(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる波長の複数の光キャリアを共通の２つのデータでそれぞれ偏波多重変調した複数の光信号を波長多重して単一の光伝送路に送出する光送信器と、
前記光伝送路を介して波長多重伝送された前記複数の波長の光信号をそれぞれコヒーレント検波してデジタル信号処理部に入力し、ダイバーシティ合成して前記データを復調する光受信器と
を備え、
前記デジタル信号処理部は、前記コヒーレント検波された受信信号をデジタル信号に変換し、残留分散補償、偏波分散補償および偏波分離を行い、さらに位相回転成分を補償したＸ偏波成分およびＹ偏波成分を用いて偏波無依存化による最大比合成処理を行い、前記データを復調する構成である
ことを特徴とするダイバーシティ合成光伝送システム。
【請求項２】
同一の波長の複数の光キャリアを共通の２つのデータでそれぞれ偏波多重変調した複数の光信号を複数の光伝送路にそれぞれ送出する光送信器と、
前記複数の光伝送路を介して伝送された前記光信号をそれぞれコヒーレント検波してデジタル信号処理部に入力し、ダイバーシティ合成して前記データを復調する光受信器と
を備え、
前記デジタル信号処理部は、前記コヒーレント検波された受信信号をデジタル信号に変換し、残留分散補償、偏波分散補償および偏波分離を行い、さらに位相回転成分を補償したＸ偏波成分およびＹ偏波成分を用いて偏波無依存化による最大比合成処理を行い、前記データを復調する構成である
ことを特徴とするダイバーシティ合成光伝送システム。
【請求項３】
１つの信号光源から出力される光キャリアを２つのデータで偏波多重変調した光信号を分岐して複数の光伝送路にそれぞれ送出する光送信器と、
１つの局発光源から出力された局発光を分岐し、それぞれの局発光を用いて前記複数の光伝送路を介して伝送された前記光信号をコヒーレント検波してデジタル信号処理部に入力し、ダイバーシティ合成して前記データを復調する光受信器と
を備え、
前記デジタル信号処理部は、前記コヒーレント検波された受信信号をデジタル信号に変換し、残留分散補償、偏波分散補償および偏波分離を行い、さらに位相回転成分を補償したＸ偏波成分およびＹ偏波成分を用いて偏波無依存化による最大比合成処理を行い、前記データを復調する構成である
ことを特徴とするダイバーシティ合成光伝送システム。
【請求項４】
互いに異なる波長の複数の光キャリアを共通の２つのデータでそれぞれ偏波多重変調した複数の光信号を複数の光伝送路にそれぞれ送出する光送信器と、
前記複数の光伝送路を介して伝送された前記光信号をそれぞれコヒーレント検波してデジタル信号処理部に入力し、ダイバーシティ合成して前記データを復調する光受信器と
を備え、
前記デジタル信号処理部は、前記コヒーレント検波された受信信号をデジタル信号に変換し、残留分散補償、偏波分散補償および偏波分離を行い、さらに位相回転成分を補償したＸ偏波成分およびＹ偏波成分を用いて偏波無依存化による最大比合成処理を行い、前記データを復調する構成である
ことを特徴とするダイバーシティ合成光伝送システム。
【請求項５】
請求項１または請求項４に記載のダイバーシティ合成光伝送システムにおいて、
前記光送信器および前記光受信器は、前記互いに異なる波長の複数の光キャリアの周波数間隔と、前記コヒーレント検波に用いる互いに異なる波長の複数の局発光の周波数間隔が一致するように制御する手段を備えた
ことを特徴とするダイバーシティ合成光伝送システム。
【請求項６】
請求項２に記載のダイバーシティ合成光伝送システムにおいて、
前記光送信器は、前記同一波長の複数の光キャリアの周波数同期制御を行い、前記光受信器は、前記コヒーレント検波に用いる同一波長の複数の局発光の周波数同期制御を行う手段を備えた
ことを特徴とするダイバーシティ合成光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共通のデータで変調された複数の光信号を複数の光受信器でコヒーレント検波し、デジタル信号処理によりダイバーシティ合成して復調するダイバーシティ合成光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
１波当たりの伝送速度が 100Ｇbit/s 以上の超高速伝送システムにおいて、コヒーレント光通信技術とデジタル信号処理技術を組み合わせたデジタルコヒーレント技術が広く用いられるようになってきた。例えば、 100Ｇbit/s 級長距離光伝送システムにおける変復調方式として標準となっているＤＰ−ＱＰＳＫ(Dual Polarization Quadrature Phase Shift Keying) 方式では、４値の位相変調を用いることで32Ｇbit/s の信号を２多重してコヒーレント光信号を生成し、さらに２つの偏波を用いることで２多重し、 128Ｇbit/s のコヒーレント光信号を生成する。受信側では、信号光と同じ波長の局発光を用いてコヒーレント検波した信号を、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を用いてデジタル化した後にデジタル信号処理によって、伝送路の波長分散補償、偏波分散補償、偏波信号の分離、周波数オフセット補償等を行うことで、優れた伝送特性が実現されている。
【０００３】
また、単一または複数の波長の光キャリアを共通のデータで変調した光信号を複数の光伝送路を介して伝送し、各光信号を複数の光受信器でコヒーレント検波し、デジタル信号処理によりダイバーシティ合成して復調する方路ダイバーシティ光伝送システムが提案されている（非特許文献１）。
【０００４】
また、位相同期マルチキャリア光源（非特許文献３）から出力される複数の波長の光キャリアを共通のデータで変調した複数の波長の光信号を光伝送路を介して波長多重伝送し、波長多重光信号を複数の光受信器でそれぞれ対応する波長の局発光を用いてコヒーレント検波し、デジタル信号処理によりダイバーシティ合成して復調する波長ダイバーシティ光伝送システムが提案されている（非特許文献２）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】濱岡ほか、“大容量多値信号の受信感度向上のための光マルチパス伝送及びＭＩＭＯダイバーシティ方式”、電子情報通信学会ソサイエティ大会2013年、B-10-40
【非特許文献２】齋藤ほか、“位相同期マルチキャリア光源とＭＩＭＯ処理を用いた波長ダイバーシティ方式”、電子情報通信学会ソサイエティ大会2014年、B-10-31
【非特許文献３】K. Yonenaga, et. al., “Bit-Rate-Flexible All-Optical OFDM Transceiver Using Variable Multi-Carrier Source and DQPSK/DPSK Mixed Multiplexing”, OFC2009, OWM1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
伝送容量拡大のため、偏波多重16ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation ）等、変調信号の多値化が検討されている。しかし、変調信号の多値化により受信感度が低下するため、伝送距離に制限が生じてしまう。
【０００７】
非特許文献１，２の光伝送システムは、方路ダイバーシティ合成または波長ダイバーシティ合成により受信感度の向上は期待できるが、複数の方路または波長の光信号のダイバーシティ合成方法の詳細については明らかにされておらず、必ずしも信号品質を最大化する構成とはなっていない。
【０００８】
本発明は、共通のデータで変調された複数の光信号を光受信器でコヒーレント検波し、最大比合成して復調することにより伝送品質を改善することができるダイバーシティ合成光伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、互いに異なる波長の複数の光キャリアを共通の２つのデータでそれぞれ偏波多重変調した複数の光信号を波長多重して単一の光伝送路に送出する光送信器と、光伝送路を介して波長多重伝送された複数の波長の光信号をそれぞれコヒーレント検波してデジタル信号処理部に入力し、ダイバーシティ合成して前記データを復調する光受信器とを備え、デジタル信号処理部は、コヒーレント検波された受信信号をデジタル信号に変換し、残留分散補償、偏波分散補償および偏波分離を行い、さらに位相回転成分を補償したＸ偏波成分およびＹ偏波成分を用いて偏波無依存化による最大比合成処理を行い、データを復調する構成である。
【００１０】
第２の発明は、同一の波長の複数の光キャリアを共通の２つのデータでそれぞれ偏波多重変調した複数の光信号を複数の光伝送路にそれぞれ送出する光送信器と、複数の光伝送路を介して伝送された光信号をそれぞれコヒーレント検波してデジタル信号処理部に入力し、ダイバーシティ合成してデータを復調する光受信器とを備え、デジタル信号処理部は、コヒーレント検波された受信信号をデジタル信号に変換し、残留分散補償、偏波分散補償および偏波分離を行い、さらに位相回転成分を補償したＸ偏波成分およびＹ偏波成分を用いて偏波無依存化による最大比合成処理を行い、データを復調する構成である。
【００１１】
第３の発明は、１つの信号光源から出力される光キャリアを２つのデータで偏波多重変調した光信号を分岐して複数の光伝送路にそれぞれ送出する光送信器と、１つの局発光源から出力された局発光を分岐し、それぞれの局発光を用いて複数の光伝送路を介して伝送された光信号をコヒーレント検波してデジタル信号処理部に入力し、ダイバーシティ合成してデータを復調する光受信器とを備え、デジタル信号処理部は、コヒーレント検波された受信信号をデジタル信号に変換し、残留分散補償、偏波分散補償および偏波分離を行い、さらに位相回転成分を補償したＸ偏波成分およびＹ偏波成分を用いて偏波無依存化による最大比合成処理を行い、データを復調する構成である。
【００１２】
第４の発明は、互いに異なる波長の複数の光キャリアを共通の２つのデータでそれぞれ偏波多重変調した複数の光信号を複数の光伝送路にそれぞれ送出する光送信器と、複数の光伝送路を介して伝送された光信号をそれぞれコヒーレント検波してデジタル信号処理部に入力し、ダイバーシティ合成してデータを復調する光受信器とを備え、デジタル信号処理部は、コヒーレント検波された受信信号をデジタル信号に変換し、残留分散補償、偏波分散補償および偏波分離を行い、さらに位相回転成分を補償したＸ偏波成分およびＹ偏波成分を用いて偏波無依存化による最大比合成処理を行い、データを復調する構成である。
【００１４】
第１または第４の発明のダイバーシティ合成光伝送システムにおいて、光送信器および光受信器は、互いに異なる波長の複数の光キャリアの周波数間隔と、コヒーレント検波に用いる互いに異なる波長の複数の局発光の周波数間隔が一致するように制御する手段を備える。
【００１５】
第２の発明のダイバーシティ合成光伝送システムにおいて、光送信器は、同一波長の複数の光キャリアの周波数同期制御を行い、光受信器は、コヒーレント検波に用いる同一波長の複数の局発光の周波数同期制御を行う手段を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、共通のデータで変調された複数の波長の光信号を単一の光伝送路で伝送するか、あるいは共通のデータで変調された光信号を複数の光伝送路で伝送するか、あるいは共通のデータで変調された複数の波長の光信号を複数の光伝送路で伝送し、光受信器でそれぞれコヒーレント検波し、残留分散補償、偏波分散補償および偏波分離を行い、さらに位相回転成分を補償した後に最大比合成処理を行ってデータを復調することにより、伝送品質を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のダイバーシティ合成光伝送システムの実施例１の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１におけるデジタル信号処理部３４Ａの構成例を示す図である。
【図３】本発明の実施例１における復調信号例を示す図である。
【図４】本発明の実施例１におけるデジタル信号処理部３４Ｂの構成例を示す図である。
【図５】本発明のダイバーシティ合成光伝送システムの実施例２の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施例２におけるデジタル信号処理部３４Ｃの構成例を示す図である。
【図７】本発明のダイバーシティ合成光伝送システムの実施例３の構成を示す図である。
【図８】本発明のダイバーシティ合成光伝送システムの実施例４の構成を示す図である。
【図９】本発明のダイバーシティ合成光伝送システムの実施例５の構成を示す図である。
【図１０】本発明のダイバーシティ合成光伝送システムの実施例６の構成を示す図である。
【図１１】本発明のダイバーシティ合成光伝送システムの実施例７の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明のダイバーシティ合成光伝送システムの実施例１の構成を示す。ここでは、２波長の光キャリアを共通のデータで変調した光信号を単一の光伝送路を介して波長多重伝送する波長ダイバーシティ構成を示すが、３波長以上を用いる構成であっても同様である。
【００１９】
図１において、光送信器１０は、信号光源１１−１，１１−２、偏波多重ベクトル変調器１２−１，１２−２、光カプラ１３により構成される。信号光源１１−１，１１−２は、互いに異なる波長（光周波数ｆ1 ，ｆ2 ）の光キャリアを出力する。偏波多重ベクトル変調器１２−１，１２−２は、それぞれ光周波数ｆ1 ，ｆ2 の光キャリアを共通の２つのデータＤx ，Ｄy で偏波多重変調した光信号を出力する。光カプラ１３は、各波長の光信号を合波した波長多重光信号を光ファイバ伝送路２１に出力する。
【００２０】
光受信器３０は、光カプラ３１、コヒーレント受信器３２−１，３２−２、局発光源３３−１，３３−２、デジタル信号処理部３４Ａにより構成される。光カプラ３１は、光ファイバ伝送路２１を介して伝送された波長多重光信号を分岐し、それぞれコヒーレント受信器３２−１，３２−２に入力する。局発光源３３−１は、光送信器１０の信号光源１１−１の光周波数ｆ1 に対応した光周波数ｆLO1 の局発光を出力し、局発光源３３−２は、光送信器１０の信号光源１１−２の光周波数ｆ2 に対応した光周波数ｆLO2 の局発光を出力する。コヒーレント受信器３２−１は、波長多重光信号に対して光周波数ｆLO1 の局発光を用いてコヒーレント検波し、光周波数ｆ1 の光信号に対応するベースバンドの受信信号を生成してデジタル信号処理部３４Ａに入力する。コヒーレント受信器３２−２は、波長多重光信号に対して光周波数ｆLO2 の局発光を用いてコヒーレント検波し、光周波数ｆ2 の光信号に対応するベースバンドの受信信号を生成してデジタル信号処理部３４Ａに入力する。
【００２１】
図２は、本発明の実施例１におけるデジタル信号処理部３４Ａの構成例を示す。ここでは、コヒーレント受信器３２−１，３２−２から出力されるチャネル１，２の受信信号のＸ偏波成分を合成してデータＤx を復調する構成を示すが、チャネル１，２の受信信号のＹ偏波成分を合成してデータＤy を復調する構成についても同様である。
【００２２】
図２において、デジタル信号処理部３４Ａは、Ａ／Ｄ変換器１−１ｘ，１−１ｙ、１−２ｘ，１−２ｙ、偏波分離回路２−１，２−２、位相推定回路３−１，３−２、最大比合成回路４Ａおよび識別回路５により構成される。コヒーレント受信器３２−１，３２−２から出力されるチャネル１，２の受信信号は、それぞれ直交するＸ偏波成分およびＹ偏波成分に相当する複素信号である。各偏波成分の複素信号は、Ａ／Ｄ変換器１−１ｘ，１−１ｙ、１−２ｘ，１−２ｙによってサンプリング周波数ｆs でデジタル信号に変換される。ここで、サンプリング周波数ｆs はサンプリング定理を満たすものとする。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換器１−１ｘ，１−１ｙでデジタル信号に変換されたチャネル１の複素信号Ｅ1x，Ｅ1yは偏波分離回路２−１に入力され、Ａ／Ｄ変換器１−２ｘ，１−２ｙでデジタル信号に変換されたチャネル２の複素信号Ｅ2x，Ｅ2yは偏波分離回路２−２に入力される。偏波分離回路２−１，２−２は、例えば、バタフライ構成の適応等化フィルタおよびＣＭＡ等のタップ更新アルゴリズムを用いることで、残留分散補償、偏波分散補償および偏波分離を行い、チャネル１のＸ偏波成分Ｅ'1x およびチャネル２のＸ偏波成分Ｅ'2x を出力する。ここで、残留分散とは、波長分散補償した後の「残留波長分散成分」、もしくは伝送路の光路長差に起因する群速度遅延分を補償した後の「到着時間差成分」、もしくは「残留波長分散」および「到着時間差成分」を組み合わせたものをいう。各チャネルのＸ偏波成分Ｅ'1x 、Ｅ'2x は、それぞれ位相推定回路３−１，３−２に入力され、信号光源と局発光源の周波数差に起因する周波数オフセットと、光源の中心周波数ぶれに起因する搬送波位相変化等の位相回転成分を推定して補償する。
【００２４】
周波数オフセットおよび位相回転が補償されたチャネル１のＸ偏波成分Ｅ'1x およびチャネル２のＸ偏波成分Ｅ'2x は、最大比合成回路４Ａに入力して波形合成される。ここで、各チャネルのＸ偏波成分Ｅ'1x 、Ｅ'2x を合成する場合、次の２つの事項が要求される。第１の事項は位相回転速度が揃っていること、第１の事項はビットタイミングが揃っていることである。第１の事項について実施例１では、偏波分離回路２−１，２−２の後の位相推定回路３−１，３−２において、各チャネルの位相回転速度が等しくかつ０になる操作によって実現する。第２の事項のビットタイミングのズレは、おもに波長ごとに波長分散量が異なることによる異波長信号間の遅延差に起因する。異波長信号間の遅延差Δt は光ファイバ伝送路２１の波長分散量Ｄ［ps/nm ］と信号間の波長差Δf ［nm］を用いて、Δt ＝Ｄ・Δf で概算できる。そして、概算した信号間遅延差Δt だけ、光送信器１０もしくは光受信器３０のメモリでデータを保持することで、ビットタイミングのズレを適宜補正することができる。このように、各チャネルのＸ偏波成分の位相回転速度およびビットタイミングを揃えることで波形合成が可能となる。
【００２５】
最大比合成回路４Ａでは、従来、入力された信号に対して固定の重みを付けて足し合わせる等倍合成が用いられていた。しかし、等倍合成では、必ずしも合成後の信号の信号品質を最大化するとは限らない問題がある。加えて、光ファイバ伝送路２１の特性が大きく変化した際に、適応的に最適な重みを決定する機能が求められる。以上の背景から、実施例１の構成では、偏波分離回路２−１，２−２でも用いる適応等化フィルタおよびＣＭＡ等のタップ更新アルゴリズムを波形合成部に適用することで、合成信号のＳ／Ｎ比（信号品質) の最大化と、光ファイバ伝送路２１の状態に応じた適応的に重み更新を実現する。  
【００２６】
図３は、本発明の実施例１における復調信号例を示す。
ここでは、チャネル数を２としており、各チャネルは共通のデータの128 Ｇbps 偏波多重ＱＰＳＫ信号を用い、送受信器対向の構成としている。偏波分離回路２−１，２−２と位相推定回路３−１，３−２で処理された後の各チャネルのＸ偏波成分のＱ値は、チャネル１およびチャネル２でそれぞれ12.0dB、11.2dBであり、最大比合成回路４Ａで合成後のＸ偏波成分は14.5dBとなり、信号の最大比合成による信号品質の向上が確認できた。
【００２７】
ところで、図２に示すデジタル信号処理部３４Ａの構成では、各チャネルの受信信号の偏波状態によっては波形合成できない可能性がある。光信号の偏光状態は光ファイバ伝送路２１中を回転しながら伝送し、加えて光ファイバ伝送路２１の非線形性に起因しＸ偏波信号とＹ偏波信号が干渉する。このため、受信端における光信号の偏波状態によって、コヒーレント光受信器３２−１，３２−２の出力ポートと偏波成分の対応関係が確定せず、偏波分離回路２−１，２−２からどの偏波成分が分離されるか不確定である。
【００２８】
そこで、受信信号の偏波状態に依存せず、どんな偏波状態でも波形合成による信号品質向上の効果が得られるデジタル信号処理部３４Ｂの構成について説明する。
【００２９】
図４は、本発明の実施例１におけるデジタル信号処理部３４Ｂの構成例を示す。ここでは、コヒーレント受信器３２−１，３２−２から出力されるチャネル１，２の受信信号のＸ偏波成分を合成してデータＤx を復調する構成を示すが、チャネル１，２の受信信号のＹ偏波成分を合成してデータＤy を復調する構成についても同様である。
【００３０】
図４において、デジタル信号処理部３４Ｂは、Ａ／Ｄ変換器１−１ｘ，１−１ｙ、１−２ｘ，１−２ｙ、偏波分離回路２−１，２−２，２−３、位相推定回路３−１，３−２，３−３、最大比合成回路４Ｂおよび識別回路５により構成される。コヒーレント受信器３２−１，３２−２から出力される信号は、それぞれ直交するＸ偏波成分およびＹ偏波成分に相当する複素信号であり、Ａ／Ｄ変換器１−１ｘ，１−１ｙ、１−２ｘ，１−２ｙによってサンプリング周波数ｆs でデジタル信号に変換される。
【００３１】
Ａ／Ｄ変換器１−１ｘ，１−１ｙでデジタル信号に変換されたチャネル１の複素信号Ｅ1x，Ｅ1yは偏波分離回路２−１に入力され、Ａ／Ｄ変換器１−２ｘ，１−２ｙでデジタル信号に変換されたチャネル２の複素信号Ｅ2x，Ｅ2yは偏波分離回路２−２に入力され、さらにチャネル２の複素信号Ｅ2x，Ｅ2yは偏波分離回路２−３に入力される。偏波分離回路２−１，２−２は、デジタル信号処理部３４Ａと同様に、それぞれ光周波数ｆ1 ，ｆ2 の光信号で伝送されたチャネル１のＸ偏波成分Ｅ'1x およびチャネル２のＸ偏波成分Ｅ'2x を出力する。さらに、偏波分離回路２−３は、光周波数ｆ2 の光信号で伝送されたチャネル２のＹ偏波成分Ｅ'2y を出力する。チャネル１，２のＸ偏波成分Ｅ'1x 、Ｅ'2x およびチャネル２のＹ偏波成分Ｅ'2y は、それぞれ位相推定回路３−１，３−２，３−３に入力され、信号光源と局発光源の周波数差に起因する周波数オフセットと、光源の中心周波数ぶれに起因する搬送波位相変化等の位相回転成分を推定して補償し、最大比合成回路４Ｂに入力される。
【００３２】
最大比合成回路４Ｂでは、適応等化フィルタおよびＣＭＡ等のタップ更新アルゴリズムを波形合成部に適用することで、合成信号のＳ／Ｎ比（信号品質) の最大化と、光ファイバ伝送路２１の状態に応じた適応的に重み更新を実現する。ただし、最大比合成回路４Ｂに入力するチャネル１のＸ偏波成分Ｅ'1x を基準として合成信号を得たい場合、チャネル２のＸ偏波成分Ｅ'2x およびＹ偏波成分Ｅ'2y のどちらに、基準となるチャネル１のＸ偏波成分Ｅ'1x と同じパターンが出力されるかは不明であるため、チャネル２側の両偏波成分を用いることで偏波無依存化を実現する。
【実施例２】
【００３３】
図５は、本発明のダイバーシティ合成光伝送システムの実施例２の構成を示す。
実施例２は、実施例１における光送信器１０の信号光源１１−１，１１−２の光周波数ｆ1 ，ｆ2 の間隔Δｆと、光受信器３０の局発光源３３−１，３３−２の光周波数ｆLO1 ，ｆLO2 の間隔ΔｆLOが一致するように制御することを特徴とする。
【００３４】
図５において、光送信器１０は、周波数同期装置１４を用いて信号光源１１−１，１１−２の光周波数ｆ1 ，ｆ2 の間隔Δｆを所定値に制御し、光受信器３０は、周波数同期装置３５を用いて局発光源３３−１，３３−２の光周波数ｆLO1 ，ｆLO2 の間隔ΔｆLOを光送信器１０と同じ所定値に制御する。なお、例えば非特許文献３の位相同期マルチキャリア光源を用いて、周波数間隔が一定制御された複数の光周波数の光キャリアを出力するようにしてもよい。その他の構成は実施例１と同様であり、デジタル信号処理部についても、図２に示すデジタル信号処理部３４Ａまたは図４に示すデジタル信号処理部３４Ｂにより対応できる。さらに、信号光源１１−１，１１−２の周波数間隔と局発光源３３−１，３３−２の周波数間隔が一致する制御を行うことにより、実施例１のデジタル信号処理部３４Ａを簡略化したデジタル信号処理部３４Ｃを用いることができる。なお、実施例１のデジタル信号処理部３４Ｂを簡略化する場合も同様である。
【００３５】
図６は、本発明の実施例２におけるデジタル信号処理部３４Ｃの構成例を示す。ここでは、コヒーレント受信器３２−１，３２−２から出力されるチャネル１，２の受信信号のＸ偏波成分を合成してデータＤx を復調する構成を示すが、チャネル１，２の受信信号のＹ偏波成分を合成してデータＤy を復調する構成についても同様である。
【００３６】
図６において、デジタル信号処理部３４Ｃは、Ａ／Ｄ変換器１−１ｘ，１−１ｙ、１−２ｘ，１−２ｙ、偏波分離／最大比合成回路６、位相推定回路３、および識別回路５により構成される。
【００３７】
Ａ／Ｄ変換器１−１ｘ，１−１ｙでデジタル信号に変換されたチャネル１の複素信号Ｅ1x，Ｅ1yと、Ａ／Ｄ変換器１−２ｘ，１−２ｙでデジタル信号に変換されたチャネル２の複素信号Ｅ2x，Ｅ2yは、一括して偏波分離／最大比合成回路６に入力される。偏波分離／最大比合成回路６は、バタフライ構成の適応等化フィルタおよびＣＭＡ等のタップ更新アルゴリズムを用いることで、残留分散補償、偏波分散補償、偏波分離を行いつつ、最大比合成を実行する。周波数オフセットおよび搬送波位相変化に起因する合成信号の位相回転成分は、後段の位相推定回路３により補償する。
【００３８】
実施例２の構成では、信号光源１１−１，１１−２の周波数間隔と局発光源３３−１，３３−２の周波数間隔が一致する制御を行う構成により、チャネル１とチャネル２の信号成分の位相同期が実現しているために、実施例１のように最大比合成回路４の前段で位相推定回路３−１，３−２によるチャネルごとの周波数オフセットの補償が不要となり、後段の位相推定回路３により一括対応できる。
【００３９】
コヒーレント検波後のチャネル１の受信信号Ｅ1(t)、チャネル２の受信信号Ｅ2(t)は、    Ｅ1(t)＝exp(j2πfoffsetｔ)Ｔ1(t)Ｅ1,in(t) 
Ｅ2(t)＝exp(j2πfoffsetｔ)Ｔ2(t)Ｅ2,in(t) 
となる。ここで、Ｔ1(t)およびＴ2(t)は光ファイバ伝送路２１の伝達関数、Ｅ1,in(t) はチャネル１の送信信号、Ｅ2,in(t) はチャネル２の送信信号を示す。位相同期により、光キャリアの光周波数ｆ1 ，ｆ2 の間隔Δｆと、局発光の光周波数ｆLO1 ，ｆLO2 の間隔ΔｆLOが一致しているため、各チャネルの受信信号の周波数オフセットが共通の foffsetとなる。よって、偏波分離／最大比合成回路６において、波長の異なる同一信号同士のダイバーシティ合成が可能となる。
【実施例３】
【００４０】
図７は、本発明のダイバーシティ合成光伝送システムの実施例３の構成を示す。ここでは、同一の波長の２つの光キャリアを共通のデータで変調した２つの光信号を２つの光伝送路を介して伝送する方路ダイバーシティ構成を示すが、３以上の光伝送路を介して伝送する構成であっても同様である。
【００４１】
図７において、光送信器１０は、信号光源１１−１，１１−２、偏波多重ベクトル変調器１２−１，１２−２により構成される。信号光源１１−１，１１−２は、同一の波長（光周波数ｆ1 ）の光キャリアを出力する。偏波多重ベクトル変調器１２−１，１２−２は、それぞれ光周波数ｆ1 の光キャリアを共通の２つのデータＤx ，Ｄy で偏波多重変調した光信号を生成し、光ファイバ伝送路２１−１，２１−２にそれぞれ出力する。
【００４２】
光受信器３０は、コヒーレント受信器３２−１，３２−２、局発光源３３−１，３３−２、デジタル信号処理部３４Ａ／Ｂにより構成される。光ファイバ伝送路２１−１，２１−２を介して伝送された光信号は、それぞれのコヒーレント受信器３２−１，３２−２に入力する。局発光源３３−１，３３−２は、光送信器１０の信号光源１１−１，１１−２の光周波数ｆ1 に対応した光周波数ｆLO1 の局発光を出力する。コヒーレント受信器３２−１，３２−２は、入力する光信号に対して光周波数ｆLO1 の局発光を用いてそれぞれコヒーレント検波し、ベースバンドの受信信号を生成してデジタル信号処理部３４Ａ／Ｂに入力する。
【００４３】
実施例３のデジタル信号処理部３４Ａ／Ｂは、図２／図４に示す実施例１の構成である。ただし、実施例１では、波長が異なるチャネル１とチャネル２の受信信号を合成するためビットタイミングを揃える必要があったが、実施例３の場合、同一波長の伝送のため光ファイバ伝送路２１−１，２１−２の波長分散特性が大きく変わらない限り、波長分散に起因する到達時間差への影響は小さい。一方、光ファイバ伝送路２１−１，２１−２の光路長差ΔＬ［ｍ］に起因した信号間遅延差Δt の影響が大きくなり、光速をｃ［m/s ］とすると信号間遅延差Δt ＝ΔＬ／ｃで概算できる。そして、概算した信号間遅延差Δt だけ、送信側もしくは受信側のメモリでデータを保持することで、ビットタイミングのズレを適宜補正する必要がある。
【実施例４】
【００４４】
図８は、本発明のダイバーシティ合成光伝送システムの実施例４の構成を示す。
実施例４は、実施例３における光送信器１０の信号光源１１−１，１１−２の光周波数ｆ1 の周波数同期制御と、光受信器３０の局発光源３３−１，３３−２の光周波数ｆLO1 の周波数同期制御を行うことを特徴とする。
【００４５】
図８において、光送信器１０は、周波数同期装置１４を用いて信号光源１１−１，１１−２の光周波数ｆ1 の周波数同期制御を行い、光受信器３０において、周波数同期装置３５を用いて局発光源３３−１，３３−２の光周波数ｆLO1 の周波数同期制御を行う。その他の構成は実施例３と同様である。本実施例のデジタル信号処理部は、図２に示すデジタル信号処理部３４Ａ、図４に示すデジタル信号処理部３４Ｂ、図６に示すデジタル信号処理部３４Ｃのいずれかにより対応できる。
【実施例５】
【００４６】
図９は、本発明のダイバーシティ合成光伝送システムの実施例５の構成を示す。
実施例５は、実施例４における光送信器１０の信号光源１１−１，１１−２の光周波数ｆ1 の周波数同期制御と、光受信器３０の局発光源３３−１，３３−２の光周波数ｆLO1 の周波数同期制御を行う代わりに、光周波数ｆ1 の１つの信号光源１１と、光周波数ｆLO1 の１つの局発光源３３を用いることを特徴とする。
【００４７】
図９において、光送信器１０は、信号光源１１、偏波多重ベクトル変調器１２、光カプラ１５により構成される。信号光源１１は、光周波数ｆ1 の光キャリアを出力する。偏波多重ベクトル変調器１２は、光周波数ｆ1 の光キャリアを２つのデータＤx ，Ｄy で偏波多重変調した光信号を生成し、光カプラ１５で２分岐して光ファイバ伝送路２１−１，２１−２に出力する。
【００４８】
光受信器３０は、コヒーレント受信器３２−１，３２−２、局発光源３３、光カプラ３６、デジタル信号処理部３４Ａ／Ｂ／Ｃにより構成される。光ファイバ伝送路２１−１，２１−２を介して伝送された光信号は、それぞれのコヒーレント受信器３２−１，３２−２に入力する。局発光源３３は、光送信器１０の信号光源１１の光周波数ｆ1 に対応した光周波数ｆLO1 の局発光を出力し、光カプラ３６で２分岐してコヒーレント受信器３２−１，３２−２に入力する。コヒーレント受信器３２−１，３２−２は、入力する光信号に対して光周波数ｆLO1 の局発光を用いてそれぞれコヒーレント検波し、ベースバンドの受信信号を生成する。本実施例のデジタル信号処理部は、図２に示すデジタル信号処理部３４Ａ、図４に示すデジタル信号処理部３４Ｂ、図６に示すデジタル信号処理部３４Ｃのいずれかにより対応できる。
【実施例６】
【００４９】
図１０は、本発明のダイバーシティ合成光伝送システムの実施例６の構成を示す。
実施例６は、図１に示す実施例１の波長ダイバーシティ構成と、各波長の光信号を個別の光ファイバ伝送路２１−１，２１−２を介して伝送する方路ダイバーシティ構成を組み合わせた構成である。ここでは、２波長の光キャリアを共通のデータで変調した光信号を２つの光伝送路を介して伝送する波長ダイバーシティ構成および方路ダイバーシティ構成を示すが、３波長以上を用いる構成および３以上の光伝送路を介して伝送する構成であっても同様である。
【００５０】
図１０において、図１における光送信器１０の光カプラ１３、光ファイバ伝送路２１、光受信器３０の光カプラ３１に代えて、偏波多重ベクトル変調器１２−１，１２−２で生成される各波長の光信号を光ファイバ伝送路２１−１，２１−２を介してコヒーレント受信器３２−１，３２−２にそれぞれ伝送する構成とし、その他は実施例１と同様である。本実施例におけるデジタル信号処理部は、図２に示すデジタル信号処理部３４Ａまたは図４に示すデジタル信号処理部３４Ｂにより対応できる。
【実施例７】
【００５１】
図１１は、本発明のダイバーシティ合成光伝送システムの実施例７の構成を示す。
実施例７は、図５に示す実施例２の波長ダイバーシティ構成と、各波長の光信号を個別の光ファイバ伝送路２１−１，２１−２を介して伝送する方路ダイバーシティ構成を組み合わせた構成である。
【００５２】
図１１において、図５における光送信器１０の光カプラ１３、光ファイバ伝送路２１、光受信器３０の光カプラ３１に代えて、偏波多重ベクトル変調器１２−１，１２−２で生成される各波長の光信号を光ファイバ伝送路２１−１，２１−２を介してコヒーレント受信器３２−１，３２−２にそれぞれ伝送する構成とし、その他は実施例２と同様である。本実施例におけるデジタル信号処理部は、図２に示すデジタル信号処理部３４Ａ、図４に示すデジタル信号処理部３４Ｂ、図６に示すデジタル信号処理部３４Ｃのいずれかにより対応できる。
【符号の説明】
【００５３】
１  Ａ／Ｄ変換器
２  偏波分離回路
３  位相推定回路
４  最大比合成回路
５  識別回路
６  偏波分離／最大比合成回路
１０  光送信器
１１  信号光源
１２  偏波多重ベクトル変調器
１３，１５  光カプラ
１４  周波数同期装置
２１  光ファイバ伝送路
３０  光受信器
３１，３６  光カプラ
３２  コヒーレント受信器
３３  局発光源
３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ  デジタル信号処理部
３５  周波数同期装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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