JP7057500B2 - 受信装置及び受信方法 - Google Patents

Description

本発明は、受信装置及び受信方法に関する。

光ファイバ伝送方式は、高速なデータ伝送及び長距離のデータ伝送を可能にする。とくに、２０１０年頃に実用化された、デジタル信号処理技術を用いたコヒーレント光伝送方式は、波長あたりの伝送速度が１００Ｇｂｉｔ／ｓ（ギガビット毎秒）以上となる高速なデータ伝送を可能にする。

なお、コヒーレント光伝送方式とは、受信側においてコヒーレント受信が行われることを前提とした光通信方式である。コヒーレント受信とは、局部発振光源を用いて、受信光と局部発振光とを干渉させてから、フォトダイオード等の光電変換素子によって電気信号に変換する光受信方式である。コヒーレント受信は、光の位相及び振幅の情報を保存したまま、受信光を電気信号に変換することができるという特徴を持つ。また、コヒーレント受信では、大出力の局部発振光源を用いることによって、高い受信感度を達成することが可能である。これは、コヒーレント受信における光電流信号の大きさが、受信光の振幅と局部発振光の振幅との積によって与えられるためである。

一般に、光ファイバ伝送においては、波長分散による信号歪の発生が課題となる。光ファイバを伝搬する光は、光の波長によって感じる屈折率が異なる。データ伝送に用いられる信号光は、変調によって変調レートと同程度の周波数の広がりを有している。光信号の長波長側成分と短波長側成分とでは、異なる群速度で光ファイバを伝搬するため、伝送距離が長くなるほど信号が歪み、復調がより困難になる。

波長分散による信号歪の影響を避けるため、例えば、（１）ゼロ分散帯域を利用する、（２）分散補償ファイバを利用して光学的に波長分散を補償する、（３）デジタル信号処理により波長分散を保証する、等の方法が用いられる。

なお、ゼロ分散帯域とは、波長分散がゼロになる波長帯である。一般的な通信用のシングルモード光ファイバでは、ゼロ分散帯域は、１．３μｍ（マイクロメートル）付近の帯域である。これは、当該帯域において、伝搬係数の波長依存性がほぼフラットな特性となることによる。また、分散補償ファイバとは、通常とは逆の波長分散特性を持つように設計された光ファイバである。適切な長さの分散補償ファイバを伝送路に挿入することによって、伝送路全体の波長分散量を低減させることができる。

上記（１）の方式では、４光波混合の影響によって、波長多重伝送を行う際の信号品質の劣化が顕著であるという課題がある。また、上記（２）の方式では、高価であり、かつ嵩張る分散補償ファイバを必要とするため、設置コストが高くなるという課題がある。上記（１）及び（２）の方式ではこのような課題があることから、コヒーレント光伝送方式では、上記（３）の方式が一般に広く用いられている。

上記（３）の方式は、デジタル信号処理によって、受信信号に対し、伝送路で生じた波長分散とは逆の波長分散を与える。これにより、波長分散がキャンセルされるため、受信信号の品質が改善される。このデジタル処理を行うためには、伝送路で生じた波長分散量が認識されている必要がある。伝送路で生じた波長分散量を認識する方法としては、例えば、事前に波長分散量を測定する方法があるが、この方法では測定器が必要になる。測定器を必要としない、より便利な方法として、例えば、受信信号を解析して波長分散量を推定する方法がある。

受信信号を解析して波長分散量を推定する方法には、例えば、特許文献１に記載の、既知のトレーニング信号系列を事前に送受信する方法、及び、非特許文献１に記載の、波長分散を補償する波長分散補償量を掃引しながら、信号のパラメータをモニタする方法等がある。

国際公開第２０１５／１４１６５８号

Nebojsa Stojanovic et al, "Chromatic Dispersion Estimation Method for Nyquist and Faster Than Nyquist Coherent Optical Systems", OFC2014 Th2A.19, 2014

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、トレーニング信号系列を送受信するため、送受信機にかかるコストがより高くなるという課題、及び、スループットが低下するという課題がある。また、非特許文献１に記載の方法では、例えば、クロック抽出感度又は適応フィルタの誤差をパラメータとしてモニタすることが考えられる。但し、これらのパラメータをモニタするためには、受信信号のボーレート及び変調フォーマットを予め認識するための構成が必要になるため、送受信機にかかるコストがより高くなるという課題がある。

なお、クロック抽出感度とは、クロック同期を実施する際の検出感度のことである。一般に、クロック抽出感度とは、ＣＤＲ（Clock Data Recovery；クロック・データ・リカバリ）回路内の位相比較器の感度のことを指す。ＣＤＲ回路は、信号遷移のエッジを検出することによって送信信号のクロックを抽出するが、波長分散によって遷移エッジ波形が崩れた場合、クロック抽出感度は低下する。

なお、適応フィルタとは、伝送路条件が時間的に変動する場合に、この変動に追従して適応的に等化を行うフィルタである。時間変化する伝送路伝達関数を打ち消すように、適応フィルタの伝達関数は時間変化する。コヒーレント光伝送方式においては、一般に、信号の偏波状態は時間的に変化する。そのため、適応フィルタは、偏波トラッキングのためにデジタル信号処理装置内に実装されることが多い。

なお、ボーレートとは、シンボルレートとも呼ばれ、一秒あたりいくつのシンボルを送信しているかを表すものである。例えば、シンボルがＨｉｇｈ（高い）及びＬｏｗ（低い）の２値である場合には、ボーレートはビットレートと等しい。

なお、変調フォーマットとは、光信号の変調方式のことである。変調フォーマットには、例えば、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying；４相位相偏移変調方式）、８－ＰＳＫ（８相位相偏移変調方式）、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation；直角位相振幅変調方式）等の種類がある。

上記事情に鑑み、本発明は、トレーニング信号系列の送受信を行うことなく、通信光のボーレート及び変調フォーマットが不明な場合であっても、波長分散量を推定することができる受信装置及び受信方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、光信号から変換された電気信号を取得し、前記電気信号に対して所定の補償量で分散補償を行う分散補償部と、前記分散補償がなされた前記電気信号に対してクリップレートを測定するクリップレート測定部と、前記クリップレートを最小にする前記補償量を検出する制御部と、を備える受信装置である。

また、本発明の一態様は、上記の受信装置であって、前記制御部は、前記分散補償部が取得する前記電気信号の振幅の大きさを調整する。

また、本発明の一態様は、上記の受信装置であって、前記制御部は、前記分散補償部による前記分散補償の前記補償量を可変させながら、前記クリップレート測定部による前記クリップレートの測定を複数回行わせることにより、前記クリップレートを最小にする前記補償量を検出する。

また、本発明の一態様は、上記の受信装置であって、前記制御部は、予め設定された最小値から最大値の間で、所定のステップ幅で前記補償量を可変させながら、可変されたそれぞれの前記補償量に対応する前記クリップレートを評価することで、前記クリップレートを最小にする前記補償量を検出する。

また、本発明の一態様は、上記の受信装置であって、前記制御部は、第１の補償量に対応する前記クリップレートと、前記第１の補償量から所定の量を増加又は減少させた第２の補償量に対応する前記クリップレートと、の差分値を評価し、前記差分値の符号に応じて前記補償量を増加又は減少させる処理を、前記差分値の絶対値が所定の基準値を下回るまで繰り返すことで、前記クリップレートを最小にする前記補償量を検出する。

また、本発明の一態様は、上記の受信装置であって、前記制御部は、前記分散補償部が取得する前記電気信号の平均振幅が第１の振幅となるように前記補償量の粗調整を行い、前記平均振幅が前記第１の振幅より大きい第２の振幅となるように前記補償量の微調整を行う。

また、本発明の一態様は、受信装置のコンピュータによる受信方法であって、光信号から変換された電気信号を取得し、前記電気信号に対して所定の補償量で分散補償を行う分散補償ステップと、前記分散補償がなされた前記電気信号に対してクリップレートを測定するクリップレート測定ステップと、前記クリップレートを最小にする前記補償量を検出する制御ステップと、を有する受信方法である。

本発明により、トレーニング信号系列の送受信を行うことなく、通信光のボーレート及び変調フォーマットが不明な場合であっても、波長分散量を推定することができる。

第１の実施形態における光受信システム１のハードウェア構成を示すブロック図である。 第１の実施形態におけるデジタル信号処理装置３０の論理的な構成を示すブロック図である。 第１の実施形態におけるデジタル信号処理装置３０の動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態におけるデジタル信号処理装置３０の動作を示すフローチャートである。 第３の実施形態におけるデジタル信号処理装置３０の動作を示すフローチャートである。

本発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ説明する。以下に説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。
なお、実施形態を説明するための全ての図において、同一の機能を有するものに対しては同一の符号を付し、重複となる説明は省略する。

本発明は、光通信において、ボーレート及び変調フォーマットといった、信号のパラメータを事前に把握することを必要とせずに、かつ、トレーニング信号系列の送受信を行うことなく、信号に対して伝送時に発生する波長分散量を推定するための技術に関するものある。以下に説明する本発明の各実施形態では、クリップレートを用いて波長分散量の推定が行われる。

具体的には、受信側（光受信システム）に、通常の信号処理を行う構成に加えて、クリップレートを測定する構成が備えられる。光受信システムは、波長分散を補償する波長分散補償量を掃引しながらクリップレートを測定する。これにより、光受信システムは、クリップレートが最小となる波長分散補償量を検出し、検出された波長分散補償量を最適値として設定する。

なお、クリップレートは、波長分散量と連動して変化するパラメータである。例えば、波長分散量が小さいほど、クリップレートもより小さくなる。そのため、クリップレートをモニタしながら波長分散量を推定することによって、ボーレート及び変調フォーマットといった、信号のパラメータを事前に把握することを必要とせずに、高精度に波長分散を補償することが可能になる。

＜第１の実施形態＞
以下に説明する第１の実施形態におけるコヒーレント光伝送方式では、波長分散によって信号振幅の統計分布が変化することを利用することによって、波長分散が小さくなる条件を探索する。

例えば、ＱＰＳＫ信号においては、シンボル位置における瞬時的な振幅の絶対値は常に一定である。しかしながら、ＱＰＳＫ信号は、波長分散の影響を受けると、前後の信号シンボルが互いに干渉することによって、瞬時的な振幅はガウス分布に近づく。これは、波長分散の影響を受けていない場合には、信号が運んでいるビットによって信号振幅は様々な値をとりうるが、波長分散の影響を受けてシンボル間の干渉により信号が重なり合った場合には、中心極限定理によりガウス分布に近づくことによるものである。

なお、中心極限定理とは、標本を抽出する母集団が平均μ及び標準偏差σの確率分布に従う場合において、母集団が従う確率分布がどのような分布であっても、抽出するサンプルサイズが大きくなることに従って標本平均の分布が平均μ及び標準偏差σ／ｓｑｒｔ（ｎ）の正規分布に近づくことを示す定理である。

従って、各時刻における瞬時振幅の統計をとり、統計によって得られた分布がガウス分布にどの程度近似しているかを評価することによって、信号に付加されている波長分散量を推定することができる。さらには、波長分散補償量を可変させながら、信号振幅の統計がガウス分布とは最も相違する点を探すことによって、正しい波長分散補償量を見つけることができる。ここで課題となるのは、信号振幅の統計がガウス分布にどの程度近似しているのかについて、どのように評価するかという点である。

第１の実施形態では、上述したように、クリップレートを測定することによって上記の評価が行われる。なお、信号をデジタル化した際に、量子化の最大値又は最小値に張り付くサンプルをクリップサンプルと呼ぶ。クリップレートとは、全サンプルに対するクリップサンプルの比率である。波長分散量が多いほど、信号振幅はよりガウス分布に近似し、クリップレートはより大きくなる。また、波長分散量が少ないほど、信号振幅はよりガウス分布とは相違し、クリップレートはより小さくなる。

なお、上記の現象は、ガウス分布が、コンパクトサポートではない（すなわち、プラスマイナス無限大の値に対しても０でない値を返す）という特徴に起因して生じる。ここでいうコンパクトサポートとは、関数Ｆ（ｘ）が０以外の値を返すようなｘの値の範囲が、有界である（すなわち、一定の範囲に収まる）ことを指す。ガウス関数が０以外の値をとるようなｘの範囲は－∞～＋∞であるため、ガウス関数はコンパクトサポートではない。これとは対照的に、波長分散の影響を受けていない信号振幅の分布は、プラスマイナス無限大の値に対してほぼ０になる。

以下に説明する第１の実施形態における光受信システム１は、波長分散補償部及びクリップレート測定部を備える。光受信システム１は、波長分散補償量を掃引しながら、クリップレートが最小となる波長分散補償量を検出する。クリップレートが最小となったときに、信号の波長分散に対して最適に補償がなされていることになる。

［光受信システムのハードウェア構成］
以下、光受信システム１のハードウェア構成について、図面を参照しながら説明する。
図１は、第１の実施形態における光受信システム１のハードウェア構成を示すブロック図である。図示するように、光受信システム１は、光フロントエンド１０と、アナログ－デジタル変換装置２０と、デジタル信号処理装置３０とから構成される。

光フロントエンド１０は、位相・振幅情報を保全したまま光信号を電気信号に変換する機能を有する。図１に示すように、光フロントエンド１０は、局部発振レーザ１００と、偏波・位相ダイバーシティ光９０度ハイブリッド１０１と、４つのＢＰＤ（Balanced Photo Diode；バランスフォトダイオード）１０２と、４つのＴＩＡ（Trans Impedance Amplifier；トランスインピーダンスアンプ）１０３とから構成される。

偏波・位相ダイバーシティ光９０度ハイブリッド１０１は、２入力８出力の光回路である。なお、偏波・位相ダイバーシティ光９０度ハイブリッド１０１は、コヒーレント受信の方式のひとつであるホモダイン検波方式において用いられるものである。
偏波・位相ダイバーシティ光９０度ハイブリッド１０１は、受信した信号光と、局部発振レーザ１００から出力された局部発振光とを干渉させ、受信光電界の同相成分と直交成分とを抽出し、ＢＰＤ１０２へ出力する。

ＢＰＤ１０２は、差動入力型の光電変換器である。ＢＰＤ１０２は、特性の揃った２つのフォトダイオードにおいてそれぞれ発生する光電流の差分値を、ＴＩＡ１０３へ出力する。

ＴＩＡ１０３は、電流入力・電圧出力の増幅回路の一形式である。ＴＩＡ１０３は、光受信機に広く用いられる。ＴＩＡ１０３は、４レーンの時系列の電気信号として、電気信号をアナログ－デジタル変換装置２０へ出力する。４レーンの時系列の電気信号は、水平偏波同相成分、水平偏波直交成分、垂直偏波同相成分、及び垂直偏波直交成分にそれぞれ対応する。

アナログ－デジタル変換装置２０は、時系列電気信号を、時間的に離散化され、量子化されたデジタル信号に変換する機能を有する。図１に示すように、アナログ－デジタル変換装置２０は、４レーンの電気信号に対応した４つのＡＤＣ（Analog to Digital Converter；アナログ－デジタル変換器）２００によって構成される。アナログ－デジタル変換装置２０によって、４レーンの時系列の電気信号は、４レーンのデジタル信号系列に変換される。

デジタル信号処理装置３０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）又はＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）として実装される。

なお、ＡＳＩＣは、特定用途向けの集積回路である。一般に、コヒーレント受信機向けの信号処理装置は、ＡＳＩＣとして実装されることが多い。また、ＦＰＧＡは、製造後に、購入者や設計者が構成を設定することができる集積回路である。
なお、アナログ－デジタル変換装置２０と、デジタル信号処理装置３０とが、同一のＡＳＩＣ又はＦＰＧＡのチップに集積される構成であってもよい。

本発明において重要な構成要素である、波長分散補償部及びクリップレート測定部は、デジタル信号処理装置３０に含まれる。以下に、デジタル信号処理装置３０の構成について詳しく説明する。

［デジタル信号処理装置の論理構成］
図２は、第１の実施形態におけるデジタル信号処理装置３０の論理的な構成を示すブロック図である。図示するように、デジタル信号処理装置３０（受信装置）は、制御部３００と、波長分散補償部３０１と、クリップレート測定部３０２と、適応等化部３０３と、キャリア位相補償部３０４と、誤り訂正符号復号部３０５とから構成される。

アナログ－デジタル変換装置２０から出力された４レーンのデジタル信号系列は、波長分散補償部３０１に入力される。波長分散補償部３０１では、入力されたデジタル信号に対して、与えられた設定値（波長分散補償量）に基づく波長分散を与える。この設定値に基づく波長分散と、光信号が伝送路中で受けた波長分散と、が打ち消し合う場合、光信号が伝送路中で受けた波長分散が補償される。

波長分散補償部３０１から出力された４レーンのデジタル信号は、クリップレート測定部３０２に入力される。クリップレート測定部３０２では、入力されたデジタル信号系列に対して、最大値又は最小値をとっているサンプル（クリップサンプル）をカウントし、全てのサンプルに対して、カウントされたクリップサンプルが占める割合（クリップレート）を算出する。

なお、クリップレート測定部３０２は、デジタル信号系列のそれぞれの値について、その値の絶対値が、予め任意に設定された閾値よりも大きいサンプルをカウントするようにし、全サンプルに対して、カウントされたサンプルが占める割合を算出する構成であってもよい。

クリップレート測定部３０２から出力された４レーンのデジタル信号は、適応等化部３０３に入力される。適応等化部３０３は、偏波追従処理、及び偏波モード分散の補償の処理を行う。

適応等化部３０３から出力された４レーンのデジタル信号は、キャリア位相補償部３０４に入力される。キャリア位相補償部３０４は、周波数オフセット及び位相ノイズの補償等の処理を行う。

キャリア位相補償部３０４から出力された４レーンのデジタル信号は、誤り訂正符号復号部３０５に入力される。誤り訂正符号復号部３０５は、誤り訂正処理を行う。復号されたデジタルデータはクライアント側インターフェースへ出力される。

制御部３００は、デジタル信号処理装置３０の各機能ブロックの動作を制御する。制御部３００は、組み込みシステム上で動作するプログラムとして実装される。なお、組み込みシステムは、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ上に集積された構成であってもよいし、特定のチップのデバイスによって動作する構成であってもよい。

［デジタル信号処理装置の動作］
以下、デジタル信号処理装置３０の動作の一例について説明する。
図３は、第１の実施形態におけるデジタル信号処理装置３０の動作を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、デジタル信号処理装置３０の電源が投入された際に開始する。

制御部３００は、波長分散補償部３０１へのデジタル信号の信号入力の有無を確認する（ステップＳ１０１）。制御部３００は、波長分散補償部３０１へのデジタル信号の信号入力を検出していない場合（ステップＳ１０２、Ｎｏ）、信号入力の有無の確認を継続する（ステップＳ１０１）。

制御部３００は、波長分散補償部３０１へのデジタル信号の信号入力を検出した場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、波長分散補償部３０１に対して、波長分散補償量の初期値を設定する。また、制御部３００は、記憶部（図示せず）に記憶されたクリップレートログを初期化する（ステップＳ１０３）。

クリップレート測定部３０２は、クリップレートの測定を実施する。制御部３００は、クリップレートの測定結果を、クリップレートログとして記憶部（図示せず）に記憶させる（ステップＳ１０４）。クリップレートログは、波長分散補償量とクリップレートとが対付けられたデータである。

制御部３００は、波長分散補償部３０１に対して設定された波長分散補償量をインクリメントする（ステップＳ１０５）。なお、インクリメントされる値（ステップ幅）は、予め設定される。

制御部３００は、波長分散補償部３０１に対して設定された波長分散補償量が上限値に達したか否かを判定する。波長分散補償量が上限値に達していない場合（ステップＳ１０６、Ｎｏ）、制御部３００は、波長分散補償量が上限値に達するまで、上述した、クリップレート測定部３０２によるクリップレートの測定処理、及び、クリップレートログを記憶させる処理（ステップＳ１０４、ステップＳ１０５）を継続させる。

波長分散補償量が上限値に達した場合（ステップＳ１０６、Ｙｅｓ）、制御部３００は、クリップレートログの評価を行い、クリップレートが最小になる波長分散補償量を検出する（ステップＳ１０７）。

制御部３００は、検出された、クリップレートが最小になる波長分散補償量を、波長分散補償部３０１に対して設定する（ステップＳ１０８）。その後、制御部３００は、復調処理を開始する（ステップＳ１０９）。
以上で本フローチャートの処理が終了する。

＜第２の実施形態＞
以下に、第２の実施形態について説明する。

［デジタル信号処理装置の動作］
以下、デジタル信号処理装置３０の動作の一例について説明する。
図４は、第２の実施形態におけるデジタル信号処理装置３０の動作を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、デジタル信号処理装置３０の電源が投入された際に開始する。

なお、図４に示すフローチャートのステップＳ２０１からステップＳ２０３までの処理は、図３に示したフローチャートのステップＳ１０１からステップＳ１０３までの処理と同一であるため、説明を省略する。

制御部３００により、波長分散補償部３０１に対して、波長分散補償量の初期値が設定された後、クリップレート測定部３０２は、クリップレートを測定する。制御部３００は、測定されたクリップレート（第１の補償量に対応するクリップレート）を、レジスタａ（図示せず）に記憶させる（ステップＳ２０４）。

制御部３００は、波長分散補償部３０１に対して設定された波長分散補償量をδ（所定の量）だけ増加させる（ステップＳ２０５）。クリップレート測定部３０２は、クリップレートを再び測定する。制御部３００は、測定されたクリップレート（第２の補償量に対応するクリップレート）を、レジスタｂ（図示せず）に記憶させる。その後、クリップレート測定部３０２は、波長分散補償部３０１に対して設定された波長分散補償量を、元の値に戻す（ステップＳ２０６）。

制御部３００は、レジスタａに格納されたクリップレート（Ａ）とレジスタｂに格納されたクリップレート（Ｂ）との差分値（Ａ－Ｂ）を評価し、差分値の絶対値（｜Ａ－Ｂ｜）と基準値とを比較する。

差分値の絶対値（｜Ａ－Ｂ｜）が基準値よりも大きい場合（ステップＳ２０７、Ｎｏ）、かつ、差分値（Ａ－Ｂ）が正の値であるならば（ステップＳ２０９、Ｙｅｓ）、制御部３００は、波長分散補償部３０１に対して設定された波長分散補償量を減少させる（ステップＳ２１１）。また、差分値（Ａ－Ｂ）が負の値であるならば（ステップＳ２０９、Ｎｏ）、制御部３００は、波長分散補償部３０１に対して設定された波長分散補償量を増加させる（ステップＳ２１０）。そして、制御部３００は、クリップレート測定部３０２によるクリップレートの測定処理及びクリップレートを記憶させる処理（ステップＳ２０４～ステップＳ２０６）を継続させる。

差分値の絶対値（｜Ａ-Ｂ｜）が基準値よりも小さい場合（ステップＳ２０７、Ｙｅｓ）、制御部３００は、復調処理を開始する（ステップＳ２０８）。
以上で本フローチャートの処理が終了する。上記の処理により、差分値の絶対値（｜Ａ-Ｂ｜）が所定の基準値を下回るまで、波長分散補償量の調整の処理が繰り返されることになる。

なお、図３に示した第１の実施形態における処理と、図４に示した第２の実施形態における処理とを、組み合わせた構成であってもよい。例えば、図３に示した第１の実施形態における処理によって波長分散補償量の粗調整を実施した後に、この粗調整によって得られた波長分散補償量を初期値として、図４に示した第２の実施形態における処理によって波長分散補償量の微調整を実施するようにしてもよい。

また、図４に示した第２の実施形態における処理を、伝送路における波長分散量ドリフトのトラッキングに用いることも考えられる。この場合、δを十分に小さな値とすることによって、図４に示した第２の実施形態における処理を、運用中の受信機によって行わせることも可能である。

＜第３の実施形態＞
以下に、第３の実施形態について説明する。

以上説明した各実施形態における、クリップレートによる波長分散推定の感度は、波長分散補償部３０１への入力信号の平均振幅に依存する。第３の実施形態における処理では、このクリップレートによる波長分散推定の感度の特性を用いて、入力信号を小さくして粗調整を行った後、入力信号を大きくして微調整を行う。

図５は、第３の実施形態におけるデジタル信号処理装置３０の動作を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、デジタル信号処理装置３０の電源が投入された際に開始する。

なお、図５に示すフローチャートのステップＳ３０１からステップＳ３０２までの処理は、図３に示したフローチャートのステップＳ１０１からステップＳ１０２までの処理と同一であるため、説明を省略する。

制御部３００は、波長分散補償部３０１へ入力される信号の振幅（第１の振幅）の大きさを調整する（ステップＳ３０３）。

制御部３００は、分散推定処理を行うことによって粗調整を行う（ステップＳ３０４）。

制御部３００は、波長分散補償部３０１へ入力される信号の振幅（第２の振幅）の大きさを再調整する（ステップＳ３０５）。

制御部３００は、分散推定処理を行うことによって微調整を行う（ステップＳ３０６）。

制御部３００は、割り出された波長分散補償量を、波長分散補償部３０１に対して設定する（ステップＳ３０７）。

制御部３００は、復調処理を開始する（ステップＳ３０８）。
以上で本フローチャートの処理が終了する。

なお、例えば、ステップＳ３０４の処理として図３に示した第１の実施形態における処理を用い、ステップＳ３０６の処理として図４に示した第２の実施形態における処理を用いることができる。

以上説明した実施形態におけるデジタル信号処理装置３０によれば、トレーニング信号系列の送受信を行うことなく、通信光のボーレート及び変調フォーマットが不明な場合であっても、波長分散量を推定することが可能になる。ボーレート及び変調フォーマットが不明な場合であっても波長分散補償を行うことができるため、状況に応じてボーレート及び変調フォーマットを可変させる光データ伝送システムを構築する場合等においても有用な技術である。

波長分散が補償されていない光信号のボーレート及び変調フォーマットを割り出すことは困難であるが、以上説明した実施形態における受信方法を用いて、光信号の波長分散量を推定し、デジタル信号処理によって波長分散を補償することによって、ボーレート及び変調フォーマットを割り出すことができる。

なお、上述した実施形態における光受信システム１の一部又は全部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１…光受信システム、１０…光フロントエンド、２０…アナログ－デジタル変換装置、３０…デジタル信号処理装置、１００…局部発振レーザ、１０１…偏波・位相ダイバーシティ光90度ハイブリッド、１０２…ＢＰＤ、１０３…ＴＩＡ、２００…ＡＤＣ、３００…制御部、３０１…波長分散補償部、３０２…クリップレート測定部、３０３…適応等化部、３０４…キャリア位相補償部、３０５…誤り訂正符号復号部

Claims (7)

1. 光信号から変換された電気信号を取得し、前記電気信号に対して所定の補償量で分散補償を行う分散補償部と、
   前記分散補償がなされた前記電気信号を量子化した際の全サンプルのうち最大値又は最小値となるサンプルの比率を示すクリップレートを測定するクリップレート測定部と、
   前記クリップレートを最小にする前記補償量を検出する制御部と、
   を備える受信装置。
2. 前記制御部は、前記分散補償部が取得する前記電気信号の振幅の大きさを調整する、
   請求項１に記載の受信装置。
3. 前記制御部は、前記分散補償部による前記分散補償の前記補償量を可変させながら、前記クリップレート測定部による前記クリップレートの測定を複数回行わせることにより、前記クリップレートを最小にする前記補償量を検出する
   請求項１又は請求項２に記載の受信装置。
4. 前記制御部は、予め設定された最小値から最大値の間で、所定のステップ幅で前記補償量を可変させながら、可変されたそれぞれの前記補償量に対応する前記クリップレートを評価することで、前記クリップレートを最小にする前記補償量を検出する
   請求項３に記載の受信装置。
5. 前記制御部は、第１の補償量に対応する前記クリップレートと、前記第１の補償量から所定の量を増加又は減少させた第２の補償量に対応する前記クリップレートと、の差分値を評価し、前記差分値の符号に応じて前記補償量を増加又は減少させる処理を、前記差分値の絶対値が所定の基準値を下回るまで繰り返すことで、前記クリップレートを最小にする前記補償量を検出する
   請求項３に記載の受信装置。
6. 前記制御部は、前記分散補償部が取得する前記電気信号の平均振幅が第１の振幅となるように前記補償量の粗調整を行い、前記平均振幅が前記第１の振幅より大きい第２の振幅となるように前記補償量の微調整を行う
   請求項３に記載の受信装置。
7. 受信装置のコンピュータによる受信方法であって、
   光信号から変換された電気信号を取得し、前記電気信号に対して所定の補償量で分散補償を行う分散補償ステップと、
   前記分散補償がなされた前記電気信号を量子化した際の全サンプルのうち最大値又は最小値となるサンプルの比率を示すクリップレートを測定するクリップレート測定ステップと、
   前記クリップレートを最小にする前記補償量を検出する制御ステップと、
   を有する受信方法。

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