JP5278001B2

JP5278001B2 - 光通信システムおよび光受信器

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Publication number: JP5278001B2
Application number: JP2009018840A
Authority: JP
Inventors: 久雄中島; 剛司星田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2029-01-29
Also published as: EP2214332B1; US20100189445A1; JP2010178090A; US8406635B2; EP2214332A1

Description

本発明は、デジタルコヒーレント光受信器、およびデジタルコヒーレント光受信器を備える光通信システムに係わる。

インターネットの普及に伴って、光通信システムの大容量化が進められている。たとえば、幹線系では、１波長当たり、40Gbit/sを越える信号を伝送可能な光送信器および光受信器の研究が行われている。

１波長当たりビットレートを高くすると、光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）耐力の低下や、伝送路の波長分散、偏波モード分散、非線形効果などに起因する波形歪みによる信号品質の劣化が大きくなる。このため、近年、ＯＳＮＲ耐力および波形歪み耐力の高いデジタルコヒーレント受信方式が注目されている。

デジタルコヒーレント受信方式では、受信信号から光強度情報および位相情報が抽出され、デジタル信号処理回路により復調が行われる。そして、デジタルコヒーレント受信方式では、コヒーレント受信によるＯＳＮＲ耐力の改善、およびデジタル信号処理回路による波形歪みの補償が実現されるので、40Gbit/sを越える光通信システムでも高い信頼性が得られる。なお、光ＱＰＳＫ信号をコヒーレント検波で受信する技術は、例えば、非特許文献１に記載されている。

また、光通信システムにおいて、送信器と受信器との間でデータ信号とは別の特定の情報を伝送する構成が知られている。例えば、送信器と受信器との間で監視情報または制御情報を送信することにより、伝送特性の向上、柔軟なネットワークの構築、通信機器の低コスト化の実現が期待されている。

特許文献１に記載のシステムでは、送信局は、送信レベルを調整する出力制御部を備える。出力制御部は、受信局からのフィードバック情報を受けて、受信局における各チャネルの光強度が一定のレベルになるように、各チャネルの送信レベルを調整する。

非特許文献２に記載のシステムでは、受信局は、ビット誤り率をモニタすることにより伝送路の波長分散を推定し、その推定結果を送信局にフィードバックする。送信局は、受信局からの通知に基づいて、伝送路の波長分散を補償するための波形歪みを送信信号に付加する機能（プリディストーション機能）を備える。

特開平５−２９２０３３号公報

D. Ly-Gagnon et al, "Coherent Detection of Optical Quadrature Phase-Shift Keying Signals With Carrier Phase Estimation", IEEE Journal of Lightwave Technology, vol.24, No.1, pp12-21, January 2006 D. McGhan, "Electronic Dispersion Compensation", OFC 2006, OWK1, 2006

上述のように、コヒーレント受信を利用する光通信システムにおいて、送信器と受信器との間で、データ信号に加えて制御信号を伝送する方法について提案がされている。しかし、従来技術においては、一般に、受信器において専用回路を用いて制御信号が再生されていた。このため、受信器の回路規模が大きくなっていた。あるいは、制御信号のために専用の波長が割り当てられる構成では、波長資源の利用効率が悪かった。なお、この問題は、制御信号を伝送するシステムに限定されるものではなく、データ信号とは別の各種情報を伝送するシステムにおいて発生し得る。

このため、デジタルコヒーレント受信を利用する光通信システムにおいて、データ信号と共に伝送される制御信号を再生するための処理を少なくすることが望まれている。

本発明の１つの実施形態の光通信システムは、光伝送路を介して光信号を伝送する構成であり、送信器において、第１のデータ信号および第２のデータ信号を伝送する光信号を生成する光信号生成部と、受信器において、前記光信号を表すデジタル信号を生成するフロントエンド部と、前記受信器において、前記デジタル信号を利用して前記光信号の状態を検出し、その状態を表す状態情報を出力する検出部と、前記受信器において、前記第１のデータ信号を再生するために、前記状態情報に基づいて前記デジタル信号を制御する状態制御部と、前記受信器において、前記状態情報に基づいて、前記第２のデータ信号を再生する再生部、を備える。

上記光通信システムにおいて、光信号の状態を表す状態情報は、第１のデータ信号を再生するための前記デジタル信号を制御するために使用される。そして、再生部は、この状態情報に基づいて第２のデータ信号を再生する。したがって、第２のデータ信号を再生するための処理が少なくなる。

開示の構成によれば、デジタルコヒーレント受信を利用する光通信システムにおいて、データ信号と共に伝送される制御信号を再生するための処理が少なくなる。

実施形態の光通信システムの構成を示す図である。第１の実施例に係る光通信システムの構成を示す図である。監視制御信号とキャリア周波数の関係を示す図である。周波数オフセット検出部の実施例である。周波数オフセット補償部の実施例である。差動プリコード回路および差動復号回路の実施例である。監視制御信号の送信および検出について説明する図である。第１の実施例の変形例である。第２の実施例に係る光通信システムの構成を示す図である。位相同期回路の実施例である。第２の実施例に係る光通信システムの構成を示す図である。偏波トラッキング回路の実施例である。副搬送波を使用する前処理部の実施例である。セルフコヒーレント受信器の構成を示す図である。１組の通信装置の間で双方向通信を行う光通信システムの構成を示す図である。

図１は、実施形態の光通信システムの構成を示す図である。実施形態の光通信システム１においては、送信器２から受信器３へ光伝送路４を介して光信号が伝送される。光伝送路４には、必要に応じて、１または複数の中継器５が設けられる。中継器５は、光信号を増幅するための光アンプを備えている。また、光中継器５は、必要に応じて、光信号の波形を整形する機能、分散を補償する機能などを備えてもよい。

送信器２は、光信号生成部１０を備える。光信号生成部１０は、信号光源１１および光変調器１２を備える。信号光源１１は、例えばレーザ発振器であり、所定の周波数帯（例えば、ＣバンドまたはＬバンド等）の信号光を生成する。信号光源１１によって生成される信号光は、この実施例では、連続光である。光信号生成部１０は、外部変調方式の実施例を示しているが、直接変調方式でもよい。

光変調器１２は、データ信号に従って信号光を変調する。変調方式は、特に限定されるものではなく、例えば、ＰＳＫ、ＱＡＭなどである。データ信号のデータレートは、特に限定されるものではないが、例えば、数Gbit/s〜数１０Gbit/sである。

光信号生成部１０は、データ信号に監視制御信号を重畳する。この実施例では、光信号生成部１０は、例えば、搬送波のキャリア周波数、キャリア位相、偏波状態などを用いて監視制御信号を重畳する。なお、監視制御信号のシンボルレートは、データ信号と比較して十分に遅く、例えば、数kbit/s〜数Mbit/sである。

なお、データ信号に監視制御信号を重畳する方法は、特に限定されるものではない。すなわち、例えば、データ信号による変調の後に監視制御信号の重畳が行われるようにしてもよいし、監視制御信号の重畳の後にデータ信号による変調が行われるようにしてもよい。或いは、光信号生成部１０は、データ信号および監視制御信号を合成することにより得られる合成信号で信号光を変調するようにしてもよい。また、監視制御信号は、例えば、光通信システム１の動作を制御するための情報を伝送するが、これに限定されるものではない。すなわち、データ信号に重畳される信号は、様々な補助情報または付加情報を伝送することができる。

このように、送信器２は、データ信号および監視制御信号を伝送する光信号を生成して送信する。この光信号は、光伝送路４を介して受信器３へ伝送される。
受信器３は、フロントエンド回路２０およびデジタル信号処理回路３０を備える。フロントエンド回路２０は、偏波コントローラ２１、局部発振器２２、９０度ハイブリッド回路２３、１組の受光器２４、１組のＡ／Ｄ変換器２５を備える。偏波コントローラ２１は、光伝送路４を介して受信した光信号の偏波を制御する。局部発振器２２は、レーザ発振器であり、光信号のキャリア周波数（または、送信器２が備える信号光源１１の発振周波数）とほぼ同じ周波数の局発光を生成する。９０度ハイブリッド回路２３は、入力光信号および局発光を利用して１組の光信号を生成する。一方の光信号は、局発光と入力光信号を合成することにより得られる。他方の光信号は、光位相が９０度シフトした局発光と入力光信号を合成することにより得られる。１組の受光器２４は、９０度ハイブリッド回路２３から出力される１組の光信号を１組の電気信号に変換する。１組のＡ／Ｄ変換器２５は、１組の電気信号をデジタル信号に変換する。このデジタル信号は、受光器３の入力光信号のＩ成分およびＱ成分を表す。

このように、フロントエンド回路２０は、入力光信号を表すデジタル信号を生成する。このデジタル信号は、デジタル信号処理回路３０により処理される。
デジタル信号処理回路３０は、検出部３１、トラッキング回路３２、識別部３３、監視制御信号受信器３４を備える。デジタル信号処理回路３０は、例えばＤＳＰであるが、一般的なプロセッサにより実現されるようにしてもよい。

検出部３１は、入力光信号を表すデジタル信号を利用してその光信号の状態を検出し、その状態を表す状態情報を出力する。状態情報は、光信号を適切に復調するための適応制御において使用される情報である。また、この状態情報は、例えば、光信号のキャリア周波数に係わる情報、光信号のキャリア位相に係わる情報、光信号の偏波状態に係わる情報である。この状態情報は、トラッキング回路３２および監視制御信号受信器３４の双方へ与えられる。

トラッキング回路３２は、状態情報を利用して、入力光信号の状態の変動を適応的にトラッキングする。すなわち、光信号の状態を表すデジタル信号は、状態情報に従って制御される。これにより、例えば、周波数オフセットおよび／または位相誤差が補償された光信号を表すデジタル信号が得られる。あるいは、適切に偏波トラッキングされた光信号を表すデジタル信号が得られる。識別部３３は、トラッキング回路３２から出力されるデジタル信号の各シンボルを識別する。これにより、復調信号が得られる。すなわち、データ信号が再生される。

監視制御信号受信器３４は、検出部３１により生成される状態情報を利用して、監視制御信号を再生する。すなわち、監視制御信号受信器３４は、入力光信号をトラッキングするため状態情報を利用して、監視制御信号を再生する。なお、監視制御信号受信器３４の動作については、後で詳しく説明する。

このように、受信器３は、入力光信号を復調するために生成される状態情報を利用して監視制御信号を再生することができる。換言すれば、検出部３１は、データ信号の再生および監視制御信号の再生に共用される。したがって、受信器３において実行されるデジタル信号処理の処理量が少なくなる。

＜第１の実施例＞
図２は、第１の実施例に係る光通信システムの構成を示す図である。第１の実施例においては、光信号のキャリア周波数を利用して監視制御信号が伝送される。なお、監視制御信号は、この例では、デジタルデータである。

図２において、信号光源１１の発振周波数は、駆動条件（例えば、印加電圧、温度）に応じて変化する。したがって、監視制御信号に対応する駆動条件を信号光源１１に与えれば、信号光源１１の発振周波数は、その監視制御信号により制御される。すなわち、光信号のキャリア周波数は、監視制御信号に従って変化する。信号光源１１の基準周波数は、図３に示すように、ｆ_Cである。この実施例では、監視制御信号が「０」であるときに、信号光源１１の発振周波数がｆ_Cである。また、監視制御信号が「１」であるときは、信号光源１１の発振周波数は、ｆ_C＋Δｆである。光変調器１２は、データ信号に従って、信号光源１１から出力される信号光を変調する。これにより、データ信号に監視制御信号が重畳され、データ信号および監視制御信号を伝送する光信号が生成される。

受信器３は、送信器２から送信される光信号を受信して復調する。受信器３は、上述したように、フロントエンド回路２０およびデジタル信号処理回路３０を備える。そして、フロントエンド回路２０は、局部発振器２２を備え、光信号を検波する。

局部発振器２２の発振周波数は、ｆ_LOである。ここで、キャリア周波数ｆ_Cおよび局部発振器２２により生成される局発光の周波数ｆ_LOは、一般に、互いにわずかに異なっている。以下の説明では、これら２つの周波数ｆ_Cとｆ_LOとの間の差分を、周波数オフセット（ｆ_OF）と呼ぶことにする。このとき、局発光を利用して光信号を検波すると、その光信号を表すデジタル信号は、周波数オフセットの影響を含んでいる。したがって、デジタル
信号処理回路３０は、周波数オフセットを検出して補償する。

デジタル信号処理回路３０は、識別部３３、監視制御信号受信器３４、周波数オフセット検出部３５、周波数オフセット補償部３６を備える。周波数オフセット検出部３５および周波数オフセット補償部３６は、それぞれ、図１に示す検出部３１およびトラッキング回路３２に対応する。

周波数オフセット検出部３５は、入力光信号を表すデジタル信号に基づいて、周波数オフセットを検出する。周波数オフセットを検出する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、図４に示す演算により算出される。

図４（ａ）に示す周波数オフセット検出部３５は、位相回転計算部４１、乗算部４２、総和演算部４３、偏角計算部４４を備え、ｍ乗法により周波数オフセットを算出する。なお、入力信号Ｅ(n)は、フロントエンド回路２０により得られる複素デジタル信号（Ｉ＋ｊＱ）であり、ｎ番目のシンボルを伝送する光信号を表す。また、ｍは、変調方式に対応し、例えば、ＱＰＳＫでは「４」であり、１６ＰＳＫでは「１６」である。

位相回転計算部４１は、遅延要素４１ａ、複素共役演算器４１ｂ、乗算器４１ｃを備える。遅延要素４１ａは、入力信号を１シンボル時間だけ遅延させる。複素共役演算器４１ｂは、遅延させられた信号の複素共役を計算する。そして、乗算器４１ｃは、入力信号にこの複素共役を乗算する。この結果、ｎ番目のシンボルの光位相とｎ＋１番目のシンボルの光位相との差分が計算される。すなわち、１シンボル時間当たりの位相回転量が計算される。

乗算部４２は、位相回転計算部４１の出力値をｍ乗する。総和演算部４３は、Ｎ個の乗算部４２の出力値の総和を計算する。すなわち、Ｎ個のシンボルについての平均値が算出される。Ｎは、特に限定されるものではない。この平均化により、雑音成分は除去される。

偏角計算部４４は、総和演算部４３から出力される複素数の偏角（argument）を計算し、その偏角を「ｍ」で除算する。なお、複素数Ｘ＋ｊＹの偏角θ_ARGは、下式で得られる。
偏角θ_ARG＝tan^-1(Y/X)
上記演算により、周波数オフセットに対応する位相θ_OFが得られる。なお、図４（ａ）に示す構成および動作は、公知の技術であり、例えば、A. Leven et al., PTL, Vol.19 (2007), 366-368 に記載されている。

図４（ｂ）に示す周波数オフセット検出部３５は、偏角計算部４５、シンボル位相推定部４６、位相回転計算部４７、平均化部４８を備える。偏角計算部４５は、入力光信号を表すデジタル信号に基づいて、シンボル毎に光信号の偏角θ_ARGを計算する。シンボル位相推定部４６は、シンボル位相θ_Sを推定し、偏角θ_ARGとシンボル位相θ_Sとの差分を出力する。なお、推定されるシンボル位相θ_Sは、例えばＱＰＳＫでは、π／４、３π／４、５π／４、または７π／４である。位相回転計算部４７は、１シンボル遅延要素を備え、シンボル位相推定部４６の出力値のシンボル間での変化量を計算する。これにより、１シンボル時間当たりの位相回転量が計算される。平均化部４８は、ループフィルタを備え、位相回転計算部４７の出力値を平均化して出力する。上記演算により、周波数オフセットに対応する位相θ_FOが得られる。なお、シンボル位相推定部４６の出力値に平均化部４８の出力値が加算され、この加算結果は１シンボル時間だけ遅延される。そして、シンボル位相推定部４６は、偏角θ_ARGと遅延加算結果との差分に基づいて、シンボル位相θ_Sを推定する。なお、図４（ｂ）に示す構成および動作は、公知の技術であり、例えば、L. L
i et al., OFC/NFOEC 2008, OWT4 (2008) に記載されている。

このように、周波数オフセット検出部３５は、入力光信号を表すデジタル信号に基づいて、周波数オフセットｆ_OFを検出する。ここで、周波数オフセットｆ_OFは、キャリア周波数と局発光の周波数との差分である。ただし、この実施例の周波数オフセット検出部３５においては、周波数オフセットに対応する位相θ_OF（周波数オフセットにより１シンボル時間で変化する位相量）が算出される。そして、算出された位相θ_OFは、周波数オフセット補償部３６および監視制御信号受信器３４に与えられる。

図５は、周波数オフセット補償部３６の実施例である。周波数オフセット補償部３６には、入力光信号を表すデジタル信号および周波数オフセットに対応する位相θ_OFが与えられる。このデジタル信号は、入力光信号の複素電界を表す。

周波数オフセット補償部３６は、積分回路５１、補償値計算部５２、乗算器５３を備える。積分回路５１は、遅延要素および加算器を備え、シンボル毎に生成される位相θ_OFを累積的に加算する。ただし、積分回路５１は、２πＭｏｄ演算器を備え、位相θ_OFの加算値が２πを越えたときに、その加算値から２πを差し引く。補償値計算部５２は、積分回路５１により得られる位相θ_OF’を利用して「cos(θ_OF’)−ｊsin(θ_OF’)」を算出する。すなわち、補償値「exp(−θ_OF’)」が算出される。

乗算器５３は、入力光信号を表すデジタル信号に補償値を乗算する。ここで、入力光信号の複素電界は、下式で表される。
複素電界（Ｉ＋ｊＱ）＝Ｅexp[ｊ(θ_e＋θ_S(t)＋２πｆ_OFｔ)]
ここで、ｆ_OFは、周波数オフセットである。したがって、乗算器５３における演算によって「２πｆ_OFｔ」が除去される。すなわち、周波数オフセットｆ_OFが補償される。なお、位相雑音θ_eは、シンボル時間に対してゆっくりと変化するので、例えば、図４のシンボル間での差分演算により除去することができる。

このように、周波数オフセット補償部３６において、周波数オフセットが補償され、データ信号に対応する位相情報θ_Sが得られる。位相情報θ_Sは、図２に示す識別部３３に与えられる。そして、識別部３３は、この位相情報θ_Sからデータ信号を識別する。これにより復調信号が得られる。すなわち、データ信号が再生される。

周波数オフセット検出部３５により算出された位相θ_OFは、上述したように、監視制御信号受信器３４にも与られる。ここで、周波数オフセットは、送信器２の信号光源１１の周波数と受信器３の局部発振器２２の周波数との差分である。しかし、第１の実施例では、信号光源１１の発振周波数は、監視制御信号に従って変化する。よって、受信器３において検出される周波数オフセットも、図３に示すように、監視制御信号に従って変化する。この実施例では、監視制御信号が「０」「１」であるときに、検出される周波数オフセットは、それぞれ「ｆ_C−ｆ_LO」「ｆ_C−ｆ_LO＋Δｆ」である。

監視制御信号受信器３４は、検出された周波数オフセット（位相θ_OF）と予め決められた周波数オフセット閾値とを比較する。周波数オフセット閾値は、監視制御信号による周波数変動Δｆを識別するように設定される。この結果、監視制御信号受信器３４は、周波数オフセットに基づいて、監視制御信号の各シンボルの値を識別することができる。すなわち、監視制御信号受信器３４は、周波数オフセットに基づいて、監視制御信号を再生することができる。

なお、実施形態の光通信システム１において、監視制御信号の各シンボルの識別を容易にするために、監視制御信号を符号化するようにしてもよい。監視制御信号の符号化は、
例えば、送信器２に送信前処理部１３を設け、受信器３に受信前処理部３７を設けることにより実現される。この実施例では、監視制御信号は、差動符号を利用して伝送される。この場合、送信前処理部１３は、図６（ａ）に示すように、排他論理和回路を備え、入力シンボルと出力シンボルとの論理和演算の結果を出力する。そして、送信前処理部１３により符号化された監視制御信号が信号光源１１に与えられる。すなわち、光信号のキャリア周波数は、符号化された監視制御信号に従って制御される。

受信器３においては、周波数オフセットに対応する位相θ_FOは、受信前処理部３７により復号された後に、監視制御信号受信器３４に与えられる。受信前処理部３７は、図６（ｂ）に示すように、１シンボル時間遅延要素および引き算器を備え、シンボル間の差分を計算する。すなわち、差動復号が行われる。なお、受信前処理部３７が備える遅延要素の遅延時間は、監視制御信号の１シンボル時間である。

この場合、監視制御信号受信器３４は、受信前処理部３７による復号結果（または、復号結果の絶対値）を周波数オフセット閾値と比較する。周波数オフセット閾値は、たとえば、Δｆ／２に相当する位相量である。この比較演算において、例えば、復号結果が閾値よりも大きければ監視制御信号が「１」であると判定され、復号結果が閾値よりも小さければ監視制御信号が「０」であると判定される。

図７は、監視制御信号の送信および検出について説明する図である。ここでは、監視制御信号のｎ〜ｎ＋３番目のシンボルが「１」「０」「１」「１」であるものとする。この監視制御信号は、送信前処理部１３において符号化される。例えば、ｎ番目の出力シンボルは、ｎ−１番目の出力シンボルとｎ番目の入力シンボルの排他論理和により得られる。図７に示す例では、ｎ−１番目の出力シンボルは「０」である。そうすると、ｎ番目の出力シンボルは、「１」である。以降のシンボルも同様に符号化される。この結果、符号化された監視制御信号として「１」「１」「０」「１」が得られる。

符号化された監視制御信号は、信号光源１１に与えられる。信号光源１１の発振周波数は、符号化された監視制御信号に従って変化する。よって、ｎ〜ｎ＋３番目のシンボルに応じて、光信号のキャリア周波数は「ｆ_C＋Δｆ」「ｆ_C＋Δｆ」「ｆ_C」「ｆ_C＋Δｆ」となる。この光信号は、光伝送路を介して伝送され、受信器３により受信される。

受信器３は、周波数オフセットｆ_OFを検出する。ここで、「ｆ_OF＝ｆ_C−ｆ_LO」とする。そうすると、受信器３において得られるｎ〜ｎ＋３番目のシンボルに対応する周波数オフセットは、「ｆ_OF＋Δｆ」「ｆ_OF＋Δｆ」「ｆ_OF＋Δｆ」「ｆ_OF＋Δｆ」となる。なお、図２に示す実施例では、周波数オフセットは、位相情報として得られる。

受信前処理部３７は、周波数オフセットのデータストリームに対して差動復号を行う。すなわち、例えば、ｎ番目の出力シンボルは、ｎ−１番目の入力シンボルとｎ番目の入力シンボルとの差分により得られる。そうすると、ｎ番目の出力シンボルは、「Δｆ」である。以降のシンボルも同様に復号される。この結果、受信前処理部３７による復号結果として「Δｆ」「０」「Δｆ」「Δｆ」が得られる。そして、監視制御信号受信器３４は、復号結果を周波数オフセット閾値（例えば、Δｆ／２）と比較することにより、再生データ「１」「１」「０」「１」を得る。すなわち、監視制御信号が再生される。

このように、第１の実施例の光通信システム１においては、データ信号に重畳される監視制御信号は、光信号のキャリア周波数を変調することにより伝送される。そして、受信器３は、周波数オフセットを検出し、その周波数オフセット情報に基づいて監視制御信号を再生する。このとき、周波数オフセット情報は、光信号を復調してデータ信号を再生するためにも使用される。すなわち、実施形態の受信器３においては、光信号を適切に復調
するための（データ信号を再生するための）情報を利用して、監視制御信号が再生される。したがって、監視制御信号を受信するための専用の動作が少なくなる。

なお、上述の実施例では、監視制御信号に従って光信号のキャリア周波数が変調されているが、この構成に限定されるものではない。例えば、送信器において数kHz〜数MHzの副搬送波を生成し、監視制御信号でその副搬送波を変調するようにしてもよい。この場合、受信器は、例えば、同期検波で監視制御信号を再生することができる。

図８は、第１の実施例の変形例である。図８に示す実施例では、光信号を生成する方法が図２に示す光通信システムと異なっている。すなわち、図８に示す送信器２は、周波数可変回路６１および光電界変調器６２を備えている。なお、データ信号Ｅ_sigは、電気領域において所望の変調方法（ＡＳＫ、Ｍ−ＰＳＫ、ＦＳＫ、ＯＦＤＭなど）で変調された後のデータ信号である。また、監視制御信号は「ｆ(t)」で表されるものとする。

周波数可変回路６１は、監視制御信号ｆ(t)の各シンボルの値（０または１）に従ってデータ信号Ｅ_sigの周波数を変化させる。すなわち、周波数可変回路６１の出力信号Ｅは、下式の通りである。
Ｅ＝Ｅ_sigexp(j2πf(t))
光電界変調器６２は、信号Ｅに従って、信号光源１１から出力される光信号（例えば、連続光）を変調する。具体的には、出力光信号の電界が信号Ｅとなるように、入力光信号を変調する。これにより、図２に示す送信器２と実質的に同じ光信号が生成される。すなわち、監視制御信号が重畳されたデータ信号を伝送する光信号が生成される。なお、光電界変調器６２は、ベクトル変調器と呼ばれることもある。

受信器３の構成および動作は、図２〜図７を参照しながら説明した通りである。すなわち、受信器３は、監視制御信号によるキャリア周波数の変動を検出し、その検出結果から監視制御信号を再生する。なお、図８に示す構成においても、送信前処理部１３および受信前処理部３７は設けなくてもよい。

＜第２の実施例＞
図９は、第２の実施例に係る光通信システムの構成を示す図である。第２の実施例においては、光信号のキャリア位相を利用して監視制御信号が伝送される。

図９において、送信器２は、信号光源１１、送信前処理部１３、光電界変調器６２、位相回転回路７１を備える。信号光源１１は、所定の周波数ｆ_Cを持った光信号（例えば、連続光）を生成する。また、送信前処理部１３は、監視制御信号に対して差動符号化を行う。なお、以下の説明では、送信前処理部１３により符号化された監視制御信号を、監視制御信号θ(t)と呼ぶことにする。また、データ信号Ｅ_sigは、電気領域において所望の変調方法（ＡＳＫ、Ｍ−ＰＳＫ、ＦＳＫ、ＯＦＤＭなど）で変調された後のデータ信号である。

位相回転回路７１は、監視制御信号θ(t)の各シンボルの値（０または１）に従って、データ信号Ｅ_sigの位相を変化させる。すなわち、位相回転回路７１の出力信号Ｅは、下式の通りである。
Ｅ＝Ｅ_sigexp(jθ(t))
光電界変調器６２は、信号Ｅに従って、信号光源１１から出力される光信号（例えば、連続光）を変調する。具体的には、光信号の電界が信号Ｅとなるように、その光信号を変調する。これにより、光信号のキャリア位相は、監視制御信号の各シンボルの値に従って制御される。すなわち、監視制御信号は、光信号のキャリア位相を利用して伝送される。

受信器３は、第１の実施例と同様に、フロントエンド回路２０およびデジタル信号処理回路３０を備える。第２の実施例のデジタル信号処理回路３０は、識別部３３、監視制御信号受信器３４、受信前処理部３７、位相同期回路７２を備える。位相同期回路７２は、位相ずれ検出部７３および位相ずれ補償部７４を備える。なお、図９においては省略されているが、第２の実施例のデジタル信号処理回路３０は、図２または図８に示す周波数オフセット検出部３５および周波数オフセット補償部３６を備えているものとする。すなわち、位相同期回路７２には、周波数オフセットが補償された光信号を表すデジタル信号が入力される。

図１０は、位相同期回路７２の実施例である。ここでは、データ信号の変調方式がＱＰＳＫであるものとする。また、位相同期回路７２に入力される複素デジタル信号Ｅ(n)は、データ信号のｎ番目のシンボルを表し、下式で与えられる。
Ｅ(n)＝Ａexp[j(θ_s(n)+θ_e(n))]
「θ_s(n)」は、データ信号のｎ番目のシンボルによる位相に相当する。また、「θ_e(n)」は、キャリア位相と局発光の位相との誤差を表す。

位相ずれ検出部７３は、乗算器７５、総和演算部７６、偏角計算部７７を備える。乗算器は、変調方式がＱＰＳＫであるので、信号Ｅ(n)を４乗する。総和演算部７６は、Ｎ個の乗算部７５の出力値の総和を計算する。すなわち、Ｎ個のシンボルについての平均値が算出される。Ｎは、特に限定されるものではないが、例えば、１０〜３０程度である。この平均化により、雑音成分は除去される。偏角計算部７７は、総和演算部７６により得られる複素数の偏角を計算し、その偏角に「１／４」を乗算する。この演算により、データ信号による位相成分が除去された、キャリア位相と局発光の位相との間の誤差を表す位相誤差θ_e(n)が得られる。

位相ずれ補償部７４は、偏角計算部７８および引き算器７９を備える。偏角計算部７８は、複素数である信号Ｅ(n)の偏角を計算する。すなわち、「θ_s(n)＋θ_e(n)」が計算される。そして、引き算器７９は、偏角計算部７８により得られる信号偏角から、位相ずれ検出部７３により得られる位相誤差θ_e(n)を差し引く。この演算により、位相ずれが除去された信号位相が得られる。すなわち、位相θ_s(n)が得られる。

算出された位相θ_s(n)は、識別部３３に送られる。識別部３３は、位相θ_s(n)からデータを識別する。ＱＰＳＫでは、位相θ_s(n)から２ビットのデータが得られる。すなわち、入力光信号が復調され、データ信号が再生される。

一方、位相ずれ検出部７３により得られる位相誤差θ_e(n)は、位相ずれ補償部７４だけでなく、監視制御信号受信器３４にも送られる。位相誤差θ_e(n)は、上述したように、キャリア位相と局発光の位相との差分である。ここで、キャリア位相は、送信器２において信号Ｅ(n)により変調されている。すなわち、例えばデータ信号の変調方式が位相変調である場合には、キャリア位相は、データ信号および監視制御信号の双方に依存する。ただし、データ信号による位相成分は、位相ずれ検出部７３において除去されている。したがって、位相誤差θ_e(n)は、送信器２において重畳される監視制御信号に従って変化する。この実施例では、監視制御信号が「０」「１」であるときに、位相誤差θ_e(n)は、例えばそれぞれ「θ₀」「θ₀＋Δθ」である。

位相誤差θ_e(n)は、この実施例では、受信前処理部３７により差動復号が行われた後、監視制御信号受信器３４に送られる。受信前処理部３７の構成および動作は、図６（ｂ）を参照しながら説明した通りである。したがって、第２の実施例では、受信前処理部３７により、各シンボル間での位相誤差θ_e(n)の差分が順番に得られる。

監視制御信号受信器３４は、受信前処理部３７による復号結果（または、復号結果の絶対値）を位相誤差閾値と比較する。位相誤差閾値は、例えば、Δθ／２である。この比較演算において、例えば、復号結果が閾値よりも大きければ監視制御信号が「１」であると判定され、復号結果が閾値よりも小さければ監視制御信号が「０」であると判定される。これにより、監視制御信号が再生される。

このように、第２の実施例の光通信システムにおいては、データ信号に重畳される監視制御信号は、光信号のキャリア位相を変調することにより伝送される。そして、受信器３は、キャリア位相と局発光の位相との間の位相誤差を検出し、その位相誤差を表す位相誤差情報に基づいて監視制御信号を再生する。このとき、位相誤差情報は、光信号を復調してデータ信号を再生するためにも使用される。すなわち、第２の実施例においても、光信号を適切に復調するための（データ信号を再生するための）情報を利用して、監視制御信号が再生される。したがって、監視制御信号を受信するための専用の動作が少なくなる。

なお、第２の実施例においても、送信前処理部１３および受信前処理部３７は設けなくてもよい。また、図９に示す実施例では、監視制御信号に従って光信号のキャリア位相が変調されているが、この構成に限定されるものではない。例えば、送信器において数kHz〜数MHzの副搬送波を生成し、監視制御信号でその副搬送波を変調するようにしてもよい。この場合、受信器は、例えば、同期検波で監視制御信号を再生することができる。

＜第３の実施例＞
図１１は、第３の実施例に係る光通信システムの構成を示す図である。第３の実施例においては、光信号の偏波状態を利用して監視制御信号が伝送される。

送信器２は、信号光源１１、光変調器１２、偏波回転回路８１を備える。偏波回転回路８１は、例えば、偏波コントローラである。そして、偏波回転回路８１は、監視制御信号に従って、光変調器１２から出力される光信号の偏波の方向を制御する。これにより、データ信号に監視制御信号が重畳され、データ信号および監視制御信号を伝送する光信号が生成される。

受信器３は、偏波ダイバシティ受信器であり、フロントエンド回路９０を備える。フロントエンド回路９０において、偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）９１は、入力光信号を１組の偏波（ｈ偏波およびｖ偏波）に分離し、９０度ハイブリッド回路９４ｈ、９４ｖに導く。局発光源（ＬＤ）９２は、信号光源１１とほぼ同じ周波数の局発光を生成する。偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）９３は、局発光を１組の偏波（ｈ偏波およびｖ偏波）に分離し、９０度ハイブリッド回路９４ｈ、９４ｖに導く。９０度ハイブリッド回路９４ｈの後段には、１組の受光器９５ｈ、１組のＡ／Ｄ変換器９６ｈが設けられ、９０度ハイブリッド回路９４ｖの後段には、１組の受光器９５ｖ、１組のＡ／Ｄ変換器９６ｖが設けられている。なお、９０度ハイブリッド回路９４（９４ｈ、９４ｖ）、受光器９５（９５ｈ、９５ｖ）、Ａ／Ｄ変換器９６（９６ｈ、９６ｖ）の構成および動作は、基本的に、図１に示した９０度ハイブリッド回路２３、受光器２４、Ａ／Ｄ変換器２５と同じである。したがって、フロントエンド回路９０により、入力光信号のｈ偏波を表すデジタル信号および入力光のｖ偏波を表すデジタル信号が生成される。

デジタル信号処理回路３０は、偏波トラッキング回路１０１、タップ係数制御部１０２、識別部３３ｈ、３３ｖ、監視制御信号受信器３４を備える。偏波トラッキング回路１０１は、デジタルフィルタ（例えば、バタフライ型ＦＩＲフィルタ）であり、入力光信号の偏波変動に追従するために適応的に制御する。タップ係数制御部１０２は、偏波トラッキング回路１０１による偏波追従を行うための最適化なタップ係数（フィルタ係数）を生成する。識別部３３ｈ、３３ｖは、それぞれ、偏波トラッキング回路１０１により得られる
ｈ偏波信号およびｖ偏波信号を識別する。この結果、１組の復調信号が得られる。１組の復調信号は、例えば、不図示の合成回路により合成される。或いは、１組の復調信号の中から、品質の高い方の復調信号が選択されるようにしてもよい。

タップ係数制御部１０２により生成されるタップ係数は、監視制御信号が伝送されないときは、ほぼ一定の値に収束する。しかし、第３の実施例では、光信号の偏波が監視制御信号に従って回転する。このため、受信器３において光信号の偏波トラッキングするためのタップ係数は、監視制御信号に応じて適応的に変化する。そして、監視制御信号受信器３４は、そのタップ係数の変化に基づいて、監視制御信号を再生する。

図１２は、偏波トラッキング回路１０１の実施例である。偏波トラッキング回路１０１は、４つのＦＩＲフィルタ（ｈｈフィルタ、ｖｈフィルタ、ｈｖフィルタ、ｖｖフィルタ）を備える。そして、入力光信号のｈ偏波を表す複素デジタル信号Ｅhは、ｈｈフィルタおよびｈｖフィルタに与えられる。また、入力光信号のｖ偏波を表す複素デジタル信号Ｅvは、ｖｈフィルタおよびｖｖフィルタに与えられる。

各ＦＩＲフィルタの構成および動作は、基本的に互いに同じである。各ＦＩＲフィルタは、図１２に示す例では７タップ構成であり、６個の遅延要素Ｔ、７個の複素乗算器、加算器を備える。６個の遅延要素Ｔは、直列的に接続されており、それぞれ入力信号を遅延させる。各遅延要素Ｔの遅延時間はデータ信号のシンボル時間に相当する。したがって、６個の遅延要素Ｔにより、７シンボル分の複素デジタル信号が得られる。７個の複素乗算器には、タップ係数制御部１０２により生成されるタップ係数が与えられる。例えば、ｈｈフィルタには、タップ係数Ｗhh_0〜Ｗhh_6が与えられる。そして、入力デジタル信号に各タップ係数が乗算される。加算器は、各複素乗算器の演算結果を足し合わせる。

ｈｈフィルタおよびｈｖフィルタの出力値は加算器により互いに足し合わされ、複素デジタル信号Ｅh’として出力される。同様に、ｖｈフィルタおよびｖｖフィルタの出力値は加算器により互いに足し合わされ、複素デジタル信号Ｅv’として出力される。複素デジタル信号Ｅh’、Ｅv’は、それぞれ識別部３３ｈ、３３ｖに送られる。

タップ係数制御部１０２は、偏波トラッキング回路１０１の出力信号をモニタしながらタップ係数を適応的に算出する。タップ係数を算出する方法は、特に限定されるものではないが、例えば定包絡線アルゴリズム（ＣＭＡ：Constant Modulus Algorithm）である。ＣＭＡにおいては、下式に従ってタップ係数が算出される。

ここで、「Ｗ(n)」は、ｎ番目のシンボルのためのタップ係数を表す。「μ」は、ステップサイズを表す。「ｒ(n)」は、偏波トラッキング回路１０１への入力信号を表し、図１２に示す複素デジタル信号Ｅh、Ｅvに相当する。「ｙ_n」は、偏波トラッキング回路１０１の出力信号を表し、図１２に示す複素デジタル信号Ｅh’、Ｅv’に相当する。「γ」は、偏波トラッキング回路１０１の出力信号の目標値を表す。このように、タップ係数は、最急降下法を利用して更新される。

このようにして算出されるタップ係数は、偏波トラッキング回路１０１に与えられると共に、監視制御信号受信器３４にも送られる。そして、偏波トラッキング回路１０１は、これらのタップ係数に従って入力光信号の偏波トラッキングを制御する。一方、監視制御信号受信器３４は、こられのタップ係数に基づいて監視制御信号を再生する。

第３の実施例において、監視制御信号は、副搬送波を利用して伝送するようにしてもよい。この場合、送信器２は送信前処理部８２を備え、受信器３は受信前処理部１０３を備える。

送信前処理部８２は、図１３（ａ）に示すように、シンセサイザ８２ａおよび副搬送波変調器８２ｂを備える。シンセサイザ８２ａは、副搬送波を生成する。副搬送波の周波数は、特に限定されるものではないが、例えば、データ信号のシンボルレートに比べて十分に低速であるものとする。そして、副搬送波変調器８２ｂは、監視制御信号に従って副搬送波を変調する。変調方式は、特に限定されるものではなく、強度変調、周波数変調、位相変調を採用することができる。

受信前処理部１０３は、図１３（ｂ）に示すように、シンセサイザ１０３ａおよび同期検波回路１０３ｂを備える。シンセサイザ１０３ａは、シンセサイザ８２ａと同じ周波数の副搬送波を生成する。そして、同期検波回路１０３ｂは、シンセサイザ１０３ａにより生成される副搬送波を利用して、受信信号を検波する。この検波により、監視制御信号の変調成分（強度、周波数、位相を表す信号）が得られる。

このように、第３の実施例の光通信システム１においては、データ信号に重畳される監視制御信号は、光信号の偏波状態を利用して伝送される。そして、受信器３は、その光信号の偏波状態をモニタし、偏波トラッキングを適応的に制御するためのタップ係数に基づいて監視制御信号を再生する。すなわち、第３の実施例においても、光信号を適切に復調するための（データ信号を再生するための）情報を利用して、監視制御信号が再生される。したがって、監視制御信号を受信するための専用の処理が少なくなる。

＜フロントエンド回路の変形例＞
第１および第２の実施例の光通信システムにおいても、偏波ダイバシティ受信を行ってもよい。この場合、図２、図８、図９に示す受信器３は、フロントエンド回路２０の代わりに図１１に示すフロントエンド回路９０を備える。

フロントエンド回路は、セルフコヒーレント受信器であってもてもよい。セルフコヒーレント受信器は、図１４に示すように、光カプラ１１１、遅延干渉計１１２ａ、１１２ｂ、受光器１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、Ａ／Ｄ変換器１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃを備え、局発光なしで光信号を検波することができる。光カプラ１１１は、入力光信号を分岐して遅延干渉計１１２ａ、１１２ｂ、受光器１１３ｃに導く。遅延干渉計１１２ａは、１シンボル遅延干渉計であり、遅延干渉計１１２ｂは、π／２移相器を備える１シンボル遅延干渉計である。受光器１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃは、それぞれ光信号を電気信号に変換する。この３つの信号を用いて入力光信号のＩ成分の位相情報、Ｑ成分の位相情報をデジタル信号処理回路で再生することが可能である。なお、セルフコヒーレント受信器は、第３の実施例において使用される。

＜双方向通信＞
図１５は、１組の通信装置の間で双方向通信を行う光通信システムの構成を示す図である。図１５では、通信装置Ａは、送信器２Ａ、受信器３Ａ、監視制御部６Ａを備える。同様に、通信装置Ｂは、送信器２Ｂ、受信器３Ｂ、監視制御部６Ｂを備える。送信器２Ａ、２Ｂは、第１〜第３の実施例の送信器２に相当し、受信器３Ａ、３Ｂは、第１〜第３の実施例の受信器３に相当する。

監視制御部６Ａは、例えば、通信装置Ａの動作状態を表す情報、または通信装置Ｂから受信するデータ信号の品質を表す情報を含む監視制御信号を生成する。また、監視制御部
６Ａは、通信装置Ｂから送られてくる監視制御信号に基づいて、通信装置Ａの動作を制御する。監視制御部６Ｂの動作は、基本的に、監視制御部６Ａと同じである。上記構成により、１組の通信装置の間で監視制御信号を送受信することができる。

＜実施形態の構成による効果＞
実施形態の光通信システムおよび／または受信器によれば、低コストで且つ性能のよい監視制御信号を伝送することができる。

また、受信器において得られるパフォーマンスモニタデータを、監視制御信号を利用して送信器に通知することができる。この構成では、通信品質に応じて最適な変調方式／ビットレートを選択することができるので、ネットワークの利用効率が向上する。

さらに、受信器は、信号を正しく受信できたか否かを表す情報を、監視制御信号を利用して送信器に通知することができる。この場合、送信器は、受信器からの通知に応じて、受信器へ送信するデータ信号のヘッダの内容を適切に変更できる。よって、通信効率が向上する。あるいは、誤り訂正符号の冗長度を変えることにより、伝送性能が向上する。

＜付記＞
上述の第１〜第３の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
光伝送路を介して光信号を伝送する光通信システムであって、
送信器において、第１のデータ信号および第２のデータ信号を伝送する光信号を生成する光信号生成部と、
受信器において、前記光信号を表すデジタル信号を生成するフロントエンド部と、
前記受信器において、前記デジタル信号を利用して前記光信号の状態を検出し、その状態を表す状態情報を出力する検出部と、
前記受信器において、前記第１のデータ信号を再生するために、前記状態情報に基づいて前記デジタル信号を制御する状態制御部と、
前記受信器において、前記状態情報に基づいて、前記第２のデータ信号を再生する再生部、
を備える光通信システム。
（付記２）
付記１に記載の光通信システムであって、
前記光信号生成部は、前記第２のデータ信号に従って、前記光信号のキャリア周波数を変調し、
前記再生部は、前記キャリア周波数の変動に基づいて、前記第２のデータ信号を再生する
ことを特徴とする光通信システム。
（付記３）
付記２に記載の光通信システムであって、
前記フロントエンド部は、前記光信号を検波するための局発光を生成する局部発振器を備え、
前記検出部は、前記状態情報として、前記光信号のキャリア周波数と前記局発光の周波数との間の周波数オフセットを検出し、
前記状態制御部は、前記周波数オフセットを補償し、
前記再生部は、前記周波数オフセットの変動に基づいて、前記第２のデータ信号を再生する
ことを特徴とする光通信システム。
（付記４）
付記３に記載の光通信システムであって、
前記送信器は、前記第２のデータ信号を差動符号化する符号化器を備え、
前記光信号生成部は、差動符号化された前記第２のデータ信号の各シンボルの値に応じて、前記光信号のキャリア周波数を第１の周波数または第２の周波数に制御し、
前記受信器は、前記周波数オフセットを表す状態情報を差動復号する復号器を備え、
前記再生部は、前記復号器の出力を予め決められている閾値と比較することにより、前記第２のデータの各シンボルを識別する
ことを特徴とする光通信システム。
（付記５）
付記１に記載の光通信システムであって、
前記光信号生成部は、前記第２のデータ信号に従って、前記光信号のキャリア位相を変調し、
前記再生部は、前記キャリア位相の変動に基づいて、前記第２のデータ信号を再生する
ことを特徴とする光通信システム。
（付記６）
付記５に記載の光通信システムであって、
前記フロントエンド部は、前記光信号を検波するための局発光を生成する局部発振器を備え、
前記検出部は、前記状態情報として、前記光信号のキャリア位相と前記局発光の位相との間の位相誤差を検出し、
前記状態制御部は、前記位相誤差を補償し、
前記再生部は、前記位相誤差の変動に基づいて、前記第２のデータ信号を再生する
ことを特徴とする光通信システム。
（付記７）
付記１に記載の光通信システムであって、
前記光信号生成部は、前記第２のデータ信号に従って、前記光信号の偏波を回転させ、
前記再生部は、前記光信号の偏波回転の変動に基づいて、前記第２のデータ信号を再生する
ことを特徴とする光通信システム。
（付記８）
付記７に記載の光通信システムであって、
前記受信器は、前記光信号から第１および第２の偏波成分を抽出し、それら第１および第２の偏波成分を利用して前記第１のデータ信号を再生する偏波ダイバシティ受信器であり、
前記状態制御部は、デジタルフィルタを利用して前記光信号を互いに直交する偏波に分離する偏波トラッキング回路であり、
前記状態情報は、前記デジタルフィルタに与えるフィルタ係数であり、
前記再生部は、前記フィルタ係数の変動に基づいて、前記第２のデータ信号を再生する
ことを特徴とする光通信システム。
（付記９）
付記１に記載の光通信システムであって、
前記光信号生成部は、前記第１および第２のデータ信号の合成信号を利用して連続光を変調するベクトル変調器を備える
ことを特徴とする光通信システム。
（付記１０）
付記１に記載の光通信システムであって、
前記第２のデータ信号のシンボルレートは、前記第１のデータ信号のシンボルレートよりも遅く、
前記第２のデータ信号は、前記第１のデータ信号に重畳されて前記光信号により伝送される
ことを特徴とする光通信システム。
（付記１１）
第１のデータ信号および第２のデータ信号を伝送する光信号を受信する光受信器であって、
前記光信号を表すデジタル信号を生成するフロントエンド部と、
前記デジタル信号を利用して前記光信号の状態を検出し、その状態を表す状態情報を出力する検出部と、
前記第１のデータ信号を再生するために、前記状態情報に基づいて前記デジタル信号を制御する状態制御部と、
前記状態情報に基づいて、前記第２のデータ信号を再生する再生部、
を備える光受信器。
（付記１２）
第１のデータ信号および第２のデータ信号を伝送する光信号を受信する光受信器において使用されるデジタル信号処理回路であって、
前記光信号を表すデジタル信号を利用して前記光信号の状態を検出し、その状態を表す状態情報を出力する検出部と、
前記第１のデータ信号を再生するために、前記状態情報に基づいて前記デジタル信号を制御する状態制御部と、
前記状態情報に基づいて、前記第２のデータ信号を再生する再生部、
を備えるデジタル信号処理回路。

１光通信システム
２送信器
３受信器
１０光信号生成部
１１信号光源
１２光変調器
２０、９０フロントエンド回路
２２局部発振器
３０デジタル信号処理回路
３１検出部
３２トラッキング回路
３３識別部
３４監視制御信号受信器
３５周波数オフセット検出部
３６周波数オフセット補償部
６１周波数可変回路
６２光電界変調器
７１位相回転回路
８１偏波回転回路
１０１偏波トラッキング回路
１０２タップ係数制御部

Claims

光伝送路を介して光信号を伝送する光通信システムであって、
送信器において、第１のデータ信号および第２のデータ信号を伝送する光信号を生成する光信号生成部と、
受信器において、前記光信号を表すデジタル信号を生成するフロントエンド部と、
前記受信器において、前記デジタル信号を利用して前記光信号の状態を検出し、その状態を表す状態情報を出力する検出部と、
前記受信器において、前記第１のデータ信号を再生するために、前記状態情報に基づいて前記デジタル信号を制御する状態制御部と、
前記受信器において、前記状態情報に基づいて、前記第２のデータ信号を再生する再生部、を有し、
前記光信号生成部は、前記第２のデータ信号を差動符号化することにより得られる信号で前記光信号のキャリア周波数を変調し、
前記フロントエンド部は、前記光信号を検波するための局発光を生成する局部発振器を備え、
前記検出部は、前記状態情報として、前記光信号のキャリア周波数と前記局発光の周波数との間の周波数オフセットを検出し、
前記状態制御部は、前記周波数オフセットをフィードフォワード制御で補償し、
前記再生部は、前記フィードフォワード制御において得られる前記キャリア周波数の変動に基づいて、前記第２のデータ信号を差動復号により再生する
ことを特徴とする光通信システム。
前記検出部は、前記状態情報として、前記光信号のキャリア周波数と前記局発光の周波数との間の周波数オフセットを、シンボル位相推定部、位相回転計算部、平均化部を用いて検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
前記光信号生成部は、差動符号化された前記第２のデータ信号の各シンボルの値に応じて、前記光信号のキャリア周波数を第１の周波数または第２の周波数に制御し、
前記受信器は、前記周波数オフセットを表す状態情報を差動復号する復号器を備え、
前記再生部は、前記復号器の出力を予め決められている閾値と比較することにより、前記第２のデータの各シンボルを識別する
ことを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
光伝送路を介して光信号を伝送する光通信システムであって、
送信器において、第１のデータ信号および第２のデータ信号を伝送する光信号を生成する光信号生成部と、
受信器において、前記光信号を表すデジタル信号を生成するフロントエンド部と、
前記受信器において、前記デジタル信号を利用して前記光信号の状態を検出し、その状態を表す状態情報を出力する検出部と、
前記受信器において、前記第１のデータ信号を再生するために、前記状態情報に基づいて前記デジタル信号を制御する状態制御部と、
前記受信器において、前記状態情報に基づいて、前記第２のデータ信号を再生する再生部、を有し、
前記光信号生成部は、前記第２のデータ信号を差動符号化することにより得られる信号で前記光信号のキャリア位相を変調し、
前記フロントエンド部は、前記光信号を検波するための局発光を生成する局部発振器を備え、
前記検出部は、前記状態情報として、前記光信号のキャリア位相と前記局発光の位相との間の位相誤差を検出し、
前記状態制御部は、前記位相誤差をフィードフォワード制御で補償し、
前記再生部は、前記フィードフォワード制御において得られる前記位相誤差の変動に基づいて、前記第２のデータ信号を差動復号により再生する
ことを特徴とする光通信システム。
光伝送路を介して光信号を伝送する光通信システムであって、
送信器において、第１のデータ信号および第２のデータ信号を伝送する光信号を生成する光信号生成部と、
受信器において、前記光信号を表すデジタル信号を生成するフロントエンド部と、
前記受信器において、前記デジタル信号を利用して前記光信号の状態を検出し、その状態を表す状態情報を出力する検出部と、
前記受信器において、前記第１のデータ信号を再生するために、前記状態情報に基づいて前記デジタル信号を制御する状態制御部と、
前記受信器において、前記状態情報に基づいて、前記第２のデータ信号を再生する再生部、を有し
前記光信号生成部は、前記第２のデータ信号に従って、前記光信号の偏波を回転させ、
前記再生部は、前記光信号の偏波回転の変動に基づいて、前記第２のデータ信号を再生する
ことを特徴とする光通信システム。
請求項５に記載の光通信システムであって、
前記受信器は、前記光信号から第１および第２の偏波成分を抽出し、それら第１および第２の偏波成分を利用して前記第１のデータ信号を再生する偏波ダイバシティ受信器であり、
前記状態制御部は、デジタルフィルタを利用して前記光信号を互いに直交する偏波に分離する偏波トラッキング回路であり、
前記状態情報は、前記デジタルフィルタに与えるフィルタ係数であり、
前記再生部は、前記フィルタ係数の変動に基づいて、前記第２のデータ信号を再生する
ことを特徴とする光通信システム。
第１のデータ信号および第２のデータ信号を伝送する光信号を受信する光受信器であって、
前記光信号と前記光信号のキャリア周波数とほぼ同じ周波数の局発光とを合成することによって、前記光信号を表すデジタル信号を生成するフロントエンド部と、
前記デジタル信号を利用して、前記光信号のキャリア周波数と前記局発光の周波数との間の周波数オフセット検出する検出部と、
前記第１のデータ信号を再生するために、前記周波数オフセットをフィードフォワード制御で補償する状態制御部と、
前記周波数オフセットに基づいて、前記第２のデータ信号を再生する再生部、を有し、
前記光信号を送信する光送信器において、前記第２のデータ信号を差動符号化することにより得られる信号で前記光信号のキャリア周波数が変調されており、
前記再生部は、前記フィードフォワード制御において得られる前記キャリア周波数の変動に基づいて、前記第２のデータ信号を差動復号により再生する
ことを特徴とする光受信器。
第１のデータ信号および第２のデータ信号を伝送する光信号を受信する光受信器において使用されるデジタル信号処理回路であって、
前記光信号と前記光信号のキャリア周波数とほぼ同じ周波数の局発光とを合成することによって得られるデジタル信号を利用して、前記光信号のキャリア周波数と前記局発光の周波数との間の周波数オフセット検出する検出部と、
前記第１のデータ信号を再生するために、前記周波数オフセットをフィードフォワード制御で補償する状態制御部と、
前記周波数オフセットに基づいて、前記第２のデータ信号を再生する再生部、を有し、
前記光信号を送信する光送信器において、前記第２のデータ信号を差動符号化することにより得られる信号で前記光信号のキャリア周波数が変調されており、
前記再生部は、前記フィードフォワード制御において得られる前記キャリア周波数の変動に基づいて、前記第２のデータ信号を差動復号により再生する
ことを特徴とするデジタル信号処理回路。