(57)【要約】  ナイキストより速い（ＦＴＮ）伝送を用いることによりスペクトル効率の向上を試みるシステムおよび方法が開示される。一実施形態では、伝送機における方法が、ビットをＫ個のビットストリームに分割する段階と、電力スケーリングされたＫ個のシンボルストリームを取得する段階と、電力スケーリングされた当該Ｋ個のシンボルストリームを組み合わせて伝送シンボルのストリームを取得する段階と、ＦＴＮ信号方式を用いて当該伝送シンボルのストリームを伝送する段階とを含む。受信機において、受信シンボルは、Ｋ個のシンボルストリームに分割され、（ｉ）Ｋ個のシンボルストリームのＫ番目のシンボルストリームを復調および復号化して、Ｋ番目のビットセットを取得すること、（ｉｉ）Ｋ番目のビットセットをＫ番目のシンボルセットにマッピングすること、および（ｉｉｉ）ｋ＝Ｋ−１，...，１のそれぞれについて、Ｋ個のシンボルストリームのｋ番目のシンボルストリームを復調および復号化して、ｋ番目のビットセットを取得することにより、復調および復号化が実行される。復調および復号化は、干渉除去を実行することを含む。
2019517179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送機において実行される方法であって、
複数のビットをＫ個のビットストリームに分割する段階と、
ｋ＝１，...Ｋのそれぞれについて、
それぞれの前方誤り訂正エンコーダを用いて前記Ｋ個のビットストリームのｋ番目のビットストリームを符号化して、ｋ番目の符号化されたビットストリームを取得することと、
前記ｋ番目の符号化されたビットストリームをそれぞれのシンボルにマッピングして、ｋ番目のシンボルストリームを取得することと、
それぞれの力率を前記ｋ番目のシンボルストリームに適用して、ｋ番目の電力スケーリングされたシンボルストリームを取得することと
により、電力スケーリングされたＫ個のシンボルストリームを取得する段階と、
電力スケーリングされた前記Ｋ個のシンボルストリームを組み合わせて、伝送シンボルのストリームを取得する段階と、
ナイキストより速い（ＦＴＮ）信号方式を用いて前記伝送シンボルのストリームを伝送する段階と
を備える方法。
【請求項２】
前記シンボルストリームのうちの１つに適用される前記それぞれの力率は、前記シンボルストリームのうちの別の１つに適用される前記それぞれの力率の大きさを超える大きさを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ｋ＝２，...，Ｋのそれぞれについて、前記ｋ番目のシンボルストリームに適用される前記それぞれの力率は、前記（ｋ−１）番目のシンボルストリームに適用される前記それぞれの力率の前記大きさ以上の大きさを有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ｋ＝２，...，Ｋのそれぞれについて、前記ｋ番目のシンボルストリームに適用される前記それぞれの力率は、
【数１３】
2019517179.tif 000015
の前記関係を満たし、Ｐｋは、前記ｋ番目のシンボルストリームの前記それぞれの力率であり、ρは、誤り制御符号が誤りのない性能を実現する信号対干渉プラス雑音比であり、σ２はチャネルの雑音分散であり、
【数１４】
2019517179.tif 000016
であり、τは前記ＦＴＮ信号方式の時間加速係数であり、ｈ（ｔ）は伝送パルスであり、Ｔは前記伝送パルスの時間幅である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
Ｋは、所定の符号化率および前記ＦＴＮ信号方式の所定の時間加速係数τに対するビット誤り率（ＢＥＲ）性能およびピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）性能の関数である、請求項１から４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
Ｋ個のブランチを備える伝送機であって、
前記Ｋ個のブランチの各ブランチは、Ｋ個のビットストリームのそれぞれを受信し、各ブランチは、それぞれの前方誤り訂正エンコーダと、それぞれのシンボルマッパと、それぞれの電力スケーラとを有し、
前記伝送機は、ｋ＝１，...Ｋのそれぞれについて、
前記ｋ番目のブランチのそれぞれの前記前方誤り訂正エンコーダを用いて前記Ｋ個のビットストリームのｋ番目のビットストリームを符号化して、ｋ番目の符号化されたビットストリームを取得することと、
前記ｋ番目のブランチのそれぞれの前記シンボルマッパを用いて、前記ｋ番目の符号化されたビットストリームをそれぞれのシンボルにマッピングして、ｋ番目のシンボルストリームを取得することと、
前記ｋ番目のブランチのそれぞれの前記電力スケーラを用いてそれぞれの力率を前記ｋ番目のシンボルストリームに適用して、ｋ番目の電力スケーリングされたシンボルストリームを取得することと
により、電力スケーリングされたＫ個のシンボルストリームを取得するよう構成され、
当該伝送機は更に、電力スケーリングされた前記Ｋ個のシンボルストリームを組み合わせて伝送シンボルのストリームを取得するよう構成され、ナイキストより速い（ＦＴＮ）信号方式を用いて前記伝送シンボルのストリームを伝送するよう構成される、伝送機。
【請求項７】
前記伝送機は、それぞれの力率を前記シンボルストリームのうちの１つに適用するよう構成され、前記それぞれの力率は、前記シンボルストリームのうちの別の１つに適用される前記それぞれの力率の大きさを超える大きさを有する、請求項６に記載の伝送機。
【請求項８】
ｋ＝２，...，Ｋのそれぞれについて、前記伝送機は、それぞれの力率を前記ｋ番目のシンボルストリームに適用するよう構成され、前記それぞれの力率は、前記（ｋ−１）番目のシンボルストリームに適用される前記それぞれの力率の前記大きさ以上の大きさを有する、請求項７に記載の伝送機。
【請求項９】
ｋ＝２，...，Ｋのそれぞれについて、前記伝送機は、
【数１５】
2019517179.tif 000017
の前記関係を満たすそれぞれの力率を前記ｋ番目のシンボルストリームに適用するよう構成され、Ｐｋは、前記ｋ番目のシンボルストリームの前記それぞれの力率であり、ρは、誤り制御符号が誤りのない性能を実現する信号対干渉プラス雑音比であり、σ２はチャネルの雑音分散であり、
【数１６】
2019517179.tif 000018
であり、τは前記ＦＴＮ信号方式の時間加速係数であり、ｈ（ｔ）は伝送パルスであり、Ｔは前記伝送パルスの時間幅である、請求項８に記載の伝送機。
【請求項１０】
Ｋは、所定の符号化率および前記ＦＴＮ信号方式の所定の時間加速係数τに対するビット誤り率（ＢＥＲ）性能およびピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）性能の関数である、請求項６から９の何れか一項に記載の伝送機。
【請求項１１】
受信機において実行される方法であって、
複数の受信シンボルをＫ個のシンボルストリームに分割する段階であって、前記Ｋ個のシンボルストリームのそれぞれは、それぞれの電力でナイキストより速い（ＦＴＮ）信号方式を用いて伝送された、分割する段階と、
前記Ｋ個のシンボルストリームの復調および復号化を、
（ｉ）前記Ｋ個のシンボルストリームの前記Ｋ番目のシンボルストリームを復調および復号化してＫ番目のビットセットを取得することであって、前記Ｋ番目のシンボルストリームは、前記Ｋ個のシンボルストリームのうちの少なくとも別の１つが伝送された電力よりも大きな電力で伝送された、取得することと、
（ｉｉ）前記Ｋ番目のビットセットをＫ番目のシンボルセットにマッピングすることと、
（ｉｉｉ）ｋ＝Ｋ−１，...，１のそれぞれについて、前記Ｋ個のシンボルストリームのｋ番目のシンボルストリームを復調および復号化してｋ番目のビットセットを取得することであって、前記復調および復号化は、前記Ｋ個のシンボルストリームのうちの前記（ｋ＋１）番目から前記Ｋ番目のシンボルストリームのうちの少なくとも１つを復調および復号化することにより取得されるビットからマッピングされたシンボルセットを用いて干渉除去を実行することを含む、取得することと
により実行する段階と
を備える方法。
【請求項１２】
前記Ｋ個のシンボルストリームの前記復調および復号化を前記実行する段階は、Ｎ回の反復を実行することを含み、前記Ｎ回の反復の各反復は、ステップ（ｉ）〜（ｉｉｉ）を含み、ｎ＝２，...，Ｎのそれぞれについて、前記ｎ回目の反復のステップ（ｉ）は、前記（ｎ−１）回目の反復中に前記１番目から前記Ｋ番目のシンボルストリームのうちの少なくとも１つを復調および復号化することにより取得されるビットからマッピングされたシンボルセットを用いた干渉除去を含む動作を実行することにより、前記Ｋ番目のシンボルストリームを復調および復号化することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ｋ＝２，...Ｋのそれぞれについて、前記ｋ番目のシンボルストリームは、前記（ｋ−１）番目のシンボルストリームを伝送するために使用される前記電力の前記大きさ以上の電力の大きさで伝送された、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
ｋ＝２，...，Ｋのそれぞれについて、前記ｋ番目のシンボルストリームに印加された前記電力は、
【数１７】
2019517179.tif 000019
の前記関係を満たし、Ｐｋは、前記ｋ番目のシンボルストリームに印加された前記電力であり、ρは、誤り制御符号が誤りのない性能を実現する信号対干渉プラス雑音比であり、σ２はチャネルの雑音分散であり、
【数１８】
2019517179.tif 000020
であり、τは前記ＦＴＮ信号方式の時間加速係数であり、ｈ（ｔ）は伝送パルスであり、Ｔは前記伝送パルスの時間幅である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記シンボルストリームはそれぞれ、同じ符号化および変調を有する、請求項１１から１４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１６】
Ｋ個のブランチを備える受信機であって、
前記Ｋ個のブランチの各ブランチは、Ｋ個のシンボルストリームのそれぞれを受信し、前記Ｋ個のシンボルストリームのそれぞれは、それぞれの電力でナイキストより速い（ＦＴＮ）信号方式を用いて伝送されたものであり、各ブランチは、それぞれの復調器およびそれぞれの前方誤り訂正デコーダを有し、
前記受信機は、前記Ｋ個のシンボルストリームの復調および復号化を、
（ｉ）前記Ｋ番目のブランチのそれぞれの前記復調器およびそれぞれの前記前方誤り訂正デコーダを用いて前記Ｋ個のシンボルストリームの前記Ｋ番目のシンボルストリームを復調および復号化してＫ番目のビットセットを取得することであって、前記Ｋ番目のシンボルストリームは、前記Ｋ個のシンボルストリームのうちの少なくとも別の１つが伝送された電力よりも大きな電力で伝送された、取得することと、
（ｉｉ）前記Ｋ番目のビットセットをＫ番目のシンボルセットにマッピングすることと、
（ｉｉｉ）ｋ＝Ｋ−１，...，１のそれぞれについて、前記ｋ番目のブランチのそれぞれの前記復調器およびそれぞれの前記前方誤り訂正デコーダを用いて前記Ｋ個のシンボルストリームのｋ番目のシンボルストリームを復調および復号化してｋ番目のビットセットを取得することであって、前記復調および復号化は、前記Ｋ個のシンボルストリームの前記（ｋ＋１）番目から前記Ｋ番目のシンボルストリームのうちの少なくとも１つを復調および復号化することにより取得されるビットからマッピングされたシンボルセットを用いて干渉除去を実行することを含む、取得することと
により実行するよう構成される、受信機。
【請求項１７】
前記受信機は、Ｎ回の反復を実行することにより前記Ｋ個のシンボルストリームの前記復調および復号化を実行するよう構成され、前記Ｎ回の反復の各反復は、前記受信機がステップ（ｉ）〜（ｉｉｉ）を実行することを含み、ｎ＝２，...，Ｎのそれぞれについて、前記ｎ回目の反復のステップ（ｉ）は、前記受信機が、前記（ｎ−１）回目の反復中に前記１番目から前記Ｋ番目のシンボルストリームのうちの少なくとも１つを復調および復号化することにより取得されるビットからマッピングされたシンボルセットを用いた干渉除去を含む動作を実行することにより、前記Ｋ番目のシンボルストリームを復調および復号化することを含む、請求項１６に記載の受信機。
【請求項１８】
ｋ＝２，...Ｋのそれぞれについて、前記ｋ番目のシンボルストリームは、前記（ｋ−１）番目のシンボルストリームを伝送するために使用される前記電力の前記大きさ以上の電力の大きさで伝送された、請求項１６または１７に記載の受信機。
【請求項１９】
ｋ＝２，...，Ｋのそれぞれについて、前記ｋ番目のシンボルストリームに印加された前記電力は、
【数１９】
2019517179.tif 000021
の前記関係を満たし、Ｐｋは、前記ｋ番目のシンボルストリームに印加された前記電力であり、ρは、誤り制御符号が誤りのない性能を実現する信号対干渉プラス雑音比であり、σ２はチャネルの雑音分散であり、
【数２０】
2019517179.tif 000022
であり、τは前記ＦＴＮ信号方式の時間加速係数であり、ｈ（ｔ）は伝送パルスであり、Ｔは前記伝送パルスの時間幅である、請求項１８に記載の受信機。
【請求項２０】
前記シンボルストリームはそれぞれ、同じ符号化および変調を有する、請求項１６から１９の何れか一項に記載の受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１６年４月１３日に出願された「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｆａｓｔｅｒ−ｔｈａｎ−Ｎｙｑｕｉｓｔ（ＦＴＮ）Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」と題する米国仮特許出願第６２／３２２，０７８号、および、２０１７年４月１２日に出願された「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｆａｓｔｅｒ−ｔｈａｎ−Ｎｙｑｕｉｓｔ（ＦＴＮ）Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」と題する米国特許出願第１５／４８５，２７２号に対する優先権を主張するものであり、これらの出願はどちらも参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
以下は、ナイキストより速い（ＦＴＮ）信号を伝送および受信することに関する。
【背景技術】
【０００３】
通信システムにおいて、データは、伝送機からチャネルを介して受信機に送信される。例えば、１つまたは複数のネットワークを介して、世界の一部分から別の部分にデータがルーティングされ得る。ここで、各ネットワークは、チャネルにより接続されたネットワークエンティティを含む。データが第１ネットワークエンティティから第２ネットワークエンティティへ伝送される予定の場合は、第１ネットワークエンティティの伝送機が、当該伝送機を第２ネットワークエンティティの受信機に接続するチャネルを介して、当該受信機にデータを伝送する。光ネットワークにおいて、チャネルは１つまたは複数の光ファイバを有する光チャネルであり得る。  
【０００４】
データの需要が高まるにつれて、チャネルを介してより多くのデータを伝送したいという要望が出てくる。チャネルのスペクトル効率は、チャネル上の所定の帯域幅にわたって伝送され得る情報速度を指す。対応してスペクトル効率を向上させることによってデータ速度を上げることが望ましい。  
【０００５】
スペクトル効率の向上を試みるための１つの手法は、より高次の変調を用いることである。このことは、チャネルを介して伝送される単一シンボルで表されるビットの数を増やすことを意味する。しかしながら、これには破綻の可能性がある。例えば、光通信システムの観点から見ると、より高次の変調を用いると、より高い出射電力を用いる必要があることが多い。より高い出射電力は非線形劣化の増大をもたらし得るため、出射電力に対して電力制約が課される可能性がある。より高次の変調を用いると、より高い分解能を有するアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）およびデジタル−アナログ（ＤＡＣ）変換器も必要となり得る。高いサンプリング速度において雑音が増えることがある。なぜなら、ＤＡＣ／ＡＤＣの組み合わせは、信号を切断してシンボル間干渉をもたらしやすい、帯域幅が制限されたローパスフィルタのように動作し得るからである。また、より高次の変調を用いた伝送は、ＩブランチおよびＱブランチの電力不均衡の影響をより多く受けやすいことがあり、かつ／または、ＩブランチとＱブランチとの間のスキューの影響をより多く受けやすいことがある。
【０００６】
別の手法は、各シンボルの伝送期間を短縮することで通信速度を上げることにより、データ速度の増加を試みることである。これにも破綻の可能性がある。例えば、光通信システムの観点から見ると、通信速度がより速い信号は、光フィルタを起因とする劣化に直面し得る。また、波長選択スイッチ、マルチプレクサ、デマルチプレクサ、および、光ネットワークにおける他のネットワーク要素は、制限された帯域幅と、急峻度が大き過ぎてより速い通信速度には対応不可能であり得るロールオフとを有することが多い。
【発明の概要】
【０００７】
ナイキストより速い（ＦＴＮ）伝送を用いることによりスペクトル効率の向上を試みるシステムおよび方法が開示される。ＦＴＮ伝送によって、変調次数を上げることもなければ伝送帯域幅を増やすこともなく、スペクトル効率の向上がもたらされ得る。
【０００８】
一実施形態では、伝送機において実行される方法が提供される。当該方法は、複数のビットをＫ個のビットストリームに分割する段階を含み得る。当該方法は更に、ｋ＝１，...Ｋのそれぞれについて、それぞれの前方誤り訂正エンコーダを用いてＫ個のビットストリームのｋ番目のビットストリームを符号化して、ｋ番目の符号化されたビットストリームを取得することと、当該ｋ番目の符号化されたビットストリームをそれぞれのシンボルにマッピングして、ｋ番目のシンボルストリームを取得することと、それぞれの力率を当該ｋ番目のシンボルストリームに適用して、ｋ番目の電力スケーリングされたシンボルストリームを取得することとにより、電力スケーリングされたＫ個のシンボルストリームを取得する段階を含み得る。当該方法は更に、電力スケーリングされた当該Ｋ個のシンボルストリームを組み合わせて、伝送シンボルのストリームを取得する段階を含み得る。当該方法は更に、ＦＴＮ信号方式を用いて当該伝送シンボルのストリームを伝送する段階を含み得る。
【０００９】
別の実施形態では、受信機において実行される、対応する方法が提供される。当該方法は、複数の受信シンボルをＫ個のシンボルストリームに分割する段階を含み得る。当該Ｋ個のシンボルストリームのそれぞれは、それぞれの電力でＦＴＮ信号方式を用いて伝送された。当該方法は更に、当該Ｋ個のシンボルストリームの復調および復号化を、（ｉ）当該Ｋ個のシンボルストリームのＫ番目のシンボルストリームを復調および復号化してＫ番目のビットセットを取得することであって、当該Ｋ番目のシンボルストリームは、当該Ｋ個のシンボルストリームのうちの少なくとも別の１つが伝送された電力よりも大きな電力で伝送された、取得すること、（ｉｉ）当該Ｋ番目のビットセットをＫ番目のシンボルセットにマッピングすること、および（ｉｉｉ）ｋ＝Ｋ−１，...，１のそれぞれについて、当該Ｋ個のシンボルストリームのｋ番目のシンボルストリームを復調および復号化してｋ番目のビットセットを取得することにより実行する段階を含み得る。  
【００１０】
幾つかの実施形態において、当該復調および復号化は、当該Ｋ個のシンボルストリームのうちの（ｋ＋１）番目からＫ番目のシンボルストリームのうちの少なくとも１つを復調および復号化することにより取得されるビットからマッピングされたシンボルセットを用いて干渉除去を実行することを含み得る。
【００１１】
対応する伝送機および受信機も開示される。
【００１２】
以下の説明を検討すれば、当業者には他の態様および特徴が明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
添付の図を参照しながら、単に一例として実施形態を説明する。
【００１４】
【図１】一実施形態に係る通信システムのブロック図である。
【００１５】
【図２】１つの例示的実装を示す、図１の伝送機のブロック図である。
【００１６】
【図３】１つの例示的実装を示す、図１の受信機のブロック図である。
【００１７】
【図４】シミュレーション結果を示している。
【図５】シミュレーション結果を示している。
【図６】シミュレーション結果を示している。
【００１８】
【図７】一実施形態に係る伝送機により実行される動作のフローチャートである。
【００１９】
【図８】一実施形態に係る受信機により実行される動作のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
ここで、例示を目的として、具体的な例示的実施形態について、図と共に以下に更に詳しく説明する。
【００２１】
［はじめに］  図１は、一実施形態に係る通信システム１００のブロック図である。通信システム１００は、伝送機１０４を有する第１エンティティ１０２と、受信機１０８を有する第２エンティティ１０６とを備える。伝送機１０４および受信機１０８は、チャネル１１０により接続される。データ伝送ｓ（ｔ）が、チャネル１１０を介して伝送機１０４から受信機１０８に送信される。データ伝送は、以下のように表され得る。
【数１】
2019517179.tif 000003
ここで、ｓ（ｔ）は、チャネル１１０を介して伝送されるデータ信号であり、ａ［ｎ］は、データ信号ｓ（ｔ）により伝送されるデータシンボルのシーケンスであり、ｈ（ｔ）は時間幅Ｔ秒のパルスである。Ｔはシンボル時間と呼ばれることがある。パルスｈ（ｔ）は、ｎＴ分のシフトに対して直交している。このことは、整数個のシンボル時間だけオフセットされる、パルスとパルスの時間反転複素共役バージョンとの積が積分ゼロを有していることを意味する。直交パルスｈ（ｔ）は、互いに「不可視」と考えられ得る。これによって、ｈ（ｔ）に整合するフィルタとサンプラとを用いた、受信機１０８におけるシンボル単位での最適検出が可能となり得る。  
【００２２】
しかしながら、以下に説明する実施形態では、ＦＴＮ信号方式が代わりに採用される。ＦＴＮ信号方式は、直交伝送の必要性をなくすことにより、隣り合う２つのパルス間の時間および／または周波数の間隔を減らしてスペクトル効率を上げ、結果として、シンボル間干渉および／またはキャリア間干渉の制御をもたらすことを目的とした線形変調方式である。
【００２３】
ＦＴＮが利用されると、以下の実施形態に示すように、データ伝送は、代わりに以下の通り表され得る。
【数２】
2019517179.tif 000004
ここで、τ（０＜τ＜１）は時間加速係数である。ナイキスト信号方式の場合はτ＝１であるが、ＦＴＮ信号方式の場合は０＜τ＜１である。
【００２４】
ＦＴＮ信号方式の使用によりデータ伝送ｓ（ｔ）にもたらされる干渉を軽減すべく、異なる検出手法が受信機１０８に実装され得る。  
【００２５】
以下に説明する実施形態では、時間領域において隣り合うサンプル間の間隔を減らす、一般化されたマルチストリーム（ＧＭＳ）ＦＴＮ伝送方法・システムが開示される。伝送信号ｓ（ｔ）は、適切な電力割当が適用される複数の独立したストリームの重ね合わせから成る。異なる電力負荷値に起因して、伝送信号ｓ（ｔ）は、単一ストリーム伝送を用いたＦＴＮ信号方式と比べて、より高いピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を示すことがある。伝送信号は、伝送パルスを用いて帯域制限される。受信機１０８には、ソフトシンボル干渉除去を用いてシンボル単位での検出を実行する反復多段復調および復号化方法が実装される。受信機１０８が光受信機であるような実施形態では、光劣化補償の後にシンボル単位での検出が行われる。
【００２６】
受信機１０８における幾つかの従来の検出方法では、最大事後確率（ＭＡＰ）イコライザまたは最尤系列推定（ＭＬＳＥ）イコライザを用いて、ＦＴＮ信号方式によりもたらされる干渉への対処を試みた。しかしながら、ＭＡＰイコライザおよびＭＬＳＥイコライザは、通常トレリスをベースとしたものであり、逐次処理を必要とする。ＭＡＰイコライザの実装の複雑性は、０（ＭＬ）である。ここで、Ｍはコンスタレーションのサイズであり、Ｌは、ＦＴＮ信号方式によりもたらされる有効なシンボル間干渉（ＩＳＩ）メモリである。時間加速係数τに応じて、ＩＳＩメモリは大きいこともある。以下の実施形態では、ＭＡＰおよびＭＬＳＥと比べて低い複雑性を有し得るシンボル単位での検出システムおよび方法が開示される。
【００２７】
［伝送機および受信機の例］図２は、１つの例示的実装を示す、図１の伝送機１０４のブロック図である。この例示的実装では、通信システム１００がコヒーレント光通信システムであると仮定する。チャネル１１０は、光チャネルとして図示されている。  
【００２８】
伝送機１０４はＫ個のブランチを含む。各ブランチは、スイッチ２００を介してビットストリームｕに連結される。各ブランチは、２０２Ａ〜２０２Ｋの符号が割り当てられたそれぞれの前方誤り訂正（ＦＥＣ）エンコーダを有する。各ＦＥＣエンコーダには、２０４Ａ〜２０４Ｋの符号が割り当てられたそれぞれのシンボルマッパが接続される。各シンボルマッパには、２０６Ａ〜２０６Ｋの符号が割り当てられたそれぞれの電力スケーリング要素が接続される。各電力スケーリング要素は、シンボルに力率の平方根を乗じる乗法演算を実行する。力率は電力負荷率と呼ばれることがある。各ブランチの出力側がスイッチ２１０を介してパルス整形器２０８に連結される。当該パルス整形器はデジタル−アナログ（ＤＡＣ）変換器２１２に接続される。ＤＡＣ２１２は電気−光変換器２１４に接続される。
【００２９】
ＦＥＣエンコーダ２０２Ａ〜Ｋ、シンボルマッパ２０４Ａ〜Ｋ、電力スケーリング要素２０６Ａ〜Ｋおよびパルス整形器２０８はそれぞれ、ＦＥＣエンコーダ２０２Ａ〜Ｋ、シンボルマッパ２０４Ａ〜Ｋ、電力スケーリング要素２０６Ａ〜Ｋおよびパルス整形器２０８のそれぞれの動作をプロセッサに実行させるための命令を実行するプロセッサを用いて実装され得る。同じプロセッサまたは異なるプロセッサが、各コンポーネントを実装するために使用され得る。代わりに、ＦＥＣエンコーダ２０２Ａ〜Ｋ、シンボルマッパ２０４Ａ〜Ｋ、電力スケーリング要素２０６Ａ〜Ｋおよびパルス整形器２０８はそれぞれ、ＦＥＣエンコーダ２０２Ａ〜Ｋ、シンボルマッパ２０４Ａ〜Ｋ、電力スケーリング要素２０６Ａ〜Ｋおよびパルス整形器２０８のそれぞれの動作を実行するための特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、グラフィクス処理装置（ＧＰＵ）またはプログラムされたフィールドプログラマブルゲートアレー（ＦＰＧＡ）といった専用回路であり得る。ＦＥＣエンコーダ２０２Ａ〜Ｋ、シンボルマッパ２０４Ａ〜Ｋ、電力スケーリング要素２０６Ａ〜Ｋおよびパルス整形器２０８の全てを実装するために、１セットの回路を専用に使用してよい。代わりに、ＦＥＣエンコーダ２０２Ａ〜Ｋ、シンボルマッパ２０４Ａ〜Ｋ、電力スケーリング要素２０６Ａ〜Ｋおよびパルス整形器２０８のうちの１つまたは幾つかを実装するために、異なる回路が使用されてもよい。ＤＡＣ２１２は、専用のＤＡＣチップを用いて実装され得る。電気−光変換器２１４は、電気領域から光領域に信号を変換する光変調器などの専用回路を用いて実装され得る。  
【００３０】
動作中、伝送される予定の複数のビットｕがＫ個のストリームｕ１，ｕ２，...，ｕＫに分割される。各ストリームはＫ個のブランチのそれぞれに送信される。ストリームｕ１，ｕ２，...，ｕＫは、スイッチ２００を用いて、ラウンドロビン方式でビットｕを分割することにより作成され得る。ビットストリームｕ１は、ＦＥＣエンコーダ２０２Ａを用いて符号化され、符号化されたビットストリームをもたらす。当該符号化されたビットストリームは次いで、全単射マッピング方式を用いてシンボルマッパ２０４Ａにより変調され、シンボルストリームを取得する。次いで、力率Ｐ１が当該シンボルストリームに適用され、電力スケーリングされたシンボルストリームａ１をもたらす。図示されているように、本実施形態では、シンボルストリームにＰ１の平方根を乗ずることにより力率Ｐ１が適用される。その他のストリームｕ２，...，ｕＫについては、その他のブランチのそれぞれにおいて同等の動作が行われる。
【００３１】
ビットがＫ個のストリームに分割されるので、並列処理に起因して、ＦＥＣエンコーダ２０２Ａ〜Ｋのクロッキングが、ビットを分割しない場合に比べて遅くなり得る。これによって計算の複雑性が低減し得る。
【００３２】
一般的に、Ｋ個のストリームそれぞれの符号化および変調は、残りのストリームから独立したものであり得る。例えば、ＦＥＣエンコーダ２０２Ａにより適用される符号化が、ＦＥＣエンコーダ２０２Ｂにより適用される符号化とは異なってよく、および／または、シンボルマッパ２０４Ａにより実行される変調が、シンボルマッパ２０４Ｂにより実行される変調とは異なってよい。しかしながら、本実施形態では、各ブランチで同じＦＥＣ符号が使用され、同じシンボルマッピングが使用される。すなわち、各ＦＥＣエンコーダ２０２Ａ〜Ｋが同じＦＥＣ符号を適用し、各シンボルマッパ２０４Ａ〜Ｋにより同じ変調方式が使用される。例えば、各ＦＥＣエンコーダ２０２Ａ〜Ｋにより低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号が使用されてよく、各シンボルマッパ２０４Ａ〜Ｋにより直角位相振幅変調（ＱＡＭ）が使用されてよい。
【００３３】
ストリームｕｋ（ｋ＝１，２，...，Ｋ）ごとに、ＦＥＣ符号化およびシンボルマッピングの後にそれぞれの力率Ｐｋが適用されて、ストリームａｋを生成する。均一な電力負荷としての同じ平均伝送電力Ｐａｖを維持すべく、力率Ｐｋは、Ｐ１＋Ｐ２＋...＋ＰＫ＝ＰａｖおよびＰＫ≧ＰＫ−１≧...≧Ｐ１となるよう選択され得る。そのため、ストリームａ１には最小の力率Ｐ１が適用され、ストリームａｋには最大の力率ＰＫが適用される。ＰＫが最大の大きさを有し、ＰＫ−１が２番目に大きな大きさを有し、...、Ｐ１が最小の大きさを有する。後述する変形例から明らかとなるように、これは力率を設定するたった１つの可能な方法である。
【００３４】
力率が適用された後、各ストリームａｋ（ｋ＝１，２，...，Ｋ）のシンボルは次いで、スイッチ２１０を用いて連結されて、伝送シンボルａ［ｎ］のストリームを生成する。具体的には、各ストリームａｋのシンボルが、シンボル速度にて、ラウンドロビン方式でスイッチ２１０を用いて選択されて、伝送シンボルａ［ｎ］＝｛ａ１１，ａ２１，...，ａＫ１，ａ１２，ａ２２，...，ａＫ２，...  ...，ａ１Ｎ，ａ２Ｎ，...ａＫＮ｝のストリームを生成する。ここで、ａｋｊはｋ番目のストリームのｊ番目のシンボルを示し、Ｎはストリームごとのシンボルの数である。
【００３５】
このとき、伝送シンボルａ［ｎ］のストリームは、Ｔ−直交の伝送パルスｈ（ｔ）を用いてパルス整形される。Ｔ−直交パルスは、当該パルスがｎＴ分のシフトに対して時間軸で直交していることを意味する。しかしながら、ＦＴＮ信号方式が使用されるため、シンボルａ［ｎ］がパルス整形される速度は１／Ｔ′＝１／τＴである。ここで、τは時間加速係数であり、０＜τ＜１である。
【００３６】
これに応じて、ＦＴＮ伝送信号は、
【数３】
2019517179.tif 000005
の形をとる。
【００３７】
次いでＤＡＣ２１２でのデジタル−アナログ変換が実行され、続いて電気−光変換器２１４での電気−光変換が実行され、光チャネル１１０を介してＦＴＮ信号Ｓａ（ｔ）の光学的バージョンが伝送される。
【００３８】
図３は、受信機１０８が図２の伝送機に相当するような例示的実装を示す、図１の受信機１０８のブロック図である。
【００３９】
受信機１０８は、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２２４に接続された光−電気変換器２２２を含み、ＡＤＣ２２４は整合フィルタ２２６に接続される。代わりに、整合フィルタ２２６がＡＤＣ２２４の前にあってもよく、その場合は、アナログ領域で整合フィルタリングが実行されることになる。
【００４０】
受信機１０８もＫ個のブランチを含む。各ブランチは、スイッチ２２８を介して整合フィルタ２２６の出力側に連結される。各ブランチは、２３０Ａ〜Ｋの符号が割り当てられたそれぞれのシンボル単位での事前確率（ＳＢＳ  ＡＰＰ）計算機を有する。各ＳＢＳ  ＡＰＰ計算機には、２３２Ａ〜Ｋの符号が割り当てられたそれぞれのシンボルデマッパが接続される。各シンボルデマッパには、２３４Ａ〜Ｋの符号が割り当てられたそれぞれのＦＥＣデコーダが接続される。各ＦＥＣデコーダの出力側は、２３６Ａ〜Ｋの符号が割り当てられたそれぞれのシンボルリマッパに接続される。  
【００４１】
光−電気変換器２２２は、光領域から電気領域に信号を変換するフォトダイオードなどの専用回路を用いて実装され得る。ＡＤＣ２２４は、専用のＡＤＣチップを用いて実装され得る。整合フィルタ２２６、ＳＢＳ  ＡＰＰ計算機２３０Ａ〜Ｋ、シンボルデマッパ２３２Ａ〜Ｋ、ＦＥＣデコーダ２３４Ａ〜Ｋおよびシンボルリマッパ２３６Ａ〜Ｋはそれぞれ、整合フィルタ２２６、ＳＢＳ  ＡＰＰ計算機２３０Ａ〜Ｋ、シンボルデマッパ２３２Ａ〜Ｋ、ＦＥＣデコーダ２３４Ａ〜Ｋおよびシンボルリマッパ２３６Ａ〜Ｋのそれぞれの動作をプロセッサに実行させるための命令を実行するプロセッサを用いて実装され得る。同じプロセッサまたは異なるプロセッサが、各コンポーネントを実装するために使用され得る。代わりに、整合フィルタ２２６、ＳＢＳ  ＡＰＰ計算機２３０Ａ〜Ｋ、シンボルデマッパ２３２Ａ〜Ｋ、ＦＥＣデコーダ２３４Ａ〜Ｋおよびシンボルリマッパ２３６Ａ〜Ｋはそれぞれ、整合フィルタ２２６、ＳＢＳ  ＡＰＰ計算機２３０Ａ〜Ｋ、シンボルデマッパ２３２Ａ〜Ｋ、ＦＥＣデコーダ２３４Ａ〜Ｋおよびシンボルリマッパ２３６Ａ〜Ｋのそれぞれの動作を実行するためのＡＳＩＣ、ＧＰＵまたはＦＰＧＡといった専用回路であり得る。整合フィルタ２２６、ＳＢＳ  ＡＰＰ計算機２３０Ａ〜Ｋ、シンボルデマッパ２３２Ａ〜Ｋ、ＦＥＣデコーダ２３４Ａ〜Ｋおよびシンボルリマッパ２３６Ａ〜Ｋの全てを実装するために、１セットの回路が専ら使用されてよい。代わりに、整合フィルタ２２６、ＳＢＳ  ＡＰＰ計算機２３０Ａ〜Ｋ、シンボルデマッパ２３２Ａ〜Ｋ、ＦＥＣデコーダ２３４Ａ〜Ｋおよびシンボルリマッパ２３６Ａ〜Ｋのうちの１つまたは幾つかを実装するために、異なる回路が使用されてもよい。  
【００４２】
動作中、伝送信号は、色分散などの劣化により光チャネル１１０において歪んでいる。増幅された自然放出などに起因する他の雑音も存在する。二重偏波伝送が使用されるような実施形態では、信号が偏波モード分散（ＰＭＤ）により更に劣化し得る。しかしながら、二重偏波伝送が使用されるような実施形態では、イコライザタップの最小２乗平均（ＬＭＳ）適応を採用した２×２バタフライイコライザ（ｂｕｔｔｅｒｆｌｙ  ｅｑｕａｌｉｚｅｒ）（不図示）が、ＰＭＤの軽減を試みるべく受信機１０８に実装され得る。
【００４３】
受信機１０８では、まず光−電気変換器２２２による光−電気変換が実行され、続いてＡＤＣ２２４によるアナログ−デジタル変換が実行され、受信信号のコヒーレント検出が実行される。コヒーレント検出は、（整合フィルタ２２６をによる）伝送パルスｈ（ｔ）への整合フィルタリングと、１／τＴの速度でのサンプリングとを含んでおり、
【数４】
2019517179.tif 000006
で示される、サンプリングされた出力ｙ［ｎ］を取得する。ここで、
【数５】
2019517179.tif 000007
は、ｈ（ｔ）のサンプリングされた自己相関関数であり、ｚ［ｎ］は、雑音分散σ２を有する、整合フィルタリングおよびサンプリング後の雑音シーケンスである。整合フィルタリングは色分散補償を含み得る。
【００４４】
受信されたシーケンスｙ［ｎ］は次いで、データｕが伝送機１０４において分割されたのと同じように、スイッチ２２８を用いてラウンドロビン方式でＫ個のストリームｙ１，ｙ２，...，ｙＫに分割される。具体的には、シーケンスｙ［ｎ］は、ｙｋ［ｎ］＝ｙ［Ｋ（ｎ−１）＋ｋ］（ｋ＝１，２，...，Ｋ、ｎ＝１，２，...，Ｎ）のように、Ｋ個のストリームに分割される。
【００４５】
次いで、復調および復号化が以下のようにＫ個の段階をおって進行する。まず、Ｋ番目のシンボルストリームｙｋの復調および復号化が、Ｋ番目のブランチにおいて開始する。最初にＫ番目のシンボルストリームの復調および復号化が開始するのは、ｙＫが最大電力を用いて伝送されたシンボルストリームに相当するからである。具体的には、ｙＫがストリームａＫに相当し、最大の大きさの力率ＰＫがストリームａＫに適用された。ｙＫのシンボルごとに、復調および復号化は以下のように進行する。まず、ＳＢＳ  ＡＰＰ計算機２３０Ｋが、当該シンボルのシンボル単位での事前確率を計算する。これは、（図３に点線２５０で示されているように）グローバル反復があると仮定すれば、前の反復中にＦＥＣデコーダから生成されたビットの更新された確率を用いることにより達成される。事前確率はゼロに初期化されている。すなわち、１回目の反復中は（または、グローバル反復がない場合は）同程度に確実である。なぜなら、その１回目の反復では（または、グローバル反復がない場合は）、ＦＥＣからビットに関する情報を入手できないからである。こうした確率は、現在のストリームを破損させる雑音および残留ＩＳＩの分散σ２を計算するために使用され、シンボルの事後確率は、
【数６】
2019517179.tif 000008
に比例する。次いで、ＳＢＳ  ＡＰＰ計算機２３０Ｋの出力がシンボルデマッパ２３２Ｋに送信され、シンボルデマッパ２３２Ｋは、当該シンボルのビットごとに対数尤度比（ＬＬＲ）を求めて出力する。当該ＬＬＲは次いでＦＥＣデコーダ２３４Ｋに入力され、ＦＥＣデコーダ２３４Ｋは、場合によっては、当該シンボルに対応する出力ＬＬＲまたは硬判定ビットという形で、伝送されたビットのより信頼できる推定値をＦＥＣ復号化により生成する。シンボルリマッパ２３６Ｋは次いで、ＦＥＣデコーダ２３４Ｋの出力を、コンスタレーション中の対応するシンボルにリマッピングし戻し、リマッピングされた当該シンボルは、ＳＢＳ  ＡＰＰ計算機Ｋ−１に送信される。図３において、復調器はＳＢＳ  ＡＰＰ計算機およびシンボルデマッパを含み、デコーダはＦＥＣデコーダを含む。
【００４６】
次いで、（Ｋ−１）番目のシンボルストリームｙＫ−１の復調および復号化が、（Ｋ−１）番目のブランチにおいて開始する。ｙＫ−１は、２番目に大きな電力を用いて伝送されたシンボルストリームに相当する。ｙＫ−１のシンボルごとに、復調および復号化は、Ｋ番目のブランチと同じように進行する。ただし、Ｋ番目のブランチのリマッピングされたシンボルをｙＫ−１から減算することによりソフト干渉除去が実行されることは例外とする。ソフト干渉除去は、Ｋ番目のブランチのシンボルのＩＳＩ寄与を全受信信号から除去することにより実行される。Ｋ番目のブランチのソフト復調シンボルを用いて、ＫＩＳＩで示される、Ｋ番目のストリームに起因するチャネルＩＳＩの推定値が、（Ｋ番目のストリームのシンボルとチャネルとの畳み込みにより）デコーダで再生成される。このＫＩＳＩは次いで全受信信号から減算され、これにより、全受信信号に対するＫ番目のストリームの干渉効果が除去される。これは、Ｋ番目のブランチに起因して存在するＩＳＩをなくすのに役立ち、この動作は、ＳＢＳ  ＡＰＰ計算機２３０Ｋ−１においてシンボル単位での事前確率を計算する直前に行われる。ＳＢＳ  ＡＰＰ計算機２３０Ｋ−１は次いで、減算後に信号の事前確率を計算する。
【００４７】
（Ｋ−２）番目のブランチから１番目のブランチにかけて、後続する各ブランチにおける後続する各ストリームの復調および復号化が行われ、先行する全ての実行中のブランチのリマッピングされたシンボルが、ソフト干渉除去に使用される。
【００４８】
最も強力な、すなわち最も強い信号ストリームｙＫが復号化されると、その他のストリームｙＫ−１〜ｙ１は干渉と見なされる。図３から明らかなように、ひとたび信号ストリームｙＫが復号化されると、復号化されたビットは、復号化された当該ビットに対応するシンボルへマッピングし戻され、次いで当該シンボルは、その他のストリームｙＫ−１〜ｙ１を復号化するときに減算される。同様に、信号ストリームｙＫ−１が復号化されると、その他のストリームは干渉と見なされ、ひとたび信号ストリームｙＫ−１が復号化されると、復号化されたビットは、復号化された当該ビットに対応するシンボルへマッピングし戻され、次いで当該シンボルは、その他のストリームｙＫ−２〜ｙ１を復号化するときに減算される。このプロセスは、ｙ１が復号化されるまで継続する。  
【００４９】
先ほど説明した復調および復号化方法には、全てのブランチの統合復号化が実行されているわけではないことから複雑性が低減し得るという点で、潜在的利益がある。統合復号化の代わりに、各ストリームの逐次復号化が、前に復号化されたストリームからの情報を用いて実行される。これによって、全てのストリームの統合復号化に比べると、復号化の複雑性が低減したかもしれない。また、先ほど説明した復調および復号化方法では、ストリーム間の相対電力差分を活用する。
【００５０】
所定の反復では、ＦＥＣデコーダから取得された事前確率のセットによって等化アルゴリズムが有効になる。「Ｔｉｍｅ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｐａｃｋｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓ：Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ａｎｄ  Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｓｃｈｅｍｅｓ」（Ａ．Ｂａｒｂｉｅｒｉ、Ｄ．ＦｅｒｔｏｎａｎｉおよびＧ．Ｃｏｌａｖｏｌｐｅ著、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．掲載、ｖｏｌ．５７、ｎｏ．１０、ｐｐ．２９５１−２９５９、２００９年１０月（「Ｂａｒｂｉｅｒｉ他の論文」））の第ＶＩ節で説明されているのと同じアルゴリズムを用いて、外因性確率が計算され得る。
【００５１】
矢印２５０で示されているように、復調および復号化プロセスのグローバル反復が実行され得る。矢印２５０は、グローバル反復がオプションであることを示すために点状となっている。同様に、シンボルリマッパ２３６Ａが点線を用いて示されている。なぜなら、シンボルリマッパ２３６Ａは、グローバル反復がある場合にのみ使用されるからである。グローバル反復が実行されるときはいつでも、前の反復における１番目のブランチから（Ｋ−１）番目のブランチにかけてのリマッピングされたシンボルが、現在の反復におけるＫ番目のブランチでのソフト干渉除去に使用される。グローバル反復はオプションであるが、図示されている実施形態は、ブランチの統合復号化が実行されないことから、許容可能な複雑性の観点から見ると、グローバル反復を実装するのにうまく適合しているかもしれない。このことによって、復号レイテンシを減らすことができ、そのため複数回の反復を実行するのに十分な時間を残すことができる。グローバル反復の回数はシステム設計者により設定されてもよいし、（例えばシンドロームを用いて、）復号化されたビットの出力に基づいて、動作中に１回または複数回のグローバル反復を実行するかどうかを受信機１０８が決定してもよい。より小さな時間加速係数が使用される場合は、より多くのグローバル反復が必要とされること、または所望されることもある。しかしながら、全体の複雑性は依然として、ＭＡＰ等化よりも小さいかもしれない。
【００５２】
［力率の選択］先ほど説明した実施形態では、各ストリームに印加される電力の大きさがストリームごとに増大する。これにより、最小の大きさの電力がストリーム１に印加され、最大の大きさの電力がストリームＫに印加される。１つの実装では、各ストリームａＫへの電力割当が以下のように計算される。すなわち、信号対干渉プラス雑音比ρで誤りのない性能を実現する所定の誤り訂正符号については、その場合、ｋ番目のストリームに対する力率Ｐｋが
【数７】
2019517179.tif 000009
として計算される。
【００５３】
σ２はチャネルの雑音分散である。選択された値Ｐ１に始まって、Ｐｋが取得されるまで、連続的な評価が実行され得る。代わりに、ｋ＝２，...，Ｋ，の場合は、力率Ｐｋが
【数８】
2019517179.tif 000010
として選択され得る。すなわち、Ｐｋはこの式の右辺で計算された値より大きいか、またはそれに等しい任意の値として選択され得る。
【００５４】
上記の力率の式は、「Ｂｉｎａｒｙ  ｆａｓｔｅｒ  ｔｈａｎ  Ｎｙｑｕｉｓｔ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｖｉａ  ｎｏｎ−ｕｎｉｆｏｒｍ  ｐｏｗｅｒ  ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ」（Ｙ．ＫｉｍおよびＪ．Ｂａｊｃｓｙ著、１３ｔｈ  Ｃａｎａｄｉａｎ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ掲載、Ｊｕｎｅ  ２０１３、ｐｐ．１８０−１８５（「Ｋｉｍ他の論文））の式とは異なる。特に、上記の力率の式は、Ｋｉｍ他の論文において提案されている方式で回避された、生じ得るストリーム内干渉に対処する。Ｋｉｍ他の論文で提案されている方式では、τの値が１／Ｋに限定される。このことは、システム設計にとって限定的であり得る。本実施形態では、τの値が１／Ｋに限定されることはない。
【００５５】
別の実施形態において、力率Ｐｋは、例えば、Ｂａｒｂｉｅｒｉ他の論文で説明されている方法と同様の方式で、全体的な実現可能速度が最大化されるよう選択され得る。このように力率を選択すると、全体的な実現可能速度が最大化されるまでは、一定数のストリームを考慮して、出力範囲で電力スイープを実行すること、および、力率を繰り返し選択することが伴い得る。このように力率を選択すると、上記の式を用いた場合より優れた性能がもたらされ得る。しかしながら、実現可能速度が最大化されるよう力率を選択すると、ストリームａＫごとに異なる変調率および符号化率を用いることが必要となり得る。
【００５６】
別の実施形態では、以下のように発見的解決法が使用される。すなわち、多数のストリームを想定して、最高（最大の大きさ）の力率を有するストリームに対する力率を選択するために、式
【数９】
2019517179.tif 000011
が使用される。次いで、その他のストリーム全てに対する力率が、均一な電力割当を想定して、同一のより小さな値として選択される。
【００５７】
より一般的には、図２および図３の実施形態に示すように、力率が全て異なる値である必要はなく、および／または、各ストリームに対して前のストリームを超える大きさを有する力率が適用される必要はない。しかしながら、ストリームのうちの少なくとも１つに対して、別のストリームに適用された力率を超える大きさの力率が適用されることが想定される。
【００５８】
［シミュレーション］異なる電力負荷シナリオの効果を考慮すべく、シミュレーションが実行された。当該シミュレーションは、過剰帯域幅＝０．２２でルートレイズドコサイン（ＲＲＣ）パルス整形と共に実行された。使用されたＦＥＣ符号は、符号語の長さが６４８００ビットの標準的な低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）デジタルビデオブロードキャスティング−衛星用−第２世代（ＤＶＢ−Ｓ２）符号であった。
【００５９】
異なる電力が異なるパルスストリームに割り当てられるので、ピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）は、均一な電力割当と比べて増大する。ＰＡＰＲに影響を及ぼす２つの設計パラメータは、ストリームの数ＫおよびＦＴＮ時間加速係数τである。
【００６０】
ＦＴＮパラメータτは、所定の符号化率について、１偏波あたり２ビット／ｓ／Ｈｚの目標スペクトル効率が実現されるよう選択された。結果として、３／４、４／５、５／６および８／９の符号化率については、τの対応する値がそれぞれ０．６１、０．６６、０．６８および０．７３であった。色分散パラメータβ２＝−２２．６３ｐｓ２／ｋｍ、偏波モード分散
【数１０】
2019517179.tif 000012
を有する長さ１０００ｋｍの光ファイバを介する二重偏波四位相偏移変調（ＤＰ−ＱＰＳＫ）伝送が考慮された。  
【００６１】
図４には、実現可能速度の観点から見た評価が示されている。τの値を減らすと、ナイキスト伝送（τ＝１；Ｋ＝１）に比べて、スペクトル効率の向上がもたらされる。更に、τの所定値については、データストリームの数Ｋを増やすと、単一ストリーム伝送に比べて、更なる性能の向上がもたらされ得る。こうした性能の向上は、図５のビット誤り率（ＢＥＲ）曲線から観察できるように、より低い伝送電力を用いて、または、より低い光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）で同等に、同じスペクトル効率を実現することに置き換えられる。τ＝０．７３、τ＝０．６６だと、ＭＡＰイコライザを用いたＦＴＮ伝送によってより優れた性能が実現されるが、τが０．６１まで低下すると、ＧＭＳ方式によってより優れた性能が実現される。異なる電力負荷に起因して、性能の向上は、Ｋ＝３個のストリームでのＦＴＮ伝送と、受信機における複雑性の低いシンボル単位での検出とにより実現される。別の重要な観察としては、異なるタプルのτおよび符号化率を想定して、最高の性能をもたらすＭＡＰイコライザの性能とＧＭＳ方式の性能とを比べると、無視できる程度の性能損失があることが挙げられる。最後に、提案されているＧＭＳ方式は、図６に示されているようにＰＡＰＲの観点から評価される。τの所定値については、ストリームの数を増やすと、ＰＡＰＲのより高い値がもたらされる。また、所定数のストリームについては、τの値を減らすと、ＰＡＰＲのより高い値がもたらされる。こうした結果は、ＰＡＰＲと実現可能な最高速度または最高ＢＥＲ性能との間にトレードオフが存在することを示唆している。Ｋの値は、目標とする性能がＫの最小値を用いて実現され得るような方法で選択されるべきである。結果として、τ＝０．６１、τ＝０．６６の場合は、Ｋ＝３の場合に最高のＢＥＲ性能が得られると判断され、τ＝０．６８、τ＝０．７３の場合は、Ｋ＝２の場合に最高のＢＥＲ性能が得られると判断された。
【００６２】
そのため、幾つかの実施形態では、所定の符号化率およびＦＴＮ信号方式の所定の時間加速係数τに関するＢＥＲ性能およびＰＡＰＲ性能の関数として、ストリームの数Ｋを選択する方法が提供される。
【００６３】
本明細書で開示される実施形態の想定される利益は以下の通りである。本明細書で開示される実施形態を実装するために必要とされる伝送機／受信機の変形は、デジタル領域に属するものであり、すなわち、デジタル信号処理（ＤＳＰ）の変更例である。ＦＴＮ信号方式に起因するＩＳＩの存在にもかかわらず、依然として、ガウス信号方式向けに設計または最適化されたレガシーＦＥＣが、場合によっては、性能を著しく損失することもなければ、（整合フィルタリングに加えて）白色化フィルタもなく使用され得る。計算の複雑性は、例えば、「Ｃａｓｔｉｎｇ  １  Ｔｂ／ｓ  ＤＰ−ＱＰＳＫ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｉｎｔｏ  ２００  ＧＨｚ  ｂａｎｄｗｉｄｔｈ」（Ｌ．Ｐｏｔｉ、Ｇ．Ｍｅｌｏｎｉ、Ｇ．Ｂｅｒｒｅｔｔｉｎｉ、Ｆ．Ｆｒｅｓｉ、Ｍ．Ｓｅｃｏｎｄｉｎｉ、Ｔ．Ｆｏｇｇｉ、Ｇ．Ｃｏｌａｖｏｌｐｅ、Ｅ．Ｆｏｒｅｓｔｉｅｒｉ、Ａ．Ｄ'Ｅｒｒｉｃｏ、Ｆ．Ｃａｖａｌｉｅｒｅ、Ｒ．ＳａｂｅｌｌａおよびＧ．Ｐｒａｔｉ著、３８ｔｈ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｏｎｆ．およびＥｘｈ．ｏｎ  Ｏｐｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．掲載、２０１２年９月、ｐｐ．１−３）で開示されているＭＡＰイコライザなどの幾つかの他のＦＴＮイコライザに比べると、低いかもしれない。本明細書で開示される実施形態は、データストリームの数およびＦＴＮ信号方式が、異なる性能測定基準を想定して別個に最適化され得るという点で、柔軟性があるものと見なされ得る。例えば、所定のＦＴＮ信号速度で実現可能な最高速度の所望のマージンに含まれる、ストリームの最小数が選択され得る。また、Ｋｉｍ他の論文の方式とは異なり、本明細書で開示される実施形態では、ナイキスト速度で伝送されることに各ストリームを限定することはなく、これによって、より広範の合理的なＦＴＮ時間加速係数が実現される。本明細書で開示される実施形態では、多段式のシンボル単位での検出を採用している。この検出は、ソフトシンボル干渉除去法と共に、複雑性が低いものと考えられ得る。τの値を減らすと、複雑性を犠牲にすることなくスペクトル効率の向上がもたらされ得る。また、本明細書で開示される実施形態は、出射電力を増やすことなくスペクトル効率を上げることができ、制限された帯域幅のネットワーク要素に対してロバストであり得る。本明細書で開示される実施形態では、受信機において対処可能な複雑性でＦＴＮ信号を復号化できるかもしれない。本明細書で開示される実施形態では、一般化されたマルチストリームＦＴＮ伝送の最適な電力負荷手法を提供することが可能であり得る。本明細書で開示される実施形態では、非二進伝送に適用可能なシンボル単位でのＦＴＮ検出を提供することが可能であり得る。ＭＡＰ／ＭＬＳＥイコライザとは異なり、本明細書で開示される実施形態における検出方法は、時間加速係数とは無関係であり得る。本明細書で開示される実施形態のシンボル単位での検出を使用すると、さしたる性能の低下もなく、ＦＴＮイコライザの複雑性が低減し得る。ＦＴＮを用いてスペクトル効率を上げることにより、本明細書の幾つかの実施形態で開示されるように、通信速度が減少し得る、かつ／または、より安価なオプトエレクトロニクスが使用され得る。また、こうした複��性の低減によって、シリコンに実行可能に実装される受信機アーキテクチャが実現され得る。
【００６４】
［他の例示的なシステムおよび方法］図２および図３との関連で先ほど説明した伝送機および受信機は、１つの具体的な例である。更なる変形例および一般化例は以下の通りである。
【００６５】
図７は、一実施形態に係る伝送機により実行される動作のフローチャートである。当該伝送機は、実行すべき方法のステップが実現される任意の構造を有し得る。図２の伝送機は単に一例である。
【００６６】
ステップ４０２では、ビットがＫ個のビットストリームに分割される。例として、これは、例えば図２のスイッチ２００と同じようなスイッチを用いて行われ得る。
【００６７】
ステップ４０４では、電力スケーリングされたＫ個のシンボルストリームが取得される。図２との関連で、これを行うための１つの方法について説明する。一実施形態では、ｋ＝１，...Ｋのそれぞれについて、それぞれの前方誤り訂正符号を用いてＫ個のビットストリームのｋ番目のビットストリームを符号化して、ｋ番目の符号化されたビットストリームを取得する動作と、当該ｋ番目の符号化されたビットストリームをそれぞれのシンボルにマッピングして、ｋ番目のシンボルストリームを取得する動作と、それぞれの力率を当該ｋ番目のシンボルストリームに適用して、ｋ番目の電力スケーリングされたシンボルストリームを取得する動作とが実行され得る。
【００６８】
ステップ４０６では、電力スケーリングされたＫ個のシンボルストリームが組み合わされて、伝送シンボルのストリームが取得される。例として、これは、例えば図２のスイッチ２１０と同じようなスイッチを用いて行われ得る。
【００６９】
ステップ４０８では、ＦＴＮ信号方式を用いて伝送シンボルのストリームが伝送される。例として、これは、１／τＴの速度でシンボルを生成する、例えば図２のパルス整形器２０８と同じようなパルス整形器を用いて行われ得る。パルス整形は、よりチャネルに整合するルートレイズドコサイン（ＲＲＣ）パルスのような形状となるよう、ある特定の通信速度Ｂでデジタル領域において行われ得る。パルスは、デジタル化された幾つかのサンプルを用いて表されてよく、過剰帯域幅を表す用語αで示される必要な信号帯域幅より若干広いサポートを有してもよい。ここで、αは０．１〜０．５の範囲内の標準値を有する。
【００７０】
幾つかの実施形態では、シンボルストリームのうちの１つに適用されるそれぞれの力率が、シンボルストリームのうちの別の１つに適用されるそれぞれの力率の大きさを超える大きさを有する。幾つかの実施形態では、ｋ＝２，...，Ｋのそれぞれについて、ｋ番目のシンボルストリームに適用されるそれぞれの力率が、（ｋ−１）番目のシンボルストリームに適用されるそれぞれの力率の大きさ以上の大きさを有する。幾つかの実施形態では、ｋ番目のシンボルストリームに適用されるそれぞれの力率が、
【数１１】
2019517179.tif 000013
の関係を満たす。ここで、Ｐｋはｋ番目のシンボルストリームのそれぞれの力率であり、ρは、誤り制御符号が誤りのない性能を実現する信号対干渉プラス雑音比であり、σ２はチャネルの雑音分散であり、
【数１２】
2019517179.tif 000014
である。ここで、τはＦＴＮ信号方式の時間加速係数であり、ｈ（ｔ）は伝送パルスであり、Ｔは伝送パルスの時間幅である。幾つかの実施形態では、Ｋが所定の符号化率およびＦＴＮ信号方式の所定の時間加速係数τに対するＢＥＲ性能およびＰＡＰＲ性能の関数である。幾つかの実施形態では、Ｋ個のビットストリームの各ビットストリームについてそれぞれの前方誤り訂正符号が同じであるが、そうである必要はない。幾つかの実施形態では、それぞれの前方誤り訂正符号がＬＤＰＣ符号であるが、他のＦＥＣ符号が代わりに使用されてもよい。幾つかの実施形態では、ｋ番目の符号化されたビットストリームをそれぞれのシンボルにマッピングすることにＱＡＭを適用することが含まれるが、他の変調方式が代わりに使用されてもよい。幾つかの実施形態では、伝送機がコヒーレント光伝送機である。しかしながら、当該実施形態が光学的環境に限定されることはない。本明細書で説明する方法では、電気領域において動作する無線通信システムまたは有線通信システムなどの他の通信システムに等しく適用する。
【００７１】
図８は、一実施形態に係る受信機により実行される動作のフローチャートである。当該受信機は、実行すべき方法のステップが実現される任意の構造を有し得る。図３の受信機は単に一例である。
【００７２】
ステップ５０２では、受信シンボルがＫ個のシンボルストリームに分割される。例として、これは、例えば図３のスイッチ２２８のようなスイッチを用いて実行され得る。シンボルストリームのそれぞれは、それぞれの電力でＦＴＮ信号方式を用いて伝送された。シンボルストリームのうちの幾つかに適用されたそれぞれの電力は、同じものまたは異なるものであり得る。  
【００７３】
ステップ５０４では、Ｋ個のシンボルストリームの復調および復号化が実行される。図３との関連で、これを行うための１つの方法について説明する。一実施形態では、（ｉ）Ｋ個のシンボルストリームのＫ番目のシンボルストリームを復調および復号化して、Ｋ番目のビットセットを取得する動作、（ｉｉ）当該Ｋ番目のビットセットをＫ番目のシンボルセットにマッピングする動作、（ｉｉｉ）ｋ＝Ｋ−１，...，１のそれぞれについて、Ｋ個のシンボルストリームのｋ番目のシンボルストリームを復調および復号化して、ｋ番目のビットセットを取得する動作が実行され得る。
【００７４】
幾つかの実施形態では、Ｋ番目のシンボルストリームが、Ｋ個のシンボルストリームのうちの少なくとも別の１つが伝送された電力よりも大きな電力で伝送された。  
【００７５】
幾つかの実施形態では、（ｉｉｉ）の復調および復号化が、例えば図３に示されているように、Ｋ個のシンボルストリームのうちの（ｋ＋１）番目からＫ番目のシンボルストリームを復調および復号化することにより取得されるビットからマッピングされた（ｋ＋１）番目からＫ番目のシンボルセットを用いて干渉除去を実行することを含む。しかしながら、より一般的には、（ｋ＋１）番目からＫ番目のシンボルストリームを復調および復号化することにより取得されるビットからマッピングされた（ｋ＋１）番目からＫ番目のシンボルセットの全てが干渉除去に使用される必要はない。他の実施形態では、前に復号化されたシンボルストリームのうちの幾つかに含まれるシンボルのみが、干渉除去を実行するために使用され得る。例えば、幾つかの実施形態では、（ｉｉｉ）の復調および復号化が、Ｋ個のシンボルストリームのうちの（ｋ＋ｎ）番目のシンボルストリームを復調および復号化することにより取得されるビットからマッピングされたシンボルセットを少なくとも用いて干渉除去を実行することを含む。ここで、ｎは１〜Ｋ−ｋの値である。例えば、（ｋ＋ｎ）番目のシンボルストリームは、復号化されている現在のシンボルへの干渉のうちの大部分（または多く）を有するシンボルストリームであり得る。
【００７６】
幾つかの実施形態では、Ｋ個のシンボルストリームの復調および復号化を実行することが、Ｎ回の反復を実行することを含み得る。当該Ｎ回の反復の各反復は、ステップ（ｉ）〜（ｉｉｉ）を含み得る。ｎ＝２，...，Ｎのそれぞれについて、ｎ回目の反復のステップ（ｉ）は、干渉除去を含む動作を実行することによりＫ番目のシンボルストリームを復調および復号化することを含み得る。幾つかの実施形態では、干渉除去が、例えば図３の点線で示されているように、（ｎ−１）回目の反復中に１番目からＫ番目のシンボルストリームを復調および復号化することにより取得されるビットからマッピングされたシンボルセットを使用することを含み得る。より一般的には、（ｎ−１）回目の反復中に１番目からＫ番目のシンボルストリームの全てが干渉除去に使用される必要はない。他の実施形態では、（ｎ−１）回目の反復中に復号化された１番目からＫ番目のシンボルストリームのうちの幾つかのみが、干渉除去を実行するために使用され得る。
【００７７】
幾つかの実施形態では、ｋ＝２，...Ｋのそれぞれについて、ｋ番目のシンボルストリームが、（ｋ−１）番目のシンボルストリームを伝送するために使用される電力の大きさ以上の電力の大きさで伝送された。幾つかの実施形態では、シンボルストリームがそれぞれ同じ符号化および変調を有するが、そうである必要はない。符号化および／または変調は、ストリームのうちの幾つかまたは全てについて異なってよい。幾つかの実施形態では、シンボルストリームがそれぞれＬＤＰＣ符号化を有してよく、復号化がＬＤＰＣ復号化を実行することを含むであろう。幾つかの実施形態では、シンボルストリームがそれぞれＱＡＭを有する。しかしながら、他の変調および／または符号化が代わりに使用されてもよい。
【００７８】
本発明についてその具体的な特徴および実施形態を参照しながら説明してきたが、これらに対する様々な修正および組み合わせが、本発明から逸脱することなく行われ得る。これに応じて、説明および図面は、添付の請求項で定義されているように、本発明の幾つかの実施形態の単なる例示として見なされるべきであり、本発明の範囲に含まれている任意および全ての変形、変形例、組み合わせまたは均等物を包含するものと想定される。そのため、本発明およびその利点について詳しく説明してきたが、本明細書では、添付の請求項で定義されているように、本発明から逸脱することなく様々な変更、置き換えおよび修正が行われ得る。更に、本願の範囲は、本明細書で説明するプロセス、機械、製品、組成物、手段、方法およびステップの特定の実施形態に限定されることを目的とするものではない。本発明の開示から当業者には容易に解るように、現存しているか、または後ほど開発されるプロセス、機械、製品、組成物、手段、方法またはステップは、本明細書で説明されている、対応する実施形態と実質的に同じ機能を実行するか、または実質的に同じ結果を実現するものであり、本発明に従って利用され得る。これに応じて、添付の請求項は、係るプロセス、機械、製品、組成物、手段、方法またはステップをその範囲に含めることを目的としている。
【００７９】
更に、本明細書で例示されている、命令を実行するモジュール、コンポーネントまたはデバイスは何れも、コンピュータ／プロセッサ可読命令、データ構造、プログラムモジュールおよび／または他のデータといった情報を記憶するための１つまたは複数の非一時的コンピュータ／プロセッサ可読記憶媒体を含んでもよいし、これらにアクセスしてもよい。非一時的コンピュータ／プロセッサ可読記憶媒体の例の非包括的なリストには、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイス、コンパクトディスク・リードオンリメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタルビデオディスクまたはデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイディスク（登録商標）または他の光記憶装置などの光ディスク、任意の方法または技術で実装される揮発性および不揮発性の取り外し可能および取り外し不可能な媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、電気消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリまたは他のメモリ技術が含まれる。係る非一時的コンピュータ／プロセッサ記憶媒体は何れも、デバイスの一部であってよく、または、デバイスにアクセス可能もしくは接続可能であってよい。本明細書で説明するアプリケーションまたはモジュールは何れも、係る非一時的コンピュータ／プロセッサ可読記憶媒体により記憶または保持され得るコンピュータ／プロセッサ可読／実行可能命令を用いて実装され得る。
【図１】
2019517179.tif 000023
【図２】
2019517179.tif 000024
【図３】
2019517179.tif 000025
【図４】
2019517179.tif 000026
【図５】
2019517179.tif 000027
【図６】
2019517179.tif 000028
【図７】
2019517179.tif 000029
【図８】
2019517179.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月12日(2018.11.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送機において実行される方法であって、
複数のビットをＫ個のビットストリームに分割する段階と、
ｋ＝１，...Ｋのそれぞれについて、
それぞれの前方誤り訂正エンコーダを用いて前記Ｋ個のビットストリームのｋ番目のビットストリームを符号化して、ｋ番目の符号化されたビットストリームを取得することと、
前記ｋ番目の符号化されたビットストリームをそれぞれのシンボルにマッピングして、ｋ番目のシンボルストリームを取得することと、
それぞれの力率を前記ｋ番目のシンボルストリームに適用して、ｋ番目の電力スケーリングされたシンボルストリームを取得することと
により、電力スケーリングされたＫ個のシンボルストリームを取得する段階と、
電力スケーリングされた前記Ｋ個のシンボルストリームを組み合わせて、伝送シンボルのストリームを取得する段階と、
ナイキストより速い（ＦＴＮ）信号方式を用いて前記伝送シンボルのストリームを伝送する段階と
を備える方法。
【請求項２】
前記シンボルストリームのうちの１つに適用される前記それぞれの力率は、前記シンボルストリームのうちの別の１つに適用される前記それぞれの力率の大きさを超える大きさを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ｋ＝２，...，Ｋのそれぞれについて、前記ｋ番目のシンボルストリームに適用される前記それぞれの力率は、（ｋ−１）番目のシンボルストリームに適用される前記それぞれの力率の前記大きさ以上の大きさを有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ｋ＝２，...，Ｋのそれぞれについて、前記ｋ番目のシンボルストリームに適用される前記それぞれの力率は、
【数１３】
2019517179.tif 000031
の関係を満たし、Ｐｋは、前記ｋ番目のシンボルストリームの前記それぞれの力率であり、ρは、誤り制御符号が誤りのない性能を実現する信号対干渉プラス雑音比であり、σ２はチャネルの雑音分散であり、
【数１４】
2019517179.tif 000032
であり、τは前記ＦＴＮ信号方式の時間加速係数であり、ｈ（ｔ）は伝送パルスであり、Ｔは前記伝送パルスの時間幅である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
Ｋは、所定の符号化率および前記ＦＴＮ信号方式の所定の時間加速係数τに対するビット誤り率（ＢＥＲ）性能およびピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）性能の関数である、請求項１から４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
Ｋ個のブランチを備える伝送機であって、
前記Ｋ個のブランチの各ブランチは、Ｋ個のビットストリームのそれぞれを受信し、各ブランチは、それぞれの前方誤り訂正エンコーダと、それぞれのシンボルマッパと、それぞれの電力スケーラとを有し、
前記伝送機は、ｋ＝１，...Ｋのそれぞれについて、
ｋ番目のブランチのそれぞれの前記前方誤り訂正エンコーダを用いて前記Ｋ個のビットストリームのｋ番目のビットストリームを符号化して、ｋ番目の符号化されたビットストリームを取得することと、
前記ｋ番目のブランチのそれぞれの前記シンボルマッパを用いて、前記ｋ番目の符号化されたビットストリームをそれぞれのシンボルにマッピングして、ｋ番目のシンボルストリームを取得することと、
前記ｋ番目のブランチのそれぞれの前記電力スケーラを用いてそれぞれの力率を前記ｋ番目のシンボルストリームに適用して、ｋ番目の電力スケーリングされたシンボルストリームを取得することと
により、電力スケーリングされたＫ個のシンボルストリームを取得するよう構成され、
当該伝送機は更に、電力スケーリングされた前記Ｋ個のシンボルストリームを組み合わせて伝送シンボルのストリームを取得するよう構成され、ナイキストより速い（ＦＴＮ）信号方式を用いて前記伝送シンボルのストリームを伝送するよう構成される、伝送機。
【請求項７】
前記伝送機は、それぞれの力率を前記シンボルストリームのうちの１つに適用するよう構成され、前記それぞれの力率は、前記シンボルストリームのうちの別の１つに適用される前記それぞれの力率の大きさを超える大きさを有する、請求項６に記載の伝送機。
【請求項８】
ｋ＝２，...，Ｋのそれぞれについて、前記伝送機は、それぞれの力率を前記ｋ番目のシンボルストリームに適用するよう構成され、前記それぞれの力率は、（ｋ−１）番目のシンボルストリームに適用される前記それぞれの力率の前記大きさ以上の大きさを有する、請求項７に記載の伝送機。
【請求項９】
ｋ＝２，...，Ｋのそれぞれについて、前記伝送機は、
【数１５】
2019517179.tif 000033
の関係を満たすそれぞれの力率を前記ｋ番目のシンボルストリームに適用するよう構成され、Ｐｋは、前記ｋ番目のシンボルストリームの前記それぞれの力率であり、ρは、誤り制御符号が誤りのない性能を実現する信号対干渉プラス雑音比であり、σ２はチャネルの雑音分散であり、
【数１６】
2019517179.tif 000034
であり、τは前記ＦＴＮ信号方式の時間加速係数であり、ｈ（ｔ）は伝送パルスであり、Ｔは前記伝送パルスの時間幅である、請求項８に記載の伝送機。
【請求項１０】
Ｋは、所定の符号化率および前記ＦＴＮ信号方式の所定の時間加速係数τに対するビット誤り率（ＢＥＲ）性能およびピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）性能の関数である、請求項６から９の何れか一項に記載の伝送機。
【請求項１１】
受信機において実行される方法であって、
複数の受信シンボルをＫ個のシンボルストリームに分割する段階であって、前記Ｋ個のシンボルストリームのそれぞれは、それぞれの電力でナイキストより速い（ＦＴＮ）信号方式を用いて伝送された、分割する段階と、
前記Ｋ個のシンボルストリームの復調および復号化を、
（ｉ）前記Ｋ個のシンボルストリームのＫ番目のシンボルストリームを復調および復号化してＫ番目のビットセットを取得することであって、前記Ｋ番目のシンボルストリームは、前記Ｋ個のシンボルストリームのうちの少なくとも別の１つが伝送された電力よりも大きな電力で伝送された、取得することと、
（ｉｉ）前記Ｋ番目のビットセットをＫ番目のシンボルセットにマッピングすることと、
（ｉｉｉ）ｋ＝Ｋ−１，...，１のそれぞれについて、前記Ｋ個のシンボルストリームのｋ番目のシンボルストリームを復調および復号化してｋ番目のビットセットを取得することであって、前記復調および復号化は、前記Ｋ個のシンボルストリームのうちの（ｋ＋１）番目から前記Ｋ番目のシンボルストリームのうちの少なくとも１つを復調および復号化することにより取得されるビットからマッピングされたシンボルセットを用いて干渉除去を実行することを含む、取得することと
により実行する段階と
を備える方法。
【請求項１２】
前記Ｋ個のシンボルストリームの前記復調および復号化を前記実行する段階は、Ｎ回の反復を実行することを含み、前記Ｎ回の反復の各反復は、ステップ（ｉ）〜（ｉｉｉ）を含み、ｎ＝２，...，Ｎのそれぞれについて、ｎ回目の反復のステップ（ｉ）は、（ｎ−１）回目の反復中に１番目から前記Ｋ番目のシンボルストリームのうちの少なくとも１つを復調および復号化することにより取得されるビットからマッピングされたシンボルセットを用いた干渉除去を含む動作を実行することにより、前記Ｋ番目のシンボルストリームを復調および復号化することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ｋ＝２，...Ｋのそれぞれについて、前記ｋ番目のシンボルストリームは、（ｋ−１）番目のシンボルストリームを伝送するために使用される前記電力の前記大きさ以上の電力の大きさで伝送された、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
ｋ＝２，...，Ｋのそれぞれについて、前記ｋ番目のシンボルストリームに印加された前記電力は、
【数１７】
2019517179.tif 000035
の関係を満たし、Ｐｋは、前記ｋ番目のシンボルストリームに印加された前記電力であり、ρは、誤り制御符号が誤りのない性能を実現する信号対干渉プラス雑音比であり、σ２はチャネルの雑音分散であり、
【数１８】
2019517179.tif 000036
であり、τは前記ＦＴＮ信号方式の時間加速係数であり、ｈ（ｔ）は伝送パルスであり、Ｔは前記伝送パルスの時間幅である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記シンボルストリームはそれぞれ、同じ符号化および変調を有する、請求項１１から１４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１６】
Ｋ個のブランチを備える受信機であって、
前記Ｋ個のブランチの各ブランチは、Ｋ個のシンボルストリームのそれぞれを受信し、前記Ｋ個のシンボルストリームのそれぞれは、それぞれの電力でナイキストより速い（ＦＴＮ）信号方式を用いて伝送されたものであり、各ブランチは、それぞれの復調器およびそれぞれの前方誤り訂正デコーダを有し、
前記受信機は、前記Ｋ個のシンボルストリームの復調および復号化を、
（ｉ）Ｋ番目のブランチのそれぞれの前記復調器およびそれぞれの前記前方誤り訂正デコーダを用いて前記Ｋ個のシンボルストリームのＫ番目のシンボルストリームを復調および復号化してＫ番目のビットセットを取得することであって、前記Ｋ番目のシンボルストリームは、前記Ｋ個のシンボルストリームのうちの少なくとも別の１つが伝送された電力よりも大きな電力で伝送された、取得することと、
（ｉｉ）前記Ｋ番目のビットセットをＫ番目のシンボルセットにマッピングすることと、
（ｉｉｉ）ｋ＝Ｋ−１，...，１のそれぞれについて、ｋ番目のブランチのそれぞれの前記復調器およびそれぞれの前記前方誤り訂正デコーダを用いて前記Ｋ個のシンボルストリームのｋ番目のシンボルストリームを復調および復号化してｋ番目のビットセットを取得することであって、前記復調および復号化は、前記Ｋ個のシンボルストリームの（ｋ＋１）番目から前記Ｋ番目のシンボルストリームのうちの少なくとも１つを復調および復号化することにより取得されるビットからマッピングされたシンボルセットを用いて干渉除去を実行することを含む、取得することと
により実行するよう構成される、受信機。
【請求項１７】
前記受信機は、Ｎ回の反復を実行することにより前記Ｋ個のシンボルストリームの前記復調および復号化を実行するよう構成され、前記Ｎ回の反復の各反復は、前記受信機がステップ（ｉ）〜（ｉｉｉ）を実行することを含み、ｎ＝２，...，Ｎのそれぞれについて、ｎ回目の反復のステップ（ｉ）は、前記受信機が、（ｎ−１）回目の反復中に１番目から前記Ｋ番目のシンボルストリームのうちの少なくとも１つを復調および復号化することにより取得されるビットからマッピングされたシンボルセットを用いた干渉除去を含む動作を実行することにより、前記Ｋ番目のシンボルストリームを復調および復号化することを含む、請求項１６に記載の受信機。
【請求項１８】
ｋ＝２，...Ｋのそれぞれについて、前記ｋ番目のシンボルストリームは、（ｋ−１）番目のシンボルストリームを伝送するために使用される前記電力の前記大きさ以上の電力の大きさで伝送された、請求項１６または１７に記載の受信機。
【請求項１９】
ｋ＝２，...，Ｋのそれぞれについて、前記ｋ番目のシンボルストリームに印加された前記電力は、
【数１９】
2019517179.tif 000037
の関係を満たし、Ｐｋは、前記ｋ番目のシンボルストリームに印加された前記電力であり、ρは、誤り制御符号が誤りのない性能を実現する信号対干渉プラス雑音比であり、σ２はチャネルの雑音分散であり、
【数２０】
2019517179.tif 000038
であり、τは前記ＦＴＮ信号方式の時間加速係数であり、ｈ（ｔ）は伝送パルスであり、Ｔは前記伝送パルスの時間幅である、請求項１８に記載の受信機。
【請求項２０】
前記シンボルストリームはそれぞれ、同じ符号化および変調を有する、請求項１６から１９の何れか一項に記載の受信機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
スペクトル効率の向上を試みるための１つの手法は、より高次の変調を用いることである。このことは、チャネルを介して伝送される単一シンボルで表されるビットの数を増やすことを意味する。しかしながら、これには破綻の可能性がある。例えば、光通信システムの観点から見ると、より高次の変調を用いると、より高い出射電力を用いる必要があることが多い。より高い出射電力は非線形劣化の増大をもたらし得るため、出射電力に対して電力制約が課される可能性がある。より高次の変調を用いると、より高い分解能を有するアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）およびデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）も必要となり得る。高いサンプリング速度において雑音が増えることがある。なぜなら、ＤＡＣ／ＡＤＣの組み合わせは、信号を切断してシンボル間干渉をもたらしやすい、帯域幅が制限されたローパスフィルタのように動作し得るからである。また、より高次の変調を用いた伝送は、ＩブランチおよびＱブランチの電力不均衡の影響をより多く受けやすいことがあり、かつ／または、ＩブランチとＱブランチとの間のスキューの影響をより多く受けやすいことがある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
伝送機１０４はＫ個のブランチを含む。各ブランチは、スイッチ２００を介してビットストリームｕに連結される。各ブランチは、２０２Ａ〜２０２Ｋの符号が割り当てられたそれぞれの前方誤り訂正（ＦＥＣ）エンコーダを有する。各ＦＥＣエンコーダには、２０４Ａ〜２０４Ｋの符号が割り当てられたそれぞれのシンボルマッパが接続される。各シンボルマッパには、２０６Ａ〜２０６Ｋの符号が割り当てられたそれぞれの電力スケーリング要素が接続される。各電力スケーリング要素は、シンボルに力率の平方根を乗じる乗法演算を実行する。力率は電力負荷率と呼ばれることがある。各ブランチの出力側がスイッチ２１０を介してパルス整形器２０８に連結される。当該パルス整形器はデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）２１２に接続される。ＤＡＣ２１２は電気−光変換器２１４に接続される。
【国際調査報告】
2019517179.tif 000039
2019517179.tif 000040