JP7464883B2 - コヒーレント光受信装置およびコヒーレント光受信方法 - Google Patents

Description

本発明は、コヒーレント光受信装置およびコヒーレント光受信方法に関する。

非特許文献１に記載された技術では、デジタルコヒーレント伝送システムにおいてＡＭＣＣ（auxiliary management and control channel）方式が活用される。

N. Suzuki他, "Demonstration of 100-Gb/s/λ-Based Coherent WDM-PON System Using New AGC EDFA Based Upstream Preamplifier and Optically Superimposed AMCC Function," IEEE Journal of Lightwave Technology, vol.35, No.8, April 15, 2017.

デジタルコヒーレント伝送システムにおいてＡＭＣＣ方式が活用される場合、光段で主信号とＡＭＣＣ信号の分離が行われると、コヒーレント受信器における受信光強度が減少し（詳細には、ＰＤ（フォトダイオード）に入る主信号の光強度が減衰し）、雑音特性が劣化してしまう。よって、ＤＳＰ（デジタル信号処理部）段でＡＭＣＣ信号の分離を行う手法を実現することが重要である。
そこで、本発明は、重畳されたＡＭＣＣ信号と主信号とをＤＳＰ段において分離することができる技術を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、ＡＭＣＣ信号が位相変調によって主信号に重畳された信号光を受信してアナログ電気信号に変換し、受信信号の同相位相成分と直交位相成分とを出力するコヒーレント受信器と、前記受信信号のデジタル信号処理を行うことによって、前記受信信号から前記ＡＭＣＣ信号の符号系列と前記主信号の符号系列とを復調するデジタル信号処理部とを備えるコヒーレント光受信装置であって、前記主信号に重畳される前記ＡＭＣＣ信号の変調信号には、クロックが乗算されており、前記デジタル信号処理部は、前記コヒーレント受信器から出力された前記受信信号から前記主信号のシンボルを抽出し、出力するシンボル出力部と、前記ＡＭＣＣ信号の符号系列を復調するＡＭＣＣ信号符号系列復調部と、前記主信号の符号系列を復調する主信号符号系列復調部とを備え、前記ＡＭＣＣ信号符号系列復調部は、前記シンボル出力部から出力された前記受信信号に含まれる前記主信号を除去する主信号成分除去部と、前記主信号成分除去部によって前記主信号が除去された後の前記受信信号に含まれるクロック成分を除去するクロック成分除去部とを備える、コヒーレント光受信装置である。

本発明の一態様は、ＡＭＣＣ信号が位相変調によって主信号に重畳された信号光を受信してアナログ電気信号に変換し、受信信号の同相位相成分と直交位相成分とを出力するコヒーレント受信ステップと、前記受信信号のデジタル信号処理を行うことによって、前記受信信号から前記ＡＭＣＣ信号の符号系列と前記主信号の符号系列とを復調するデジタル信号処理ステップとを備えるコヒーレント光受信方法であって、前記主信号に重畳される前記ＡＭＣＣ信号の変調信号には、クロックが乗算されており、前記デジタル信号処理ステップには、前記コヒーレント受信ステップにおいて出力された前記受信信号から前記主信号のシンボルを抽出し、出力するシンボル出力ステップと、前記ＡＭＣＣ信号の符号系列を復調するＡＭＣＣ信号符号系列復調ステップと、前記主信号の符号系列を復調する主信号符号系列復調ステップとが含まれ、前記ＡＭＣＣ信号符号系列復調ステップには、前記シンボル出力ステップにおいて出力された前記受信信号に含まれる前記主信号を除去する主信号成分除去ステップと、前記主信号成分除去ステップにおいて前記主信号が除去された後の前記受信信号に含まれるクロック成分を除去するクロック成分除去ステップとが含まれる、コヒーレント光受信方法である。

本発明によれば、重畳されたＡＭＣＣ信号と主信号とをＤＳＰ（デジタル信号処理部）段において分離することができる技術を提供することができる。

第１実施形態のコヒーレント光受信装置が適用されたコヒーレント光伝送システムの一例を示す図である。 クロック乗算部における処理を説明するための図である。 図２に示すデジタル信号処理部の詳細構成の一例を示す図である。 第１実施形態のコヒーレント光受信装置において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態のコヒーレント光受信装置が適用されたコヒーレント光伝送システムに含まれるコヒーレント光送信装置のＩＱ変調器の一例を示す図である。 Ｉ信号とＱ信号とコンスタレーションとの関係を示す図である。 第２実施形態のコヒーレント光受信装置が適用されたコヒーレント光伝送システムに含まれるコヒーレント光送信装置のＩＱ変調器への変調信号について説明するための図である。 第３実施形態のコヒーレント光受信装置のデジタル信号処理部の詳細構成の一例を示す図である。 クロック逆数乗算部によって抽出されたＡＭＣＣ信号成分の時間波形などの一例を示す図である。 第３実施形態のコヒーレント光受信装置において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。

本発明のコヒーレント光受信装置およびコヒーレント光受信方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態のコヒーレント光受信装置３が適用されたコヒーレント光伝送システム１００の一例を示す図である。
図１に示す例では、コヒーレント光伝送システム１００に、コヒーレント光送信装置１と、光ファイバ２と、コヒーレント光受信装置３とが含まれる。
コヒーレント光送信装置１は、光源１１と、変調信号生成部１２と、ＩＱ変調器１３と、変調信号生成部１４と、クロック乗算部１５と、位相変調器１６とを備えている。

光源１１は連続光を出力する。光源１１としては、例えば半導体レーザなどが用いられる。
変調信号生成部１２には、主信号符号系列が入力される。変調信号生成部１２は、入力された主信号符号系列に基づいて、主信号の変調信号を生成する。主信号の変調信号には、Ｉ（同相位相）成分と、Ｑ（直交位相）成分とが含まれる。変調信号生成部１２によって生成された主信号の変調信号は、ＩＱ変調器１３に出力される。
ＩＱ変調器１３は、変調信号生成部１２から入力された主信号の変調信号に基づいて、主信号に対応するＩＱ変調を行う。ＩＱ変調器１３は、主信号に対応するＩＱ変調として、例えば４値のＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調を行う。ＩＱ変調器１３から出力される信号光のコンスタレーションは、例えば図１の左下に示すようになる。

変調信号生成部１４には、ＡＭＣＣ信号符号系列が入力される。変調信号生成部１４は、入力されたＡＭＣＣ信号符号系列に基づいて、ＡＭＣＣ信号の変調信号を生成する。変調信号生成部１４によって生成されたＡＭＣＣ信号の変調信号は、クロック乗算部１５に出力される。
クロック乗算部１５は、変調信号生成部１４から入力されたＡＭＣＣ信号の変調信号に、クロックを乗算する。クロック乗算部１５によって生成された信号（つまり、ＡＭＣＣ信号に対応する変調信号にクロックが乗算された信号）は、位相変調器１６に出力される。
仮に、クロック乗算部１５がＡＭＣＣ信号の変調信号にクロックを乗算しない場合、低速なＡＭＣＣ信号は、信号光キャリアと局発光の位相差である低速な位相オフセットと区別がつかないため、コヒーレント光受信装置３における位相オフセット補償において除去されてしまう。そこで、図１に示す例では、上述したように、クロック乗算部１５が、変調信号生成部１４から入力されたＡＭＣＣ信号の変調信号にクロックを乗算する。

図２はクロック乗算部１５における処理を説明するための図である。
詳細には、図２（Ａ）はクロック乗算部１５に入力されるＡＭＣＣ信号の変調信号（つまり、変調信号生成部１４によって生成されたＡＭＣＣ信号の変調信号）の一例を示している。図２（Ｂ）はクロック乗算部１５によって図２（Ａ）に示すＡＭＣＣ信号の変調信号に乗算されるクロック（クロック信号）の一例を示している。図２（Ｃ）はクロック乗算部１５から出力される信号（つまり、ＡＭＣＣ信号に対応する変調信号にクロックが乗算された信号）の一例を示している。
図２に示す例では、クロック（クロック信号）の振幅が、主信号のシンボルレートで変化する。
図２に示すように、ＡＭＣＣ信号に対応する変調信号にクロックを乗算することにより、コヒーレント光受信装置３における位相オフセット補償においてＡＭＣＣ信号が除去されてしまうことを回避することができる。

図１に示す例では、位相変調器１６が、クロック乗算部１５から入力された信号に基づいて、ＡＭＣＣ信号に対応する位相変調を行う。位相変調器１６は、ＡＭＣＣ信号に対応する位相変調として、例えば２値の位相変調を行う。また、位相変調器１６は、ＡＭＣＣ信号が位相変調によって主信号に重畳された信号光を光ファイバ２に出力する。位相変調器１６から出力される信号光（詳細には、コヒーレント光送信装置１から出力され、光ファイバ２を介して送信される信号光）のコンスタレーションは、例えば図１の中央下に示すようになる。
光ファイバ２は、コヒーレント光送信装置１から出力された信号光の伝送路として機能する。

光通信システムの長距離化、大容量化に向けてはデジタルコヒーレント伝送方式が実用化されている。デジタルコヒーレント伝送方式では、受信器にてコヒーレント受信を行うことで信号光の強度のみならず、位相成分の情報を取得する。この方式では、コヒーレント検波によって光電変換時の熱雑音の影響を抑制することができ、さらに伝送による波形劣化やデバイスの帯域制限による波形劣化をデジタル信号処理（ＤＳＰ）によって補償することができるため、高いロスバジェット改善効果が期待できる。

図１に示す例では、コヒーレント光受信装置３が、コヒーレント光送信装置１から出力され、光ファイバ２によって伝送された信号光を受信する。コヒーレント光受信装置３は、局発光生成部３１と、コヒーレント受信器３２と、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）３３と、デジタル信号処理部（ＤＳＰ処理部）３４とを備えている。
局発光生成部３１は、局発光を生成する。
コヒーレント受信器３２は、光ファイバ２によって伝送された信号光（つまり、ＡＭＣＣ信号が主信号に重畳された信号光）を受信し、光信号をアナログ電気信号に変換する。詳細には、コヒーレント受信器３２は、局発光生成部３１によって生成された局発光を用いてコヒーレント受信を行い、受信信号の同相位相（Ｉ）成分と直交位相（Ｑ）成分とを出力する。
つまり、コヒーレント受信器３２によって受信される信号光は、コヒーレント光送信装置１の位相変調器１６がＡＭＣＣ信号に対応する位相変調を行うことによって、ＡＭＣＣ信号が主信号に重畳されたものである。

アナログデジタル変換器３３は、コヒーレント受信器３２から出力されたアナログ電気信号（詳細には、コヒーレント受信器３２から出力された受信信号の同相位相成分および直交位相成分）をサンプリングして離散化する。
デジタル信号処理部３４は、アナログデジタル変換器３３によって離散化された受信信号のデジタル信号処理を行うことによって、受信信号からＡＭＣＣ信号に対応する符号系列と主信号に対応する符号系列とを復調する。

図３は図２に示すデジタル信号処理部３４の詳細構成の一例を示す図である。
図３に示す例では、デジタル信号処理部３４が、複素振幅算出部３４Ａと、等化処理部３４Ｂと、ダウンサンプリング部３４Ｃと、周波数オフセット補償部３４Ｄと、位相オフセット補償部３４Ｅと、ＡＭＣＣ信号符号系列復調部３４Ｆと、主信号符号系列復調部３４Ｇとを備えている。
複素振幅算出部３４Ａは、アナログデジタル変換器３３によって離散化された同相位相成分（Ｉ信号）と直交位相成分（Ｑ信号）とを含む受信信号の複素振幅を算出する。Ｉ信号の振幅をＥ_Ｉ、Ｑ信号の振幅をＥ_Ｑとすると、受信信号の複素振幅Ｅは下記の式によって表される。
Ｅ＝（Ｅ_Ｉ ^２＋Ｅ_Ｑ ^２）^１／２ｅｘｐｊ（ｔａｎ^－１（Ｅ_Ｑ／Ｅ_Ｉ））
ただし、（Ｅ_Ｉ ^２＋Ｅ_Ｑ ^２）^１／２は絶対値である。

等化処理部３４Ｂは、デジタルコヒーレント伝送方式における通常の等化処理（例えば伝送や送受信器による波形歪みの補償など）を行う。具体的には、等化処理部３４Ｂは、複素振幅算出部３４Ａから出力された信号の等化処理を行う。
ダウンサンプリング部３４Ｃは、デジタルコヒーレント伝送方式における通常のダウンサンプリング（例えば間引き処理など）を行う。具体的には、ダウンサンプリング部３４Ｃは、等化処理部３４Ｂから出力された信号のダウンサンプリングを行い、シンボルのみを抽出する。
周波数オフセット補償部３４Ｄは、デジタルコヒーレント伝送方式における通常の周波数オフセット補償（例えばコヒーレント光送信装置１の光源１１とコヒーレント光受信装置３の局発光生成部３１の局発光源との周波数オフセットを除去する処理など）を行う。具体的には、周波数オフセット補償部３４Ｄは、ダウンサンプリング部３４Ｃから出力された信号の周波数オフセット補償を行う。

位相オフセット補償部３４Ｅは、デジタルコヒーレント伝送方式における通常の位相オフセット補償（例えばコヒーレント光送信装置１の光源１１とコヒーレント光受信装置３の局発光生成部３１の局発光源との位相雑音を除去する処理など）を行う。具体的には、位相オフセット補償部３４Ｅは、周波数オフセット補償部３４Ｄから出力された信号の位相オフセット補償を行う。位相オフセット補償部３４Ｅは、コヒーレント受信器３２から出力された受信信号から主信号のシンボルを抽出し、出力するシンボル出力部として機能する。
位相オフセット補償部３４Ｅから出力される信号のコンスタレーションは、例えば図３の中央左に示すようになる。位相オフセット補償部３４Ｅから出力される受信信号には、主信号が含まれるのみならず、ＡＭＣＣ信号も位相雑音として重畳されている。そのため、図３の中央左のコンスタレーションで示すように、ＡＭＣＣ信号が重畳されていない場合よりもシンボル間距離が小さくなっている。つまり、位相オフセット補償部３４Ｅから出力される受信信号は、受信感度が劣化した状態になっている。
位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号は、ＡＭＣＣ信号符号系列復調部３４Ｆと主信号符号系列復調部３４Ｇとに入力される。

図３に示す例では、ＡＭＣＣ信号符号系列復調部３４Ｆが、位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号に含まれるＡＭＣＣ信号の符号系列を復調する。ＡＭＣＣ信号符号系列復調部３４Ｆは、主信号成分除去部３４Ｆ１と、クロック成分除去部３４Ｆ２と、高周波雑音除去部３４Ｆ３と、ダウンサンプリング部３４Ｆ４と、判定部３４Ｆ５とを備えている。
主信号成分除去部３４Ｆ１は、位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号に含まれる主信号を除去する。主信号成分除去部３４Ｆ１は、位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号をＭ乗する演算を行うＭ乗演算部３４Ｆ１１を備えている。例えばコヒーレント光送信装置１のＩＱ変調器１３が、主信号に対応するＩＱ変調として４値のＱＰＳＫ変調を行う場合、Ｍ乗演算部３４Ｆ１１は、位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号を４乗する演算を行う（つまり、Ｍ＝４）。
主信号成分除去部３４Ｆ１は、Ｍ乗演算部３４Ｆ１１が位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号をＭ乗する演算を行うことによって、位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号に含まれる主信号を除去する。

位相オフセット補償部３４Ｅから出力される受信信号の位相振幅Ｅ（ｎ）は、下記の式（１）によって表される。式（１）において、ｎ＝｛０，１，２，３，…｝はシンボルの時間を示している。
Ｅ（ｎ）＝ｅｘｐ（ｊ（φ_ｍａｉｎ（ｎ）＋φ_ＡＭＣＣ（ｎ）×φ_{ｃｌｏｃｋ}（ｎ））） （１）

上記の式（１）において、φ_ＡＭＣＣ（ｎ）は、受信信号に含まれるＡＭＣＣ信号を示している。例えばコヒーレント光送信装置１の位相変調器１６が、ＡＭＣＣ信号に対応する位相変調として２値の位相変調を行う場合、φ_ＡＭＣＣ＝ｋ，－ｋである。
φ_ｍａｉｎ（ｎ）は、受信信号に含まれる主信号を示している。例えばコヒーレント光送信装置１のＩＱ変調器１３が、主信号に対応するＩＱ変調として４値のＱＰＳＫ変調を行う場合、主信号の位相は、φ_ｍａｉｎ（ｎ）＝π１／４，π３／４，π５／４，π７／４のいずれかをとる。
φ_{ｃｌｏｃｋ}（ｎ）は、受信信号に含まれるクロックを示している。クロック周波数が、主信号のシンボルごとに正負が反転するような周波数に設定される場合（つまり、クロック周波数が主信号のシンボルレートの１／２である場合）、φ_{ｃｌｏｃｋ}（ｎ）は、下記のように表される。
ｎが奇数の場合、ｎ＝２ｍ＋１
ｎが偶数の場合、ｎ＝２ｍとすると、
φ_{ｃｌｏｃｋ}（２ｍ＋１）＝ｃ
φ_{ｃｌｏｃｋ}（２ｍ）＝－ｃ

Ｍ乗演算部３４Ｆ１１が位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号Ｅ（ｎ）をＭ乗する演算を行うと、Ｍ乗演算部３４Ｆ１１の演算結果は下記の式（２）で示すようになる。
Ｅ^４＝（ｅｘｐ（ｊ（φ_ｍａｉｎ＋φ_ＡＭＣＣ（ｎ）×φ_{ｃｌｏｃｋ}（ｎ））））^４
＝ｅｘｐ（ｊ（４φ_ｍａｉｎ＋４φ_ＡＭＣＣ（ｎ）φ_{ｃｌｏｃｋ}（ｎ））） （２）
この時、４φ_ｍａｉｎは下記のように表される。
φ_ｍａｉｎ＝π／４の時、
４φ_ｍａｉｎ＝４×（π／４）＝π
φ_ｍａｉｎ＝π３／４の時、
４φ_ｍａｉｎ＝４×（π３／４）＝３π＝π
φ_ｍａｉｎ＝π５／４の時、
４φ_ｍａｉｎ＝４×（π５／４）＝５π＝π
φ_ｍａｉｎ＝π７／４の時、
４φ_ｍａｉｎ＝４×（π７／４）＝７π＝π
このように、Ｍ乗演算部３４Ｆ１１が、位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号をＭ乗する演算を行うと、変調成分はすべてπになる。そのため、主信号成分除去部３４Ｆ１は、位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号に含まれる変調成分（主信号）を除去することができる。

主信号成分除去部３４Ｆ１から出力される受信信号のコンスタレーション（主信号成分除去部３４Ｆ１によって主信号が除去された後の受信信号のコンスタレーション）は、例えば図３の中央右に示すようになる。
図３に示す例では、クロック成分除去部３４Ｆ２が、主信号成分除去部３４Ｆ１によって主信号が除去された後の受信信号に含まれるクロック成分を除去する。クロック成分除去部３４Ｆ２は、複素共役積算出部３４Ｆ２１を備えている。複素共役積算出部３４Ｆ２１は、主信号成分除去部３４Ｆ１によって受信信号をＭ乗する演算が行われた後の信号に含まれる隣接する２つのシンボルの複素共役積を算出する。つまり、クロック成分除去部３４Ｆ２は、複素共役積算出部３４Ｆ２１が、主信号成分除去部３４Ｆ１によって受信信号をＭ乗する演算が行われた後の信号に含まれる隣接する２つのシンボルの複素共役積を算出することにより、主信号成分除去部３４Ｆ１によって主信号が除去された後の受信信号に含まれるクロック成分を除去する。

具体的には、Ｍ乗演算部３４Ｆ１１によって行われる演算（位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号Ｅ（ｎ）をＭ乗する演算）（Ｍ＝４）は、下記の式（３）によって表され、複素共役積算出部３４Ｆ２１によって行われる演算は、下記の式（４）によって表される。
Ｅ^４＝ｅｘｐ（ｊ（π＋４φ_ＡＭＣＣ（ｎ）φ_{ｃｌｏｃｋ}（ｎ））） （３）
Ｅ_ＡＭＣＣ（ｍ）＝Ｅ^４（２ｍ＋１）×（Ｅ^４（２ｍ））^＊
＝ｅｘｐ（ｊ（π＋４φ_ＡＭＣＣ（２ｍ＋１）×ｃ））
×ｅｘｐ（－ｊ（π＋４φ_ＡＭＣＣ（２ｍ）×－ｃ）））
＝ｅｘｐ（ｊ（８φ_ＡＭＣＣ（２ｍ）×ｃ）） （４）
ただし、＊は複素共役を示す。また、ＡＭＣＣ信号は主信号に比べて十分に遅く、φ_ＡＭＣＣ（２ｍ＋１）＝φ_ＡＭＣＣ（２ｍ）とする。
以上より、受信信号からクロック信号を除去し、ＡＭＣＣ信号を抽出することができる。

図３に示す例では、高周波雑音除去部３４Ｆ３が、クロック成分除去部３４Ｆ２によってクロック成分が除去された後の受信信号に含まれる高周波雑音を除去する。高周波雑音除去部３４Ｆ３は、ローパスフィルタ３４Ｆ３１を備えている。つまり、高周波雑音除去部３４Ｆ３は、ローパスフィルタ３４Ｆ３１を用いることにより、クロック成分が除去された後の受信信号に含まれる高周波雑音を除去する。
ダウンサンプリング部３４Ｆ４は、高周波雑音除去部３４Ｆ３による高周波成分の除去が行われた受信信号に対するダウンサンプリングを行うことによってＡＭＣＣ信号のシンボルを抽出する。詳細には、ダウンサンプリング部３４Ｆ４は、主信号のシンボルレートからＡＭＣＣ信号のシンボルレートへのダウンサンプリングを行う。
判定部３４Ｆ５は、閾値判定を行うことにより、受信信号に含まれるＡＭＣＣ信号の符号系列を復調する。

主信号符号系列復調部３４Ｇは、位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号に含まれる主信号の符号系列を復調する。主信号符号系列復調部３４Ｇは、ＡＭＣＣ信号成分除去部３４Ｇ１と、判定部３４Ｇ２とを備えている。
ＡＭＣＣ信号成分除去部３４Ｇ１は、位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号に含まれるＡＭＣＣ信号を除去する。ＡＭＣＣ信号成分除去部３４Ｇ１は複素共役積算出部３４Ｇ１１を備えている。
複素共役積算出部３４Ｇ１１は、高周波雑音除去部３４Ｆ３によって高周波雑音が除去された後の受信信号（詳細には、ローパスフィルタ３４Ｆ３１から出力された受信信号）と、位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号との複素共役積を算出する。

具体的には、複素共役積算出部３４Ｇ１１は、下記の式（５）によって表されるように、ＡＭＣＣ信号Ｅ_ＡＭＣＣの位相にクロックを乗算したものと、元の受信信号Ｅ（ｎ）との複素共役積を算出する。
Ｅ（ｎ）×ｅｘｐ（ｊ（８φ_ＡＭＣＣ（ｎ）×ｃ×φ_{ｃｌｏｃｋ}（ｎ）×α））^＊
＝ｅｘｐ（ｊ（φ_ｍａｉｎ（ｎ）＋φ_ＡＭＣＣ（ｎ）×φ_{ｃｌｏｃｋ}（ｎ）））
×ｅｘｐ（－ｊ（８φ_ＡＭＣＣ（ｎ）×ｃ×φ_{ｃｌｏｃｋ}（ｎ）×α））
＝ｅｘｐ（ｊ（φ_ｍａｉｎ（ｎ）＋φ_ＡＭＣＣ（ｎ）×φ_{ｃｌｏｃｋ}（ｎ）×（１－８ｃα）））
ここで、１－８ｃα＝０となるようにαを設定すれば
＝ｅｘｐ（ｊ（φ_ｍａｉｎ（ｎ））） （５）
以上より、主信号成分からＡＭＣＣ信号を除去することができ、主信号の雑音特性を改善することができる。
複素共役積算出部３４Ｇ１１から出力される信号のコンスタレーションは、例えば図３の左下に示すようになる。
判定部３４Ｇ２は、デジタルコヒーレント伝送方式における通常の閾値判定を行い、主信号符号系列を出力する。

コヒーレント光受信装置３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーとメモリーとを用いて構成可能である。コヒーレント光受信装置３は、プロセッサーがプログラムを実行することによって、デジタル信号処理部３４のＡＭＣＣ信号符号系列復調部３４Ｆ、主信号符号系列復調部３４Ｇ等として機能する。なお、コヒーレント光受信装置３の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されても良い。上記のプログラムは、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。コンピューター読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、半導体記憶装置（例えばＳＳＤ：Solid State Drive）等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスクや半導体記憶装置等の記憶装置である。上記のプログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

上述したように、第１実施形態のコヒーレント光受信装置３が適用されたコヒーレント光伝送システム１００では、コヒーレント光送信装置１の位相変調器１６が、位相変調によってＡＭＣＣ信号を主信号に重畳する。また、クロック乗算部１５が、ＡＭＣＣ信号の変調信号にクロックを乗算することで、コヒーレント光受信装置３の位相オフセット補償部３４ＥにおいてＡＭＣＣ信号が除去されることが回避される。
第１実施形態のコヒーレント光受信装置３では、Ｍ乗演算部３４Ｆ１１がＭ乗法を用いることにより、主信号成分除去部３４Ｆ１が主信号を除去し、ＡＭＣＣ信号を分離する。また、ＡＭＣＣ信号成分除去部３４Ｇ１が、ＡＭＣＣ信号を主信号から差し引くことで主信号の雑音特性を改善する。更に、複素共役積算出部３４Ｆ２１が、２つのシンボルの複素共役積をとることで受信信号からクロック成分を除去する。
第１実施形態のコヒーレント光受信装置３によれば、重畳されたＡＭＣＣ信号と主信号とをデジタル信号処理部３４において分離することができる。

図４は第１実施形態のコヒーレント光受信装置３において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。詳細には、図４（Ａ）は第１実施形態のコヒーレント光受信装置３において実行されるメイン処理を示しており、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のステップＳ４において実行される処理を示している。
図４に示す例では、ステップＳ１において、局発光生成部３１が、局発光を生成する。
次いで、ステップＳ２では、コヒーレント受信器３２が、光ファイバ２によって伝送された信号光（つまり、ＡＭＣＣ信号が主信号に重畳された信号光）を受信し、光信号をアナログ電気信号に変換し、受信信号の同相位相成分と直交位相成分とを出力する。主信号に重畳されるＡＭＣＣ信号の変調信号には、クロックが乗算されている。詳細には、ステップＳ２では、コヒーレント受信器３２が、ステップＳ１において生成された局発光を用いてコヒーレント受信を行う。
次いで、ステップＳ３では、アナログデジタル変換器３３が、コヒーレント受信器３２から出力されたアナログ電気信号をサンプリングして離散化する（つまり、アナログデジタル変換を行う）。
次いで、ステップＳ４では、デジタル信号処理部３４が、ステップＳ３において離散化された受信信号のデジタル信号処理を行うことによって、受信信号からＡＭＣＣ信号に対応する符号系列と主信号に対応する符号系列とを復調する。

詳細には、ステップＳ４Ａにおいて、複素振幅算出部３４Ａが、ステップＳ３において離散化された同相位相成分（Ｉ信号）と直交位相成分（Ｑ信号）とを含む受信信号の複素振幅を算出する。
次いで、ステップＳ４Ｂでは、等化処理部３４Ｂが、ステップＳ４Ａにおいて複素振幅算出部３４Ａから出力された信号の等化処理を行う。
次いで、ステップＳ４Ｃでは、ダウンサンプリング部３４Ｃが、ステップＳ４Ｂにおいて等化処理部３４Ｂから出力された信号のダウンサンプリングを行う。
次いで、ステップＳ４Ｄでは、周波数オフセット補償部３４Ｄが、ステップＳ４Ｃにおいてダウンサンプリング部３４Ｃから出力された信号の周波数オフセット補償を行う。
次いで、ステップＳ４Ｅでは、位相オフセット補償部３４Ｅが、ステップＳ４Ｄにおいて周波数オフセット補償部３４Ｄから出力された信号の位相オフセット補償を行う。

次いで、ステップＳ４Ｆでは、ＡＭＣＣ信号符号系列復調部３４Ｆが、ステップＳ４Ｅにおいて位相オフセット補償部３４Ｅから出力された信号に含まれるＡＭＣＣ信号の符号系列を復調する。
詳細には、ステップＳ４Ｆ１において、主信号成分除去部３４Ｆ１が、ステップＳ４Ｅにおいて位相オフセット補償部３４Ｅから出力された信号をＭ乗する演算を行うことによって、受信信号に含まれる主信号を除去する。
次いで、ステップＳ４Ｆ２では、クロック成分除去部３４Ｆ２が、ステップＳ４Ｆ１において受信信号をＭ乗する演算が行われた後の信号に含まれる隣接する２つのシンボルの複素共役積を算出することにより、ステップＳ４Ｆ１において主信号が除去された後の受信信号に含まれるクロック成分を除去する。
次いで、ステップＳ４Ｆ３では、高周波雑音除去部３４Ｆ３が、ローパスフィルタ３４Ｆ３１を用いることにより、ステップＳ４Ｆ２においてクロック成分が除去された後の受信信号に含まれる高周波雑音を除去する。

次いで、ステップＳ４Ｆ４では、ダウンサンプリング部３４Ｆ４が、ステップＳ４Ｆ３において高周波成分の除去が行われた受信信号に対するダウンサンプリングを行うことによってシンボルを抽出する。
次いで、ステップＳ４Ｆ５では、判定部３４Ｆ５が、閾値判定を行うことにより、受信信号に含まれるＡＭＣＣ信号の符号系列を復調する。

また、ステップＳ４Ｆ３に次いで、ステップＳ４Ｇでは、主信号符号系列復調部３４Ｇが、ステップＳ４Ｅにおいて位相オフセット補償部３４Ｅから出力された信号に含まれる主信号の符号系列を復調する。
詳細には、ステップＳ４Ｇ１において、ＡＭＣＣ信号成分除去部３４Ｇ１が、ステップＳ４Ｆ３において高周波雑音が除去された後の受信信号と、ステップＳ４Ｅにおいて位相オフセット補償部３４Ｅから出力された信号との複素共役積を算出することによって、位相オフセット補償部３４Ｅから出力された信号に含まれるＡＭＣＣ信号を除去する。
次いで、ステップＳ４Ｇ２では、判定部３４Ｇ２が、デジタルコヒーレント伝送方式における通常の閾値判定を行い、主信号符号系列を出力する。

＜第２実施形態＞
以下、本発明のコヒーレント光受信装置およびコヒーレント光受信方法の第２実施形態について説明する。
第２実施形態のコヒーレント光受信装置３は、後述する点を除き、上述した第１実施形態のコヒーレント光受信装置３と同様に構成されている。従って、第２実施形態のコヒーレント光受信装置３によれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態のコヒーレント光受信装置３と同様の効果を奏することができる。

図５は第２実施形態のコヒーレント光受信装置３が適用されたコヒーレント光伝送システム１００に含まれるコヒーレント光送信装置１のＩＱ変調器１３の一例を示す図である。
上述したように、図１に示す例では、コヒーレント光送信装置１が、ＩＱ変調器１３とは別に、ＡＭＣＣ信号に対応する位相変調を行う位相変調器１６を備えている。
一方、図５に示す例では、ＩＱ変調器１３が、主信号に対応するＩＱ変調を行うと共に、ＡＭＣＣ信号に対応する位相変調を行う。つまり、ＡＭＣＣ信号に対応する位相変調は、主信号に対応するＩＱ変調が行われるＩＱ変調器１３において行われる。ＩＱ変調器１３は、マッハツェンダ（ＭＺ）変調器１３Ａと、マッハツェンダ（ＭＺ）変調器１３Ｂと、π／２位相差設定部１３Ｃとを備えている。ＩＱ変調器１３には、光源１１（図１参照）から光が入力される。入力された光は２つの経路に分離され、分離された光の一方がマッハツェンダ変調器１３Ａに入力され、分離された光の他方がマッハツェンダ変調器１３Ｂに入力される
また、マッハツェンダ変調器１３Ａには、Ｉ信号（主信号の変調信号の同相位相成分）および直流バイアスが印加される。マッハツェンダ変調器１３Ａは、印加されたＩ信号および直流バイアスに基づいて、光源１１から入力された光の強度および位相を変調し、強度および位相が変調された光を出力する。
マッハツェンダ変調器１３Ｂには、Ｑ信号（主信号の変調信号の直交位相成分）および直流バイアスが印加される。マッハツェンダ変調器１３Ｂは、印加されたＱ信号および直流バイアスに基づいて、光源１１から入力された光の強度および位相を変調し、強度および位相が変調された光をπ／２位相差設定部１３Ｃに出力する。
π／２位相差設定部１３Ｃは、マッハツェンダ変調器１３Ａから出力される光の経路と、マッハツェンダ変調器１３Ｂから出力される光の経路との間にπ／２の位相差を設ける。

図６はＩ信号とＱ信号とコンスタレーションとの関係を示す図である。
π／２位相差設定部１３Ｃが、マッハツェンダ変調器１３Ａから出力される光の経路と、マッハツェンダ変調器１３Ｂから出力される光の経路との間にπ／２の位相差を設けることによって、図６に示すように、コンスタレーション上のＩ成分、Ｑ成分と、マッハツェンダ変調器１３Ａに印可されるＩ信号およびマッハツェンダ変調器１３Ｂに印可されるＱ信号とを対応づけることができる。

図７は第２実施形態のコヒーレント光受信装置３が適用されたコヒーレント光伝送システム１００に含まれるコヒーレント光送信装置１のＩＱ変調器１３への変調信号について説明するための図である。
詳細には、図７（Ａ）は主信号の変調信号の同相位相成分（Ｉ信号）の時間波形を示しており、図７（Ｂ）は主信号の変調信号の直交位相成分（Ｑ信号）の時間波形を示している。
図７（Ｃ）はＡＭＣＣ信号の時間波形を示している。詳細には、図７（Ｃ）はクロックを乗算する前のＡＭＣＣ信号の時間波形を示している。実際には、クロックが乗算された後のものがＡＭＣＣ信号として用いられる。ＡＭＣＣ信号は、１または０をとる２値の信号である。
図７（Ｄ）は、図７（Ｃ）に示すＡＭＣＣ信号が１の区間において符号が図７（Ａ）に示す主信号の変調信号の同相位相成分と同じであり、図７（Ｃ）に示すＡＭＣＣ信号が０の区間において符号が図７（Ａ）に示す主信号の変調信号の同相位相成分の逆となる信号を示している。
図７（Ｅ）は、図７（Ｃ）に示すＡＭＣＣ信号が１の区間において符号が図７（Ｂ）に示す主信号の変調信号の直交位相成分と逆となり、図７（Ｃ）に示すＡＭＣＣ信号が０の区間において符号が図７（Ｂ）に示す主信号の変調信号の直交位相成分と同じである信号を示している。
この時、図７（Ａ）に示す主信号の変調信号の同相位相成分と図７（Ｄ）に示す信号とを重ね合わせたものをＩＱ変調器１３のマッハツェンダ変調器１３Ａへの変調信号とし、かつ、図７（Ｂ）に示す主信号の変調信号の同相位相成分と図７（Ｅ）に示す信号とを重ね合わせたものをＩＱ変調器１３のマッハツェンダ変調器１３Ｂへの変調信号とする場合、１台のＩＱ変調器１３のみで主信号とＡＭＣＣ信号の両方の成分を含む信号光を生成することができる。

つまり、第２実施形態のコヒーレント光受信装置３のコヒーレント受信器３２によって受信される信号光は、第１実施形態のコヒーレント光受信装置３のコヒーレント受信器３２によって受信される信号光と同様に、ＡＭＣＣ信号に対応する位相変調を行うことによって、ＡＭＣＣ信号が主信号に重畳されたものである。
第１実施形態のコヒーレント光受信装置３が適用されたコヒーレント光伝送システム１００では、ＡＭＣＣ信号に対応する位相変調が、位相変調器１６において行われるのに対し、第３実施形態のコヒーレント光受信装置３が適用されたコヒーレント光伝送システム１００では、ＡＭＣＣ信号に対応する位相変調が、主信号に対応するＩＱ変調が行われるＩＱ変調器１３において行われる。以上のように第２実施形態の構成では、位相変調器１６が不要となるため、デバイス数削減によるコスト低減が期待される。

＜第３実施形態＞
以下、本発明のコヒーレント光受信装置およびコヒーレント光受信方法の第３実施形態について説明する。
第３実施形態のコヒーレント光受信装置３は、後述する点を除き、上述した第１実施形態のコヒーレント光受信装置３と同様に構成されている。従って、第３実施形態のコヒーレント光受信装置３によれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態のコヒーレント光受信装置３と同様の効果を奏することができる。

第３実施形態のコヒーレント光受信装置３は、第１実施形態のコヒーレント光受信装置３と同様に、局発光生成部３１と、コヒーレント受信器３２と、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）３３と、デジタル信号処理部（ＤＳＰ処理部）３４とを備えている。
コヒーレント受信器３２は、第１実施形態のコヒーレント光受信装置３のコヒーレント受信器３２と同様に、ＡＭＣＣ信号が位相変調によって主信号に重畳された信号光を受信してアナログ電気信号に変換し、受信信号の同相位相成分と直交位相成分とを出力する。
デジタル信号処理部３４は、第１実施形態のコヒーレント光受信装置３のデジタル信号処理部３４と同様に、受信信号のデジタル信号処理を行うことによって、受信信号からＡＭＣＣ信号の符号系列と主信号の符号系列とを復調する。

図８は第３実施形態のコヒーレント光受信装置３のデジタル信号処理部３４の詳細構成の一例を示す図である。
図８に示す例では、デジタル信号処理部３４が、複素振幅算出部３４Ａと、等化処理部３４Ｂと、ダウンサンプリング部３４Ｃと、周波数オフセット補償部３４Ｄと、位相オフセット補償部３４Ｅと、ＡＭＣＣ信号符号系列復調部３４Ｆと、主信号符号系列復調部３４Ｇとを備えている。
複素振幅算出部３４Ａは、第１実施形態のコヒーレント光受信装置３の複素振幅算出部３４Ａと同様に、アナログデジタル変換器３３によって離散化された同相位相成分（Ｉ信号）と直交位相成分（Ｑ信号）とを含む受信信号の複素振幅を算出する。

等化処理部３４Ｂは、第１実施形態のコヒーレント光受信装置３の等化処理部３４Ｂと同様に、複素振幅算出部３４Ａから出力された信号の等化処理を行う。
ダウンサンプリング部３４Ｃは、第１実施形態のコヒーレント光受信装置３のダウンサンプリング部３４Ｃと同様に、等化処理部３４Ｂから出力された信号のダウンサンプリングを行う。
周波数オフセット補償部３４Ｄは、第１実施形態のコヒーレント光受信装置３の周波数オフセット補償部３４Ｄと同様に、ダウンサンプリング部３４Ｃから出力された信号の周波数オフセット補償を行う。

位相オフセット補償部３４Ｅは、第１実施形態のコヒーレント光受信装置３の位相オフセット補償部３４Ｅと同様に、周波数オフセット補償部３４Ｄから出力された信号の位相オフセット補償を行う。
位相オフセット補償部３４Ｅから出力される信号のコンスタレーションは、例えば図８の中央左に示すようになる。
位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号は、ＡＭＣＣ信号符号系列復調部３４Ｆと主信号符号系列復調部３４Ｇとに入力される。

図８に示す例では、ＡＭＣＣ信号符号系列復調部３４Ｆが、位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号に含まれるＡＭＣＣ信号の符号系列を復調する。ＡＭＣＣ信号符号系列復調部３４Ｆは、主信号成分除去部３４Ｆ１と、偏角算出部３４Ｆ６と、π減算部３４Ｆ７と、クロック逆数乗算部３４Ｆ８と、高周波雑音除去部３４Ｆ３と、ダウンサンプリング部３４Ｆ４と、判定部３４Ｆ５とを備えている。
主信号成分除去部３４Ｆ１は、第１実施形態のコヒーレント光受信装置３の主信号成分除去部３４Ｆ１と同様に、Ｍ乗演算部３４Ｆ１１が位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号をＭ乗する演算を行うことによって、位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号に含まれる主信号を除去する。
主信号成分除去部３４Ｆ１から出力される受信信号のコンスタレーション（主信号成分除去部３４Ｆ１によって主信号が除去された後の受信信号のコンスタレーション）は、例えば図８の中央右に示すようになる。

図８に示す例では、偏角算出部３４Ｆ６が、主信号成分除去部３４Ｆ１のＭ乗演算部３４Ｆ１１によってＭ乗された受信信号の複素振幅の偏角を算出する。
Ｍ乗演算部３４Ｆ１１によってＭ乗された受信信号の複素振幅は、下記の式（６）によって表される（Ｍ＝４）。
Ｅ^４＝ｅｘｐ（ｊ（π＋４φ_ＡＭＣＣ（ｎ）φ_{ｃｌｏｃｋ}（ｎ））） （６）
偏角算出部３４Ｆ６によって算出される偏角は、下記の式（７）によって表される。
Ａｒｇ（Ｅ^４）＝π＋４φ_ＡＭＣＣ（ｎ）φ_{ｃｌｏｃｋ}（ｎ） （７）

図８に示す例では、π減算部３４Ｆ７が、偏角算出部３４Ｆ６によって算出された偏角からπを減算する。
π減算部３４Ｆ７による演算結果は、下記の式（８）によって表される。
Ａｒｇ（Ｅ^４）－π＝４φ_ＡＭＣＣ（ｎ）φ_{ｃｌｏｃｋ}（ｎ） （８）
クロック逆数乗算部３４Ｆ８は、π減算部３４Ｆ７によって算出された偏角からπが減算されたものに、クロックの逆数を乗算する。つまり、クロック逆数乗算部３４Ｆ８は、主信号に重畳されるＡＭＣＣ信号の変調信号に対してコヒーレント光送信装置１のクロック乗算部１５によって乗算されたクロックの逆数を、π減算部３４Ｆ７によって算出された偏角からπが減算されたものに乗算する。
クロック逆数乗算部３４Ｆ８による演算結果は、下記の式（９）によって表される。
（Ａｒｇ（Ｅ^４）－π）×（１／φ_{ｃｌｏｃｋ}（ｎ））＝４φ_ＡＭＣＣ（ｎ） （９）
以上より、クロック逆数乗算部３４Ｆ８は、受信信号からＡＭＣＣ信号成分を抽出することができる。

図９はクロック逆数乗算部３４Ｆ８によって抽出されたＡＭＣＣ信号成分の時間波形などの一例を示す図である。
詳細には、図９（Ａ）はコヒーレント光送信装置１のクロック乗算部１５によって乗算されるクロックの時間波形の一例を示している。図９（Ｂ）はコヒーレント光送信装置１の変調信号生成部１４からクロック乗算部１５に入力されるＡＭＣＣ信号の変調信号の時間波形の一例を示している。図９（Ｃ）はクロック乗算部１５の演算結果の時間波形（コヒーレント光送信装置１によって送信される光信号に含まれるＡＭＣＣ信号成分の時間波形）の一例を示している。図９（Ｄ）はクロック逆数乗算部３４Ｆ８の演算結果の時間波形（受信信号から抽出されたＡＭＣＣ信号成分の時間波形）の一例を示している。
図９に示すように、クロック逆数乗算部３４Ｆ８は、受信信号からＡＭＣＣ信号成分（コヒーレント光送信装置１の変調信号生成部１４によって生成されたＡＭＣＣ信号の変調信号）を抽出することができる。

図８に示す例では、高周波雑音除去部３４Ｆ３が、クロック逆数乗算部３４Ｆ８によってクロックの逆数が乗算された後のものに含まれる高周波雑音を除去する。高周波雑音除去部３４Ｆ３は、高周波雑音除去部３４Ｆ３は、ローパスフィルタ３４Ｆ３１を備えている。つまり、高周波雑音除去部３４Ｆ３は、ローパスフィルタ３４Ｆ３１を用いることにより、クロックの逆数が乗算された後のものに含まれる高周波雑音を除去する。
ダウンサンプリング部３４Ｆ４は、第１実施形態のコヒーレント光受信装置３のダウンサンプリング部３４Ｆ４と同様に、主信号のシンボルレートからＡＭＣＣ信号のシンボルレートへのダウンサンプリングを行う。
判定部３４Ｆ５は、第１実施形態のコヒーレント光受信装置３の判定部３４Ｆ５と同様に、閾値判定を行うことにより、受信信号に含まれるＡＭＣＣ信号の符号系列を復調する。

主信号符号系列復調部３４Ｇは、位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号に含まれる主信号の符号系列を復調する。主信号符号系列復調部３４Ｇは、ＡＭＣＣ信号成分除去部３４Ｇ３と、判定部３４Ｇ２とを備えている。
ＡＭＣＣ信号成分除去部３４Ｇ３は、位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号に含まれるＡＭＣＣ信号を除去する。ＡＭＣＣ信号成分除去部３４Ｇ３は、複素振幅算出部３４Ｇ３１と、複素共役積算出部３４Ｇ３２とを備えている。
複素振幅算出部３４Ｇ３１は、高周波雑音除去部３４Ｆ３によって高周波雑音が除去された後のものにクロックを乗算し、絶対値が１の複素振幅を算出する。
複素振幅算出部３４Ｇ３１による演算結果（絶対値が１の複素振幅）は、下記によって表される。
ｅｘｐ（ｊ（４φ_ＡＭＣＣ（ｎ）φ_{ｃｌｏｃｋ}（ｎ）×β））

複素共役積算出部３４Ｇ３２は、複素振幅算出部３４Ｇ３１によって算出された絶対値が１の複素振幅と、位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号との複素共役積を算出する。
具体的には、複素共役積算出部３４Ｇ３２は、下記の式（１０）によって表されるように、絶対値が１の複素振幅と、元の受信信号Ｅ（ｎ）との複素共役積を算出する。
Ｅ（ｎ）×（ｅｘｐ（ｊ（４φ_ＡＭＣＣ（ｎ）φ_{ｃｌｏｃｋ}（ｎ）×β）））^＊
＝ｅｘｐ（ｊ（φ_ｍａｉｎ（ｎ）＋φ_ＡＭＣＣ（ｎ）×φ_{ｃｌｏｃｋ}（ｎ）））
×ｅｘｐ（－ｊ（４βφ_ＡＭＣＣ（ｎ）φ_{ｃｌｏｃｋ}（ｎ）））
＝ｅｘｐ（ｊ（φ_ｍａｉｎ（ｎ）＋φ_ＡＭＣＣ（ｎ）×φ_{ｃｌｏｃｋ}（ｎ）×（１－４β）））
ここで、１－４β＝０となるようにβを設定すれば
＝ｅｘｐ（ｊ（φ_ｍａｉｎ（ｎ））） （１０）
以上より、主信号成分からＡＭＣＣ信号を除去することができ、主信号の雑音特性を改善することができる。
複素共役積算出部３４Ｇ３２から出力される信号のコンスタレーションは、例えば図８の左下に示すようになる。
判定部３４Ｇ２は、第１実施形態のコヒーレント光受信装置３の判定部３４Ｇ２と同様に、デジタルコヒーレント伝送方式における通常の閾値判定を行い、主信号符号系列を出力する。

上述したように、第３実施形態のコヒーレント光受信装置３では、クロック逆数乗算部３４Ｆ８が、受信信号に対してクロックの逆数を乗算することでクロックを除去する。
第３実施形態のコヒーレント光受信装置３によれば、重畳されたＡＭＣＣ信号と主信号とをデジタル信号処理部３４において分離することができる。

図１０は第３実施形態のコヒーレント光受信装置３において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。詳細には、図１０（Ａ）は第３実施形態のコヒーレント光受信装置３において実行されるメイン処理を示しており、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のステップＳ１４において実行される処理を示している。
図１０に示す例では、ステップＳ１１において、図４のステップＳ１と同様に、局発光生成部３１が、局発光を生成する。
次いで、ステップＳ１２では、図４のステップＳ２と同様に、コヒーレント受信器３２が、光ファイバ２によって伝送された信号光（つまり、ＡＭＣＣ信号が主信号に重畳された信号光）を受信し、光信号をアナログ電気信号に変換し、受信信号の同相位相成分と直交位相成分とを出力する。主信号に重畳されるＡＭＣＣ信号の変調信号には、クロックが乗算されている。
次いで、ステップＳ１３では、図４のステップＳ３と同様に、アナログデジタル変換器３３が、コヒーレント受信器３２から出力されたアナログ電気信号をサンプリングして離散化する（つまり、アナログデジタル変換を行う）。
次いで、ステップＳ１４では、デジタル信号処理部３４が、ステップＳ３において離散化された受信信号のデジタル信号処理を行うことによって、受信信号からＡＭＣＣ信号に対応する符号系列と主信号に対応する符号系列とを復調する。

詳細には、ステップＳ１４Ａにおいて、図４のステップＳ４Ａと同様に、複素振幅算出部３４Ａが、ステップＳ１３において離散化された同相位相成分（Ｉ信号）と直交位相成分（Ｑ信号）とを含む受信信号の複素振幅を算出する。
次いで、ステップＳ１４Ｂでは、図４のステップＳ４Ｂと同様に、等化処理部３４Ｂが、ステップＳ１４Ａにおいて複素振幅算出部３４Ａから出力された信号の等化処理を行う。
次いで、ステップＳ１４Ｃでは、図４のステップＳ４Ｃと同様に、ダウンサンプリング部３４Ｃが、ステップＳ１４Ｂにおいて等化処理部３４Ｂから出力された信号のダウンサンプリングを行う。
次いで、ステップＳ１４Ｄでは、図４のステップＳ４Ｄと同様に、周波数オフセット補償部３４Ｄが、ステップＳ１４Ｃにおいてダウンサンプリング部３４Ｃから出力された信号の周波数オフセット補償を行う。
次いで、ステップＳ１４Ｅでは、図４のステップＳ４Ｅと同様に、位相オフセット補償部３４Ｅが、ステップＳ１４Ｄにおいて周波数オフセット補償部３４Ｄから出力された信号の位相オフセット補償を行う。

次いで、ステップＳ１４Ｆでは、ＡＭＣＣ信号符号系列復調部３４Ｆが、ステップＳ１４Ｅにおいて位相オフセット補償部３４Ｅから出力された信号に含まれるＡＭＣＣ信号の符号系列を復調する。
詳細には、ステップＳ１４Ｆ１において、図４のステップＳ４Ｆ１と同様に、主信号成分除去部３４Ｆ１が、ステップＳ１４Ｅにおいて位相オフセット補償部３４Ｅから出力された信号をＭ乗する演算を行うことによって、受信信号に含まれる主信号を除去する。
次いで、ステップＳ１４Ｆ６では、偏角算出部３４Ｆ６が、ステップＳ１４Ｆ１においてＭ乗された受信信号の複素振幅の偏角を算出する。
次いで、ステップＳ１４Ｆ７では、π減算部３４Ｆ７が、ステップＳ１４Ｆ６において算出された偏角からπを減算する。
次いで、ステップＳ１４Ｆ８では、クロック逆数乗算部３４Ｆ８が、ステップＳ１４Ｆ７において算出された偏角からπが減算されたものに、クロックの逆数を乗算する。
次いで、ステップＳ１４Ｆ３では、図４のステップＳ４Ｆ３と同様に、高周波雑音除去部３４Ｆ３が、ローパスフィルタ３４Ｆ３１を用いることにより、ステップＳ１４Ｆ８においてクロックの逆数が乗算された後のものに含まれる高周波雑音を除去する。

次いで、ステップＳ１４Ｆ４では、図４のステップＳ４Ｆ４と同様に、ダウンサンプリング部３４Ｆ４が、ステップＳ１４Ｆ３において高周波成分の除去が行われた受信信号に対するダウンサンプリングを行うことによってシンボルを抽出する。
次いで、ステップＳ１４Ｆ５では、図４のステップＳ４Ｆ５と同様に、判定部３４Ｆ５が、閾値判定を行うことにより、受信信号に含まれるＡＭＣＣ信号の符号系列を復調する。

また、ステップＳ１４Ｆ３に次いで、ステップＳ１４Ｇでは、主信号符号系列復調部３４Ｇが、ステップＳ１４Ｅにおいて位相オフセット補償部３４Ｅから出力された信号に含まれる主信号の符号系列を復調する。
詳細には、ステップＳ１４Ｇ３において、ＡＭＣＣ信号成分除去部３４Ｇ３が、ステップＳ１４Ｅにおいて位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号に含まれるＡＭＣＣ信号を除去する。
更に詳細には、ステップＳ１４Ｇ３１において、複素振幅算出部３４Ｇ３１が、ステップＳ１４Ｆ３において高周波雑音が除去された後のものにクロックを乗算し、絶対値が１の複素振幅を算出する。
次いで、ステップＳ１４Ｇ３２では、複素共役積算出部３４Ｇ３２が、ステップＳ１４Ｇ３１において算出された絶対値が１の複素振幅と、ステップＳ１４Ｅにおいて位相オフセット補償部３４Ｅから出力された受信信号との複素共役積を算出する。
次いで、ステップＳ１４Ｇ２では、図４のステップＳ４Ｇ２と同様に、判定部３４Ｇ２が、デジタルコヒーレント伝送方式における通常の閾値判定を行い、主信号符号系列を出力する。

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。

本発明のコヒーレント光受信装置およびコヒーレント光受信方法は、コヒーレント光伝送システムに適用可能である。

１００…コヒーレント光伝送システム、１…コヒーレント光送信装置、１１…光源、１２…変調信号生成部、１３…ＩＱ変調器、１３Ａ…マッハツェンダ変調器、１３Ｂ…マッハツェンダ変調器、１３Ｃ…π／２位相差設定部、１４…変調信号生成部、１５…クロック乗算部、１６…位相変調器、２…光ファイバ、３…コヒーレント光受信装置、３１…局発光生成部、３２…コヒーレント受信器、３３…アナログデジタル変換器、３４…デジタル信号処理部、３４Ａ…複素振幅算出部、３４Ｂ…等化処理部、３４Ｃ…ダウンサンプリング部、３４Ｄ…周波数オフセット補償部、３４Ｅ…位相オフセット補償部、３４Ｆ…ＡＭＣＣ信号符号系列復調部、３４Ｆ１…主信号成分除去部、３４Ｆ１１…Ｍ乗演算部、３４Ｆ２…クロック成分除去部、３４Ｆ２１…複素共役積算出部、３４Ｆ３…高周波雑音除去部、３４Ｆ３１…ローパスフィルタ、３４Ｆ４…ダウンサンプリング部、３４Ｆ５…判定部、３４Ｆ６…偏角算出部、３４Ｆ７…π減算部、３４Ｆ８…クロック逆数乗算部、３４Ｇ…主信号符号系列復調部、３４Ｇ１…ＡＭＣＣ信号成分除去部、３４Ｇ１１…複素共役積算出部、３４Ｇ２…判定部、３４Ｇ３…ＡＭＣＣ信号成分除去部、３４Ｇ３１…複素振幅算出部、３４Ｇ３２…複素共役積算出部

Claims (8)

1. ＡＭＣＣ（auxiliary management and control channel）信号が位相変調によって主信号に重畳された信号光を受信してアナログ電気信号に変換し、受信信号の同相位相成分と直交位相成分とを出力するコヒーレント受信器と、
   前記受信信号のデジタル信号処理を行うことによって、前記受信信号から前記ＡＭＣＣ信号の符号系列と前記主信号の符号系列とを復調するデジタル信号処理部とを備えるコヒーレント光受信装置であって、
   前記主信号に重畳される前記ＡＭＣＣ信号の変調信号には、クロックが乗算されており、
   前記デジタル信号処理部は、
   前記コヒーレント受信器から出力された前記受信信号から前記主信号のシンボルを抽出し、出力するシンボル出力部と、前記ＡＭＣＣ信号の符号系列を復調するＡＭＣＣ信号符号系列復調部と、前記主信号の符号系列を復調する主信号符号系列復調部とを備え、
   前記ＡＭＣＣ信号符号系列復調部は、
   前記シンボル出力部から出力された前記受信信号に含まれる前記主信号を除去する主信号成分除去部と、
   前記主信号成分除去部によって前記主信号が除去された後の前記受信信号に含まれるクロック成分を除去するクロック成分除去部とを備える、
   コヒーレント光受信装置。
2. 前記クロック成分除去部は、前記主信号成分除去部によって前記主信号が除去された後の前記受信信号に含まれる隣接する２つのシンボルの複素共役積を算出することにより、前記クロック成分を除去する、
   請求項１に記載のコヒーレント光受信装置。
3. 前記主信号成分除去部によって前記主信号が除去された前記受信信号の複素振幅の偏角を算出する偏角算出部と、
   前記偏角算出部によって算出された前記偏角からπを減算するπ減算部と、
   前記π減算部によって算出された前記偏角からπが減算されたものに、前記クロックの逆数を乗算するクロック逆数乗算部とを備える、
   請求項１に記載のコヒーレント光受信装置。
4. 前記主信号符号系列復調部は、前記ＡＭＣＣ信号符号系列復調部で得られた前記ＡＭＣＣ信号をもとに前記シンボル出力部から出力された前記受信信号に含まれる前記ＡＭＣＣ信号を除去するＡＭＣＣ信号成分除去部を備える、
   請求項１に記載のコヒーレント光受信装置。
5. 前記ＡＭＣＣ信号符号系列復調部は、
   前記クロック成分除去部によって前記クロック成分が除去された後の前記受信信号に含まれる高周波雑音を除去する高周波雑音除去部を備え、
   前記ＡＭＣＣ信号成分除去部は、
   前記高周波雑音除去部によって前記高周波雑音が除去された後の前記受信信号と、前記シンボル出力部から出力された前記受信信号との複素共役積を算出することによって、前記ＡＭＣＣ信号を除去する、
   請求項４に記載のコヒーレント光受信装置。
6. 前記コヒーレント受信器によって受信される前記信号光は、前記ＡＭＣＣ信号に対応する位相変調を行うことによって、前記ＡＭＣＣ信号が前記主信号に重畳されたものであり、
   前記ＡＭＣＣ信号に対応する前記位相変調は、前記主信号に対応するＩＱ変調が行われるＩＱ変調器において行われたものである、
   請求項１に記載のコヒーレント光受信装置。
7. 前記ＡＭＣＣ信号符号系列復調部は、前記クロック逆数乗算部によって前記クロックの逆数が乗算された後のものに含まれる高周波雑音を除去する高周波雑音除去部を備え、
   前記主信号符号系列復調部は、前記シンボル出力部から出力された前記受信信号に含まれる前記ＡＭＣＣ信号を除去するＡＭＣＣ信号成分除去部を備え、
   前記ＡＭＣＣ信号成分除去部は、
   前記高周波雑音除去部によって前記高周波雑音が除去された後のものに前記クロックを乗算し、絶対値が１の複素振幅を算出する複素振幅算出部と、
   前記複素振幅算出部によって算出された前記絶対値が１の複素振幅と、前記シンボル出力部から出力された前記受信信号との複素共役積を算出する複素共役積算出部とを備える、
   請求項３に記載のコヒーレント光受信装置。
8. ＡＭＣＣ信号が位相変調によって主信号に重畳された信号光を受信してアナログ電気信号に変換し、受信信号の同相位相成分と直交位相成分とを出力するコヒーレント受信ステップと、
   前記受信信号のデジタル信号処理を行うことによって、前記受信信号から前記ＡＭＣＣ信号の符号系列と前記主信号の符号系列とを復調するデジタル信号処理ステップとを備えるコヒーレント光受信方法であって、
   前記主信号に重畳される前記ＡＭＣＣ信号の変調信号には、クロックが乗算されており、
   前記デジタル信号処理ステップには、前記コヒーレント受信ステップにおいて出力された前記受信信号から前記主信号のシンボルを抽出し、出力するシンボル出力ステップと、前記ＡＭＣＣ信号の符号系列を復調するＡＭＣＣ信号符号系列復調ステップと、前記主信号の符号系列を復調する主信号符号系列復調ステップとが含まれ、
   前記ＡＭＣＣ信号符号系列復調ステップには、
   前記シンボル出力ステップにおいて出力された前記受信信号に含まれる前記主信号を除去する主信号成分除去ステップと、
   前記主信号成分除去ステップにおいて前記主信号が除去された後の前記受信信号に含まれるクロック成分を除去するクロック成分除去ステップとが含まれる、
   コヒーレント光受信方法。

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