JP5682633B2 - 光送信器および光信号送信方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の送信信号から光信号を生成して送信する光送信器および光信号送信方法に係わる。

近年、光基幹ネットワークにおいて、波長ごとに、数百Gbit/sあるいは1Tbit/sを超える高速伝送を実現するための技術が研究されている。この技術は、たとえば、光ＯＦＤＭ（Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing）或いはSuperChannel等を含む。

このような高速伝送を実現するために、光送信器は、例えば図１（ａ）に示すように、複数の送信信号から光信号を生成する並列動作を行う。ここで、図１（ａ）に示す光送信器は、高周波回路２０１ａ、２０１ｂ、光変調器２０２、光源２０３を備える。

送信信号Ａ、Ｂは、それぞれ高周波回路２０１ａ、２０１ｂに入力される。送信信号Ａ、Ｂは、それぞれ電気信号であり、送信データ列から生成される。高周波回路２０１ａ、２０１ｂは、例えば、増幅器、フィルタ、配線パターンを含む。配線パターンは、プリント基板に形成される、電気信号を伝搬するための導体パターンである。そして、高周波回路２０１ａ、２０１ｂは、それぞれ、送信信号Ａ、Ｂから光変調器２０２を駆動するための駆動信号を生成する。光変調器２０２は、光源２０３により生成される連続光を、駆動信号で変調して光信号を生成する。

このように、図１（ａ）に示す光送信器は、複数の送信信号から光信号を生成して送信する。なお、図１（ａ）に示す例では、２つの送信信号から光信号が生成されているが、より多くの送信信号（或いは、より多くの電気信号）から光信号を生成する光送信器も実用化されている。送信信号の数が多い構成では、より高い伝送速度を実現することができる。

ところで、近年、光伝送装置の小型化の要求がさらに高まってきている。このため、光伝送装置内に設けられる光送信器（或いは、光送信器を含む光送受信モジュール）の小型化および／または集積化は重要である。

ところが、光送信器のサイズを小さくすると、光送信器内で電磁クロストークが増大する。例えば、図１（ａ）に示す光送信器においては、高周波回路２０１ａ、２０１ｂ間の距離が小さくなり、高周波回路２０１ａ、２０１ｂ間でクロストークが大きくなる。すなわち、光送信器の小型化は、送信性能の劣化を引き起こすおそれがある。また、電磁クロストークは、高周波回路２０１a、２０１bのみならず、光変調器２０２内でも発生する。例えば、光変調器２０２内で高周波信号が伝搬する電極間でも発生する。

上述のクロストークは、例えば、図１（ｂ）に示すように、各高周波回路２０１ａ、２０１ｂをそれぞれシールド２０４ａ、２０４ｂで電磁的に遮蔽することで抑制される。しかし、電磁シールドを用いてクロストークを抑制する構成は、光送信器の小型化の妨げとなっている。また一般に、光変調器２０２内でのクロストークを電磁的に遮断することは難しい。

なお、関連する技術として、各チャネルの経路に生じたスキューを補償する技術が提案されている。（例えば、特許文献１）

特開２０１０−１９３２０４号公報

上述したように、複数の送信信号から光信号を生成する光送信器のサイズを小さくすると、光送信器内で送信信号間のクロストークが増大する。そして、光送信器内でクロストークが増大すると、送信性能が劣化するおそれがある。

本発明の目的は、複数の送信信号から光信号を生成する光送信器において、送信信号間のクロストークを抑制することである。

本発明の１つの態様に係る光送信器は、複数の送信信号から光信号を生成する光変調器と、前記光信号を利用して前記複数の送信信号間のクロストークをモニタするクロストークモニタと、前記クロストークモニタによるモニタ結果に基づいて前記複数の送信信号を補正するクロストークキャンセラ、を備える。

本発明の１つの態様に係る光送受信モジュールは、光送信器および光受信器を備える。前記光送信器は、複数の送信信号から光信号を生成する光変調器と、前記光信号を利用して前記複数の送信信号間のクロストークをモニタするクロストークモニタと、前記クロストークモニタによるモニタ結果に基づいて前記複数の送信信号を補正するクロストークキャンセラ、を備える。前記光受信器は、光伝送路から光信号を受信して電気信号に変換する受信回路と、前記受信回路の出力信号を復調する復調処理部、を備える。前記クロストークキャンセラの調整期間においては、前記光変調器により生成される光信号が前記受信回路に導かれ、前記受信回路の出力信号が前記クロストークモニタに導かれる。

本発明の１つの態様に係る光信号送信方法は、光変調器を用いて複数の送信信号から光信号を生成し、前記光信号を利用して、前記複数の送信信号間のクロストークをモニタし、モニタ結果に基づいて前記複数の送信信号を補正する。

上述の態様によれば、複数の送信信号から光信号を生成する光送信器において、送信信号間のクロストークが抑制される。

光送信器の小型化に起因する課題を説明する図である。 実施形態の光送信器が使用される光伝送システムの例を示す図である。 実施形態の光送信器の構成を示す図である。 クロストークモデルを示す図である。 クロストークに起因する光信号の劣化について説明する図である。 光信号の振幅の分布を示すヒストグラムである。 クロストークモニタの構成およびクロストークキャンセラを制御する動作を説明する図である。 クロストーク量に対するモニタ値のシミュレーション結果を示す図である。 クロストークキャンセラの構成を示す図である。 クロストークキャンセラを制御する方法を示すフローチャートである。 教師信号が入力されたときのコンステレーションを示す図である。 教師信号から生成される光信号の振幅の分布を示すヒストグラムである。 他の実施形態における光送信器の構成およびクロストークキャンセラを制御する動作を説明する図である。 図１３に示す光送信器においてクロストークキャンセラを制御する方法を示すフローチャートである。 クロストークキャンセラの他の実施形態の構成を示す図である。 クロストークキャンセラのさらに他の実施形態の構成を示す図である。 クロストークキャンセラおよび光変調器を調整する機能を備える光送信器の構成を示す図である。 クロストークキャンセラおよび光変調器を調整する手順を示すフローチャートである。 Ｎ入力Ｎ出力クロストークキャンセラについて説明する図である。

図２は、実施形態の光送信器が使用される光伝送システムの例を示す。図２（ａ）に示す光伝送システムは、光伝送装置１、２を備える。光伝送装置１、２間は、光伝送路３により接続されている。光伝送路３は、光ファイバケーブルである。また、光伝送路３は、１または複数の中継ノードを備えるようにしてもよい。光伝送装置１は光送信器１ａを備え、光伝送装置２は光受信器２ａを備える。光送信器１ａは、データを伝送するための光信号を生成し、その光信号を光伝送路３へ出力する。そして、光受信器２ａは、光送信器１ａから送信される光信号を、光伝送路３を介して受信する。

図２（ｂ）に示す光伝送システムは、光伝送装置４、５を備える。光伝送装置４、５間は、１組の光伝送路６Ａ、６Ｂにより接続されている。光伝送路６Ａ、６Ｂは、それぞれ光ファイバケーブルである。また、光伝送路６Ａ、６Ｂは、それぞれ１または複数の中継ノードを備えるようにしてもよい。光伝送装置４は光送受信モジュール４ａを備え、光送受信モジュール４ａは光送信器４ｂおよび光受信器４ｃを備える。同様に、光伝送装置５は光送受信モジュール５ａを備え、光送受信モジュール５ａは光送信器５ｂおよび光受信器５ｃを備える。光送信器４ｂは、データを伝送するための光信号を生成し、その光信号を光伝送路６Ａへ出力する。そして、光受信器５ｃは、光送信器４ｂから送信される光信号を、光伝送路６Ａを介して受信する。同様に、光送信器５ｂは、データを伝送するための光信号を生成し、その光信号を光伝送路６Ｂへ出力する。そして、光受信器４ｃは、光送信器５ｂから送信される光信号を、光伝送路６Ｂを介して受信する。

図２（ａ）または図２（ｂ）に示す実施形態の光伝送システムは、ＷＤＭ信号を伝送してもよい。また、実施形態の光伝送システムは、偏波多重を採用してもよい。さらに、実施形態の光伝送システムは、任意の変調方式（位相変調、振幅変調、ＯＦＤＭなど）を採用することができる。

実施形態の光送信器は、図２（ａ）に示す光伝送システムでは光送信器１ａに相当し、図２（ｂ）に示す光伝送システムでは光送信器４ｂ、５ｂに相当する。また、実施形態の光送受信モジュールは、図２（ｂ）に示す光伝送システムでは光送受信モジュール４ａ、５ａに相当する。

図３は、実施形態の光送信器の構成を示す。実施形態の光送信器１０は、信号処理部１１、Ｄ／Ａ変換回路１２、高周波回路１３ａ、１３ｂ、光源１４、光変調器１５、光スプリッタ１６、光ハイブリッド回路１７、光源１８、受光回路１９、Ａ／Ｄ変換回路２０を備える。

光送信器１０は、複数の送信信号から光信号を生成して送信する。ここで、複数の送信信号は、１つのデータ列から生成されてもよい。この場合、複数の送信信号は、例えば、シリアル形式の入力データ列をパラレル形式に変換することで生成される。図３に示す例では、シリアル／パラレル変換器２１を利用して入力データ列を並列化することにより、２つの送信信号が生成されている。或いは、複数の送信信号は、それぞれ独立したデータ列から生成されてもよい。

信号処理部１１は、例えば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）により実現される。或いは、信号処理部１１は、汎用のプロセッサで実現されてもよいし、ＤＳＰと同等の機能を提供する回路（例えば、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなど）で実現されてもよい。

信号処理部１１は、クロストークモニタ２２およびクロストークキャンセラ２３を備える。クロストークモニタ２２は、光送信器１０が生成して送信する光信号を利用して、複数の送信信号間のクロストークをモニタする。また、クロストークキャンセラ２３は、クロストークモニタ２２によるモニタ結果に基づいて、複数の送信信号を補正する。このとき、クロストークキャンセラ２３は、複数の送信信号間のクロストークを小さくするように（好ましくは、複数の送信信号間のクロストークが最小化されるように）、複数の送信信号を補正する。「複数の送信信号を補正する」は、すべての送信信号を補正する処理に限定されものではなく、複数の送信信号の一部を補正する処理も含む。なお、上述したシリアル／パラレル変換器２１は、この例では、信号処理部１１により実現される。

Ｄ／Ａ変換回路１２は、信号処理部１１から出力される複数の送信信号を、それぞれアナログ信号に変換する。すなわち、Ｄ／Ａ変換回路１２により複数のアナログ送信信号が生成される。なお、Ｄ／Ａ変換回路１２は、例えば、複数の送信信号に対応する複数のＤ／Ａ変換器を備える。

高周波回路１３ａ、１３ｂは、それぞれ、例えば、増幅器、フィルタ、配線パターン等を含む。配線パターンは、プリント基板もしくは変調器に形成される、電気信号を伝搬するための導体パターンである。この場合、Ｄ／Ａ変換回路１２により生成される複数のアナログ送信信号は、それぞれ、高周波回路１３ａ、１３ｂにおいて、増幅され、および／または、フィルタリングされる。なお、高周波回路１３ａ、１３ｂから出力される複数のアナログ送信信号は、光変調器１５において、変調光信号を生成するための駆動信号として使用される。

光源１４は、連続光（ＣＷ：Continuous wave）を生成する。ここで、光源１４の発振周波数は、例えば、ＣバンドまたはＬバンドに属する。また、光源１４は、例えば、レーザダイオードにより実現される。

光変調器１５は、光源１４により生成される連続光を駆動信号で変調することにより、光信号を生成する。ここで、高周波回路１３ａ、１３ｂから出力される複数のアナログ送信信号は、光変調器１５において連続光を変調するための駆動信号として使用される。すなわち、光変調器１５は、複数の送信信号から光信号を生成する。そして、光送信器１０は、光変調器１５により生成される光信号を光伝送路へ出力する。

光スプリッタ１６は、光変調器１５により生成される光信号を分岐して光ハイブリッド回路１７に導く。なお、光スプリッタ１６は、光カプラで実現されてもよい。

光ハイブリッド回路１７は、光源１８により生成される局部発振光を利用して、光変調器１５により生成される光信号からＩ成分信号およびＱ成分信号を生成する。ここで、光ハイブリッド回路１７は、特に図示しないが、光スプリッタ、９０度移相器、第１および第２のミキサを備える。光スプリッタは、入力光（すなわち、光変調器１５により生成される光信号）を分岐して第１および第２のミキサに導く。９０度移相器は、局部発振光の位相を９０度だけシフトさせる。第１のミキサは、入力光および局部発振光を混合することにより、光変調器１５により生成される光信号のＩ成分を抽出する。また、第２のミキサは、入力光および９０度シフト局部発振光を混合することにより、光変調器１５により生成される光信号のＱ成分を抽出する。このように、光ハイブリッド回路１７は、コヒーレント受信器のフロントエンド回路として動作する。

受光回路（ＰＤ）１９は、光ハイブリッド回路１７により生成されるＩ成分信号およびＱ成分信号をそれぞれ電気信号に変換する。すなわち、受光回路１９は、光変調器１５により生成される光信号のＩ成分およびＱ成分を表す電気信号を出力する。Ａ／Ｄ変換回路２０は、受光回路１９から出力される信号をデジタル信号に変換する。すなわち、光変調器１５により生成される光信号のＩ成分およびＱ成分を表すデジタル信号が、信号処理部１１に与えられる。そして、クロストークモニタ２２は、このデジタル信号を利用して、複数の送信信号間のクロストークをモニタする。

上記構成の光送信器１０は、小型化を実現するためには、例えば、高周波回路１３ａ、１３ｂ間の距離を小さくするように設計される。ところが、高周波回路１３ａ、１３ｂ間の距離を小さくすると、高周波回路１３ａ、１３ｂを通過する送信信号間でクロストークが発生する。そこで、光送信器１０は、クロストークモニタ２２を利用して送信信号間のクロストークをモニタする。そして、クロストークキャンセラ２３は、クロストークモニタ２２によるモニタ結果に基づいて、送信信号間のクロストークを小さくするように、各送信信号を補正する。すなわち、クロストークキャンセラ２３は、高周波回路１３ａ、１３ｂにおいて発生するクロストークの逆特性を、複数の送信信号に与える。この結果、送信信号間のクロストークがキャンセルまたは抑制される。

なお、図３に示す構成は、光送受信モジュールにも適用可能である。ただし、光送受信モジュールは、信号処理部１１、Ｄ／Ａ変換回路１２、高周波回路１３ａ、１３ｂ、光源１４、光変調器１５、光スプリッタ１６、光ハイブリッド回路１７、光源１８、受光回路１９、Ａ／Ｄ変換回路２０に加えて、光スイッチ３１、復調処理部３２を備える。光スイッチ３１は、光変調器１５により生成される光信号、または光伝送路を介して受信する光信号を選択する。例えば、光スイッチ３１は、クロストークキャンセラ２３の状態を調整する期間は、光変調器１５により生成される光信号を選択し、他の期間は光伝送路を介して受信する光信号を選択する。そして、光スイッチ３１により選択される光信号は、光ハイブリッド回路１７に導かれる。

Ａ／Ｄ変換回路２０の出力信号は、クロストークキャンセラ２３の状態を調整する期間はクロストークモニタ２２に導かれ、他の期間は復調処理部３２に導かれる。すなわち、クロストークキャンセラ２３の状態を調整する期間は、光変調器１５により生成される光信号を表すデジタル信号がクロストークモニタ２２に与えられる。他の期間は、光伝送路を介して受信する光信号を表すデジタル信号が復調処理部３２に与えられる。或いは、クロストークキャンセラ２３の状態を調整する期間は、復調処理部３２を停止し、他の期間はクロストークモニタ２２を停止するようにしてもよい。

復調処理部３２は、光伝送路を介して受信する光信号を表すデジタル信号から、各シンボルを再生する。復調処理部３２は、光信号の状態を劣化させる要因（例えば、波長分散など）を補償する処理を実行してもよい。

なお、光送受信モジュールにおいては、信号処理部１１（クロストークモニタ２２、クロストークキャンセラ２３）、Ｄ／Ａ変換回路１２、高周波回路１３ａ、１３ｂ、光源１４、光変調器１５は、光送信器のために動作し、信号処理部１１（復調処理部３２）、光ハイブリッド回路１７、光源１８、受光回路１９、Ａ／Ｄ変換回路２０は、光受信器のために動作する。この場合、信号処理部１１は、光送信器および光受信器の双方のために使用される。ただし、光送信器および光受信器は、それぞれ信号処理部を備えるようにしてもよい。いずれの構成においても、光送受信モジュールは、光受信器の一部（光ハイブリッド回路１７、光源１８、受光回路１９、Ａ／Ｄ変換回路２０）を利用して、クロストークキャンセルを実現してもよい。

このように、実施形態の光送信器（または、光送受信モジュール）１０は、送信信号間のクロストークをキャンセルする機能を備える。したがって、光送信器（または、光送受信モジュール）１０において複数の送信信号から生成される光信号の品質が向上する。

図４は、クロストークモデルを示す。ここでは、説明を簡単にするために、２つの信号間のクロストークについて記載する。

クロストークモデルの入力は、ｘ＝（ｘ１，ｘ２）であり、クロストークモデルの出力は、ｙ＝（ｙ１，ｙ２）である。そうすると、図４に示すクロストークモデルは、下式で表わされる。
ｙ＝Ｈ_ｃｘ
Ｈ_ｃは、クロストーク行列であり、下式で表わされる。また、ｘ、ｙは、それぞれベクトルである。

したがって、クロストークモデルの出力は、下式で表わされる。
ｙ１＝ｘ１＋εｘ２
ｙ２＝ｘ２＋εｘ１
ここで、εは、クロストークの強度を表すパラメータであり、０≦ε＜１である。したがって、ε＝０であれば（すなわち、クロストークが存在しない場合）、ｙ１＝ｘ１およびｙ２＝ｘ２が得られる。これに対して、０＜εであれば、信号ｙ１は信号ｘ２の影響を受け、信号ｙ２は信号ｘ１の影響を受ける。すなわち、クロストークが発生する。

図５は、クロストークに起因する光信号の劣化について説明する図である。ここでは、光変調器１５は、ＱＰＳＫ光信号を生成するものとする。この場合、光変調器１５は、図５（ａ）に示すように、１組の変調器１５ａ、１５ｂ、および移相要素１５ｃを備える。光源１４により生成される連続光は、分岐されて変調器１５ａ、１５ｂに導かれる。変調器１５ａ、１５ｂは、それぞれ、例えば、ＬＮ変調器である。変調器１５ａは、連続光を信号ｙ１で変調して第１の変調光信号を生成する。同様に、変調器１５ｂは、連続光を信号ｙ２で変調して第２の変調光信号を生成する。移相要素１５ｃは、第１の変調光信号と第２の変調光信号との間に位相差π／２を与える。この構成により、信号ｙ１および信号ｙ２を伝送するＱＰＳＫ光信号が生成される。

ＱＰＳＫにおいては、各シンボルは、２ビットのデータを伝送する。以下の説明では、各シンボル（ｘ１，ｘ２）は、下記の４つのデータパターンを取り得るものとする。
データＡ：（＋１，＋１）
データＢ：（−１，−１）
データＣ：（＋１，−１）
データＤ：（−１，＋１）

この場合、図４に示すクロストークモデルから出力されるシンボル（ｙ１，ｙ２）は、下記の通りである。
データＡ：（１＋ε，１＋ε）
データＢ：（−１−ε，−１−ε）
データＣ：（１−ε，−１＋ε）
データＤ：（−１＋ε，１−ε）

図５（ｂ）は、クロストークモデルから出力されるシンボル（ｙ１，ｙ２）のコンステレーションを示す。クロストークが発生していないときは（すなわち、ε＝０）、データＡは、信号点Ａで表わされる。同様に、データＢ〜Ｄは、それぞれ信号点Ｂ〜Ｄで表わされる。信号点Ａ〜Ｄは、円Ｃ１上に配置されている。

ここで、図５（ｂ）に示す各信号点は、光変調器１５が信号ｙ１、ｙ２によって駆動されたときに生成される光信号の振幅および位相を表す。原点から信号点までの距離は、光信号の振幅に相当する。したがって、ε＝０のときは、光信号の振幅は、データに依存することなく、円Ｃ１の半径に相当する。なお、光信号の位相は、信号点の偏角により表わされる。

クロストークが発生する環境においては（すなわち、０＜ε）、クロストークモデルから出力されるデータＡは、信号点Ａ’で表わされる。同様に、データＢ〜Ｄは、それぞれ信号点Ｂ’〜Ｄ’で表わされる。すなわち、０＜εのときは、データＡ、Ｂを表す光信号の振幅は円Ｃ２の半径に相当し、また、データＣ、Ｄを表す光信号の振幅は円Ｃ３の半径に相当する。

図６は、光信号の振幅の分布を示すヒストグラムである。図６において、横軸は光信号の振幅を表し、縦軸は発生頻度を表す。

クロストークが発生していないときは、光信号の振幅は、上述したように、データに依存することなく一定であり、円Ｃ１の半径ｒ１に相当する。このため、光信号の振幅の分布は、図６（ａ）に示すように、振幅ｒ１においてピークを有する。

一方、クロストークが発生する環境においては、光信号の振幅は、上述したように、データの値に応じて、円Ｃ２の半径ｒ２または円Ｃ３の半径ｒ３に相当する。このため、光信号の振幅の分布は、図６（ｂ）に示すように、ｒ１よりも大きいｒ２においてピークを有すると共に、ｒ１よりも小さいｒ３においてピークを有する。すなわち、光信号の振幅の分布は、２つのピークを有する。

このように、光変調器１５により生成される光信号に係る統計量（図６に示す例では、光信号の振幅の分布）は、その光信号を生成するための複数の信号間のクロストークに依存する。換言すれば、光変調器１５により生成される光信号の振幅の分布に基づいて、クロストークを検出（または、推定）することができる。

したがって、実施形態の光送信器１０においては、クロストークモニタ２２は、光変調器１５により生成される光信号に係る統計量を計算することにより、送信信号間のクロストークをモニタする。そして、クロストークキャンセラ２３は、クロストークモニタ２２によるモニタ結果に基づいて、クロストークをキャンセルするように各送信信号を補正する。この結果、送信信号間のクロストークがキャンセルまたは抑制される。

図７は、クロストークモニタ２２の構成およびクロストークキャンセラ２３を制御する動作を説明する図である。ここでは、光送信器１０は、２つの送信信号から光信号を生成するものとする。すなわち、クロストークキャンセラ２３には、２つの送信信号が入力されるものとする。なお、クロストークキャンセラ２３に入力される２つの送信信号は、１つのデータ列から生成されたものであってもよいし、異なるデータ列からそれぞれ生成されたものであってもよい。

光変調器１５により生成される光信号は、光スプリッタ１６により分岐されて光ハイブリッド回路１７に導かれる。そうすると、上述したように、光ハイブリッド回路１７、受光回路１９、Ａ／Ｄ変換回路２０は、光変調器１５により生成される光信号のＩ成分およびＱ成分を表すデジタル信号を生成する。すなわち、クロストークモニタ２２には、光変調器１５により生成される光信号の各シンボルのＩ成分およびＱ成分を表すデジタル信号が入力される。

クロストークモニタ２２は、光変調器１５により生成される光信号のＩ成分およびＱ成分に基づいて、その光信号に係る統計量を表すモニタ信号を生成する。ここで、この光信号に係る統計量は、上述したように、送信信号間のクロストークを検出または推定するために使用可能である。すなわち、モニタ信号は、実質的に、送信信号間のクロストークを表す。

コントローラ２４は、クロストークモニタ２２により生成されるモニタ信号に基づいてクロストークキャンセラ２３を制御する。このとき、コントローラ２４は、モニタ信号が目標値に近づくようにクロストークキャンセラ２３を制御する。目標値は、クロストークを最小化するように、或いはクロストークが所定レベルよりも小さくなるように決定される。また、目標値は、モニタ信号により表わされる統計量に応じて決定される。なお、コントローラ２４は、図３においては省略されているが、例えば、信号処理部１１内に設けられる。また、コントローラ２４は、クロストークモニタ２２またはクロストークキャンセラ２３の一部として実現されてもよい。

クロストークキャンセラ２３は、コントローラ２４による制御に応じて、各送信信号を補正する。すなわち、各送信信号は、光送信器１０内で発生するクロストークをキャンセルするように補正される。このため、例えば、高周波回路１３ａ、１３ｂにおいてクロストークが発生しても、光変調器１５は、クロストークの影響が除去または抑制された電気信号を利用して光信号を生成することができる。なお、クロストークキャンセラ２３の構成および動作については、後で説明する。

図７に示す例では、光変調器１５により生成される光信号に係る統計量として、その光信号の振幅またはパワーの分布の尖度が使用される。尖度は、分布の尖りの度合を表す。尖度が大きければ、データが中心に集中しており、分布がより尖っていることを表す。反対に尖度が小さければ、データが分散しており、分布が広がっていることを表す。なお、光信号のパワーは、光信号の振幅の２乗に相当する。よって、光信号の振幅の分布と、光信号のパワーの分布とは、互いに類似している。以下の説明では、「光信号の振幅」は、光信号のパワーを含むことがある。

光信号の振幅の分布の尖度を表すモニタ信号Ｍは、下式で得られる。

なお、ｘ_ｉは、光信号のシンボルｉの振幅（または、パワー）を表す。すなわち、ｘ_ｉは、たとえば、光信号のシンボルｉのＩ成分の２乗およびＱ成分の２乗の和により得られる。また、

は、ｘ_ｉの平均を表す。

クロストークモニタ２２は、光信号の振幅の分布の尖度を表すモニタ信号Ｍを生成する場合は、２乗器４１、４２、加算器４３、平均化器４４、引き算器４５、２乗器４６、平均化器４７、２乗器４８、乗算器４９、２乗器５０、平均化器５１、引き算器５２、除算器５３を備える。

２乗器４１は、シンボル毎に、光信号のＩ成分の２乗を算出する。２乗器４２は、シンボル毎に、光信号のＱ成分の２乗を算出する。そして、加算器４３は、シンボル毎に、２乗器４１、４２の出力信号の和を算出する。加算器４３の出力は、「ｘ_ｉ」に相当する。

平均化器４４は、加算器４３の出力信号の平均を算出する。平均は、例えば、Ｎ個のシンボルについて得られるｘ_ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）から算出される。引き算器４５は、シンボル毎に、加算器４３の出力信号から平均化器４４の出力信号を差し引く。そして、２乗器４６は、シンボル毎に、引き算器４５の出力信号の２乗を算出する。

平均化器４７は、２乗器４６の出力信号の平均を算出する。ここで、平均化器４７の出力は、「ｓ^２」に相当する。そして、２乗器４８は、平均化器４７の出力信号の２乗を算出する。すなわち、２乗器４８の出力は、「ｓ^４」に相当する。さらに、乗算器４９は、２乗器４８の出力信号に「３」を乗算する。

２乗器５０は、２乗器４６の出力信号の２乗を算出する。そして、平均化器５１は、２乗器５０の出力信号の平均を算出する。平均化器５１の出力は、「ｕ」に相当する。そして、引き算器５２は、平均化器５１の出力信号から乗算器４９の出力信号を差し引く。これにより、「ｕ−３ｓ^４」が得られる。

除算器５３は、引き算器５２の出力信号を、２乗器４８の出力信号で割り算する。すなわち、除算器５３は、「（ｕ−３ｓ^４）／ｓ^４」を算出する。そして、クロストークモニタ２２は、除算器５３による演算結果を、モニタ信号Ｍとして出力する。

図８は、クロストーク量に対するモニタ値のシミュレーション結果を示す図である。このシミュレーションは、図４に示すクロストークモデルにおいて、クロストーク量εに対するモニタ信号Ｍを表している。なお、モニタ値は、モニタ信号Ｍの値を表す。

図８に示すように、クロストーク量εがゼロであるときに、モニタ値は最大である。クロストーク量εが増加すると、モニタ値は低下する。ただし、クロストーク量εが小さい領域では、クロストーク量εに対するモニタ値の傾きは緩やかである。なお、図６（ａ）は、ε＝０のときの光信号の振幅の分布を表し、図６（ｂ）は、ε＝０．１５のときの光信号の振幅の分布を表している。図６（ａ）および図６（ｂ）から明らかなように、クロストーク量εが小さいと、光信号の振幅の分布は、より尖っている。すなわち、クロストーク量εが小さいと、モニタ信号Ｍにより表わされる尖度は大きくなる。

コントローラ２４は、この特性を利用してクロストークキャンセラ２３を制御する。すなわち、コントローラ２４は、クロストークモニタ２２から出力されるモニタ信号Ｍを最大化するように、クロストークキャンセラ２３を制御する。あるいは、コントローラ２４は、モニタ信号Ｍが所定の閾値レベルよりも大きくなるように、クロストークキャンセラ２３を制御する。この場合、閾値レベルは、モニタ信号Ｍの最大値よりも小さく且つモニタ信号Ｍの最大値に近い値に設定される。この結果、送信信号間のクロストークがキャンセルまたは抑制される。

図９は、クロストークキャンセラ２３の構成を示す図である。ここでは、光送信器１０は、２つの送信信号から光信号を生成するものとする。この場合、クロストークキャンセラ２３には、２つの送信信号（入力信号１、２）が入力される。

クロストークキャンセラ２３は、乗算器６１〜６４、加算器６５〜６６を備える。乗算器６１は、入力信号１に対して補正係数ａ１１を乗算する。乗算器６２は、入力信号２に対して補正係数ａ２１を乗算する。乗算器６３は、入力信号１に対して補正係数ａ１２を乗算する。乗算器６４は、入力信号２に対して補正係数ａ２２を乗算する。ここで、補正係数ａ１１〜ａ２２は、ゼロまたは正の値である。また、補正係数ａ１１〜ａ２２は、コントローラ２４により、モニタ信号Ｍに基づいて決定される。なお、クロストークが小さいときは、補正係数ａ１１、ａ２２はそれぞれ「１」に近い値に制御され、補正係数ａ２１、ａ１２はそれぞれゼロに近い値に制御される。

加算器６５は、乗算器６１の乗算結果および乗算器６２の乗算結果の和を算出する。加算器６５の演算結果（出力信号１）は、クロストークキャンセラ２３により補正された入力信号１を表す。同様に、加算器６６は、乗算器６３の乗算結果および乗算器６４の乗算結果の和を算出する。加算器６６の演算結果（出力信号２）は、クロストークキャンセラ２３により補正された入力信号２を表す。

なお、クロストークキャンセラ２３は、スキューキャンセラ６７、６８を備えるようにしてもよい。スキュー（ここでは、信号間の遅延時間の差）は、例えば、各送信信号を伝搬する電気信号線の長さの差異、各送信信号を増幅する増幅器の特性のばらつき等に起因して生じる。そして、スキューキャンセラ６７、６８は、送信信号間のスキューを補償する。なお、スキューキャンセラ６７、６８は、たとえば、ＦＩＲフィルタにより実現される。この場合、ＦＩＲフィルタの係数は、公知の技術により制御される。

図１０は、クロストークキャンセラ２３を制御する方法を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、コントローラ２４によって実行される。コントローラ２４は、例えば、光送信器１０が受信器宛てデータを送信する前に、このフローチャートの処理を実行してクロストークキャンセラ２３の動作状態を決定する。

コントローラ２４は、図８を参照しながら説明したように、クロストークモニタ２２によって得られるモニタ値が最大値に近づくように、クロストークキャンセラ２３を制御する。ここで、クロストーク量εが小さいときは、図８に示すように、モニタ値が大きく、且つ、クロストーク量εに対するモニタ値の傾きが緩やかである。すなわち、モニタ値の傾きが緩やかな領域では、クロストークは小さい。そこで、この実施例では、コントローラ２４は、モニタ値の傾きが緩やかな領域を検出することで、クロストークを抑制可能な状態を検出する。

ステップＳ１において、コントローラ２４は、補正係数Ａ[i] （ｉ＝１〜Ｎ）の初期値を設定する。補正係数Ａ[i]は、図９に示す例では、ａ１１、ａ２１、ａ１２、ａ２２に相当する。すなわち、変数ｉは、各補正係数を識別する。また、図９に示す例では、Ｎ＝４である。すなわち、Ｎは、補正係数の個数を表す。また、コントローラ２４は、制御パラメータｕ、δ[i] （ｉ＝１〜Ｎ）を設定する。ｕは、ステップＳ１０において補正係数ベクトルＡを更新する際に使用される更新ステップの大きさを表す。δ[i]は、ステップＳ３における各補正係数Ａ[i]のシフト量を表す。

光送信器１０のクロストークキャンセラ２３は、ステップＳ１において設定された補正係数Ａ[i]、またはステップＳ１０において更新された補正係数Ａ[i]を利用して、送信信号を補正する。また、光変調器１５は、クロストークキャンセラ２３により補正された送信信号から光信号を生成する。そして、クロストークモニタ２２は、光変調器１５により生成される光信号の振幅の分布の尖度を表すモニタ値を出力する。

ステップＳ２において、コントローラ２４は、クロストークモニタ２２により生成されるモニタ値を取得する。そして、コントローラ２４は、このモニタ値を、変数ＸＴＭとして記憶する。

ステップＳ３〜Ｓ７においては、補正係数Ａ[i]をそれぞれδ[i]だけシフトさせたときのモニタ値がそれぞれ検出される。すなわち、コントローラ２４は、ステップＳ３において、補正係数Ａ[1]をδ[1]だけシフトさせる。このとき、他の補正係数Ａ[2]〜Ａ[N]は現在の値を維持する。続いて、コントローラ２４は、ステップＳ４において、クロストークモニタ２２により生成されるモニタ値を取得する。すなわち、補正係数Ａ[1]がδ[1]だけシフトした状態で、モニタ値が検出される。そして、コントローラ２４は、このモニタ値を、変数ＮＸＴＭ[1]として記憶する。ステップＳ５において、コントローラ２４は、補正係数Ａ[1]を−δ[1]だけシフトさせる。すなわち、補正係数Ａ[1]は、ステップＳ３の前の状態に戻る。

コントローラ２４は、ステップＳ６において、すべての補正係数についてステップＳ３〜Ｓ５の処理が終了したかチェックする。ここでは、補正係数Ａ[2]〜Ａ[N]についてステップＳ３〜Ｓ５の処理が終了していない。よって、コントローラ２４は、ステップＳ７において変数ｉをインクリメントする。

コントローラ２４は、変数ｉがＮよりも大きくなるまで、各補正係数Ａ[i]についてステップＳ３〜Ｓ５の処理を繰り返し実行する。この結果、クロストークモニタ２２により生成されるモニタ値が、それぞれ変数ＮＸＴＭ[1]〜ＮＸＴＭ[N]として記憶される。

ステップＳ８において、コントローラ２４は、差分ベクトルＤを計算する。差分ベクトルＤの要素は、「ＮＸＴＭ[1]−ＸＴＭ」〜「ＮＸＴＭ[N]−ＸＴＭ」である。すなわち、差分ベクトルＤは、補正係数Ａ[i]をδ[i]だけシフトさせたときのモニタ値と、現在のモニタ値との各差分を表す。以下の説明において、差分ベクトルＤの要素をｄ[i]と呼ぶことがある。

ステップＳ９において、コントローラ２４は、差分ベクトルＤの大きさを計算する。ここで、差分ベクトルＤの大きさは、補正係数の変化に対するモニタ値の感度に相当する。また、補正係数を変化させると、クロストーク量が変化する。したがって、例えば、差分ベクトルＤの大きさが大きい状態は、クロストーク量に対してモニタ値の傾きが急峻であることを表す。一方、差分ベクトルＤの大きさが小さい状態は、クロストーク量に対してモニタ値の傾きが緩やかであることを表す。

図８に示す例では、クロストーク量に対してモニタ値の傾きが緩やかな領域では、モニタ値が大きく、クロストーク量εが小さい。したがって、差分ベクトルＤの大きさが小さい状態は、クロストーク量εが小さい状態に相当する。

そこで、コントローラ２４は、差分ベクトルＤの大きさを所定の閾値と比較する。この場合、閾値は、クロストーク量εが十分に小さい状態（すなわち、モニタ値の変化が十分に小さい状態）を表すように決定される。そして、コントローラ２４は、差分ベクトルＤの大きさが閾値よりも小さければ、クロストークキャンセラ２３を調整する処理を終了する。これにより、クロストークキャンセラ２３が使用する補正係数は、送信信号間のクロストークを十分に抑制するように決定される。

差分ベクトルＤの大きさが閾値よりも小さくなかったときは（ステップＳ９：Ｎｏ）、コントローラ２４は、ステップＳ１０において、下式に従って各補正係数Ａ[i]を更新する。
Ａ＝Ａ＋ｕ×Ｄ
ここで、ｕは、ステップＳ１で設定されるパラメータであり、定数である。また、Ａ、Ｄは、それぞれＮ次元のベクトルである。すなわち、各補正係数Ａ[i]は、以下のように更新される。
Ａ[i]＝Ａ[i]＋ｕ×ｄ[i]
ここで、ｄ[i]は、上述したように、差分ベクトルＤの要素である。

上記更新方法においては、例えば、ｄ[i]が大きければ、対応する補正係数Ａ[i]は大きく変化する。したがって、各補正係数は、適正値に早く収束する。

コントローラ２４は、差分ベクトルＤの大きさが閾値よりも小さくなるまで、補正係数Ａ[i]を更新しながら、ステップＳ２〜Ｓ１０の処理を繰り返し実行する。この結果、クロストークキャンセラ２３が使用する補正係数は、送信信号間のクロストークを十分に抑制するように決定される。

このように、実施形態の光送信器１０は、光変調器１５によって生成される光信号の振幅（または、パワー）の分布をモニタし、そのモニタ結果に基づいてクロストークキャンセラ２３を制御する。したがって、デジタル信号処理により、送信信号間のクロストークがキャンセルまたは抑制される。このとき、光送信器１０は、クロストークキャンセラ２３を制御するために、特定のデータパターンを有する教師信号を用意する必要はない。

＜他の実施形態＞
他の実施形態においては、送信信号として特定のデータパターンを有する教師信号を利用して、クロストークキャンセラ２３が調整される。以下の説明では、光送信器１０が２つの送信信号から光信号を生成するものとする。したがって、クロストークモデルは、図４に示す通りである。また、光変調器１５の変調方式はＱＰＳＫである。

この場合、送信信号１、２としてｘ１、ｘ２が入力されると、クロストークモデルの出力は、下式で表わされる。
ｙ１＝ｘ１＋εｘ２
ｙ２＝ｘ２＋εｘ１

コントローラ２４は、教師信号として、第１および第２のデータパターンを使用する。第１のデータパターンは、（ｘ１，ｘ２）＝（１，１）である。この場合、クロストークモデルの出力（ｙ１，ｙ２）は、（１＋ε，１＋ε）である。また、第２のデータパターンは、（ｘ１，ｘ２）＝（１，−１）であり、クロストークモデルの出力（ｙ１，ｙ２）は、（１−ε，−１＋ε）である。

図１１は、教師信号が入力されたときのコンステレーションを示す。クロストークが発生していないときは（すなわち、ε＝０）、第１のデータパターンは、信号点Ａで表わされ、第２のデータパターンは、信号点Ｂで表わされる。このように、クロストークが発生していないときは、教師信号に対応する信号点Ａ、Ｂは、円Ｃ１上に配置されている。

クロストークが発生する環境においては（すなわち、０＜ε）、第１のデータパターンは信号点Ａ’で表わされ、第２のデータパターンは信号点Ｂ’で表わされる。すなわち、クロストークが発生する環境においては、第１のデータパターンを表す光信号の振幅は、円Ｃ２の半径ｒ２に相当し、第２のデータパターンを表す光信号の振幅は、円Ｃ３の半径ｒ３に相当する。

図１２は、教師信号から生成される光信号の振幅の分布を示すヒストグラムである。図１２において、横軸は光信号の振幅を表し、縦軸は発生頻度を表す。

クロストークが発生する環境において、送信信号として第１のデータパターンが入力されると、図１２（ａ）に示すように、光信号の振幅の分布Ｄ１は、振幅ｒ２においてピークを有する。一方、第２のデータパターンが入力されると、図１２（ｂ）に示すように、光信号の振幅の分布Ｄ２は、振幅ｒ３においてピークを有する。

ここで、クロストークが存在しないときには、上述したように、第１および第２のデータパターンに対応する信号点Ａ、Ｂは、いずれも図１１に示す円Ｃ１上に配置される。すなわち、クロストークがキャンセルされれば、第１および第２のデータパターンに対応する信号点Ａ、Ｂは、いずれも図１１に示す円Ｃ１上に配置される。換言すれば、クロストークが小さくなると、分布Ｄ１の中心位置とＤ２の中心位置との誤差が小さくなる。図１２（ｃ）に示す例では、クロストークが小さくなると、誤差Δｒが小さくなる。

他の実施形態においては、この特性を利用してクロストークキャンセラ２３が制御される。すなわち、第１のデータパターンが入力されたときの光信号の振幅と、第２のデータパターンが入力されたときの光信号の振幅との誤差Δｒが検出され、その誤差Δｒを最小化するようにクロストークキャンセラ２３が制御される。

図１３は、他の実施形態における光送信器の構成およびクロストークキャンセラ２３を制御する動作を説明する図である。この実施形態においても、光送信器１０は、２つの送信信号から光信号を生成して送信するものとする。

図１３において、教師信号発生器７１は、コントローラ２４の指示に従って、上述した第１のデータパターンまたは第２のデータパターンを生成する。第１のデータパターンまたは第２のデータパターンを有する教師信号は、複数の送信信号の代わりに、或いは複数の送信信号として、クロストークキャンセラ２３に与えられる。

クロストークモニタ２２は、２乗器４１、４２、加算器４３、平均化器７２、スイッチ７３、メモリ７４、引き算器７５を備える。クロストークモニタ２２には、図７に示す構成と同様に、光変調器１５により生成される光信号のＩ成分およびＱ成分が入力される。

２乗器４１、４２、加算器４３の動作は、図７に示す構成と実質的に同じである。平均化器７２は、加算器４３の出力信号の平均を算出する。平均化器７２の出力信号は、光信号の振幅（または、パワー）の平均を表す。

スイッチ７３は、コントローラ２４の指示に従って、平均化器７２の出力信号をメモリ７４または引き算器７５に導く。例えば、コントローラ２４が教師信号発生器７１に第１のデータパターンを出力させている期間は、スイッチ７３は、平均化器７２の出力信号をメモリ７４に導く。また、コントローラ２４が教師信号発生器７１に第２のデータパターンを出力させている期間は、スイッチ７３は、平均化器７２の出力信号を引き算器７５に導く。

メモリ７４は、平均化器７２の出力信号を格納する。そして、引き算器７５は、メモリ７４の格納されている信号と、スイッチ７３から導かれてくる信号との差分を算出する。そして、クロストークモニタ２２は、引き算器７５により得られる差分を、モニタ信号として出力する。

図１４は、図１３に示す光送信器においてクロストークキャンセラ２３を制御する方法を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、コントローラ２４により実行される。

ステップＳ１１において、コントローラ２４は、教師信号発生器７１に対して、第１のデータパターンを出力するように指示する。教師信号発生器７１は、この指示を受け取ると、所定期間、継続的に、第１のデータパターンを出力する。そうすると、光変調器１５は、第１のデータパターンに対応する光信号を生成し、平均化器７２は、その光信号の振幅の平均を表す信号を出力する。

ステップＳ１２において、コントローラ２４は、スイッチ７３に対して、平均化器７２の出力信号をメモリ７４に導くように指示する。この結果、第１のデータパターンに対応する光信号の振幅を表す情報がメモリ７４に格納される。

ステップＳ１３において、コントローラ２４は、教師信号発生器７１に対して、第２のデータパターンを出力するように指示する。教師信号発生器７１は、この指示を受け取ると、所定期間、継続的に、第２のデータパターンを出力する。そうすると、光変調器１５は、第２のデータパターンに対応する光信号を生成し、平均化器７２は、その光信号の振幅の平均を表す信号を出力する。

ステップＳ１４において、コントローラ２４は、スイッチ７３に対して、平均化器７２の出力信号を引き算器７５に導くように指示する。このとき、平均化器７２の出力信号は、第２のデータパターンに対応する光信号の振幅を表す。したがって、引き算器７５は、第１のデータパターンに対応する光信号の振幅と、第２のデータパターンに対応する光信号の振幅との誤差を計算する。そして、クロストークモニタ２２は、この誤差を、クロストークを表すモニタ値として出力する。

ステップＳ１５において、コントローラ２４は、クロストークモニタ２２からモニタ値を取得する。ステップＳ１６において、コントローラ２４は、モニタ値と所定の閾値とを比較する。この閾値は、例えば、ゼロに近い小さな値である。そして、上記誤差が閾値よりも小さければ、コントローラ２４は、クロストークキャンセラ２３を調整する処理を終了する。

一方、上記誤差が閾値よりも小さくなければ、コントローラ２４は、ステップＳ１７において、補正係数を更新する。以降、コントローラ２４は、上記誤差が閾値よりも小さくなるまで、ステップＳ１１〜Ｓ１７の処理を繰り返し実行する。なお、補正係数を更新する方法（ステップＳ１５〜Ｓ１７）は、特に限定されるものではないが、例えば、図１０を参照しながら説明した手順を採用することができる。

このように、図１３に示す実施形態においては、教師信号を利用してクロストークキャンセラ２３が調整される。図１３に示す実施形態においては、図７に示す実施形態と比較すると、クロストークモニタ２２の演算量が少なくなる。

なお、教師信号として生成されるデータパターンは、上述の例に限定されるものではない。すなわち、第１のデータパターンとしては、クロストークが存在するときに、クロストークが存在しないときと比較して光信号の振幅が大きくなるパターンを使用することができる。よって、例えばＱＰＳＫにおいては、第１のデータパターンとして、（１，１）の代わりに（−１，−１）を使用してもよい。他方、第２のデータパターンとしては、クロストークが存在するときに、クロストークが存在しないときと比較して光信号の振幅が小さくなるパターンを使用することができる。よって、ＱＰＳＫにおいては、第２のデータパターンとして、（１，−１）の代わりに（−１，１）を使用してもよい。

＜クロストークキャンセラの他の実施形態＞
図１５は、クロストークキャンセラ２３の他の実施形態の構成を示す。図１５に示すクロストークキャンセラ２３は、補正回路２３Ａおよび補正回路２３Ｂを備える。補正回路２３Ａは、入力信号Ｂを利用して入力信号Ａを補正することによって出力信号Ａを生成する。また、補正回路２３Ｂは、入力信号Ａを利用して入力信号Ｂを補正することによって出力信号Ｂを生成する。

補正回路２３Ａは、乗算器８１−０〜８１−ｎ、遅延要素８２−１〜８２−ｎ、乗算器８３−０〜８３−ｎ、遅延要素８４−１〜８４−ｎ、総和計算器８５を備える。乗算器８１−０は、入力信号Ａに補正係数ａ０１を乗算する。遅延要素８２−１〜８２−ｎは、それぞれ、入力信号Ａを１〜ｎシンボル時間だけ遅延させる。そして、乗算器８１−１〜８１−ｎは、それぞれ、遅延要素８２−１〜８２−ｎにより遅延させられた信号Ａに補正係数ａ１１〜ａｎ１を乗算する。同様に、乗算器８３−０は、入力信号Ｂに補正係数ｂ０１を乗算する。遅延要素８４−１〜８４−ｎは、それぞれ、入力信号Ｂを１〜ｎシンボル時間だけ遅延させる。そして、乗算器８３−１〜８３−ｎは、それぞれ、遅延要素８４−１〜８４−ｎにより遅延させられた信号Ｂに補正係数ｂ１１〜ｂｎ１を乗算する。そして、総和計算器８５は、乗算器８１−０〜８１−ｎ、８３−０〜８３−ｎの出力信号の総和を出力する。

補正回路２３Ｂは、乗算器８６−０〜８６−ｎ、遅延要素８７−１〜８７−ｎ、乗算器８８−０〜８８−ｎ、遅延要素８９−１〜８９−ｎ、総和計算器９０を備える。補正回路２３Ｂの構成および動作は、実質的に補正回路２３Ａと同じである。ただし、補正回路２３Ｂにおいては、補正係数ａ０２〜ａｎ２、ｂ０２〜ｂ０ｎが使用される。

上記構成のクロストークキャンセラ２３において、各補正係数ａ０１〜ａｎ１、ｂ０１〜ｂｎ１、ａ０２〜ａｎ２、ｂ０２〜ｂｎ２は、コントローラ２４により決定される。コントローラ２４は、図７に示す光送信器１０においては、クロストークモニタ２２により得られるモニタ値を大きくするように各補正係数を決定する。或いは、コントローラ２４は、図１３に示す光送信器１０においては、クロストークモニタ２２により得られるモニタ値を小さくするように各補正係数を決定する。

図１５に示すクロストークキャンセラ２３によれば、周波数依存性を補償することができる。また、図１５に示すクロストークキャンセラ２３は、線形応答クロストークキャンセラとして動作することができる。なお、図１５に示すクロストークキャンセラ２３は、送信信号間のスキューをキャンセルするためのスキューキャンセラ６７、６８を備えるようにしてもよい。

図１６は、クロストークキャンセラ２３のさらに他の実施形態の構成を示す。図１６に示すクロストークキャンセラ２３は、キャンセラ２３−１〜２３−ｍ、非線形応答フィルタ９１−１〜９１−ｍ、９２−１〜９２−ｍを備える。各キャンセラ２３−１〜２３−ｍは、それぞれ、図１５に示すクロストークキャンセラ２３と等価な構成を有する。すなわち、各キャンセラ２３−１〜２３−ｍは、それぞれ、線形応答クロストークキャンセラとして動作する。なお、キャンセラ２３−１は、入力信号Ａ、Ｂを補正する。また、キャンセラ２３−ｉ（ｉ＝２〜ｍ）は、それぞれ、対応する非線形応答フィルタ９１−ｊ（ｊ＝１〜ｍ−１）から出力される信号Ａ、および対応する非線形応答フィルタ９２−ｊ（ｊ＝１〜ｍ−１）から出力される信号Ｂを補正する。

各非線形応答フィルタ９１−１〜９１−ｍ、９２−１〜９２−ｍは、非線形特性を補償する。非線形特性は、例えば、高周波回路１３ａ、１３ｂ内の増幅器の特性、光変調器１５の特性を含む。ここで、各非線形応答フィルタ９１−１〜９１−ｍ、９２−１〜９２−ｍは、例えば、多項式フィルタにより実現される。多項式フィルタの入力ｘおよび出力ｙは下式により表わされる。
ｙ＝ａ_ｎｘ^ｎ＋ａ_ｎ−１ｘ^ｎ−１＋・・・＋ａ_１ｘ＋ａ_０
ｎは、例えば、４〜５程度である。また、ａ_０〜ａ_ｎは、増幅器および光変調器などの特性に応じて予め与えられる。

また、各非線形応答フィルタ９１−１〜９１−ｍ、９２−１〜９２−ｍは、解析関数フィルタで実現されてもよい。解析関数フィルタの入力ｘおよび出力ｙは、例えば、下式により表わされる。
ｙ＝１／（１＋exp(−ax)）
ａは、増幅器および光変調器などの特性に応じて予め与えられる。

さらに、各非線形応答フィルタ９１−１〜９１−ｍ、９２−１〜９２−ｍは、入力と出力の対応関係を格納するルックアップテーブルを利用して実現されてもよい。この場合、入力と出力の対応関係は、増幅器および光変調器などの特性に応じて予め与えられる。

図１６に示すクロストークキャンセラ２３によれば、非線形特性を補償しながら、送信信号間のクロストークをキャンセルできる。したがって、この構成を適用すれば、送信信号の品質をさらに改善することができる。

なお、図１６に示すクロストークキャンセラ２３は、１組の非線形応答フィルタ９１−１、９２−１の出力信号をキャンセラ２３−１に入力する構成によっても実現される。この場合、キャンセラ２３−１および非線形応答フィルタ９１−１、９２−１は、上述した処理をｍ回繰り返し実行する。

＜光変調器のバイアス調整＞
上述のように、実施形態の光送信器１０は、クロストークキャンセラ２３を利用して送信信号間のクロストークをキャンセルまたは抑制する。しかし、クロストークキャンセラ２３は、光送信器１５により生成される光信号を利用して調整される。このため、仮に、光変調器１５のバイアス（動作点）が適切に調整されていないと、クロストークキャンセラ２３を適切に調整することは出来ない。すなわち、実施形態の光送信器１０において、クロストークキャンセラ２３を調整する前に、光変調器１５のバイアスが調整されていることが好ましい。

ところが、クロストークの影響が大きい環境下では、光変調器１５のバイアスを適切に調整できないことがある。そこで、実施形態の光送信器１０は、クロストークキャンセラ２３の調整および光変調器１５の調整を交互に（または、並列に）実行する。

図１７は、クロストークキャンセラおよび光変調器を調整する機能を備える光送信器の構成を示す。図１７に示す光送信器１０の構成は、図７または図１３と概ね同じである。なお、図１７においては、光ハイブリッド回路１７、光源１８、受光回路１９、Ａ／Ｄ変換回路２０は省略されている。

図１７において、バイアスコントローラ１０１は、コントローラ２４の指示に従って、光変調器１５のバイアスを調整する。バイアスコントローラ１０１は、例えば、光変調器１５への印加電圧を制御することにより、光変調器１５のバイアスを調整する。バイアスずれモニタ１０２は、光変調器１５により生成される光信号に基づいて、光変調器１５のバイアスずれをモニタする。そして、コントローラ２４は、バイアスずれモニタ１０２によるモニタ結果に基づいて、バイアスコントローラ１０１に対して印加電圧を変化させる指示を与える。

光変調器１５のバイアス調整においては、特に限定されるものではないが、例えば、光変調器１５に低周波信号が与えられる。低周波信号の周波数ｆ0は、送信信号のシンボルレートと比較して十分に低速である。また、低周波信号は、例えば、バイアスコントローラ１０１により生成され、印加電圧に重畳されて光変調器１５に与えられる。或いは、低周波信号は、クロストークキャンセラ２３内で生成され、送信信号に重畳されて光変調器１５に与えられる。

この場合、バイアスずれモニタ１０２は、光変調器１５により生成される光信号に含まれるｆ0成分またはｆ0の高調波成分をモニタする。そして、コントローラ２４は、たとえば、バイアスずれモニタ１０２によって検出されるｆ0成分または２ｆ0成分が目標レベルに近づくように、光変調器１５の印加電圧を制御する。これにより、光変調器１５のバイアスが最適状態に近づく。

図１８は、クロストークキャンセラ２３および光変調器１５を調整する手順を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、コントローラ２４により実行される。

ステップＳ２１において、コントローラ２４は、光変調器１５のバイアスを調整する。このとき、コントローラ２４は、バイアスずれモニタ１０２のモニタ結果に基づいて、バイアスコントローラ１０１に対して印加電圧を制御する指示を与える。なお、光変調器１５のバイアスを調整する方法の一例は、上述した通りである。そして、コントローラ２４は、ステップＳ２２において、光変調器１５への印加電圧の値を記録する。

ステップＳ２３において、コントローラ２４は、クロストークキャンセラ２３を調整する。クロストークキャンセラ２３を調整する方法は、図３〜図１４を参照しながら説明した通りである。なお、ステップＳ２３においてクロストークキャンセラ２３が調整されている期間は、コントローラ２４は、光変調器１５を調整するための低周波信号を停止してもよい。

ステップＳ２４の処理は、実質的にステップＳ２１と同じである。ただし、ステップＳ２４は、クロストークキャンセラ２３の調整後に実行される。そして、コントローラ２４は、ステップＳ２５において、光変調器１５への印加電圧の値を記録する。

ステップＳ２６において、コントローラ２４は、現在の印加電圧と直前のバイアス調整時の印加電圧との差分を計算する。そして、この差分が所定の閾値よりも小さければ、コントローラ２４はステップＳ２７を実行する。この閾値は、ゼロに近い小さな値である。すなわち、光変調器１５への印加電圧が収束すると、ステップＳ２６において「Ｙｅｓ」と判定される。

ステップＳ２７において、コントローラ２４は、クロストークキャンセラ２３を調整する。すなわち、光変調器１５のバイアスが適切に調整された状態で、クロストークキャンセラ２３が調整される。

印加電圧の差分が上述の閾値よりも小さくなければ（ステップＳ２６：Ｎｏ）、コントローラ２４は、ステップＳ２３〜Ｓ２６を実行する。すなわち、コントローラ２４は、光変調器１５のバイアスが適切に調整されるまで、クロストークキャンセラ２３の調整および光変調器１５の調整を交互に実行する。

このように、図１７〜図１８に示す実施形態においては、クロストークキャンセラ２３および光変調器１５が交互に（または、並列に）調整される。したがって、送信信号間のクロストークが精度よくキャンセルされる。

なお、図４〜図１８を参照しながら説明した実施形態では、光送信器１０は、２つの送信信号から光信号を生成する。しかし、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、本発明の光送信器（または、光送受信モジュール）は、任意の数の送信信号から光信号を生成する構成に適用可能である。この任意の数の送信信号から光信号を生成する構成は、例えば２入力で変調された多数の光信号を光領域で多重するＱＡＭ変調器や、２入力で変調された直交する各偏波を光領域で多重する偏波多重変調器、これらで変調された光信号を周波数領域で多重する（直交）周波数多重送信器などがある。この場合、光送信器は、図１９に示すＮ入力Ｎ出力クロストークキャンセラを備える。ここで、Ｎは、２以上の任意の整数である。

図１９に示すＮ入力Ｎ出力クロストークキャンセラは、例えば、図４〜図１８を参照しながら説明した２入力２出力クロストークキャンセラを拡張した形で実現され、図４〜図１８を参照しながら説明した方法で調整される。

Claims (10)

1. 複数の送信信号から光信号を生成する光変調器と、
   前記光信号を利用して前記複数の送信信号間のクロストークをモニタするクロストークモニタと、
   前記クロストークモニタによるモニタ結果に基づいて前記複数の送信信号を補正するクロストークキャンセラと、
   を備える光送信器。
2. 請求項１に記載の光送信器であって、
   前記クロストークモニタによるモニタ結果に基づいて前記クロストークキャンセラを制御するコントローラをさらに備え、
   前記クロストークモニタは、前記光信号のＩ成分およびＱ成分に基づいて、前記複数の送信信号間のクロストークを表すモニタ信号を生成し、
   前記コントローラは、前記モニタ信号が目標値に近づくように、前記クロストークキャンセラを制御する
   ことを特徴とする光送信器。
3. 請求項２に記載の光送信器であって、
   前記クロストークモニタにより生成される前記モニタ信号は、前記光信号の振幅またはパワーの分布についての統計量を表し、
   前記コントローラは、前記モニタ信号により表わされる統計量に基づいて、前記クロストークキャンセラを制御する
   ことを特徴とする光送信器。
4. 請求項３に記載の光送信器であって、
   前記モニタ信号は、前記光信号の振幅またはパワーの分布の尖度を表し、
   前記コントローラは、前記モニタ信号により表わされる尖度を大きくするように、前記クロストークキャンセラを制御する
   ことを特徴とする光送信器。
5. 請求項２に記載の光送信器であって、
   第１のデータパターンに対応する複数の送信信号および第２のデータパターンに対応する複数の送信信号を選択的に生成する信号発生器をさらに備え、
   前記クロストークモニタにより生成される前記モニタ信号は、前記複数の送信信号が前記第１のデータパターンに対応しているときの前記光信号の振幅またはパワーと、前記複数の送信信号が前記第２のデータパターンに対応しているときの前記光信号の振幅またはパワーとの差分を表し、
   前記コントローラは、前記モニタ信号により表わされる差分を小さくするように、前記クロストークキャンセラを制御する
   ことを特徴とする光送信器。
6. 請求項２に記載の光送信器であって、
   前記クロストークキャンセラは、前記複数の送信信号を補正する演算器を備え、
   前記コントローラは、前記クロストークモニタによるモニタ結果に基づいて前記演算器が使用する補正係数を決定する
   ことを特徴とする光送信器。
7. 請求項６に記載の光送信器であって、
   演算器は、
   前記複数の送信信号の中の第１の送信信号に第１の補正係数を乗算して第１の補正信号を生成する第１の乗算器と、
   前記複数の送信信号の中の第２の送信信号に第２の補正係数を乗算して第２の補正信号を生成する第２の乗算器と、
   前記第１の補正信号および前記第２の補正信号の和を出力する第１の加算器と、
   前記第１の送信信号に第３の補正係数を乗算して第３の補正信号を生成する第３の乗算器と、
   前記第２の送信信号に第４の補正係数を乗算して第４の補正信号を生成する第４の乗算器と、
   前記第３の補正信号および前記第４の補正信号の和を出力する第２の加算器と、を含み、
   前記コントローラは、前記クロストークモニタによるモニタ結果に基づいて、前記第１〜第４の補正係数を決定する
   ことを特徴とする光送信器。
8. 請求項１に記載の光送信器であって、
   前記光変調器のバイアスを調整するバイアスコントローラをさらに備え、
   前記コントローラは、前記バイアスコントローラにより前記光変調器のバイアスが調整された後に、前記クロストークキャンセラを制御する
   ことを特徴とする光送信器。
9. 光送信器および光受信器を備える光送受信モジュールであって、
   前記光送信器は、
   複数の送信信号から光信号を生成する光変調器と、
   前記光信号を利用して前記複数の送信信号間のクロストークをモニタするクロストークモニタと、
   前記クロストークモニタによるモニタ結果に基づいて前記複数の送信信号を補正するクロストークキャンセラ、を備え、
   前記光受信器は、
   光伝送路から光信号を受信して電気信号に変換する受信回路と、
   前記受信回路の出力信号を復調する復調処理部、を備え、
   前記クロストークキャンセラの調整期間においては、前記光変調器により生成される光信号が前記受信回路に導かれ、前記受信回路の出力信号が前記クロストークモニタに導かれる
   ことを特徴とする光送受信モジュール。
10. 光変調器を用いて複数の送信信号から光信号を生成し、
    前記光信号を利用して、前記複数の送信信号間のクロストークをモニタし、
    クロストークキャンセラを用いて、前記複数の送信信号間のクロストークについてのモニタ結果に基づいて前記複数の送信信号を補正する
    ことを特徴とする光信号送信方法。

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