(57)【要約】【課題】シンボルごとに統計的な傾向が異なる場合でもシンボル判定でのエラー数を削減すること。【解決手段】デジタルフィルタ１０は、多値位相変調された信号の復調において用いられるデジタルフィルタ１０である。デジタルフィルタ１０は、多値位相変調において識別されるシンボルごとに設定された複数のタップ係数を格納する記憶部１１と、入力された複素平面上の第１座標情報ｘｎに基づいて複数のタップ係数から第１タップ係数ｃｎ−１を選択する選択部１２と、第１座標情報ｘｎ及び第１タップ係数ｃｎ−１に基づいて複素平面上の第２座標情報ａｎを推定し、第２座標情報ａｎを出力する推定部１３と、を備える。【選択図】図３
2016009915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多値位相変調された信号の復調において用いられるデジタルフィルタであって、
前記多値位相変調において識別されるシンボルごとに設定された複数のタップ係数を格納する記憶部と、
入力された複素平面上の第１座標情報に基づいて前記複数のタップ係数から第１タップ係数を選択する選択部と、
前記第１座標情報及び前記第１タップ係数に基づいて複素平面上の第２座標情報を推定し、前記第２座標情報を出力する推定部と、
を備えるデジタルフィルタ。
【請求項２】
前記推定部は、前記第１座標情報及び前記第１タップ係数を乗算する乗算器と、前記乗算器の乗算結果に基づいていずれのシンボルであるかを判定する本判定部と、を備える請求項１に記載のデジタルフィルタ。
【請求項３】
前記乗算結果と前記第２座標情報との差に基づいて前記第１タップ係数を更新する更新部をさらに備える請求項２に記載のデジタルフィルタ。
【請求項４】
前記更新部は、ＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムを用いて前記第１タップ係数を更新する請求項３に記載のデジタルフィルタ。
【請求項５】
前記選択部は、前記第１座標情報に基づいていずれのシンボルであるかを判定する仮判定部と、前記複数のタップ係数から前記仮判定部によって判定されたシンボルに対して設定されたタップ係数を前記第１タップ係数として選択するセレクタと、を備える請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のデジタルフィルタ。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のデジタルフィルタを備えるデジタルコヒーレント受信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルフィルタ及びデジタルコヒーレント受信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
コアネットワークの大容量化のためにデジタルコヒーレント光伝送システムの開発が進められている。デジタルコヒーレント光伝送システムでは、位相偏移変調（ＰＳＫ； Phase Shift Keying）または直角位相振幅変調（ＱＡＭ；QuadratureAmplitude Modulation）等の変調と偏波多重とによって生成された光信号が、送信側（送信器）から光ファイバを介して受信側（受信器）に送信される。受信側では光ファイバを介して受信した光信号が、偏波分離と局部発振光によるイントラダイン検波とを経て波長分散補償及び偏波処理等のデジタル信号処理によって復調される。
【０００３】
このデジタル信号処理の１つであるキャリアフェーズリカバリについて、種々の構成及び方式等が提案されている。例えば、特許文献１及び非特許文献１には、ＢＰＳ（Blind-Phase-Search）方式を用いたキャリアフェーズリカバリが開示されている。特許文献２及び非特許文献２には、判定指向ＰＬＬ（Phase Locked Loop）と判定指向イコライザとを組み合わせた方式のキャリアフェーズリカバリが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０３１８０２１号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／０１５０５０３号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Journal of Light wave technology, Vol27, No8
【非特許文献２】IEEE Trans. On Signal Processing Vol.40 No.6 June 1992
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、１回の変調で伝送される情報量は、偏波多重ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）では８値、ＱＡＭでは１６値、６４値または２５６値であり、大容量化のために多値化に向けた開発が進められている。しかし、多値化によってコンスタレーションマップ上の各点（以下、「シンボル」という。）の間の間隔は狭くなるので、より高精度の位相補償処理が必要とされている。
【０００７】
上述のデジタル信号処理方式では、全シンボルの統計データに基づいて、例えばブラインド位相サーチ(Blind Phase Search)もしくは最尤推定法（MaximumLikelihood Method)等のフィードフォワード補償、または、例えば判定指向型のアプローチ等のフィードバック補償が行われる。しかしながら、いずれの方式においても、全シンボルについての平均的なエラーを最小にするように補償を行うので、個々のシンボルが互いに異なるエラーベクトルの傾向を示すような場合には、個々のシンボルについて最適な補償とはならない。
【０００８】
例えば、受信フロントエンドに起因する不完全性（同相成分と直交成分との不均衡及びばらつき等）によって、コンスタレーションマップ上の歪や偏り、あるいは個々のシンボル間で統計的な傾向に差異が生じることがある。このため、それに対応した補償を行う必要があり、特に、多値化においては重要となってくる。
【０００９】
本発明の一態様は、シンボルごとに統計的な傾向が異なる場合でもシンボル判定でのエラー数を削減可能な構造を有するデジタルフィルタ及びデジタルコヒーレント受信器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様に係るデジタルフィルタは、多値位相変調された信号の復調において用いられるデジタルフィルタである。このデジタルフィルタは、多値位相変調において識別されるシンボルごとに設定された複数のタップ係数を格納する記憶部と、入力された複素平面上の第１座標情報に基づいて複数のタップ係数から第１タップ係数を選択する選択部と、第１座標情報及び第１タップ係数に基づいて複素平面上の第２座標情報を推定し、第２座標情報を出力する推定部と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様によれば、シンボルごとに統計的な傾向が異なる場合でもシンボル判定でのエラー数を削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係るデジタルコヒーレント受信器を模式的に示す構成図である。
【図２】図１のデジタル信号処理部の機能ブロック図である。
【図３】一実施形態に係るデジタルフィルタを模式的に示す構成図である。
【図４】図３のレジスタの一例を示す構成図である。
【図５】（ａ）は図３の仮判定を示す図、（ｂ）は図３の本判定を示す図である。
【図６】（ａ）は図１のデジタルコヒーレント受信器がＤＰ−１６ＱＡＭ信号光を受信した場合におけるデジタルフィルタによるイコライザ前のコンスタレーションの一例を示す図、（ｂ）は図１のデジタルコヒーレント受信器がＤＰ−１６ＱＡＭ信号光を受信した場合におけるデジタルフィルタによるイコライザ後のコンスタレーションを示す図である。
【図７】（ａ）は図６の（ａ）のコンスタレーションの歪を示す図、（ｂ）は図６の（ｂ）のコンスタレーションの歪を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１４】
本発明の一態様に係るデジタルフィルタは、多値位相変調された信号の復調において用いられるデジタルフィルタである。このデジタルフィルタは、多値位相変調において識別されるシンボルごとに設定された複数のタップ係数を格納する記憶部と、入力された複素平面上の第１座標情報に基づいて複数のタップ係数から第１タップ係数を選択する選択部と、第１座標情報及び第１タップ係数に基づいて複素平面上の第２座標情報を推定し、第２座標情報を出力する推定部と、を備える。
【００１５】
このデジタルフィルタによれば、多値位相変調において識別されるシンボルごとにタップ係数が設定されている。そして、入力された第１座標情報に基づいて、複数のタップ係数から第１タップ係数が選択され、第１座標情報及び第１タップ係数に基づいて第２座標情報が推定される。このため、理想値からのずれの統計的な傾向がシンボルごとに異なっていたとしても、シンボルごとのエラーベクトルが最少となるように、イコライザ動作する。その結果、シンボルごとに統計的な傾向が異なる場合でもシンボル判定でのエラー数を削減することが可能となる。
【００１６】
推定部は、第１座標情報及び第１タップ係数を乗算する乗算器と、乗算器の乗算結果に基づいていずれのシンボルであるかを判定する本判定部と、を備えてもよい。この場合、第１座標情報及び第１タップ係数を乗算することにより、シンボルごとに統計的な傾向が異なる場合でもシンボルごとのエラーベクトルが最少となるようなイコライズ処理が可能となる。そして、イコライズ処理された座標情報に基づいてシンボル判定されるので、シンボル判定でのエラー数を削減することが可能となる。
【００１７】
本発明の他の態様に係るデジタルフィルタは、乗算結果と第２座標情報との差に基づいて第１タップ係数を更新する更新部をさらに備えてもよい。この場合、シンボルごとのタップ係数を微修正して収束させることができ、タップ係数の最適化が図られる。
【００１８】
更新部は、ＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムを用いて第１タップ係数を更新してもよい。ＬＭＳアルゴリズムは簡易な計算により行われるので、第１タップ係数の更新を簡易化することができる。
【００１９】
選択部は、第１座標情報に基づいていずれのシンボルであるかを判定する仮判定部と、複数のタップ係数から仮判定部によって判定されたシンボルに対して設定されたタップ係数を第１タップ係数として選択するセレクタと、を備えてもよい。この場合、第１座標情報に基づいていずれのシンボルであるかを仮判定し、仮判定されたシンボルに対して設定されたタップ係数を用いてイコライズ処理することができる。これにより、第１座標情報に適したタップ係数が用いられることが可能となる。
【００２０】
本発明の一態様に係るデジタルコヒーレント受信器は、上述のデジタルフィルタを備える。このデジタルコヒーレント受信器においては、シンボルごとに統計的な傾向が異なる場合でもシンボル判定でのエラー数を削減することが可能となる。
【００２１】
［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係るデジタルフィルタ及びデジタルコヒーレント受信器の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００２２】
図１は、一実施形態に係るデジタルコヒーレント受信器を模式的に示す構成図である。デジタルコヒーレント受信器は、多値位相変調された信号光を光ファイバを介して受信し、元のシンボルを抽出する装置である。ここで、多値位相変調としては、多値（Ｍ値）直交振幅変調（Ｍ−ＱＡＭ）及び多値（Ｍ値）位相偏移変調（Ｍ−ＰＳＫ）等が挙げられる。位相偏移変調には、４値位相偏移変調（ＱＰＳＫ；Quadrature Phase Shift Keying）、差分４値位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ；Differential Quadrature Phase Shift Keying）、偏波多重４値位相遷移変調（ＤＰ−ＱＰＳＫ；Dual Polarization - Quadrature Phase ShiftKeying）等が含まれる。
【００２３】
図１に示されるように、デジタルコヒーレント受信器１は、ローカル光源２と、受信フロントエンド３と、ＡＤ変換器４と、デジタル信号処理部５と、を備えている。ローカル光源２は、例えばレーザ発振器であって、デジタルコヒーレント受信器１が受信した信号光のキャリア周波数と略同じ周波数のローカル光（以下、「ＬＯ光」という。）を生成する。ローカル光源２は、ＬＯ光を受信フロントエンド３に供給する。
【００２４】
受信フロントエンド３は、偏波分離器、光位相ハイブリッド回路及びＰＤ（バランス型受光素子）／ＴＩＡ（トランスインピーダンス増幅器）を備えている。偏波分離器は、光ファイバから受信した信号光を２つの直交偏波成分（Ｘ偏波、Ｙ偏波）に分離する。光位相ハイブリッド回路は、ローカル光源２から受信したＬＯ光の同相成分及び直交成分と、各偏波成分とを干渉させ、それぞれの偏波成分から同相干渉成分（Ｉ成分）及び直交干渉成分（Ｑ成分）を検波する。このＩ成分及びＱ成分は、それぞれ対となる２つの相補信号として出力される。ＰＤ／ＴＩＡは、各成分の相補信号を入力し、電圧信号であるＸ−Ｉ信号、Ｘ−Ｑ信号、Ｙ−Ｉ信号及びＹ−Ｑ信号に変換して、変換した各信号をＡＤ変換器４に出力する。
【００２５】
ＡＤ変換器４は、受信フロントエンド３によって出力されたＸ−Ｉ信号、Ｘ−Ｑ信号、Ｙ−Ｉ信号及びＹ−Ｑ信号をそれぞれサンプリングし、各信号をデジタル信号であるＸＩ信号、ＸＱ信号、ＹＩ信号及びＹＱ信号にそれぞれ変換する。
【００２６】
デジタル信号処理部５は、ＡＤ変換器４によってサンプリングされたＸＩ信号、ＸＱ信号、ＹＩ信号及びＹＱ信号に対して、後述のデジタル信号処理を行う。デジタル信号処理部５は、例えば信号処理演算を高速に実行する特定用途ＩＣ（ＡＳＩＣ）である。
【００２７】
図２は、デジタル信号処理部５の機能ブロック図である。図２に示されるように、デジタル信号処理部５は、フロントエンド補償部５１と、波長分散補償部５２と、クロックリカバリ部５３と、偏波分離・ＰＭＤ補償部５４と、周波数オフセット補償部５５と、フェーズリカバリ部５６と、シンボル判定部５７と、を備えている。なお、図２では、ＸＩ信号とＸＱ信号とを纏めてＸＩ＋ｊＸＱとし、ＹＩ信号とＹＱ信号とを纏めてＹＩ＋ｊＹＱとして表している。
【００２８】
フロントエンド補償部５１は、受信フロントエンド３に起因するさまざまな不整合を補正する。例えば、フロントエンド補償部５１は、各チャンネル（ＸＩ信号、ＸＱ信号、ＹＩ信号及びＹＱ信号）間のスケール調整及びスキュー調整、並びに、ＩＱ間の位相エラー補正等を行う。
【００２９】
波長分散補償部５２は、フロントエンド補償部５１から出力されたデジタル信号に対して波長分散を補償する。この波長分散は、光ファイバ等の光伝送路において光信号の波長成分ごとに異なる伝播時間が生じることにより発生し、時間的に変動しない線形の波形歪である。波長分散補償部５２は、例えばタップ係数を固定したイコライザであり、波形歪の逆特性を有する。
【００３０】
クロックリカバリ部５３は、波長分散補償部５２から出力されたデジタル信号からクロック信号を抽出するとともに、そのクロック信号によってデジタル信号の識別再生を行う。補正としては、時間軸方向の補正ということもできる。
【００３１】
偏波分離・ＰＭＤ補償部５４は、クロックリカバリ部５３から出力されたデジタル信号を垂直偏波及び水平偏波の信号成分に分離し、偏波モード分散（ＰＭＤ；Polarization  Mode  Dispersion）に起因する歪の補償を行う。このＰＭＤは、光ファイバ等の光伝送路において偏波成分ごとに異なる伝播時間を生じることにより発生する。この補償は、主に多値信号の振幅方向の補正である。
【００３２】
周波数オフセット補償部５５は、偏波分離・ＰＭＤ補償部５４から出力されたデジタル信号に対して、周波数オフセットを補償する。周波数オフセットは、信号光（送信器の光源）とＬＯ光（ローカル光源２）との周波数の差（オフセット）である。
【００３３】
フェーズリカバリ部５６は、周波数オフセット補償部５５によって周波数オフセット補償された結果として、一定の周波数オフセットに応じて複素平面上の回転が概略補正されたデジタル信号に対し、その状態では残留している位相ノイズ（位相ゆらぎ）を、周波数オフセット補償に比べて比較的高速な回転処理を施すことによって、望ましいシンボル配置からの位相のずれ（位相オフセット）を補償する。
【００３４】
なお、コンスタレーションマップとは、例えば、各入力シンボルのＩ成分とＱ成分とを座標情報として複素平面上にプロットしたものである。プロットされた位置を２次元極座標系でみると、動径は多値信号の振幅を表し、偏角は多値信号の位相を表している。ここで、Ｍ値位相変調において識別されるＭ個のシンボルは、複素平面上においてそれぞれ座標が割り当てられている。各シンボルに割り当てられた領域は、複素平面上において各シンボルのシンボル座標を中心とする領域である。
【００３５】
シンボル判定部５７は、フェーズリカバリ部５６によって算出された座標情報を基にコンスタレーションマップ上でのシンボルの位置判定を行う。
【００３６】
ここで、一実施形態に係るデジタルフィルタについて説明する。図３は、一実施形態に係るデジタルフィルタを模式的に示す構成図である。デジタルフィルタ１０は、多値（Ｍ値）位相変調された信号の復調において用いられるデジタルフィルタであり、判定指向型イコライザである。デジタルフィルタ１０は、図２のフェーズリカバリ部５６の一部の機能とシンボル判定部５７の機能とを有しており、前段の処理部においてフェーズリカバリされた第１座標情報ｘｎを入力し、後段の処理部に第２座標情報ａｎを出力する。
【００３７】
ここで、第１座標情報ｘｎは、デジタルフィルタ１０の入力シンボルであり、複素平面上の座標値（ベクトル）に対応する複素数である。第２座標情報ａｎは、シンボル判定結果、つまり判定されたシンボルの複素平面上の座標値に対応する複素数である。下付き文字のｎは、ｎ番目（現在）のタイムスロットであることを示す。なお、デジタルフィルタ１０は、Ｘ偏波に対するデジタルフィルタであるが、Ｙ偏波に対してもデジタルフィルタ１０と同様のデジタルフィルタが設けられる。
【００３８】
デジタルフィルタ１０は、記憶部１１と、選択部１２と、推定部１３と、更新部１４と、を備えている。第１座標情報ｘｎは、選択部１２、推定部１３及び更新部１４に入力される。
【００３９】
記憶部１１は、Ｍ値位相変調において識別されるＭ個のシンボルごとに設定されたＭ個のタップ係数を格納する。記憶部１１は、Ｍ個のレジスタＲ（記憶素子）を備える。Ｍ個のレジスタＲは、Ｍ値位相変調において識別されるＭ個のシンボルにそれぞれ対応付けられている。Ｍ個のレジスタＲのうちのレジスタＲｉ（ｉ＝１〜Ｍ）は、ｉ番目のシンボルに対して設定されたタップ係数ｃｉを格納する。レジスタＲｉは、格納しているタップ係数ｃｉを選択部１２に出力する。
【００４０】
記憶部１１は、選択部１２から出力された制御信号ｓｅｌに応じて、後述する仮判定部２１によって判定されたシンボルに対応するレジスタＲｉを選択する。そして、記憶部１１は、選択したレジスタＲｉに更新部１４によって更新された第１タップ係数ｃｎを次のクロック信号のエッジで書き込む。レジスタＲの詳細は後述する。
【００４１】
選択部１２は、外部（前段の処理部）から入力された複素平面上の第１座標情報ｘｎに基づいて複数のタップ係数から第１タップ係数ｃｎ−１を選択する。選択部１２は、仮判定部２１と、セレクタ２２と、を備える。仮判定部２１は、第１座標情報ｘｎに基づいていずれのシンボルであるかを判定し、セレクタ２２を制御するための制御信号ｓｅｌをセレクタ２２に出力する。また、仮判定部２１は、制御信号ｓｅｌを記憶部１１にも出力する。
【００４２】
仮判定部２１は、例えば、各シンボルと、複素平面上において各シンボルに割り当てられたシンボル座標を示すシンボル座標情報と、複素平面上において各シンボルに割り当てられた領域を規定する座標に関する領域情報とを対応付けて記憶している。以下の説明において、コンスタレーションマップを用いるとは、各シンボルのシンボル座標情報と領域情報とを用いることを意味する。
【００４３】
具体的に説明すると、仮判定部２１は、コンスタレーションマップを用いて、入力された第１座標情報ｘｎが複素平面上のいずれの領域に属するかを判定し、判定した領域がいずれのシンボルに割り当てられているかを判定する。仮判定部２１とセレクタ２２及び記憶部１１とは、例えば、Ｍ個のシンボルに対応したＭ本の信号線によって接続されており、仮判定部２１は、判定したシンボルに対応した信号線をイネーブルにすることにより、セレクタ２２に制御信号ｓｅｌを出力し、判定したシンボルに対応するタップ係数ｃｉを選択するようにセレクタ２２を制御する。
【００４４】
レジスタＲｉには、ｉ番目のシンボルに対して設定された信号線が接続されている。仮判定部２１は、判定したシンボルに対応した信号線をイネーブルにすることにより、レジスタＲｉを選択し、選択したレジスタＲｉに更新部１４によって更新された第１タップ係数ｃｎが次のクロック信号のエッジで書き込まれるように制御する。
【００４５】
セレクタ２２は、複数のタップ係数から仮判定部２１によって判定されたシンボルに対して設定されたタップ係数を第１タップ係数として選択する。セレクタ２２は、Ｍ入力１出力のセレクタである。セレクタ２２は、Ｍ個のレジスタＲの出力（タップ係数ｃ）を入力し、仮判定部２１によっていずれの信号線がイネーブルにされたかに応じて、イネーブルにされた信号線に対応するレジスタＲｉからのタップ係数ｃｉを選択し、第１タップ係数ｃｎ−１として推定部１３及び更新部１４に出力する。
【００４６】
推定部１３は、第１座標情報ｘｎ及び第１タップ係数ｃｎ−１に基づいて複素平面上の第２座標情報ａｎを推定し、第２座標情報ａｎを出力する。推定部１３は、乗算器３１と、本判定部３２と、を備える。乗算器３１は、式（１）に示されるように、第１座標情報ｘｎ及び第１タップ係数ｃｎ−１の積を演算（乗算）し、乗算結果ｚｎを本判定部３２及び更新部１４に出力する。この乗算結果ｚｎは、第１座標情報ｘｎをイコライズ処理した値ともいえる。
【数１】
2016009915.tif 000003
【００４７】
本判定部３２は、乗算器３１の乗算結果ｚｎに基づいていずれのシンボルであるかを判定する。本判定部３２は、仮判定部２１と同様に、例えば、各シンボルと、複素平面上において各シンボルに割り当てられたシンボル座標を示すシンボル座標情報と、複素平面上において各シンボルに割り当てられた領域を規定する座標に関する領域情報とを対応付けて記憶している。本判定部３２は、コンスタレーションマップを用いて、乗算結果ｚｎが複素平面上のいずれの領域に属するかを判定し、判定した領域がいずれのシンボルに割り当てられているかを判定する。本判定部３２は、判定したシンボルに割り当てられたシンボル座標情報を第２座標情報ａｎと推定して更新部１４及び外部（後段の処理部）に出力する。つまり、本判定部３２は、乗算結果ｚｎと最も近いシンボル座標を第２座標情報ａｎと推定する。
【００４８】
更新部１４は、乗算結果ｚｎと第２座標情報ａｎとの差に基づいて第１タップ係数ｃｎ−１を更新する。更新部１４は、例えば既存のＬＭＳアルゴリズムを用いて第１タップ係数ｃｎ−１を更新する。更新部１４は、加算器４１と、タップ係数更新部４２と、を備える。加算器４１は、乗算結果ｚｎと第２座標情報ａｎの負の数との和を演算（加算）する。つまり、加算器４１は、式（２）に示されるように、乗算結果ｚｎから第２座標情報ａｎを減算し、乗算結果ｚｎの第２座標情報ａｎからの座標エラーｅｎを算出する。加算器４１は、座標エラーｅｎをタップ係数更新部４２に出力する。
【数２】
2016009915.tif 000004
【００４９】
タップ係数更新部４２は、式（３）に示されるように、第１タップ係数ｃｎ−１、タップ係数の更新のステップサイズμ（積分ゲインに相当する）、座標エラーｅｎ、及び、第１座標情報ｘｎの共役を用いて、更新された第１タップ係数ｃｎを算出する。つまり、タップ係数更新部４２は、ＬＭＳアルゴリズムを用いて、ステップサイズμと、座標エラーｅｎと、第１座標情報ｘｎの共役との積を第１タップ係数ｃｎ−１から減算することにより、タップ係数を微修正して収束させる。タップ係数更新部４２は、更新された第１タップ係数ｃｎを記憶部１１に出力する。
【数３】
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【００５０】
ここで、レジスタＲを詳細に説明する。図４は、レジスタＲの一例を示す構成図である。レジスタＲは、例えば、セレクタ６１と、Ｄ型フリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）６２と、を備える。Ｄ−ＦＦ６２は、入力端子Ｄに入力された値をクロック信号のエッジで出力端子Ｑから第１タップ係数ｃｎ−１としてセレクタ６１に出力する。セレクタ６１は、Ｄ−ＦＦ６２から出力された第１タップ係数ｃｎ−１と、更新部１４によって更新された第１タップ係数ｃｎとを入力し、仮判定部２１から出力された制御信号ｓｅｌに応じて第１タップ係数ｃｎ−１及び更新された第１タップ係数ｃｎのいずれかをＤ−ＦＦ６２の入力端子Ｄに出力する。
【００５１】
セレクタ６１は、例えば制御信号ｓｅｌがイネーブル（例えば、ハイレベル）である場合、更新部１４によって更新された第１タップ係数ｃｎを出力し、制御信号ｓｅｌがディセーブル（例えば、ローレベル）である場合、Ｄ−ＦＦ６２から出力された第１タップ係数ｃｎ−１を出力する。このように、制御信号ｓｅｌはレジスタＲの書き込み制御信号としても用いられ、次のクロックエッジに同期して、制御信号ｓｅｌによって選択されたレジスタに、更新された第１タップ係数ｃｎが書き込まれる。
【００５２】
次に、デジタルフィルタ１０の動作について説明する。デジタルフィルタ１０の動作は、図２のフェーズリカバリ部５６によってキャリアフェーズリカバリ処理された入力シンボルである第１座標情報ｘｎを入力することにより開始される。まず、仮判定部２１は、入力された第１座標情報ｘｎが複素平面上のいずれの領域に属するかを判定し、判定した領域がいずれのシンボルに割り当てられているかを判定する。そして、仮判定部２１は、判定したシンボルに対応した信号線をイネーブルにすることにより、セレクタ２２に制御信号ｓｅｌを出力する（仮判定ステップ）。
【００５３】
続いて、セレクタ２２は、仮判定部２１によってイネーブルにされた信号線に対応するレジスタＲｉからのタップ係数ｃｉを選択し、第１タップ係数ｃｎ−１として乗算器３１及びタップ係数更新部４２に出力する（タップ係数選択ステップ）。そして、乗算器３１は、第１座標情報ｘｎ及び第１タップ係数ｃｎ−１を乗算し、乗算結果ｚｎを本判定部３２及び加算器４１に出力する（イコライズステップ）。
【００５４】
続いて、本判定部３２は、乗算結果ｚｎが複素平面上のいずれの領域に属するかを判定し、判定した領域がいずれのシンボルに割り当てられているかを判定する。そして、本判定部３２は、判定したシンボルに割り当てられたシンボル座標情報を第２座標情報ａｎと推定して加算器４１及び後段の処理部に出力する（本判定ステップ）。そして、加算器４１は、乗算結果ｚｎから第２座標情報ａｎを減算して座標エラーｅｎを算出し、座標エラーｅｎをタップ係数更新部４２に出力する（座標エラー算出ステップ）。
【００５５】
続いて、タップ係数更新部４２は、ＬＭＳアルゴリズムを用いて、ステップサイズμと、座標エラーｅｎと、第１座標情報ｘｎの共役との積を第１タップ係数ｃｎ−１から減算することにより、更新された第１タップ係数ｃｎを算出し、更新された第１タップ係数ｃｎを記憶部１１に出力する。そして、記憶部１１は、仮判定部２１から出力された制御信号ｓｅｌに応じて、仮判定部２１によって判定されたシンボルに対応するレジスタＲｉを選択し、選択したレジスタＲｉに更新された第１タップ係数ｃｎを次のクロックエッジに同期して書き込む（タップ係数更新ステップ）。以上の処理が各タイムスロット（クロックサイクル）ごとに繰り返される。
【００５６】
このように、デジタルフィルタ１０では、前段のキャリアフェーズリカバリ出力である第１座標情報ｘｎのシンボル判定結果（仮判定）をもとに第１タップ係数ｃｎ−１を選択し、第１座標情報ｘｎと第１タップ係数ｃｎ−１とを乗算してなるイコライズ処理を行った後、シンボル判定結果（本判定）を行っている。つまり、フェーズリカバリ部５６のキャリアフェーズリカバリ処理の後にさらにイコライズ処理（１タップの判定指向型の適用フィルタ）を追加している。また、本判定の結果をもとに座標エラーｅｎを計算し、選択された第１タップ係数ｃｎ−１を更新している。
【００５７】
次に、デジタルコヒーレント受信器１及びデジタルフィルタ１０の作用効果について説明する。図５の（ａ）は図３の仮判定を示す図、図５の（ｂ）は図３の本判定を示す図である。言い換えれば、図５の（ａ）はデジタルフィルタ１０の前段におけるキャリアフェーズリカバリ後の入力シンボルの位置（第１座標情報ｘｎ）を示し、図５の（ｂ）は図５の（ａ）の入力シンボルにデジタルフィルタ１０の乗算器３１によってイコライズを施した後の入力シンボルの位置（乗算結果ｚｎ）を示している。
【００５８】
図５の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、複素平面は判定境界線Ｂによって複数の領域Ｄに分割されている。この領域Ｄは、Ｍ値位相変調において識別されるシンボルごとに割り当てられており、領域Ｄ内に位置する入力シンボルはその領域Ｄのシンボルとして判定される。
【００５９】
図５の（ａ）では、入力シンボルＳｍａｊ及び入力シンボルＳｍｉｎは、領域Ｄ１に属している。入力シンボルＳｍｉｎは受信フロントエンド３の不完全性の影響によってメジャーな入力シンボルＳｍａｊの集団から離れている。しかし、入力シンボルＳｍｉｎは、本来は隣（上側）の領域Ｄ２のシンボルとして判定されるべきものであるので、エラー（誤判定）となる。
【００６０】
一方、図５の（ｂ）に示されるように、デジタルフィルタ１０の乗算器３１によってイコライズされた後では、メジャーな入力シンボルＳｍａｊの集団が領域Ｄ１の中心側に移動し、入力シンボルＳｍｉｎは本来判定されるべきシンボルの領域Ｄ２に追い出される。この入力シンボルＳｍｉｎの追い出しがシンボルエラー数の減少に寄与する。
【００６１】
図６の（ａ）はデジタルコヒーレント受信器１がＤＰ−１６ＱＡＭ信号光を受信した場合におけるデジタルフィルタ１０によるイコライザ前のコンスタレーションの一例を示す図、図６の（ｂ）はデジタルコヒーレント受信器１がＤＰ−１６ＱＡＭ信号光を受信した場合におけるデジタルフィルタ１０によるイコライザ後のコンスタレーションを示す図である。図６の（ａ）及び（ｂ）において、横軸はＸ偏波の複素数実数部を表し、縦軸はＸ偏波の複素数虚数部を表している。また、図６の（ａ）及び（ｂ）において、エラーシンボルが「○」で示されている。
【００６２】
図６の（ａ）に示されるように、デジタルフィルタ１０の前段におけるキャリアフェーズリカバリ後の入力シンボルの位置では、エラーシンボル数が２３個であった。一方、図６の（ｂ）に示されるように、デジタルフィルタ１０の乗算器３１によってイコライズされた後では、エラーシンボル数は８個に減少した。この例では、デジタルフィルタ１０のイコライズ処理によってエラーシンボル数が半分以下になり、後段のＦＥＣ（Forward Error Correction）の訂正能力に対する余裕が増した。このように、デジタルフィルタ１０によって、受信フロントエンド３の不完全性の影響を抑制することができ、シンボル判定におけるエラー数の低減が可能となる。
【００６３】
図７の（ａ）は図６の（ａ）のコンスタレーションの歪を示す図、図７の（ｂ）は図６の（ｂ）のコンスタレーションの歪を示す図である。図７の（ａ）及び（ｂ）において、横軸はＸ偏波の複素数実数部を表し、縦軸はＸ偏波の複素数虚数部を表している。図７では、コンスタレーションの歪を視覚化するために、各行各列ごとに最小２乗法により入力シンボルの中心点（平均値）の並びを直線近似した様子を示している。
【００６４】
図７の（ａ）に示されるように、デジタルフィルタ１０によるイコライザ前のコンスタレーションでは、各々の直線が斜めに傾いており、歪が認められた。一方、図７の（ｂ）に示されるように、デジタルフィルタ１０によるイコライザ後のコンスタレーションでは各直線の傾きが水平及び垂直に補正されて歪が補償され、受信フロントエンド３の影響が抑制されていた。このように、デジタルフィルタ１０の入力シンボルの並びは傾いていたが、デジタルフィルタ１０のイコライズ処理によって矯正されたことが確認された。なお、図６の（ａ）及び（ｂ）、並びに、図７の（ａ）及び（ｂ）は、Ｘ偏波に関するコンスタレーションを示している。通常は、Ｘ偏波とＹ偏波とで特性は変わらないことから、Ｙ偏波に関しても同様の効果が得られるといえる。
【００６５】
以上説明したように、デジタルフィルタ１０では、多値位相変調において識別されるシンボルごとにタップ係数ｃが用意されている。また、デジタルフィルタ１０では、入力された第１座標情報ｘｎに基づいて、複数のタップ係数ｃから第１タップ係数ｃｎ−１が選択され、第１座標情報ｘｎ及び第１タップ係数ｃｎ−１に基づいて第２座標情報ａｎが推定される。このため、理想値からのずれの統計的な傾向がシンボルごとに異なっていたとしても、シンボルごとのエラーベクトルが最少となるように、イコライザ動作する。その結果、シンボルごとに統計的な傾向が異なる場合でもシンボル判定でのエラー数を削減することが可能となる。
【００６６】
また、デジタルフィルタ１０では、第１座標情報ｘｎに基づいていずれのシンボルであるかを仮判定し、仮判定されたシンボルに対して設定されたタップ係数を第１タップ係数ｃｎ−１として用いてイコライズ処理している。このイコライズ処理は、第１座標情報ｘｎ及び第１タップ係数ｃｎ−１を乗算することにより行われる。これにより、第１座標情報ｘｎに適したタップ係数が用いられ、シンボルごとに統計的な傾向が異なる場合でもシンボルごとのエラーベクトルが最少となるようなイコライズ処理が可能となる。そして、イコライズ処理された座標情報（乗算結果ｚｎ）に基づいてシンボル判定されるので、シンボル判定でのエラー数を削減することが可能となる。
【００６７】
また、タップ係数の更新には、適応フィルタのタップ係数の更新アルゴリズムとして一般的なＬＭＳアルゴリズムが用いられる。これにより、タップ係数に本判定部３２によるシンボル判定の結果をフィードバックすることで、タップ係数を更新（最適化）している。このため、シンボルごとに異なる最適値にタップ係数を収束させることができる。また、ＬＭＳアルゴリズムは簡易な計算により行われるので、タップ係数の更新を簡易化することができる。
【００６８】
このように、シンボルごとにエラーベクトルの傾向が異なる場合でも最適なタップ係数が得られるので、例えばＩＱ直交性など受信フロントエンド３の不完全性に起因するコンスタレーションの歪を低減でき、エラー数の削減が可能となる。その結果、後段のＦＥＣのエラー訂正能力に対するマージンを増加することが可能となる。また、デジタルフィルタ１０は、アダプティブな動作であり簡単な構成で実現できる。
【００６９】
なお、本発明に係るデジタルフィルタ及びデジタルコヒーレント受信器は上記実施形態に限定されない。例えば、デジタルフィルタ１０は、更新部１４を備えている必要はない。つまり、Ｍ値位相変調において識別されるＭ個のシンボルごとにＭ個のタップ係数が設定されていればよく、タップ係数の更新は必ずしも必要ではない。
【００７０】
また、従来のフィードフォワードタイプの補償に、デジタルフィルタ１０のフィードバック補償を組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１…デジタルコヒーレント受信器、１０…デジタルフィルタ、１１…記憶部、１２…選択部、１３…推定部、１４…更新部、２１…仮判定部、２２…セレクタ、３１…乗算器、３２…本判定部、４１…加算器、４２…タップ係数更新部、Ｒ…レジスタ。
【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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