(57)【要約】  空間を伝播されてきた光の検波信号に重畳されているクロック信号を抽出するクロック抽出部（１１）と、クロック抽出部（１１）により抽出されたクロック信号の振幅に基づいて、検波信号のＳＮＲが、検波信号の復調が可能なＳＮＲよりも低下しているか否かを判定する低下判定部（１２）と、フィルタ係数を用いて、検波信号の信号値を補償し、信号値補償後の検波信号を出力する適応フィルタ（１４）と、フィルタ係数として、適応フィルタ（１４）から出力される検波信号の信号値が基準値になるフィルタ係数を算出する係数算出部（１５）とを備え、係数更新部（１６）が、低下判定部（１２）により低下していないと判定されると、係数算出部（１５）により算出されたフィルタ係数を記憶し、低下判定部（１２）により低下していると判定されると、適応フィルタ（１４）が用いるフィルタ係数を、記憶しているフィルタ係数に変更させるように、受信器を構成した。
2021038677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間を伝播されてきた光の検波信号に重畳されているクロック信号を抽出するクロック抽出部と、
前記クロック抽出部により抽出されたクロック信号の振幅に基づいて、前記検波信号の信号対雑音比が、前記検波信号の復調が可能な信号対雑音比よりも低下しているか否かを判定する低下判定部と、
フィルタ係数を用いて、前記検波信号の信号値を補償し、信号値補償後の検波信号を出力する適応フィルタと、
前記フィルタ係数として、前記適応フィルタから出力される検波信号の信号値が基準値になるフィルタ係数を算出する係数算出部と、
前記低下判定部により低下していないと判定されると、前記係数算出部により算出されたフィルタ係数を記憶し、前記低下判定部により低下していると判定されると、前記適応フィルタが用いるフィルタ係数を、記憶しているフィルタ係数に変更させる係数更新部と
を備えた受信器。
【請求項２】
前記係数更新部は、前記低下判定部により低下していないと判定されると、前記適応フィルタが用いるフィルタ係数を、前記係数算出部により算出されたフィルタ係数に変更することを特徴とする請求項１記載の受信器。
【請求項３】
周波数補償値を用いて、前記適応フィルタから出力された検波信号を位相回転させることにより、前記適応フィルタから出力された検波信号の周波数を補償し、周波数補償後の検波信号を出力する周波数補償部と、
前記周波数補償値として、前記適応フィルタから出力された検波信号の周波数を算出する補償値算出部と、
前記低下判定部により低下していないと判定されると、前記補償値算出部により算出された周波数補償値を記憶し、前記低下判定部により低下していると判定されると、前記周波数補償部によって、検波信号の位相回転に用いられる周波数補償値を、記憶している周波数補償値に変更させる補償値更新部とを備えていることを特徴とする請求項１記載の受信器。
【請求項４】
前記補償値更新部は、前記低下判定部により低下していないと判定されると、前記周波数補償部によって、検波信号の位相回転に用いられる周波数補償値を、前記補償値算出部により算出された周波数補償値に変更させることを特徴とする請求項３記載の受信器。
【請求項５】
前記係数算出部におけるフィルタ係数の算出周期が、前記クロック抽出部におけるクロック信号の抽出所要時間よりも短く、
前記係数更新部は、前記係数算出部により算出されたフィルタ係数を記憶する記憶媒体として、当該フィルタ係数の記憶可能数と前記算出周期とを乗算した値が、前記抽出所要時間以上となる記憶可能数を有する第１の先入れ先出しメモリを備えていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の受信器。
【請求項６】
前記補償値算出部における周波数補償値の算出周期が、前記クロック抽出部におけるクロック信号の抽出所要時間よりも短く、
前記補償値更新部は、前記補償値算出部により算出された周波数補償値を記憶する記憶媒体として、当該周波数補償値の記憶可能数と前記算出周期とを乗算した値が、前記抽出所要時間以上となる記憶可能数を有する第２の先入れ先出しメモリを備えていることを特徴とする請求項３または請求項４記載の受信器。
【請求項７】
前記空間を伝播されてきた光のパワーと、前記光の検波信号のパワーと、前記クロック抽出部により抽出されたクロック信号の振幅とから、光通信における異常の種類を判定する異常判定部を備えたことを特徴とする請求項１記載の受信器。
【請求項８】
空間を伝播されてきた光の検波信号に重畳されているクロック信号を抽出するクロック抽出部と、
前記クロック抽出部により抽出されたクロック信号の振幅に基づいて、前記検波信号の信号対雑音比が、前記検波信号の復調が可能な信号対雑音比よりも低下しているか否かを判定する低下判定部と、
周波数補償値を用いて、前記検波信号を位相回転させることにより、前記検波信号の周波数を補償し、周波数補償後の検波信号を出力する周波数補償部と、
前記周波数補償値として、前記検波信号の周波数を算出する補償値算出部と、
前記低下判定部により低下していないと判定されると、前記補償値算出部により算出された周波数補償値を記憶し、前記低下判定部により低下していると判定されると、前記周波数補償部によって、検波信号の位相回転に用いられる周波数補償値を、記憶している周波数補償値に変更させる補償値更新部と
を備えた受信器。
【請求項９】
前記補償値更新部は、前記低下判定部により低下していないと判定されると、前記周波数補償部によって、検波信号の位相回転に用いられる周波数補償値を、前記補償値算出部により算出された周波数補償値に変更させることを特徴とする請求項８記載の受信器。
【請求項１０】
フィルタ係数を用いて、空間を伝播されてきた光の検波信号の信号値を補償し、信号値補償後の検波信号を前記周波数補償部及び前記補償値算出部のそれぞれに出力する適応フィルタと、
前記フィルタ係数として、前記適応フィルタから出力される検波信号の信号値が基準値になるフィルタ係数を算出する係数算出部と、
前記低下判定部により低下していないと判定されると、前記係数算出部により算出されたフィルタ係数を記憶し、前記低下判定部により低下していると判定されると、前記適応フィルタが用いるフィルタ係数を、記憶しているフィルタ係数に変更させる係数更新部とを備えていることを特徴とする請求項８記載の受信器。
【請求項１１】
前記係数更新部は、前記低下判定部により低下していないと判定されると、前記適応フィルタが用いるフィルタ係数を、前記係数算出部により算出されたフィルタ係数に変更させることを特徴とする請求項１０記載の受信器。
【請求項１２】
前記係数算出部におけるフィルタ係数の算出周期が、前記クロック抽出部におけるクロック信号の抽出所要時間よりも短く、
前記係数更新部は、前記係数算出部により算出されたフィルタ係数を記憶する記憶媒体として、当該フィルタ係数の記憶可能数と前記算出周期とを乗算した値が、前記抽出所要時間以上となる記憶可能数を有する第１の先入れ先出しメモリを備えていることを特徴とする請求項１０または請求項１１記載の受信器。
【請求項１３】
前記補償値算出部における周波数補償値の算出周期が、前記クロック抽出部におけるクロック信号の抽出所要時間よりも短く、
前記補償値更新部は、前記補償値算出部により算出された周波数補償値を記憶する記憶媒体として、当該周波数補償値の記憶可能数と前記算出周期とを乗算した値が、前記抽出所要時間以上となる記憶可能数を有する第２の先入れ先出しメモリを備えていることを特徴とする請求項８または請求項９記載の受信器。
【請求項１４】
前記空間を伝播されてきた光のパワーと、前記光の検波信号のパワーと、前記クロック抽出部により抽出されたクロック信号の振幅とから、光通信における異常の種類を判定する異常判定部を備えたことを特徴とする請求項８記載の受信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空間を伝播されてきた光の検波信号を補償する受信器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空間を伝播されてきた光を受信する受信器として、空間を伝播されてきた光を集光し、集光した光を光ファイバに結合する光学系と、光ファイバによって伝送された光を増幅する光アンプとを備える受信器がある。
空間を伝播されてきた光は、大気の影響によって波面が歪むため、当該光学系によって、当該光が光ファイバに結合される際に、当該光のパワーが損失することがある。光の損失に伴って、当該光アンプの出力信号の信号対雑音比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）が低下する。
光の損失は、時間の経過に伴って変化するため、当該光アンプの出力信号のＳＮＲも時間の経過に伴って変化する。当該光アンプの出力信号のＳＮＲが低下すると、受信器が光を復調できなくなり、ビットエラーレートが上昇することがある。【０００３】
以下の特許文献１には、ビットエラーレートを改善する波形等化器が開示されている。
特許文献１に開示されている波形等化器は、振幅が大きいインパルス性雑音が発生する伝送路に適用され、入力された信号の波形を等化することで、当該信号のビットエラーレートを改善している。当該波形等化器は、インパルス性雑音が入力されたときに、信号の波形を等化する機能（以下、「波形等化機能」と称する）を継続すると、波形等化機能が発散してしまう可能性があるため、波形等化機能を停止するようにしている。
即ち、当該波形等化器は、当該波形等化器の誤差量を監視し、当該誤差量が上限閾値を超えていることを検出すると、波形等化機能を停止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０３７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インパルス性雑音は、振幅が大きい雑音であるため、特許文献１に開示されている波形等化器にインパルス性雑音が入力されると、当該波形等化器の誤差量が大きく変化する。したがって、当該波形等化器の誤差量を監視すれば、インパルス性雑音が入力されたことを検出できる。
しかし、信号の振幅が大きく変化することなく、ＳＮＲが低下したときは、当該波形等化器の誤差量が大きく増加することはないため、当該波形等化器の誤差量を監視しても、ＳＮＲの低下を検出することが困難である。したがって、光の復調が困難なほどに、ＳＮＲが低下しているときでも、波形等化機能を停止することができないため、当該波形等化器のタップ係数が、不適切な値に更新されてしまうことがある。当該波形等化器のタップ係数が、一旦、不適切な値に更新されてしまうと、ＳＮＲの低下が解消されても、当該波形等化器のタップ係数の更新処理を複数回繰り返さなければ、ビットエラーレートを改善することができない。つまり、ＳＮＲの低下が解消されても、ビットエラーレートを改善できるようになるまでに、多くの時間を要してしまうという課題があった。【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、検波信号の信号対雑音比が、検波信号の復調が可能な信号対雑音比未満から、検波信号の復調が可能な信号対雑音比以上に変化したとき、適応フィルタが用いるフィルタ係数を新たに算出して、適応フィルタが用いるフィルタ係数を更新する処理を実施することなく、ビットエラーレートを改善することができる受信器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る受信器は、空間を伝播されてきた光の検波信号に重畳されているクロック信号を抽出するクロック抽出部と、クロック抽出部により抽出されたクロック信号の振幅に基づいて、検波信号の信号対雑音比が、検波信号の復調が可能な信号対雑音比よりも低下しているか否かを判定する低下判定部と、フィルタ係数を用いて、検波信号の信号値を補償し、信号値補償後の検波信号を出力する適応フィルタと、フィルタ係数として、適応フィルタから出力される検波信号の信号値が基準値になるフィルタ係数を算出する係数算出部と、低下判定部により低下していないと判定されると、係数算出部により算出されたフィルタ係数を記憶し、低下判定部により低下していると判定されると、適応フィルタが用いるフィルタ係数を、記憶しているフィルタ係数に変更させる係数更新部とを備えているものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、係数更新部が、低下判定部により低下していないと判定されると、係数算出部により算出されたフィルタ係数を記憶し、低下判定部により低下していると判定されると、適応フィルタが用いるフィルタ係数を、記憶しているフィルタ係数に変更させるように、受信器を構成した。したがって、この発明に係る受信器は、検波信号の信号対雑音比が、検波信号の復調が可能な信号対雑音比未満から、検波信号の復調が可能な信号対雑音比以上に変化したとき、適応フィルタが用いるフィルタ係数を新たに算出して、適応フィルタが用いるフィルタ係数を更新する処理を実施することなく、ビットエラーレートを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る受信器を示す構成図である。
【図２】実施の形態１に係る受信器の受信処理部６を示す構成図である。
【図３】実施の形態１に係る受信器の受信処理部６のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
【図４】受信処理部６が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
【図５】受信処理部６における等化部１３の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】受信処理部６における等化部２０の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態２に係る受信器を示す構成図である。
【図８】実施の形態２に係る受信器における受信処理部６のハードウェア及び異常判定部６１のハードウェアの一部を示すハードウェア構成図である。
【図９】異常判定部６１の判定結果の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る受信器を示す構成図である。
図１に示す受信器は、光学系１、光ファイバ２，２’、光アンプ３、コヒーレント検波器４、アナログデジタル変換器（以下、「ＡＤＣ」と称する）５及び受信処理部６を備えている。
光学系１は、空間を伝播されてきた光を集光し、集光した光を光ファイバ２に結合する。空間を伝播されてきた光は、図示せぬ送信器から送信された光であり、送信器から送信された光は、ベースバンド信号が、例えば、４値位相変調（ＱＰＳＫ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）、又は、８ＰＳＫの変調方式によって変調されている。
【００１２】
光ファイバ２は、光学系１によって集光された光を光アンプ３まで伝送する。
光アンプ３は、光ファイバ２によって伝送されてきた光のパワーが既定のパワーになるように、当該光を増幅する。
光アンプ３は、光ファイバ２’を介して、増幅後の光をコヒーレント検波器４に出力する。
光ファイバ２’は、光アンプ３とコヒーレント検波器４との間を接続しており、光アンプ３から出力された光をコヒーレント検波器４まで伝送する。
【００１３】
コヒーレント検波器４は、光アンプ３から出力された増幅後の光をコヒーレント検波し、光のコヒーレント検波結果として、光の検波信号をＡＤＣ５に出力する。検波信号は、電気信号である。
なお、コヒーレント検波器４は、光アンプ３から出力された増幅後の光と同じ周波数の光とを干渉させることによって、コヒーレント検波を行う。コヒーレント検波結果である光の検波信号の周波数は、理想的には、ベースバンド信号の周波数と一致する。しかし、現実には、光アンプ３から出力された増幅後の光の周波数と、干渉させる光の周波数とが僅かに異なることがあるため、光の検波信号の周波数と、ベースバンド信号の周波数との間にずれを生じることがある。
図１に示す受信器では、上記のずれを解消するため、後述する周波数補償部２１が、後述する適応フィルタ１４から出力されたデジタル検波信号の周波数を補償する。
ＡＤＣ５は、コヒーレント検波器４から出力された検波信号を、アナログ信号からデジタル信号（以下、「デジタル検波信号」と称する）に変換する。
ＡＤＣ５は、デジタル検波信号を受信処理部６に出力する。
受信処理部６は、ＡＤＣ５から出力されたデジタル検波信号を補償し、補償後のデジタル検波信号を復調する。
【００１４】
図２は、実施の形態１に係る受信器の受信処理部６を示す構成図である。
図３は、実施の形態１に係る受信器の受信処理部６のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図２において、クロック抽出部１１は、例えば、図３に示すクロック抽出回路３１によって実現される。
クロック抽出部１１は、ＡＤＣ５から出力されたデジタル検波信号に重畳されているクロック信号を抽出する。クロック信号は、例えば、以下の非特許文献１に記載の「クロックリカバリ（ＣＤＲ：Ｃｌｏｃｋ  Ｄａｔａ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）」と呼ばれる技術を用いることによって、デジタル検波信号から抽出することが可能である。
［非特許文献１］
M. Oerder and H. Meyr, “Digital filter and square timing recovery,” in IEEE Transactions on Communications, vol. 36, no. 5, pp. 605-612, May 1988.
クロック抽出部１１は、抽出したクロック信号を、後述する低下判定部１２に出力する。
【００１５】
低下判定部１２は、例えば、図３に示す低下判定回路３２によって実現される。
低下判定部１２は、クロック抽出部１１により抽出されたクロック信号の振幅に基づいて、ＡＤＣ５から出力されたデジタル検波信号のＳＮＲ（信号対雑音比）が、デジタル検波信号の復調が可能なＳＮＲ（以下、「復調可能ＳＮＲ」と称する）よりも低下しているか否かを判定する。
即ち、低下判定部１２は、クロック抽出部１１により抽出されたクロック信号の振幅と閾値とを比較し、クロック信号の振幅が閾値以上であれば、デジタル検波信号のＳＮＲが、復調可能ＳＮＲよりも低下していないと判定する。
低下判定部１２は、クロック信号の振幅が閾値未満であれば、デジタル検波信号のＳＮＲが、復調可能ＳＮＲよりも低下していると判定する。
図１に示す受信器では、クロック信号の振幅が閾値以上であれば、後述する等化部１３及び等化部２０のそれぞれが、デジタル検波信号を等化することが可能であり、クロック信号の振幅が閾値未満であれば、等化部１３及び等化部２０のそれぞれが、デジタル検波信号を等化できないことがある。
閾値は、低下判定部１２の内部メモリに格納されていてもよいし、受信処理部６の外部から与えられるものであってもよい。
低下判定部１２は、デジタル検波信号のＳＮＲが、復調可能ＳＮＲよりも低下しているか否かを示す判定結果を、後述する係数更新部１６の係数更新処理部１７及び後述する補償値更新部２３の補償値更新処理部２４のそれぞれに出力する。
【００１６】
等化部１３は、適応フィルタ１４、係数算出部１５及び係数更新部１６を備えている。
適応フィルタ１４は、例えば、図３に示すデジタルフィルタ回路３３によって実現される。
適応フィルタ１４は、後述する係数記憶部１８により記憶されているフィルタ係数を用いて、ＡＤＣ５から出力されたデジタル検波信号の信号値を補償する。
適応フィルタ１４は、信号値補償後のデジタル検波信号を、係数算出部１５、後述する等化部２０の周波数補償部２１及び補償値算出部２２のそれぞれに出力する。
【００１７】
係数算出部１５は、例えば、図３に示す係数算出回路３４によって実現される。
係数算出部１５は、適応フィルタ１４が用いるフィルタ係数として、適応フィルタ１４から出力される検波信号の信号値が基準値になるフィルタ係数を算出する。
即ち、係数算出部１５の内部メモリは、ＡＤＣ５から出力されたデジタル検波信号の信号値に対応する基準値を記憶している。
係数算出部１５は、内部メモリにより記憶されている基準値の中から、ＡＤＣ５から出力されたデジタル検波信号の信号値に対応する基準値を取得し、係数記憶部１８により記憶されているフィルタ係数を取得する。
係数算出部１５は、係数記憶部１８により記憶されているフィルタ係数を用いて、適応フィルタ１４から出力される検波信号の信号値が、取得した基準値となるフィルタ係数を新たに算出する。
係数算出部１５によるフィルタ係数の算出処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。なお、光の変調方式が、例えば、ＱＰＳＫであれば、公知の定包絡線基準アルゴリズム（ＣＭＡ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｍｏｄｕｌｕｓ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を実行することによって、フィルタ係数を算出することができる。
係数算出部１５により算出されるフィルタ係数は、適応フィルタ１４から出力される検波信号の信号値が、取得した基準値と厳密に一致するフィルタ係数である必要はなく、実用上問題のない範囲で、適応フィルタ１４から出力される検波信号の信号値が、取得した基準値と異なるフィルタ係数であってもよい。
係数算出部１５は、算出したフィルタ係数を、係数更新部１６の係数更新処理部１７に出力する。
【００１８】
デジタル検波信号の信号値は、光の変調方式によって異なる。デジタル検波信号の信号値が、例えば、０，１，２，３，４，５のうちのいずれかの値となるように変調される場合、基準値は、０，１，２，３，４，５となる。図示せぬ送信器における光の変調異常、あるいは、大気の影響等が原因で、ＡＤＣ５から出力されたデジタル検波信号の信号値が、基準値からずれることがある。
以下、ＡＤＣ５から出力されたデジタル検波信号の信号値と、基準値との関係を例示する。
ＡＤＣ５から出力されたデジタル検波信号の信号値  基準値
０〜０．５未満              →  ０
０．５〜１．５未満              →  １
１．５〜２．５未満              →  ２
２．５〜３．５未満              →  ３
３．５〜４．５未満              →  ４
４．５〜                        →  ５
【００１９】
係数更新部１６は、係数更新処理部１７、係数記憶部１８及び第１の先入れ先出しメモリ（以下、「第１のＦＩＦＯメモリ」と称する）１９を備えている。
係数更新部１６は、低下判定部１２により低下していないと判定されると、係数算出部１５により算出されたフィルタ係数を記憶する。
また、係数更新部１６は、低下判定部１２により低下していないと判定されると、適応フィルタ１４が用いるフィルタ係数を、係数算出部１５により算出されたフィルタ係数に変更させる。
係数更新部１６は、低下判定部１２により低下していると判定されると、適応フィルタ１４が用いるフィルタ係数を、記憶しているフィルタ係数に変更させる。
【００２０】
係数更新処理部１７は、例えば、図３に示す係数更新処理回路３５によって実現される。
係数更新処理部１７は、低下判定部１２により低下していないと判定されると、係数算出部１５により算出されたフィルタ係数を係数記憶部１８に記憶させることによって、適応フィルタ１４が用いるフィルタ係数を、係数算出部１５により算出されたフィルタ係数に変更させる。
また、係数更新処理部１７は、低下判定部１２により低下していないと判定されると、係数算出部１５により算出されたフィルタ係数を第１のＦＩＦＯメモリ１９に記憶させる。
【００２１】
係数更新処理部１７は、低下判定部１２により低下していると判定されると、係数算出部１５におけるフィルタ係数の算出処理を停止させる。
また、係数更新処理部１７は、低下判定部１２により低下していると判定されると、第１のＦＩＦＯメモリ１９により記憶されているフィルタ係数の中で、最も先に記憶されているフィルタ係数の読み出しを行う。
係数更新処理部１７は、読み出したフィルタ係数を係数記憶部１８に記憶させることによって、適応フィルタ１４が用いるフィルタ係数を、読み出したフィルタ係数に変更させる。
【００２２】
係数記憶部１８は、例えば、図３に示す係数記憶回路３６によって実現される。
係数記憶部１８は、適応フィルタ１４が用いるフィルタ係数を記憶している。
第１のＦＩＦＯメモリ１９は、例えば、図３に示すＦＩＦＯメモリ回路３７によって実現される。
第１のＦＩＦＯメモリ１９は、係数算出部１５により算出されたフィルタ係数を記憶する、先入れ先出し方式の記憶媒体である。
第１のＦＩＦＯメモリ１９は、フィルタ係数の記憶可能数がＤであり、係数更新処理部１７からフィルタ係数を受けると、当該フィルタ係数を記憶する。
ただし、第１のＦＩＦＯメモリ１９は、既にＤ個のフィルタ係数を記憶しているとき、係数更新処理部１７からフィルタ係数を受けると、当該フィルタ係数を記憶する際、最も先に記憶していたフィルタ係数を破棄する。
図２に示す受信処理部６では、係数算出部１５におけるフィルタ係数の算出周期Ｔが、クロック抽出部１１におけるクロック信号の抽出所要時間Ｅよりも短く、フィルタ係数の記憶可能数Ｄと算出周期Ｔとを乗算した値が、抽出所要時間Ｅ以上である。
【００２３】
等化部２０は、周波数補償部２１、補償値算出部２２及び補償値更新部２３を備えている。
周波数補償部２１は、例えば、図３に示す周波数補償回路３８によって実現される。
周波数補償部２１は、後述する補償値記憶部２５により記憶されている周波数補償値を用いて、適応フィルタ１４から出力されたデジタル検波信号を位相回転させることにより、適応フィルタ１４から出力されたデジタル検波信号の周波数を補償する。
周波数補償部２１は、周波数補償後のデジタル検波信号を、補償値算出部２２及び後述する位相補償部２７のそれぞれに出力する。
【００２４】
補償値算出部２２は、例えば、図３に示す補償値算出回路３９によって実現される。
補償値算出部２２は、周波数補償部２１によって、デジタル検波信号の位相回転に用いられる周波数補償値として、適応フィルタ１４から出力されたデジタル検波信号の周波数を算出する。
即ち、補償値算出部２２は、周波数補償部２１によって、デジタル検波信号の位相回転に用いられる周波数補償値として、適応フィルタ１４から出力されたデジタル検波信号と、周波数補償部２１から出力された周波数補償後のデジタル検波信号と、補償値記憶部２５により記憶されている周波数補償値とから、新たな周波数補償値を算出する。
補償値算出部２２による周波数補償値の算出処理自体は、公知の技術であり、例えば、以下の非特許文献２には、周波数補償値の算出方法が開示されている。
［非特許文献２］
A. Leven, N. Kaneda, U. Koc and Y. Chen, “Frequency Estimation in Intradyne Reception,” in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 19, no. 6, pp. 366-368, March15, 2007.
補償値算出部２２は、算出した周波数補償値を、補償値更新部２３の補償値更新処理部２４に出力する。
【００２５】
補償値更新部２３は、補償値更新処理部２４、補償値記憶部２５及び第２の先入れ先出しメモリ（以下、「第２のＦＩＦＯメモリ」と称する）２６を備えている。
補償値更新部２３は、低下判定部１２により低下していないと判定されると、補償値算出部２２により算出された周波数補償値を記憶する。
また、低下判定部１２により低下していないと判定されると、周波数補償部２１によって、デジタル検波信号の位相回転に用いられる周波数補償値を、補償値算出部２２により算出された周波数補償値に変更させる。
補償値更新部２３は、低下判定部１２により低下していると判定されると、周波数補償部２１によって、デジタル検波信号の位相回転に用いられる周波数補償値を、記憶している周波数補償値に変更させる。
【００２６】
補償値更新処理部２４は、例えば、図３に示す補償値更新処理回路４０によって実現される。
補償値更新処理部２４は、低下判定部１２により低下していないと判定されると、補償値算出部２２により算出された周波数補償値を補償値記憶部２５に記憶させることによって、周波数補償部２１によって、デジタル検波信号の位相回転に用いられる周波数補償値を、補償値算出部２２により算出された周波数補償値に変更させる。
また、補償値更新処理部２４は、低下判定部１２により低下していないと判定されると、補償値算出部２２により算出された周波数補償値を第２のＦＩＦＯメモリ２６に記憶させる。
【００２７】
補償値更新処理部２４は、低下判定部１２により低下していると判定されると、補償値算出部２２における周波数補償値の算出処理を停止させる。
また、補償値更新処理部２４は、低下判定部１２により低下していると判定されると、第２のＦＩＦＯメモリ２６により記憶されている周波数補償値の中で、最も先に記憶されている周波数補償値の読み出しを行う。
補償値更新処理部２４は、読み出した周波数補償値を補償値記憶部２５に記憶させることによって、周波数補償部２１によって、デジタル検波信号の位相回転に用いられる周波数補償値を、読み出した周波数補償値に変更させる。
【００２８】
補償値記憶部２５は、例えば、図３に示す補償値記憶回路４１によって実現される。
補償値記憶部２５は、周波数補償部２１によって、デジタル検波信号の位相回転に用いられる周波数補償値を記憶している。
第２のＦＩＦＯメモリ２６は、例えば、図３に示すＦＩＦＯメモリ回路４２によって実現される。
第２のＦＩＦＯメモリ２６は、補償値算出部２２により算出された周波数補償値を記憶する、先入れ先出し方式の記憶媒体である。
第２のＦＩＦＯメモリ２６は、周波数補償値の記憶可能数がＤ’であり、補償値更新処理部２４から周波数補償値を受けると、当該周波数補償値を記憶する。
ただし、第２のＦＩＦＯメモリ２６は、既にＤ’個の周波数補償値を記憶しているとき、補償値更新処理部２４から周波数補償値を受けると、当該周波数補償値を記憶する際、最も先に記憶していた周波数補償値を破棄する。
図２に示す受信処理部６では、補償値算出部２２における周波数補償値の算出周期Ｔ’が、クロック抽出部１１におけるクロック信号の抽出所要時間Ｅよりも短く、周波数補償値の記憶可能数Ｄ’と算出周期Ｔ’とを乗算した値が、抽出所要時間Ｅ以上である。
【００２９】
位相補償部２７は、例えば、図３に示す位相補償回路４３によって実現される。
位相補償部２７は、周波数補償部２１から出力された周波数補償後のデジタル検波信号の位相を補償する。
位相補償部２７は、位相補償後のデジタル検波信号を信号判定部２８に出力する。
【００３０】
信号判定部２８は、例えば、図３に示す信号判定回路４４によって実現される。
信号判定部２８は、位相補償部２７から出力された位相補償後のデジタル検波信号を復調する。
空間を伝播されてきた光が、例えば、ＱＰＳＫの変調方式によって変調されていれば、デジタル検波信号を、ＱＰＳＫの復調方式によって復調する。また、空間を伝播されてきた光が、例えば、８ＰＳＫの変調方式によって変調されていれば、デジタル検波信号を、８ＰＳＫの復調方式によって復調する。
【００３１】
図２では、受信処理部６の構成要素であるクロック抽出部１１、低下判定部１２、適応フィルタ１４、係数算出部１５、係数更新処理部１７、係数記憶部１８、第１のＦＩＦＯメモリ１９、周波数補償部２１、補償値算出部２２、補償値更新処理部２４、補償値記憶部２５、第２のＦＩＦＯメモリ２６、位相補償部２７及び信号判定部２８のそれぞれが、図３に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、受信処理部６が、クロック抽出回路３１、低下判定回路３２、デジタルフィルタ回路３３、係数算出回路３４、係数更新処理回路３５、係数記憶回路３６、ＦＩＦＯメモリ回路３７、周波数補償回路３８、補償値算出回路３９、補償値更新処理回路４０、補償値記憶回路４１、ＦＩＦＯメモリ回路４２、位相補償回路４３及び信号判定回路４４によって実現されるものを想定している。
【００３２】
ここで、係数記憶回路３６、ＦＩＦＯメモリ回路３７、補償値記憶回路４１及びＦＩＦＯメモリ回路４２のそれぞれは、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒy）等の不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、あるいは、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）が該当する。
また、クロック抽出回路３１、低下判定回路３２、デジタルフィルタ回路３３、係数算出回路３４、係数更新処理回路３５、周波数補償回路３８、補償値算出回路３９、補償値更新処理回路４０、位相補償回路４３及び信号判定回路４４のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
【００３３】
受信処理部６の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、受信処理部６が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が該当する。
図４は、受信処理部６が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
【００３４】
受信処理部６が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、係数記憶部１８、第１のＦＩＦＯメモリ１９、補償値記憶部２５及び第２のＦＩＦＯメモリ２６がコンピュータのメモリ５１上に構成される。クロック抽出部１１、低下判定部１２、適応フィルタ１４、係数算出部１５、係数更新処理部１７、周波数補償部２１、補償値算出部２２、補償値更新処理部２４、位相補償部２７及び信号判定部２８の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ５１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行する。
【００３５】
また、図３では、受信処理部６の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図４では、受信処理部６がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、受信処理部６における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。
【００３６】
次に、図１に示す受信器の動作について説明する。
図５は、受信処理部６における等化部１３の処理手順を示すフローチャートである。
図６は、受信処理部６における等化部２０の処理手順を示すフローチャートである。
【００３７】
図示せぬ送信器は、図示せぬ光源から出射された光を、通信対象の情報に従って変調する。光の変調方式として、例えば、ＱＰＳＫ、又は、８ＰＳＫの変調方式を用いることができる。
図示せぬ送信器は、通信対象の情報に従って変調した光を空間に出射する。
【００３８】
光学系１は、図示せぬ送信器から出射されたのち、空間を伝播されてきた光を集光し、集光した光を光ファイバ２に結合する。
光ファイバ２は、光学系１によって集光された光を光アンプ３まで伝送する。
光アンプ３は、光ファイバ２によって伝送されてきた光のパワーが既定のパワーになるように、当該光を増幅する。
光アンプ３は、光ファイバ２’を介して、増幅後の光をコヒーレント検波器４に出力する。
【００３９】
コヒーレント検波器４は、光アンプ３から増幅後の光を受けると、増幅後の光をコヒーレント検波する。
コヒーレント検波器４は、光のコヒーレント検波結果として、光の検波信号をＡＤＣ５に出力する。
ＡＤＣ５は、コヒーレント検波器４から検波信号を受けると、検波信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。
ＡＤＣ５は、デジタル信号であるデジタル検波信号を、受信処理部６のクロック抽出部１１、適応フィルタ１４及び係数算出部１５のそれぞれに出力する。
【００４０】
受信処理部６は、ＡＤＣ５からデジタル検波信号を受けると、デジタル検波信号を補償し、補償後のデジタル検波信号を復調する。
以下、受信処理部６によるデジタル検波信号の補償処理等を具体的に説明する。
クロック抽出部１１は、ＡＤＣ５からデジタル検波信号を受けると、例えば、ＣＤＲと呼ばれる技術を用いて、デジタル検波信号に重畳されているクロック信号を抽出する。
クロック抽出部１１は、抽出したクロック信号を低下判定部１２に出力する。
【００４１】
低下判定部１２は、クロック抽出部１１からクロック信号を受けると、クロック信号の振幅に基づいて、ＡＤＣ５から出力されたデジタル検波信号のＳＮＲが、復調可能ＳＮＲよりも低下しているか否かを判定する。
即ち、低下判定部１２は、クロック抽出部１１により抽出されたクロック信号の振幅と閾値とを比較し、クロック信号の振幅が閾値以上であれば、デジタル検波信号のＳＮＲが、復調可能ＳＮＲよりも低下していないと判定する。
低下判定部１２は、クロック信号の振幅が閾値未満であれば、デジタル検波信号のＳＮＲが、復調可能ＳＮＲよりも低下していると判定する。
低下判定部１２は、デジタル検波信号のＳＮＲが、復調可能ＳＮＲよりも低下しているか否かを示す判定結果を、係数更新処理部１７及び補償値更新処理部２４のそれぞれに出力する。
【００４２】
適応フィルタ１４は、ＡＤＣ５からデジタル検波信号を受けると、係数記憶部１８により記憶されているフィルタ係数を用いて、デジタル検波信号の信号値を補償する（図５のステップＳＴ１）。
適応フィルタ１４は、信号値補償後のデジタル検波信号を、係数算出部１５、周波数補償部２１及び補償値算出部２２のそれぞれに出力する。
適応フィルタ１４がデジタル検波信号の信号値を補償することにより、例えば、デジタル検波信号に重畳されているクロック信号の位相の時間変動、又は、デジタル検波信号の周波数特性の時間変動が生じても、デジタル検波信号の信号値を基準値に近づけることができる。
【００４３】
係数記憶部１８により記憶されているフィルタ係数が適正な係数であれば、適応フィルタ１４から出力されるデジタル検波信号の信号値は、概ね、基準値と一致する。
デジタル検波信号の信号値が、例えば、０，１，２，３，４，５のうちのいずれかの値となるように変調されており、係数記憶部１８により記憶されているフィルタ係数が適正な係数であるとする。このとき、ＡＤＣ５から出力されたデジタル検波信号の信号値が、例えば、“２．８”であれば、適応フィルタ１４から出力されるデジタル検波信号の信号値は、概ね“３”となる。また、ＡＤＣ５から出力されたデジタル検波信号の信号値が、例えば、“４．３”であれば、適応フィルタ１４から出力されるデジタル検波信号の信号値は、概ね“４”となる。
【００４４】
係数算出部１５は、ＡＤＣ５からデジタル検波信号を受けると、内部メモリにより記憶されている基準値の中から、デジタル検波信号の信号値に対応する基準値を取得する。デジタル検波信号の信号値が、例えば、０，１，２，３，４，５のうちのいずれかの値となるように変調されている場合、係数算出部１５は、デジタル検波信号の信号値が、例えば、“２．７”であれば、基準値として“３”を取得し、デジタル検波信号の信号値が、例えば、“１．３”であれば、基準値として“１”を取得する。
また、係数算出部１５は、係数記憶部１８により記憶されているフィルタ係数を取得する。
係数算出部１５は、係数記憶部１８により記憶されているフィルタ係数を用いて、適応フィルタ１４から出力される検波信号の信号値が、取得した基準値となるフィルタ係数を新たに算出する（図５のステップＳＴ２）。
係数算出部１５は、算出したフィルタ係数を係数更新処理部１７に出力する。
図２に示す受信処理部６では、係数算出部１５におけるフィルタ係数の算出周期Ｔが、クロック抽出部１１におけるクロック信号の抽出所要時間Ｅよりも短い。
例えば、係数算出部１５におけるフィルタ係数の算出周期Ｔが、クロック抽出部１１におけるクロック信号の抽出所要時間ＥのＮ分の１であれば、クロック抽出部１１が、クロック信号を１回抽出する間に、係数算出部１５が、フィルタ係数をＮ回算出する。Ｎは２以上の整数である。
【００４５】
係数更新処理部１７は、低下判定部１２から出力された判定結果を取得する。
係数更新処理部１７は、判定結果が低下していない旨を示していれば（図５のステップＳＴ３：ＹＥＳの場合）、係数算出部１５により算出されたフィルタ係数を係数記憶部１８に記憶させる（図５のステップＳＴ４）。
係数更新処理部１７が、係数算出部１５により算出されたフィルタ係数を係数記憶部１８に記憶させることによって、適応フィルタ１４が信号値の補償に用いるフィルタ係数が、係数算出部１５により算出されたフィルタ係数に変更される。
また、係数更新処理部１７は、判定結果が低下していない旨を示していれば、係数算出部１５により算出されたフィルタ係数を第１のＦＩＦＯメモリ１９に記憶させる（図５のステップＳＴ５）。
第１のＦＩＦＯメモリ１９は、係数更新処理部１７から出力されたフィルタ係数を記憶する。ただし、第１のＦＩＦＯメモリ１９は、既にＤ個のフィルタ係数を記憶しているとき、係数更新処理部１７からフィルタ係数を受けると、当該フィルタ係数を記憶する際、最も先に記憶していたフィルタ係数を破棄する。
適応フィルタ１４は、ＡＤＣ５から、新たなデジタル検波信号を受けると、係数記憶部１８により記憶されているフィルタ係数を用いて、デジタル検波信号の信号値を補償する（図５のステップＳＴ１）。
適応フィルタ１４は、信号値補償後のデジタル検波信号を係数算出部１５、周波数補償部２１及び補償値算出部２２のそれぞれに出力する。
【００４６】
係数更新処理部１７は、低下判定部１２から出力された判定結果が低下している旨を示していれば（図５のステップＳＴ３：ＮＯの場合）、係数算出部１５におけるフィルタ係数の算出処理を停止させる（図５のステップＳＴ６）。
また、係数更新処理部１７は、判定結果が低下している旨を示していれば、第１のＦＩＦＯメモリ１９により記憶されているフィルタ係数の中で、最も先に記憶されているフィルタ係数の読み出しを行う。
係数更新処理部１７は、読み出したフィルタ係数を係数記憶部１８に記憶させる（図５のステップＳＴ７）。
係数更新処理部１７が、読み出したフィルタ係数を係数記憶部１８に記憶させることによって、適応フィルタ１４が信号値の補償に用いるフィルタ係数が、読み出したフィルタ係数に変更される。
係数算出部１５におけるフィルタ係数の算出周期Ｔが、クロック抽出部１１におけるクロック信号の抽出所要時間Ｅよりも短く、フィルタ係数の記憶可能数Ｄと算出周期Ｔとを乗算した値が、抽出所要時間Ｅ以上である。したがって、読み出したフィルタ係数は、第１のＦＩＦＯメモリ１９が、例えば、Ｄ個のフィルタ係数を記憶していれば、現在よりもＤ×Ｔだけ前の時刻に、係数算出部１５によって算出されたフィルタ係数である。なお、読み出したフィルタ係数は、デジタル検波信号のＳＮＲが、復調可能ＳＮＲよりも低下していないときに、係数算出部１５によって算出されたフィルタ係数である。
【００４７】
適応フィルタ１４は、ＡＤＣ５から、新たなデジタル検波信号を受けると、係数記憶部１８により記憶されているフィルタ係数を用いて、デジタル検波信号の信号値を補償する（図５のステップＳＴ８）。
適応フィルタ１４は、信号値補償後のデジタル検波信号を係数算出部１５、周波数補償部２１及び補償値算出部２２のそれぞれに出力する。
係数更新処理部１７は、低下判定部１２から出力された判定結果が、低下している旨を示す判定結果から、低下していない旨を示す判定結果に変化すると（図５のステップＳＴ９：ＹＥＳの場合）、係数算出部１５におけるフィルタ係数の算出処理を再開させる（図５のステップＳＴ１０）。
低下判定部１２から出力された判定結果が、低下している旨を示す判定結果から、低下していない旨を示す判定結果に変化していなければ（図５のステップＳＴ９：ＮＯの場合）、適応フィルタ１４が、係数記憶部１８により記憶されているフィルタ係数を用いて、デジタル検波信号の信号値を補償する（図５のステップＳＴ８）。
以降、等化部１３は、図５のステップＳＴ１〜ＳＴ１０の処理を繰り返し実施する。
【００４８】
周波数補償部２１は、適応フィルタ１４からデジタル検波信号を受けると、補償値記憶部２５により記憶されている周波数補償値を用いて、当該デジタル検波信号を位相回転させることにより、当該デジタル検波信号の周波数を補償する（図６のステップＳＴ１１）。
周波数補償部２１による周波数の補償処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
周波数補償部２１は、周波数補償後の検波信号を、補償値算出部２２及び位相補償部２７のそれぞれに出力する。
周波数補償部２１がデジタル検波信号の周波数を補償することにより、例えば、光アンプ３から出力された増幅後の光の周波数と、干渉させる光の周波数とが僅かに異なっていても、デジタル検波信号の周波数とベースバンド信号の周波数との間のずれを解消することができる。
【００４９】
補償値算出部２２は、周波数補償部２１によって、デジタル検波信号の位相回転に用いられる周波数補償値として、適応フィルタ１４から出力されたデジタル検波信号と、周波数補償部２１から出力された周波数補償後のデジタル検波信号と、補償値記憶部２５により記憶されている周波数補償値とから、新たな周波数補償値を算出する（図６のステップＳＴ１２）。
補償値算出部２２は、算出した周波数補償値を補償値更新部２３の補償値更新処理部２４に出力する。
図２に示す受信処理部６では、補償値算出部２２における周波数補償値の算出周期Ｔ’が、クロック抽出部１１におけるクロック信号の抽出所要時間Ｅよりも短い。
例えば、補償値算出部２２における周波数補償値の算出周期Ｔ’が、クロック抽出部１１におけるクロック信号の抽出所要時間ＥのＮ’分の１であれば、クロック抽出部１１が、クロック信号を１回抽出する間に、補償値算出部２２が、フィルタ係数をＮ’回算出する。Ｎ’は２以上の整数である。
【００５０】
補償値更新処理部２４は、低下判定部１２から出力された判定結果を取得する。
補償値更新処理部２４は、判定結果が低下していない旨を示していれば（図６のステップＳＴ１３：ＹＥＳの場合）、補償値算出部２２により算出された周波数補償値を補償値記憶部２５に記憶させる（図６のステップＳＴ１４）。
補償値更新処理部２４が、補償値算出部２２により算出された周波数補償値を補償値記憶部２５に記憶させることによって、周波数補償部２１によって、デジタル検波信号の位相回転に用いられる周波数補償値が、補償値算出部２２により算出された周波数補償値に変更される。
また、補償値更新処理部２４は、判定結果が低下していない旨を示していれば、補償値算出部２２により算出された周波数補償値を第２のＦＩＦＯメモリ２６に記憶させる（図６のステップＳＴ１５）。
第２のＦＩＦＯメモリ２６は、補償値更新処理部２４から出力された周波数補償値を記憶する。ただし、第２のＦＩＦＯメモリ２６は、既にＤ’個の周波数補償値を記憶しているとき、補償値更新処理部２４から周波数補償値を受けると、当該周波数補償値を記憶する際、最も先に記憶していた周波数補償値を破棄する。
周波数補償部２１は、適応フィルタ１４から、新たなデジタル検波信号を受けると、補償値記憶部２５により記憶されている周波数補償値を用いて、当該デジタル検波信号を位相回転させることにより、当該デジタル検波信号の周波数を補償する（図６のステップＳＴ１１）。
周波数補償部２１は、周波数補償後の検波信号を、補償値算出部２２及び位相補償部２７のそれぞれに出力する。
【００５１】
補償値更新処理部２４は、判定結果が低下している旨を示していれば（図６のステップＳＴ１３：ＮＯの場合）、補償値算出部２２における周波数補償値の算出処理を停止させる（図６のステップＳＴ１６）。
また、補償値更新処理部２４は、判定結果が低下している旨を示していれば、第２のＦＩＦＯメモリ２６により記憶されている周波数補償値の中で、最も先に記憶されている周波数補償値の読み出しを行う。
補償値更新処理部２４は、読み出した周波数補償値を補償値記憶部２５に記憶させる（図６のステップＳＴ１７）。
補償値更新処理部２４が、読み出した周波数補償値を補償値記憶部２５に記憶させることによって、周波数補償部２１によって、デジタル検波信号の位相回転に用いられる周波数補償値が、読み出した周波数補償値に変更される。
補償値算出部２２における周波数補償値の算出周期Ｔ’が、クロック抽出部１１におけるクロック信号の抽出所要時間Ｅよりも短く、周波数補償値の記憶可能数Ｄ’と算出周期Ｔ’とを乗算した値が、抽出所要時間Ｅ以上である。したがって、読み出した周波数補償値は、第２のＦＩＦＯメモリ２６が、例えば、Ｄ’個の周波数補償値を記憶していれば、現在よりもＤ’×Ｔ’だけ前の時刻に、補償値算出部２２によって算出された周波数補償値である。なお、読み出した周波数補償値は、デジタル検波信号のＳＮＲが、復調可能ＳＮＲよりも低下していないときに、補償値算出部２２によって算出された周波数補償値である。
【００５２】
周波数補償部２１は、適応フィルタ１４から、新たなデジタル検波信号を受けると、補償値記憶部２５により記憶されている周波数補償値を用いて、当該デジタル検波信号を位相回転させることにより、当該デジタル検波信号の周波数を補償する（図６のステップＳＴ１８）。
周波数補償部２１は、周波数補償後の検波信号を、補償値算出部２２及び位相補償部２７のそれぞれに出力する。
補償値更新処理部２４は、低下判定部１２から出力された判定結果が、低下している旨を示す判定結果から、低下していない旨を示す判定結果に変化すると（図６のステップＳＴ１９：ＹＥＳの場合）、補償値算出部２２における周波数補償値の算出処理を再開させる（図６のステップＳＴ２０）。
低下判定部１２から出力された判定結果が、低下している旨を示す判定結果から、低下していない旨を示す判定結果に変化していなければ（図６のステップＳＴ１９：ＮＯの場合）、周波数補償部２１が、補償値記憶部２５により記憶されている周波数補償値を用いて、適応フィルタ１４から出力されたデジタル検波信号を位相回転させることにより、当該デジタル検波信号の周波数を補償する（図６のステップＳＴ１８）。
以降、等化部２０は、図６のステップＳＴ１１〜ＳＴ２０の処理を繰り返し実施する。
【００５３】
位相補償部２７は、周波数補償部２１から出力された周波数補償後のデジタル検波信号を受けると、デジタル検波信号の位相を補償する。
位相補償部２７によるデジタル検波信号の位相補償処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
位相補償部２７は、位相補償後のデジタル検波信号を信号判定部２８に出力する。
【００５４】
信号判定部２８は、位相補償部２７から位相補償後のデジタル検波信号を受けると、位相補償後のデジタル検波信号を復調する。
信号判定部２８によるデジタル検波信号の復調処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
信号判定部２８は、デジタル検波信号の復調結果を外部に出力する。
【００５５】
以上の実施の形態１では、空間を伝播されてきた光の検波信号に重畳されているクロック信号を抽出するクロック抽出部１１と、クロック抽出部１１により抽出されたクロック信号の振幅に基づいて、検波信号のＳＮＲが、検波信号の復調が可能なＳＮＲよりも低下しているか否かを判定する低下判定部１２と、フィルタ係数を用いて、検波信号の信号値を補償し、信号値補償後の検波信号を出力する適応フィルタ１４と、フィルタ係数として、適応フィルタ１４から出力される検波信号の信号値が基準値になるフィルタ係数を算出する係数算出部１５とを備え、係数更新部１６が、低下判定部１２により低下していないと判定されると、係数算出部１５により算出されたフィルタ係数を記憶し、低下判定部１２により低下していると判定されると、適応フィルタ１４が用いるフィルタ係数を、記憶しているフィルタ係数に変更させるように、受信器を構成した。したがって、受信器は、検波信号のＳＮＲが、検波信号の復調が可能なＳＮＲ未満から、検波信号の復調が可能なＳＮＲ以上に変化したとき、適応フィルタ１４が用いるフィルタ係数を新たに算出して、適応フィルタ１４が用いるフィルタ係数を更新する処理を実施することなく、ビットエラーレートを改善することができる。
【００５６】
また、実施の形態１では、周波数補償値を用いて、適応フィルタ１４から出力された検波信号を位相回転させることにより、適応フィルタ１４から出力された検波信号の周波数を補償し、周波数補償後の検波信号を出力する周波数補償部２１と、周波数補償値として、適応フィルタ１４から出力された検波信号の周波数を算出する補償値算出部２２とを備え、補償値更新部２３が、低下判定部１２により低下していないと判定されると、補償値算出部２２により算出された周波数補償値を記憶し、低下判定部１２により低下していると判定されると、周波数補償部２１によって、検波信号の位相回転に用いられる周波数補償値を、記憶している周波数補償値に変更させるように、受信器を構成した。したがって、受信器は、検波信号のＳＮＲが、検波信号の復調が可能なＳＮＲ未満から、検波信号の復調が可能なＳＮＲ以上に変化したとき、適応フィルタ１４から出力された検波信号の位相回転に用いる周波数補償値を新たに算出して、周波数補償部２１によって、デジタル検波信号の位相回転に用いられる周波数補償値を更新する処理を実施することなく、ビットエラーレートを改善することができる。
【００５７】
図２に示す受信器は、等化部１３及び等化部２０の双方を備えている。しかし、これは一例に過ぎず、等化部１３及び等化部２０のうち、いずれか一方の等化部を備える受信器であってもよい。
【００５８】
実施の形態２．
実施の形態２では、光通信における異常の種類を判定する異常判定部６１を備えた受信器について説明する。
図７は、実施の形態２に係る受信器を示す構成図である。
図８は、実施の形態２に係る受信器における受信処理部６のハードウェア及び異常判定部６１のハードウェアの一部を示すハードウェア構成図である。
図７及び図８において、図１及び図３と同一符号は同一又は相当部分を示すので詳細な説明を省略する。
【００５９】
異常判定部６１は、光パワー検出器６２、信号パワー検出器６３、振幅検出器６４及び異常判定処理部６５を備えている。
異常判定部６１は、空間を伝播された光のパワーと、ＡＤＣ５から出力されたデジタル検波信号のパワーと、受信処理部６のクロック抽出部１１により抽出されたクロック信号の振幅とから、光通信における異常の種類を判定する。
【００６０】
光パワー検出器６２は、空間を伝播されたのち、光学系１により集光された光のパワーを検出し、光のパワーを示す第１のデジタル信号を異常判定処理部６５に出力する。
信号パワー検出器６３は、ＡＤＣ５から出力されたデジタル検波信号のパワーを検出し、デジタル検波信号のパワーを示す第２のデジタル信号を異常判定処理部６５に出力する。
振幅検出器６４は、クロック抽出部１１により抽出されたクロック信号の振幅を検出し、クロック信号の振幅を示す第３のデジタル信号を異常判定処理部６５に出力する。
【００６１】
異常判定処理部６５は、例えば、図８に示す異常判定処理回路７０によって実現される。
異常判定処理部６５は、光パワー検出器６２から出力された第１のデジタル信号と、信号パワー検出器６３から出力された第２のデジタル信号と、振幅検出器６４から出力された第３のデジタル信号とから、光通信における異常の種類を判定する。
【００６２】
図７では、受信処理部６の構成要素であるクロック抽出部１１、低下判定部１２、適応フィルタ１４、係数算出部１５、係数更新処理部１７、係数記憶部１８、第１のＦＩＦＯメモリ１９、周波数補償部２１、補償値算出部２２、補償値更新処理部２４、補償値記憶部２５、第２のＦＩＦＯメモリ２６、位相補償部２７及び信号判定部２８のそれぞれと、異常判定部６１の構成要素の一部である異常判定処理部６５とが、図８に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、受信処理部６が、クロック抽出回路３１、低下判定回路３２、デジタルフィルタ回路３３、係数算出回路３４、係数更新処理回路３５、係数記憶回路３６、ＦＩＦＯメモリ回路３７、周波数補償回路３８、補償値算出回路３９、補償値更新処理回路４０、補償値記憶回路４１、ＦＩＦＯメモリ回路４２、位相補償回路４３及び信号判定回路４４によって実現され、異常判定部６１の一部が、異常判定処理回路７０によって実現されるものを想定している。
ここで、異常判定処理回路７０は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
【００６３】
受信処理部６の構成要素及び異常判定部６１の一部は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、受信処理部６及び異常判定部６１の一部が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
受信処理部６及び異常判定部６１の一部が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、係数記憶部１８、第１のＦＩＦＯメモリ１９、補償値記憶部２５及び第２のＦＩＦＯメモリ２６が図４に示すコンピュータのメモリ５１上に構成される。クロック抽出部１１、低下判定部１２、適応フィルタ１４、係数算出部１５、係数更新処理部１７、周波数補償部２１、補償値算出部２２、補償値更新処理部２４、位相補償部２７、信号判定部２８及び異常判定処理部６５の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図４に示すメモリ５１に格納される。そして、図４に示すプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行する。
【００６４】
次に、図７に示す受信器の動作について説明する。
異常判定部６１以外は、図１に示す受信器と同様であるため、ここでは、異常判定部６１の動作のみを説明する。
図９は、異常判定部６１の判定結果の一例を示す説明図である。
【００６５】
異常判定部６１の光パワー検出器６２は、光学系１により集光された光を監視して、当該光のパワーを検出する。
光パワー検出器６２は、検出した光のパワーを示す第１のデジタル信号を異常判定処理部６５に出力する。
信号パワー検出器６３は、ＡＤＣ５から出力されたデジタル検波信号を監視して、当該デジタル検波信号のパワーを検出する。
信号パワー検出器６３は、検出したデジタル検波信号のパワーを示す第２のデジタル信号を異常判定処理部６５に出力する。
振幅検出器６４は、クロック抽出部１１により抽出されたクロック信号を監視して、当該クロック信号の振幅を検出する。
振幅検出器６４は、検出したクロック信号の振幅を示す第３のデジタル信号を異常判定処理部６５に出力する。
【００６６】
異常判定処理部６５は、光パワー検出器６２から出力された第１のデジタル信号と、信号パワー検出器６３から出力された第２のデジタル信号と、振幅検出器６４から出力された第３のデジタル信号とを取得する。
異常判定処理部６５の内部メモリは、第１のデジタル信号に係る第１の閾値と、第２のデジタル信号に係る第２の閾値と、第３のデジタル信号に係る第３の閾値とを格納している。
ここでは、異常判定処理部６５の内部メモリが、第１の閾値と、第２の閾値と、第３の閾値とを格納している。しかし、これは一例に過ぎず、第１の閾値と、第２の閾値と、第３の閾値とが、受信器の外部から与えられるものであってもよい。
【００６７】
異常判定処理部６５は、第１のデジタル信号と第１の閾値とを比較し、第１のデジタル信号が第１の閾値以上であれば、光学系１により集光された光のパワーが高い状態であると判定する。
異常判定処理部６５は、第１のデジタル信号が第１の閾値未満であれば、光学系１により集光された光のパワーが低い状態であると判定する。
【００６８】
異常判定処理部６５は、第２のデジタル信号と第２の閾値とを比較し、第２のデジタル信号が第２の閾値以上であれば、デジタル検波信号のパワーが高い状態であると判定する。
異常判定処理部６５は、第２のデジタル信号が第２の閾値未満であれば、デジタル検波信号のパワーが低い状態であると判定する。
【００６９】
異常判定処理部６５は、第３のデジタル信号と第３の閾値とを比較し、第３のデジタル信号が第３の閾値以上であれば、クロック信号の振幅が高い状態であると判定する。
異常判定処理部６５は、第３のデジタル信号が第３の閾値未満であれば、クロック信号の振幅が低い状態であると判定する。
【００７０】
異常判定処理部６５は、光のパワーが高い状態であり、デジタル検波信号のパワーが高い状態であり、かつ、クロック信号の振幅が高い状態であれば、図９に示すように、光通信が正常に行われていると判定する。
異常判定処理部６５は、光のパワーが高い状態であり、デジタル検波信号のパワーが高い状態であり、かつ、クロック信号の振幅が低い状態であれば、図９に示すように、図示せぬ送信器における光の変調異常が発生していると判定する。光の変調異常が発生しているために、クロック抽出部１１がクロック信号を十分に抽出することができず、クロック信号の振幅が低い状態になっているものと考えられる。
【００７１】
異常判定処理部６５は、光のパワーが高い状態であり、デジタル検波信号のパワーが低い状態であり、かつ、クロック信号の振幅が低い状態であれば、図９に示すように、光学系１により集光された光の波長が、図示せぬ送信器の光源により発振された光の波長からずれている、波長ずれの異常が発生していると判定する。波長ずれの異常が発生しているために、コヒーレント検波器４によって、光アンプ３から出力された光を正常にコヒーレント検波することができず、デジタル検波信号のパワー及びクロック信号の振幅のそれぞれが低い状態になっているものと考えられる。
【００７２】
異常判定処理部６５は、光のパワーが低い状態であり、デジタル検波信号のパワーが高い状態であり、かつ、クロック信号の振幅が低い状態であれば、図９に示すように、例えば、大気の影響によって、光学系１により集光された光のパワーが低下している状態であると判定する。
異常判定処理部６５は、光通信における異常の種類の判定結果を外部に出力する。
【００７３】
以上の実施の形態２では、空間を伝播されてきた光のパワーと、光の検波信号のパワーと、クロック抽出部１１により抽出されたクロック信号の振幅とから、光通信における異常の種類を判定する異常判定部６１を備えるように、図７に示す受信器を構成した。したがって、図７に示す受信器は、図１に示す受信器と同様に、ビットエラーレートを改善することができるほか、光通信における異常の種類の判定結果を知らせることができる。
【００７４】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
この発明は、空間を伝播されてきた光の検波信号を補償する受信器に適している。
【符号の説明】
【００７６】
１  光学系、２，２’  光ファイバ、３  光アンプ、４  コヒーレント検波器、５  ＡＤＣ、６  受信処理部、１１  クロック抽出部、１２  低下判定部、１３  等化部、１４  適応フィルタ、１５  係数算出部、１６  係数更新部、１７  係数更新処理部、１８  係数記憶部、１９  第１のＦＩＦＯメモリ、２０  等化部、２１  周波数補償部、２２  補償値算出部、２３  補償値更新部、２４  補償値更新処理部、２５  補償値記憶部、２６  第２のＦＩＦＯメモリ、２７  位相補償部、２８  信号判定部、３１  クロック抽出回路、３２  低下判定回路、３３  デジタルフィルタ回路、３４  係数算出回路、３５  係数更新処理回路、３６  係数記憶回路、３７  ＦＩＦＯメモリ回路、３８  周波数補償回路、３９  補償値算出回路、４０  補償値更新処理回路、４１  補償値記憶回路、４２  ＦＩＦＯメモリ回路、４３  位相補償回路、４４  信号判定回路、５１  メモリ、５２  プロセッサ、６１  異常判定部、６２  光パワー検出器、６３  信号パワー検出器、６４  振幅検出器、６５  異常判定処理部、７０  異常判定処理回路。
【図１】
2021038677.tif 000003
【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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