(57)【要約】  デジタル光受信機においては、種類の異なる波形歪をそれぞれ高性能な等化処理によって補償することが困難なため、信号品質が高い復調信号を得るのが困難であるため、本発明のデジタル信号処理装置は、入力デジタル信号に、固定等化係数に基づく歪補償処理を施す固定等化手段と、固定等化手段が出力する等化デジタル信号に、適応等化係数に基づく適応的な歪補償処理を施す適応等化手段と、入力デジタル信号および等化デジタル信号のいずれかを間歇的に取り出すことにより低速デジタル信号を生成する低速信号生成手段と、低速デジタル信号の歪補償処理に用いる低速等化係数を算出する低速等化係数算出手段と、低速等化係数と所定係数のうち少なくとも所定係数を用いて固定等化係数を算出する固定等化係数算出手段、とを有する。
2016103631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力デジタル信号に、固定等化係数に基づく歪補償処理を施す固定等化手段と、
前記固定等化手段が出力する等化デジタル信号に、適応等化係数に基づく適応的な歪補償処理を施す適応等化手段と、
前記入力デジタル信号および前記等化デジタル信号のいずれかを間歇的に取り出すことにより低速デジタル信号を生成する低速信号生成手段と、
前記低速デジタル信号の歪補償処理に用いる低速等化係数を算出する低速等化係数算出手段と、
前記低速等化係数と所定係数のうち少なくとも前記所定係数を用いて前記固定等化係数を算出する固定等化係数算出手段、とを有する
デジタル信号処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載したデジタル信号処理装置において、
前記固定等化手段は、周波数領域で等化を行う周波数領域等化手段を備え、
前記適応等化手段は、時間領域で等化を行う時間領域等化手段を備え、
前記時間領域等化手段は、前記周波数領域等化手段よりも等化性能が低く設定されている
デジタル信号処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載したデジタル信号処理装置において、
前記低速信号生成手段は、前記等化デジタル信号から前記低速デジタル信号を生成し、
前記低速等化係数算出手段は、前記低速デジタル信号から波形歪を抽出する波形歪抽出手段と、前記波形歪を補償するように前記低速等化係数を決定する等化係数演算手段を備え、
前記固定等化係数算出手段は、前記所定係数をあらかじめ保持する所定係数保持手段と、前記低速等化係数と前記所定係数のうち少なくとも前記所定係数に演算処理を施して前記固定等化係数を算出する演算手段を備える
デジタル信号処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載したデジタル信号処理装置において、
前記波形歪抽出手段は、フィルタ係数に基づいてフィルタ処理を行うフィルタ手段を備え、
前記等化係数演算手段は、前記フィルタ手段の出力信号に応じて前記フィルタ係数を更新する
デジタル信号処理装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載したデジタル信号処理装置において、
前記波形歪抽出手段が出力する出力信号からキャリア信号を再生するキャリア信号再生手段をさらに備え、
前記等化係数演算手段は、前記キャリア信号に基づいて前記低速等化係数を算出する
デジタル信号処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載したデジタル信号処理装置において、
前記低速等化係数を前記演算手段に供給するか否かを選択する信号選択手段と、
前記キャリア信号と前記適応等化手段が出力する適応等化デジタル信号の信号品質を比較し、比較した結果に基づいて前記信号選択手段を制御する信号品質比較手段、とをさらに備える
デジタル信号処理装置。
【請求項７】
請求項１または２に記載したデジタル信号処理装置において、
前記低速信号生成手段は、前記固定等化手段の前段に配置しており、
前記低速デジタル信号に前記固定等化係数に基づく歪補償処理を施す低速固定等化手段をさらに備え、
前記低速等化係数算出手段は、前記低速固定等化手段が出力する低速等化デジタル信号の歪補償処理に用いる等化係数を、前記低速等化係数として算出する
デジタル信号処理装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載したデジタル信号処理装置と、
入力された信号光を局部発振光と合成し電気信号に変換する光フロントエンド手段と、
前記光フロントエンド手段が出力する電気信号をデジタル信号に変換して前記入力デジタル信号を生成し、前記入力デジタル信号を前記デジタル信号処理装置に出力するアナログ／デジタル変換手段、とを有する
デジタル光受信機。
【請求項９】
入力デジタル信号に、固定等化係数に基づく歪補償処理を施して等化デジタル信号を生成し、
前記等化デジタル信号を間歇的に取り出すことにより低速デジタル信号を生成し、
前記低速デジタル信号から波形歪を抽出する
デジタル信号処理方法。
【請求項１０】
請求項９に記載したデジタル信号処理方法において、
前記波形歪を補償するように低速等化係数を決定し、
前記低速等化係数とあらかじめ保持した所定係数に演算処理を施して前記固定等化係数を算出する
デジタル信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル信号処理装置、それを用いたデジタル光受信機、およびデジタル信号処理方法に関し、特に、コヒーレント光通信システムに用いられるデジタル信号処理装置、それを用いたデジタル光受信機、およびデジタル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、通信は現代社会におけるインフラの一部となっている。ユーザ一人当たりが取り扱うデータ量は年々増加しており、ネットワークトラフィックも増え続けている。ネットワークインフラの中でも特に基幹通信を担う光ファイバ伝送路では、１チャネル当たりの容量が１００Ｇｂ／ｓ（ギガビット毎秒）の光伝送システムが実用化されている。今後は、１００Ｇｂ／ｓの光伝送システムの長距離化および４００Ｇｂ／ｓの光伝送システムなどへのさらなる大容量化が望まれている。【０００３】
１００Ｇｂ／ｓの光伝送システムにおいては、変調方式としてＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）方式が用いられている。偏波多重されたＱＰＳＫ信号はコヒーレント光フロントエンドとデジタル信号処理装置との組み合わせによって受信される。【０００４】
デジタルコヒーレント光受信機の一般的な構成を図９に示す（例えば、特許文献１参照）。関連するデジタルコヒーレント光受信機６００は、光フロントエンド６１０、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器６２０、および信号処理ＬＳＩ６３０から構成される。信号処理ＬＳＩ６３０は、分散補償部６３１、偏波分離部６３２、およびキャリア再生部６３３から構成される。【０００５】
偏波多重ＱＰＳＫ変調された信号光は、光フロントエンド６１０において偏波および位相の直交成分である電気信号ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱに変換される。これらの電気信号はＡ／Ｄ変換器６２０によりデジタル信号に変換された後に、信号処理ＬＳＩ６３０において復調処理が施される。信号処理ＬＳＩ６３０が備える分散補償部６３１は、ＱＰＳＫ信号が光ファイバ伝送路を伝搬する間に受けた波長分散による波形歪みを補償する。偏波分離部６３２は、適応等化フィルタのフィルタ係数をＣＭＡ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｍｏｄｕｌｕｓ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）などのアルゴリズムを用いて制御することによって、偏波多重信号を分離する。キャリア再生部６３３は、信号光と局所光の位相差および周波数差を補償し、キャリア信号を再生する。【０００６】
分散補償部６３１は、数千から数十万ｐｓ／ｎｍ（ピコ秒毎ナノメートル）におよぶ分散量を補償するために、数百から数千タップのフィルタ演算回路を備える必要がある。一方、光伝送路で生じる波長分散は時間による変動幅は小さい。これらのことから、分散補償部６３１は、フィルタ係数の制御は固定的であるが、大規模なフィルタ演算により回路効率が良い周波数領域等化（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ：ＦＤＥ）回路で実現されている。【０００７】
偏波分離部６３２には、数ｋＨｚで変動する偏波変動に追従するため、適応的にフィルタ係数の制御を行うことができる適応等化回路が必要である。また、光伝送路で生じる偏波モード分散は数十ｐｓ程度であることから、少数タップのフィルタ演算回路であっても十分に使用することができる。これらのことから、偏波分離部６３２は、フィルタ係数の制御を適応的に行うことができる時間領域等化（Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ：ＴＤＥ）回路により実現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−００９９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した関連するデジタルコヒーレント光受信機６００が備える信号処理ＬＳＩ６３０においては、高速な制御を維持したままＴＤＥ回路の補償性能を十分に確保しようとすると、回路規模が膨大になってしまう。このため、ＴＤＥ回路のタップ長を必要な数より短くしたり、ＴＤＥ回路のオーバーサンプリングレートをＦＤＥ回路におけるものよりも遅くしたり、またはＴＤＥ回路の演算精度をＦＤＥ回路のものより低く設定したりするなどして、高速なＴＤＥ回路を実現している。この場合、ＦＤＥ回路は相対的に高性能な固定等化を行い、ＴＤＥ回路は相対的に低性能な適応等化を行うことになる。【００１０】
ところで、光信号が光伝送路において受ける波長分散による波形歪は、時間的な変動が小さく、光伝送路の伝達関数から逆算して補償係数を算出することが可能であるため、既知の静的波形歪みである。それに対して、光フロントエンドやＡ／Ｄ変換器の特性の不完全性に起因する歪は、時間的な変動は小さいが、容易に観測する手法がないため未知の静的波形歪みである。また、光信号が光伝送路において受ける偏波変動や偏波モード分散による波形歪は、時間的に変動し、観測も困難なことから動的波形歪である。【００１１】
これらの３種の歪みが混合した信号は、まず初めにＦＤＥ回路において高性能な固定等化処理が施され、既知の静的波形歪みが補償される。このとき、未知の静的波形歪みと動的波形歪みは補償されずに残留する。次に、残留した２種の歪みが混合した信号は、ＴＤＥ回路で低性能な適応等化処理が施され、動的波形歪が補償される。このとき、ＴＤＥ回路は適応等化を行うため、未知の静的波形歪みも同時に補償することができる。このように、上述した３種の歪みはＦＤＥ回路とＴＤＥ回路で補償することが可能である。【００１２】
しかし、未知の静的波形歪みは時間的変動が小さいにもかかわらず、歪み補償係数を算出することが困難である。そのため、上述したように高性能な固定等化処理によって補償することができず、低性能な適応等化処理により補償することになる。その結果、全ての波形歪みを高性能な固定等化処理によって補償する場合と比較して、復調した信号の信号品質が劣化するという問題があった。【００１３】
このように、デジタル光受信機においては、種類の異なる波形歪をそれぞれ高性能な等化処理によって補償することが困難なため、信号品質が高い復調信号を得るのが困難である、という問題があった。【００１４】
本発明の目的は、上述した課題を解決するデジタル信号処理装置、それを用いたデジタル光受信機、およびデジタル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】
【００１５】
本発明のデジタル信号処理装置は、入力デジタル信号に、固定等化係数に基づく歪補償処理を施す固定等化手段と、固定等化手段が出力する等化デジタル信号に、適応等化係数に基づく適応的な歪補償処理を施す適応等化手段と、入力デジタル信号および等化デジタル信号のいずれかを間歇的に取り出すことにより低速デジタル信号を生成する低速信号生成手段と、低速デジタル信号の歪補償処理に用いる低速等化係数を算出する低速等化係数算出手段と、低速等化係数と所定係数のうち少なくとも所定係数を用いて固定等化係数を算出する固定等化係数算出手段、とを有する。【００１６】
本発明のデジタル信号処理方法は、入力デジタル信号に、固定等化係数に基づく歪補償処理を施して等化デジタル信号を生成し、等化デジタル信号を間歇的に取り出すことにより低速デジタル信号を生成し、低速デジタル信号から波形歪を抽出する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のデジタル信号処理装置、それを用いたデジタル光受信機、およびデジタル信号処理方法によれば、種類の異なる波形歪をそれぞれ高性能な等化処理によって補償することが可能になるので、信号品質が高い復調信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るデジタル信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るデジタル光受信機の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るデジタル光受信機が備える光フロントエンド部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るデジタル光受信機が備えるＦＤＥ部の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るデジタル光受信機の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るデジタル光受信機の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係るデジタル光受信機の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係るデジタル信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図９】関連するデジタルコヒーレント光受信機の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。
【００２０】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係るデジタル信号処理装置１００の構成を示すブロック図である。デジタル信号処理装置１００は、固定等化手段としての固定等化部１１０、適応等化手段としての適応等化部１２０、低速信号生成手段としての低速信号生成部１３０、低速等化係数算出手段１４０、および固定等化係数算出手段１５０を有する。
【００２１】
固定等化部１１０は、入力デジタル信号に、固定等化係数に基づく歪補償処理を施す。適応等化部１２０は、固定等化部１１０が出力する等化デジタル信号に、適応等化係数に基づく適応的な歪補償処理を施す。低速信号生成部１３０は、入力デジタル信号および等化デジタル信号のいずれかを間歇的に取り出すことにより低速デジタル信号を生成する。
【００２２】
また、低速等化係数算出手段１４０は、低速デジタル信号の歪補償処理に用いる低速等化係数を算出する。そして、固定等化係数算出手段１５０は、この低速等化係数と所定係数のうち少なくとも所定係数を用いて固定等化係数を算出する。
【００２３】
デジタル信号処理装置１００において、固定等化部１１０、適応等化部１２０、および低速信号生成部１３０が高速信号処理部１０１を構成している。また、低速等化係数算出手段１４０と固定等化係数算出手段１５０が低速信号処理部１０２を構成している。
【００２４】
このような構成としたことにより、本実施形態のデジタル信号処理装置１００によれば、入力信号が有する未知の静的波形歪みを、適応等化部１２０ではなく固定等化部１１０によって補償することが可能になる。すなわち、小規模な回路構成で実現可能な低速信号処理部１０２を用いることにより、より高性能な高速信号処理部１０１を実現することが可能になる。
【００２５】
ここで、低速信号生成部１３０は図１に示すように、固定等化部１１０が出力する等化デジタル信号から低速デジタル信号を生成する構成とすることができる。また、低速等化係数算出手段１４０は、波形歪抽出手段としての静的波形歪み抽出部１４１と、等化係数演算手段としての低速係数演算部１４２を備えた構成とすることができる。静的波形歪み抽出部１４１は低速デジタル信号から波形歪を抽出する。低速係数演算部１４２は、この波形歪を補償するように低速等化係数を決定する。
【００２６】
さらに、固定等化係数算出手段１５０は、所定係数をあらかじめ保持する所定係数保持手段としての所定係数保持部１５１と、演算手段としての演算部１５２を備えた構成とすることができる。ここで演算部１５２は、低速等化係数と所定係数のうち少なくとも所定係数に演算処理を施して固定等化係数を算出する。
【００２７】
次に、本実施形態によるデジタル信号処理装置１００の動作について説明する。
【００２８】
デジタル信号処理装置１００に入力される入力デジタル信号は、既知の静的波形歪み、未知の静的波形歪み、および動的波形歪みを含んでいる。高速信号処理部１０１に入力された入力デジタル信号は固定等化部１１０に入力され、固定等化係数算出手段１５０が算出する固定等化係数に基づいて等化され、既知の静的波形歪みが補償される。固定等化部１１０からの出力信号は、未知の静的波形歪みと動的波形歪みを含んだ状態のままで適応等化部１２０に入力される。
【００２９】
適応等化部１２０は高速な制御を優先するため、固定等化部１１０と比較して等化性能が低く設定されている。このため、適応等化部１２０によって未知の静的波形歪みと動的波形歪みを等化する場合の補償性能は、固定等化部１１０による場合よりも低くなる。
【００３０】
そこで、本実施形態のデジタル信号処理装置１００においては、固定等化部１１０が出力する既知の静的波形歪みが補償された等化デジタル信号を低速信号生成部１３０にも入力する構成とした。そして、低速信号生成部１３０が、残りの２種の歪みを含むデジタル信号を間歇的に取り出すことにより低速デジタル信号を生成する構成とした。低速デジタル信号では動的波形歪みに関する情報は失われている。そのため、低速デジタル信号は未知の静的波形歪みに関する情報のみを含んだ状態で、低速信号処理部１０２の静的波形歪み抽出部１４１に入力される。
【００３１】
静的波形歪み抽出部１４１は低速デジタル信号から未知の静的波形歪みを抽出する。そして、低速係数演算部１４２が、この波形歪を補償するための歪み補償係数（低速等化係数）を算出する。低速係数演算部１４２で算出された歪み補償係数と、所定係数保持部１５１に設定されている歪み補償係数（所定係数）は、演算部１５２で掛け合わされ、高速信号処理部１０１の固定等化部１１０にフィードバックされる。
【００３２】
このような構成としたことにより、高速信号処理部１０１に入力された入力デジタル信号は固定等化部１１０に入力され、所定係数保持部１５１および低速係数演算部１４２から得られる情報に基づいて等化される。このとき、既知の静的波形歪みと、未知の静的波形歪みが補償される。一方、適応等化部１２０は残りの動的波形歪みを補償する。
【００３３】
上述したように、本実施形態のデジタル信号処理装置１００によれば、入力信号が有する未知の静的波形歪みを、適応等化部１２０ではなく固定等化部１１０によって補償することが可能になる。すなわち、小規模な回路構成で実現可能な低速信号処理部１０２を用いることにより、より高性能な高速信号処理部１０１を実現することが可能になる。
【００３４】
図２に、本実施形態によるデジタル信号処理装置１００を用いたデジタル光受信機１１００の構成を示す。ここで、図１に示したデジタル信号処理装置１００の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３５】
図２に示すように、デジタル光受信機１１００は、図１に示したデジタル信号処理装置１００の構成に加えて、光フロントエンド部１１１０およびアナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ）１１２０を有する。
【００３６】
ここで、デジタル信号処理装置１００が備える固定等化部１１０は、周波数領域で等化を行う周波数領域等化器（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）であるＦＤＥ部１１１、１１２を備えた構成とした。また、適応等化部１２０は、時間領域で等化を行う時間領域等化器（Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）であるＴＤＥ部１２１を備えた構成とした。
【００３７】
次に、本実施形態によるデジタル光受信機１１００の動作について説明する。
【００３８】
デジタル光受信機１１００には、光伝送路で歪みを受けた信号光、例えばＤＰ−ＱＰＳＫ（ｄｕａｌ−ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔ  ｋｅｙｉｎｇ）信号光が入力される。光フロントエンド部１１１０は入力されたＤＰ−ＱＰＳＫ信号光とＬＯ（Ｌｏｃａｌ  ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：局部発振器）光を合成し、電気信号に変換して４チャンネルの電気信号ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱを出力する。
【００３９】
図３に、光フロントエンド部１１１０の構成の一例を示す。光フロントエンド部１１１０は、同図に示すように偏波ダイバーシティ９０°ハイブリッドと光電変換（Ｏ／Ｅ変換）部を備えた一般的な構成とすることができる。
【００４０】
光フロントエンド部１１１０が出力する４種の電気信号ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱは、それぞれアナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ）１１２０に入力され、デジタル信号ｘｉ、ｘｑ、ｙｉ、ｙｑに変換される。デジタル信号ｘｉ、ｘｑ、ｙｉ、ｙｑは、信号光が光伝送路中で受けた波長分散、偏波変動、および偏波モード分散による歪みに加えて、光フロントエンド部１１１０やアナログ／デジタル変換部１１２０で受けたデバイスの不完全性による歪みも含んでいる。
【００４１】
デジタル信号ｘｉおよびｘｑはＦＤＥ部１１１に、ｙｉおよびｙｑはＦＤＥ部１１２にそれぞれ入力され、所定係数保持部１５１があらかじめ保持している所定係数に基づいて等化処理を施される。
【００４２】
図４に、ＦＤＥ部１１１（１１２）の構成の一例を示す。ＦＤＥ部１１１（１１２）は、離散フーリエ変換部１１３、乗算器１１４、および逆離散フーリエ変換部１１５を備える。
【００４３】
ＦＤＥ部１１１（１１２）への入力信号は離散フーリエ変換（ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＤＦＴ）部１１３に入力され離散フーリエ変換処理が施される。ここで離散フーリエ変換部１１３の離散フーリエ変換サイズをＮ個とすると、離散フーリエ変換部１１３の出力はＮ個の周波数領域信号に変換される。その後、乗算器１１４を介してフィルタ係数と乗算された結果が逆離散フーリエ変換（ｉｎｖｅｒｓｅ  ＤＦＴ：ＩＤＦＴ）部１１５に入力され、時間領域信号に逆変換される。
【００４４】
離散フーリエ変換サイズＮは、一般には２のべき乗の整数である。その場合には、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を実行するためのアルゴリズムとして、高速フーリエ変換（ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＦＦＴ）などを用いることができる。したがって、高性能な波形等化を行うために、一般的には精度に比例するサイズＮを増大させた場合であっても、回路規模がサイズＮに比例する時間領域等化よりも回路規模が小さく、低消費電力な周波数領域等化（ＦＤＥ）回路を得ることができる。
【００４５】
一方、大規模なＦＤＥ回路は入力された信号に乗算するフィルタ係数を適応的に制御することが困難である。そのため、ＦＤＥ回路は時間変動が小さく、補償係数が自明な歪みを等化するのに適している。
【００４６】
このように、ＦＤＥ部１１１、１１２は、既知の静的歪みに対して高性能な固定等化を行うことができる。本実施形態によるデジタル光受信機１１００では、ＦＤＥ部１１１、１１２が、補償係数を容易に算出可能であって時間変動が小さい波長分散を補償している。
【００４７】
ＦＤＥ部１１１、１１２で周波数領域等化された信号は、図２に示すように、ＴＤＥ部１２１に入力され時間領域等化が行われる。
【００４８】
ＴＤＥ部１２１は図２に示したように、例えばバタフライ型のＦＩＲ（ｆｉｎｉｔｅ  ｉｍｐｕｌｓｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ：有限インパルス応答）フィルタから構成され、そのフィルタ係数は高速係数演算部１２２の演算結果を用いて更新される。適応等化アルゴリズムとしては、例えばＣＭＡ（ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｍｏｄｕｌｕｓ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）やＤＤ（ｄｅｃｉｓｉｏｎ  ｄｉｒｅｃｔｅｄ）アルゴリズムを用いることが可能である。ここで高速信号処理装置などにおいて高速な適応等化処理が求められる場合には、実装上の観点からＣＭＡが用いられる場合が多い。ＣＭＡは適応等化アルゴリズムであることから、動的な波形歪に対して追従することが可能である。さらに、ＣＭＡはブラインド等化アルゴリズムであるため、動的であるか静的であるかにかかわらず、補償する波形歪の要因が不明であっても等化することができる。
【００４９】
一方、ＴＤＥ部１２１において、高速な制御を維持したまま十分な補償性能を確保しようとすると、回路規模が膨大になってしまう。このため、ＴＤＥ部１２１のタップ長を必要な数より短くしたり、ＴＤＥ部１２１のオーバーサンプリングレートをＦＤＥ部１１１におけるものよりも遅くしたりしている。また、ＴＤＥ部１２１の演算精度をＦＤＥ部１１１のものより低く設定したりするなどして、高速なＴＤＥ部１２１を実現している。すなわち、ＴＤＥ部１２１（時間領域等化器）は、ＦＤＥ部１１１、１１２（周波数領域等化器）よりも等化性能が低く設定されている。
【００５０】
このように、ＴＤＥ部１２１は未知の歪みに対して低性能な適応等化を行うことができる。本実施形態によるデジタル光受信機１１００では、補償係数を容易に算出できない光フロントエンド部１１１０やアナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ）１１２０におけるデバイスの不完全性に起因する静的歪みを、ＴＤＥ部１２１が低い等化性能で補償している。また、偏波変動や偏波モード分散による動的歪みもＴＤＥ部１２１が補償している。
【００５１】
一方、ＦＤＥ部１１１、１１２において周波数領域等化されたデジタル信号は低速信号生成部１３０にも入力される。低速信号生成部１３０は２種の歪みを含むデジタル信号を間歇的に取り出すことにより低速デジタル信号を生成する。低速デジタル信号においては動的波形歪みに関する情報が失われている。そのため、低速デジタル信号は、波長分散以外の静的波形歪みに関する情報だけを含んだ状態で静的波形歪み抽出部１４１に入力される。
【００５２】
静的波形歪み抽出部１４１は低速デジタル信号から波長分散以外の静的波形歪みを抽出する。低速係数演算部１４２は、この波形歪を補償するための歪み補償係数（低速等化係数）を算出する。低速係数演算部１４２で算出された歪み補償係数と所定係数保持部１５１に設定されている分散補償係数（所定係数）は演算部１５２で掛け合わされ、ＦＤＥ部１１１、１１２にフィードバックされる。
【００５３】
このとき、ＦＤＥ部１１１、１１２に入力された入力デジタル信号は、所定係数保持部１５１および低速係数演算部１４２から取得した情報に基づいて等化処理が施される。そのため、波長分散による静的波形歪みおよび波長分散以外による静的波形歪みが補償される。そしてＴＤＥ部１２１は、偏波変動や偏波モード分散のような動的歪みを補償する。
【００５４】
このような構成としたことにより、本実施形態のデジタル光受信機１１００によれば、入力信号が有する波長分散以外による未知の静的波形歪みを、適応等化部（ＴＤＥ部１２１）ではなく固定等化部（ＦＤＥ部１１１、１１２）によって補償することが可能になる。すなわち、小規模な回路構成で実現可能な低速信号処理部を用いることにより、より高性能な高速信号処理部を実現することが可能になる。
【００５５】
次に、本実施形態によるデジタル信号処理方法について説明する。
【００５６】
本実施形態のデジタル信号処理方法では、まず、入力デジタル信号に、固定等化係数に基づく歪補償処理を施して等化デジタル信号を生成する。この等化デジタル信号を間歇的に取り出すことにより低速デジタル信号を生成する。そして、この低速デジタル信号から波形歪を抽出する。このような構成とすることにより、入力デジタル信号に含まれる未知の静的波形歪みをモニタすることが可能になる。
【００５７】
続いて、この波形歪を補償するように低速等化係数を決定し、この低速等化係数とあらかじめ保持した所定係数に演算処理を施して固定等化係数を算出する。ここで算出した固定等化係数を用いて上述した歪補償処理を施すことによって、入力デジタル信号に含まれる既知の静的波形歪みのみならず、未知の静的波形歪みをも高い等化性能で補償することが可能になる。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態のデジタル信号処理装置１００、それを用いたデジタル光受信機１１００、およびデジタル信号処理方法によれば、種類の異なる波形歪をそれぞれ高性能な等化処理によって補償することが可能になる。その結果、信号品質が高い復調信号を得ることができる。
【００５９】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００６０】
図５に、本発明の第２の実施形態に係るデジタル光受信機１２００の構成を示す。ここで、図２に示した第１の実施形態によるデジタル光受信機１１００の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００６１】
図５に示すように、本実施形態のデジタル光受信機１２００においては、波形歪抽出手段としての静的波形歪み抽出部が、フィルタ係数に基づいてフィルタ処理を行うフィルタ部２４１（フィルタ手段）を備えた構成とした。そして、等化係数演算手段としての低速係数演算部１４２が、フィルタ部２４１の出力信号に応じてフィルタ部２４１のフィルタ係数を更新する構成とした。
【００６２】
次に、本実施形態によるデジタル光受信機１２００の動作について説明する。
【００６３】
デジタル光受信機１２００には、光伝送路で歪みを受けた信号光、例えばＤＰ−ＱＰＳＫ（ｄｕａｌ−ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔ  ｋｅｙｉｎｇ）信号光が入力される。光フロントエンド部１１１０は入力されたＤＰ−ＱＰＳＫ信号光とＬＯ（Ｌｏｃａｌ  ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：局部発振器）光を合成し、電気信号に変換して４チャンネルの電気信号ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱを出力する。
【００６４】
光フロントエンド部１１１０が出力する４種の電気信号ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱは、それぞれアナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ）１１２０に入力され、デジタル信号ｘｉ、ｘｑ、ｙｉ、ｙｑに変換される。デジタル信号ｘｉ、ｘｑ、ｙｉ、ｙｑは、信号光が光伝送路中で受けた波長分散、偏波変動、および偏波モード分散による歪みに加えて、光フロントエンド部１１１０やアナログ／デジタル変換部１１２０で受けたデバイスの不完全性による歪みも含んでいる。
【００６５】
デジタル信号ｘｉおよびｘｑはＦＤＥ部１１１に、ｙｉおよびｙｑはＦＤＥ部１１２にそれぞれ入力され、所定係数保持部１５１があらかじめ保持している所定係数に基づいて等化処理を施される。
【００６６】
ＦＤＥ部１１１、１１２は、既知の静的歪みに対して高性能な固定等化を行うことができる。本実施形態によるデジタル光受信機１２００では、ＦＤＥ部１１１、１１２が、補償係数を容易に算出可能であって時間変動が小さい波長分散を補償している。
【００６７】
ＦＤＥ部１１１、１１２で周波数領域等化された信号は、図５に示すように、ＴＤＥ部１２１に入力され時間領域等化が行われる。
【００６８】
ＴＤＥ部１２１は図２に示したように、例えばバタフライ型のＦＩＲ（ｆｉｎｉｔｅ  ｉｍｐｕｌｓｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ：有限インパルス応答）フィルタから構成される。ＴＤＥ部１２１において、高速な制御を維持したまま十分な補償性能を確保しようとすると、回路規模が膨大になってしまう。このため、ＴＤＥ部１２１のタップ長を必要な数より短くしたり、ＴＤＥ部１２１のオーバーサンプリングレートをＦＤＥ部１１１におけるものよりも遅くしたりしている。また、ＴＤＥ部１２１の演算精度をＦＤＥ部１１１のものより低く設定したりするなどして、高速なＴＤＥ部１２１を実現している。
【００６９】
このように、ＴＤＥ部１２１は未知の歪みに対して低性能な適応等化を行うことができる。本実施形態によるデジタル光受信機１２００では、補償係数を容易に算出できない光フロントエンド部１１１０やアナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ）１１２０におけるデバイスの不完全性に起因する静的歪みを、ＴＤＥ部１２１が低い等化性能で補償している。また、偏波変動や偏波モード分散による動的歪みもＴＤＥ部１２１が補償している。
【００７０】
一方、ＦＤＥ部１１１、１１２において周波数領域等化されたデジタル信号は低速信号生成部１３０にも入力される。低速信号生成部１３０は２種の歪みを含むデジタル信号を間歇的に取り出すことにより低速デジタル信号を生成する。低速デジタル信号においては動的波形歪みに関する情報が失われている。そのため、低速デジタル信号は、波長分散以外の静的波形歪みに関する情報だけを含んだ状態でフィルタ部２４１に入力される。
【００７１】
ここでフィルタ部２４１は、例えばバタフライ型ＦＩＲフィルタから構成される。なお、補償する対象となる歪みの性質に応じて、フィルタ部２４１のフィルタ構成、フィルタタップ数、およびフィルタ係数の種類などを選択することができる。
【００７２】
フィルタ部２４１は低速信号を処理するため、回路規模の制約を受けることなく、十分な性能を発揮するのに必要となるタップ長を確保することができる。また、オーバーサンプリングレートに関しても、ＦＤＥ部１１１、１１２と同じレートで処理することが可能である。さらに、十分な性能を発揮するために求められる演算精度を確保することもできる。このように、フィルタ部２４１は高性能な波形等化が可能である。このときのフィルタ係数は、例えばＣＭＡアルゴリズムを用いた低速係数演算部１４２による演算結果によって更新される。
【００７３】
フィルタ部２４１は低速デジタル信号から波長分散以外の静的波形歪みを抽出する。低速係数演算部１４２は、この波形歪を補償するための歪み補償係数（低速等化係数）を算出する。低速係数演算部１４２で算出された歪み補償係数と所定係数保持部１５１に設定されている分散補償係数（所定係数）は演算部１５２で掛け合わされ、ＦＤＥ部１１１、１１２にフィードバックされる。
【００７４】
このとき、ＦＤＥ部１１１、１１２に入力された入力デジタル信号は、所定係数保持部１５１および低速係数演算部１４２から取得した情報に基づいて等化処理が施される。そのため、波長分散による静的波形歪みおよび波長分散以外による静的波形歪みが補償される。そしてＴＤＥ部１２１は、偏波変動や偏波モード分散のような動的歪みを補償する。
【００７５】
このような構成としたことにより、本実施形態のデジタル光受信機１２００によれば、入力信号が有する波長分散以外による未知の静的波形歪みを、適応等化部（ＴＤＥ部１２１）ではなく固定等化部（ＦＤＥ部１１１、１１２）によって補償することが可能になる。すなわち、小規模な回路構成で実現可能な低速信号処理部を用いることにより、より高性能な高速信号処理部を実現することが可能になる。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態のデジタル光受信機１２００によれば、種類の異なる波形歪をそれぞれ高性能な等化処理によって補償することが可能になる。その結果、信号品質が高い復調信号を得ることができる。
【００７７】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００７８】
図６に、本発明の第３の実施形態に係るデジタル光受信機１３００の構成を示す。ここで、図５に示した第２の実施形態によるデジタル光受信機１２００の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００７９】
図６に示すように、本実施形態のデジタル光受信機１３００においては、波形歪抽出手段としてのフィルタ部２４１が出力する出力信号からキャリア信号を再生するキャリア再生部（キャリア信号再生手段）３５１、３５２をさらに備えた構成とした。そして、等化係数演算手段としての低速係数演算部１４２が、このキャリア信号に基づいて低速等化係数を算出する構成とした。
【００８０】
次に、本実施形態によるデジタル光受信機１３００の動作について説明する。
【００８１】
デジタル光受信機１３００には、光伝送路で歪みを受けた信号光、例えばＤＰ−ＱＰＳＫ（ｄｕａｌ−ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔ  ｋｅｙｉｎｇ）信号光が入力される。光フロントエンド部１１１０は入力されたＤＰ−ＱＰＳＫ信号光とＬＯ（Ｌｏｃａｌ  ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：局部発振器）光を合成し、電気信号に変換して４チャンネルの電気信号ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱを出力する。
【００８２】
光フロントエンド部１１１０が出力する４種の電気信号ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱは、それぞれアナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ）１１２０に入力され、デジタル信号ｘｉ、ｘｑ、ｙｉ、ｙｑに変換される。デジタル信号ｘｉ、ｘｑ、ｙｉ、ｙｑは、信号光が光伝送路中で受けた波長分散、偏波変動、および偏波モード分散による歪みに加えて、光フロントエンド部１１１０やアナログ／デジタル変換部１１２０で受けたデバイスの不完全性による歪みも含んでいる。
【００８３】
デジタル信号ｘｉおよびｘｑはＦＤＥ部１１１に、ｙｉおよびｙｑはＦＤＥ部１１２にそれぞれ入力され、所定係数保持部１５１があらかじめ保持している所定係数に基づいて等化処理を施される。
【００８４】
ＦＤＥ部１１１、１１２は、既知の静的歪みに対して高性能な固定等化を行うことができる。本実施形態によるデジタル光受信機１３００では、ＦＤＥ部１１１、１１２が、補償係数を容易に算出可能であって時間変動が小さい波長分散を補償している。
【００８５】
ＦＤＥ部１１１、１１２で周波数領域等化された信号は、図６に示すように、ＴＤＥ部１２１に入力され時間領域等化が行われる。
【００８６】
ＴＤＥ部１２１は図２に示したように、例えばバタフライ型のＦＩＲ（ｆｉｎｉｔｅ  ｉｍｐｕｌｓｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ：有限インパルス応答）フィルタから構成される。ＴＤＥ部１２１において、高速な制御を維持したまま十分な補償性能を確保しようとすると、回路規模が膨大になってしまう。このため、ＴＤＥ部１２１のタップ長を必要な数より短くしたり、ＴＤＥ部１２１のオーバーサンプリングレートをＦＤＥ部１１１におけるものよりも遅くしたりしている。また、ＴＤＥ部１２１の演算精度をＦＤＥ部１１１のものより低く設定したりするなどして、高速なＴＤＥ部１２１を実現している。
【００８７】
このように、ＴＤＥ部１２１は未知の歪みに対して低性能な適応等化を行うことができる。本実施形態によるデジタル光受信機１３００では、補償係数を容易に算出できない光フロントエンド部１１１０やアナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ）１１２０におけるデバイスの不完全性に起因する静的歪みを、ＴＤＥ部１２１が低い等化性能で補償している。また、偏波変動や偏波モード分散による動的歪みもＴＤＥ部１２１が補償している。
【００８８】
一方、ＦＤＥ部１１１、１１２において周波数領域等化されたデジタル信号は低速信号生成部１３０にも入力される。低速信号生成部１３０は２種の歪みを含むデジタル信号を間歇的に取り出すことにより低速デジタル信号を生成する。低速デジタル信号においては動的波形歪みに関する情報が失われている。そのため、低速デジタル信号は、波長分散以外の静的波形歪みに関する情報だけを含んだ状態でフィルタ部２４１に入力される。
【００８９】
ここでフィルタ部２４１は、例えばバタフライ型ＦＩＲフィルタから構成される。なお、補償する対象となる歪みの性質に応じて、フィルタ部２４１のフィルタ構成、フィルタタップ数、およびフィルタ係数の種類などを選択することができる。
【００９０】
フィルタ部２４１は低速信号を処理するため、回路規模の制約を受けることなく、十分な性能を発揮するのに必要となるタップ長を確保することができる。また、オーバーサンプリングレートに関しても、ＦＤＥ部１１１、１１２と同じレートで処理することが可能である。さらに、十分な性能を発揮するために求められる演算精度を確保することもできる。このように、フィルタ部２４１は高性能な波形等化が可能である。このときのフィルタ係数は、例えばＣＭＡアルゴリズムを用いた低速係数演算部１４２による演算結果によって更新される。
【００９１】
ここで、本実施形態のデジタル光受信機１３００においては、キャリア信号を再生するキャリア再生部３５１、３５２を備えた構成としているので、ＤＤアルゴリズムを用いることができる。ＤＤアルゴリズムは、高速信号処理ではフィードバックループ遅延が問題となって実装困難であるが、低速信号処理においては実装することが可能である。また、ＤＤアルゴリズムでは、キャリア再生部３５１、３５２の出力を用いて完全に復調されたキャリア信号のシンボル位置を判定してから、その結果を低速係数演算部１４２にフィードバックする構成となる。そのため、シンボル判定前の信号をフィードバックして制御するＣＭＡ方式よりもフィルタ部２４１の等化性能をさらに向上させることできる。
【００９２】
低速係数演算部１４２で算出された歪み補償係数と所定係数保持部１５１に設定されている分散補償係数（所定係数）は演算部１５２で掛け合わされ、ＦＤＥ部１１１、１１２にフィードバックされる。
【００９３】
このとき、ＦＤＥ部１１１、１１２に入力された入力デジタル信号は、所定係数保持部１５１および低速係数演算部１４２から取得した情報に基づいて等化処理が施される。そのため、波長分散による静的波形歪みおよび波長分散以外による静的波形歪みが補償される。そしてＴＤＥ部１２１は、偏波変動や偏波モード分散のような動的歪みを補償する。
【００９４】
このような構成としたことにより、本実施形態のデジタル光受信機１３００によれば、入力信号が有する波長分散以外による未知の静的波形歪みを、適応等化部（ＴＤＥ部１２１）ではなく固定等化部（ＦＤＥ部１１１、１１２）によって補償することが可能になる。すなわち、小規模な回路構成で実現可能な低速信号処理部を用いることにより、より高性能な高速信号処理部を実現することが可能になる。
【００９５】
以上説明したように、本実施形態のデジタル光受信機１３００によれば、種類の異なる波形歪をそれぞれ高性能な等化処理によって補償することが可能になる。その結果、信号品質が高い復調信号を得ることができる。
【００９６】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００９７】
図７に、本発明の第４の実施形態に係るデジタル光受信機１４００の構成を示す。ここで、図６に示した第３の実施形態によるデジタル光受信機１３００の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００９８】
図７に示すように、本実施形態のデジタル光受信機１４００は、図６に示した第３の実施形態のデジタル光受信機１３００の構成に加えて、信号品質比較手段としての信号品質比較部４５１と信号選択手段としてのスイッチ部４５２をさらに備えた構成とした。
【００９９】
ここで、信号品質比較部４５１（信号品質比較手段）は、キャリア再生部３５１、３５２が再生したキャリア信号とＴＤＥ部１２１（適応等化手段）が出力する適応等化デジタル信号の信号品質を比較する。そして、比較した結果に基づいてスイッチ部４５２（信号選択手段）を制御する。スイッチ部４５２（信号選択手段）は、低速等化係数を演算部１５２（演算手段）に供給するか否かを選択する。
【０１００】
次に、本実施形態によるデジタル光受信機１４００の動作について説明する。
【０１０１】
デジタル光受信機１４００には、光伝送路で歪みを受けた信号光、例えばＤＰ−ＱＰＳＫ（ｄｕａｌ−ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔ  ｋｅｙｉｎｇ）信号光が入力される。光フロントエンド部１１１０は入力されたＤＰ−ＱＰＳＫ信号光とＬＯ（Ｌｏｃａｌ  ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：局部発振器）光を合成し、電気信号に変換して４チャンネルの電気信号ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱを出力する。
【０１０２】
光フロントエンド部１１１０が出力する４種の電気信号ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱは、それぞれアナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ）１１２０に入力され、デジタル信号ｘｉ、ｘｑ、ｙｉ、ｙｑに変換される。デジタル信号ｘｉ、ｘｑ、ｙｉ、ｙｑは、信号光が光伝送路中で受けた波長分散、偏波変動、および偏波モード分散による歪みに加えて、光フロントエンド部１１１０やアナログ／デジタル変換部１１２０で受けたデバイスの不完全性による歪みも含んでいる。
【０１０３】
デジタル信号ｘｉおよびｘｑはＦＤＥ部１１１に、ｙｉおよびｙｑはＦＤＥ部１１２にそれぞれ入力され、所定係数保持部１５１があらかじめ保持している所定係数に基づいて等化処理を施される。
【０１０４】
ＦＤＥ部１１１、１１２は、既知の静的歪みに対して高性能な固定等化を行うことができる。本実施形態によるデジタル光受信機１４００では、ＦＤＥ部１１１、１１２が、補償係数を容易に算出可能であって時間変動が小さい波長分散を補償している。
【０１０５】
ＦＤＥ部１１１、１１２で周波数領域等化された信号は、図７に示すように、ＴＤＥ部１２１に入力され時間領域等化が行われる。
【０１０６】
ＴＤＥ部１２１は図２に示したように、例えばバタフライ型のＦＩＲ（ｆｉｎｉｔｅ  ｉｍｐｕｌｓｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ：有限インパルス応答）フィルタから構成される。ＴＤＥ部１２１において、高速な制御を維持したまま十分な補償性能を確保しようとすると、回路規模が膨大になってしまう。このため、ＴＤＥ部１２１のタップ長を必要な数より短くしたり、ＴＤＥ部１２１のオーバーサンプリングレートをＦＤＥ部１１１におけるものよりも遅くしたりしている。また、ＴＤＥ部１２１の演算精度をＦＤＥ部１１１のものより低く設定したりするなどして、高速なＴＤＥ部１２１を実現している。
【０１０７】
このように、ＴＤＥ部１２１は未知の歪みに対して低性能な適応等化を行うことができる。本実施形態によるデジタル光受信機１４００では、補償係数を容易に算出できない光フロントエンド部１１１０やアナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ）１１２０におけるデバイスの不完全性に起因する静的歪みを、ＴＤＥ部１２１が低い等化性能で補償している。また、偏波変動や偏波モード分散による動的歪みもＴＤＥ部１２１が補償している。
【０１０８】
一方、ＦＤＥ部１１１、１１２において周波数領域等化されたデジタル信号は低速信号生成部１３０にも入力される。低速信号生成部１３０は２種の歪みを含むデジタル信号を間歇的に取り出すことにより低速デジタル信号を生成する。低速デジタル信号においては動的波形歪みに関する情報が失われている。そのため、低速デジタル信号は、波長分散以外の静的波形歪みに関する情報だけを含んだ状態でフィルタ部２４１に入力される。
【０１０９】
ここでフィルタ部２４１は、例えばバタフライ型ＦＩＲフィルタから構成される。なお、補償する対象となる歪みの性質に応じて、フィルタ部２４１のフィルタ構成、フィルタタップ数、およびフィルタ係数の種類などを選択することができる。
【０１１０】
フィルタ部２４１は低速信号を処理するため、回路規模の制約を受けることなく、十分な性能を発揮するのに必要となるタップ長を確保することができる。また、オーバーサンプリングレートに関しても、ＦＤＥ部１１１、１１２と同じレートで処理することが可能である。さらに、十分な性能を発揮するために求められる演算精度を確保することもできる。このように、フィルタ部２４１は高性能な波形等化が可能である。このときのフィルタ係数は、例えばＣＭＡアルゴリズムを用いた低速係数演算部１４２による演算結果によって更新される。
【０１１１】
ここで、本実施形態のデジタル光受信機１４００においては、キャリア信号を再生するキャリア再生部３５１、３５２を備えた構成としているので、ＤＤアルゴリズムを用いることができる。ＤＤアルゴリズムは、高速信号処理ではフィードバックループ遅延が問題となって実装困難であるが、低速信号処理においては実装することが可能である。また、ＤＤアルゴリズムでは、キャリア再生部３５１、３５２の出力を用いて完全に復調されたキャリア信号のシンボル位置を判定してから、その結果を低速係数演算部１４２にフィードバックする構成となる。そのため、シンボル判定前の信号をフィードバックして制御するＣＭＡ方式よりもフィルタ部２４１の等化性能をさらに向上させることできる。
【０１１２】
ところで、低速係数算出部１４２で算出された歪み補償係数は、低速信号生成部１３０が間歇的に取り出した低速デジタル信号に基づいている。そのため、ＦＤＥ部１１１、１１２に入力される連続的な入力デジタル信号のすべてに対して効果のある歪み補償係数であるとは限らない。
【０１１３】
ここで、本実施形態のデジタル光受信機１４００においては、信号品質比較部４５１が、フィルタ部２４１によって等化された信号の品質と、ＴＤＥ部１２１によって等化された信号の品質を比較する構成としている。そして、フィルタ部２４１によって等化された信号の品質が上回る場合は、信号品質比較部４５１はスイッチ部４５２が導通するように制御する構成とした。この場合、低速係数演算部１４２で算出された歪み補償係数と所定係数保持部１５１に設定されている分散補償係数（所定係数）は演算部１５２で掛け合わされ、ＦＤＥ部１１１、１１２にフィードバックされる。
【０１１４】
このような構成としたことにより、本実施形態のデジタル光受信機１４００では、ＴＤＥ部１２１（適応等化手段）が出力する適応等化デジタル信号の信号品質の方が良好となるようにＦＤＥ部１１１（固定等化手段）の固定等化係数を更新することが可能になる。このとき、信号品質として例えば、ビットエラーレートやエラーベクトル振幅（Ｅｒｒｏｒ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ：ＥＶＭ）などを用いることができる。
【０１１５】
ＦＤＥ部１１１、１１２に入力された入力デジタル信号は、所定係数保持部１５１および低速係数演算部１４２から取得した情報に基づいて等化処理が施される。そのため、波長分散による静的波形歪みおよび波長分散以外による静的波形歪みが補償される。そしてＴＤＥ部１２１は、偏波変動や偏波モード分散のような動的歪みを補償する。
【０１１６】
このような構成としたことにより、本実施形態のデジタル光受信機１４００によれば、入力信号が有する波長分散以外による未知の静的波形歪みを、適応等化部（ＴＤＥ部１２１）ではなく固定等化部（ＦＤＥ部１１１、１１２）によって補償することが可能になる。すなわち、小規模な回路構成で実現可能な低速信号処理部を用いることにより、より高性能な高速信号処理部を実現することが可能になる。
【０１１７】
以上説明したように、本実施形態のデジタル光受信機１４００によれば、種類の異なる波形歪をそれぞれ高性能な等化処理によって補償することが可能になる。その結果、信号品質が高い復調信号を得ることができる。
【０１１８】
〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
【０１１９】
図８に、本発明の第５の実施形態に係るデジタル信号処理装置２００の構成を示す。デジタル信号処理装置２００は、固定等化手段としての固定等化部１１０、適応等化手段としての適応等化部１２０、低速信号生成手段としての低速信号生成部１３０、低速等化係数算出手段１４０、および固定等化係数算出手段１５０を有する。
【０１２０】
固定等化部１１０は、入力デジタル信号に、固定等化係数に基づく歪補償処理を施す。適応等化部１２０は、固定等化部１１０が出力する等化デジタル信号に、適応等化係数に基づく適応的な歪補償処理を施す。低速信号生成部１３０は、入力デジタル信号および等化デジタル信号のいずれかを間歇的に取り出すことにより低速デジタル信号を生成する。また、低速等化係数算出手段１４０は、低速デジタル信号の歪補償処理に用いる低速等化係数を算出する。そして、固定等化係数算出手段１５０は、この低速等化係数と所定係数のうち少なくとも所定係数を用いて固定等化係数を算出する。
【０１２１】
ここまでの構成は、第１の実施形態によるデジタル信号処理装置１００の構成と同様である。本実施形態のデジタル信号処理装置２００は、低速信号生成部１３０が固定等化部１１０の前段に配置している構成とした。そして、低速信号生成部１３０が入力デジタル信号から生成する低速デジタル信号に固定等化係数に基づく歪補償処理を施す低速固定等化手段としての低速固定等化部５６０をさらに備えた構成とした。ここで、低速等化係数算出手段１４０は、低速固定等化部５６０が出力する低速等化デジタル信号の歪補償処理に用いる等化係数を、低速等化係数として算出する。
【０１２２】
デジタル信号処理装置２００において、固定等化部１１０、適応等化部１２０、および低速信号生成部１３０が高速信号処理部２０１を構成している。また、低速等化係数算出手段１４０、固定等化係数算出手段１５０、および低速固定等化部５６０が低速信号処理部２０２を構成している。
【０１２３】
ここで、図８に示すように、低速等化係数算出手段１４０は、波形歪抽出手段としての静的波形歪み抽出部１４１と、等化係数演算手段としての低速係数演算部１４２を備えた構成とすることができる。このとき、静的波形歪み抽出部１４１は低速等化デジタル信号から波形歪を抽出する。低速係数演算部１４２は、この波形歪を補償するように低速等化係数を決定する。
【０１２４】
さらに、固定等化係数算出手段１５０は、所定係数をあらかじめ保持する所定係数保持手段としての所定係数保持部１５１と、演算手段としての演算部１５２を備えた構成とすることができる。ここで演算部１５２は、低速等化係数と所定係数のうち少なくとも所定係数に演算処理を施して固定等化係数を算出する。
【０１２５】
次に、本実施形態によるデジタル信号処理装置２００の動作について説明する。
【０１２６】
デジタル信号処理装置２００に入力される入力デジタル信号は、既知の静的波形歪み、未知の静的波形歪み、および動的波形歪みを含んでいる。高速信号処理部２０１に入力された入力デジタル信号は固定等化部１１０に入力され、固定等化係数算出手段１５０が算出する固定等化係数に基づいて等化され、既知の静的波形歪みが補償される。固定等化部１１０からの出力信号は、未知の静的波形歪みと動的波形歪みを含んだ状態のままで適応等化部１２０に入力される。
【０１２７】
適応等化部１２０は高速な制御を優先するため、固定等化部１１０と比較して等化性能が低く設定されている。このため、適応等化部１２０によって未知の静的波形歪みと動的波形歪みを等化する場合の補償性能は、固定等化部１１０による場合よりも低くなる。
【０１２８】
そこで、本実施形態のデジタル信号処理装置２００においては、固定等化部１１０に入力される入力デジタル信号を低速信号生成部１３０にも入力する構成とした。そして、低速信号生成部１３０が、上述した３種の歪みを含むデジタル信号を間歇的に取り出すことにより低速デジタル信号を生成する構成とした。低速デジタル信号では動的波形歪みに関する情報は失われている。そのため、低速デジタル信号は既知の静的波形歪みと未知の静的波形歪みに関する情報を含んだ状態で、低速信号処理部２０２に入力される。
【０１２９】
低速信号処理部２０２に入力された低速デジタル信号は低速固定等化部５６０に入力され、固定等化係数算出手段１５０が算出する固定等化係数に基づいて等化され、既知の静的波形歪みが補償される。低速固定等化部５６０が出力する低速等化デジタル信号は未知の静的波形歪みを含んだ状態のままで、静的波形歪み抽出部１４１に入力される。静的波形歪み抽出部１４１は低速等化デジタル信号から未知の静的波形歪みを抽出する。そして、低速係数演算部１４２が、この波形歪を補償するための歪み補償係数（低速等化係数）を算出する。低速係数演算部１４２で算出された歪み補償係数と、所定係数保持部１５１に設定されている歪み補償係数（所定係数）は、演算部１５２で掛け合わされ、高速信号処理部２０１の固定等化部１１０にフィードバックされる。
【０１３０】
このような構成としたことにより、高速信号処理部１０１に入力された入力デジタル信号は固定等化部１１０に入力され、所定係数保持部１５１および低速係数演算部１４２から得られる情報に基づいて等化される。このとき、既知の静的波形歪みと、未知の静的波形歪みが補償される。一方、適応等化部１２０は残りの動的波形歪みを補償する。
【０１３１】
上述したように、本実施形態のデジタル信号処理装置２００によれば、入力デジタル信号が有する未知の静的波形歪みを、適応等化部１２０ではなく固定等化部１１０によって補償することが可能になる。すなわち、小規模な回路構成で実現可能な低速信号処理部２０２を用いることにより、より高性能な高速信号処理部２０１を実現することが可能になる。
【０１３２】
次に、本実施形態によるデジタル信号処理方法について説明する。
【０１３３】
本実施形態のデジタル信号処理方法では、まず、入力デジタル信号に、固定等化係数に基づく歪補償処理を施して等化デジタル信号を生成する。また、入力デジタル信号を間歇的に取り出すことにより低速デジタル信号を生成する。この低速デジタル信号に固定等化係数に基づく歪補償処理を施して低速等化デジタル信号を生成する。そして、この低速等化デジタル信号から波形歪を抽出する。このような構成とすることにより、入力デジタル信号に含まれる未知の静的波形歪みをモニタすることが可能になる。
【０１３４】
続いて、この波形歪を補償するように低速等化係数を決定し、この低速等化係数とあらかじめ保持した所定係数に演算処理を施して固定等化係数を算出する。ここで算出した固定等化係数を用いて上述した歪補償処理を施すことによって、入力デジタル信号に含まれる既知の静的波形歪みのみならず、未知の静的波形歪みをも高い等化性能で補償することが可能になる。
【０１３５】
以上説明したように、本実施形態のデジタル信号処理装置２００およびデジタル信号処理方法によれば、種類の異なる波形歪をそれぞれ高性能な等化処理によって補償することが可能になる。その結果、信号品質が高い復調信号を得ることができる。
【０１３６】
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
【０１３７】
この出願は、２０１４年１２月２２日に出願された日本出願特願２０１４−２５９００２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。
【０１３８】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【０１３９】
（付記１）入力デジタル信号に、固定等化係数に基づく歪補償処理を施す固定等化手段と、前記固定等化手段が出力する等化デジタル信号に、適応等化係数に基づく適応的な歪補償処理を施す適応等化手段と、前記入力デジタル信号および前記等化デジタル信号のいずれかを間歇的に取り出すことにより低速デジタル信号を生成する低速信号生成手段と、  前記低速デジタル信号の歪補償処理に用いる低速等化係数を算出する低速等化係数算出手段と、前記低速等化係数と所定係数のうち少なくとも前記所定係数を用いて前記固定等化係数を算出する固定等化係数算出手段、とを有するデジタル信号処理装置。
【０１４０】
（付記２）前記固定等化手段は、周波数領域で等化を行う周波数領域等化器を備え、前記適応等化手段は、時間領域で等化を行う時間領域等化器を備え、前記時間領域等化器は、前記周波数領域等化器よりも等化性能が低く設定されている付記１に記載したデジタル信号処理装置。
【０１４１】
（付記３）前記低速信号生成手段は、前記等化デジタル信号から前記低速デジタル信号を生成し、前記低速等化係数算出手段は、前記低速デジタル信号から波形歪を抽出する波形歪抽出手段と、前記波形歪を補償するように前記低速等化係数を決定する等化係数演算手段を備え、前記固定等化係数算出手段は、前記所定係数をあらかじめ保持する所定係数保持手段と、前記低速等化係数と前記所定係数のうち少なくとも前記所定係数に演算処理を施して前記固定等化係数を算出する演算手段を備える付記１または２に記載したデジタル信号処理装置。
【０１４２】
（付記４）前記波形歪抽出手段は、フィルタ係数に基づいてフィルタ処理を行うフィルタ手段を備え、前記等化係数演算手段は、前記フィルタ手段の出力信号に応じて前記フィルタ係数を更新する付記３に記載したデジタル信号処理装置。
【０１４３】
（付記５）前記波形歪抽出手段が出力する出力信号からキャリア信号を再生するキャリア信号再生手段をさらに備え、前記等化係数演算手段は、前記キャリア信号に基づいて前記低速等化係数を算出する付記３または４に記載したデジタル信号処理装置。
【０１４４】
（付記６）前記低速等化係数を前記演算手段に供給するか否かを選択する信号選択手段と、前記キャリア信号と前記適応等化手段が出力する適応等化デジタル信号の信号品質を比較し、比較した結果に基づいて前記信号選択手段を制御する信号品質比較手段、とをさらに備える付記５に記載したデジタル信号処理装置。
【０１４５】
（付記７）前記低速信号生成手段は、前記固定等化手段の前段に配置しており、前記低速デジタル信号に前記固定等化係数に基づく歪補償処理を施す低速固定等化手段をさらに備え、前記低速等化係数算出手段は、前記低速固定等化手段が出力する低速等化デジタル信号の歪補償処理に用いる等化係数を、前記低速等化係数として算出する付記１または２に記載したデジタル信号処理装置。
【０１４６】
（付記８）付記１から７のいずれか一項に記載したデジタル信号処理装置と、入力された信号光を局部発振光と合成し電気信号に変換する光フロントエンド部と、前記光フロントエンド部が出力する電気信号をデジタル信号に変換して前記入力デジタル信号を生成し、前記入力デジタル信号を前記デジタル信号処理装置に出力するアナログ／デジタル変換部、とを有するデジタル光受信機。
【０１４７】
（付記９）入力デジタル信号に、固定等化係数に基づく歪補償処理を施して等化デジタル信号を生成し、前記等化デジタル信号を間歇的に取り出すことにより低速デジタル信号を生成し、前記低速デジタル信号から波形歪を抽出するデジタル信号処理方法。
【０１４８】
（付記１０）前記波形歪を補償するように低速等化係数を決定し、前記低速等化係数とあらかじめ保持した所定係数に演算処理を施して前記固定等化係数を算出する付記９に記載したデジタル信号処理方法。
【０１４９】
（付記１１）入力デジタル信号に、固定等化係数に基づく歪補償処理を施して等化デジタル信号を生成し、前記入力デジタル信号を間歇的に取り出すことにより低速デジタル信号を生成し、前記低速デジタル信号に前記固定等化係数に基づく歪補償処理を施して低速等化デジタル信号を生成し、前記低速等化デジタル信号から波形歪を抽出するデジタル信号処理方法。
【０１５０】
（付記１２）前記波形歪を補償するように低速等化係数を決定し、前記低速等化係数とあらかじめ保持した所定係数に演算処理を施して前記固定等化係数を算出する付記１１に記載したデジタル信号処理方法。
【符号の説明】
【０１５１】
１１００、１２００、１３００、１４００    デジタル光受信機
１１１０    光フロントエンド部
１１２０    アナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ）
１００、２００    デジタル信号処理装置
１０１、２０１    高速信号処理部
１０２、２０２    低速信号処理部
１１０    固定等化部
１１１、１１２    ＦＤＥ部
１１３    離散フーリエ変換部
１１４    乗算器
１１５    逆離散フーリエ変換部
１２０    適応等化部
１２１    ＴＤＥ部
１２２    高速係数演算部
１３０    低速信号生成部
１４０    低速等化係数算出手段
１４１    静的波形歪み抽出部
１４２    低速係数演算部
１５０    固定等化係数算出手段
１５１    所定係数保持部
１５２    演算部
２４１    フィルタ部
３５１、３５２    キャリア再生部
４５１    信号品質比較部
４５２    スイッチ部
５６０    低速固定等化部
６００    関連するデジタルコヒーレント光受信機
６１０    光フロントエンド
６２０    アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器
６３０    信号処理ＬＳＩ
６３１    分散補償部
６３２    偏波分離部
６３３    キャリア再生部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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