(57)【要約】【課題】伝送量の低下を抑えること。【解決手段】通信システム１００は、送信装置１１０と、受信装置１２０と、を有する。送信装置１１０は、コンスタレーション上の複数のシンボル座標によって特徴付けられる形状が回転非対称の所定形状となる複数のシンボル座標に基づいて信号を送信する。受信装置１２０は、累積部１２２と、推定部１２３と、を有する。累積部１２２は、送信装置１１０から受信した信号におけるコンスタレーション上のシンボル座標を累積する。推定部１２３は、累積部１２２によって累積されたシンボル座標によって特徴付けられる形状と所定形状との方向の相違に基づいて、送信装置１１０から受信した信号の位相を推定する。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンスタレーション上の複数のシンボル座標によって特徴付けられる形状が回転非対称の所定形状となる前記複数のシンボル座標に基づいて信号を送信する送信装置と、
前記送信装置から受信した前記信号におけるコンスタレーション上のシンボル座標を累積し、累積した前記シンボル座標によって特徴付けられる形状と前記所定形状との方向の相違に基づいて、前記送信装置から受信した前記信号の位相を推定する受信装置と、
を有することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記所定形状は、コンスタレーション上の原点を中心に一回転する間に同一形状とならない形状であることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記所定形状を特徴付ける前記複数のシンボル座標のうちの一のシンボル座標は、前記複数のシンボル座標のうちの前記一のシンボル座標と異なるシンボル座標とコンスタレーション上の原点からの距離が異なることを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記送信装置は、前記複数のシンボル座標（以下、「第１シンボル座標群」と称する。）に基づく第１信号と、前記第１シンボル座標群をコンスタレーション上の原点を中心に所定角度回転させた第２シンボル座標群に基づく第２信号と、を切替えながら送信し、
前記方向の相違は、前記送信装置から受信した前記第１信号における第３シンボル座標群と、前記送信装置から受信した前記第２信号における第４シンボル座標群と、前記所定角度と、に基づく相違であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の通信システム。
【請求項５】
コンスタレーション上の複数のシンボル座標によって特徴付けられる形状が回転非対称の所定形状となる前記複数のシンボル座標に基づいて信号を送信する送信装置から前記信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された前記信号におけるコンスタレーション上のシンボル座標を累積する累積部と、
前記累積部によって累積された前記シンボル座標によって特徴付けられる形状と前記所定形状との方向の相違に基づいて、前記送信装置から受信した前記信号の位相を推定する推定部と、
を有することを特徴とする受信装置。
【請求項６】
コンスタレーション上の複数のシンボル座標によって特徴付けられる形状が回転非対称の所定形状となる前記複数のシンボル座標に基づいて信号を送信する送信装置から送信され受信部によって受信された前記信号におけるコンスタレーション上のシンボル座標を累積する累積部と、
前記累積部によって累積された前記シンボル座標によって特徴付けられる形状と前記所定形状との方向の相違に基づいて、前記送信装置から受信した前記信号の位相を推定する推定部と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、受信装置および半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、位相補償の変化量が閾値を超えることによりスリップの発生が検出された場合に、位相補償の変化量から求めた位相の補正量を、位相偏差が補償された信号の位相に加算することによってスリップによる位相変化分を補正する回路がある（例えば、下記特許文献１参照。）。また、光信号に周期的に挿入される同期バーストと、連続する同期バースト間に既知のビットまたは符号といった既知信号を埋め込み、受信側で既知信号によるサイクルスリップの検出と修正を行う方法がある（例えば、下記特許文献２参照。）。また、送信側で送信データストリームに一定間隔に既知信号を挿入し、受信側で受信データストリームから既知信号を得て既知信号間の相対的な位相差を計算して位相スリップの発生を検知する装置がある（例えば、下記特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１３２１０３号
【特許文献２】国際公開第２０１０／０６３０９２号
【特許文献３】特開２００７−０５３５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、例えば受信側における位相スリップを補償するための既知信号を送信信号に含ませると、データの伝送容量が低下するという問題がある。
【０００５】
１つの側面では、本発明は、データの伝送容量の低下を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面によれば、コンスタレーション上の複数のシンボル座標によって特徴付けられる形状が回転非対称の所定形状となる前記複数のシンボル座標に基づいて信号を送信し、受信した前記信号におけるコンスタレーション上のシンボル座標を累積し、累積した前記シンボル座標によって特徴付けられる形状と前記所定形状との方向の相違に基づいて、受信した前記信号の位相を推定する、通信システム、受信装置および半導体装置、が提案される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、データの伝送容量の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは、実施の形態１にかかる通信システムの機能的構成の一例を示すブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、ＱＰＳＫにおける位相スリップの一例を示す説明図である。
【図２】図２は、送信装置の一例を示す説明図である。
【図３】図３は、受信装置の一例を示す説明図である。
【図４】図４は、送信装置が送信する信号のコンスタレーションの一例を示す説明図である。
【図５】図５は、受信装置が受信する信号のコンスタレーションの一例を示す説明図である。
【図６】図６は、送信装置が行う送信処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、受信装置が行う受信処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、受信装置が行う位相推定補償処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、送信装置が行うシンボル形状の向きを反転させる手順の一例を示す説明図である。
【図１０】図１０は、受信装置が行う補正シンボル座標の求め方の一例を示す説明図である。
【図１１】図１１は、シンボル形状が特定の方向に歪んでいる場合の補正シンボル座標の求め方の一例を示す説明図である。
【図１２】図１２は、シンボル形状が示す台形の向きを反転させる際の送信処理の一例を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、受信装置が行う補正シンボル座標を算出する処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、パイロット信号を用いて位相推定する場合の一例を示す説明図である。
【図１５】図１５は、実施の形態２にかかる受信装置が受信する受信パターンの一例を示す説明図である。
【図１６】図１６は、実施の形態２にかかる送信装置が行う送信処理の一例を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、実施の形態２にかかる受信装置が行う位相推定補償処理の一例を示すフローチャートである。
【図１８】図１８は、変調方式を８ＱＡＭとした場合のコンスタレーションを示す説明図である。
【図１９】図１９は、変調方式を１６ＱＡＭとした場合のコンスタレーションを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に図面を参照して、開示技術の好適な実施の形態１，２を詳細に説明する。
【００１０】
（実施の形態１）
（通信システムの機能的構成）
図１Ａは、実施の形態１にかかる通信システムの機能的構成の一例を示すブロック図である。図１Ａに示すように、通信システム１００は、送信装置１１０と、受信装置１２０と、を有する。送信装置１１０は、コンスタレーション上の複数のシンボル座標によって特徴付けられる形状（以下「シンボル形状」と称する。）が回転非対称（例えば台形状）となるようにシンボル座標を配置した信号を受信装置１２０へ送信する。
【００１１】
送信する信号は、少なくとも位相変調を含む変調により生成された信号であり、振幅変調を含む信号でもよい。送信する信号は、具体的には、位相偏移変調や直角位相振幅変調によって変調される信号である。位相偏移変調は、例えばＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）である。直角位相振幅変調は、ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）である。
【００１２】
送信する信号は、シンボル形状が回転非対称の所定形状となる複数のシンボル座標に基づく信号である。コンスタレーションは、複素平面を示す図であり、具体的には、横軸がＩ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）成分、縦軸がＱ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）成分を示す図である。コンスタレーション上に配置されるシンボルは、Ｉ軸およびＱ軸の直交座標である原点を中心にして、信号の振幅と位相を示す。原点からの距離が振幅を示し、原点からの角度が位相を示す。
【００１３】
シンボル形状は、コンスタレーション上の複数のシンボル座標によって特徴付けられる形状である。複数のシンボル座標によって特徴付けられる形状とは、例えば、複数のシンボル座標のうち、隣り合うシンボル座標をそれぞれ線で結んだ形状である。シンボル形状は、シンボル座標によって表され、シンボル形状が示す方向とシンボル形状の形との成分によって表すことができる。具体的には、複数のシンボル形状は、その方向または形のいずれか一方が異なれば、それぞれ異なることとなる。
【００１４】
回転非対称とは、コンスタレーション上において所定角度回転させた場合に回転対称とはならないことである。回転非対称の所定形状は、例えば、コンスタレーション上の原点を中心に一回転する間（０°を超えて３６０°未満の所定角度回転させる間）に同一形状とならない形状である。所定形状は、例えば、台形である。ここでいう台形とは、例えば等脚台形（平行な辺の両端の角が相互に等しく、平行ではない辺の長さが相互に等しい台形）である。
【００１５】
また、所定形状は、台形状に限らない。詳細については実施の形態２において後述するが、例えば所定形状を特徴付ける複数のシンボル座標のうちの一のシンボル座標を、複数のシンボル座標のうちの一のシンボル座標と異なるシンボル座標とコンスタレーション上の原点からの距離を異ならせてもよい。これにより、回転非対称の所定形状とすることもできる。
【００１６】
送信装置１１０から送信される信号は、所定形状となる複数のシンボル座標のマッピングに基づく信号である。所定形状となる複数のシンボル座標のマッピングとは、例えば台形状となるように複数のシンボル座標を配置することである。
【００１７】
受信装置１２０は、送信装置１１０から受信した信号におけるコンスタレーション上のシンボル座標によって特徴付けられるシンボル形状が示す方向を、予め定められる所定形状が示す方向となるようシンボル座標を補正する。所定形状が示す方向は、送信装置１１０と受信装置１２０とで共有されている。そのため、受信装置１２０は、送信装置１１０から受信した信号から得られるシンボル形状が示す方向を、送信装置１１０との間で共有する所定形状が示す方向に補正する。
【００１８】
具体的に説明すると、受信装置１２０は、受信部１２１と、半導体装置１３０とを有する。半導体装置１３０は、累積部１２２と、推定部１２３と、を有する。受信部１２１は、送信装置１１０から信号を受信する。累積部１２２は、受信部１２１によって受信された信号におけるコンスタレーション上のシンボル座標を累積する。累積とは、例えば、現在から過去の一定期間または一定量遡った信号について、シンボル座標の平均を得るために記憶することである。
【００１９】
推定部１２３は、累積部１２２によって累積されたシンボル座標によって特徴付けられる形状（以下「算出形状」と称する。）と所定形状との方向の相違に基づいて、送信装置１１０から受信した信号の位相を推定する。算出形状とは、例えば、過去の一定期間または一定量の信号についてのシンボル座標の位置の平均を算出することによって得られるシンボル形状である。累積部１２２によって累積されたシンボル座標は、例えば、ＱＰＳＫの場合、第１〜４象限の象限毎にそれぞれ平均の算出に用いられる。算出形状は、算出された象限毎のシンボル座標の平均のうち隣り合うものをそれぞれ線で結んだ形状である。
【００２０】
算出形状と所定形状との方向の相違とは、それぞれの形状が示す方向の相違である。例えば、所定形状が示す方向を０°とし、算出形状が示す方向が所定形状に対して９０°回転しているとすると、算出形状と所定形状との方向の相違は、９０°となる。推定部１２３は、例えば、算出形状と所定形状との方向の相違が９０°である場合、コンスタレーション上の原点を中心に、算出形状を示す複数のシンボル座標をそれぞれ−９０°回転させることにより、送信装置１１０から受信した信号の位相を推定する。なお、シンボル座標を回転させることに限らず、座標軸を回転させてもよい。
【００２１】
算出形状と所定形状との方向の相違に基づいて信号の位相を推定するとは、累積したシンボル座標に基づいて受信装置１２０が有する位相推定回路によって推定された信号の位相を算出形状と所定形状との相違により推定部１２３が補正することである。また、上述した位相を推定するとは、推定部１２３が有する位相推定回路が、算出形状と所定形状との相違に基づいて信号における位相回転量を推定し、推定した位相回転量と累積したシンボル座標とに基づいて信号の位相を推定することとしてもよい。
【００２２】
また、誤差等によりシンボル形状が歪むことがある。これを補正するために、送信装置１１０は、複数のシンボル座標（以下、「第１シンボル座標群」と称する。）と、第１シンボル座標群をコンスタレーション上の原点を中心に所定角度回転させた第２シンボル座標群と、を切替えながら信号を送信してもよい。所定角度は、例えば１８０°である。
【００２３】
この場合、算出形状と所定形状との方向の相違は、送信装置１１０から受信した第１信号における第３シンボル座標群と、送信装置１１０から受信した第２信号における第４シンボル座標群と、所定角度と、に基づく相違とすることができる。第３シンボル座標群は、第１シンボル座標群と同じ複数のシンボル座標、または、伝送路上において回転する各シンボル座標の回転角度に応じた複数のシンボル座標である。第４シンボル座標群は、第２シンボル座標群と同じ複数のシンボル座標、または、伝送路上において回転する各シンボル座標の回転角度に応じた複数のシンボル座標である。
【００２４】
具体的には、算出形状と所定形状との方向の相違は、推定部１２３によって少なくともいずれか一方が所定角度に基づいて補正された第３シンボル座標群および第４シンボル座標群により特徴付けられる形状と所定形状との相違である。
【００２５】
この場合について具体的に説明すると、受信部１２１は、第３シンボル座標群および第４シンボル座標群に基づく信号を送信装置１１０から受信する。推定部１２３は、受信部１２１によって受信された信号における第３シンボル座標群および第４シンボル座標群のうちの少なくともいずれか一方を所定角度（１８０°）に基づいて補正する。
【００２６】
推定部１２３は、例えば第４シンボル座標群を１８０°、送信装置１１０による回転方向とは逆方向に回転させて、回転させた第４シンボル座標群と第３シンボル座標群との平均を算出することによって補正する。なお、第４シンボル座標群のみを回転させることに限らず、第３シンボル座標群のみを回転、または両方のシンボル座標群を回転させて、所定角度回転に基づく補正を行ってもよい。これにより、シンボル形状の歪みを排除することができる。
【００２７】
推定部１２３は、少なくともいずれか一方を補正した第３シンボル座標群および第４シンボル座標群によって特徴付けられる形状（算出形状）と所定形状との方向の相違に基づいて、受信部１２１が受信した信号の位相を推定する。つまり、推定部１２３は、歪みが排除された算出形状と、所定形状との方向の相違に基づいて信号の位相を推定する。これにより、シンボル形状の歪みを排除して位相を推定することができる。
【００２８】
ここで、ＱＰＳＫにおける位相スリップについて説明する。図１Ｂは、ＱＰＳＫにおける位相スリップの一例を示す説明図である。図１Ｂにおいて、横軸はＩ成分、縦軸はＱ成分を示している。図１Ｂに示すように、各シンボルは、４５°（＝００），１３５°（＝０１），２２５°（＝１１），３１５°（＝１０），のいずれかの位置に配置されており、それぞれ２ビット（４値）で表される。
【００２９】
送信装置１１０において、例えば、４５°の位置にシンボル１５１を、１３５°の位置にシンボル１５２を、２２５°の位置にシンボル１５３を、３１５°の位置にシンボル１５４を、配置して、伝送路上に信号を送信したとする。伝送路上において、各シンボル１５１〜１５４は回転する。
【００３０】
そして、受信装置１２０が信号を受信すると、各シンボル１５１〜１５４の位置がずれる。例えば、図１Ｂに示すように、受信装置１２０では、各シンボル座標１５１〜１５４が、送信装置１１０の送信時の配置と比較して１８０°ずれる位相スリップが生じる。なお、ＱＰＳＫの位相スリップにおいてずれる角度は、９０°，１８０°，２７０°のいずれかである。３６０°ずれた場合は、０°の場合と位相が一致するため、位相のずれはなくなる。
【００３１】
このような位相スリップを抑えるため、実施の形態１では、台形等の回転非対称の形状となるようにシンボルマッピングを行って信号を送信することにより、受信側において位相スリップの判定を可能にする。
【００３２】
（送信装置の一例）
図２は、送信装置の一例を示す説明図である。図２に示すように、送信装置１１０は、送信ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）２０１と、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２０２と、ドライバアンプ２０３と、光変調器２０４と、送信光源２０５と、を有する。
【００３３】
送信ＤＳＰ２０１は、デジタル信号処理回路であり、送信用のデジタルの電気信号を生成して複数（例えば４つ）のＤＡＣ２０２（２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄ）へ出力する。送信ＤＳＰ２０１は、トレーニング符号挿入部２１１と、シンボルマッピング部２１２と、オーバサンプリング部２１３と、送信スペクトル整形部２１４と、リニアライザ２１５と、イコライザ２１６と、を有する。
【００３４】
トレーニング符号挿入部２１１は、フレームの同期処理や分散補償を行うための情報を抽出する処理を行い、これらの処理を行った信号をシンボルマッピング部２１２へ出力する。シンボルマッピング部２１２は、コンスタレーション上においてシンボルマッピングを行うためのシンボルの位置（座標）を決定する。シンボルマッピング部２１２は、シンボル座標生成部２２１を有する。
【００３５】
シンボル座標生成部２２１は、シンボル座標を生成する。シンボル座標生成部２２１は、例えば、コンスタレーション上において複数のシンボル座標によって特徴付けられるシンボル形状が、等脚台形等の異方性を有するようにシンボル座標を生成する。
【００３６】
異方性とは、シンボル形状が回転によって異なる方向を示すことであり、非回転対称と同義である。具体的には、異方性は、コンスタレーション上のシンボル形状を所定角度（例えば０°を超えて３６０°未満）回転させる間にシンボル形状が同一となることがない形状を有することである。コンスタレーション上のシンボル形状に異方性をもたせることにより、シンボル形状がどの方向を向いているかを受信装置１２０側で検出することができる。
【００３７】
例えば、ＱＰＳＫの場合、本来であれば、各シンボルは、４５°，１３５°，２２５°，３１５°の４つの位置となる。シンボル座標生成部２２１は、４つのシンボルのうちの１または複数のシンボルについて、その位置をＩ軸方向またはＱ軸方向に近付けて配置したり遠ざけて配置したりすることによりコンスタレーション上のシンボル形状に異方性をもたせる。実施の形態１では、シンボル座標生成部２２１は、台形状のシンボル形状となるように各座標のシンボル座標を生成する。
【００３８】
シンボルマッピング部２１２は、生成したシンボル座標に基づく信号をオーバサンプリング部２１３へ出力する。オーバサンプリング部２１３は、シンボルマッピング部２１２から入力した信号を、送信のスペクトル制御を行うために２倍周期に変換する。オーバサンプリング部２１３は、２倍周期に変換した信号を送信スペクトル整形部２１４へ出力する。
【００３９】
送信スペクトル整形部２１４は、オーバサンプリング部２１３から出力された信号を、フィルタリングすることによって送信スペクトルを整形し、リニアライザ２１５へ出力する。送信スペクトル整形部２１４は、例えばナイキストフィルタが用いられる。リニアライザ２１５は、例えば、送信スペクトル整形部２１４から出力された信号のレベル的な歪みを直線に修正してイコライザ２１６へ出力する。イコライザ２１６は、例えばハードウェアの歪みによる高速信号のなまりを補正し、補正した信号をＤＡＣ２０２へ出力する。
【００４０】
ＤＡＣ２０２は、複数（例えば４つ）設けられており、それぞれ、送信ＤＳＰ２０１から出力されたデジタルの電気信号をアナログの電気信号に変換する。ＤＡＣ２０２（２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄ）は、変換した電気信号を対応するドライバアンプ２０３（２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄ）へ出力する。
【００４１】
ドライバアンプ２０３は、ＤＡＣ２０２に対応して複数設けられ、それぞれ、ＤＡＣ２０２から出力された信号を増幅し、光変調器２０４へ出力する。光変調器２０４は、送信光源２０５からの光を用いて、ドライバアンプ２０３から出力された信号を変調して、光信号を生成する。光変調器２０４は、生成した光信号を伝送路２０６へ出力する。
【００４２】
（受信装置の一例）
図３は、受信装置の一例を示す説明図である。図３に示すように、受信装置１２０は、局発光源３０１と、光ハイブリッド３０２と、ＡＤＣ３０３（３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃ，３０３ｄ）（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）と、受信ＤＳＰ３０４と、を備えている。
【００４３】
受信装置１２０は、光ハイブリッド３０２を用いたコヒーレント方式の光受信装置である。局発光源３０１は、局発光を生成し、生成した局発光を光ハイブリッド３０２へ出力する。光ハイブリッド３０２には、伝送路２０６（送信装置１１０）からの受信光信号と、局発光源３０１からの局発光と、が入力される。光ハイブリッド３０２は、入力された局発光を用いて、入力された受信光信号の２つの直交偏波の実部信号および虚部信号を抽出する。
【００４４】
具体的には、光ハイブリッド３０２は、不図示の２つの偏光ビームスプリッタおよび２つの９０°ハイブリッドを有する。光ハイブリッド３０２は、偏光ビームスプリッタにより受信光信号および局発光を２つの偏波方向（Ｈ軸およびＶ軸）の光信号に分割するとともに、９０°ハイブリッドによりそれぞれの偏波方向の局発光を用いて光信号から実部成分（Ｉ成分）と虚部成分（Ｑ成分）を抽出する。
【００４５】
光ハイブリッド３０２は、複数（例えば４つ）のフォトダイオード（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）を有し、Ｈ軸（水平偏波）の信号光のＩ成分の振幅および位相に対応した光信号と、Ｈ軸の信号光のＱ成分の振幅および位相に対応した光信号と、を光電変換する。また、光ハイブリッド３０２は、Ｖ軸（垂直偏波）の信号光のＩ成分の振幅および位相に対応した光信号と、Ｖ軸の信号光のＱ成分の振幅および位相に対応した光信号と、を光電変換する。そして、受光した光の強度に応じた電気信号を、対応するＡＤＣ３０３へ出力する。
【００４６】
ＡＤＣ３０３は、光ハイブリッド３０２から出力された信号をデジタルサンプリングし、サンプリングした信号を量子化することによってデジタル変換を行う。ＡＤＣ３０３は、デジタル変換した信号を受信ＤＳＰ３０４へ出力する。
【００４７】
受信ＤＳＰ３０４は、ＭＩＭＯ処理部３１１（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ  Ｏｕｔｐｕｔ）と、キャリア再生部３１２と、ＦＥＣ機能部３１３（ＦＥＣ：Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）と、を有する。ＭＩＭＯ処理部３１１は、例えば、偏波多重されている信号を偏波分離するなどの所定の処理を行う。ＭＩＭＯ処理部３１１は、所定の処理を行った信号をキャリア再生部３１２へ出力する。
【００４８】
キャリア再生部３１２は、例えば、ＭＩＭＯ処理部３１１から出力された信号の波長分散を補償する。キャリア再生部３１２は、波長分散を補償した信号をＦＥＣ機能部３１３へ出力する。ＦＥＣ機能部３１３は、キャリア再生部３１２から出力された信号の誤り訂正を行う。ＦＥＣ機能部３１３は、誤り訂正を行った信号を後段へ出力する。
【００４９】
キャリア再生部３１２は、位相推定補償部３２０を有する。位相推定補償部３２０は、コンスタレーションの位相スリップを検出して位相スリップを補償する。ここで、デジタルコヒーレントの受信においては、送信されたデータを正しく受信するために、シンボル座標の回転による位相スリップを補償することが必要である。位相スリップは、伝送路２０６の位相ノイズや、送信光と受信局発光の周波数揺らぎなどに起因して、位相推定補償部３２０が有する位相推定回路（ＣＰＲ：Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）による処理を行う際に生じる。
【００５０】
位相スリップが生じると、送信側と受信側でコンスタレーション上のシンボル座標が、９０°，１８０°または２７０°回転した状態となる。この状態では送信側が意図した座標と異なる象限にシンボルが出現することになるため、正しく通信を行うことができない。そのため、位相推定補償部３２０は、例えば、ＣＰＲの処理の後の信号に対して、コンスタレーションの位相スリップを補償する。
【００５１】
具体的には、位相推定補償部３２０は、平均化部３２１と、判定部３２２と、回転部３２３と、を有する。平均化部３２１は、受信した信号について、象限毎のシンボル座標の平均座標を算出する。判定部３２２は、平均化部３２１によって算出された象限毎のシンボル座標の平均座標を用いて、コンスタレーション上において台形状のシンボル形状の向きを判定する。判定のタイミングは、一定期間経過したタイミングや、一定量信号を蓄積したタイミングであり、少なくとも４つの象限にシンボル座標が配置されていることとする。回転部３２３は、判定部３２２による判定結果に基づいて、Ｉ軸およびＱ軸や、シンボル形状を特徴付ける平均座標を回転させる。
【００５２】
これにより、位相スリップを補償することができる。上述した説明では、ＣＰＲの処理の後に、位相スリップの補償を行うため、簡単な処理で位相を精度よく推定することができる。また、ＣＰＲの処理と同時に位相スリップを判定することも可能であり、このようにすれば、小規模な回路で位相を精度よく推定することができる。
【００５３】
なお、図１Ａに示した受信部１２１は、例えば、局発光源３０１と、光ハイブリッド３０２と、ＡＤＣ３０３と、によって実現することができる。また、図１Ａに示した、半導体装置１３０は、例えば受信ＤＳＰ３０４によって実現することができる。特に、図１Ａに示した、累積部１２２と、推定部１２３とは、例えば位相推定補償部３２０によって実現することができる。
【００５４】
（送信装置が送信する信号のコンスタレーションの一例）
図４は、送信装置が送信する信号のコンスタレーションの一例を示す説明図である。図４において、横軸はＩ成分、縦軸はＱ成分を示している。例えば、ＱＰＳＫにおいてシンボルの配置位置は、第１象限の４５°のシンボル座標４０１（Ｉ1，Ｑ1）、第２象限の１３５°のシンボル座標４０２（Ｉ2，Ｑ2）、第３象限の２２５°のシンボル座標４０３（Ｉ3，Ｑ3）、第４象限の３１５°のシンボル座標４０４（Ｉ4，Ｑ4）、である。
【００５５】
実施の形態１において、所定のシンボルの配置位置は、シンボル座標４１１（Ｉ’1，Ｑ’1）、シンボル座標４１２（Ｉ’2，Ｑ’2）、シンボル座標４１３（Ｉ’3，Ｑ’3）、シンボル座標４１４（Ｉ’4，Ｑ’4）、であり、シンボル形状４００が台形状となるように配置されている。シンボル座標４１１〜４１４の生成手順は、例えば、最初にシンボル座標４０１〜４０４を生成して、それぞれ対応するシンボル座標４１１〜４１４にずらすという２段階の手順でもよいし、シンボル座標４１１〜４１４を直接生成するという１段階の手順でもよい。
【００５６】
シンボル座標４０１（Ｉ1，Ｑ1）とシンボル座標４１１（Ｉ’1，Ｑ’1）とを比較すると、Ｉ’1がＩ1よりもｒだけ小さく、Ｑ’1がＱ1と同じである。シンボル座標４０２（Ｉ2，Ｑ2）とシンボル座標４１２（Ｉ’2，Ｑ’2）とを比較すると、Ｉ’ 2がＩ2よりもｒだけ大きく、Ｑ’2がＱ2と同じである。
【００５７】
シンボル座標４０３（Ｉ3，Ｑ3）とシンボル座標４１３（Ｉ’3，Ｑ’3）とを比較すると、Ｉ’3がＩ3よりもｒだけ小さく、Ｑ’3がＱ3と同じである。シンボル座標４０４（Ｉ4，Ｑ4）とシンボル座標４１４（Ｉ’4，Ｑ’4）とを比較すると、Ｉ’4がＩ4よりもｒだけ大きく、Ｑ’4がＱ4と同じである。
【００５８】
このように、送信装置１１０は、コンスタレーション上においてシンボル形状が等脚台形となるように、各シンボル座標４１１〜４１４を生成する。また、送信装置１１０は、シンボル形状の台形が上向きとなる方向（図４に示す方向）を基準方向にして、シンボル座標４１１〜４１４を生成する。
【００５９】
（受信装置が受信する信号のコンスタレーションの一例）
図５は、受信装置が受信する信号のコンスタレーションの一例を示す説明図である。図５において、横軸はＩ成分、縦軸はＱ成分を示している。各シンボル座標５１１〜５１４は、一定期間蓄積したシンボル座標の平均を示している。
【００６０】
図５において、シンボル座標５１１はシンボル座標４１１（図４参照）に対応し、シンボル座標５１２はシンボル座標４１２に対応し、シンボル座標５１３はシンボル座標４１３に対応し、シンボル座標５１４はシンボル座標４１４に対応する。受信装置１２０が受信するシンボル形状のパターンは、受信パターン５０１，５０２，５０３，５０４の４つのうちいずれかをとり得る。
【００６１】
（１）に示す受信パターン５０１は、送信装置１１０において生成されたシンボル座標４１１〜４１４（図４参照）によって特徴付けられるシンボル形状と同様の形状であり、すなわち、各シンボル座標５１１〜５１４が回転していない基準方向の状態である。なお、本明細書において、（１）に示す受信パターン５０１を、コンスタレーション上の台形（シンボル形状）が上を向いている状態とする。
【００６２】
（２）に示す受信パターン５０２は、受信パターン５０１を基準にして、原点を中心にして各シンボル座標５１１〜５１４が右側に９０°回転した位相スリップを示している。なお、本明細書において、（２）に示す受信パターン５０２を、コンスタレーション上の台形（シンボル形状）が右を向いている状態とする。
【００６３】
（３）に示す受信パターン５０３は、受信パターン５０１を基準にして、原点を中心にして各シンボル座標５１１〜５１４が１８０°回転した位相スリップを示している。なお、本明細書において、（３）に示す受信パターン５０３を、コンスタレーション上の台形（シンボル形状）が下を向いている状態とする。
【００６４】
（４）に示す受信パターン５０４は、受信パターン５０１を基準にして、原点を中心にして各シンボル座標５１１〜５１４が左側に９０°回転した位相スリップを示している。なお、本明細書において、（４）に示す受信パターン５０４を、コンスタレーション上の台形（シンボル形状）が左を向いている状態とする。
【００６５】
このように、受信装置１２０は、受信パターン５０１〜５０４のうちのいずれかで信号を受信する。受信装置１２０において、シンボル形状は、予め上向きを基準方向として定められている。そのため、位相スリップを補償する処理において、例えば、受信パターン５０１で受信した場合は、各シンボル座標５１１〜５１４を０°回転させる。また、受信パターン５０２で受信した場合は、各シンボル座標５１１〜５１４を左側に９０°回転させ、または、Ｉ軸およびＱ軸を右側に９０°回転させることにより基準方向となるように配置させることができる。
【００６６】
受信パターン５０３で受信した場合は、各シンボル座標５１１〜５１４を１８０°回転させ、または、Ｉ軸およびＱ軸を１８０°回転させることにより基準方向となるように配置させることができる。受信パターン５０４で受信した場合は、各シンボル座標５１１〜５１４を右側に９０°回転させ、または、Ｉ軸およびＱ軸を左側に９０°回転させることにより基準方向となるように配置させることができる。
【００６７】
（送信装置が行う送信処理）
図６は、送信装置が行う送信処理の一例を示すフローチャートである。図６に示すように、送信装置１１０は、コンスタレーションにおいてシンボル形状が上向きの台形状となるようにシンボル座標を生成する（ステップＳ６０１）。そして、送信装置１１０は、生成したシンボル座標に基づく信号を受信装置１２０へ送信するために出力し（ステップＳ６０２）、送信処理を終了する。
【００６８】
（受信装置が行う受信処理）
図７は、受信装置が行う受信処理の一例を示すフローチャートである。図７に示すように、受信装置１２０は、送信装置１１０から受信した信号を入力する（ステップＳ７０１）。次に、受信装置１２０は、各象限において観測したシンボル座標の位置から、平均シンボル座標を更新する（ステップＳ７０２）。平均シンボル座標は、下記（１）〜（４）式によって算出することができる。
【００６９】
【数１】
2015204573.tif 000003
【００７０】
【数２】
2015204573.tif 000004
【００７１】
【数３】
2015204573.tif 000005
【００７２】
【数４】
2015204573.tif 000006
【００７３】
（１）〜（４）式は、各象限においてそれぞれ保持したＭ個のシンボルデータから平均シンボル座標を求めるための算出式である。具体的には、（１）式は、第１象限における平均シンボル座標の算出式である。（２）式は、第２象限における平均シンボル座標の算出式である。（３）式は、第３象限における平均シンボル座標の算出式である。（４）式は、第４象限における平均シンボル座標の算出式である。
【００７４】
このようにして、受信装置１２０は、第１〜４象限の各象限について過去の一定分（一定期間または一定量）の平均シンボル座標を得ることができる。そして、受信装置１２０は、コンスタレーション上のシンボル形状が示す台形の向きを補正するための位相推定補償処理（図８参照）を行い（ステップＳ７０３）、受信処理を終了する。
【００７５】
（受信装置が行う位相推定補償処理）
図８は、受信装置が行う位相推定補償処理の一例を示すフローチャートである。図８において、受信装置１２０は、図７のステップＳ７０２において算出（更新）した第１〜４象限の各象限の平均シンボル座標を用いて、コンスタレーション上のシンボル形状について、Ｉ軸方向の長さの差分を示すΔＷと、Ｑ軸方向の長さの差分を示すΔＨとを算出する（ステップＳ８０１）。
【００７６】
ここで、実施の形態１では、各シンボル座標によって形成されるシンボル形状はそれぞれ方向の異なる等脚台形を示すため、ΔＷの値が０に近いときに、シンボル形状が示す台形は右または左を向いた状態にあると判定できる。また、ΔＨの値が０に近いときに、シンボル形状が示す台形は上または下を向いた状態にあると判定できる。また、ΔＷの値が正であるか負であるかによってシンボル形状が示す台形が上向きの状態であるか下向きの状態であるかを判定することができる。また、ΔＨの値が正であるか負であるかによってシンボル形状が示す台形が左向きの状態であるか右向きの状態であるかを判定することができる。
【００７７】
ステップＳ８０１の後、受信装置１２０は、｜ΔＷ｜≧｜ΔＨ｜であるか否かを判定する（ステップＳ８０２）。｜ΔＷ｜≧｜ΔＨ｜である場合（ステップＳ８０２：Ｙｅｓ）、すなわち、シンボル形状が示す台形が上向きまたは下向きである場合、受信装置１２０は、ΔＷ＞０であるか否かを判定する（ステップＳ８０３）。ΔＷ＞０である場合（ステップＳ８０３：Ｙｅｓ）、すなわち、シンボル形状が示す台形が下向きである場合、受信装置１２０は、ＩＱ軸を１８０°反転させる位相スリップ補償を行い（ステップＳ８０４）、位相推定補償処理を終了する。
【００７８】
ステップＳ８０３において、ΔＷ＞０ではない場合（ステップＳ８０３：Ｎｏ）、すなわち、シンボル形状が示す台形が上向きである場合、受信装置１２０は、ＩＱ軸をそのままにする（０°反転）位相スリップ補償を行う（ステップＳ８０５）。そして、受信装置１２０は、位相推定補償処理を終了する。ステップＳ８０２において、｜ΔＷ｜≧｜ΔＨ｜ではない場合（ステップＳ８０２：Ｎｏ）、すなわち、シンボル形状が示す台形が右向きまたは左向きである場合、ΔＨ＞０であるか否かを判定する（ステップＳ８０６）。
【００７９】
ΔＨ＞０である場合（ステップＳ８０６：Ｙｅｓ）、すなわち、シンボル形状が示す台形が左向きである場合、受信装置１２０は、ＩＱ軸を９０°反転（左側に回転）させる位相スリップ補償を行い（ステップＳ８０７）、位相推定補償処理を終了する。ステップＳ８０６において、ΔＨ＞０ではない場合（ステップＳ８０６：Ｎｏ）、つまり、シンボル形状が示す台形が右向きである場合、受信装置１２０は、ＩＱ軸を−９０°反転（右側に回転）させる位相スリップ補償を行う（ステップＳ８０８）。この後、受信装置１２０は、位相推定補償処理を終了する。
【００８０】
なお、ステップＳ８０２において｜ΔＷ｜と｜ΔＨ｜とにほとんど差がない場合や、ステップＳ８０３においてΔＷが０に近い場合や、ステップＳ８０６においてΔＨが０に近い場合などは、判定不能と判断して保留にしてもよい。この場合、例えば、その直前において判定可能な結果を引き続き採用してもよい。また、ステップＳ８０３やステップＳ８０６では、より精度を上げるため、閾値を設けてΔＷやΔＨがそれぞれ閾値以上の場合に肯定となる処理に移行させ、ΔＷやΔＨが閾値未満の場合には、判定不能と判断して保留にしてもよい。
【００８１】
実施の形態１によれば、台形等の回転非対称の形状となるようにシンボルマッピングを行って信号を送信するため、受信側で位相スリップが判定可能になり、データの伝送容量の低下を抑えつつ精度よく位相を推定することができる。
【００８２】
（ダイナミックレンジなどの歪みによる影響の排除について）
次に、ダイナミックレンジなどの歪みによる影響の排除について説明する。送信装置１１０や受信装置１２０のハードウェアにおいては、例えば、ダイナミックレンジの歪みが生じる。ダイナミックレンジの歪みとは、例えば、誤差等によりシンボル形状が歪むことである。
【００８３】
この歪みを排除するためには、例えば、送信装置１１０は、シンボル形状が示す台形の向きを交互に反転させた信号を送信する。受信装置１２０は、コンスタレーション上の台形の向きが反転した状態と反転させない状態との差分を検出することによって、コンスタレーション上の台形の向きを推定することができる。以下に、ダイナミックレンジなどの歪みによる影響を排除するために、シンボル形状が示す台形の向きを反転させる場合について詳細に説明する。
【００８４】
（送信装置が行うシンボル形状の向きを反転させる手順の一例）
図９は、送信装置が行うシンボル形状の向きを反転させる手順の一例を示す説明図である。図９に示すように、例えば、フレーム検出９０１後に、特定の個数のビット（信号）９０２が存在するものとする。フレーム検出９０１とは、データの先頭を特定するためのフレームの検出である。なお、データの先頭を特定するには、フレーム検出９０１に限らず、例えば、データの先頭に配置されるビット数を示す制御信号の検出とすることもできる。
【００８５】
送信装置１１０は、フレーム検出９０１後の特定ビット数のビットについて、シンボル形状が示す台形の向きが交互に反転する座標を生成する。例えば、送信パターンのＡパターン９１１は、コンスタレーション上においてシンボル形状が示す台形が上を向くように各シンボル座標が配置されている。送信パターンのＢパターン９１２は、コンスタレーション上においてシンボル形状が示す台形が下を向くように各シンボル座標が配置されている。
【００８６】
このように、送信装置１１０は、フレーム検出９０１によって、Ａパターン９１１→Ｂパターン９１２→Ａパターン９１１→Ｂパターン９１２→…と、交互に切替えて信号を送信する。また、送信装置１１０は、次のフレーム検出９０１があると、特定ビット数についてＡパターン９１１→Ｂパターン９１２→Ａパターン９１１→Ｂパターン９１２→…と、交互に切替えて信号を送信する。なお、図９に示すＡパターン９１１およびＢパターン９１２は、歪みがほとんどない場合を示している。
【００８７】
受信装置１２０は、送信装置１１０からＡパターン９１１またはＢパターン９１２の信号を受信する。受信装置１２０は、フレーム検出９０１を基準にして、Ａパターン９１１→Ｂパターン９１２→Ａパターン９１１→Ｂパターン９１２→…の順で信号を受信する。以下に、受信装置１２０が行う補正シンボル座標の算出手順について説明する。
【００８８】
（受信装置が行う補正シンボル座標の求め方の一例）
図１０は、受信装置が行う補正シンボル座標の求め方の一例を示す説明図である。なお、図１０においては、コンスタレーションに歪みがほとんどない図９に対応する場合を示している。図１０において、受信装置１２０は、フレーム検出９０１に応じて、Ａパターン９１１またはＢパターン９１２を交互に検出することができる。
【００８９】
受信装置１２０は、Ａパターン９１１についてはそのままとし、Ｂパターン９１２については反転処理を行うことにより、例えばシンボル座標を１８０°反転させる。そして、Ａパターン９１１と、反転させたＢパターン９１３との平均を算出することにより、補正シンボル座標が求まる。Ａパターン９１１と、反転させたＢパターン９１３との平均は、例えば、Ａパターン９１１と反転させたＢパターン９１３の各シンボル座標を足して２で割ることにより求まる。
【００９０】
（シンボル形状が特定の方向に歪んでいる場合の補正シンボル座標の求め方の一例）
図１１は、シンボル形状が特定の方向に歪んでいる場合の補正シンボル座標の求め方の一例を示す説明図である。図１１に示す補正シンボル座標の算出手順は、図１０に示した補正シンボル座標の算出手順と、手順自体は同じである。図１１に示す例では、コンスタレーションの形状が図１０に示した例と異なる。
【００９１】
図１１において、Ａパターン９１１は、送信装置１１０においてはシンボル形状が示す台形が上向きとなるようにシンボル座標が生成されたものの、歪みにより、受信装置１２０では、シンボル形状が示す台形が下向きとなっている場合を示している。すなわち、台形の形状を打ち消す方向に歪んでいる場合を示している。
【００９２】
また、Ｂパターン９１２は、送信装置１１０においてはシンボル形状が示す台形が下向きとなるようにシンボル座標が生成されたものの、歪みにより、受信装置１２０では、シンボル形状が示す台形が逆三角形に近い形状となっている場合を示している。すなわち、台形の形状をより強調する方向に歪んでいる場合を示している。
【００９３】
受信装置１２０は、Ａパターン９１１についてはそのままとし、Ｂパターン９１２についてはシンボル座標を１８０°反転させる。そして、Ａパターン９１１と、反転させたＢパターン９１３との平均を算出することにより、補正シンボル座標を求めることができる。このように、特定の方向に歪んでいたとしても、Ａパターン９１１および反転させたＢパターン９１３の平均を得ることにより、歪みの作用を打ち消し、歪みのない場合におけるシンボル形状を得ることができる。
【００９４】
このため、Ａパターン９１１についてはシンボル形状が示す台形が下向きとなっているものの、受信装置１２０は、送信装置１１０においてシンボル形状が示す台形を上向きにしたシンボル形状のシンボルマッピングが行われたものと判別することができる。また、Ｂパターン９１２についてはシンボル形状が示す台形が逆三角形に近い形状となっているものの、受信装置１２０は、送信装置１１０においてシンボル形状が示す台形を下向きにしたシンボルマッピングが行われたものと判別することができる。
【００９５】
このように、Ａパターン９１１→Ｂパターン９１２→…の順で信号を受信し、Ａパターン９１１と反転させたＢパターン９１３との平均を算出することにより、歪みの作用を打ち消すことができる。したがって、歪みを考慮して位相を推定することができる。以下に、シンボル形状が示す台形の向きを反転させる処理について説明する。
【００９６】
（シンボル形状が示す台形の向きを反転させる際の送信処理）
図１２は、シンボル形状が示す台形の向きを反転させる際の送信処理の一例を示すフローチャートである。図１２に示すように、送信装置１１０は、フレーム検出があったか否かを判定する（ステップＳ１２０１）。フレーム検出があった場合（ステップＳ１２０１：Ｙｅｓ）、送信装置１１０は、送信パターンをリセットし（ステップＳ１２０２）、ステップＳ１２０４に移行する。送信パターンをリセットするとは、以降の送信パターンの順を、Ａパターン９１１（図９参照）→Ｂパターン９１２→Ａパターン９１１→…の順にし、次の送信パターンをＡパターン９１１にすることである。
【００９７】
フレーム検出がない場合（ステップＳ１２０１：Ｎｏ）、送信装置１１０は、送信パターンを更新する（ステップＳ１２０３）。ステップＳ１２０３では、送信装置１１０は、前回の送信パターンがＡパターン９１１の場合にはＢパターン９１２に更新し、前回の送信パターンがＢパターン９１２の場合にはＡパターン９１１に更新する。
【００９８】
そして、送信装置１１０は、シンボル座標を生成する（ステップＳ１２０４）。次に、送信装置１１０は、送信パターンがＡパターン９１１であるか否かを判定する（ステップＳ１２０５）。Ａパターンである場合（ステップＳ１２０５：Ｙｅｓ）、送信装置１１０は、ステップＳ１２０７に移行する。Ａパターンではない場合（ステップＳ１２０５：Ｎｏ）、送信装置１１０は、生成したシンボル座標を１８０°反転させる（ステップＳ１２０６）。そして、送信装置１１０は、生成したシンボル座標に基づく信号を受信装置１２０へ送信するために出力し（ステップＳ１２０７）、送信処理を終了する。
【００９９】
（受信装置が行う補正シンボル座標を算出する処理）
図１３は、受信装置が行う補正シンボル座標を算出する処理の一例を示すフローチャートである。図１３に示すように、受信装置１２０は、送信装置１１０から受信した信号を入力する（ステップＳ１３０１）。そして、受信装置１２０は、フレーム検出があったか否かを判定する（ステップＳ１３０２）。フレーム検出があった場合（ステップＳ１３０２：Ｙｅｓ）、受信装置１２０は、受信パターンをリセットし（ステップＳ１３０３）、ステップＳ１３０５に移行する。受信パターンをリセットするとは、以降に受信する受信パターンの順を、Ａパターン９１１（図１０参照）→Ｂパターン９１２→Ａパターン９１１→…の順にし、次の受信パターンをＡパターン９１１にすることである。
【０１００】
フレーム検出がない場合（ステップＳ１３０２：Ｎｏ）、受信装置１２０は、受信パターンを更新する（ステップＳ１３０４）。ステップＳ１３０４では、受信装置１２０は、前回の受信パターンがＡパターン９１１の場合にはＢパターン９１２に更新し、前回の受信パターンがＢパターン９１２の場合にはＡパターン９１１に更新する。
【０１０１】
次に、受信装置１２０は、受信した信号がＡパターン９１１であるか否かを判定する（ステップＳ１３０５）。受信した信号がＡパターン９１１である場合（ステップＳ１３０５：Ｙｅｓ）、受信装置１２０は、各象限について観測したシンボル座標から、平均シンボル座標を更新し（ステップＳ１３０６）、ステップＳ１３０９に移行する。平均シンボル座標は、上述した（１）〜（４）式によって算出することができる。
【０１０２】
ステップＳ１３０５において、判定パターンがＡパターン９１１ではない場合（ステップＳ１３０５：Ｎｏ）、すなわち、Ｂパターン９１２である場合、受信装置１２０は、各象限について観測したシンボル座標の位置から、平均シンボル座標を更新する（ステップＳ１３０７）。平均シンボル座標は、上述した（１）〜（４）式によって算出することができる。そして、受信装置１２０は、シンボル座標を１８０°反転させる（ステップＳ１３０８）。
【０１０３】
次に、受信装置１２０は、Ａパターン９１１および反転させたＢパターン９１３（図１０参照）の平均から補正シンボル座標を求める（ステップＳ１３０９）。そして、受信装置１２０は、求めた補正シンボル座標を平均シンボル座標として位相推定補償処理（図８参照）を行い（ステップＳ１３１０）、本フローチャートによる一連の処理を終了する。
【０１０４】
このように、コンスタレーション上のシンボル形状が示す台形の向きが反転した状態と反転しない状態との差分を検出することによって、シンボル形状が示す台形の向きを推定することができ、歪みを考慮して位相を推定できる。
【０１０５】
（パイロット信号を用いて位相スリップを補償する場合の一例）
ここで、コンスタレーション上においてシンボル形状が正四角形状となるようにシンボル座標を生成して、パイロット信号を用いて、位相スリップを補償する構成について説明する。
【０１０６】
図１４は、パイロット信号を用いて位相推定する場合の一例を示す説明図である。図１４の（１）において、横軸は時間、縦軸は位相を示している。各シンボル座標１４００は、４５°，１３５°，２２５°，３１５°のいずれかを示しており、それぞれ、２ビット（４値）で表される。図１４の（１）では、時間の経過にしたがって、０１の信号、００の信号、１１の信号、１０の信号、が順次送信されることを示している。
【０１０７】
また、送信装置１１０は、予め定められた所定のタイミングで、パイロット信号１４０１を受信装置１２０へ送信する。パイロット信号１４０１は、基準となる位相を示す信号である。また、受信装置１２０側でもパイロット信号１４０１が送信される所定のタイミングがわかっている。
【０１０８】
送信装置１１０は、例えば、予め決められた周期で決められた値（００＝４５°）のパイロット信号１４０１を送信する。図１４の（２）に示すように、受信装置１２０は、このパイロット信号１４０１を基準にして、複数のシンボル座標１４００の位相を推定することができる。
【０１０９】
ここで、パイロット信号１４０１は、伝送レートの時間領域の一部を利用するものである。そのため、パイロット信号１４０１の比率を高くすると、その分だけ帯域の使用効率の低下を招き、すなわち、データの伝送容量が低下してしまう。また、パイロット信号１４０１の比率を少なくすると、位相スリップの検出についての信頼性が低下し、データに誤りが生じるバーストエラーの発生確率が高まり、信号品質が劣化してしまう。
【０１１０】
これに対して、実施の形態１では、帯域の使用効率の低下を招くパイロット信号を用いなくても受信側で位相スリップを判定することが可能であるため、帯域を最大限に活用することができ、データの伝送容量の低下を抑えつつ精度よく位相を推定できる。
【０１１１】
なお、実施の形態１では、コンスタレーション上においてシンボル形状を、原点を中心に一回転する間に同一のシンボル形状とならない形状としたが、０°〜１８０°回転させる間に同一のシンボル形状とならない形状とすることも可能である。例えば、シンボル形状を長方形の形状とすることも可能である。また、これに合わせて、制御信号（例えばパイロット信号）を用いて、０°または１８０°のいずれかの角度でコンスタレーション上の位相を調整する。
【０１１２】
これにより、受信装置１２０では、長方形の示す向きが横であるか縦であるかを判定することができる。このような構成とすることにより、制御信号の量を低減することができる。したがって、データの伝送容量の低下を抑えつつ精度よく位相を推定することができる。
【０１１３】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２は、シンボル形状を特徴付けるシンボル座標の位置が実施の形態１と異なる。具体的には、実施の形態２では、４点のシンボル座標のうち１点についてＩ軸およびＱ軸の直交座標（原点）からの距離を他の３点と異ならせてシンボル座標を生成する場合について説明する。
【０１１４】
（実施の形態２において受信装置が受信する受信パターンの一例）
図１５は、実施の形態２にかかる受信装置が受信する受信パターンの一例を示す説明図である。図１５において、横軸はＩ成分、縦軸はＱ成分を示している。各シンボル座標１５０１〜１５０４は、一定期間蓄積したシンボル座標の平均を表している。なお、受信装置１２０がシンボル座標１５０１〜１５０４に基づく信号を受信することの前提として、送信装置１１０においてシンボル座標１５０１〜１５０４と同様の位置にシンボル座標が生成された信号の送信があることとする。
【０１１５】
例えば、Ｃパターン１５１１は、Ｉ軸およびＱ軸の直交座標からのシンボル座標１５０１までの距離ｒ1が他のシンボル座標１５０２〜１５０４の原点からの距離に比べて長い。このように、４点のシンボル座標のうち１点について、Ｉ軸およびＱ軸の直交座標からの距離を他の３点よりも長くすることにより、シンボル形状に回転非対称性をもたせることができる。したがって、シンボル形状が上下左右のいずれの方向を示しているかを判別することができる。
【０１１６】
また、Ｃパターン１５１１に限らず、Ｄパターン１５１２としてもよい。Ｄパターン１５１２は、Ｉ軸およびＱ軸の直交座標からのからの距離ｒ1が他のシンボル座標１５０２〜１５０４の原点からの距離に比べて短い。このように、４点のシンボル座標のうち１点について、Ｉ軸およびＱ軸の直交座標からの距離を他の３点よりも短くすることにより、シンボル形状に回転非対称性をもたせることができる。したがって、シンボル形状が上下左右のいずれの方向を示しているかを判別することができる。
【０１１７】
例えば、図１５に示すように、第１象限に配置されるシンボル座標１５０１までの原点からの距離ｒ1が、他のシンボル座標１５０２〜１５０４の原点からの距離と異ならせた場合のシンボル形状が示す方向を基準方向とする。例えば、受信装置１２０における受信パターンにおいて、原点からの距離ｒ1となるシンボル座標が第３象限で観測されたとすると、シンボル形状が１８０°回転していると判別できる。この場合、受信装置１２０は、シンボル形状を１８０°反転させる位相スリップ補償、またはＩ軸およびＱ軸を１８０°反転させる位相スリップ補償を行う。
【０１１８】
実施の形態２では、４点のシンボル座標のうち１点について原点からの距離を他の３点と異ならせて、原点から各シンボル座標までの距離を比較することによって、シンボル形状を判別したので、簡単な処理で、シンボル形状が示す方向を推定できる。
【０１１９】
（実施の形態２にかかる送信装置が行う送信処理）
図１６は、実施の形態２にかかる送信装置が行う送信処理の一例を示すフローチャートである。図１６に示すように、送信装置１１０は、４点のシンボル座標のうち１点についてＩ軸およびＱ軸の直交座標からの距離が他の３点と異なる位置にシンボル座標を生成する（ステップＳ１６０１）。例えば、送信装置１１０は、Ｃパターン１５１１（図１５参照）となる座標を生成する。そして、送信装置１１０は、生成した座標の情報に基づく信号を受信装置１２０へ送信するために出力し（ステップＳ１６０２）、送信処理を終了する。
【０１２０】
（実施の形態２にかかる受信装置が行う位相推定補償処理）
図１７は、実施の形態２にかかる受信装置が行う位相推定補償処理の一例を示すフローチャートである。図１７に示すように、受信装置１２０は、送信装置１１０から受信した信号を入力する（ステップＳ１７０１）。次に、受信装置１２０は、各象限について観測したシンボル座標を用いて、各象限の平均シンボル座標を更新する（ステップＳ１７０２）。平均シンボル座標は、上述した（１）〜（４）式によって算出することができる。
【０１２１】
そして、受信装置１２０は、各象限の平均シンボル座標についてそれぞれＩ軸およびＱ軸の直交座標までの距離ｒn（ｎ＝１，２，３，４）を求める（ステップＳ１７０３）。次に、受信装置１２０は、求めたそれぞれの距離ｒnの中で最大のものを特定する（ステップＳ１７０４）。なお、受信パターンをＤパターン１５１２（図１５参照）とする信号の場合には、ステップＳ１７０４では、距離ｒnの中で最小のものを特定すればよい。
【０１２２】
そして、受信装置１２０は、特定した距離ｒnから得られる方向を基準の象限（例えば第１象限）となるようシンボル座標を回転させる位相スリップ補償を行い（ステップＳ１７０５）、位相推定補償処理を終了する。
【０１２３】
実施の形態２によれば、簡単な処理で、シンボル形状が示す方向を推定することが可能になり、データの伝送容量の低下を抑えつつ精度よく位相を推定することができる。
【０１２４】
（実施の形態１，２の変形例）
次に、実施の形態１，２の変形例について説明する。変形例１，２では、ＱＡＭの変調方式を用いる点で、実施の形態１，２とは異なる。
【０１２５】
（変形例１）
図１８は、変調方式を８ＱＡＭとした場合のコンスタレーションを示す説明図である。図１８において、横軸はＩ成分、縦軸はＱ成分を示している。（１）に示すように、８ＱＡＭでは、例えば原点を中心に正方形状にシンボル形状を特徴付ける８つのシンボル座標１８０１〜１８０８が配置される。変形例１においては、（２）に示すように、８つのシンボル座標１８０１〜１８０８のうち、シンボル座標１８０２，１８０４，１８０６，１８０８の４つについては、例えば、コンスタレーション上のシンボル形状が台形状となるように配置する。
【０１２６】
具体的には、送信装置１１０は、シンボル座標１８０２，１８０４が（１）のそれぞれ対応する各点に比べてＱ軸寄りとなるように配置する。また、送信装置１１０は、シンボル座標１８０６，１８０８が（１）のそれぞれ対応する各点に比べてＱ軸から離れる方向の位置となるように配置する。
【０１２７】
そして、受信装置１２０は、シンボル座標１８０２，１８０４，１８０６，１８０８の平均シンボル座標を算出して、位相推定補償処理（図８参照）を行うことにより、シンボル形状が示す台形がどの方向を向いているかを判別することができる。これにより、受信装置１２０は、データの伝送容量の低下を抑えつつ、送信信号の位相を精度よく推定することができる。
【０１２８】
なお、図１８では、シンボル座標１８０２，１８０４，１８０６，１８０８の４つを台形状に配置する場合について説明したが、これに限らない。例えば、８つのシンボル座標１８０１〜１８０８のうちの１つを他の７つに比べてＩ軸およびＱ軸の直交座標に近付ける配置としたり、または遠ざける配置としたりしてもよい。
【０１２９】
例えば、Ｉ軸上のシンボル座標１８０１を図中のより右側に配置（Ｉ軸およびＱ軸の直交座標から遠ざける方向に配置）して、位相推定補償処理（図１７参照）において、距離ｒnの最大のものを特定して、位相スリップ補償を行ってもよい。また、例えば、シンボル座標１８０２を、他の７つのシンボル座標１８０１，１８０３〜１８０８に比べて、Ｉ軸およびＱ軸の直交座標に近付けて配置して、位相推定補償処理（図１７参照）において、距離ｒnの最小のものを特定して、位相スリップ補償を行ってもよい。
【０１３０】
（変形例２）
図１９は、変調方式を１６ＱＡＭとした場合のコンスタレーションを示す説明図である。図１９において、横軸はＩ成分、縦軸はＱ成分を示している。（１）に示すように、１６ＱＡＭでは、例えば原点を中心に正方形状にシンボル形状を特徴付ける１６個のシンボル座標１９０１〜１９１６が配置される。変形例２においては、（２）に示すように、１６個のシンボル座標１９０１〜１９１６を、コンスタレーション上のシンボル形状が台形状となるように配置する。
【０１３１】
具体的には、送信装置１１０は、シンボル座標１９０１，１９０４，１９１３，１９１６を頂点とする等脚台形となるように座標を生成する。より具体的には、送信装置１１０は、シンボル座標１９０１〜１９０４の４点については、（１）に比べてＱ軸寄りに配置する。また、送信装置１１０は、シンボル座標１９０５〜１９０８の４点については、（１）と同様の位置に配置する。
【０１３２】
送信装置１１０は、シンボル座標１９０９〜１９１２の４点については、（１）に比べてＱ軸から離れる位置に配置する。また、送信装置１１０は、シンボル座標１９１３〜１９１６の４点については、シンボル座標１９０９〜１９１２に比べて、よりＱ軸から離れる位置に配置する。
【０１３３】
受信装置１２０は、象限毎に平均の位置を算出する。例えば、第１象限については、シンボル座標１９０１，１９０２，１９０５，１９０６の平均座標１９２１を算出する。第２象限については、シンボル座標１９０３，１９０４，１９０７，１９０８の平均座標１９２２を算出する。第３象限については、シンボル座標１９１１，１９１２，１９１５，１９１６の平均座標１９２３を算出する。第４象限については、シンボル座標１９０９，１９１０，１９１３，１９１４の平均座標１９２４を算出する。
【０１３４】
算出した各象限の平均座標１９２１〜１９２４によって台形状のシンボル形状が特徴付けられる。受信装置１２０は、算出した各象限の平均座標１９２１〜１９２４を平均シンボル座標として、位相推定補償処理（図８参照）を行うことにより、コンスタレーション上において台形がどの方向を向いているかを判別することができる。これにより、受信装置１２０は、データの伝送容量の低下を抑えつつ、送信信号の位相を精度よく推定することができる。
【０１３５】
なお、図１９では、（１）に示した各シンボル座標１９０１〜１９１６を台形状に配置したが、各シンボル座標１９０１〜１９１６の配置はこれに限らない。例えば、Ｉ軸およびＱ軸の直交座標に近い内側に配置されるシンボル座標１９０６，１９０７，１９１０，１９１１のうちの１つを他の３つに比べてＩ軸およびＱ軸の直交座標に近付ける配置としてもよい。この場合、位相推定補償処理（図１７参照）において、距離ｒnの最小のものを特定して、位相スリップ補償を行えばよい。
【０１３６】
また、外側に配置されるシンボル座標１９０１〜１９０４，１９０５，１９０８，１９０９，１９１２〜１９１６のうちの１つを他に比べてＩ軸およびＱ軸の直交座標から遠ざける位置に座標を生成してもよい。この場合、位相推定補償処理（図１７参照）において、距離ｒnの最大のものを特定して、位相スリップ補償を行えばよい。
【０１３７】
上述した実施の形態１，２に関し、さらに以下の付記を開示する。
【０１３８】
（付記１）コンスタレーション上の複数のシンボル座標によって特徴付けられる形状が回転非対称の所定形状となる前記複数のシンボル座標に基づいて信号を送信する送信装置と、
前記送信装置から受信した前記信号におけるコンスタレーション上のシンボル座標を累積し、累積した前記シンボル座標によって特徴付けられる形状と前記所定形状との方向の相違に基づいて、前記送信装置から受信した前記信号の位相を推定する受信装置と、
を有することを特徴とする通信システム。
【０１３９】
（付記２）前記所定形状は、コンスタレーション上の原点を中心に一回転する間に同一形状とならない形状であることを特徴とする付記１に記載の通信システム。
【０１４０】
（付記３）前記所定形状を特徴付ける前記複数のシンボル座標のうちの一のシンボル座標は、前記複数のシンボル座標のうちの前記一のシンボル座標と異なるシンボル座標とコンスタレーション上の原点からの距離が異なることを特徴とする付記２に記載の通信システム。
【０１４１】
（付記４）前記送信装置は、前記複数のシンボル座標（以下、「第１シンボル座標群」と称する。）に基づく第１信号と、前記第１シンボル座標群をコンスタレーション上の原点を中心に所定角度回転させた第２シンボル座標群に基づく第２信号と、を切替えながら送信し、
前記方向の相違は、前記送信装置から受信した前記第１信号における第３シンボル座標群と、前記送信装置から受信した前記第２信号における第４シンボル座標群と、前記所定角度と、に基づく相違であることを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の通信システム。
【０１４２】
（付記５）前記方向の相違は、少なくともいずれか一方が前記所定角度に基づいて補正された前記第３シンボル座標群および前記第４シンボル座標群によって特徴付けられる形状と前記所定形状との方向の相違であることを特徴とする付記４に記載の通信システム。
【０１４３】
（付記６）前記信号は、少なくとも位相変調を含む変調により生成された信号であることを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の通信システム。
【０１４４】
（付記７）コンスタレーション上の複数のシンボル座標によって特徴付けられる形状が回転非対称の所定形状となる前記複数のシンボル座標に基づいて信号を送信する送信装置から前記信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された前記信号におけるコンスタレーション上のシンボル座標を累積する累積部と、
前記累積部によって累積された前記シンボル座標によって特徴付けられる形状と前記所定形状との方向の相違に基づいて、前記送信装置から受信した前記信号の位相を推定する推定部と、
を有することを特徴とする受信装置。
【０１４５】
（付記８）コンスタレーション上の複数のシンボル座標によって特徴付けられる形状が回転非対称の所定形状となる前記複数のシンボル座標に基づいて信号を送信する送信装置から送信され受信部によって受信された前記信号におけるコンスタレーション上のシンボル座標を累積する累積部と、
前記累積部によって累積された前記シンボル座標によって特徴付けられる形状と前記所定形状との方向の相違に基づいて、前記送信装置から受信した前記信号の位相を推定する推定部と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【符号の説明】
【０１４６】
１００  通信システム
１１０  送信装置
１２０  受信装置
１２１  受信部
１２２  累積部
１２３  推定部
１３０  半導体装置
２０１  送信ＤＳＰ
２１２  シンボルマッピング部
２２１  シンボル座標生成部
３０４  受信ＤＳＰ
３１２  キャリア再生部
３２１  平均化部
３２２  判定部
３２３  回転部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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