光通信装置的制作方法

本发明涉及使用数字相干技术的光通信装置。

背景技术：

在接入光通信系统中，一个光加入者线路终端装置(olt)收容多个光加入者线路网络装置(onu)，因此，在passiveopticalnetwork(pon)中对每个加入者的信号进行时分复用来进行传输。因此，在olt中接收从各onu发送的10μ秒左右的突发信号。

作为扩大接入光通信系统的传输容量的方式，期待数字相干技术的导入。在数字相干技术中，能够使用正交的2个偏振对信号进行复用，但是，需要在接收器中分离复用的2个偏振。由于传输光纤的形状变化等，每当进行突发接收时，偏振的状态可能变化，在10μ秒左右的突发信号的接收中，需要以1μ秒左右高速地估计偏振状态并进行分离。

在进行偏振分离的自适应均衡滤波器的系数更新中使用恒模算法(cma)这样的逐次更新算法，但是，存在收敛花费时间的课题。此外，还存在自适应均衡滤波器输出相同偏振的课题。为了解决这种课题，以往公开有如下的方法：在帧的开头以划分时间的方式附加仅由要进行复用的偏振分别构成的头信号，根据接收到的头的偏振状态估计突发信号的偏振状态，由此使自适应均衡滤波器的收敛高速化(例如参照非专利文献1)。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：f.vacondio,etal.,”coherentreceiverenablingdatarateadaptiveopticalpacketnetworks,”proc.ecoc2011_mo.2.a.4(2011)

技术实现要素：

发明要解决的课题

但是，在上述非专利文献1记载的技术中，以划分时间的方式附加仅要进行复用的偏振各自的信号，因此，存在头部变长这样的课题。

本发明正是为了解决该问题而完成的，其目的在于，提供能够实现偏振状态的估计和偏振复用而成的信号的偏振分离的高速化而不延长头部的光通信装置。

用于解决课题的手段

本发明的光通信装置具有：发送器，其生成对正交的第一偏振和第二偏振的信号进行复用而成的偏振复用信号，并且生成在开头具有第一偏振和第二偏振分别具有不同的第一频率和第二频率的单一频率成分的导频序列的突发信号；相干光接收部，其使从发送器发送的突发信号的接收光和本振光发生干涉而转换为电信号；a/d转换器，其将从相干光接收部输出的电信号转换为数字信号；导频序列检测部，其根据a/d转换器的输出信号检测导频序列；偏振估计部，其在导频序列检测部检测到导频序列时，根据导频信号的与第一频率对应的频率成分估计第一偏振在接收器中的偏振状态，并且根据与第二频率对应的频率成分估计第二偏振在接收器中的偏振状态；均衡器，其根据估计出的偏振状态，从a/d转换器的输出信号中分离第一偏振和第二偏振；相位估计部，其对由均衡器分离出的信号的相位进行估计和补偿；以及解码部，其对由相位估计部补偿相位后的信号进行判定和解码。

发明效果

本发明的光通信装置生成对正交的第一偏振和第二偏振的信号进行复用，并且在开头具有第一偏振和第二偏振分别具有不同的第一频率和第二频率的单一频率成分的导频序列的突发信号，在接收器侧，在导频序列检测部检测到导频序列时，根据导频信号的与第一频率对应的频率成分估计第一偏振在接收器中的偏振状态，并且根据与第二频率对应的频率成分估计第二偏振在接收器中的偏振状态。由此，不会延长突发信号的头部，并且能够同时估计复用而成的2个偏振在接收器中的偏振状态，因此，能够进行高速的偏振状态的估计和偏振复用而成的信号的偏振分离。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1的光通信装置的结构图。

图2是本发明的光通信装置的硬件结构图。

图3是示出本发明的实施方式1的光通信装置使用的突发信号的帧结构的说明图。

图4是示出本发明的实施方式1的光通信装置使用的突发信号中的导频序列的谱的说明图。

图5是示出本发明的实施方式1的光通信装置的动作的流程图。

图6是示出本发明的实施方式2的光通信装置的结构图。

图7是示出本发明的实施方式2的光通信装置的动作的流程图。

具体实施方式

下面，为了更加详细地说明本发明，按照附图对用于实施本发明的方式进行说明。

实施方式1

图1是本实施方式的光通信装置的结构图。

如图所示，本实施方式的光通信装置具有发送器100和接收器200。发送器100构成为生成对正交的第一偏振和第二偏振的信号进行复用而成的偏振复用信号，并且生成在开头具有第一偏振和第二偏振分别具有不同的第一频率和第二频率的单一频率成分的导频序列的突发信号。接收器200是接收来自发送器100的光信号的接收器，具有相干光接收部201、a/d转换器(adc)202、导频序列检测部203、偏振估计部204、均衡器205、相位估计部206和解码部207。

相干光接收部201是使从发送器100发送的光信号的接收光301与本振光302发生干涉并输出相干检波信号的偏振和相位差异型相干接收器。a/d转换器202是将从相干光接收部201输出的相干检波信号转换为数字信号的a/d转换器。导频序列检测部203是如下的处理部：对来自a/d转换器202的数字信号进行傅里叶变换，检测该傅里叶变换后的信号的频率峰值，由此检测导频序列。偏振估计部204是如下的处理部：在导频序列检测部203检测到导频序列时，根据傅里叶变换后的信号的与第一频率对应的频率成分，通过最大比合并来估计第一偏振在接收器200中的偏振状态，并且根据与第二频率对应的频率成分，通过最大比合并来估计第二偏振在接收器200中的偏振状态。均衡器205是具有作为使用由偏振估计部204估计出的偏振状态分离第一偏振和第二偏振的偏振分离部的功能的处理部。相位估计部206是对由均衡器205分离出的信号的相位进行估计和补偿的处理部。解码部207是用于对由相位估计部206补偿相位后的信号进行判定并进行解码的处理部。

此外，上述发送器100和接收器200中的导频序列检测部203～解码部207的各功能分别通过处理电路实现。各个处理电路可以是专用硬件，也可以使用执行存储器中存储的程序的处理器(也称作cpu(centralprocessingunit：中央处理单元)、中央处理装置、运算装置、微处理器、微计算机、dsp(digitalsignalprocessor：数字信号处理器))。在处理电路是专用硬件的情况下，处理电路例如是单一电路、复合电路、程序化的处理器、并行程序化的处理器、asic(applicationspecificintegratedcircuit：面向特定用途的集成电路)、fpga(fieldprogrammablegatearray：现场可编程门阵列)或对它们进行组合而得到的部件。可以通过处理电路分别实现偏振分离、相位估计、偏振补偿、解码的各功能，也可以通过一个处理电路统一实现各功能。

图2是通过执行程序来构成光通信装置的情况下的发送器100和接收器200的硬件结构图。图示的结构由处理器1、存储器2、输入输出接口(i/f)3和总线4构成。处理器1是用于进行作为发送器100或接收器200的处理的处理器。存储器2例如是ram、rom、闪存、eprom、eeprom等非易失性或易失性半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、高密度盘、迷你盘、dvd等可移动媒体驱动器或硬盘装置(hdd)。输入输出i/f3是用于与外部进行信号的输入输出的接口。总线4是用于使处理器1、存储器2和输入输出i/f3相互连接的通信路径。在通过图2的硬件实现图1所示的发送器100的情况下，将与发送器100的功能对应的程序存储在存储器2中，处理器1读出并执行该程序，由此构成发送器100。此外，在通过图2的硬件实现接收器200的情况下，将与导频序列检测部203～解码部207的功能对应的程序存储在存储器2中，处理器1读出并执行各个程序，由此实现导频序列检测部203～解码部207的各结构。即，结果是执行检测导频序列的步骤、估计偏振状态的步骤、对信号的畸变进行均衡并分离偏振的步骤、对均衡器的系数进行更新的步骤和进行解码的步骤。

另外，关于导频序列检测部203、偏振估计部204、均衡器205、相位估计部206和解码部207的各功能，可以通过专用硬件实现一部分，通过软件或固件实现一部分。例如，关于判定和解码以外的功能，通过作为专用硬件的处理电路实现其功能，关于判定和解码，处理电路读出并执行存储器中存储的程序，由此能够实现其功能。

接着，对实施方式1的光通信装置的动作进行说明。

首先，对发送器100的动作进行说明。

图3示出光通信装置使用的突发信号的帧结构，图4示出突发信号的导频序列的谱。突发信号对相互正交的x偏振和y偏振复用信号，如图3所示，由包含通信的控制信息的头10和与通信数据相当的有效载荷20构成。突发信号在头10的开头设置导频序列11，如图4所示，导频序列11的x偏振和y偏振分别仅由相互不同的单一频率f1、f2的成分构成。在实施方式1中，设第1偏振为x偏振，第2偏振为y偏振，设第1频率为频率f1，第2频率为频率f2。

接着，根据图5的流程图对接收器200侧的动作进行说明。

相干光接收部201接收图3所示的来自发送器100的突发信号，使该接收光与本振光发生干涉，输出相干检波信号(步骤st1)。接着，a/d转换器202将作为模拟信号的相干检波信号转换为数字信号(步骤st2)。接着，均衡器205从接收器200中的h偏振和v偏振的信号中分离被复用的x偏振和y偏振的信号(步骤st3)。另外，均衡器205也可以在式(3)和式(4)所示的偏振分离的功能的基础上，还具有对接收器的频率响应进行补偿的滤波功能。

分离出的x偏振和y偏振的信号通过相位估计部206对接收光与本振光的相位差进行估计和补偿(步骤st4)。补偿相位后的信号通过解码部207进行判定和解码(步骤st5)。另一方面，导频序列检测部203监视来自a/d转换器202的信号，检测导频序列(步骤st6)。导频信号在频率f1、f2具有频率峰值，因此，例如对信号进行傅里叶变换，能够通过检测傅里叶变换后的信号的频率峰值，检测导频序列。在检测到导频信号时，偏振估计部204根据导频信号的频率f1的成分，通过最大比合并来估计在发送器100中分配给x偏振的信号在接收器200中的偏振状态，根据导频信号的频率f2的成分，通过最大比合并来估计在发送器100中分配给y偏振的信号在接收器200中的偏振状态(步骤st7)。例如，如果与傅里叶变换后的导频信号的频率f1对应的接收器的h偏振和v偏振的成分分别为ea、eb，与导频信号的频率f2对应的接收器的h偏振和v偏振的成分分别为ec、ed，则估计为被复用的x偏振和y偏振在接收器中分别变化为式(1)和式(2)的琼斯向量(jonesvector)所示的偏振状态。

均衡器205设定系数，使得按照偏振估计部204的估计结果，通过式(3)和式(4)，从接收器200中的h偏振和v偏振的信号中分离出被复用的x偏振和y偏振的信号(步骤st8)。此外，在未检测到导频序列的情况下，系数不进行变更。

如以上说明的那样，根据实施方式1的光通信装置，具有：发送器，其生成对正交的第一偏振和第二偏振的信号进行复用而成的偏振复用信号，并且生成在开头具有第一偏振和第二偏振分别具有不同的第一频率和第二频率的单一频率成分的导频序列的突发信号；相干光接收部，其使从发送器发送的突发信号的接收光和本振光发生干涉而转换为电信号；a/d转换器，其将从相干光接收部输出的电信号转换为数字信号；导频序列检测部，其根据a/d转换器的输出信号检测导频序列；偏振估计部，其在导频序列检测部检测到导频序列时，根据导频信号的与第一频率对应的频率成分估计第一偏振在接收器中的偏振状态，并且根据与第二频率对应的频率成分估计第二偏振在接收器中的偏振状态；均衡器，其根据估计出的偏振状态，从a/d转换器的输出信号中分离第一偏振和第二偏振；相位估计部，其对由均衡器分离出的信号的相位进行估计和补偿；以及解码部，其对由相位估计部补偿相位后的信号进行判定和解码。因此，不会延长突发信号的头部，并且能够同时估计被复用的2个偏振在接收器中的偏振状态，因此，能够进行高速的偏振状态的估计和偏振复用而成的信号的偏振分离。

此外，根据实施方式1的光通信装置，导频序列检测部通过对a/d转换器的输出信号进行傅里叶变换，检测导频序列，偏振估计部在导频序列检测部检测到导频序列时，根据傅里叶变换后的信号的与第一频率对应的频率成分，通过最大比合并来估计第一偏振在接收器中的偏振状态，并且根据与第二频率对应的频率成分，通过最大比合并来估计第二偏振在接收器中的偏振状态。因此，能够进行高速的偏振状态的估计和偏振复用而成的信号的偏振分离。

实施方式2

图6是实施方式2的光通信装置的结构图。这里，发送器100的结构和接收器200a中的相干光接收部201、a/d转换器202、导频序列检测部203、偏振估计部204、相位估计部206和解码部207的结构与图1所示的实施方式1的结构相同，因此，对对应的部分标注相同标号并省略其说明。

在实施方式2中，代替实施方式1中的均衡器205而具有自适应均衡器205a和系数更新部205b。自适应均衡器205a例如由蝴蝶结构的fir滤波器构成，根据接收信号的变化而自适应地进行信号的均衡。在系数更新部205b中，例如如果调制方式是偏振复用4值相位调制，则根据使用恒模算法(cma)计算出的结果进行自适应均衡器205a的滤波器系数更新。

另外，关于实施方式2的光通信装置的硬件结构，基本结构与实施方式1相同。即，可以通过专用硬件构成自适应均衡器205a和系数更新部205b，此外，也可以将与各个功能对应的程序存储在图2所示的存储器2中，处理器1执行该程序。

接着，使用图7的流程图对实施方式2的光通信装置的动作进行说明。

首先，步骤st1～步骤st7的动作与实施方式1相同，因此，这里省略说明。在实施方式2中，在步骤st7中偏振估计部204估计出偏振状态时，系数更新部205b针对自适应均衡器205a设定初始值，使得如式(3)和式(4)那样从接收器200a中的h偏振和v偏振的信号中分离被复用的x偏振和y偏振的信号(步骤st9)。另一方面，在未检测到导频序列时，系数更新部205b对突发信号的头10和有效载荷20的信号实施系数更新(步骤st10)。

如以上说明的那样，根据实施方式2的光通信装置，代替实施方式1的均衡器而具有自适应均衡器和系数更新部，系数更新部使根据偏振估计部估计出的偏振状态分离第一偏振和第二偏振的设定成为初始值，对自适应均衡器的系数进行更新。因此，在实施方式1的效果的基础上，还能够缩短从开始接收突发信号到自适应均衡器收敛为止的时间。

另外，本申请能够在其发明范围内进行各实施方式的自由组合或各实施方式的任意结构要素的变形，或者在各实施方式中省略任意结构要素。

产业上的可利用性

如上所述，本发明的光通信装置涉及使用数字相干技术的使用正交的2个偏振对信号进行复用并分离的结构，适用于接入光通信系统。

标号说明

10：头；11：导频序列；20：有效载荷；100：发送器；200、200a：接收器；201：相干光接收部；202：a/d转换器(adc)；203：导频序列检测部；204：偏振估计部；205：均衡器；205a：自适应均衡器；205b：系数更新部；206：相位估计部；207：解码部；301：接收光；302：本振光。