(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非線形光チャネルを介して情報を伝送する方法であって、
デジタルデータ入力シーケンスを受け付ける工程と、
周波数ドメインにおける複数の副搬送波を含み、且つ、前記デジタルデータ入力シーケンスを符号化する、電気情報信号を生成する工程と、
前記電気情報信号の伝送光パワー特性の第１瞬時値の第１関数に応じて瞬時の位相変調レベルが決まる、時変（time-varying）非線形プレ補償位相変調を発生させる工程と、
前記電気情報信号及び前記時変非線形プレ補償位相変調を、光源によって生成される光搬送波に適用して、前記伝送光パワー特性を有するプレ補償された光信号を生成する工程と、
前記非線形光チャネルを介して、前記プレ補償された光信号を伝送する工程と、を含む方法。
【請求項２】
前記電気情報信号を生成する工程は、
前記デジタルデータ入力シーケンスを連続する複数のシンボル値にマッピングする工程であって、各シンボル値は、前記複数の副搬送波の１つに対して変調された１又は複数ビットのデジタルデータに対応する、工程と、
前記周波数ドメインから時間ドメインへの変換を行うための周波数／時間変換を前記複数のシンボル値に適用して、前記電気情報信号の値の時間シーケンスを生成する工程と、を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記電気情報信号を生成する工程は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）法に従って行われる請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記非線形光チャネルを介する伝播後に、前記プレ補償された光信号を含む受信光信号を検出して、受信時変電気信号を生成する工程と、
前記受信光信号の光パワー特性の第２瞬時値の第２関数に応じて瞬時の位相変調レベルが決まる、時変非線形ポスト補償位相変調を発生させる工程と、
前記時変非線形ポスト補償位相変調を前記受信光信号に適用して、位相変調受信信号を生成する工程と、
前記位相変調受信信号から前記非線形光チャネルを介して伝送される情報を復元する工程と、をさらに含む請求項１乃至３の何れか１項記載の方法。
【請求項５】
前記第１関数は線形関数であり、前記時変非線形プレ補償位相変調は、前記第１瞬時値に比例する位相シフトから構成される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第２関数は線形関数であり、前記時変非線形ポスト補償位相変調は、前記第２瞬時値に比例する位相シフトから構成される請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記電気情報信号及び前記時変非線形プレ補償位相変調を前記光搬送波に適用する工程は、光単側波帯のみを含む伝送光信号が生成され、前記光搬送波が抑制されるように行われる請求項１乃至６の何れか１項記載の方法。
【請求項８】
前記電気情報信号及び前記時変非線形プレ補償位相変調を前記光搬送波に適用する工程は、少なくとも光側波帯及び光搬送波成分を含む伝送光信号が生成されるように行われる請求項１乃至６の何れか１項記載の方法。
【請求項９】
前記電気情報信号及び前記時変非線形プレ補償位相変調を前記光搬送波に適用する工程は、光単側波帯及び光搬送波成分のみから構成されるように前記伝送光信号のバンド幅を制限することを含む請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記伝送光信号を光学的にフィルタリングして、前記光単側波帯及び前記光搬送波成分のみを維持することを含む請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記光側波帯及び前記光搬送波成分のみを発生させるために、前記光搬送波に適用される時変非線形プレ補償位相変調のバンド幅を制限することを含む請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記時変非線形プレ補償位相変調のバンド幅を制限することは、アナログフィルタ又はデジタルフィルタを適用することを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記時変非線形プレ補償位相変調のバンド幅を制限することは、前記時変非線形プレ補償位相変調を発生させる工程で採用される前記伝送光パワー特性から前記光搬送波の成分を除去することを含む請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記電気情報信号及び前記時変非線形プレ補償位相変調を前記光搬送波に適用する工程は、少なくとも光側波帯及び光搬送波成分を含む伝送光信号が生成されるように行われ、前記検出する工程は、前記光信号を光学的にフィルタリングして、前記光側波帯及び前記光搬送波成分のみを維持することを含む請求項４記載の方法。
【請求項１５】
非線形光チャネルを介した情報の伝送に使用される光トランスミッタであって、  デジタルデータ入力シーケンスを受け付けて、周波数ドメインにおける複数の副搬送波を含み、且つ、前記デジタルデータ入力シーケンスを符号化する、電気情報信号を生成するように構成される信号生成器と、
前記電気情報信号の光パワー特性である伝送光パワー特性の第１瞬時値の第１関数に応じて瞬時の位相変調レベルが決まる、時変非線形プレ補償位相変調を発生させる手段と、
前記非線形光チャネルを介して光信号を伝送する少なくとも１つの変調手段と、
前記少なくとも１つの変調手段を介して前記非線形光チャネルに結合される、光搬送波を生成する光源と、を含み、
前記少なくとも１つの変調手段は、前記電気情報信号及び前記時変非線形プレ補償位相変調を前記光搬送波に適用して、前記伝送光パワー特性を有するプレ補償された前記光信号を生成するように構成される、トランスミッタ。
【請求項１６】
前記時変非線形プレ補償位相変調を発生させる手段は、前記第１瞬時値に比例する位相シフトを計算するように構成される請求項１５記載の光トランスミッタ。
【請求項１７】
光単側波帯のみを含む伝送光信号を生成するように構成され、前記光搬送波が抑制される請求項１５又は１６記載の光トランスミッタ。
【請求項１８】
少なくとも光側波帯及び光搬送波成分を含む伝送光信号を生成するように構成される請求項１５又は１６記載の光トランスミッタ。
【請求項１９】
前記変調手段は、モジュレータ及び光フィルタを含み、前記モジュレータは、２つの光側波帯及び光搬送波成分を含む光信号を生成するように構成され、前記光フィルタは、前記２つの光側波帯及び前記光搬送波成分のいずれか１つのみを維持するように構成される請求項１８記載の光トランスミッタ。
【請求項２０】
前記時変非線形プレ補償位相変調を発生させる手段は、光単側波帯および光搬送波成分を発生させるために、前記時変非線形プレ補償位相変調のバンド幅を制限するように構成される請求項１８記載の光トランスミッタ。
【請求項２１】
非線形光チャネルを介して伝送された情報の受信に使用される光レシーバであって、
周波数ドメインにおける複数の副搬送波を含む電気情報信号である受信光信号を検出し、且つ、受信時変電気信号を生成するように構成される光ディテクタであって、前記受信光信号は、前記非線形光チャネルを介して伝送される、光ディテクタと、
前記受信光信号の光パワー特性である受信光パワー特性の第１瞬時値の第１関数に応じて瞬時の位相変調レベルが決まる時変非線形ポスト補償位相変調を発生させる手段と、
前記時変非線形ポスト補償位相変調を前記受信時変電気信号に適用して、位相変調受信信号を生成するように構成される少なくとも１つの変調手段と、
前記位相変調受信信号から前記非線形光チャネルを介して伝送される情報を復元するように構成される信号デコーダと、を備える光レシーバ。
【請求項２２】
前記光ディテクタは、光単側波帯及び光搬送波成分のみを維持するように構成される光フィルタを含む請求項２１記載の光レシーバ。
【請求項２３】
請求項１５記載の光トランスミッタと、光レシーバと、を含み、前記光トランスミッタと前記光レシーバとの間に設けられ、前記光トランスミッタから前記光レシーバへ光信号を伝播する非線形光チャネルを有する光伝送システム。
【請求項２４】
光トランスミッタと、請求項２１記載の光レシーバと、を含み、前記光トランスミッタと前記光レシーバとの間に設けられ、前記光トランスミッタから前記光レシーバへ光信号を伝播する非線形光チャネルを有する光伝送システム。
【請求項２５】
前記光レシーバは、
周波数ドメインにおける複数の副搬送波を含む電気情報信号である受信光信号を検出し、且つ、受信時変電気信号を生成するように構成される光ディテクタであって、前記受信光信号は、前記非線形光チャネルを介して伝送される、光ディテクタと、
前記受信光信号の受信光パワー特性の第２瞬時値の第２関数に応じて瞬時の位相変調レベルが決まる時変非線形ポスト補償位相変調を発生させる手段と、
前記時変非線形ポスト補償位相変調を前記受信時変電気信号に適用して、位相変調受信信号を生成するように構成される少なくとも１つの変調手段と、
前記位相変調受信信号から前記非線形光チャネルを介して伝送される情報を復元するように構成される信号デコーダと、含む請求項２３記載の光伝送システム。
【請求項２６】
前記光トランスミッタは、前記時変非線形プレ補償位相変調の位相変調レベルを表す、前記第１関数のパラメータを調整する、請求項２５記載の光伝送システム。
【請求項２７】
前記光レシーバは、前記時変非線形ポスト補償位相変調の位相変調レベルを表す、前記第２関数のパラメータを調整する、請求項２５または２６記載の光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には光通信に関し、特に、高出力レベルで及び／又は長距離で伝送される信号の品質に影響を与える、光チャネルとりわけ光ファイバに存在する光非線形性の影響を補償するために、光信号の生成、伝送、検出及び復号化のための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報信号が光搬送波上に変調される光伝送は、近年の通信システムに広く採用される。特に、広域通信ネットワークは、極めて高いビットレートでのデジタル情報の伝送のための単一モード光ファイバを使用し、各ファイバ上で１若しくは複数の光搬送波又は１若しくは複数の波長を使用する長距離伝送リンクを利用する。何らかの形式の再生が必要となる前に単一モード光ファイバで伝送されうるデータの距離は、光減衰及び／又は様々な分散メカニズムによって制限されうる。特に、エルビウム添加ファイバ増幅器が適用可能な１５５０ｎｍ周辺の波長での第３光通信窓において動作するシステムでは、実用的な光増幅器の出現により、損失制約を十分に取り除いてきた。
【０００３】
さらに、色分散等の線形分散プロセスは、伝送システムのいかなる好都合な箇所でも補償可能であり、原理的には様々な線形手段を使用することによっていかなる所望の精度で補償可能である。例えば、適用可能な分散補償技術は、分散補償ファイバ（ＤＣＦ）及び／又は伝送ファイバの特性に逆分散特性を供給するように選択及び構成されるその他の分散光素子の使用を含む。国際特許出願PCT/AU2006/001511号は、光リンクの伝送端及び／又は受信端での処理を使用することによって、電子ドメインで行われうる分散補償の方法を示し、特に、電子ドメインの線形分散の完全な補償を与えるために、デジタル情報のブロック符号化、単側波帯光伝送、及び結果として生じる受信信号の周波数ドメイン等化を利用する方法を開示する。後者の方法は、電気信号の符号化及び復号化のための直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）法を使用することによって、特に好適に実施される。
【０００４】
最も実用的な伝送媒体、特に石英ガラスに存在する光非線形性のレベルは比較的低いが、そのような材料、例えば単一モード光ファイバに形成される導波管構造のコア内に現れる光強度は極めて高くなり得る。これは、長距離光伝送システムに特に当てはまる。長距離伝送システムには、ピークの光パワー（すなわち単一モードファイバコア内の強度）と全体のシステムコストとの間に固有のトレードオフがある。特に、高い光信号対雑音比を維持するために、伝播信号パワーは、システムの各光増幅器に対する入力で十分に高いレベルで維持されなければならない。トランスミッタの出力及び各増幅器の出力でファイバスパンにより高い光パワーを導入することによって、増幅器の間隔を増加しても良い。しかしながら、高出力パワーの使用は、より高い光信号ひずみをもたらすことによって、光非線形性の影響を増加させる。より高い光信号ひずみは、受信信号品質を結果的に制限し、これにより、信号が検出、復元、及び再生されなければならない前に到達可能な最大伝送距離を制限する。従って、ファイバの非線形性の影響を緩和することは有用であり、結果として、所定の長さの伝送リンク内で使用される光増幅器の数を減少でき、及び／又はトータルでの非再生伝送距離を増加できる。
【０００５】
非線形伝送の損傷の補償は、色分散等の線形プロセスの補償より一般的に困難である。分配線形プロセスが等化集中成分として正確にモデル化され、集中素子を使用することによって補償されうるのに対して、分配非線形プロセスは、等化集中成分として一般的に取り扱われることはできず、又はシステム内の単一箇所で正確に反転されえない。それにもかかわらず、適切な環境において、そのような手法は、光非線形性の影響を若干軽減できる有用な一次近似を提供する。しかしながら、この考えを適用する過去の試みは、非実用的であり、計算的に困難であることが分かってきており、及び／又は受信信号品質に相対的に小さな改善のみを提供してきた。
【０００６】
１つの従来技術の方法によれば、負の非線形係数を有する材料から構成される十分に集中した素子を使用することによって非線形ひずみを補償することが提案されてきた。その方法は、線形色分散の補償のためのＤＣＦの使用に類似する方法である。残念ながら、要求される非線形特性を有する材料を利用する部品を製造及び配置することは、これまでのところ非実用的であることが分かってきた。代替の従来技術の方法は、電子的なプレ補償システム（pre-compensation system）内の負の等化非線形効果を実施することである。この方法の困難性は、効果的な負の非線形性の要求される特性を判定することが最初に必要となることである。全てのファイバスパンの特性及び伝送光パワーレベルを含む伝送システムの十分に詳細な知識が与えられれば、対応する「逆（inverse）」ファイバモデルの特性を計算することが原理的に可能である。その後、コンピュータシミュレーション技術が、逆システムモデルを介して伝送光信号を伝播するのに使用されても良い。それによって、このモデルの計算出力は、実際のシステムに対する入力として使用される。この方法は、実際の伝送システムに関連する十分に正確な情報を取得するときに固有の困難性によって制限され、また逆システムをモデリングすることの高い計算複雑性によっても制限される。
【０００７】
従って、光非線形性のプレ補償に対する簡易化された手法が提案された。そのような手法の１つによれば、ベースバンドゼロ復帰（ＲＺ：return-to-zero）変調形式を利用することによって、一定の光位相シフトが伝送光信号の各ビットに適用される。位相シフトは、２つの近接ビットにのみ依存する。別の提案では、２つまでのファイバスパンを表すために、従来の分割ステップ（split-step）ファイバ伝播モデルの単一ステップのみを使用することによって、簡易計算が逆システムモデルのために利用される。
【０００８】
他の従来技術の手法では、伝送システムの受信端での光非線形性補償を利用していた。これらは、一般的には、非線形フィードバックシステムを利用する相対的に複雑な手法であり、又は負の非線形係数をシミュレートするために、受信光パワーに応じて動作する光モジュレータを使用する。
【０００９】
従って、長距離光伝送システムの非線形の影響を補償するための追加の代替の及び／又は改善された方法及び装置の必要性が残る。新しい技術が開発されることが極めて好ましい。新しい技術は、使用されるべき、高価で、風変わりな、及び／又は複雑な追加の光部品の要求を回避し、電気ドメインで計算による効果的な補償を可能とする。従って、本発明の目的は、そのような方法及び装置を提供すること、又は少なくとも従来技術の手法の上記欠点の幾つかを軽減することである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、非線形光チャネルを介して情報を伝送する方法であって、
周波数ドメインで複数の密着配置された副搬送波（closely-spaced sub-carriers）を含む情報搬送（information-bearing）電気信号を生成する工程と、
前記情報搬送電気信号に対応する伝送光パワー特性の第１関数である時変（time-varying）位相変調を決定する工程と、
前記情報搬送電気信号及び前記時変位相変調を光源に適用して、前記伝送光パワー特性を実質的に有する対応する伝送光信号を生成する工程と、を含み、
伝送光パワーの前記第１関数は、前記伝送光信号上への前記光チャネルの非線形性の影響を軽減するように選択される方法を提供する。
【００１１】
望ましくは、密着配置された副搬送波で生成される情報搬送信号の使用は、対応する光信号に起因し、この光信号のスペクトラムは、同様に密着配置された搬送波を含む。明らかなように、副搬送波チャネルの近接パッキングによって、光チャネルの分散から生じる隣接する副搬送波間の光伝播速度又は遅延の差は十分に無視できる。これは、隣接する副搬送波間で生じる非線形プロセスの影響を悪化させる可能性があるが、システム伝播モデルの実質的な簡易化も可能とする。特に、隣接するチャネル間の線形分散の影響を無視することによって、システムは、通常の分割ステップアルゴリズムの単一工程のみを使用して近似的にモデルリングされても良い。単一ステップは、位相変調を光信号に簡易に適用する。瞬間的な位相は、相対的に簡易な瞬間的な光パワーの関数である。特に、「単一ステップ」の近似はより正確になるので（例えば、低い光分散、小さい光信号バンド幅、及び／又は極端に近接する光副搬送波のパッキングという条件下で）、瞬間的な位相は、瞬間的な光パワーに簡易に比例する。
【００１２】
最も好ましい実施形態では、非線形光チャネルを介して伝送されるべき情報はデジタル情報であって、情報搬送電気信号を生成する工程は、
デジタル情報を一連のシンボル値にマッピングする工程であって、各シンボル値は、複数の副搬送波の１つに対して変調された１又は複数ビットのデジタル情報に対応し、
周波数／時間変化を適用して、信号値の対応する時間シーケンスを生成する工程と、を含む。
【００１３】
最も好ましくは、この工程は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）法に従って行われる。望ましくは、適切なＯＦＤＭ信号を生成するための方法及び装置は、電子通信分野において十分に確立されているので、本発明の実施形態での配置に容易に利用可能である。従来のＯＦＤＭ技術によれば、逆高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が、要求される周波数／時間変換を適用するのに使用されても良い。それによって、ＦＦＴに対する入力は、対応する複数の副搬送波上に変調されるべきシンボルから構成され、出力は、信号値の時間ドメインシーケンスであり、信号値のスペクトラムは、周波数ドメインに複数の密着配置された副搬送波を含む。
【００１４】
連続的で、時変の、光源を変調するために適切な情報搬送信号を生成するために、その方法は、好ましくは、周波数／時間変換から出力される値のパラレル−シリアル（parallel-to-serial）変換、及び信号値のシリアルシーケンスのデジタル−アナログ（digital-to-analog）変換を行う工程をさらに含む。
【００１５】
ＯＦＤＭ手法に応じた逆ＦＦＴ等の周波数／時間変換を利用することの利点は、必要に応じて、光チャネルの伝送端及び／又は受信端での色分散等の線形分散の補償のための周波数ドメイン等化を追加的に組み込むことができることである。そのような分散等化を行うための適切な方法及び装置は、国際特許出願PCT/AU2006/001511号に開示されており、この文献は、参照としてその全体が以下に組み込まれる。
【００１６】
時変位相変調の適用は、電気ドメイン又は光ドメインの何れで行われても良い。例えば、本発明の幾つかの実施形態では、情報搬送電気信号及び時変位相変調を光源に適用する工程は、最初に、例えば適切な光モジュレータを使用することによって情報搬送電気信号を光源に入力し、その後、例えば時変位相変調駆動信号が与えられる光位相モジュレータを介して光信号を通過させることによって、時変位相変調を結果的に光信号に適用する工程を含む。
【００１７】
しかしながら、代替の好ましい本実施形態では、情報搬送電気信号及び時変位相変調を光源に適用する工程は、最初に時変位相変調を信号値の時間シーケンスに適用し、例えば適切な光モジュレータを使用することによって、結果として生じる位相変調信号を光源に入力することによって行われる。明らかなように、時変位相変調を信号値の時間シーケンスに適用することは、パラレル−シリアル変換の前に行われても良いので、この信号処理機能をパラレルに、且つそれに応じて低減された処理レートで行えるようにする。
【００１８】
様々な本発明の実施形態では、異なる光変調形式が利用されても良い。特に好ましい実施形態によれば、伝送光信号は、完全に抑制された光搬送波を有する単一の光側波帯から構成される。その光搬送波は、コヒーレント光検出技術を利用する伝送システムの受信端で検出されても良い。適切な抑制キャリア型光単側波帯（ＯＳＳ−ＳＣ：optical single sideband-suppressed carrier）信号は、特殊な光ＩＱモジュレータを使用することによって直接生成されても良い。あるいは、従来の強度変調は、伝送のための単側波帯を選択し、光搬送波を抑制するのに適切な光フィルタリングとともに利用されても良い。
【００１９】
代替の実施形態によれば、光搬送波は、全体的に抑制されなくても良く、全体的に維持され又は部分的にのみ抑制されても良いので、インコヒーレント検出技術が受信端で使用されても良い。光搬送波が伝送信号で全体的に又は部分的に維持される場合には、全体の伝送光パワーに対する光搬送波の影響は、伝送光信号に適用されるべき時変位相変調を決定する際に任意に考慮に入れられても良い。さらに、位相変調は、副搬送波（例えば電気ドメイン内）のみに適用されても良いし、副搬送波及び光搬送波（例えば光ドメイン内）の両方に適用されても良い。
【００２０】
上述の段落を要約すると、本発明の実施形態は、非線形光チャネルを介する伝送のための光信号のプレ補償のための方法を提供する。本発明の好ましい実施形態によれば、ポスト補償（すなわち受信端での補償）が適用されても良い。そのような実施形態では、その方法は、非線形光チャネルを介した伝播後に伝送光信号を検出して、対応する受信された時変電気信号を生成する工程と、
受信信号に対応する光パワー特性の第２関数である追加の時変位相変調を決定する工程と、
前記追加の時変位相変調を受信信号に適用する工程と、
結果として生じる位相変調受信信号から伝送情報を復元する工程と、をさらに含み、
光パワーの前記第２関数は、伝送光信号上の光チャネルの非線形性の影響を軽減するように選択される。
【００２１】
望ましくは、プレ補償単独又はポスト補償単独は、光伝送チャネルの光非線形性の影響の軽減による受信信号品質の幾つかの改善を提供しても良く、最適な又は最適に近いプレ補償とポスト補償との組み合わせは、受信信号品質、最大増幅器間隔、及び／又は合計非再生伝送距離の追加の改善を可能にしうる。
【００２２】
本発明の特に好ましい実施形態によれば、伝送システムモデルの単一工程近似が適用可能であり、光パワーの第１関数及び／又は第２関数は線形関数である。それによって、時変位相変調は、瞬間的な伝送光パワー又は受信光パワーに比例する位相シフトから構成される。明らかなように、従来技術の方法と比較して、これは、特に簡易で計算上有効な補償関数を表す。光非線形性の補償の追加の改善は、多項式関数（例えば二次関数）等の代替の光パワーの関数、メモリ又は時間遅延（time-delay）を含まない関数、フィルタ型（filter-type）関数（プレ強調（pre-emphasis）等の追加の機能性を適用できるもの）等を使用することによって達成されても良い。
【００２３】
典型的には、各ファイバスパン内の減衰の補償として光信号パワーを上げるために、非線形光チャネルは、連結光ファイバ間に設けられた光増幅器を有する複数の連結光ファイバスパンから構成される。この特殊な場合には、位相シフトは、好ましくは、各スパンの入力で瞬間的な光パワーの全てのスパンの合計として算出され、対応するスパンを構成する光ファイバの非線形特性の特徴である定数が乗じられ、スパンの有効長が再び乗じられる。非線形伝送に適用されるように、有効長の概念は、従来技術で知られており、ファイバ損失及びスパン長に関連する。一般的には、光パワーレベルがより大きい場合に、有効長は、非線形処理が各スパンの入力端に対してより重要であるという事実を説明する。信号がスパンに沿って減衰するにつれて、非線形処理は重要ではなくなる。従って、ファイバスパンの有効長は、一般的には、実際のスパンの物理長より小さい。
【００２４】
所定の伝送リンク内の全てのスパンが同一であるような特に簡易的な場合には、位相シフトは、伝送光パワー、全てのファイバスパンの非線形特性の単一の一定特性、全てのファイバスパンの共通の有効長、及びスパンの数の積として計算されても良い。
【００２５】
いかなる場合でも、伝送リンクの実際の特性が正確に知られている必要はなく、むしろ、最初の推定値は、リンクの近似特性に基づいて得られても良く、その後、最大受信信号品質が達成されるまで、結果として生じる値を変化させることによって「調整（tuned）」されても良い。
【００２６】
とりわけ、プレ補償及びポスト補償の両方を利用するシステムでは、最大受信信号品質を得るために、プレ補償関数（すなわち伝送光パワーの第１関数）及びポスト補償関数（すなわち光パワーの第２関数）の両方を特徴付けるパラメータが調整され、プレ補償とポスト補償との間で最適な補償の分割を行っても良い。
【００２７】
別の態様では、本発明は、非線形光チャネルを介して情報を伝送するときに使用されるトランスミッタであって、
周波数ドメインに複数の密着配置された副搬送波を含む情報搬送電気信号を生成するように構成される信号生成器と、
前記情報搬送電気信号に対応する伝送光パワー特性の関数である時変位相変調を決定する手段と、
光搬送波を生成する光源と、
前記情報搬送電気信号及び前記時変位相変調を前記光搬送波に適用して、前記伝送光パワー特性を実質的に有する対応する伝送光信号を生成するように構成される少なくとも１つの変調手段と、を含み、
前記伝送光パワーの関数は、前記伝送光信号上の光チャネルの非線形性の影響を軽減するように選択されるトランスミッタを提供する。
【００２８】
好ましくは、情報はデジタル情報であって、前記信号生成器はデジタル情報を一連のシンボル値にマッピングするように構成され、各シンボル値は複数の副搬送波の１つに変調される１又は複数ビットのデジタル情報に対応し、前記信号生成器は、周波数／時間変換を一連のシンボル値に適用して、信号値の時間シーケンスを生成するようにさらに構成される。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記信号生成器は、デジタル電子ハードウェア部品を含み、前記信号生成器の機能を実施するためのデジタルプロセッサによる実行のためのプログラム命令を格納するメモリデバイスを備えても良い。特に、前記信号生成器は、前記プロセッサによる実行のための対応するソフトウェア部品を格納するメモリデバイスと接続されるデジタル信号プロセッサを含んでも良い。
【００３０】
特に好ましい実施形態では、前記信号生成器は、ＯＦＤＭ法に応じて情報搬送信号を生成するように構成される。前記信号生成器はまた、好ましくは、周波数／時間変換のパラレル出力を対応する信号値の連続時間シーケンスへ変換するためのパラレル−シリアルコンバータも含む。前記信号生成器は、好ましくは、前記信号生成器の入力での信号値の時間シーケンスを受信し、変調手段を駆動させるのに適切な連続的時変出力信号を生成するように構成されるデジタル−アナログコンバータも含む。
【００３１】
好ましい実施形態では、情報搬送信号に対応する伝送光パワー特性の関数を計算するために、時変位相変調を決定する手段は、デジタルハードウェア部品及び／又は対応するプロセッサによる実行のためのソフトウェア命令を格納するメモリデバイスを含む。しかしながら、明らかなように、特に時変位相変調が簡易な関数形式を有する実施形態では、関数は、アナログ電子部品、及び／又はアナログ部品とデジタル部品との組み合わせを使用することによって、全体的に又は部分的に実装されても良い。
【００３２】
特に好ましく、計算上有効な本発明の実施形態では、変調手段は、ハードウェア乗算器又はソフトウェア乗算器等のデジタル変調手段を含む。デジタル変調手段は、位相変調をデジタルドメインに生成される信号値の時間シーケンスに適用するように構成される。そのようなデジタル変調は、周波数／時間変換のパラレル出力に適用されても良い。適切なハードウェア実装では、その変調は、計算上パラレルに行われても良いので、デジタルモジュレータの潜在的な処理スループットを増加させる。
【００３３】
代替の実施形態では、変調手段は、非線形光チャネルを介する伝送の前に位相変調を光信号に直接適用するように構成される光位相モジュレータを含んでも良い。
【００３４】
ここで想定される本発明の実施形態では、少なくとも１つの変調手段は、情報搬送信号（デジタル／電子ドメインで先に適用される位相変調がある情報搬送信号又はない情報搬送信号のいずれか）を光搬送波に適用するように構成される光モジュレータも含む。光通信の分野の当業者に明らかなように、様々な適切な光変調手段がこの機能を行うのに利用可能である。特に簡易な構成は、連続的時変電気情報搬送信号をレーザダイオード等の光源に直接適用することを含む。しかしながら、この形式の直接変調は、一般的には、変調帯域幅、周波数応答、及び出力光信号のチャープ（chirp）の制限を含む様々な技術課題を有する。従って、本発明で一般的に好ましいのは、ニオブ酸リチウム若しくは半導体マッハツェンダモジュレータ等の外部光モジュレータ、電子吸収（electron-absorption）モジュレータ、又はその他の特殊なモジュレータを利用することである。その他の特殊なモジュレータの幾つかは、後述のように特に有利である。
【００３５】
伝送光信号にとって特に都合が良いのは、単一の情報搬送信号側波帯のみを含むことである。これは、以下に詳述されるＩＱモジュレータ等の特殊なモジュレータを使用することによって達成されても良いし、両側波帯出力を生成する光強度モジュレータを使用することによって達成されても良いし、光フィルタ又は同様の手段を利用して１つの光側波帯を拒絶することによって達成されても良い。
【００３６】
変調手段は、全体的に又は部分的に伝送光信号の光搬送波を抑圧するように構成されても良い。さらに、搬送波の抑圧は、ＩＱモジュレータ等の特殊な光モジュレータを使用することによって行われても良いし、光搬送波を拒絶する光フィルタ又は同様の手段を使用することによって行われても良い。実質的に最大品質の受信光信号を生成するために、今までに発明者によって実施されたシミュレーションは、非線形補償の仕組みの最適性能は、対応する光搬送波なしで信号を伝送し、非線形補償を最適化することによって達成されても良いことを示す。しかしながら、全体的に抑制される光搬送波を有する信号を伝送することは、受信端でコヒーレント検出法が使用される必要があり、さらに、レシーバでの周波数安定型光局部発振器（frequency stable optical local oscillator）（例えば、追加のレーザ光源）の準備を必要とする。そのようなコヒーレント検出の仕組みは追加の複雑性を有するので、幾つかの実施形態でより実用的なのは、コヒーレント検出がレシーバで必要ないように、伝送光信号内に光搬送波を含むことである。コヒーレント検出を採用する最適な実施形態は、追加の改善された性能を提供する可能性があるが、今までに発明者によって実施されたシミュレーションは、そのような本発明の実施形態が受信信号品質の著しい改善を提供できることを実証してきた。
【００３７】
特に好ましいトランスミッタの実施形態によれば、前述されたように、光モジュレータはＩＱモジュレータである。「同相／直交（in-phase/quadrature）」モジュレータ又は「複合（complex）」モジュレータであるＩＱモジュレータは、従来ではＩ及びＱとしてそれぞれ知られる２つの電気駆動入力を含む。ＩＱモジュレータは、増幅及び位相変調の両方を光搬送波に同時に適用するのに使用されても良い。特に、Ｉ入力は、情報搬送信号値の複素数シーケンスの実数部分に対応する電気信号で駆動するが、Ｑ入力は、対応する信号値の虚数部分で駆動する。従って、ＩＱ光モジュレータを利用する実施形態では、信号生成器は、複素数デジタルサンプルを使用することによって動作するように構成されるデジタル信号生成器である。そのデジタル信号生成器は、複素数信号の時間シーケンスから構成される出力を生成する。情報搬送信号の実数成分及び情報搬送信号の虚数成分にそれぞれ対応する連続的時変波形を個別に生成するために、信号生成器は、デュアルパラレル−シリアルコンバータ及び／又はデュアルデジタル−アナログコンバータを含んでも良い。二重の（dual）連続的時変波形は、ＩＱモジュレータのＩ入力及びＱ入力にそれぞれ適用される。従って、そのような実施形態は、光搬送波に適用される増幅及び位相変調の完全な制御を可能にする。結果として生じる光信号は、残光搬送波を伴うもの又は伴わないものであって、ＩＱモジュレータを駆動する信号の構成に依存する単側波帯又は両側波帯であっても良い。位相変調は、好ましくは、電気ドメイン、とりわけデジタルドメインに適用され、最も好ましくは、トランスミッタの潜在的なスループットを最大化するためにパラレルに適用される。
【００３８】
別の態様では、本発明は、非線形光チャネルを介して伝送された情報を受信するときに使用されるレシーバであって、
周波数ドメインに複数の密着配置された副搬送波を含む情報搬送電気信号に対応し、光搬送波上に変調され、非線形光チャネルを介して伝送される受信光信号を検出するように構成される光ディテクタと、
前記受信光信号に対応する受信光パワー特性の関数である時変位相変調を決定する手段と、
前記時変位相変調を前記受信信号に適用するように構成される少なくとも１つの変調手段と、
結果として生じる位相変調受信信号から伝送情報を復元するように構成される信号デコーダと、を備え、
受信光パワーの関数は、前記受信光信号上の光チャネルの非線形性の影響を軽減するように選択されるレシーバを提供する。
【００３９】
光通信の当業者に明らかなように、光ディテクタの最も好適な形式は、受信光信号の特性に依存しても良い。ディテクタは、例えばＰＩＮフォトダイオード又はアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）が含んでも良い。必要に応じて、ディテクタは、直接検出システム、前増幅型（pre-amplified）直接検出システム、又はコヒーレント検出システムに組み込まれても良い。特に、受信光信号が光搬送波を含まない場合には、適切なレーザ光源等のディテクタが局部光発振器を含み、受信信号のコヒーレント検出を提供することが必要である。他の実施形態では、受信光信号が両側波帯及び光搬送波を含む従来の強度変調信号である場合には、光信号の関連光位相情報を光ディテクタに続くレシーバの電気部品に利用できるようにするために、ディテクタは、検出の前に光側波帯の１つを除去するための光フィルタを必要としても良い。さらに、対応する光トランスミッタの様々な異なる実装に適したディテクタの構成が、当業者に明らかである。
【００４０】
好ましい実施形態によれば、レシーバは、光ディテクタの出力に接続されるアナログ−デジタルコンバータを含む。そのアナログ−デジタルコンバータは、その入力で連続的時変電気信号を受信し、出力で受信信号値の対応する時間シーケンスを生成する。レシーバは、好ましくは、受信信号値の時間シーケンスを一連の対応するパラレル値に変換するためのシリアル−パラレルコンバータをさらに含む。受信信号値の処理のために、レシーバは、デジタルハードウェア及び／又はレシーバに接続されるデジタルプロセッサによる実行のためのソフトウェア命令を格納するメモリデバイスを組み込んでも良い。
【００４１】
特に、好ましい実施形態では、レシーバは、受信信号に対応する光パワー特性の関数を計算するように構成されるデジタルハードウェア及び／又はソフトウェアと、結果として生じる位相変調を受信信号値の時間シーケンスに適用するように構成されるハードウェア乗算器又はソフトウェア乗算器等のデジタル変調手段と、を含む。望ましくは、レシーバの信号処理の処理能力及びスループットは、位相変調を受信信号値にパラレルに適用することによって増加する可能性がある。
【００４２】
受信され且つ位相変調された信号値を周波数ドメインの一連の対応するシンボル値に変換するために、好ましくはまたレシーバのデジタルハードウェア及び／又はソフトウェアを使用することによって実施される信号デコーダは、好ましくは、時間／周波数変換器を含む。好ましい実施形態では、各シンボル値は、非線形光チャネルを介して伝送されてきた１又は複数ビットのデジタル情報に対応する。典型的には、非線形光チャネルは、例えば色分散による線形分散特性も示すので、例えば国際特許出願PCT/AU2006/001511号に記載された方法及び装置に従って、対応する分散補償を周波数ドメインシンボル値に適用することが好ましい。
【００４３】
レシーバの好ましい実施形態によれば、信号デコーダは、さらに、時間／周波数変換及び／又は分散補償に続いて、一連の補償受信シンボル値を復元するように構成される。各補償受信信号値は、１又は複数ビットの最初の伝送デジタル情報に対応する。
【００４４】
さらにもう１つの態様では、トランスミッタからレシーバに光信号を搬送するために、本発明は、前述の本発明の態様によるトランスミッタ及びレシーバを含み、トランスミッタとレシーバとの間に設けられた非線形光チャネルを有するシステムを提供する。好ましい実施形態では、非線形光チャネルは、複数の光ファイバスパンを含み、光ファイバスパン間に設けられた光増幅器を有する。
【００４５】
特に好ましい実施形態では、伝送光信号上への光チャネルの非線形性の影響を軽減するために、システムは、プレ補償（すなわちトランスミッタでの補償）及びポスト補償（すなわちレシーバでの補償）の両方を含む。特に、トランスミッタ単独又はレシーバ単独での補償と比較すると、実質的にに改善された全体の非線形補償を提供するために、最適な処理は、トランスミッタ及びレシーバで適用される位相変調の必要なレベルを特定するために行われても良い。
【００４６】
しかしながら、受信信号品質の改善がプレ補償のみ又はポスト補償のみを使用することによって達成されても良い。そのような構成が本発明の範囲でもあることは明らかである。特に、プレ補償及びポスト補償の相対的な利益は、伝送光信号に適用される特定の光変調形式に依存することがわかってきた。本発明の様々な実施形態では、本発明の好適な特徴は、非線形光チャネルを介して受信された信号の品質の改善が様々な構成を使用することによって達成されうる。様々な技術要因及び経費検討が信号品質の全体の改善に対してトレードオフになり得る。
【００４７】
さらに好ましい本発明の特徴及び利点は、後述の本発明の好ましい実施形態から当業者に明らかになる。その実施形態は、前述の又は添付の特許請求の範囲において画定される本発明の範囲を限定するように考えられるべきではない。
【００４８】
好ましい本発明の実施形態は、添付の図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１Ａ】本発明の実施形態による非線形光チャネルを介してデジタル情報を通信するためのシステムを概略的に示す図。
【図１Ｂ】図１Ａのシステムによって、非線形光チャネルを介して情報を伝送する方法を図示するフローチャート。
【図２】２Ａ及び２Ｂは、分散補償を伴う非線形伝送及び伴わない非線形伝送に対応する群パターンの例を示す図。
【図３】３Ａ及び３Ｂは、本発明の実施形態による非線形プレ補償を伴う非線形伝送及び伴わない非線形伝送に対応する群パターンを示す図。
【図４】４Ａ、４Ｂ及び４Ｃは、本発明の実施形態によるプレ補償の有効長パラメータの関数としての受信信号品質を図示するグラフ。
【図５】５Ａ、５Ｂ及び５Ｃは、本発明の実施形態による非線形のプレ補償とポスト補償との異なる組み合わせを伴う非線形伝送及び伴わない非線形伝送に対応する群パターンの例を示す図。
【図６】本発明の実施形態によるプレ補償及びポスト補償の有効長パラメータの関数としての受信信号品質を図示するグラフ。
【図７】本発明の実施形態による伝送光信号スペクトラムの概略図。
【図８】本発明の多数の実施形態の性能間の比較を図示するシミュレーション結果のグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
最初に図１を参照すると、本発明の好ましい実施形態による非線形光チャネルを介してデジタル情報を通信するためのシステム１００が概略的に示される。以下、本発明は光チャネルを介する伝送のためにデジタル信号を符号化及び変調するときに直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用するシステム１００によって例示されるが、本発明がこの特定の実施形態に限定されないことを理解されたい。むしろ、本発明の実施形態は、周波数ドメインで表されるときに密着配置された副搬送波を含む情報搬送信号の生成と、情報搬送信号に対応する伝送光パワー特性の関数である時変位相変調の適用と、位相変調関数によって利用される伝送光パワー特性を十分に有する対応する伝送光信号を生成するために情報搬送信号及び時変位相変調の光源への適用と、によって一般的に特徴付けられる。本発明の実施形態によれば、受信信号品質を改善することに対してキーとなるのは、伝送光信号上への光チャネルの非線形性の影響を軽減するように伝送光パワーの関数を選択することである。
【００５１】
同様に、システム１００は、一般的には、伝送端（すなわちプレ補償）及び受信端（すなわちポスト補償）の両方での位相変調を介する非線形性補償を含むが、本発明の範囲は、伝送端及び受信端の両方の様々な組み合わせだけでなく、プレ補償単独及びポスト補償単独も含み、適切な環境ではプレ補償とポスト補償との最適な組合せが達成されても良い。
【００５２】
例示的システム１００は、伝送装置１０２及び受信装置１０４を含む。便宜上は、伝送装置１０２及び受信装置１０４は、それぞれ「トランスミッタ」及び「レシーバ」として以下では一般的に言及される。
【００５３】
トランスミッタ１０２は、光チャネル１０６を介してレシーバ１０４と通信する。光チャネル１０６は、一般的には、色分散及び偏波モード分散等の光非線形性及び線形光分散の両方を示す。図１では、光チャネル１０６の詳細は示されていないが、典型的な実装では、光チャネル１０６は、エルビウム添加ファイバ増幅器等の光増幅器を有する複数のシングルモード光ファイバのスパンから構成され、この光増幅器はシングルモードファイバ内の信号の減衰を補償するために１対のスパン間に設けられる。
【００５４】
トランスミッタ１０２では、デジタルデータは、入力１０８にシリアル形式で供給される。入力デジタルデータは、簡易には光チャネル１０６を介する伝送のためのデジタル情報を表す一連のビットであり、典型的には、固定データレート、例えば１０Ｇｂ／ｓを有する。入力デジタルデータは、シリアル−パラレルコンバータ１１０でシリアル形式からパラレル形式に変換される。Ｎが伝送システム１００によって利用される特性ブロック長であるとすると、シリアル−パラレルコンバータ１１０は２Ｎ個の出力を有する。１組のマッピング部１１２は、パラレル入力データビットを符号化して、符号化シンボル値の対応するブロックを提供する。マッピング部１１０によって行われる処理は、１又は複数データビットをマッピング部１１２の各出力上へ有効に「変調」する。実施形態１００では、マッピング部１１２は、２Ｎ個の入力及びＮ個の出力を有する。複数組のデータビットは、対応する４−ＱＡＭ複素シンボル値上へマッピングされる。すなわち、各４−ＱＡＭシンボル値は、伝送信号の対応する周波数搬送波に適用されるべき増幅及び位相変調を表す複素数である。しかしながら、より低次の又はより高次のＱＡＭマッピングの仕組みが、同様に採用されても良く、代替のマッピングの仕組みは、入力データの符号化に使用されても良いが、ＯＯＫ、ＡＳＫ、ＰＳＫ、ＦＳＫ等には限定されない。
【００５５】
トランスミッタ１０２は、さらに、周波数−時間変換１１４と、パラレル−シリアルコンバータ１１８と、デュアルデジタル−アナログコンバータ１２０，１２２と、ＩＱ光モジュレータ１２４と、を含む。周波数−時間変換１１４は、逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）を使用することによって実施される。その分野でよく知られるように、周波数−時間変換１１４は、デジタル電子ハードウェア若しくはソフトウェア手段の何れか又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせを使用することによって容易に提供されても良いし、最も好都合には、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を利用することによって容易に提供されても良い。
【００５６】
大まかにいうと、シリアルーパラレルコンバータ１１０、マッピング部１１２、ＩＤＦＴ１１４、パラレル−シリアルコンバータ１１８、及びデジタル−アナログコンバータ１２０，１２２は、ともに、信号生成器を形成する。その信号生成器は、情報搬送信号を生成するように構成される。その情報搬送信号は、周波数ドメインで表される場合には、密着配置された副搬送波を含む。信号生成器は、ＯＦＤＭ変調法を実施するときに特に特定されうる。信号生成器の出力、すなわちデュアルデジタル−アナログコンバータ１２０，１２２の出力は、情報搬送信号の実数成分及び虚数成分（すなわち同相及び直交）のそれぞれを表す時変波形である。これらの出力は、ＩＱモジュレータ１１４を駆動するのに利用される。本発明の好ましい実施形態１００によれば、そのＩＱモジュレータ１１４は、出力光搬送波を生成するレーザ等の光源を変調して、信号生成器の情報搬送出力に対応する同相成分及び直交成分を有する光信号を生成する。
【００５７】
トランスミッタ１０２には、１群の非線形プレ補償部１１６も含まれる。明らかなように、プレ補償部１１６に対する入力は、周波数時間変換１１４の出力であり、パラレル形式ではあるが、時間ドメインに現れる一連の複素信号値から構成される。非線形性プレ補償部１１６は、位相変調を信号値のシーケンスに適用するための変調手段として動作する。本発明によれば、各信号値に適用される位相変調のレベルは、一般的には、時変であり、すなわち個別の信号値毎に異なっても良い。特に、特定の信号値に適用される位相変調は、信号値に対応する予想伝送光パワーの関数である。明らかなように、伝送光パワーは、伝送信号上への光チャネル１０６の非線形性の影響を決定する。従って、本発明の目的は、位相変調関数が非線形性プレ補償部１１６によって伝送信号値に適用される場合に伝送光信号上への光チャネルの非線形性の影響を軽減する位相変調関数の選択を提供し、それによって、レシーバ１０４によって受信される対応する信号の品質を改善することである。明らかなように、ＩＱモジュレータ１１４の既知の特性、それによって変調される光源の出力パワーだけでなく、デジタル−アナログコンバータ１２０，１２２から出力される電気信号の増幅とデジタル信号値の入力とを考慮に入れて、所定の信号値と対応する伝送光パワーとの間の関係が完全に決定される。従って、伝送光パワーの所望の関数の非線形性プレ補償を実施することに実際の困難性はない。
【００５８】
本発明の実施形態によれば、密着配置された副搬送波、例えばＯＦＤＭ変調法を使用することによって生成される密着配置された副搬送波は、光ファイバ及びその他の光媒体内の伝送中の分散による隣接チャネル間の相対的ウォークオフ（walk-off）がほとんどない。今までは、非線形に最大の影響を与える隣接チャネル間のウォークオフが非線形ひずみを軽減することを支援するものとして一般的に理解されるので、これは欠点であると考えられてきた可能性がある。しかしながら、本発明の文脈では、隣接チャネル間のウォークオフが全体的に無視できる場合に、少なくとも一次までは、チャネルの非線形性の影響の計算のために分散がないものとして光チャネル１０６を近似できることが実現される。分散非線形チャネルをモデリングするのに従来利用された一般的な分割ステップアルゴリズムは全体の伝送スパンに対して単一ステップまで減少するので、分散を無視することは非線形等化問題を極めて簡易化する。再び一次までは、この単一ステップは、位相変調を瞬間的な光パワーに比例する伝播信号に適用する。従って、非線形光チャネル１０６を介する伝播において期待される非線形補償に対して等化位相シフト及び逆（すなわち負の）位相シフトの適用によって理想的な非線形補償を近似できる。従って、少なくとも本発明の好ましい実施形態では、非線形性プレ補償部１１６によって適用される位相変調は単に位相シフトに過ぎず、その位相シフトは、位相変調が適用される信号値に関連する伝送光パワーに比例する。
【００５９】
明らかなように、光パワーに比例する位相シフトから構成される位相変調特性は、単一の乗算のみを必要とする各ステップを計算及び適用するのに簡易且つ有効である。完全な分散非線形伝送リンクの詳細且つ計算上高価なモデリングを必要とする従来の電子補償技術と比較すると、本発明の実施形態は、実質的な簡略化と計算上の効率性の向上が図れる。実際には、多くの従来技術の方法が非線形比例の補償を可能にするために大規模な後計算（pre-calculation）を必要とするが、本発明の実施形態は、全ての必要な計算を「急いで（on the fly）」行えるように容易に実装される。非線形性補償の適用のコストは、分散等化の適用のコストと同程度であり、周波数／時間変換１１４等のシステムによって行われるその他の処理よりも計算上極めて安価であり、これら全ての処理は既存の技術では容易に実現できない。
【００６０】
従って、ここで好ましい実施形態は、非線形性補償のための簡易な位相シフトのみを使用するが、相対的に低い計算上の複雑性を維持しながら、適用されるべきより高度な位相変調関数のための多くの余地が残る。例えば、後述の光パワーの簡易な線形関数よりむしろ、二次関数等の高次の多項関数が、線形位相変調法に基づいて１次近似の欠陥を補正するために利用されうる。位相変調関数は、フィルタ関数を含むことも可能であり、周波数依存プレ強調（frequency-dependent pre-emphasis）、例えば時間遅延を提供し、非線形伝送システム等の有限時定数を考慮することもできる。全てのそのような改良及び改善が本発明の範囲内であることを理解されたい。
【００６１】
上記のように、例示的システム１００内のトランスミッタ１０２は、ＩＱモジュレータ１２４を利用して、光源の独立同相変調及び独立直交変調を提供する。トランスミッタ１０２内では、ＩＱモジュレータ１２４は出力信号を生成するように構成される。その出力信号は光単側波帯から構成される。光搬送波は十分に抑制される、すなわち搬送波は全ての実用的な目的に対して不要である。以下に詳述されるように、この信号は、コヒーレントレシーバの使用を必要とする。しかしながら、本発明は、この形式の変調に限定されず、レシーバ１０４で最終的に検出される光信号の重要な特性は、同相位相情報及び直交位相情報が検出後の電気ドメイン内へ維持されるべきであるということを理解されたい。これは、光搬送波を伴う単側波帯変調若しくは光搬送波を伴わない単側波帯変調を使用することによって達成されても良いし、抑制搬送波を伴う単側波帯変調を使用することによって達成されても良いし、搬送波が伝送されない場合にレシーバで必要とされる局部光発振器で達成されても良い。本実施形態のように、単側波帯信号は、ＩＱモジュレータを使用することによって生成されても良いし、マルチ電極（multi-electrode）モジュレータを使用することによって生成されても良いし、従来の強度モジュレータを利用することによって簡易に生成されても良いし、適切な光フィルタリングとの組み合わせで生成されても良い。そのような変調法の実施及び処理は、光通信の当業者に容易に利用可能である。さらに、本発明の実施形態の処理上の異なる形式の変調を選択することの影響の詳細は、図７及び図８を参照して後述される。
【００６２】
例示的システム１００のレシーバ１０４は、コヒーレントディテクタ１２６を含む。電気ドメイン内の所定の周波数範囲に受信光信号を検出して復調するために、例示的システム１００のレシーバ１０４は、典型的には、トランスミッタで提供されるレーザ光源と同様のレーザ光源等の局部光発振器と組み合わせて、ＰＩＮフォトダイオード等のフォトディテクタを含む。検出信号の同相成分及び直交成分を抽出するために、検出装置１２６は、発振器及びミキサ等の適切なＲＦ成分を含んでも良い。あるいは、同相成分及び直交成分の抽出は、対応同相ＲＦ成分及び対応直交ＲＦ成分を生成する第１フォトディテクタ及び第２フォトディテクタのそれぞれで受信信号を局部光発振器の対応する同相成分及び直交成分と合成するのに適切な光デバイス（例えば集積導波路スプリッタ及び集積導波路結合器）を利用することによって、光ドメインの検出装置１２６内で行われても良い。
【００６３】
直交時変信号成分は、時間ドメインにサンプリングされる信号値の対応するシーケンスを生成するアナログ−デジタルコンバータ１２８，１３０に入力される。シリアル−パラレルコンバータ１３１は、時間サンプルのシリアルシーケンスを対応する複素数のパラレルシーケンスに変換する。シリアル−パラレル変換に続いて、一群の非線形性ポスト補償部１３２がレシーバ１０４内に任意に含まれる。非線形性ポスト補償部１３２の機能は、以下に詳述される。時間−周波数変換１３４は、周波数−時間変換１１４の逆であり、周波数ドメインの受信シンボル値の対応する組を生成する。受信シンボル値のブロックは、分散等化部１３６に入力される。光チャネル１０６の周波数依存性（frequency-dependent）分散を補償するために、分散等化部１３６は、適切な位相シフトを各シンボル値に適用する。分散等化方法及び分散等化装置の処理は、国際出願PCT/AU2006/001511に既に開示されている。デマッピング（demapping）部１３８は、マッピング部１１２のマッピング関数（すなわち好ましい実施形態１００では４−ＱＡＭマッピング）を反転させて、デジタル情報ビットの対応するパラレルシーケンスを生成する。パラレル−シリアルコンバータ１４０は、出力１４２でビットをシリアル形式に戻すように変換する。
【００６４】
システム１００の理想的なエラーフリーの動作では、レシーバ１０４の出力１４２に現れるビットは、トランスミッタ１０２の入力１０８に入力されるビットと一致する。明らかなように、光チャネル１０６の非線形性及び分散を補償したとしてもなお、実用的な実装では、情報の伝送にエラーが発生しうる。例えば、電気伝送路及び光伝送路の雑音処理は、最終的には、デマッピング部１３８によって実施される意思決定（decision-making）処理にエラーをもたらす可能性がある。さらに、非線形性補償及び／又は分散補償は、不完全でありうる。図１には示されていないが、実用的な実装では、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）等の技術が、データ伝送のエラーを軽減又は完全に除去するために適用されても良い。従って、許容可能なエラーレートが達成される限り、ＦＥＣ法が元の情報を再生できるのに十分低いエラーレートであってもよく、システム１００によって例示される伝送システムは、完全である必要はない。そのような技術は、デジタル通信の分野で知られているので、以下では詳述しない。
【００６５】
非線形性ポスト補償部１３２は、非線形性プレ補償部１１６と同様に動作する。また、その目的は、適切な位相変調を受信信号サンプル値に適用することによって、光チャネル１０６内の非線形伝播の影響を軽減することである。適用される位相変調は、一般的には、伝送チャネル１０６の各スパンに伝送される光パワーの関数である。その伝送チャネル１０６は、トランスミッタ１０２の特性の想定される知識（いかなる実用的なシステムでも利用可能なもの）を再び考慮に入れて、対応する信号増幅から容易に推定されてもよい。受信光パワーに比例する位相シフト（言い換えると、伝送光パワーに比例すると考えられる）は、無分散（dispersionless）伝送の１次近似に基づいて適用されても良い。トランスミッタ１０２のプレ補償に関しては、必要に応じて、受信光パワーのより高度な関数が、適用される位相変調を決定するのに利用されても良い。
【００６６】
システム１００に示される形態を有するトランスミッタ１０２及びレシーバ１０４は、本発明の特に好都合で且つ好ましい実施を表す。特に、信号処理の大部分は、電気ドメイン、とりわけデジタルドメインで行われる。従って、必要な機能性の大部分は、適切なソフトウェアでプログラムされた一般用途のデジタル信号処理ハードウェアを使用することによって提供されても良いし、及び／又は特定の演算（例えば周波数／時間変換及び時間／周波数変換）を行うための特殊用途のデジタル部品を備えても良い。しかしながら、当然のことながら、実施形態１００は、可能な実装だけではなく、多くの変形が当業者に明らかである。特に、当然のことながら、位相変調は情報搬送信号に適用され、時間ドメインで効果的に行われる。従って、位相変調は、同様に、情報搬送信号が光搬送波上に変調された後、例えばＩＱモジュレータ１２４の後に設けられた光位相モジュレータを使用することによって、光信号に直接適用されても良い。他の例によれば、デジタル−アナログコンバータ１２０，１２２から出力される信号をＩＱモジュレータ１２４に入力される適切な位相変調信号と組み合わせることによって、必須の位相変調は、情報搬送信号と同時に適用されても良い。これらの代替例は、例示を意図するものであって、当然ながら、追加の変形も可能である。
【００６７】
本発明の実施形態により、かつシステム１００によって実施されるように、非線形光チャネルを介して情報を伝送する一般的な方法は、図１Ｂのフローチャート１５０に図示される。ステップ１５２では、情報搬送信号、好ましくはＯＦＤＭ信号が生成される。情報搬送信号は、周波数ドメインに複数の密着配置された副搬送波を含む。ステップ１５４では、時変位相変調が計算される（すなわち、プレ補償位相変調）。時変位相変調は、情報搬送信号に対応する伝送光パワー特性の第１関数、好ましくは線形関数である。ステップ１５６では、ＯＦＤＭ信号及び計算されたプレ補償位相変調特性が、光搬送波に適用されて、対応する伝送光信号を生成する。ステップ１５８では、対応する伝送光信号は、光ファイバ等の非線形光チャネルを介して送信される。
【００６８】
ステップ１６０では、非線形チャネルから受信された光信号が検出される。ステップ１６２では、時変位相変調特性が計算される。時変位相変調特性は、受信光信号に対応する光パワー特性の第２関数である。ポスト補償位相変調としても知られるこの追加の時変位相変調特性は、さらに好ましくは、受信光パワーの線形関数である。ステップ１６４では、ポスト補償位相変調が受信信号に適用される。ステップ１６６では、伝送情報が、結果として生じる信号から復元される。
【００６９】
フローチャート１５０に図示された一般的な方法は、伝送光信号のプレ補償及びポスト補償の両方を含むが、本発明の様々な実施形態では、プレ補償、ポスト補償、又はプレ補償及びポスト補償の両方のいずれかが行われても良いことを理解されたい。従って、幾つかの実施形態では、プレ補償ステップ１５４又はポスト補償ステップ１６２，１６４が省略されても良い。
【００７０】
例示的システム１００の効果を評価するために、多くのコンピュータシミュレーションが行われてきた。これらのシミュレーションは、複数の光ファイバ伝送スパンから構成されるシステムをモデリングするのに適用されてきた。簡易的には、各スパンは、同一であることが想定される。光増幅器は、隣接スパン間に設けられて、先行するスパンの損失を補償する。各スパンへの入力での瞬間的な時変光パワーは、Ｐ（ｔ）で表される。一方、各スパンは、スパンの非線形係数に依存する非線形パラメータγ、有効断面積、動作波長、さらに、スパンの有効非線形長である追加パラメータＬｅｆｆによって特徴付けられる。ファイバスパンの総数は、符号Ｓによって表される。従って、第１近似に対して、光チャネル１０６内の非線形伝播を補償するために適用されるべき位相シフトの大きさは、γＰ（ｔ）ＬｅｆｆＳによって与えられる。
【００７１】
原理的には、測定されたファイバスパンの特性から定数γ及び有効長Ｌｅｆｆの値を決定できる。しかしながら、実際には、困難であり、計算上有効でない可能性がある。少なくとも好ましい実施形態では、本発明の特定の利点は、これらのパラメータの正確な予測（predetermination）が必要ないことである。代わりに、光ファイバスパンの一般的に知られた特性に基づくパラメータγの妥当な推定を行い、「自由パラメータ（free parameter）」として有効長Ｌｅｆｆを使用するのに十分である。受信信号の品質を最適化するために、その「自由パラメータ」は、所定のシステムで変化しても良い。光チャネル１０６の非線形特性は一般的に時間変化せず、確実に急速に時間変化するわけではないので、伝送リンクが確立された場合の単一の最適化及び／又は不定期の周期的最適化は、ほぼ最適な受信信号品質を維持するのに十分である。以下に詳述されるシミュレーション結果は、そのような最適処理の潜在的な安定性を示す。
【００７２】
図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃは、システム１００のコンピュータシミュレーションに関連する。光非線形性のプレ補償のみがトランスミッタ１０２内で適用される。非線形性の無補償は、レシーバ１０４内に含まれる。しかしながら、分散の完全な補償は、レシーバ１０４で提供される。シミュレーションデータレートは、１２４ビットのブロック長で１０Ｇｂ／秒であり、４−ＱＡＭで５ＧＨｚの光バンド幅では５１２個のＯＦＤＭ搬送波を与える。光チャネル１０６は、それぞれの長さが８０ｋｍの５０個の非補償ファイバスパンを含み、４０００ｋｍの総伝送距離を提供する。ファイバ損失は、０．２ｄＢ／ｋｍである。各ファイバスパン間の光増幅器は１６ｄＢのファイバ損失を補償し、より明確に本発明の効果を実証するために、理想的な無雑音増幅器が想定された。８０ｋｍのファイバスパン毎に同じ入力パワーを保証するために、その増幅器は、出力パワー制御モード（output power-controlled mode）で動作することも想定された。
【００７３】
図２Ａ及び図２Ｂは、無雑音線形伝送（すなわち、シミュレーションで無効にされる増幅器雑音及び光ファイバの非線形性）に対応する群パターン例を示す。図２Ａは、分散補償なしの受信４−ＱＡＭ群を示す。受信４−ＱＡＭ群では、ＱＡＭシンボルは、ファイバ分散を電気位相エラーに直接変換することから生じる円（circle）に対して「汚点（smeared）」となっていた。分散等化部１３６内で適切に位相補償特性を適用することで、図２Ｂに示される群パターンを生成する。図２Ｂは、伝送ＱＡＭ群の完全な復元を提供するための分散等化の能力を図示する。
【００７４】
図３Ａ及び図３Ｂは、非線形伝送（すなわち光ファイバスパン内の全ての非線形処理の完全なシミュレーション）に対応する群パターン例を示す。図３Ａでは、トランスミッタ１０２内の非線形性プレ補償が欠如する場合の受信ＱＡＭ群が示される。群の各点のシンボルは、非線形伝送ひずみによる隣接シンボル領域に広がる。伝送信号の信頼性のある復元は、この場合には実行不可能であることがはっきりと明らかである。受信信号品質Ｑは、対応する分散によって分割される関連軸からシンボルの平均距離の二乗として定義され、２．４７である。図３Ｂでは、同じシステムに対応し、非線形性プレ補償が可能な群パターンが示される。この場合には、ＱＡＭ群の各点でのシンボルは、明らかにクラスタ化されており、区別可能である。補償は、１２ｋｍのスパン当たりの有効長に関して計算された位相シフトを使用することによって、適用されてきた。その補償は、シミュレーションで利用される特定の入力パワー及び分散に関してＱを最大化することが分かった。この場合には、Ｑは１２．４８である。そのＱは、ＦＥＣと組み合わせられる場合に低いビットエラーレートを達成するのに十分である。
【００７５】
図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃは、プレ補償有効長パラメータの関数としての受信信号品質を図示するグラフである。図４Ａの結果は、２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの色分散を有する伝送ファイバに対応する。図４Ｂの結果は、６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散を有する伝送ファイバのためのものである。一方、図４Ｃの結果は、１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散を有する伝送ファイバ（おおよそ標準的な単一モードファイバと等しい）のためのものである。各グラフに含まれるそれぞれの凡例（legend）によれば、各グラフの異なる曲線は、異なる入力パワーに対応する。それぞれの場合のｘ軸は、キロメータ単位のスパン当たりの有効長である。一方、ｙ軸は、受信電気信号品質Ｑである。
【００７６】
当然のことながら、それぞれの場合において、優れた受信信号品質が、低い入力光パワーで得られる。低い入力光パワーのためには、光非線形性の一般的な影響が最も小さい。しかしながら、全ての場合において、受信信号品質の十分な改善は、非線形プレ補償の適用によって達成可能である。有効長パラメータの最適値は、出力光パワーが高くなるほど低くなり易いことは、注目に値する。このことは、全体の光パワーが最大となる場合に、最大の非線形相互作用がファイバスパンの入力部分に生じるという事実をおそらく反映する。全ての場合において、曲線は、相対的に滑らかなピークを有する。滑らかなピークは、ほぼ最適な受信信号品質が有効長パラメータの値の相対的に広い範囲にわたって達成可能であることを示すので、このパラメータの正確な決定及び維持は重要ではない。
【００７７】
ここで図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、及び図６を参照すると、シミュレーションの第２グループに対応する結果が示される。シミュレーションの第２グループでは、レシーバ１０４は、非線形ポスト補償部１３２を組み込む。光チャネル１０６が２５〜８０ｋｍ（25 80-km）スパンのみから構成され、全体で２０００ｋｍであることを除いて、これらの追加シミュレーションのパラメータは上記シミュレーションと同一であった。図５Ａ、図５Ｂ、及び図５Ｃに示される結果に関しては、ファイバ分散は６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、各ファイバスパンに対する入力パワーは−１ｄＢｍである。図６に示される結果に関しては、ファイバ分散は１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、各ファイバスパンに対する入力パワーは−２ｄＢｍである。
【００７８】
図５Ａ、図５Ｂ、及び図５Ｃは、非線形プレ補償とポスト補償との異なる組み合わせを有する非線形伝送及び非線形プレ補償とポスト補償との異なる組み合わせを有しない非線形伝送に対応する群パターン例を示す。特に、図５Ａは、補償なし（十字）とプレ補償のみ（円）との間の比較を示す。群の点の散乱がプレ補償の適用によって大きく低減することが明らかである。実際には、プレ補償が適用される場合のＱ値は、１．９ｄＢから８．７ｄＢに改善する。
【００７９】
図５Ｂは、補償なしが適用される場合に得られる群とレシーバ１０４にポスト補償のみが適用される場合に得られる群との比較を示す。同様に、補償なしのシンボル値は十字によって表されるが、補償シンボル値は円によって表される。ポスト補償単独では、Ｑ値が１．９ｄＢから６．４ｄＢに増加する結果となる。従って、プレ補償単独の方がポスト補償単独よりも優れていることが明らかである。
【００８０】
図５Ｃは、プレ補償及びポスト補償の両方が適用される場合の対応する非補償（十字）群及び補償（円）群を示す。この場合には、Ｑ値は、１．９ｄＢから１４．４ｄＢに改善したので、プレ補償とポスト補償との最適な組み合わせがプレ補償単独又はポスト補償単独の何れかよりも優れていることが明らかである。
【００８１】
図６は、１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散及び−２ｄＢのスパン当たりの入力パワーを有する標準的な単一モードファイバに関して、プレ補償有効長パラメータ及びポスト補償有効長パラメータの両方の関数としての受信信号品質（Ｑ）を図示する一連のグラフを示す。凡例６０２に示されるように、図６の各曲線は、プレ補償有効長パラメータに対応するプレ補償の特定のレベルを表す。グラフのｘ軸はポスト補償有効長パラメータであるが、ｙ軸は受信Ｑ値であり、ｄＢで表される。最下部の曲線６０４は、ポスト補償のみに関するものであるが、最上部の曲線６０６は、最高の全体信号品質を一般的に提供するものであって、１０ｋｍのプレ補償有効長パラメータに対応する。図６のグラフに図示されるプレ補償とポスト補償との最適な組み合わせは、１０ｋｍのプレ補償及び８ｋｍのポスト補償に関して発生する（点６０８）。しかしながら、グラフは、２ｋｍ増加する毎の有効長パラメータを示すことがわかる。より詳細な最適化は、プレ補償有効長及びポスト補償有効長の両方が８．５ｋｍに設定された場合に、最大の性能が達成されることが明らかである。この場合には、対応するＱ値は１０．９ｄＢである。そのＱ値は、図６に図示される最適値の近似値に対する大きな改善ではない。また、シミュレーション結果は、本発明による非線形性補償の使用から得られる大部分の利益を達成するために、有効長パラメータの正確な最適化は本質的でも重要でもないことを示す。
【００８２】
上記プレ補償及びポスト補償に関連する結果は、図１に図示される例示的システム１００に関連する。前述のように、この例示的システムは、ＩＱモジュレータを使用して、光搬送波なしで伝送される単側波帯信号を生成し、さらに、レシーバでのコヒーレント検出を利用する。この場合には、シミュレーション結果は、プレ補償及びポスト補償のほとんど等しい品質を使用することによって最適性能が達成されることを示す。しかしながら、この結果が代替の光変調形式を利用するシステムに適用されることは、想定されるべきではない。本発明によって行われる追加のシミュレーションは、例えば、単一の光側波帯及び光搬送波成分を含み、レシーバでの簡易光検出を可能にする伝送光信号が、異なる最適補償構成を示すことを示唆する。そのような実施形態では、異なる結果は、光搬送波の光パワーが位相変調関数の計算内に含まれるか否かにより得られるかもしれないし、搬送波自体が密着配置された副搬送波とともに位相変調される（すなわち光ドメイン内）かどうかにより得られるかもしれないし、あるいは、副搬送波のみが（例えば電気ドメイン内で）位相変調されるかどうかにより得られるかもしれない。これらの実施形態の少なくとも幾つかでは、データに対して行われるシミュレーションは、プレ補償単独がポスト補償単独より優れており、また、プレ補償単独がプレ補償とポスト補償とのいかなる組み合わせよりも優れていることを示す。従って、そのような全ての実施形態が本発明の範囲内に存在し、所定の実施形態に関して、後述される原理及び技術がプレ補償、ポスト補償、及び／又はプレ補償とポスト補償との両方の組み合わせの最適レベルに到達するのに利用されても良いことを理解することが重要である。
【００８３】
さらに、様々な代替の変調形式を利用する本発明の実施形態では、追加の処理及び／又は信号のフィルタリングを行うことが好都合となる可能性がある。特に、伝送光搬送波成分を含む信号を伝送することの大きな利益は、コヒーレントレシーバ（すなわちレーザ等の局部光発振器を組み込むレシーバ）が必要ないことであり、より簡易な直接検出型のレシーバが利用されても良い。しかしながら、図７を参照して説明されるように、伝送信号の光搬送波の包含は、望ましくないひずみ成分の生成をもたらす可能性がある。望ましくないひずみ成分の影響は、追加の処理工程及び／又はフィルタリング工程並びに部品を利用することによって軽減される可能性がある。
【００８４】
図７は、光搬送波７０２を有する信号に対応する伝送光信号スペクトラム７００及び密着配置された副搬送波の単側波帯７０４の概略図である。そのような信号に対する位相変調の適用及び／又は光ファイバのような非線形チャネルを介する信号の伝送は、様々なひずみ成分の生成をもたらす可能性がある。
【００８５】
特に、５個のグループのひずみ成分７０６，７０８，７１０，７１２，７１４が図７のスペクトラム７００に図示される。第１ひずみ成分７０６は、副搬送波７０４間の非線形混合に起因する。第１ひずみ成分７０６は、トランスミッタでの位相変調処理（すなわちプレ補償）中に生成されても良い。その場合には、理想的には、非線形光チャネルを介する伝送の過程で十分に無効化される。ひずみ成分７０６は、光搬送波７０２が存在しない場合に存在する唯一の成分である。
【００８６】
ひずみ成分７０８（スペクトラム７００内の開いた矢印の使用によって副搬送波７０４及びひずみ成分７０６から区別可能である）は、搬送波７０２と副搬送波７０４との間の非線形混合に起因する。ひずみ成分７０８は副搬送波７０４に一致するので、プレ補償計算及びポスト補償計算では、最初は、搬送波、すなわちひずみ成分７０８を含むことが望ましくみえるかもしれない。この場合には、理論的には、望ましい情報搬送副搬送波７０４上のひずみ成分の影響を軽減することが可能である。しかしながら、搬送波７０２と副搬送波７０４との間の非線形混合は、ひずみ成分７１０も生成する。ひずみ成分７１０は、代替の側波帯内のひずみ成分の「像（image）」である。像成分７１０が検出信号に存在する場合には、像成分７１０は、搬送波７０２とも混合して、電気ドメインの受信副搬送波７０４との干渉を生成する。しかしながら、伝送ファイバ内の分散によると、周波数依存（frequency-dependent）位相シフトは、グループ７０８の各分散成分とグループ７１０内の周波数依存位相シフトの像との間に存在する。結果として、対応する非線形干渉成分の周波数依存「フェーディング（fading）」が存在する。その非線形干渉成分は、正確に補償されない。従って、非線形伝播と非線形分散との組み合わせは、ひずみ成分７１０の伝送及び／又は受信を望ましくない状態にする。
【００８７】
ひずみ成分７１２，７１４は、副搬送波７０４間の混合に起因する二次の非線形混合積（secondary non-linear mixing products）であり、主なひずみ成分７０８，７１０は、搬送波７０２と副搬送波７０４との間の非線形混合によって生成される。従って、パワースペクトラム７００の全体のバンド幅は、搬送波７０２が伝送信号に存在するか否かに依存することが明らかである。特に、伝送信号の全体のバンド幅は、搬送波７０２が存在する場合に十分に大きくなる。搬送波７０２が存在しない場合には、唯一存在する成分は、副搬送波７０４及びひずみ成分７０６だからである。
【００８８】
前述のように、非線形伝播及び非線形分散の間での相互作用により、特に望ましくないと考えられるのはひずみ「像」成分の存在である。従って、本発明の幾つかの実施形態では、全体のシステム性能を最大化するために、ひずみ成分７１０の生成及び伝送を避けることが好ましい。これは、図８に示されるグラフによって図示される。そのグラフ８００は、多くの本発明の代替の実施形態の性能を比較するシミュレーション結果を含む。その実施形態では、光搬送波７０２は、情報搬送副搬送波７０４とともに伝送される。
【００８９】
対応する光搬送波から５〜１０ＧＨｚの範囲にわたる副搬送波を利用するシステムでは、グラフ８００は、相対的な副搬送波周波数の関数として、各副搬送波の信号品質を表す。グラフ８００の水平軸は、光搬送波に対する副搬送波周波数であり、ギガヘルツ単位である。垂直軸は、信号品質Ｑであり、ｄＢで測定されたものである。軌跡（trace）８０２は、非線形伝播の影響のいかなる補償もないシステムの性能を表す。軌跡８０４は、プレ補償が行われた場合のシステムの性能を表すが、望ましくない像ひずみ成分７１０を除去するために行われるステップはない。図に示すように、伝送ファイバの分散によって引き起こされる周波数依存位相シフトは、副搬送波の範囲を横切る信号品質にリップルをもたらす。特に、リップルの「谷」（troughs）に対応する周波数を有する副搬送波は、ファイバ分散の結果として特に低下した性能を示す。
【００９０】
ここで意図される様々な実施形態では、異なる技術が、本発明によるプレ補償を含むシステムの性能へのファイバ分散の影響を軽減するために採用されても良い。１つの変形によれば、使用されていない光側波帯に関連する像成分７１０を十分に除去するために、光フィルタがトランスミッタで利用される。この方法を利用することに対応する結果は、軌跡８０６によって表される。軌跡８０６では、軌跡８０４で明らかな波状の動きが十分に欠けている。しかしながら、最も悪い影響を与える副搬送波に関しては、軌跡８０４と比較すると、軌跡８０６が改善された性能を示しているが、性能の低下は、分散によって逆に影響を受けない副搬送波、すなわち軌跡８０４の波状の動きの「ピーク（peaks）」に対応する副搬送波に関しても明らかであることを理解されたい。この理由は、像成分によって表される搬送波７０２と副搬送波７０４との間の伝送中の非線形相互作用の影響に関して、トランスミッタで像成分７１０を任意に除去することが、プレ補償を介する十分な補償の可能性もなくすからである。しかしながら、前述のように、ポスト補償は、これに関して幾つかの追加の改善をもたらす可能性がある。
【００９１】
光フィルタリングは、搬送波７０２と副搬送波７０４との間の非線形相互作用を補償する能力を制限することに注目されたい。従って、さらなる代替方法は、プレ補償信号を計算するときに、搬送波と副搬送波との間の相互作用を含める試みを行わない。これは、時変（プレ補償）位相変調を計算するのに使用される情報搬送信号に対応する光パワー特性から光搬送波を除去することで行われても良いし、あるいは、副搬送波周波数帯域に等しい合計バンド幅に対する位相変調波形をバンド制限（band-limiting）することによって行われても良い。位相変調波形のバンド制限は、例えば、適切なデジタルフィルタ又はアナログフィルタの適用によって行われても良い。上記方法の何れかを利用することの結果は、グラフ８００の軌跡８０８に図示される。図に示すように、この場合の性能は、トランスミッタでの光フィルタを利用することによって行われるものと同様であるが（軌跡８０６）、特にデジタルドメインで行われる場合には、実施が十分に簡易になるという利点を有する。
【００９２】
最後に、軌跡８１０では、グラフ８００は、レシーバで光フィルタを使用することによって達成される性能をさらに図示する。グラフ８００で比較される実施形態では、この方法は最良の性能を有する。この方法では、プレ補償の適用から最大の利益が実現されるからである。このプレ補償は、非線形光チャネルを介する搬送波及び副搬送波の伝播の前に、搬送波と副搬送波との間の非線形相互作用を示す。
【００９３】
要約すれば、グラフ８００の結果は、プレ補償のみを利用する直接検出システムに関して、受信像ひずみ成分７１０を除去するために、レシーバでの光フィルタを含むことによって最良の結果が得られることを示す。そのような方法の潜在的な欠点は、対応する光フィルタが、搬送波７０２と望ましくない像成分７１０との間に正確に配置されて極めて急峻なカットオフであることを必要とすることであり、実際には達成が困難及び／又は高価になる可能性がある。従って、多くの場合には、実装の相対的な容易性により、伝送端での電気バンド制限の使用がより実用的であり利点がある可能性がある。さらに、伝送端でのバンド制限の使用は、デジタル−アナログコンバータ及びその他の電気部品の必要なバンド幅を低減させる。
【００９４】
また、本発明の数多くの変形が可能であり、本発明は上述の特定の実施形態に限定されるものではないことは、当業者に容易に明らかである。むしろ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって画定される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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