(57)【要約】  １系統の１単位又は複数系統の各１単位の情報を、複数タイムスロット間で２つ以上の直交するストークスベクトルとなるようにマッピング処理（１１２）を行い、このマッピング処理後の電気信号に基づき生成した光信号の伝送を行う。受信側では、受信した光信号の電気信号への変換を行い、前記複数タイムスロット間で直交するストークスベクトルとなるよう配置した上記のマッピング処理に対応して、尤度の高いビット情報を選択することで、１系統の１単位又は複数系統の各１単位の情報に変換するデマッピング処理（３２２）を行う。
2017216836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１系統の１単位又は複数系統の各１単位の情報を、複数タイムスロット間で２つ以上の直交するストークスベクトルとなるようにマッピング処理を行い、
前記マッピング処理後の電気信号に基づき生成した光信号の伝送を行い、
受信した光信号の電気信号への変換を行い、
前記複数タイムスロット間で直交するストークスベクトルとなるよう配置した前記マッピング処理に対応して、尤度の高いビット情報を選択することで、前記１系統の１単位又は複数系統の各１単位の情報に変換するデマッピング処理を行う
光伝送方法。
【請求項２】
前記マッピング処理は、２系統における各３ビット１単位の情報を、隣接する２つのタイムスロット間で、２つの直交するストークスベクトルとなるようにマッピングするものである
請求項１に記載の光伝送方法。
【請求項３】
前記マッピング処理は、前記２系統のうち、第１の系統の３ビット１単位の情報から単一パリティ検査符号により４ビット目を生成し、第２の系統の３ビット１単位の情報から単一パリティ検査符号により生成したビットを反転させることにより４ビット目を生成することによって前記２つの直交するストークスベクトルとなるようにマッピングするものである
請求項２に記載の光伝送方法。
【請求項４】
前記マッピング処理は、前記ストークスベクトルとして、直交２偏波（Ｘ／Ｙ）、直交２位相（Ｉ／Ｑ）、及び２つのタイムスロット（１／２）に対して、前記第１の系統の４ビット信号を、ＸＩ１、ＸＱ１、ＹＩ２、ＹＱ２の４レーンに割り当て、前記第２の系統の４ビット信号を、ＹＩ１、ＹＱ１、ＸＩ２、ＸＱ２の４レーンに割り当てるものである
請求項３に記載の光伝送方法。
【請求項５】
前記マッピング処理は、前記ストークスベクトルとして、直交２偏波（Ｘ／Ｙ）、直交２位相（Ｉ／Ｑ）、及び２つのタイムスロット（１／２）に対して、前記第１の系統の４ビット信号を、ＸＩ１、ＸＱ１、ＸＩ２、ＸＱ２の４レーンに割り当て、前記第２の系統の４ビット信号を、ＹＩ１、ＹＱ１、ＹＩ２、ＹＱ２の４レーンに割り当てるものである
請求項３に記載の光伝送方法。
【請求項６】
前記マッピング処理は、前記ストークスベクトルとして、直交２偏波（Ｘ／Ｙ）、直交２位相（Ｉ／Ｑ）、及び２つのタイムスロット（１／２）に対して、前記第１の系統の４ビット信号を、ＸＩ１、ＸＱ１、ＹＩ１、ＹＱ１の４レーンに割り当て、前記第２の系統の４ビット信号を、ＸＩ２、ＸＱ２、ＹＩ２、ＹＱ２の４レーンに割り当てるものである
請求項３に記載の光伝送方法。
【請求項７】
前記マッピング処理は、１系統における７ビット１単位の情報を、隣接する２タイムスロット間で、２つの直交するストークスベクトルとなるようにマッピングするものである
請求項１に記載の光伝送方法。
【請求項８】
前記マッピング処理は、前記ストークスベクトルとして、７ビット１単位の情報１系統のうち、単一パリティ検査符号により生成したビットを反転させることにより８ビット目を生成することによって前記２つの直交するストークスベクトルとなるようにマッピングするものである
請求項７に記載の光伝送方法。
【請求項９】
前記マッピング処理は、前記ストークスベクトルとして、直交２偏波（Ｘ／Ｙ）、直交２位相（Ｉ／Ｑ）、タイムスロット（１／２）に対して、１系統の８ビット信号を、ＸＩ１、ＸＱ１、ＹＩ１、ＹＱ１、ＸＩ２、ＸＱ２、ＹＩ２、ＹＱ２の８レーンに割り当てるものである
請求項８に記載の光伝送方法。
【請求項１０】
１系統の１単位又は複数系統の各１単位の情報を、複数タイムスロット間で２つ以上の直交するストークスベクトルとなるようにマッピング処理を行うマッピング部、及び前記マッピング処理後の電気信号を光信号に変換する光信号生成部を有する光送信部と、
光送信部にて生成した光信号を伝送する光伝送部と、
前記光伝送部から伝送された前記光信号を検出して電気信号に変換する光信号検出部、及び前記電気信号に対して、前記複数タイムスロット間で直交するストークスベクトルとなるよう配置した前記マッピング処理に対応して、尤度の高いビット情報を選択することで、前記１系統の１単位又は複数系統の各１単位の情報に変換するデマッピング処理を行うデマッピング部を有する光受信部と、を備えた
光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を送信、伝送、及び受信する光伝送方法及び光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバにより長距離大容量伝送を行うためには、高密度な信号多重化、偏波状態の管理、及びファイバ非線形光学効果の克服が課題である。【０００３】
光送信装置では、複数の光搬送波又はサブキャリアである光サブ搬送波に異なる情報を載せて高密度波長多重を行うことにより、光ファイバ当たりの伝送容量を増大させることが可能である。ここで、多重化する光搬送波及び光サブ搬送波を各々チャネルと呼ぶ。また、変調方式を多値化することによっても伝送容量の増大が可能である。【０００４】
長距離伝送や大容量伝送を実現する方法として、ｍ値位相変調（ｍ−ａｒｙ  Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：ｍＰＳＫ）や、ｍ値直交振幅変調（ｍ−ａｒｙ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ｍＱＡＭ）のように、信号点を増やして、１シンボル当たりの伝送ビット数を増やすことで、伝送容量を増大させることが可能である。ｍＰＳＫ及びｍＱＡＭにおいては、光送信装置において、一般に、同位相軸（Ｉｎ−Ｐｈａｓｅ軸：Ｉ軸）と、直交位相軸（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−Ｐｈａｓｅ軸：Ｑ軸）とに、信号を割り当てる。【０００５】
また、偏波多重方式（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を用いることで、１シンボル当たりの伝送ビット数を２倍に増やす方式が知られている。偏波多重方式においては、直交する２つの偏波成分である垂直偏波及び水平偏波に、独立に信号を割り当てることが可能である。【０００６】
偏波多重ｍＰＳＫ／ｍＱＡＭ方式では、受信端で局部発振光源と受信信号とを混合干渉させて検波するコヒーレント検波を行って得られた電気信号をデジタル信号処理により補償するデジタルコヒーレント方式が用いられている。このデジタルコヒーレント方式では、偏波多重（Ｄｕａｌ−Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ：ＤＰ）４値位相変調（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ＰＳＫ：ＱＰＳＫ）方式が広く使用されている（例えば、非特許文献１及び２参照）。【０００７】
ｍＰＳＫやｍＱＡＭのｍは一般に２のｎ乗（ｎ：１以上の整数）をとり、ｎビットの情報通信を可能とする。一方、これら一般的な信号点配置に対して制約を与えることで性能改善を図る符号化変調についても検討が進められている（例えば、非特許文献３及び４参照）。【０００８】
端的に言えば、１つのブロックで通信するビット数を（ｎ−１）とする一方で、信号点としては１ブロックでｎビット分を用意し、通信対象の（ｎ−１）ビットの排他的論理和により、１ビットのパリティビットを生成し、ｎビットの信号点で通信することが考えられる。１ブロック符号を構成する方法として、直交２偏波、直交２位相、複数タイムスロット等をまとめて取り扱うことが一般的である、座標軸の数がＮである場合に、Ｎ次元変調と呼ぶ。Ｎ次元変調では、符号長の長い誤り訂正符号に比べると性能改善量は限定的である。【０００９】
一方、簡易に情報ビット数とパリティビット数の関係を変化させることが可能であり、周波数利用効率の柔軟な変更が比較的容易である。例えば、３ｂｉｔ／ｓｙｍｂｏｌを実現する偏波スイッチＱＰＳＫ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｗｉｔｃｈｅｄ−ＱＰＳＫ：ＰＳ−ＱＰＳＫ）は、４ｂｉｔ／ｓｙｍｂｏｌを実現する一般的なＤＰ−ＱＰＳＫと、２ｂｉｔ／ｓｙｍｂｏｌを実現するＤＰ−２値位相変調（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：ＢＰＳＫ）（例えば、非特許文献５参照）との中間解として有力である。【００１０】
長距離光伝送を行う場合には、受信端での信号品質を確保すべく、ビットレート、変調方式、検波方式などに応じた光信号電力対雑音電力比が必要であり、そのために、高い光電力で信号伝送を行う必要がある。このとき、光ファイバ中で生じる非線形光学効果に起因する波形歪みが信号品質を劣化させる。非線形光学効果は、チャネル内で生じる効果とチャネル間で生じる効果とに大別することができる。【００１１】
チャネル内で生じる非線形光学効果としては、自己位相変調（Ｓｅｌｆ−Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＳＰＭ）が挙げられる。より狭義の定義として、ＳＰＭは、チャネル内自己位相変調（Ｉｎｔｒａ−ｃｈａｎｎｅｌ  ＳＰＭ：ＩＳＰＭ）、チャネル内相互位相変調（Ｉｎｔｒａ−ｃｈａｎｎｅｌ  Ｃｒｏｓｓ−Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＩＸＰＭ）、チャネル内四光波混合（Ｉｎｔｒａ−ｃｈａｎｎｅｌ  Ｆｏｕｒ−Ｗａｖｅ  Ｍｉｘｉｎｇ：ＩＦＷＭ）などに分類される。チャネル間で生じる非線形光学効果としては、相互位相変調（Ｃｒｏｓｓ−Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＸＰＭ）、四光波混合（Ｆｏｕｒ−Ｗａｖｅ  Ｍｉｘｉｎｇ：ＦＷＭ）、相互偏波変調（Ｃｒｏｓｓ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＸＰｏｌＭ）などが挙げられる。【００１２】
いずれも、信号の光電力密度が高い場合、伝送距離が長い場合に発生が顕著となる。また、チャネル間で生じる非線形光学効果は、伝送路の局所波長分散が小さい場合、又は波長多重化するチャネルの波長間隔が狭い場合、各チャネルの光信号の偏波状態が伝送路内で長く相関を持つ。相互作用が継続する場合、品質劣化が顕著となる。【００１３】
偏波多重信号においては、垂直偏波と水平偏波との光位相差に応じて偏波状態が変化する。したがって、垂直偏波に載った信号と水平偏波に載った信号との関係が、信号の偏波状態に影響する。【００１４】
偏波多重信号においても、単一偏波信号と同様、偏波依存性の劣化事象による影響を受ける。例えば、偏波依存性損失（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｌｏｓｓ：ＰＤＬ）は、直交偏波間に信号電力差を与え、特に信号電力が低下した側の成分に顕著な劣化をもたらす。また、ＸＰｏｌＭは、光受信装置内の適応フィルタによる偏波分離にて除去しきれない高速な偏波干渉をもたらし、信号品質を劣化させる。【００１５】
従来、単一偏波信号の偏波依存性劣化事象を抑圧するためには、偏波スクランブルが用いられてきた（例えば、非特許文献６参照）。通常、偏波スクランブルは１０ｋＨｚ以上のオーダで行われ、高調波も発生する。これは、直接検波を用いる光伝送システムでは問題とならない。一方、デジタルコヒーレント方式では、光受信装置内の適応フィルタにおける偏波分離の追随速度に限界があるため、単一偏波信号に対して適用されてきたような偏波スクランブルをそのまま適用することはできない。【００１６】
これに対し、適応フィルタが追随不要な、シンボル同期した偏波スクランブルの適用について報告されている（例えば、非特許文献７参照）。【００１７】
また、符号化変調の応用により、複数タイムスロット間の偏波状態を管理する方法について報告されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】ＵＳ２０１４／０１３３８６５号公報
【非特許文献】
【００１９】
【非特許文献１】Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ  Ｆｏｒｕｍ，「１００Ｇ  Ｕｌｔｒａ  Ｌｏｎｇ  Ｈａｕｌ  ＤＷＤＭ  Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ  Ｄｏｃｕｍｅｎｔ」，２００９年６月
【非特許文献２】Ｅ．  Ｙａｍａｚａｋｉ、外２７名，「Ｆａｓｔ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｈａｎｎｅｌ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｉｎ  ｆｉｅｌｄ  ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  １００−Ｇｂｉｔ／ｓ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）  ｏｖｅｒ  ＯＴＮ  ｕｓｉｎｇ  ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ  ＤＳＰ」，  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，ｖｏｌ．  １９，  ｎｏ．  １４，  ｐｐ．  １３１７９―１３１８４，２０１１
【非特許文献３】Ｅ．Ａｇｒｅｌｌ，外１名，「Ｐｏｗｅｒ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒｍａｔｓ  ｉｎ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ」，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．２７，ｎｏ．２２，ｐｐ．５１１５−５１２６，２００９
【非特許文献４】Ｄ．Ｍｉｌｌａｒ，外６名，「Ｈｉｇｈ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｓｙｓｔｅｍｓ」，Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，ｖｏｌ．２２，ｎｏ．７，ｐｐ．８７９８−８８１２，２０１４
【非特許文献５】Ｍ．Ｓａｌｓｉ，外７名，「Ｒｅｃｅｎｔ  ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  ｓｕｂｍａｒｉｎｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ」，Ｂｅｌｌ  Ｌａｂｓ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ，ｖｏｌ．１４，ｎｏ．４，ｐｐ．１３１−１４８，２０１０
【非特許文献６】Ｆ．Ｂｒｕｙｅｒｅ，外４名，「Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｎ  ｏｐｔｉｍａｌ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｓｃｒａｍｂｌｅｒ  ｆｏｒ  ｌｏｎｇ−ｈａｕｌ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  ｓｙｓｔｅｍｓ」，Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．６，ｎｏ．９，ｐｐ．１１５３−１１５５，１９９４
【非特許文献７】Ｋ．Ｍａｔｓｕｄａ，外２名，「ＤＳＰ−ｂａｓｅｄ  ｓｙｍｂｏｌ−ｗｉｓｅ  ＳＯＰ  ｓｃｒａｍｂｌｉｎｇ  ｆｏｒ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ  ＱＡＭ  ｓｉｇｎａｌｓ」，ＳＰＰｃｏｍ，ＳｐＳ４Ｄ．１，２０１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上記の非特許文献３及び４に記載の従来の技術（ＰＳ−ＱＰＳＫ）によれば、データパターンに応じて偏波状態に偏りが生じるため、偏波依存性の劣化事象（偏波依存性損失、相互偏波変調など）への耐力が低い点が課題であった。【００２１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、偏波依存性劣化事象に対する耐力を高めた光伝送方法及び光伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記の目的を達成するため、本発明に係る光伝送方法は、１系統の１単位又は複数系統の各１単位の情報を、複数タイムスロット間で２つ以上の直交するストークスベクトルとなるようにマッピング処理を行い、前記マッピング処理後の電気信号に基づき生成した光信号の伝送を行い、受信した光信号の電気信号への変換を行い、前記複数タイムスロット間で直交するストークスベクトルとなるよう配置した前記マッピング処理に対応して、尤度の高いビット情報を選択することで、前記１系統の１単位又は複数系統の各１単位の情報に変換するデマッピング処理を行うものである。【００２３】
また、本発明では、１系統の１単位又は複数系統の各１単位の情報を、複数タイムスロット間で２つ以上の直交するストークスベクトルとなるようにマッピング処理を行うマッピング部、及び前記マッピング処理後の電気信号を光信号に変換する光信号生成部を有する光送信部と、光送信部にて生成した光信号を伝送する光伝送部と、前記光伝送部から伝送された前記光信号を検出して電気信号に変換する光信号検出部、及び前記電気信号に対して、前記複数タイムスロット間で直交するストークスベクトルとなるよう配置した前記マッピング処理に対応して、尤度の高いビット情報を選択することで、前記１系統の１単位又は複数系統の各１単位の情報に変換するデマッピング処理を行うデマッピング部を有する光受信部と、を備えた光伝送システムが提供される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る光伝送方法は、１系統の１単位又は複数系統の各１単位の情報を、複数タイムスロット間で２つ以上の直交するストークスベクトルとなるようにマッピング処理し、受信側では、前記複数タイムスロット間で直交するストークスベクトルとなるよう配置した上記のマッピング処理に対応して、尤度の高いビット情報を選択することで、１系統の１単位又は複数系統の各１単位の情報に変換するデマッピング処理を行うように構成したので、簡易な信号処理及びハードウエア構成にて、偏波依存性劣化事象への耐力を高めた光伝送が可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光伝送方法を用いた光伝送システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に用いられる光送信部の構成例を示すブロック図である。
【図３】図２に用いられる送信電気処理部の構成例を示すブロック図である。
【図４】図２に用いられる光信号生成部の構成例を示すブロック図である。
【図５】図１に用いられる光受信部の構成例を示すブロック図である。
【図６】図５に用いられる光信号検出部の構成例を示すブロック図である。
【図７】図５に用いられる受信電気処理部の構成例を示すブロック図である。
【図８】図３に用いられるマッピング部の構成例を示すブロック図である。
【図９】図７に用いられるデマッピング部の構成例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態１〜４に係る光伝送システムの全体構成例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態１〜３に係る光伝送方法及び光伝送システムの全体的な処理例を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る光伝送方法のマッピングの概念を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態１に係る光伝送方法により生成される光信号の偏波状態の概念を示す図である。
【図１４】非特許文献３に記載の従来方式であるＰＳ−ＱＰＳＫのマッピング方法の概念を示す図である。
【図１５】非特許文献３に記載の従来方式であるＰＳ−ＱＰＳＫの偏波状態の概念を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係る光伝送方法のマッピングの概念を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態３に係る光伝送方法のマッピングの概念を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態４に係る光伝送方法のマッピングの概念を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態４に係る光伝送方法の全体的な処理例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明の各実施の形態に係る光伝送方法及び光伝送システムを、上記添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００２７】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る光伝送方法を用いた光伝送システムの構成例を示している。光伝送システム１は、光送信部１００と、光ファイバ及び光中継器などで構成される伝送路である光伝送部２００と、光受信部３００と、を備える。光伝送システムでは、光送信部１００から光信号を送信すると、光伝送部２００を通して、光受信部３００が光信号を受信する。
【００２８】
図２は、上記の光送信部１００の構成例を示しており、この光送信部１００は、送信電気処理部１１０と、光信号生成部１２０と、を備える。各部の動作説明については、後述する光伝送システム１の動作説明の中で適宜行う。
【００２９】
図３は、上記の光送信部１００中の送信電気処理部１１０の構成例を示しており、この送信電気処理部１１０は、符号処理部１１１と、マッピング部１１２と、送信波形処理部１１３と、を備える。各部の動作説明については、後述する光伝送システム１の動作説明の中で適宜行う。
【００３０】
図４は、上記の光送信部１００中の光信号生成部１２０の構成例を示しており、この光信号生成部１２０は、デジタル・アナログ変換器５１と、変調器ドライバ５２と、光源５３と、偏波多重Ｉ／Ｑ光変調器５４と、を備える。各部の動作説明については、後述する光伝送システム１の動作説明の中で適宜行う。
【００３１】
図５は、上記の光受信部３００の構成例を示しており、この光受信部３００は、光信号検出部３１０と、受信電気処理部３２０と、を備える。各部の動作説明については、後述する光伝送システム１の動作説明の中で適宜行う。
【００３２】
図６は、上記の光受信部３００の光信号検出部３１０の構成例を示しており、この光信号検出部３１０は、局部発振光源６１と、コヒーレントレシーバ６２と、アナログ・デジタル変換器６３と、を備える。各部の動作説明については、後述する光伝送システム１の動作説明の中で適宜行う。
【００３３】
図７は、上記の光受信部３００の受信電気処理部３２０の構成例を示しており、この受信電気処理部３２０は、受信波形処理部３２１と、デマッピング部３２２と、復号処理部３２３と、を備える。各部の動作説明については、後述する光伝送システム１の動作説明の中で適宜行う。
【００３４】
図８は、上記のマッピング部１１２の内部構成例を示しており、このマッピング部１１２は、ビット蓄積部１１と、ビット付加部１２と、物理レーン・タイムスロット割当部１３と、物理レーン順序制御部１４と、を備える。各部の動作説明については、後述する光伝送システム１の動作説明の中で適宜行う。
【００３５】
図９は、上記のデマッピング部３２２の内部構成例を示しており、このデマッピング部３２２は、シンボル蓄積部２１と、ビット尤度計算部２２と、論理レーン順序制御部２３と、を備える。各部の動作説明については、後述する光伝送システム１の動作説明の中で適宜行う。
【００３６】
図１０は、以上説明した本実施の形態１、及び後述する実施の形態２〜４に係る光伝送システムの全体的な構成例を示している。
この例では、光送受信器４０１−Ａと、光送受信器４０１−Ｂとが、光ファイバ伝送路２０１−Ａ及び２０１−Ｂを介して双方向通信している。なお、光送受信器４０１−Ａに係る構成については、図中の符号にＡを付し、光送受信器４０１−Ｂに係る物理構成については、図中の符号にＢを付す。
【００３７】
上述した図１〜７に示した各部の構成とその差異について以下に再度示す。
図２に示した送信電気処理部１１０、その内部機能である、図３に記載の符号処理部１１１、マッピング部１１２、及び送信波形処理部１１３は、デジタル信号処理ＬＳＩ−７１内部の論理回路として実装される。図１０ではデジタル処理回路（送信側）８１として示す。
図２に示した光信号生成部１２０の内部機能である、図４に示したデジタル・アナログ変換器５１は、デジタル信号処理ＬＳＩ−７１内部のアナログ・デジタル混在回路として実装される。
図５に示した光信号検出部３１０の内部機能である、図６に示したアナログ・デジタル変換器６３は、デジタル信号処理ＬＳＩ−７１内部のアナログ・デジタル混在回路として実装される。
図５に示した受信電気処理部３２０、その内部機能である、図７に示した受信波形処理部３２１、デマッピング部３２２、及び復号処理部３２３は、デジタル信号処理ＬＳＩ−７１内部の論理回路として実装される。図１０ではデジタル処理回路（受信側）８２として示す。
【００３８】
図１１は、以上に説明した本実施の形態１に係る光伝送方法、及び、後述する実施の形態２及び３に係る光伝送方法について、処理の流れをフローチャート形式でまとめたものである。
【００３９】
続いて、図１に示した光伝送システム１において、光送信部１００から光信号を送信し、光伝送部２００を通して光受信部３００が光信号を受信する動作について、図１０の構成例及び図１１のフローチャートを参照しながら説明する。
【００４０】
光送信部１００は、外部から入力される論理信号に対して以下に説明する処理を行う。
送信電気処理部１１０の符号処理部１１１は、外部から入力される２値データ信号である論理信号に対して、誤り訂正符号化を行う(ステップＳ１）。符号処理部１１１は、誤り訂正符号化後の論理信号を、マッピング部１１２へ出力する。
【００４１】
符号処理部１１１に入力される論理信号は、例えば、ＯＴＵ４（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｕｎｉｔ  Ｌｅｖｅｌ４）フレーム化されたデータ信号である。誤り訂正符号化時には、例えば、ＯＴＵ４フレーム信号を数フレーム分蓄積するとともに、ビットの並びを入れ替えるインタリーブ処理等を適用し、冗長度２５％や５０％程度の低密度パリティ検査符号によりパリティビットを計算し、付加する。
【００４２】
図３に示すマッピング部１１２は、誤り訂正符号化後の論理信号を６ビット単位で行うもので、この６ビットは２系統の３ビット信号で構成される。
このマッピング部１１２において、ビット蓄積部１１では６ビットを蓄積する。
なお、ビットの蓄積方法については、図示しない外部からの要求により可変とする。
【００４３】
ビット付加部１２では、２つの系統のうちの第１の系統の３ビット信号ｂ０、ｂ１、ｂ２に対しては、３ビットの排他的論理和により１ビットを生成して４ビット目の信号ｂ３を得る(ステップＳ２）。これは単一パリティ検査符号化に相当し、上記第１の系統の４ビット信号ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３のうち、論理「１」の数は偶数となる。一方、２つの系統のうちの第２の系統の３ビット信号ｂ４、ｂ５、ｂ６に対しては、これら３ビットの排他的論理和を反転して１ビットを生成し、４ビット目の信号ｂ７を得る(ステップＳ２）。上記第２の系統の４ビット信号ｂ４、ｂ５、ｂ６、ｂ７のうち、論理「１」の数は奇数となる。このようにして２系統の４ビット信号ｂ０〜ｂ７を生成する。
なお、ビット付加方法についても、図示しない外部からの要求により可変とする。
【００４４】
物理レーン・タイムスロット割当部１３では、第１の系統の４ビット信号のうち、ｂ０を、直交２偏波のうちのＸ偏波、直交２位相のうちのＩ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット１であるＸＩ１レーンに割り当て；ｂ１を、直交２偏波のうちのＸ偏波、直交２位相のうちのＱ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット１であるＸＱ１レーンに割り当て；ｂ２を、直交２偏波のうちのＹ偏波、直交２位相のうちのＩ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット２であるＹＩ２レーンに割り当て；ｂ３を、直交２偏波のうちのＹ偏波、直交２位相のうちのＱ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット２であるＹＱ２レーンに割り当てる(ステップＳ３）。
【００４５】
また、第２の系統の４ビット信号のうち、ｂ４を、直交２偏波のうちのＹ偏波、直交２位相のうちのＩ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット１であるＹＩ１レーンに割り当て；ｂ５を、直交２偏波のうちのＹ偏波、直交２位相のうちのＱ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット１であるＹＱ１レーンに割り当て；ｂ６を、直交２偏波のうちのＸ偏波、直交２位相のうちのＩ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット２であるＸＩ２レーンに割り当て；ｂ７を、直交２偏波のうちのＸ偏波、直交２位相のうちのＱ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット２であるＸＱ２レーンに割り当てる(ステップＳ３）。
なお、物理レーン・タイムスロット割当方法についても、図示しない外部からの要求により可変とする。
【００４６】
以上のように、物理レーン・タイムスロット割当部１３において、ＸＩ１、ＸＱ１、ＹＩ１、ＹＱ１、ＸＩ２、ＸＱ２、ＹＩ１、ＹＱ２に対するマッピングを行った後、物理レーン順序制御部１４において、２タイムスロット分の信号を時系列順に並べ、ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱの４レーンの信号を、送信波形処理部１１３へ出力する（ステップＳ４）。
【００４７】
上記のマッピング処理の概念を図１２に示す。３ビット４次元の符号化変調を２タイムスロット分組み合わせることにより、擬似的に６ビット８次元変調を行っていることに相当する。このようにして生成した電気信号を、後続の処理により光信号に変換する。信号点は、偏波多重ＱＰＳＫ信号の補集合となる。
生成される光信号の偏波の概念を図１３に示す。連続する２つのタイムスロットのうち、一方の偏波状態が直線偏波になり、他方の偏波状態が円偏波になる。周波数利用効率は３ｂｉｔ／ｓｙｍｂｏｌとなる。
【００４８】
ここで、上記の非特許文献３に記載の従来方式であるＰＳ−ＱＰＳＫのマッピングと偏波状態について、比較のため簡単に説明する。
図１４が、このＰＳ−ＱＰＳＫのマッピングの概念である。１タイムスロット内に閉じて３ビット４次元の符号化を行う。例えば、３ビットの情報ビットに対して、それらの排他的論理和により４ビット目をパリティとして生成し、ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱの４つの物理レーンに割り当てる。
【００４９】
この４レーンは太線で示した部分に相当している（以下の例でも同様）。例えば、この４レーンを含む第１のタイムスロットの場合、Ｘ１は、ＸＩ１及びＸＱ１で構成され、Ｙ１は、ＹＩ１及びＹＱ１で構成される。この場合の周波数利用効率は、上記の実施の形態１の方法と同様に、３ｂｉｔ／ｓｙｍｂｏｌとなる。
【００５０】
この場合の偏波状態の概念を図１５に示す。情報ビットに応じて、直交関係にある２つの直線偏波のうち、いずれか一つをとる。したがって、ビット系列によっては、特定の偏波状態を継続してとることになり、偏波依存性の劣化事象に対して耐力が劣ることになる。図１５の上側に示す偏波状態（斜め＋／−４５度直線偏波）は、ポアンカレ球上において、ストークスベクトルＳ２上の偏波状態として表される。
【００５１】
これに対し、本実施の形態では、３ビット４次元信号（ｂ０〜ｂ３；ｂ４〜ｂ７）の符号化変調を２タイムスロット分組み合わせることにより、２つの直交するストークスベクトルとなるマッピング処理を行っている。図１３のうち、左側の２つの偏波状態はストークスベクトルＳ２上の点である（図１５と同様）。図１３のうち右側の２つの偏波状態（左周り円偏波および右周り円偏波）は、ポアンカレ球上において、ストークスベクトルＳ３上の偏波状態として表される。ストークスベクトルＳ２と、ストークスベクトルＳ３とはポアンカレ球上において直交関係にある（このほかに、水平／垂直直線偏波は、ポアンカレ球上において、ストークスベクトルＳ１上の偏波状態として表される）。
このように偏波状態が変化するので、偏波依存性の劣化事象に対して耐力が高められることになる。
なお、タイムスロットは、隣接していなくてもよく、また２つのタイムスロットに限定されない。
【００５２】
本実施の形態の図３に戻って、送信波形処理部１１３は、マッピング部１１２から入力されるマッピング後の４レーンの信号に対して、信号スペクトル整形等の処理を行い、ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱの４レーンの信号を光信号生成部１２０へ出力する（ステップＳ５）。光信号生成部１２０は、送信電気処理部１１０の送信波形処理部１１３から入力される４レーンの信号に基づいて光信号を生成し、光伝送部２００へ出力する。
【００５３】
ここで、光信号生成部１２０の動作を、図４により詳細に説明する。
光信号生成部１２０のデジタル・アナログ変換器５１は、送信電気処理部１１０の送信波形処理部１１３から入力される４レーン信号（デジタル信号）をデジタル・アナログ変換し、変換後のアナログ信号を変調器ドライバ５２へ出力する（ステップＳ６）。
【００５４】
例えば、送信電気処理部１１０の送信波形処理部１１３から入力されるデジタル信号が、ＸＩレーン、ＸＱレーン、ＹＩレーン、ＹＱレーンの４レーンで構成される場合、デジタル・アナログ変換器５１は、４レーンの各々についてデジタル・アナログ変換処理を行う。デジタル・アナログ変換器５１は、これら４レーンのアナログ信号を変調器ドライバ５２へ出力する。
【００５５】
変調器ドライバ５２は、デジタル・アナログ変換器５１から入力されるアナログ信号を増幅し、増幅後のアナログ信号を偏波多重Ｉ／Ｑ光変調器５４へ出力する（ステップＳ７）。例えば、デジタル・アナログ変換器５１から入力されるアナログ信号が、ＸＩレーン信号、ＸＱレーン信号、ＹＩレーン信号、ＹＱレーン信号の４レーンで構成される場合、変調器ドライバ５２は、４レーンの各々について増幅処理を行う。変調器ドライバ５２は、４レーンの増幅後のアナログ信号を偏波多重Ｉ／Ｑ光変調器５４へ出力する。
【００５６】
光源５３は、例えば、Ｃ帯のＩＴＵ−Ｔ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｏｎ−Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｅｃｔｏｒ）グリッドに沿った波長、すなわち、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ６９４．１準拠の１５３０ｎｍから１５６５ｎｍのＣバンドの無変調光を生成し、偏波多重Ｉ／Ｑ光変調器５４へ出力する。
【００５７】
偏波多重Ｉ／Ｑ光変調器５４は、光源５３から入力される無変調光を、変調器ドライバ５２から入力される増幅されたアナログ電気信号により変調し、光伝送部２００へ出力する（ステップＳ８）。
【００５８】
光伝送部２００は、光送信部１００中の光信号生成部１２０の偏波多重Ｉ／Ｑ変調器５４から入力される光信号を伝送し、光受信部３００へ出力する（ステップＳ９）。光伝送部２００の構成は、伝送路ファイバのほか、例えば、波長選択性スイッチ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｓｗｉｔｃｈ：ＷＳＳ）、Ａｒｒａｙｅｄ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ（ＡＷＧ）、インタリーバ（Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｒ）、光カプラなどで構成される光合分波装置、損失補償用の光増幅器、及び波長分散補償用の光ファイバなどを含むことも想定される。
【００５９】
図５に示す光受信部３００中の光信号検出部３１０は、光伝送部２００から入力される光信号を検出すると、光信号を電気デジタル信号に変換して受信電気処理部３２０へ出力する。光信号検出部３１０においては、図６に示すように、局部発振光源６１が、例えば、Ｃ帯のＩＴＵ−Ｔグリッドに沿った波長で無変調光を生成し、偏波ダイバーシチ型集積コヒーレントレシーバであるコヒーレントレシーバ６２へ出力する。局部発振光源６１が発振する無変調光の波長は、コヒーレントレシーバ６２に光伝送部２００から入力される光信号の搬送波又はサブ搬送波波長と略一致している必要がある。
【００６０】
コヒーレントレシーバ６２は、光伝送部２００から入力される光信号と、局部発振光源６１から入力される無変調光とを混合干渉させて検波して電気信号に変換し、この電気信号をアナログ・デジタル変換器６３へ出力する（ステップＳ１０）。
コヒーレントレシーバ６２は、局部発振光を基準としたＸ’偏波Ｉ’軸成分、Ｘ’偏波Ｑ’軸成分、Ｙ’偏波Ｉ’軸成分、及びＹ’偏波Ｑ’軸成分の４レーンに分けて受信信号を検出する。これら４レーンの光信号は各々電気信号に変換されて、後段の処理に必要な振幅まで増幅されて出力される。なお、Ｘ’、Ｙ’、Ｉ’及びＱ’に各々「’」が付与されているが、これは、光受信部３００において、受信した光信号から得られた直交２偏波成分、直交２位相成分が、光送信部１００で生成された各レーンの直交２偏波成分、直交２位相成分と同一とは限らないことを示すためである。
【００６１】
アナログ・デジタル変換器６３では、コヒーレントレシーバ６２から入力された電気信号をアナログ・デジタル変換して受信電気処理部３２０へ出力する（ステップＳ１１）。前記アナログ・デジタル変換は、Ｘ’Ｉ’、Ｘ’Ｑ’、Ｙ’Ｉ’、Ｙ’Ｑ’の４レーンでそれぞれ処理される。
【００６２】
図７に示すように、受信電気処理部３２０中の受信波形処理部３２１では、光信号検出部３１０内部のアナログ・デジタル変換器６３から入力される電気信号（デジタル信号）に対して、光送信部１００内の光信号生成部１２０、光伝送部２００、及び光受信部３００内の光信号検出部３１０で発生する物理的な遅延差、波長分散、帯域狭窄等の波形歪みの補償や、偏波モード分散、偏波状態変化、シンボルタイミングずれ、搬送波若しくはサブ搬送波と局部発振光との光周波数差及び光位相差の補償を行い、送信信号のＸＩレーン、ＸＱレーン、ＹＩレーン、ＹＱレーン、及び連続する２つのタイムスロットを復元してデマッピング部３２２へ出力する（ステップＳ１２）。復元された信号の信号点は、偏波多重ＱＰＳＫ信号の補集合となる。
【００６３】
図７に示すデマッピング部３２２は、受信波形処理部３２１から入力される４つのレーンと２タイムスロットによる信号、ＸＩ１、ＸＱ１、ＹＩ１、ＹＱ１、ＸＩ２、ＸＱ２、ＹＩ１、ＹＱ２に基づいてデマッピングを行う。
これは、図９に示すシンボル蓄積部２１が、２タイムスロット分の４つのレーンの信号を蓄積し、後段の処理に用いる。シンボル蓄積方法は、図示しない外部からの要求により可変とする。
【００６４】
ビット尤度計算部２２では、４レーン・２タイムスロットからなる８次元の信号から元のビットを復元する。８次元信号のうち、ＸＩ１、ＸＱ１、ＹＩ２、ＹＱ２の４レーン（図１２のタイムスロット１−２間における左上側から右下側への襷掛け状の太線部分に相当）が第１の系統の４次元であり、３ビット分（ｂ０、ｂ１、ｂ２）の情報が載っている。２の３乗で８通りの組合せから尤もらしい３ビットの組合せを選択する。信頼度情報を付与する軟判定を組み合わせて行うようにしてもよい。また、ＹＩ１、ＹＱ１、ＸＩ２、ＸＱ２の４レーン（図１２のタイムスロット１−２間における右上側から左下側への襷掛け状の太線部分に相当）が第２の系統の４次元であり、３ビット分（ｂ４、ｂ５、ｂ６）の情報が載っている。同じく８通りの組合せから尤もらしい３ビットの組合せを選択する（ステップＳ１３）。こちらも、信頼度情報を付与する軟判定を組み合わせて行うようにしてもよい。
【００６５】
これら２系統のデマッピング処理には、誤り訂正復号処理に一般的に用いられるＭａｘ−ＬｏｇＭＡＰ法やＭｉｎ−ｓｕｍ法等を適用することが可能である。
このビット尤度計算方法は、図示しない外部からの要求により可変とする。
【００６６】
論理レーン順序制御部２３では、ビット尤度計算部２２における処理により得られた合計６ビット（ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ４、ｂ５、ｂ６）、及び、場合によってはその信頼度情報で構成される情報について、図３に示した符号処理部１１１における符号化と整合されるように順序制御を行い、復号処理部３２３へ出力する。論理レーン順序制御方法は、図示しない外部からの要求により可変とする。
【００６７】
復号処理部３２３では、デマッピング部３２２から入力されるデマッピング後の情報に対して、誤り訂正復号を行う（ステップＳ１４）。
誤り訂正復号時には、例えば、ＯＴＵ４フレーム信号を数フレーム分蓄積するとともに、符号処理部１１１で行った誤り訂正符号化に対応するように、ビットの並びを元に戻すデインタリーブ処理等を適用するとともに、低密度パリティ検査符号の符号規則に従って復号処理を行い、復号後の信号を図示しない外部へ出力する。
【００６８】
以上説明したように、本実施の形態１によれば、連続する２つのタイムスロットのうち、一方の偏波状態を直線偏波とし、他方の偏波状態を円偏波とすることができるので（図１３参照）、偏波依存性の劣化事象（主に光伝送部２００で発生する）に対して耐力を高めることができる。光送信部１００、光伝送部２００、及び光受信部３００内部の光学系に依存して、偏波状態が相対的に変化することがあっても、例えば３０Ｇｂａｕｄの信号に対して、偏波変化は早くとも１００ｋＨｚ程度であるため、１０００シンボル程度の時間内では概ね安定していると言える。
【００６９】
上記の特許文献１では、本実施の形態１と同じ３ｂｉｔ／ｓｙｍｂｏｌ（２偏波当たり）の周波数利用効率を実現するために６ビット８次元変調が必要であり、デマッピング時に２の６乗で６４通りから探索する必要があり、デマッピングに係る計算負荷が相対的に大きくなってしまう。
これに対し、本実施の形態１は、符号則としては高々３ビット４次元変調であるため、光受信部３００内部のデマッピング部３２２では各々８通りの探索処理を行えばよく、デマッピングに係る計算負荷は小さい。これにより、効率的な回路実装が可能であるという効果も奏する。
【００７０】
実施の形態２．
図１６は、本発明の実施の形態２に係る光伝送方法によるマッピングの概念を示している。光伝送システムの構成は実施の形態１と同様であるが、異なるのは、光送信部１００内部の送信電気処理部１１０内部のマッピング部１１２と、光受信部３００内部の受信電気処理部３２０内部のデマッピング部３２２の各動作である。
【００７１】
マッピング部１１２は、誤り訂正符号化後の論理信号を６ビット単位で、２系統の３ビット信号として扱う。マッピング部１１２中のビット蓄積部１１では６ビットを蓄積する。
ビットの蓄積方法については、図示しない外部からの要求により可変とする。
【００７２】
マッピング部１１２中のビット付加部１２では、第１の系統の３ビット信号ｂ０、ｂ１、ｂ２に対しては、３ビットの排他的論理和により１ビットを生成して４ビット目の信号ｂ３を得る。これは単一パリティ検査符号化に相当し、第１の系統の４ビット信号ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３のうち、論理「１」の数は偶数となる。
【００７３】
一方、第２の系統の３ビット信号ｂ４、ｂ５、ｂ６に対しては、３ビットとの排他的論理和を反転して１ビットを生成し、４ビット目の信号ｂ７を得る。第２の系統の４ビット信号ｂ４、ｂ５、ｂ６、ｂ７のうち、論理「１」の数は奇数となる。このようにして２系統の４ビット信号ｂ０〜ｂ７を生成する。ビット付加方法についても、図示しない外部からの要求により可変とする。ここまでは実施の形態１と同様である。
【００７４】
マッピング部１１２中の物理レーン・タイムスロット割当部１３では、第１の系統の４ビット信号のうち、ｂ０を、直交２偏波のうちのＸ偏波、直交２位相のうちのＩ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット１であるＸＩ１レーンに割り当て；ｂ１を、直交２偏波のうちのＸ偏波、直交２位相のうちのＱ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット１であるＸＱ１レーンに割り当て；ｂ２を、直交２偏波のうちのＸ偏波、直交２位相のうちのＩ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット２であるＸＩ２レーンに割り当て；ｂ３を、直交２偏波のうちのＸ偏波、直交２位相のうちのＱ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット２であるＸＱ２レーンに割り当てる。
【００７５】
また、第２の系統の４ビット信号のうちの、ｂ４を、直交２偏波のうちのＹ偏波、直交２位相のうちのＩ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット１であるＹＩ１レーンに割り当て；ｂ５を、直交２偏波のうちのＹ偏波、直交２位相のうちのＱ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット１であるＹＱ１レーンに割り当て；ｂ６を、直交２偏波のうちのＹ偏波、直交２位相のうちのＩ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット２であるＹＩ２レーンに割り当て；ｂ７を、直交２偏波のうちのＹ偏波、直交２位相のうちのＱ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット２であるＹＱ２レーンに割り当てる。
物理レーン・タイムスロット割当方法についても、図示しない外部からの要求により可変とする。
【００７６】
以上のように、ＸＩ１、ＸＱ１、ＹＩ１、ＹＱ１、ＸＩ２、ＸＱ２、ＹＩ１、ＹＱ２に対してマッピングを行い、物理レーン順序制御部１４にて、２タイムスロット分の信号を時系列順に並べ、ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱの４レーンの信号を、送信波形処理部１１３へ出力する。
【００７７】
このように、３ビット４次元の符号化変調を２つ組み合わせることにより、擬似的に６ビット８次元変調を行っていることに相当する。このようにして生成した電気信号を、後続の処理により光信号に変換する。信号点は、偏波多重ＱＰＳＫ信号の補集合となる。生成される光信号の偏波の概念については、実施の形態１と同じく図１３に示すとおりであり、連続する２つのタイムスロットのうち、一方の偏波状態が直線偏波になり、他方の偏波状態が円偏波になる。周波数利用効率についても、実施の形態１と同じく、３ｂｉｔ／ｓｙｍｂｏｌとなる。
【００７８】
デマッピング部３２２は、受信波形処理部３２１から入力される４つのレーンと２タイムスロットの信号、ＸＩ１、ＸＱ１、ＹＩ１、ＹＱ１、ＸＩ２、ＸＱ２、ＹＩ１、ＹＱ２に基づいてデマッピング処理を行う。シンボル蓄積部２１が、２タイムスロット分の４つのレーンの信号を蓄積し、後段の処理に用いる。シンボル蓄積方法は、図示しない外部からの要求により可変とする。
【００７９】
ビット尤度計算部２２では、４レーン・２タイムスロットから成る８次元の信号から元のビットを復元する。８次元信号のうち、ＸＩ１、ＸＱ１、ＸＩ２、ＸＱ２の４レーン（図１６のタイムスロット１−２間における上側の太線部分に相当）が第１の系統の４次元であり、３ビット分（ｂ０、ｂ１、ｂ２）の情報が載っている。２の３乗で８通りの組合せから尤もらしい３ビットの組合せを選択する。信頼度情報を付与する軟判定を組み合わせて行うようにしてもよい。また、ＹＩ１、ＹＱ１、ＹＩ２、ＹＱ２の４レーン（図１６のタイムスロット１−２間における下側の太線部分に相当）が第２の系統の４次元であり、３ビット分（ｂ４、ｂ５、ｂ６）の情報が載っている。同じく８通りの組合せから尤もらしい３ビットの組合せを選択する。こちらも、信頼度情報を付与する軟判定を組み合わせて行うようにしてもよい。これら２系統のデマッピング処理には、誤り訂正復号処理に一般的に用いられるＭａｘ−ＬｏｇＭＡＰ法やＭｉｎ−ｓｕｍ法等を適用することが可能である。ビット尤度計算方法は、図示しない外部からの要求により可変とする。
【００８０】
論理レーン順序制御部２３では、ビット尤度計算部２２における処理により得られた合計６ビット（ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ４、ｂ５、ｂ６）、及び、場合によってはその信頼度情報で構成される情報について、符号処理部１１１における符号化と整合するように順序制御を行い、復号処理部３２３へ出力する。
【００８１】
実施の形態３．
図１７は、本発明の実施の形態３に係る光伝送方法のマッピングの概念を示している。光伝送システムの構成は実施の形態１と同様であるが、異なるのは、光送信部１００内部の送信電気処理部１１０内部のマッピング部１１２と、光受信部３００内部の受信電気処理部３２０内部のデマッピング部３２２の各動作である。
【００８２】
マッピング部１１２は、誤り訂正符号化後の論理信号を６ビット単位で、２系統の３ビット信号として扱う。マッピング部１１２中のビット蓄積部１１では６ビットを蓄積する。
ビットの蓄積方法については、図示しない外部からの要求により可変とする。
【００８３】
マッピング部１１２中のビット付加部１２では、第１の系統の３ビット信号ｂ０、ｂ１、ｂ２に対しては、３ビットの排他的論理和により１ビットを生成して４ビット目の信号ｂ３を得る。これは単一パリティ検査符号化に相当し、第１の系統の４ビット信号ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３のうち、論理「１」の数は偶数となる。一方、第２の系統の３ビット信号ｂ４、ｂ５、ｂ６に対しては、３ビットとの排他的論理和を反転して１ビットを生成し、４ビット目の信号ｂ７を得る。第２の系統の４ビット信号ｂ４、ｂ５、ｂ６、ｂ７のうち、論理「１」の数は奇数となる。このようにして２系統の４ビット信号ｂ０〜ｂ７を生成する。ビット付加方法についても、図示しない外部からの要求により可変とする。
ここまでは実施の形態１及び実施の形態２と同様である。
【００８４】
マッピング部１１２中の物理レーン・タイムスロット割当部１３では、第１の系統の４ビット信号のうち、ｂ０を、直交２偏波のうちのＸ偏波、直交２位相のうちのＩ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット１であるＸＩ１レーンに割り当て；ｂ１を、直交２偏波のうちのＸ偏波、直交２位相のうちのＱ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット１であるＸＱ１レーンに割り当て；ｂ２を、直交２偏波のうちのＹ偏波、直交２位相のうちのＩ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット１であるＹＩ１レーンに割り当て；ｂ３を、直交２偏波のうちＹ偏波、直交２位相のうちのＱ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット１であるＹＱ１レーンに割り当てる。ここでは、４つの物理レーン（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）と、タイムスロット番号を組み合わせて、新たにレーンとして定義している。
【００８５】
また、第２の系統の４ビット信号のうち、ｂ４を、直交２偏波のうちのＸ偏波、直交２位相のうちのＩ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット２であるＸＩ２レーンに割り当て；ｂ５を、直交２偏波のうちのＸ偏波、直交２位相のうちのＱ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット２であるＸＱ２レーンに割り当て；ｂ６を、直交２偏波のうちのＹ偏波、直交２位相のうちのＩ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット２であるＹＩ２レーンに割り当て；ｂ７を、直交２偏波のうちのＹ偏波、直交２位相のうちのＱ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット２であるＹＱ２レーンに割り当てる。
物理レーン・タイムスロット割当方法についても、図示しない外部からの要求により可変とする。
【００８６】
以上のように、ＸＩ１、ＸＱ１、ＹＩ１、ＹＱ１、ＸＩ２、ＸＱ２、ＹＩ１、ＹＱ２に対してマッピングを行い、物理レーン順序制御部１４にて、タイムスロット分の信号を時系列順に並べ、ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱの４レーンの信号を、送信波形処理部１１３へ出力する。
【００８７】
３ビット４次元の符号化変調を２つ組み合わせることにより、擬似的に６ビット８次元変調を行っていることに相当する。このようにして生成した電気信号を、後続の処理により光信号に変換する。信号点は、偏波多重ＱＰＳＫ信号の補集合となる。生成される光信号の偏波の概念については、実施の形態１及び実施の形態２と同じく図１３に示すとおりである。連続する２つのタイムスロットのうち、一方の偏波状態が直線偏波になり、他方の偏波状態が円偏波になる。周波数利用効率についても、実施の形態１と同じく、３ｂｉｔ／ｓｙｍｂｏｌとなる。
【００８８】
デマッピング部３２２は、受信波形処理部３２１から入力される４つのレーンと２タイムスロットの信号、ＸＩ１、ＸＱ１、ＹＩ１、ＹＱ１、ＸＩ２、ＸＱ２、ＹＩ１、ＹＱ２に基づいてデマッピングを行う。デマッピング部３２２中のシンボル蓄積部２１が、２タイムスロット分の４つのレーンの信号を蓄積し、後段の処理に用いる。シンボル蓄積方法は、図示しない外部からの要求により可変とする。
【００８９】
デマッピング部３２２中のビット尤度計算部２２では、４レーン・２タイムスロットからなる８次元の信号から元のビットを復元する。８次元信号のうち、ＸＩ１、ＸＱ１、ＹＩ１、ＹＱ１の４レーン（図１７のタイムスロット１におけるＸ偏波-Ｙ偏波間における上下の太線部分に相当）が第１の系統の４次元であり、３ビット分（ｂ０、ｂ１、ｂ２）の情報が載っている。２の３乗で８通りの組合せから尤もらしい３ビットの組合せを選択する。信頼度情報を付与する軟判定を組み合わせて行うようにしてもよい。また、ＸＩ２、ＸＱ２、ＹＩ２、ＹＱ２の４レーン（図１７のタイムスロット２におけるＸ偏波-Ｙ偏波間における上下の太線部分に相当）が第２の系統の４次元であり、３ビット分（ｂ４、ｂ５、ｂ６）の情報が載っている。同じく８通りの組合せから尤もらしい３ビットの組合せを選択する。こちらも、信頼度情報を付与する軟判定を組み合わせて行うようにしてもよい。これら２系統のデマッピング処理には、誤り訂正復号処理に一般的に用いられるＭａｘ−ＬｏｇＭＡＰ法やＭｉｎ−ｓｕｍ法等を適用することが可能である。ビット尤度計算方法は、図示しない外部からの要求により可変とする。
【００９０】
デマッピング部３２２中の論理レーン順序制御部２３では、ビット尤度計算部２２における処理により得られた合計６ビット（ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ４、ｂ５、ｂ６）、及び、場合によってはその信頼度情報で構成される情報について、符号処理部１１１における符号化と整合するように順序制御を行い、復号処理部３２３へ出力する。
【００９１】
実施の形態４．
図１８は、本発明の実施の形態４に係る光伝送方法のマッピングの概念を示している。光伝送システムの構成は実施の形態１と同様であるが、異なるのは、光送信部１００内部の送信電気処理部１１０内部のマッピング部１１２と、光受信部３００内部の受信電気処理部３２０内部のデマッピング部３２２の各動作である。
【００９２】
図１９は、本実施の形態４に係る光伝送方法について、処理の流れをフローチャートでまとめたものであり、以下、このフローチャートを参照して説明する。
【００９３】
マッピング部１１２は、誤り訂正符号化後（ステップＳ２１）の論理信号を１系統７ビット単位で扱う。ビット蓄積部１１では７ビットを蓄積する。ビットの蓄積方法については、図示しない外部からの要求により可変とする。
【００９４】
ビット付加部１２では、７ビット信号ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５、ｂ６に対して、排他的論理和を反転して１ビットを生成し、８ビット目の信号ｂ７を得る（ステップＳ２１）。８ビット信号ｂ０〜ｂ７のうち、論理「１」の数は奇数となる。このようにして１系統の８ビット信号ｂ０〜ｂ７を生成する。ビット付加方法についても、図示しない外部からの要求により可変とする。
【００９５】
物理レーン・タイムスロット割当部１３では、１系統の８ビット信号のうち、ｂ０を直交２偏波のうちのＸ偏波、直交２位相のうちのＩ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット１であるＸＩ１レーンに割り当て；ｂ１を、直交２偏波のうちのＸ偏波、直交２位相のうちのＱ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット１であるＸＱ１レーンに割り当て；ｂ２を、直交２偏波のうちのＹ偏波、直交２位相のうちのＩ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット１であるＹＩ１レーンに割り当て；ｂ３を、直交２偏波のうちのＹ偏波、直交２位相のうちのＱ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット１であるＹＱ１レーンに割り当て；ｂ４を、直交２偏波のうちのＸ偏波、直交２位相のうちのＩ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット２であるＸＩ２レーンに割り当て；ｂ５を、直交２偏波のうちのＸ偏波、直交２位相のうちのＱ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット２であるＸＱ２レーンに割り当て；ｂ６を、直交２偏波のうちのＹ偏波、直交２位相のうちのＩ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット２であるＹＩ２レーンに割り当て；ｂ７を、直交２偏波のうちのＹ偏波、直交２位相のうちのＱ軸、連続する２つのタイムスロットのうちのタイムスロット２であるＹＱ２レーンに割り当てる（ステップＳ２３）。これらは、図１８のタイムスロット１-２間及びＸ偏波-Ｙ偏波間における上下の太線部分に相当する。
物理レーン・タイムスロット割当方法についても、図示しない外部からの要求により可変とする。
【００９６】
以上のように、ＸＩ１、ＸＱ１、ＹＩ１、ＹＱ１、ＸＩ２、ＸＱ２、ＹＩ１、ＹＱ２に対してマッピングを行い、物理レーン順序制御部１４にて、２タイムスロット分の信号を時系列順に並べ、ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱの４レーンの信号を、送信波形処理部１１３へ出力する（ステップＳ２４、Ｓ２５）。
【００９７】
本実施の形態による光伝送方法は、７ビット８次元の符号化変調を行っていることに相当する。このようにして生成した電気信号を、後続の処理により光信号に変換して伝送する（ステップＳ６〜Ｓ２９）。信号点は、偏波多重ＱＰＳＫ信号の補集合となる。生成される光信号の偏波の概念については、実施の形態１及び実施の形態２と同じく図１１に示すとおりである。連続する２つのタイムスロットのうち、一方の偏波状態が直線偏波になり、他方の偏波状態が円偏波になる。周波数利用効率については、実施の形態１〜３よりも高く、３．５ｂｉｔ／ｓｙｍｂｏｌとなる。
【００９８】
デマッピング部３２２は、受信波形処理部３２１から入力される４つのレーンと２タイムスロットの信号、ＸＩ１、ＸＱ１、ＹＩ１、ＹＱ１、ＸＩ２、ＸＱ２、ＹＩ１、ＹＱ２に基づいてデマッピングを行う（ステップＳ３０〜Ｓ３２）。シンボル蓄積部２１が、２タイムスロット分の４つのレーンの信号を蓄積し、後段の処理に用いる。シンボル蓄積方法は、図示しない外部からの要求により可変とする。
【００９９】
ビット尤度計算部２２では、４レーン・２タイムスロットからなる８次元信号から元のビットを復元する（ステップＳ３３、Ｓ３４）。この８次元信号に対して、７ビット分（ｂ０〜ｂ６）の情報が載っている。２の７乗で１２８通りの組合せから尤もらしい７ビットの組合せを選択する。信頼度情報を付与する軟判定を組み合わせて行うようにしてもよい。１２８通りの探索は処理負荷が高いため、デマッピング処理には、効率的な誤り訂正復号処理を実現するために一般的に用いられるＭｉｎ−Ｓｕｍ法等を適用することにより処理負荷低減を図ることが望ましい。
ビット尤度計算方法は、図示しない外部からの要求により可変とする。
【０１００】
論理レーン順序制御部２３では、ビット尤度計算部２２における処理により得られた合計７ビット（ｂ０〜ｂ６）、及び、場合によってはその信頼度情報で構成される情報について、符号処理部１１１における符号化と整合するように順序制御を行い、復号処理部３２３へ出力する。
論理レーン順序制御方法は、図示しない外部からの要求により可変とする。
【０１０１】
上記の特許文献１に記載の方法では、本実施の形態と同じ３．５ｂｉｔ／ｓｙｍｂｏｌ（２偏波当たり）の周波数利用効率を実現するために、ＱＰＳＫの信号点配置のみでは対応できず、８ＰＳＫの信号点配置を組み合わせているため、ハードウエアや信号処理に求められる精度や回路実装負荷が高くなる。本実施の形態では、ＱＰＳＫの信号点配置のみを用いているため、これらの精度要求や回路実装負荷の上昇を抑え、効率的な回路実装が可能であるという効果も奏する。
【０１０２】
本発明では、チャネル当たりのシンボルレートを、主として１Ｇｓｙｍｂｏｌ／ｓから１００Ｇｓｙｍｂｏｌ／ｓの範囲として用いることが想定される。ただし、本発明は、シンボルレートを上記範囲に限定するものではない。複数チャネルの間で異なるシンボルレートの信号を混在させることも可能である。
【０１０３】
上記実施の形態１〜４では、信号点配置として偏波多重ＱＰＳＫ信号（４ｂｉｔ／ｓｙｍｂоｌ）の補集合を用いることを前提として説明した。これにより、元来、４ｂｉｔ／ｓｙｍｂоｌである周波数利用効率を３〜３．５ｂｉｔ／ｓｙｍｂоｌに落とすことで、符号化利得を得るとともに、近接するタイムスロットの間でストークスベクトルを直交させ、偏波依存性の劣化事象への耐力を高めることができる。基本となる変調方式の多値度を高めておくことで、さらに周波数利用効率を改善させることも可能である。
本発明に係る光伝送方法及び光伝送システムは、長距離大容量光伝送に有用である。
【０１０４】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  光伝送システム、１１  ビット蓄積部、１２  ビット付加部、１３  物理レーン・タイムスロット割当部、１４  物理レーン順序制御部、２１  シンボル蓄積部、２２  ビット尤度計算部、２３  論理レーン順序制御部、５１  デジタル・アナログ変換器、５２  変調器ドライバ、５３  光源、５４  偏波多重Ｉ／Ｑ光変調器、６１  局部発振光源、６２  コヒーレントレシーバ、６３  アナログ・デジタル変換器、７１  デジタル信号処理ＬＳＩ、８１  デジタル処理回路（送信側）、８２  デジタル処理回路（受信側）、１００  光送信部、１１０  送信電気処理部、１２０  光信号生成部、１１１  符号処理部、１１２  マッピング部、１１３  送信波形処理部、２００  光伝送部、２０１  光ファイバ伝送路、３００  光受信部、３１０  光信号検出部、３２０  受信電気処理部、３２１  受信波形処理部、３２２  デマッピング部、３２３  復号処理部、４０１  光送受信器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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