレームを生成し、前記バーストフレームのシングルキャリア信号を前記光受信器に送信することを特徴とする請求項６又は請求項７記載の光送受信システム。
【請求項９】
前記光送信器は、前記パイロット信号及び前記シングルキャリア信号のペイロードのそれぞれを四値位相変調方式で変調し、変調したパイロット信号を前記第２のフレームに格納し、変調したペイロードを前記第３のフレームに格納することを特徴とする請求項８記載の光送受信システム。
【請求項１０】
前記光受信器は、
局発光源から出力された局発光を用いて、前記光送信器から送信されたシングルキャリア信号の先頭を検出するフレーム同期部と、
前記フレーム同期部により先頭が検出されたシングルキャリア信号の周波数と、前記局発光の周波数との周波数誤差を検出し、前記シングルキャリア信号の周波数に含まれている前記周波数誤差を除去する周波数補償部と、
前記フレーム同期部により先頭が検出されたシングルキャリア信号の位相に含まれている位相雑音を除去する位相補償部と
を備えていることを特徴とする請求項６又は請求項７記載の光送受信システム。
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月30日(2018.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明に係る光受信器は、同位相軸及び直交位相軸を有する複素平面に信号点が存在し、パイロット信号を含み、パイロット信号が当該パイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号であるシングルキャリア信号に含まれているパイロット信号を検出するパイロット信号検出部と、パイロット信号検出部により検出されたパイロット信号とシングルキャリア信号に基づいて、シングルキャリア信号を実数部と虚数部に分解し、虚数部からパイロット信号の振幅歪み量を推定し、実数部からパイロット信号の位相歪み量を推定する歪み量推定部と、歪み量推定部により推定された振幅歪み量を用いて、シングルキャリア信号の振幅歪みを補正し、歪み量推定部により推定された位相歪み量を用いて、シングルキャリア信号の位相歪みを補正する歪み補正部と、歪み補正部により振幅歪み及び位相歪みのそれぞれが補正されたシングルキャリア信号を復調する復調部とを備え、
歪み補正部が、次式に示す関係式に基づき、シングルキャリア信号の振幅歪み及び位相歪みを補正するようにしたものである。
2019171587.tif 000034
但し、ｒｎはシングルキャリア信号、ｓｎはパイロット信号、ｊは虚数単位、ｇｎハットはｎ番目のサンプリングにおけるパイロット信号ｓｎの振幅歪みの瞬時値、θｎハットはｎ番目のサンプリングにおけるパイロット信号ｓｎの位相歪みの瞬時値である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同位相軸及び直交位相軸を有する複素平面に信号点が存在し、パイロット信号を含み、前記パイロット信号が当該パイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号であるシングルキャリア信号に含まれているパイロット信号を検出するパイロット信号検出部と、
前記パイロット信号検出部により検出されたパイロット信号と前記シングルキャリア信号に基づいて、前記シングルキャリア信号を実数部と虚数部に分解し、前記虚数部から前記パイロット信号の振幅歪み量を推定し、前記実数部から前記パイロット信号の位相歪み量を推定する歪み量推定部と、
前記歪み量推定部により推定された振幅歪み量を用いて、前記シングルキャリア信号の振幅歪みを補正し、前記歪み量推定部により推定された位相歪み量を用いて、前記シングルキャリア信号の位相歪みを補正する歪み補正部と、
前記歪み補正部により振幅歪み及び位相歪みのそれぞれが補正されたシングルキャリア信号を復調する復調部とを備え、
前記歪み補正部は、次式に示す関係式に基づき、前記シングルキャリア信号の振幅歪み及び位相歪みを補正することを特徴とする光受信器。
2019171587.tif 000035
但し、ｒｎはシングルキャリア信号、ｓｎはパイロット信号、ｊは虚数単位、ｇｎハットはｎ番目のサンプリングにおけるパイロット信号ｓｎの振幅歪みの瞬時値、θｎハットはｎ番目のサンプリングにおけるパイロット信号ｓｎの位相歪みの瞬時値である。
【請求項２】
前記歪み補正部は、
前記パイロット信号を検出するための前記パイロット信号検出部の処理時間と、前記振幅歪み量及び前記位相歪み量のそれぞれを推定するための前記歪み量推定部の処理時間との総時間分だけ、前記シングルキャリア信号を遅延し、
前記振幅歪み量を用いて、前記遅延したシングルキャリア信号の振幅歪みを補正するとともに、前記位相歪み量を用いて、前記振幅歪みを補正したシングルキャリア信号の位相歪みを補正し、あるいは、前記位相歪み量を用いて、前記遅延したシングルキャリア信号の位相歪みを補正するとともに、前記振幅歪み量を用いて、前記位相歪みを補正したシングルキャリア信号の振幅歪みを補正することを特徴とする請求項１記載の光受信器。
【請求項３】
同位相軸及び直交位相軸を有する複素平面に信号点が存在し、パイロット信号を含み、前記パイロット信号が当該パイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号であるシングルキャリア信号に含まれているパイロット信号を検出するパイロット信号検出部と、
前記パイロット信号検出部により検出されたパイロット信号と前記シングルキャリア信号に基づいて、前記シングルキャリア信号を実数部と虚数部に分解し、前記虚数部から前記パイロット信号の振幅歪み量を推定し、前記実数部から前記パイロット信号の位相歪み量を推定する処理を複数回実施する歪み量推定部と、
前期歪み量推定部により複数回実施され、推定された複数の前記パイロット信号の振幅歪み量を平均化して平均振幅歪み量を算出するとともに、推定された複数の前記パイロット信号の位相歪み量を平均化して平均位相歪み量を算出する平均化処理部と、
前記平均化処理部により算出された平均振幅歪み量を用いて、前記シングルキャリア信号の振幅歪みを補正し、前記平均化処理部により算出された平均位相歪み量を用いて、前記シングルキャリア信号の位相歪みを補正する歪み補正部と、
前記歪み補正部により振幅歪み及び位相歪みのそれぞれが補正されたシングルキャリア信号を復調する復調部とを備え、
前記歪み補正部は、次式に示す関係式に基づき、前記シングルキャリア信号の振幅歪み及び位相歪みを補正することを特徴とする光受信器。
2019171587.tif 000036
但し、ｒｎはシングルキャリア信号、ｓｎはパイロット信号、ｊは虚数単位、ｇハットは１番目〜Ｎ番目のサンプリングにおけるＮ個の振幅歪み量が平均化された平均振幅歪み量、θハットは１番目〜Ｎ番目のサンプリングにおけるＮ個の位相歪み量が平均化された平均位相歪み量である。
【請求項４】
同位相軸及び直交位相軸を有する複素平面に信号点が存在し、第１のパイロット信号を含み、前記第１のパイロット信号が当該第１のパイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号である第１の偏波についての第１のシングルキャリア信号と、同位相軸及び直交位相軸を有する複素平面に信号点が存在し、第２のパイロット信号を含み、前記第２のパイロット信号が当該第２のパイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号であり、前記第１の偏波と直交している第２の偏波についての第２のシングルキャリア信号が多重されている偏波多重信号を、前記第１のシングルキャリア信号と前記第２のシングルキャリア信号に分離する偏波分離部と、
前記偏波分離部に分離された第１のシングルキャリア信号に含まれている第１のパイロット信号を検出するとともに、前記偏波分離部に分離された第２のシングルキャリア信号に含まれている第２のパイロット信号を検出するパイロット信号検出部と、
前記パイロット信号検出部により検出された第１のパイロット信号と前記分離した第１のシングルキャリア信号に基づいて、前記第１のシングルキャリア信号を実数部と虚数部に分解し、前記虚数部から前記第１のパイロット信号の第１の振幅歪み量を推定し、前記実数部から前記第１のパイロット信号の第１の位相歪み量を推定するとともに、前記パイロット信号検出部により検出された第２のパイロット信号と前記分離した第２のシングルキャリア信号に基づいて、前記第２のシングルキャリア信号を実数部と虚数部に分解し、前記虚数部から前記第２のパイロット信号の第２の振幅歪み量を推定し、前記実数部から前記第２のパイロット信号の第２の位相歪み量を推定する歪み量推定部と、
前記歪み量推定部により推定された前記第１の振幅歪み量を用いて、前記分離された第１のシングルキャリア信号の振幅歪みを補正し、前記歪み量推定部により推定された前記第１の位相歪み量を用いて、前記分離された第１のシングルキャリア信号の位相歪みを補正し、前記歪み量推定部により推定された前記第２の振幅歪み量を用いて、前記分離された第２のシングルキャリア信号の振幅歪みを補正し、前記歪み量推定部により推定された前記第２の位相歪み量を用いて、前記分離された第２のシングルキャリア信号の位相歪みを補正する歪み補正部と、
前記歪み補正部により振幅歪み及び位相歪みのそれぞれが補正された第１のシングルキャリア信号を復調し、前記歪み補正部により振幅歪み及び位相歪みのそれぞれが補正された第２のシングルキャリア信号を復調する復調部とを備え、
前記歪み補正部は、次式に示す関係式に基づき、前記第１のシングルキャリア信号の振幅歪み及び位相歪みと、前記第２のシングルキャリア信号の振幅歪み及び位相歪みとを補正することを特徴とする光受信器。
2019171587.tif 000037
但し、ｒ１，ｎは第１のシングルキャリア信号、ｓ１，ｎは第１のパイロット信号、ｊは虚数単位、ｇ１，ｎハットはｎ番目のサンプリングにおける第１のパイロット信号ｓ１，ｎの振幅歪みの瞬時値、θ１，ｎハットはｎ番目のサンプリングにおける第１のパイロット信号ｓ１，ｎの位相歪みの瞬時値である。
ｒ2，ｎは第２のシングルキャリア信号、ｓ2，ｎは第２のパイロット信号、ｇ2，ｎハットはｎ番目のサンプリングにおける第２のパイロット信号ｓ2，ｎの振幅歪みの瞬時値、θ2，ｎハットはｎ番目のサンプリングにおける第２のパイロット信号ｓ2，ｎの位相歪みの瞬時値である。
【請求項５】
同位相軸及び直交位相軸を有する複素平面に信号点が存在しているシングルキャリア信号に、パイロット信号の複素共役信号に虚数単位が乗じられた信号と等しい信号である前記パイロット信号を含め、前記パイロット信号を含んでいるシングルキャリア信号を送信する光送信器と、
前記光送信器から送信されたシングルキャリア信号を受信し、前記受信したシングルキャリア信号を復調する光受信器とを備え、
前記光受信器は、
前記受信したシングルキャリア信号に含まれているパイロット信号を検出するパイロット信号検出部と、
前記パイロット信号検出部により検出されたパイロット信号と前記受信したシングルキャリア信号に基づいて、前記シングルキャリア信号を実数部と虚数部に分解し、前記虚数部から前記パイロット信号の振幅歪み量を推定し、前記実数部から前記パイロット信号の位相歪み量を推定する歪み量推定部と、
前記歪み量推定部により推定された振幅歪み量を用いて、前記受信したシングルキャリア信号の振幅歪みを補正し、前記歪み量推定部により推定された位相歪み量を用いて、前記受信したシングルキャリア信号の位相歪みを補正する歪み補正部と、
前記歪み補正部により振幅歪み及び位相歪みのそれぞれが補正されたシングルキャリア信号を復調する復調部とを備え、
前記歪み補正部は、次式に示す関係式に基づき、前記シングルキャリア信号の振幅歪み及び位相歪みを補正することを特徴とする光送受信システム。
2019171587.tif 000038
但し、ｒｎはシングルキャリア信号、ｓｎはパイロット信号、ｊは虚数単位、ｇｎハットはｎ番目のサンプリングにおけるパイロット信号ｓｎの振幅歪みの瞬時値、θｎハットはｎ番目のサンプリングにおけるパイロット信号ｓｎの位相歪みの瞬時値である。
【請求項６】
前記光送信器は、
フレーム同期信号を格納する第１のフレームと、パイロット信号を格納する第２のフレームと、シングルキャリア信号のペイロードを格納する第３のフレームとが配置されているバーストフレームを生成し、前記バーストフレームのシングルキャリア信号を前記光受信器に送信することを特徴とする請求項５記載の光送受信システム。
【請求項７】
前記光送信器は、前記パイロット信号及び前記シングルキャリア信号のペイロードのそれぞれを四値位相変調方式で変調し、変調したパイロット信号を前記第２のフレームに格納し、変調したペイロードを前記第３のフレームに格納することを特徴とする請求項６記載の光送受信システム。
【請求項８】
前記光受信器は、
局発光源から出力された局発光を用いて、前記光送信器から送信されたシングルキャリア信号の先頭を検出するフレーム同期部と、
前記フレーム同期部により先頭が検出されたシングルキャリア信号の周波数と、前記局発光の周波数との周波数誤差を検出し、前記シングルキャリア信号の周波数に含まれている前記周波数誤差を除去する周波数補償部と、
前記フレーム同期部により先頭が検出されたシングルキャリア信号の位相に含まれている位相雑音を除去する位相補償部と
を備えていることを特徴とする請求項５記載の光送受信システム。
【国際調査報告】
2019171587.tif 000039
2019171587.tif 000040
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