(57)【要約】  非線形補償部（３００）は、第１補償部（３５０）及び第２補償部（３６０）を備えている。第１補償部（３５０）は、２つの偏波信号Ｅｘ，Ｅｙの信号強度に基づいて算出される位相回転量である第１位相回転量をキャンセルするように、２つの偏波信号Ｅｘ，Ｅｙそれぞれを補償する。第２補償部（３６０）は、２つの偏波信号Ｅｘ，Ｅｙの摂動成分に基づいて算出される位相回転量である第２位相回転量をキャンセルするように、２つの偏波信号Ｅｘ，Ｅｙそれぞれを補償する。第１補償部（３５０）は、強度算出部（３０２）、第１フィルタ部（３０４）、及び第１位相変調部（３０６）を備えている。第２補償部（３６０）は、摂動成分算出部（３１６）、第２フィルタ部（３１８）、第２位相変調部（３２２）、及び第３位相変調部（３３０）を備えている。
2014122815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの偏波信号を処理する信号処理装置であって、
前記２つの偏波信号は、偏波多重かつ多値変調された信号光と局所光とを光９０°ハイブリッドを用いて干渉させることにより生成された４つの出力光を、光電変換及びアナログ・デジタル変換することにより生成された４つのデジタル信号から、前記信号光の２つの偏波成分に対応する信号として生成され、
前記２つの偏波信号の信号強度に基づいて算出される位相回転量である第１位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第１補償手段と、
前記２つの偏波信号の摂動成分に基づいて算出される位相回転量である第２位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第２補償手段と、
を備え、
前記第１補償手段は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第１位相回転量を算出する強度算出手段と、
前記第１位相回転量に、前記第１位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第１フィルタ手段と、
前記第１フィルタ手段によって処理された後の前記第１位相回転量を用いることにより、前記２つの偏波信号における前記第１位相回転量をキャンセルするための第１係数を算出する第１位相変調手段と、
を備え、
前記第２補償手段は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第２位相回転量を算出する摂動成分算出手段と、
前記第２位相回転量に、前記第２位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第２フィルタ手段と、
前記第２フィルタ手段によって処理された後の前記第２位相回転量を用いることにより、第１の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第２係数を算出する第２位相変調手段と、
前記第２フィルタ手段によって処理された後の前記第２位相回転量の複素共役を用いることにより、第２の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第３係数を算出する第３位相変調手段と、
を備える信号処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の信号処理装置において、
前記第１補償手段より前に設けられ、前記信号光が伝送経路で受けた線形効果を補償する線形補償手段を備える信号処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の信号処理装置において、
前記光９０°ハイブリッドと、
前記光電変換を行う光電変換手段と、
前記アナログ・デジタル変換を行うＡＤ変換手段と、
前記４つのデジタル信号から前記２つの偏波信号を生成する偏波信号生成手段と、
を備える信号処理装置。
【請求項４】
偏波多重された光信号を生成するための２つの偏波信号を処理するために用いられる信号処理装置であって、
前記２つの偏波信号の信号強度に基づいて算出される位相回転量である第１位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第１補償手段と、
前記２つの偏波信号の摂動成分に基づいて算出される位相回転量である第２位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第２補償手段と、
を備え、
前記第１補償手段は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第１位相回転量を算出する強度算出手段と、
前記第１位相回転量に、前記第１位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第１フィルタ手段と、
前記第１フィルタ手段によって処理された後の前記第１位相回転量を用いることにより、前記２つの偏波信号における前記第１位相回転量をキャンセルするための第１係数を算出する第１位相変調手段と、
を備え、
前記第２補償手段は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第２位相回転量を算出する摂動成分算出手段と、
前記第２位相回転量に、前記第２位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第２フィルタ手段と、
前記第２フィルタ手段によって処理された後の前記第２位相回転量を用いることにより、第１の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第２係数を算出する第２位相変調手段と、
前記第２フィルタ手段によって処理された後の前記第２位相回転量の複素共役を用いることにより、第２の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第３係数を算出する第３位相変調手段と、
を備える信号処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の信号処理装置において、
前記複数の信号を多値信号に割り当てることにより前記２つの偏波信号を生成するマッピング手段と、
前記第１補償手段及び前記第２補償手段が処理した後の前記２つの偏波信号それぞれをデジタル・アナログ変換するＤＡ変換手段と、
前記ＤＡ変換手段により生成された２つのアナログ信号を用いた変調処理を行うことにより、前記光信号を生成する電気光変換手段と、
を備える信号処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の信号処理装置において、
前記強度算出手段は、以下の（１）式に従って前記第１位相回転量θ１を算出する信号処理装置。
θ１＝γ（｜Ｅｘ｜２+｜Ｅｙ｜２）・・・（１）
ただし、Ｅｘ：前記第１の偏波信号の強度、Ｅｙ：前記第２の偏波信号の強度、γ：係数である。
【請求項７】
請求項６に記載の信号処理装置において、
前記摂動成分算出手段は、以下の（２）式に従って前記第２位相回転量θ２を算出する信号処理装置。
θ２＝γ２ＥｘＥ＊ｙ・・・（２）
ただし、Ｅｘ：前記第１の偏波信号の強度、Ｅｙ：前記第２の偏波信号の強度、γ２：係数である。
【請求項８】
請求項７に記載の信号処理装置において、
γ＝２γ２である信号処理装置。
【請求項９】
２つの偏波信号を処理する信号処理方法であって、
前記２つの偏波信号は、偏波多重かつ多値変調された信号光と局所光とを光９０°ハイブリッドを用いて干渉させることにより生成された４つの出力光を、光電変換及びアナログ・デジタル変換することにより生成された４つのデジタル信号から、前記信号光の２つの偏波成分に対応する信号として生成され、
前記２つの偏波信号の信号強度に基づいて算出される位相回転量である第１位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第１補償処理と、
前記２つの偏波信号の摂動成分に基づいて算出される位相回転量である第２位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第２補償処理と、
を行い、
前記第１補償処理は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第１位相回転量を算出する強度算出処理と、
前記第１位相回転量に、前記第１位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第１フィルタ処理と、
前記第１フィルタ処理が行われた後の前記第１位相回転量を用いることにより、前記２つの偏波信号における前記第１位相回転量をキャンセルするための第１係数を算出する第１位相変調処理と、
を備え、
前記第２補償処理は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第２位相回転量を算出する摂動成分算出処理と、
前記第２位相回転量に、前記第２位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第２フィルタ処理と、
前記第２フィルタ処理が行われた後の前記第２位相回転量を用いることにより、第１の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第２係数を算出する第２位相変調処理と、
前記第２フィルタ処理が行われた後の前記第２位相回転量の複素共役を用いることにより、第２の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第３係数を算出する第３位相変調処理と、
を備える信号処理方法。
【請求項１０】
偏波多重された光信号を生成するための２つの偏波信号を処理する信号処理方法であって、
前記２つの偏波信号の信号強度に基づいて算出される位相回転量である第１位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第１補償処理と、
前記２つの偏波信号の摂動成分に基づいて算出される位相回転量である第２位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第２補償処理と、
を行い、
前記第１補償処理は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第１位相回転量を算出する強度算出処理と、
前記第１位相回転量に、前記第１位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第１フィルタ処理と、
前記第１フィルタ処理が行われた後の前記第１位相回転量を用いることにより、前記２つの偏波信号における前記第１位相回転量をキャンセルするための第１係数を算出する第１位相変調処理と、
を備え、
前記第２補償処理は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第２位相回転量を算出する摂動成分算出処理と、
前記第２位相回転量に、前記第２位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第２フィルタ処理と、
前記第２フィルタ処理が行われた後の前記第２位相回転量を用いることにより、第１の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第２係数を算出する第２位相変調処理と、
前記第２フィルタ処理が行われた後の前記第２位相回転量の複素共役を用いることにより、第２の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第３係数を算出する第３位相変調処理と、
を備える信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に用いられる信号処理装置及び信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットの普及に伴い、通信されるデータの量が増大している。これに対応するためには、伝送路の容量を増大させる必要がある。大容量化を実現するための技術の一つとして、多値変調方式（Quadrature Amplitude Modulation：ＱＡＭ）がある。送信器でＱＡＭ方式で変調を施された光信号は、デジタルコヒーレント方式の光受信器で復調される。【０００３】
ＱＡＭ方式の光通信においては、光信号が伝送路を伝播する際に受ける非線形効果が大きな問題となる。光信号が伝送路中で非線形効果を受けると、光信号の位相が回転する。ＱＡＭ方式は複雑な位相情報を取り扱うため、非線形効果による位相回転を受けると、受信時に正しい位相情報を復調できなくなる。【０００４】
これに対して非特許文献１には、Back Propagationと呼ばれる非線形補償方式が記載されている。この補償方式は、分散補償を小刻みに行うとともに、各分散補償の直後で非線形補償を行うことで、受信側から送信側へ伝播波形を遡りながら波形歪を補償する方式である。【０００５】
しかし、Back Propagationでは、分散補償機能と非線形補償機能を組み合わせて１つの非線形補償ステージとしたとき、非線形補償ステージの段数を多くする必要がある。分散補償機能は線形歪補償回路によって実現され、非線形補償機能は非線形歪補償回路によって実現される。線形歪補償回路は、周波数領域で分散補償を行うために、ＦＦＴ／ＩＦＦＴ回路を含んでいる。ＦＦＴ／ＩＦＦＴ回路は回路規模が大きいため、ＬＳＩの実装面積や消費電力を考慮すると、一つの信号処理装置には、数個のＦＦＴ／ＩＦＦＴ回路しか実装できない。【０００６】
これに対して非特許文献１には、Filtered Back Propagationと呼ばれる補償方式も記載されている。Filtered Back Propagationは、信号強度から算出される位相回転量の時間平均量を非線形補償に用いることで、非線形補償ステージの段数を削減するものである。【０００７】
また、非線形補償ステージの段数を更に削減する方式として、Perturbation Back Propagationがある。Perturbation Back Propagationでは、上述の信号強度に起因する位相回転のキャンセルに加えて摂動成分に起因する位相回転もキャンセルすることで、非線形補償ステージを例えば３段まで削減することが可能になる（非特許文献２）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Liang B. Du and Arthur J. Lowery, "Improved single channel backpropagation for intra-channel fiber nonlinearity compensation in long-haul optical communication systems", OPTICS EXPRESS, Vol. 18, No. 16, pp17075, 2010
【非特許文献２】Weizhen Yan et al., "Low Complexity Digital Perturbation Back-Propagation", Proc. Conf. ECOC Tu.3.A.2, 2011
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
Perturbation Back Propagationは、信号強度による位相回転量のフィルタ処理とは別に、摂動成分による位相回転量もフィルタ処理する必要がある。このため、フィルタ回路がFiltered Back Propagationの３倍必要である。また、位相回転をキャンセルするための位相変調回路も２倍必要である。非線形歪補償回路の大部分は、これらのフィルタ回路と位相変調回路が占めるため、Perturbation Back Propagationにおける１ステージあたりの非線形補償回路の規模は、Filtered Back Propagationにおける１ステージあたりの非線形補償回路の規模の２倍以上になる。このため、削減できるステージが少ない場合、Perturbation Back Propagationの方がFiltered Back Propagationよりも歪補償回路全体の回路規模が増大する可能性があった。【００１０】
本発明の目的は、非線形歪に必要な補償回路の規模を小さくすることができる信号処理装置及び信号処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、２つの偏波信号を処理する信号処理装置であって、
前記２つの偏波信号は、偏波多重かつ多値変調された信号光と局所光とを光９０°ハイブリッドを用いて干渉させることにより生成された４つの出力光を、光電変換及びアナログ・デジタル変換することにより生成された４つのデジタル信号から、前記信号光の２つの偏波成分に対応する信号として生成され、
前記２つの偏波信号の信号強度に基づいて算出される位相回転量である第１位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第１補償手段と、
前記２つの偏波信号の摂動成分に基づいて算出される位相回転量である第２位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第２補償手段と、
を備え、
前記第１補償手段は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第１位相回転量を算出する強度算出手段と、
前記第１位相回転量に、前記第１位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第１フィルタ手段と、
前記第１フィルタ手段によって処理された後の前記第１位相回転量を用いることにより、前記２つの偏波信号における前記第１位相回転量をキャンセルするための第１係数を算出する第１位相変調手段と、
を備え、
前記第２補償手段は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第２位相回転量を算出する摂動成分算出手段と、
前記第２位相回転量に、前記第２位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第２フィルタ手段と、
前記第２フィルタ手段によって処理された後の前記第２位相回転量を用いることにより、第１の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第２係数を算出する第２位相変調手段と、
前記第２フィルタ手段によって処理された後の前記第２位相回転量の複素共役を用いることにより、第２の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第３係数を算出する第３位相変調手段と、
を備える信号処理装置が提供される。【００１２】
本発明によれば、偏波多重された光信号を生成するための２つの偏波信号を処理するために用いられる信号処理装置であって、
前記２つの偏波信号の信号強度に基づいて算出される位相回転量である第１位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第１補償手段と、
前記２つの偏波信号の摂動成分に基づいて算出される位相回転量である第２位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第２補償手段と、
を備え、
前記第１補償手段は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第１位相回転量を算出する強度算出手段と、
前記第１位相回転量に、前記第１位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第１フィルタ手段と、
前記第１フィルタ手段によって処理された後の前記第１位相回転量を用いることにより、前記２つの偏波信号における前記第１位相回転量をキャンセルするための第１係数を算出する第１位相変調手段と、
を備え、
前記第２補償手段は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第２位相回転量を算出する摂動成分算出手段と、
前記第２位相回転量に、前記第２位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第２フィルタ手段と、
前記第２フィルタ手段によって処理された後の前記第２位相回転量を用いることにより、第１の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第２係数を算出する第２位相変調手段と、
前記第２フィルタ手段によって処理された後の前記第２位相回転量の複素共役を用いることにより、第２の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第３係数を算出する第３位相変調手段と、
を備える信号処理装置が提供される。【００１３】
本発明によれば、２つの偏波信号を処理する信号処理方法であって、
前記２つの偏波信号は、偏波多重かつ多値変調された信号光と局所光とを光９０°ハイブリッドを用いて干渉させることにより生成された４つの出力光を、光電変換及びアナログ・デジタル変換することにより生成された４つのデジタル信号から、前記信号光の２つの偏波成分に対応する信号として生成され、
前記２つの偏波信号の信号強度に基づいて算出される位相回転量である第１位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第１補償処理と、
前記２つの偏波信号の摂動成分に基づいて算出される位相回転量である第２位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第２補償処理と、
を行い、
前記第１補償処理は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第１位相回転量を算出する強度算出処理と、
前記第１位相回転量に、前記第１位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第１フィルタ処理と、
前記第１フィルタ処理が行われた後の前記第１位相回転量を用いることにより、前記２つの偏波信号における前記第１位相回転量をキャンセルするための第１係数を算出する第１位相変調処理と、
を備え、
前記第２補償処理は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第２位相回転量を算出する摂動成分算出処理と、
前記第２位相回転量に、前記第２位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第２フィルタ処理と、
前記第２フィルタ処理が行われた後の前記第２位相回転量を用いることにより、第１の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第２係数を算出する第２位相変調処理と、
前記第２フィルタ処理が行われた後の前記第２位相回転量の複素共役を用いることにより、第２の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第３係数を算出する第３位相変調処理と、
を備える信号処理方法が提供される。【００１４】
本発明によれば、偏波多重された光信号を生成するための２つの偏波信号を処理する信号処理方法であって、
前記２つの偏波信号の信号強度に基づいて算出される位相回転量である第１位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第１補償処理と、
前記２つの偏波信号の摂動成分に基づいて算出される位相回転量である第２位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第２補償処理と、
を行い、
前記第１補償処理は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第１位相回転量を算出する強度算出処理と、
前記第１位相回転量に、前記第１位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第１フィルタ処理と、
前記第１フィルタ処理が行われた後の前記第１位相回転量を用いることにより、前記２つの偏波信号における前記第１位相回転量をキャンセルするための第１係数を算出する第１位相変調処理と、
を備え、
前記第２補償処理は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第２位相回転量を算出する摂動成分算出処理と、
前記第２位相回転量に、前記第２位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第２フィルタ処理と、
前記第２フィルタ処理が行われた後の前記第２位相回転量を用いることにより、第１の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第２係数を算出する第２位相変調処理と、
前記第２フィルタ処理が行われた後の前記第２位相回転量の複素共役を用いることにより、第２の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第３係数を算出する第３位相変調処理と、
を備える信号処理方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光通信の信号処理において、非線形歪に必要な補償回路の規模を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。【００１７】
【図１】第１の実施形態に係る光通信システムの構成を示す図である。
【図２】光受信装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】歪補償部の機能構成を説明する図である。
【図４】非線形補償部の機能構成を示すブロック図である。
【図５】比較例に係る非線形補償部の構成を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る送信装置の機能構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る光通信システムの構成を示す図である。本実施形態に係る光通信システムは、光送信装置１０及び光受信装置２０を備えている。光送信装置１０及び光受信装置２０は、伝送経路３０を介して互いに接続されている。伝送経路３０は、光ファイバなどを用いて構成されている。この光通信システムは、例えばＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）方式で通信を行うシステムである。
【００２０】
光送信装置１０は、送信すべき複数の信号を用いて搬送波を変調することにより、偏波多重された光信号を生成する。生成された光信号は、伝送経路３０を介して光受信装置２０に送信される。光受信装置２０は、受信した光信号を復調する。光信号は伝送経路３０を伝播する際、線形効果（分散効果）と非線形効果を受ける。光受信装置２０は、これらの効果を補償するための処理も行う。
【００２１】
図２は、光受信装置２０の機能構成を示すブロック図である。局所光源（ＬＯ）２１０、光９０°ハイブリッド２２０、光電（Ｏ／Ｅ）変換部２３０、ＡＤ（アナログ・デジタル）変換部（ＡＤＣ）２４０、および信号処理部１００を備えている。
【００２２】
光９０°ハイブリッド２２０は、伝送路からの信号光と、局所光源２１０からの局所光が入力される。光９０°ハイブリッド２２０は、光信号と局所光とを位相差０で干渉させて第１光信号（Ｉｘ）を生成し、光信号と局所光とを位相差π／２で干渉させて第２光信号（Ｑｘ）を生成する。また光９０°ハイブリッド２２０は、光信号と局所光とを位相差０で干渉させて第３光信号（Ｉｙ）を生成し、光信号と局所光とを位相差π／２で干渉させて第４光信号（Ｑｙ）を生成する。第１光信号及び第２光信号は、一組の信号を形成し、また第３光信号及び第４光信号も、一組の信号を形成する。
【００２３】
光電変換部２３０は、光９０°ハイブリッド２２０が生成した４つの光信号（出力光）を光電変換して、４つのアナログ信号を生成する。
【００２４】
ＡＤ変換部２４０は、光電変換部２３０が生成した４つのアナログ信号を、それぞれデジタル信号に変換する（量子化）。
【００２５】
信号処理装置１００は、ＡＤ変換部２４０が生成した４つのデジタル信号を処理することにより、光信号を復調した復調信号を生成する。具体的には、信号処理部１００は、偏波信号生成部１１０、歪補償部１０２、偏波分離部１０４、及び復調部１０６を備えている。
【００２６】
偏波信号生成部１１０は、加算部１１２，１１４を備えている。加算部１１２は、第１光信号（Ｉｘ）から生成されたデジタル信号と第２光信号（Ｑｘ）から生成されたデジタル信号とを加算処理することにより、第１の偏波信号（Ｅｘ）を生成する。加算部１１４は、第３光信号（Ｉｙ）から生成されたデジタル信号と第４光信号（Ｑｙ）から生成されたデジタル信号とを加算処理することにより、第２の偏波信号（Ｅｙ）を生成する。具体的には、Ｅｘ及びＥｙは、以下の式（１），（２）に従っている。
【００２７】
【数１】
2014122815.tif 000003
【数２】
2014122815.tif 000004
【００２８】
歪補償部１０２は、光信号が伝送経路３０を伝播する際に受けた線形効果及び非線形効果を補償するための処理を行う。歪補償部１０２の詳細については、後述する。
【００２９】
偏波分離部１０４は、偏波ごとにフィルタ演算を行う。復調部１０６は、光信号と局所光の間の周波数差および位相差を補償することにより、送信されてきた信号を復調する。
【００３０】
図３は、歪補償部１０２の機能構成を説明する図である。歪補償部１０２は、線形補償部３０１及び非線形補償部３００からなる処理ステージを複数段有している。なお、処理ステージの数が少ない場合（例えば５ステージ以下）、歪補償部１０２の最終段は、線形補償部３０１であるのが好ましい。ただし処理ステージの数が例えば１０段以上の場合は、歪補償部１０２の最終段は線形補償部３０１でなくても良い。
【００３１】
線形補償部３０１は、光信号が伝送経路３０で受けた線形効果を補償する。線形補償部３０１は、例えば、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部、フィルタ部、及びＩＦＦＴ（Ｉnverse Fast Fourier Transform）部を備えている。ＦＦＴ部は入力された信号をＦＦＴ演算する。フィルタ部は、光信号が伝送路中で受けた分散効果を補償するためのフィルタ係数を用いて、信号をフィルタ演算する。ＩＦＦＴ部は、フィルタ処理された信号をＩＦＦＴ演算する。
【００３２】
非線形補償部３００は、光信号が伝送経路３０で受けた非線形効果を補償する。
【００３３】
図４は、非線形補償部３００の機能構成を示すブロック図である。非線形補償部３００は、第１補償部３５０及び第２補償部３６０を備えている。第１補償部３５０は、２つの偏波信号Ｅｘ，Ｅｙの信号強度に基づいて算出される位相回転量である第１位相回転量をキャンセルするように、２つの偏波信号Ｅｘ，Ｅｙそれぞれを補償する。第２補償部３６０は、２つの偏波信号Ｅｘ，Ｅｙの摂動成分に基づいて算出される位相回転量である第２位相回転量をキャンセルするように、２つの偏波信号Ｅｘ，Ｅｙそれぞれを補償する。
【００３４】
具体的には、第１補償部３５０は、強度算出部３０２、第１フィルタ部３０４、及び第１位相変調部３０６を備えている。強度算出部３０２は、２つの偏波信号Ｅｘ，Ｅｙに基づいて第１位相回転量を算出する。第１フィルタ部３０４は、第１位相回転量に、第１位相回転量を時間平均するための係数（ｈ（ｎ））を乗ずる。第１位相変調部３０６は、第１フィルタ部３０４によって処理された後の第１位相回転量を用いることにより第１係数を算出する。第１係数は、２つの偏波信号Ｅｘ，Ｅｙにおける第１位相回転量をキャンセルするための係数である。第１係数は、乗算部３１０によって、遅延部３０８によって遅延された後の偏波信号Ｅｘに乗算され、かつ、乗算部３１４によって、遅延部３１２によって遅延された後の偏波信号Ｅｙに乗算される。なお、遅延部３０８，３１２は、偏波信号Ｅｘ，Ｅｙを第１係数の算出タイミングに同期させるために設けられている。
【００３５】
また、第２補償部３６０は、摂動成分算出部３１６、第２フィルタ部３１８、第２位相変調部３２２、及び第３位相変調部３３０を備えている。摂動成分算出部３１６は、２つの偏波信号Ｅｘ，Ｅｙに基づいて第２位相回転量を算出する。第２フィルタ部３１８は、第２位相回転量に、第２位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる。第２位相変調部３２２は、第２フィルタ部３１８によって処理された後の第２位相回転量を用いることにより、第１の偏波信号Ｅｘの第２位相回転量をキャンセルするための第２係数を算出する。第３位相変調部３３０は、第２フィルタ部３１８によって処理された後の第２位相回転量の複素共役を用いることにより、第２の偏波信号Ｅｙの第２位相回転量をキャンセルするための第３係数を算出する。
【００３６】
さらに詳細には、第２フィルタ部３１８と第２位相変調部３２２の間には、乗算部３２０が設けられている。乗算部３２０は、第２フィルタ部３１８によって処理された後の第２位相回転量に第２の偏波信号Ｅｙを乗ずる。そして第２位相変調部３２２は、乗算部３２０の出力を用いて、第２係数を算出する。第２係数は、加算部３２４を用いて、乗算部３１０によって処理された後の第１の偏波信号Ｅｘに加算される。
【００３７】
また第２フィルタ部３１８と第３位相変調部３３０の間には、複素共役処理部３２６及び乗算部３２８が設けられている。複素共役処理部３２６は、第２フィルタ部３１８によって処理された後の第２位相回転量の複素共役を算出する。乗算部３２８は、複素共役処理部３２６の出力に、第１の偏波信号Ｅｘを乗ずる。そして第３位相変調部３３０は、乗算部３２８の出力を用いて、第３係数を算出する。第３係数は、加算部３３２を用いて、乗算部３１４によって処理された後の第２の偏波信号Ｅｙに加算される。
【００３８】
なお、第１補償部３５０及び第２補償部３６０で行われる処理を数式で示すと、以下の式（３）、（４）のようになる。なお、以下の式においてｋはデジタル信号のサンプルタイミングである。
【００３９】
【数３】
2014122815.tif 000005
【数４】
2014122815.tif 000006
【００４０】
上記した２式において、第１項はいずれも第１補償部３５０による処理を示しており、第２項はいずれも第２補償部３６０による処理を示している。
【００４１】
具体的には、強度算出部３０２は、以下の式（５）に従って、第１位相回転量θ１を算出する。
【数５】
2014122815.tif 000007
【００４２】
また、第１フィルタ部３０４は、強度算出部３０２が算出した第１位相回転量θ１に、第１位相回転量θ１を時間平均するための係数ｈ（ｎ）を乗ずる。ここでｎはフィルタタップ数である。
【００４３】
第１位相変調部３０６は、以下の式（６）に従った値を算出する。具体的には、第１位相変調部３０６は、exp関数の演算を行う。第１位相変調部３０６において、exp関数はcos関数とsin関数に展開される。なお、三角関数を直接回路に実装することはできないため、ここでの処理はルックアップテーブルを用いて行われる。
【数６】
2014122815.tif 000008
【００４４】
また、摂動成分算出部３１６は、以下の式（７）に従って、第２位相回転量θ２を算出する。
【数７】
2014122815.tif 000009
【００４５】
第２フィルタ部３１８は、摂動成分算出部３１６が算出した第２位相回転量θ２に、第２位相回転量θ２を時間平均するための係数ｈ（ｎ）を乗ずる。
【００４６】
第２位相変調部３２２は、以下の式（８）に従った値を算出する。
【数８】
2014122815.tif 000010
【００４７】
第３位相変調部３３０は、以下の式（９）に従った値を算出する。
【数９】
2014122815.tif 000011
【００４８】
図５は、比較例に係る非線形補償部３００の構成を示す図である。この比較例は、一般的なPerturbation Back Propagationにおける非線形補償部３００の構成を示している。本図に示す非線形補償部３００は、強度算出部３０２の代わりに、強度算出部３７２，３７４を備えている。言い換えると、本実施形態では、２つの偏波信号Ｅｘ，Ｅｙにおいて一つの強度算出部３０２が共有されている。このことから、本実施形態に係る非線形補償部３００は、一般的な非線形補償部３００と比較して回路規模が小さい。
【００４９】
なお、図５に示す非線形補償部３００は、以下の式（１０），（１１）に従った処理を行う。
【数１０】
2014122815.tif 000012
【数１１】
2014122815.tif 000013
【００５０】
そして、式（３），（４），（８），（９）に示したγ２としては、式（１０）、（１１）におけるγ２と同じ値を用いることができる。また、γ１＋γ２＝γとなるようにする。また、γ１＝γ２であるのが好ましい。このため、式（３），（４），（８），（９）において、γ＝２γ２であるのが好ましい。
【００５１】
以上、本実施形態によれば、非線形補償部３００による補償効果を維持したまま、非線形補償部３００の回路規模を小さくすることができる。
【００５２】
（第２の実施形態）
本実施形態に係る光通信システムは、非線形補償部３００が光受信装置２０ではなく光送信装置１０に設けられている。
【００５３】
図６は、本実施形態に係る光送信装置１０の機能構成を示す図である。光送信装置１０は、データ生成部５００、マッピング部５２０、歪補償部１０２、ＤＡ（デジタル・アナログ）変換部（ＤＡＣ）５４０、及び電気光変換（Ｅ／Ｏ）部５６０を有している。データ生成部５００は、送信されるべき複数の信号（複数桁の２値信号）を生成する。マッピング部５２０は、マッピング処理を行うことにより、データ生成部５００が生成した信号を、ＱＡＭ信号のコンスタレーションのどの位置に割り当てるかを、変換テーブルを用いて定める。これにより、複数の信号が多値信号に割り当てられた、２つの偏波信号Ｅｘ，Ｅｙが生成される。
【００５４】
歪補償部１０２は、２つの偏波信号Ｅｘ，Ｅｙに、光信号が光受信装置２０で受ける線形効果及び非線形効果（波形歪）を予め補償する。歪補償部１０２が行う処理は、第１の実施形態と同様である。ただし、歪補償部１０２は、線形補償部３０１及び非線形補償部３００からなる処理ステージを１段のみ有していても良い。また、歪補償部１０２は、線形補償部３０１を有していなくても良い。この場合、歪補償部１０２は非線形補償部３００のみを有することになる。
【００５５】
ＤＡ変換部５４０は、歪補償部１０２が処理した後の２つの偏波信号Ｅｘ，Ｅｙをアナログ信号に変換する。電気光変換部５６０は、レーザ光源、光変調器、及び偏波多重部を有しており、ＤＡ変換部５４０が生成した２つのアナログ信号で光信号を変調して偏波多重することにより、送信されるべき光信号を生成する。生成された光信号は、伝送経路３０を介して光受信装置２０に送信される。
【００５６】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００５８】
なお、上記した実施形態によれば、以下の発明が開示されている。
（付記１）
２つの偏波信号を処理する信号処理装置であって、
前記２つの偏波信号は、偏波多重かつ多値変調された信号光と局所光とを光９０°ハイブリッドを用いて干渉させることにより生成された４つの出力光を、光電変換及びアナログ・デジタル変換することにより生成された４つのデジタル信号から、前記信号光の２つの偏波成分に対応する信号として生成され、
前記２つの偏波信号の信号強度に基づいて算出される位相回転量である第１位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第１補償手段と、
前記２つの偏波信号の摂動成分に基づいて算出される位相回転量である第２位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第２補償手段と、
を備え、
前記第１補償手段は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第１位相回転量を算出する強度算出手段と、
前記第１位相回転量に、前記第１位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第１フィルタ手段と、
前記第１フィルタ手段によって処理された後の前記第１位相回転量を用いることにより、前記２つの偏波信号における前記第１位相回転量をキャンセルするための第１係数を算出する第１位相変調手段と、
を備え、
前記第２補償手段は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第２位相回転量を算出する摂動成分算出手段と、
前記第２位相回転量に、前記第２位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第２フィルタ手段と、
前記第２フィルタ手段によって処理された後の前記第２位相回転量を用いることにより、第１の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第２係数を算出する第２位相変調手段と、
前記第２フィルタ手段によって処理された後の前記第２位相回転量の複素共役を用いることにより、第２の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第３係数を算出する第３位相変調手段と、
を備える信号処理装置。
（付記２）
付記１に記載の信号処理装置において、
前記第１補償手段より前に設けられ、前記信号光が伝送経路で受けた線形効果を補償する線形補償手段を備える信号処理装置。
（付記３）
付記１又は２に記載の信号処理装置において、
前記光９０°ハイブリッドと、
前記光電変換を行う光電変換手段と、
前記アナログ・デジタル変換を行うＡＤ変換手段と、
前記４つのデジタル信号から前記２つの偏波信号を生成する偏波信号生成手段と、
を備える信号処理装置。
（付記４）
偏波多重された光信号を生成するための２つの偏波信号を処理するために用いられる信号処理装置であって、
前記２つの偏波信号の信号強度に基づいて算出される位相回転量である第１位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第１補償手段と、
前記２つの偏波信号の摂動成分に基づいて算出される位相回転量である第２位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第２補償手段と、
を備え、
前記第１補償手段は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第１位相回転量を算出する強度算出手段と、
前記第１位相回転量に、前記第１位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第１フィルタ手段と、
前記第１フィルタ手段によって処理された後の前記第１位相回転量を用いることにより、前記２つの偏波信号における前記第１位相回転量をキャンセルするための第１係数を算出する第１位相変調手段と、
を備え、
前記第２補償手段は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第２位相回転量を算出する摂動成分算出手段と、
前記第２位相回転量に、前記第２位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第２フィルタ手段と、
前記第２フィルタ手段によって処理された後の前記第２位相回転量を用いることにより、第１の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第２係数を算出する第２位相変調手段と、
前記第２フィルタ手段によって処理された後の前記第２位相回転量の複素共役を用いることにより、第２の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第３係数を算出する第３位相変調手段と、
を備える信号処理装置。
（付記５）
付記４に記載の信号処理装置において、
前記複数の信号を多値信号に割り当てることにより前記２つの偏波信号を生成するマッピング手段と、
前記第１補償手段及び前記第２補償手段が処理した後の前記２つの偏波信号それぞれをデジタル・アナログ変換するＤＡ変換手段と、
前記ＤＡ変換手段により生成された２つのアナログ信号を用いた変調処理を行うことにより、前記光信号を生成する電気光変換手段と、
を備える信号処理装置。
（付記６）
付記１〜５のいずれか一項に記載の信号処理装置において、
前記強度算出手段は、以下の（１）式に従って前記第１位相回転量θ１を算出する信号処理装置。
θ１＝γ（｜Ｅｘ｜２+｜Ｅｙ｜２）・・・（１）
ただし、Ｅｘ：前記第１の偏波信号の強度、Ｅｙ：前記第２の偏波信号の強度、γ：係数である。
（付記７）
付記６に記載の信号処理装置において、
前記摂動成分算出手段は、以下の（２）式に従って前記第２位相回転量θ２を算出する信号処理装置。
θ２＝γ２ＥｘＥ＊ｙ・・・（２）
ただし、Ｅｘ：前記第１の偏波信号の強度、Ｅｙ：前記第２の偏波信号の強度、γ２：係数である。
（付記８）
付記７に記載の信号処理装置において、
γ＝２γ２である信号処理装置。
（付記９）
２つの偏波信号を処理する信号処理方法であって、
前記２つの偏波信号は、偏波多重かつ多値変調された信号光と局所光とを光９０°ハイブリッドを用いて干渉させることにより生成された４つの出力光を、光電変換及びアナログ・デジタル変換することにより生成された４つのデジタル信号から、前記信号光の２つの偏波成分に対応する信号として生成され、
前記２つの偏波信号の信号強度に基づいて算出される位相回転量である第１位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第１補償処理と、
前記２つの偏波信号の摂動成分に基づいて算出される位相回転量である第２位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第２補償処理と、
を行い、
前記第１補償処理は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第１位相回転量を算出する強度算出処理と、
前記第１位相回転量に、前記第１位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第１フィルタ処理と、
前記第１フィルタ処理が行われた後の前記第１位相回転量を用いることにより、前記２つの偏波信号における前記第１位相回転量をキャンセルするための第１係数を算出する第１位相変調処理と、
を備え、
前記第２補償処理は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第２位相回転量を算出する摂動成分算出処理と、
前記第２位相回転量に、前記第２位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第２フィルタ処理と、
前記第２フィルタ処理が行われた後の前記第２位相回転量を用いることにより、第１の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第２係数を算出する第２位相変調処理と、
前記第２フィルタ処理が行われた後の前記第２位相回転量の複素共役を用いることにより、第２の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第３係数を算出する第３位相変調処理と、
を備える信号処理方法。
（付記１０）
付記９に記載の信号処理方法において、
前記第１補償処理より前に行われ、前記信号光が伝送経路で受けた線形効果を補償する線形補償処理を有する信号処理方法。
（付記１１）
偏波多重された光信号を生成するための２つの偏波信号を処理する信号処理方法であって、
前記２つの偏波信号の信号強度に基づいて算出される位相回転量である第１位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第１補償処理と、
前記２つの偏波信号の摂動成分に基づいて算出される位相回転量である第２位相回転量をキャンセルするように、前記２つの偏波信号それぞれを補償する第２補償処理と、
を行い、
前記第１補償処理は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第１位相回転量を算出する強度算出処理と、
前記第１位相回転量に、前記第１位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第１フィルタ処理と
前記第１フィルタ処理が行われた後の前記第１位相回転量を用いることにより、前記２つの偏波信号における前記第１位相回転量をキャンセルするための第１係数を算出する第１位相変調処理と、
を備え、
前記第２補償処理は、
前記２つの偏波信号に基づいて前記第２位相回転量を算出する摂動成分算出処理と、
前記第２位相回転量に、前記第２位相回転量を時間平均するための係数を乗ずる第２フィルタ処理と、
前記第２フィルタ処理が行われた後の前記第２位相回転量を用いることにより、第１の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第２係数を算出する第２位相変調処理と、
前記第２フィルタ処理が行われた後の前記第２位相回転量の複素共役を用いることにより、第２の前記偏波信号の前記第２位相回転量をキャンセルするための第３係数を算出する第３位相変調処理と、
を備える信号処理方法。
（付記１２）
付記９〜１１のいずれか一項に記載の信号処理方法において、
前記強度算出処理において、以下の（３）式に従って前記第１位相回転量θ１を算出する信号処理方法。
θ１＝γ（｜Ｅｘ｜２+｜Ｅｙ｜２）・・・（３）
ただし、Ｅｘ：前記第１の偏波信号の強度、Ｅｙ：前記第２の偏波信号の強度、γ：係数である。
（付記１３）
付記１２に記載の信号処理方法において、
前記摂動成分算出処理において、以下の（４）式に従って前記第２位相回転量θ２を算出する信号処理方法。
θ２＝γ２ＥｘＥ＊ｙ・・・（４）
ただし、Ｅｘ：前記第１の偏波信号の強度、Ｅｙ：前記第２の偏波信号の強度、γ２：係数である。
（付記１４）
付記１３に記載の信号処理方法において、
γ＝２γ２である信号処理方法。
【００５９】
この出願は、２０１３年２月７日に出願された日本出願特願２０１３−０２２６８１を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図１】
2014122815.tif 000014
【図２】
2014122815.tif 000015
【図３】
2014122815.tif 000016
【図４】
2014122815.tif 000017
【図５】
2014122815.tif 000018
【図６】
2014122815.tif 000019
【国際調査報告】
2014122815.tif 000020
2014122815.tif 000021
2014122815.tif 000022
2014122815.tif 000023