光ファイバ伝送システムにおけるシャノン限界の追求

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ディジタルコヒーレント光受信器は,光ファイバ伝送によって生じる線形な波形歪みをディジタル領域で補償できる.判定指向型最小平均二乗(DD-LMS)アルゴリズムに基づく有限インパルス応答(FIR)フィルタはこれを実現できるが,高速な位相変動の影響により不安定動作が生じる.本研究では,このようなDD-LMSアルゴリズムの不安定動作を除去するために,新たな適応FIRフィルタの構成法を提案した.本手法では高速な変動には短い遅延タップを持つFIRフィルタを,低速な変動には長い遅延タップを持つFIRフィルタを用いることで,あらゆる線形な波形劣化を同時かつ安定に補償できる.計算機シミュレーションにより,4,16,64相直交振幅変調(QAM)信号のいずれに対しても有効に動作することを確認した.さらに,10GSymbol/s偏波多重16-QAM信号の復調実験により,その有効性を確認した.ディジタルコヒーレント光受信器は,上述の線形な波形歪みのみならず,カー効果によって生じる非線形な波形歪みも補償できる.しかし,これを行うためには莫大な回数の高速フーリエ変換(FFT)および逆高速フーリエ変換(IFFT)の反復計算が必要である.一方で,許される反復計算の回数はディジタル信号処理器の処理速度およびASICの回路規模によって制限されている.このため,本研究では簡易な構成を特徴とするカー効果補償器を提案した.本手法では適切な形状を持つ複数のフィルタを用いて信号スペクトルを分割し,分割された各周波数成分内に生じたカー効果を独立かつ同時に補償することで,煩雑な反復計算を行わないにも関わらず,カー効果による歪みを補償することができる.計算機シミュレーションによって,10Gsymbol/s 4-QAM信号の最大伝送距離が,あらゆる伝送系において1,500km以上改善されることを示した.また25Gsymbol/s QPSK信号の場合においても,800km以上の改善が見られた.このように,本提案手法はハードウェア実装が容易でありながら,あらゆる伝送系,信号速度に適用できるため非常に有用である.