(57)【要約】光データ符号化方法が、少なくとも、所定の位相角に対応する円形グリッドを有する第１の振幅リング及び第２の振幅リングを有するＸ偏光信号点配置図フォーマットと、所定の位相角に対応する円形グリッドを有する第１の振幅リング及び前記第２の振幅リングを有するＹ偏光信号点配置図フォーマットとを含む変調方式を選択するステップと、Ｘ偏光信号点配置図フォーマット上の第１の振幅リングの第１の円形グリッド上にシンボルの第１の部分を配置するステップと、Ｙ偏光信号点配置図フォーマット上の第２の振幅リングの第２の円形グリッド上にシンボルの第２の部分を配置するステップとを含む。
2019511863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メモリと通信するプロセッサを用いてシンボルから光データ符号を生成する光データ符号化方法であって、
所定の位相角に対応する円形グリッドを有する第１の振幅リング及び第２の振幅リングを有するＸ偏光信号点配置図フォーマットと、前記所定の位相角に対応する前記円形グリッドを有する前記第１の振幅リング及び前記第２の振幅リングを有するＹ偏光信号点配置図フォーマットとを含む変調方式を選択するステップと、
前記Ｘ偏光信号点配置図フォーマット上の前記第１の振幅リングの第１の円形グリッド上に前記シンボルの第１の部分を配置するステップと、
前記Ｙ偏光信号点配置図フォーマット上の前記第２の振幅リングの第２の円形グリッド上に前記シンボルの第２の部分を配置するステップと、
第１の振幅値を示す前記第１の振幅リングと、第１の位相角を示す前記第１の円形グリッドとを用いて、前記シンボルの前記第１の部分を光データ符号の第１のサブセットに符号化するステップと、
第２の振幅値を示す前記第２の振幅リングと、第２の位相角を示す前記第２の円形グリッドとを用いて、前記シンボルの前記第２の部分を前記光データ符号の第２のサブセットに符号化するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記光データ符号の前記第１のサブセットは、グレー符号化における前記第１の位相角を示す３ビットと、前記第１の振幅値を示す第１のパリティビットである１ビットとを有する第１の４ビットによって表され、
前記光データ符号の前記第２のサブセットは、グレー符号化における前記第２の位相角を示す３ビットと、前記シンボルの前記第２のサブセットの前記第２の振幅値を示す第２のパリティビットである１ビットとを有する第２の４ビットによって表される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記シンボルは、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３及びｂ４の所定の５つの情報ビットを割り当てられ、
前記第１の４ビットのうちの前記３ビットは、前記情報ビットｂ０、ｂ１及びｂ２によって表され、
前記第２の４ビットのうちの前記３ビットは、情報ビットｂ３、ｂ４及び第３のパリティビットｂ５によって表され、
前記第１のパリティビット及び前記第２のパリティビットは、それぞれ追加のビットｂ６及びｂ７によって表され、
前記第３のパリティビットｂ５は、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３及びｂ４の第１の所定の組み合わせの論理排他的ＯＲ（ＸＯＲ）演算によって求められ、
前記第１のパリティビットは、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３及びｂ４の第２の所定の組み合わせの前記論理ＸＯＲ演算によって表される前記ＸＯＲ演算によって求められ、
前記第２のパリティビットは、ｂ７＝ＮＯＴ（ｂ６）によって表される論理ＮＯＴ演算によって求められる、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記シンボルは、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３及びｂ４の所定の５つの情報ビットを割り当てられ、
前記第１の４ビットのうちの前記３ビットは、前記情報ビットｂ０、ｂ１及びｂ２によって表され、
前記第２の４ビットのうちの前記３ビットは、情報ビットｂ３、ｂ４及び第３のパリティビットｂ５によって表され、
前記第１のパリティビット及び前記第２のパリティビットは、それぞれ追加のビットｂ６及びｂ７によって表され、
前記第３のパリティビットｂ５は、ｂ５＝ＸＯＲ（ｂ０，ｂ１，ｂ２）によって表される論理排他的ＯＲ（ＸＯＲ）演算によって求められ、
前記第１のパリティビットは、ｂ６＝ＸＯＲ（ｂ２，ｂ３，ｂ４）によって表される前記ＸＯＲ演算によって求められ、
前記第２のパリティビットは、ｂ７＝ＮＯＴ（ｂ６）によって表される論理ＮＯＴ演算によって求められる、
請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記シンボルは、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３及びｂ４の所定の５つの情報ビットを割り当てられ、
前記第１の４ビットのうちの前記３ビットは、前記情報ビットｂ０、ｂ１及びｂ２によって表され、
前記第２の４ビットのうちの前記３ビットは、情報ビットｂ３、ｂ４及び第３のビットｂ５によって表され、
前記第１のパリティビット及び前記第２のパリティビットは、それぞれ追加のビットｂ６及びｂ７によって表され、
前記第３のパリティビットｂ５は、ｂ５＝ＸＯＲ（ｂ０，ｂ１，ｂ２）によって表される論理排他的ＯＲ（ＸＯＲ）演算によって求められ、
前記第１のパリティビットは、ｂ６＝ＸＯＲ（ｂ０，ｂ１，ｂ３，ｂ４）によって表される前記ＸＯＲ演算によって求められ、
前記第２のパリティビットは、ｂ７＝ＮＯＴ（ｂ６）によって表される論理ＮＯＴ演算によって求められる、
請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記シンボルは、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４及びｂ５の所定の６つの情報ビットを割り当てられ、
前記第１の４ビットのうちの前記３ビットは、前記情報ビットｂ０、ｂ１及びｂ２によって表され、
前記第２の４ビットのうちの前記３ビットは、前記情報ビットｂ３、ｂ４及びｂ５によって表され、
前記第１のパリティビット及び前記第２のパリティビットは、それぞれ追加のビットｂ６及びｂ７によって表され、
前記第１のパリティビットは、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、及びｂ５の所定の組み合わせの論理排他的ＯＲ（ＸＯＲ）演算によって求められ、
前記第２のパリティビットは、ｂ７＝ＮＯＴ（ｂ６）によって表される論理ＮＯＴ演算によって求められる、
請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記シンボルは、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４及びｂ５の所定の６つの情報ビットを割り当てられ、
前記第１の４ビットのうちの前記３ビットは、前記情報ビットｂ０、ｂ１及びｂ２によって表され、
前記第２の４ビットのうちの前記３ビットは、前記情報ビットｂ３、ｂ４及びｂ５によって表され、
前記第１のパリティビット及び前記第２のパリティビットは、それぞれ追加のビットｂ６及びｂ７によって表され、
前記第１のパリティビットは、ｂ６＝ＸＯＲ（ｂ０，ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５）によって表される論理排他的ＯＲ（ＸＯＲ）演算によって求められ、
前記第２のパリティビットは、ｂ７＝ＮＯＴ（ｂ６）によって表される論理ＮＯＴ演算によって求められる、
請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記シンボルは、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５及びｂ６の７つの情報ビットによって表され、
前記第１の４ビットのうちの前記３ビットは、前記情報ビットｂ０、ｂ１及びｂ２によって表され、
前記第１のパリティビットは、前記情報ビットｂ３によって表され、
前記第２の４ビットのうちの前記３ビットは、前記情報ビットｂ４、ｂ５及びｂ６によって表され、
前記第２のパリティビットは、ｂ７＝ＮＯＴ（ｂ３）によって表される論理ＮＯＴ演算によって求められる追加のビットｂ７によって表される、
請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記光データ符号の前記第１のサブセット及び前記光データ符号の前記第２のサブセットは、少なくとも２つのタイムスロットに配置される、
請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のサブセット及び前記第２のサブセットのうちの少なくとも一方は、複数のタイムスロットの中の１つのタイムスロットに配置される、
請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
７ビットシンボルが２つのタイムスロットを占有し、
前記２つのタイムスロットのうちの一方は、Ｘ偏光信号点配置図における変数ｘ１及びＹ偏光信号点配置図における変数ｙ１を配置する２振幅直交位相シフトキーイング（２ＡＱＰＳＫ）フォーマットを用い、もう一方のタイムスロットは、前記Ｘ偏光信号点配置図における変数ｘ２及び前記Ｙ偏光信号点配置図における変数ｙ２を配置する２振幅８位相シフトキーイング（２Ａ８ＰＳＫ）フォーマットを用い、
２ＡＱＰＳＫフォーマット及び２Ａ８ＰＳＫフォーマットの双方は、４次元（４Ｄ）定モジュラスであり、
グラスマン符号条件は、ｙ２＝−ｘ１＊・ｙ１／ｘ２＊を満たす、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
６ビットシンボルが２つのタイムスロットを占有し、
前記２つのタイムスロットのうちの一方は、Ｘ偏光信号点配置図における変数ｘ１及びＹ偏光信号点配置図における変数ｙ１を配置する２振幅直交位相シフトキーイング（２ＡＱＰＳＫ）フォーマットを用い、もう一方のタイムスロットは、前記Ｘ偏光信号点配置図における変数ｘ２及び前記Ｙ偏光信号点配置図における変数ｙ２を配置する前記２ＡＱＰＳＫフォーマットを用い、
双方の２ＡＱＰＳＫフォーマットは、４次元（４Ｄ）定モジュラスであり、
グラスマン符号条件は、ｙ２＝−ｘ１＊・ｙ１／ｘ２＊を満たす、
請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記方法は、
第１の部分及び第２の部分を含む第２のシンボルを準備することであって、前記第２のシンボルの前記第１の部分及び前記第２の部分は、それぞれ第２のＸ偏光信号点配置図フォーマット及び第２のＹ偏光信号点配置図フォーマットに配置されることと、
前記第２のシンボルの前記第１の部分及び前記第２の部分を第２の光データ符号の第１のサブセット及び第２のサブセットに符号化することと、
を更に含み、
前記シンボルの前記光データ符号及び前記第２のシンボルの前記第２の光データ符号は、少なくとも２つのタイムスロットに配置され、
該タイムスロットのうちの１つは、前記光データ符号の前記サブセットによって占有され、前記タイムスロットのうちの別の１つは、前記第２の光データ符号の前記サブセットによって占有される、
請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
適応等化器が、シンボル時間におけるＸ偏光及びＹ偏光におけるパワーの和を強制的に一定にする定モジュラスアルゴリズムを用いる、
請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
適応等化器が、シンボル時間における相対パワーがより高い偏光が他方の偏光よりも大きな半径を選ぶ半径指向等化器を用いる、
請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
適応等化器が、シンボル時間における相対パワーがより高い偏光が他方の偏光よりも大きな半径を選ぶ確率がより高い半径指向等化器を用いる、
請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
第１の変調信号及び第２の変調信号を生成して送信するように構成された符号化器デバイスであって、請求項１に記載の光データ符号化方法を用いることによって生成された光データ符号に基づいて、前記第１の変調信号及び前記第２の変調信号を生成する、符号化器デバイスと、
連続波（ＣＷ）光信号を送信するように構成されたＣＷ光源と、
前記ＣＷ光源の前記ＣＷ光信号を、該ＣＷ光信号の第１の部分及び第２の部分に分割するように構成された偏光ビームスプリッターと、
前記符号化器デバイスに接続された第１の変調器であって、前記ＣＷ光信号の前記第１の部分を受信し、前記第１の変調信号に従って変調して第１の変調された光搬送波信号を生成する、第１の変調器と、
前記符号化器デバイスに接続された第２の変調器であって、前記ＣＷ光信号の前記第２の部分を受信し、前記第２の変調信号に従って変調して第２の変調された光搬送波信号を生成する、第２の変調器と、
前記第１の変調された光搬送波信号及び前記第２の変調された光搬送波信号を組み合わせて、変調された光搬送波信号を生成して送信するように構成されたビームコンバイナーと、
を備える、光送信機。
【請求項１８】
前記光送信機は、前記符号化器デバイスに接続されたＩ／Ｏ部を更に備え、
前記Ｉ／Ｏ部は、前記符号化器デバイスが交換符号化プログラムに従って前記第１の変調信号及び前記第２の変調信号を変調するように、前記交換符号化プログラムを前記符号化器デバイスに対して送受信する、
請求項１７に記載の光送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号送信機及び光通信システム、並びに変調符号を生成する方法に関し、より具体的には、定モジュラスフォーマットを用いたコヒーレント光通信の光信号送信機及び光通信システム、並びに定モジュラスフォーマットに基づいて複数の変調符号を生成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信では、光通信のデータレートが増加するにつれて、８ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、１０２４ＱＡＭ等を含む直交振幅変調（ＱＡＭ）フォーマット等の複雑な変調フォーマットが用いられる。なぜならば、十分なユークリッド距離が設計されるからである。しかしながら、これらの変調フォーマットは、通常、シンボルに応じて信号パワー変動を引き起こし、光ファイバーの非線形性を通じて、チャネル及び他の波長分割多重化チャネルの信号上に位相雑音を引き起こす可能性がある。位相シフトキーイング（ＰＳＫ）変調フォーマットは、各シンボルタイミングにおいて定信号パワーをもたらす定モジュラスを提供する。しかしながら、ＰＳＫ変調フォーマットは、ＱＡＭフォーマットと比較してビットエラーレート（ＢＥＲ）が高く、ビットエラーレートに関して劣った性能を示す。なぜならば、ＰＳＫ変調フォーマットは、ＱＡＭフォーマットのユークリッド距離よりも短いユークリッド距離に基づいているからである。
【０００３】
ＱＡＭフォーマット及びＰＳＫ変調フォーマットのいくつかの特定の性質が、それらの利点を失うことなく適切に組み合わされて適用される場合、より低いＢＥＲ、より高いデータレート、より長いファイバー距離及びより高いスペクトル密度が得られる。したがって、シンボル当たりより低い信号パワー変動とともに十分なユークリッド距離を提供する他の符号化変調方式が必要とされている。
【発明の概要】
【０００４】
いくつかの実施の形態は、メモリと通信するプロセッサを用いてシンボルから光データ符号を生成する光データ符号化方法が低いＢＥＲ、データレート、ファイバー距離及びスペクトル密度を改善するという認識に基づいている。該光データ符号化方法は、
所定の位相角に対応する円形グリッドを有する第１の振幅リング及び第２の振幅リングを有するＸ偏光信号点配置図フォーマットと、前記所定の位相角に対応する前記円形グリッドを有する前記第１の振幅リング及び前記第２の振幅リングを有するＹ偏光信号点配置図フォーマットとを含む変調方式を選択するステップと、
前記Ｘ偏光信号点配置図フォーマット上の前記第１の振幅リング上の第１の円形グリッド上に前記シンボルの第１の部分を配置するステップと、
前記Ｙ偏光信号点配置図フォーマット上の前記第２の振幅リング上の第２の円形グリッド上に前記シンボルの第２の部分を配置するステップと、
第１の振幅値を示す前記第１の振幅リングと、第１の位相角を示す前記第１の円形グリッドとを用いて、前記シンボルの前記第１の部分を光データ符号の第１のサブセットに符号化するステップと、
第２の振幅値を示す前記第２の振幅リングと、第２の位相角を示す前記第２の円形グリッドとを用いて、前記シンボルの前記第２の部分を前記光データ符号の第２のサブセットに符号化するステップと、
を含む。
【０００５】
別の実施の形態は、非一時的コンピューター可読記録媒体を開示する。該記録媒体は、シンボルを光信号データに符号化する、プロセッサによって実行されるプログラムを記憶する。前記プログラムは、
所定の位相角に対応する円形グリッドを有する第１の振幅リング及び第２の振幅リングを有するＸ偏光信号点配置図フォーマットと、前記所定の位相角に対応する前記円形グリッドを有する前記第１の振幅リング及び前記第２の振幅リングを有するＹ偏光信号点配置図フォーマットとを含む変調方式を選択するステップと、
前記Ｘ偏光信号点配置図フォーマット上の前記第１の振幅リングの第１の円形グリッド上にシンボルの第１の部分を配置するステップと、
前記Ｙ偏光信号点配置図フォーマット上の前記第２の振幅リングの第２の円形グリッド上に前記シンボルの第２の部分を配置するステップと、
第１の振幅値を示す前記第１の振幅リングと、第１の位相角を示す前記第１の円形グリッドとを用いて、前記シンボルの前記第１の部分を光データ符号の第１のサブセットに符号化するステップと、
第２の振幅値を示す前記第２の振幅リングと、第２の位相角を示す前記第２の円形グリッドとを用いて、前記シンボルの前記第２の部分を前記光データ符号の第２のサブセットに符号化するステップと、
を前記プロセッサに実行させること。
【０００６】
別の実施の形態は、
第１の変調信号及び第２の変調信号を生成して送信するように構成された符号化器デバイスであって、光データ符号化方法を用いることによって生成された光データ符号に基づいて、前記第１の変調信号及び前記第２の変調信号を生成する、符号化器デバイスと、
連続波（ＣＷ）光信号を送信するように構成されたＣＷ光源と、
前記ＣＷ光源の前記ＣＷ光信号を、該ＣＷ光信号の第１の部分及び第２の部分に分割するように構成された偏光ビームスプリッターと、
前記符号化器デバイスに接続された第１の変調器であって、前記ＣＷ光信号の前記第１の部分を受信し、前記第１の変調信号に従って変調して第１の変調された光搬送波信号を生成する、第１の変調器と、
前記符号化器デバイスに接続された第２の変調器であって、前記ＣＷ光信号の前記第２の部分を受信し、前記第２の変調信号に従って変調して第２の変調された光搬送波信号を生成する、第２の変調器と、
前記第１の変調された光搬送波信号及び前記第２の変調された光搬送波信号を組み合わせて、変調された光搬送波信号を生成して送信するように構成されたビームコンバイナーと、
を備える、光送信機を開示し、
前記光データ符号化方法は、
所定の位相角に対応する円形グリッドを有する第１の振幅リング及び第２の振幅リングを有するＸ偏光信号点配置図フォーマットと、前記所定の位相角に対応する前記円形グリッドを有する前記第１の振幅リング及び前記第２の振幅リングを有するＹ偏光信号点配置図フォーマットとを含む変調方式を選択するステップと、
前記Ｘ偏光信号点配置図フォーマット上の前記第１の振幅リング上の第１の円形グリッド上に前記シンボルの第１の部分を配置するステップと、
前記Ｙ偏光信号点配置図フォーマット上の前記第２の振幅リング上の第２の円形グリッド上に前記シンボルの第２の部分を配置するステップと、
第１の振幅値を示す前記第１の振幅リングと、第１の位相角を示す前記第１の円形グリッドとを用いて、前記シンボルの前記第１の部分を光データ符号の第１のサブセットに符号化するステップと、
第２の振幅値を示す前記第２の振幅リングと、第２の位相角を示す前記第２の円形グリッドとを用いて、前記シンボルの前記第２の部分を前記光データ符号の第２のサブセットに符号化するステップと、
を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】光信号送信機及び光信号受信機を備える光通信システムを示す図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマットの信号点配置図である。
【図３】図３Ａは５ビット／シンボル変調フォーマットのマッピングルールの概要を示す図である。図３Ｂは６ビット／シンボル変調フォーマットのマッピングルールの概要を示す図である。図３Ｃは７ビット／シンボル変調フォーマットのマッピングルールの概要を示す図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは５ビット／シンボル変調フォーマットの一例を示す図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは６ビット／シンボル変調フォーマットの一例を示す図である。
【図６】図６Ａ及び図６Ｂは７ビット／シンボル変調フォーマットの一例を示す図である。
【図７】図７Ａは５Ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫのストック（Stock）空間表現図である。図７Ｂは７Ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫのストック空間表現図である。
【図８】４次元変調の一例を示す図である。
【図９】８次元変調の一例を示す図である。
【図１０】時間ハイブリッド４次元変調の一例を示す図である。
【図１１Ａ】７ビット８次元グラスマン２ＡＱＰＳＫフォーマットの一例を示す図である。
【図１１Ｂ】６ビット８次元グラスマン２ＡＱＰＳＫフォーマットの一例を示す図である。
【図１２Ａ】７ｂ８Ｄ変調のスパン損失バジェット（span loss budget）の一例を示すグラフである。
【図１２Ｂ】３つのタイプの５ビット／シンボルフォーマットを示すグラフである。
【図１３】３つのタイプの７ビット／シンボルフォーマット及びＤＰ−１６ＱＡＭを示すグラフである。
【図１４】種々のシンボル／ビットの通信距離とビット数との間の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の様々な実施形態が、図面を参照して以下で説明される。図面は縮尺どおり描かれておらず、類似の構造又は機能の要素は、図面全体にわたって同様の参照符号によって表されることに留意されたい。図面は、本発明の特定の実施形態の説明を容易にすることのみを意図することにも留意されたい。図面は、本発明の網羅的な説明として意図されるものでもなければ、本発明の範囲を限定するものとして意図されるものでもない。加えて、本発明の特定の実施形態と併せて説明される態様は、必ずしもその実施形態に限定されず、本発明の任意の他の実施形態において実施することができる。
【０００９】
図１は、光信号送信機及び光信号受信機を備える光通信システムを示している。
【００１０】
いくつかの実施形態は、４次元２値振幅８値位相シフトキーイング（４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ）符号がコヒーレント光通信の定モジュラス４Ｄ符号を生成するのに有利であるという認識に基づいている。
【００１１】
コヒーレント光通信システム
図１は、本発明のいくつかの実施形態による、光信号送信機２００及び光信号受信機４００を備える光通信システム１００を示している。光信号送信機２００及び光信号受信機４００に接続された光ファイバー３００も、この図に示されている。
【００１２】
光信号送信機２００は、レーザーダイオード等の連続波光搬送波源１０（ＣＷ１０）と、符号化器デバイス２０と、偏光ビームスプリッター３０と、ｘ偏光変調器２１０と、ｙ偏光変調器２２０と、偏光ビームコンバイナー５０とを備える。
【００１３】
ｘ偏光変調器２１０は、第１の変調器２３０と、第２の変調器２４０と、導波管Ｓｘ、Ｓｘ１、Ｓｘ１’、Ｓｘ２、Ｓｘ２’及びＳｘ’と、導波管Ｓｘ２’に配置されたπ／２位相シフター４０とを備える。
【００１４】
ｙ偏光変調器２２０は、第３の変調器２５０と、第４の変調器２６０と、導波管Ｓｙ、Ｓｙ１、Ｓｙ１’、Ｓｙ２、Ｓｙ２’及びＳｙ’と、導波管Ｓｙ２’に配置されたπ／２フィルター４５とを備える。
【００１５】
第１の変調器２３０、第２の変調器２４０、第３の変調器２５０及び第４の変調器２６０は、マッハツェンダー干渉計、可変光減衰器、位相変調器等から構築することができる。
【００１６】
符号化器デバイス２０は、エラー訂正回路２５と、符号化回路２６と、ドライバー回路２７と、プロセッサ（図示せず）に接続されたメモリ（図示せず）と、符号化器デバイス２０の外部のデータ記憶デバイス又はデータ通信ケーブルと接続可能な入力／出力（Ｉ／Ｏ）部（図示せず）とを備える。符号化器デバイス２０の符号化フォーマットを新たな符号化フォーマットに変更する必要があるとき、光信号変調用の符号化器デバイス２０の符号化フォーマットが新しくされ、光送信機２００が新たな符号化フォーマットに従って変調された光搬送波信号を送信するように、新たなプログラムをＩ／Ｏ部を介して符号化器デバイス２０に導入することができる。Ｉ／Ｏ部及びメモリは、符号化器デバイス２０から分離して、光送信機２００に配置されてもよい。
【００１７】
符号化器デバイス２０は、データバスＳ０を介してデータセットを受信すると、エラー訂正回路２５及び符号化回路２６を用いて、所定の変調フォーマット方式に従って、所定のエラー訂正を有する符号化されたデータセットを生成するデータ処理を実行する。続いて、ドライバー回路２７は、符号化されたデータセットの変調ドライバー信号を第１の変調器２３０、第２の変調器２４０、第４の変調器２５０及び第５の変調器２６０にそれぞれ送信する。この場合、所定の変調フォーマット方式は、本発明のいくつかの実施形態によれば、４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマット方式に基づく５ビット／シンボル変調フォーマット、６ビット／シンボル変調フォーマット、７ビット／シンボル変調フォーマット、又は時間ハイブリッド４次元変調フォーマットとすることができる。
【００１８】
４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマット方式に基づく５ビットシンボル変調フォーマット、６ビットシンボル変調フォーマット、７ビットシンボル変調フォーマット、及び時間ハイブリッド４次元変調フォーマットに関する説明は、以下の節において提供される。
【００１９】
ＣＷ１０は、光搬送波を生成し、ＣＷと偏光ビームスプリッター３０とを接続する導波管ＣＷＳを介して偏光ビームスプリッター３０に送信する。偏光ビームスプリッター３０は、この光搬送波をＸ偏光搬送波及びＹ偏光搬送波に分割する。
【００２０】
Ｘ偏光搬送波は、導波管Ｓｘを通って誘導され、導波管Ｓｘ１及びＳｘ２を介して第１のＸ偏光搬送波及び第２のＸ偏光搬送波に分離される。第１のＸ偏光搬送波は、導波管Ｓｘ１を介して第１の変調器２３０に導入され、第２のＸ偏光搬送波は、導波管Ｓｘ２を介して第２の変調器２４０に導入される。符号化器デバイス２０のドライバー回路２７から供給される変調ドライバー信号に従って、第１のＸ偏光搬送波は第１の変調器２３０によって変調され、第２のＸ偏光搬送波は第２の変調器２４０によって変調され、その結果、変調された第１のＸ偏光搬送波及び変調された第２のＸ偏光搬送波が得られる。
【００２１】
この場合、変調された第１のＸ偏光搬送波の振幅及び変調された第２のＸ偏光搬送波の振幅は、符号化器デバイス２０からの変調ドライバー信号に従って、異なるように構成される。例えば、変調された第１のＸ偏光搬送波の振幅が所定の振幅よりも小さいとき、変調された第２のＸ偏光搬送波の振幅は所定の振幅よりも大きい。このプロセスによって、変調された第１のＸ偏光搬送波及び変調された第２のＸ偏光搬送波の和についてほぼ定パワーを生成することが可能になる。
【００２２】
変調された第２のＸ偏光搬送波は、π／２フィルター４０を通過した後、変調された第１のＸ偏光搬送波とマージし、その結果、変調されてマージされたＸ偏光搬送波が得られる。
【００２３】
Ｙ偏光搬送波は、導波管Ｓｙを通って誘導され、導波管Ｓｙ１及びＳｙ２を介して第１のＹ偏光搬送波及び第２のＹ偏光搬送波に分離される。それぞれ、第１のＹ偏光搬送波は、導波管Ｓｙ１を介して第３の変調器２５０に導入され、第２のＹ偏光搬送波は、導波管Ｓｙ２を介して第４の変調器２６０に導入される。符号化器デバイス２０のドライバー回路２７から供給される変調ドライバー信号に従って、第１のＹ偏光搬送波は第３の変調器２５０によって変調され、第２のＹ偏光搬送波は第４の変調器２６０によって変調され、その結果、変調された第１のＹ偏光搬送波及び変調された第２のＹ偏光搬送波が得られる。
【００２４】
この場合、変調された第１のＹ偏光搬送波の振幅及び変調された第２のＹ偏光搬送波の振幅は、符号化器デバイス２０からの変調ドライバー信号に従って、異なるように構成される。例えば、変調された第１のＹ偏光搬送波の振幅が所定の振幅よりも小さいとき、変調された第２のＹ偏光搬送波の振幅は所定の振幅よりも大きい。
【００２５】
このプロセスによって、変調された第１のＹ偏光搬送波及び変調された第２のＹ偏光搬送波の和についてほぼ定パワーを生成することが可能になる。
【００２６】
変調された第２のＹ偏光搬送波は、π／２フィルター４５を通過した後、変調された第１のＹ偏光搬送波とマージし、その結果、変調されてマージされたＹ偏光搬送波が得られる。
【００２７】
変調されてマージされたＸ偏光搬送波及び変調されてマージされたＹ偏光搬送波は、偏光ビームコンバイナー５０において組み合わされて、その結果、光搬送波信号が得られる。この光搬送波信号は、光ファイバー３００を介して伝播する。
【００２８】
したがって、変調された第１のＸ偏光搬送波及び変調された第２のＸ偏光搬送波の和はほぼ定パワーであり、変調された第１のＹ偏光搬送波及び変調された第２のＹ偏光搬送波の和はほぼ定パワーであるので、光信号送信機２００から送信される光搬送波信号はほぼ定パワーになる。これは、コヒーレント光通信システムにとってかなりの利点となり得る。なぜならば、光ファイバー内を伝播している間の潜在的な非線形効果が回避可能であるからである。
【００２９】
光信号受信機４００は、偏光ビームスプリッター４１０と、局部発振器レーザー４２０（ＬＤ４２０）と、Ｘ偏光受信機４３０と、Ｙ偏光受信機４４０と、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４５０と、デジタル信号プロセッサ４６０と、エラー訂正復号化器４７０とを備える。
【００３０】
光信号受信機４００は、光ファイバー３００を介して光搬送波信号を受信すると、Ｘ偏光受信機４３０及びＹ偏光受信機４４０と、Ａ／Ｄ変換器４５０と、ＤＳＰ４６０と、復号化器４７０とを用いて光搬送波信号の信号処理を実行し、復号化されたデータセットを生成し、データバスＳ５を介して送出する。
【００３１】
光搬送波信号は、偏光ビームスプリッター４１０によってＸ偏光受信搬送波及びＹ偏光受信搬送波に分割され、それぞれ導波管Ｓｘｘ及びＳｙｙを介してＸ偏光受信機４３０及びＹ偏光受信機４４０に導入される。ＬＤは、導波管Ｌｓ１及びＬｓ２を介してＸ偏光受信機４３０及びＹ偏光受信機４４０に基準光信号を送信する。
【００３２】
Ｘ偏光受信機４３０は、第１の光ハイブリッド回路４３１と、フォトダイオードセット４３２とを備える。Ｘ偏光受信機４３０は、Ｘ偏光受信搬送波を第１の同相信号及び第１の直交位相信号に変換し、第１の光ハイブリッド回路４３１及びフォトダイオードセット４３２を用いてこれらの信号をＡ／Ｄ変換器４６０に送信する。
【００３３】
Ｙ偏光受信機４４０は、第３の光ハイブリッド回路４４１と、フォトダイオードセット４４２とを備える。Ｙ偏光受信機４４０は、Ｙ偏光受信搬送波を第２の同相信号及び第２の直交位相信号に変換し、第２の光ハイブリッド回路４４１及びフォトダイオードセット４４２を用いてこれらの信号をＡ／Ｄ変換器４６０に送信する。
【００３４】
Ａ／Ｄ変換器４５０は、Ｘ偏光受信機４３０及びＹ偏光受信機４４０から第１の同相信号及び第２の同相信号並びに第１の直交位相信号及び第２の直交位相信号を受信すると、これらの第１の同相信号及び第２の同相信号並びに第１の直交位相信号及び第２の直交位相信号を第１の同相デジタル信号及び第２の同相デジタル信号並びに第１の直交位相デジタル信号及び第２の直交位相デジタル信号に変換し、それぞれのデジタル信号をバスＳ３を介してＤＳＰ４６０に送信する。
【００３５】
適応等化器（図示せず）を有するＤＳＰ４６０は、符号化器デバイス２０の符号化フォーマットに従ってそれぞれのデジタル信号を復号化するデジタル信号処理を実行し、復号化されたデジタル信号をエラー訂正復号化器４７０に送信する。ＤＳＰ４５０の適応等化器は、光信号送信機２００から送信された信号に適用することができる。
【００３６】
エラー訂正復号化器４７０は、復号化されたデジタル信号を受信すると、光送信機２００内の符号化器デバイス２０のエラー訂正回路２５において用いられる所定のエラー訂正に基づいて、復号化されたデジタル信号を符号化し、バスＳ５を介して出力されるエラー訂正されたデジタルデータを生成する。
【００３７】
ＤＳＰ４６０は、適応等化器（図示せず）と、プロセッサ（図示せず）に接続されたメモリ（図示せず）と、ＤＳＰ４６０の外部のデータ記憶デバイス又はデータ通信ケーブルと接続可能な入力／出力（Ｉ／Ｏ）部４６５とを備えることができる。符号化器デバイス２０の符号化フォーマットが新たな符号化フォーマットに変更されると、光信号送信機２００からの新たな符号化フォーマットに基づいて変調された光搬送波信号が、復号化されたデジタル信号に適切に復号化されるように、新たな復号化プログラムをＩ／Ｏ部４６５を介してＤＳＰ４６０に導入することができる。Ｉ／Ｏ部４６５及びメモリは、ＤＳＰ４６０から分離して、光信号受信機４００に配置されてもよい。ＤＰＳ４６０において用いられる符号化フォーマットは、以下で詳細に説明される。
【００３８】
４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマット方式
図２Ａ及び図２Ｂは、４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマットの信号点配置図を示している。これらの信号点配置図は、Ｘ偏光信号点配置図及びＹ偏光信号点配置図を含む。
【００３９】
図２Ａは、Ｘ偏光の同相成分を示すＸＩ軸と、Ｘ偏光の直交成分を示すＸＱ軸とを備えるＸ偏光信号点配置図である。Ｘ偏光信号点配置図は、振幅値を示す第１の振幅半径ｒ１及び第２の振幅半径ｒ２を有する第１の振幅リングＲｘ１及び第２の振幅リングＲｘ２を含む。第１の振幅リングＲｘ１及び第２の振幅リングＲｘ２は、図２Ａに示すように位相角θｘによって決まる円形グリッドを形成する。第１の振幅リングＲｘ１及び第２の振幅リングＲｘ２上の円形グリッドのそれぞれには、｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］｝の形態としての３ビットと、１ビットのパリティビットＢ［６］とが割り当てられる。３ビット｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］｝は、｛０  ０  ０｝〜｛１  １  １｝の範囲を有し、パリティビットＢ［６］は、「０」及び「１」の間で変動する。
【００４０】
図２Ｂは、Ｙ偏光の同相成分を示すＹＩ軸と、Ｙ偏光の直交成分を示すＹＱ軸とを備えるＹ偏光信号点配置図である。Ｙ偏光信号点配置図は、振幅値を示す第１の振幅半径ｒ１及び第２の振幅半径ｒ２を有する第１の振幅リングＲｙ１及び第２の振幅リングＲｙ２を含む。第１の振幅リングＲｙ１及び第２の振幅リングＲｙ２は、図２Ｂに示すように位相角θｙによって決まる円形グリッドを形成する。第１の振幅リングＲｙ１及び第２の振幅リングＲｙ２上の円形グリッドのそれぞれには、｛Ｂ［３］  Ｂ［４］  Ｂ［５］｝の形態としての３ビットと、１ビットのパリティビットＢ［７］とが割り当てられる。３ビット｛Ｂ［３］  Ｂ［４］  Ｂ［５］｝は、｛０  ０  ０｝〜｛１  １  １｝の範囲を有し、パリティビットＢ［６］は、「０」及び「１」の間で変動する。
【００４１】
いくつかの実施形態では、振幅リングＲｘ１、Ｒｘ２、Ｒｙ１及びＲｙ２上の円形グリッドは、４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫの振幅リングに沿ってπ／４ラジアンずつ位相角θｘ及びθｙをシフトすることによって求められる。
【００４２】
いくつかの実施形態では、振幅リングＲｘ１、Ｒｘ２、Ｒｙ１及びＲｙ２は、ｒ１及びｒ２に対する所定の量の半径変動を有するほぼ円形とすることができ、角度θｘ及びθｙは、所定の量の角度変化内で変動し得る。さらに、第１の振幅半径及び第２の振幅半径の振幅比ｒ２／ｒ１は、光通信システムのシステム設計に従って０．５〜０．８の範囲内で変化し得る。
【００４３】
４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫによるＸ偏光信号点配置図及びＹ偏光信号点配置図を組み合わせることによって２５６個の達成可能な組み合わせが存在することに留意されたい。４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマットにおいて、半径ｒ１を有する第１の振幅リングＲｘ１が一方の偏光について選択されると、半径ｒ２を有する第２の振幅リングＲｙ２が、４次元定モジュラス性を達成するための他方の偏光について選択される。したがって、本発明の実施形態による４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマット方式は、８ビット以下のビットから構成されるシンボルを管理する任意の光データ符号化方式に適用することができる。
【００４４】
このフォーマット方式は、８ビット／シンボル符号語ビットについて十分なユークリッド距離、４Ｄ定モジュラス（定パワー）特性及びグレーラベリングを提供するので、非線形送信において有利な特性を提供することが可能である。
【００４５】
５ビットシンボル変調フォーマット
５ビット／シンボル（５ビット／シンボル：５ビットによって表されるシンボル）変調フォーマットは、図２Ａ及び図２Ｂを用いることによって説明される。５ビット／シンボル変調フォーマットは、Ｘ偏光信号点配置図及びＹ偏光信号点配置図のそれぞれに配置された２つの振幅リングを有するグレーマッピングされた８値位相シフトキーイング（８ＰＳＫ）を用いた４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマット方式に基づいて実施される。Ｘ偏光信号点配置図の振幅リングＲｘ１及びＲｘ２は、図２Ａに示すように、位相角を示す３ビットによって特定される円形グリッドと、パリティビットによって特定される振幅値を示す半径とを有する。さらに、Ｙ偏光信号点配置図の振幅リングＲｙ１及びＲｙ２は、図２Ｂに示すように、位相角を示す３ビットによって特定される円形グリッドと、パリティビットによって特定される振幅値を示す半径とを有する。
【００４６】
また、図３Ａは、５ビット／シンボル変調フォーマットのマッピングルールの概要を示している。ビットアレイ｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］  Ｂ［３］  Ｂ［４］  Ｂ［５］  Ｂ［６］  Ｂ［７］｝は、この図では｛ｂ０  ｂ１  ｂ２  ｂ３  ｂ４  ｂ５  ｂ６  ｂ７｝によって表されることに留意されたい。図示するように、｛ｂ０  ｂ１  ｂ２｝及び｛ｂ３  ｂ４  ｂ５｝は、グレーマッピングされた位相であり、ビットｂ５は、追加のビットであり、ビットｂ６及びｂ７は、振幅値を示すパリティビットである。より具体的な説明は以下で与えられる。
【００４７】
本発明の一実施形態による５ビット変調フォーマットに基づいてＸ偏光信号点配置図上の第１のサブセット｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］｝及びＹ偏光信号点配置図上の第２のサブセット｛Ｂ［３］  Ｂ［４］｝をマッピングすることによって光データ符号に符号化された｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］  Ｂ［３］  Ｂ［４］｝の５つの情報ビットによって表される５ビット符号語。
【００４８】
５ビットシンボルの第１のサブセット及び第２のサブセットをＸ偏光信号点配置図及びＹ偏光信号点配置図上にマッピングする手順は、８ビット｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］  Ｂ［３］  Ｂ［４］  Ｂ［５］  Ｂ［６］  Ｂ［７］｝を用いることによって行われる。
【００４９】
これらの８ビットは、｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］  Ｂ［３］  Ｂ［４］｝の５つの情報ビットと、｛Ｂ［５］  Ｂ［６］  Ｂ［７］｝のパリティビットとから構成される。パリティビットＢ［５］は、符号語ビット｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］｝の論理排他的ＯＲ（ＸＯＲ）演算によって求められ、この演算は以下の式によって表される。
Ｂ［５］＝ＸＯＲ（Ｂ［０］，Ｂ［１］，Ｂ［２］）        （１）
【００５０】
さらに、パリティビットＢ［６］は、以下の論理演算によって求められる。
Ｂ［６］＝ＸＯＲ（Ｂ［２］，Ｂ［３］，Ｂ［４］）        （２）
【００５１】
パリティビット｛Ｂ［６］，Ｂ［７］｝は、互いに相補的であるように構成され、したがって、それらの関係は以下の式によって表される。
Ｂ［７］＝ＮＯＴ（Ｂ［６］）        （３）
【００５２】
追加のビットＢ［５］は、この例では、５ビットシンボルの第１のサブセットからＸＯＲ演算によって作成されるが、変調フォーマット方式の設計に従って、５ビットシンボルからのビットの他の組み合わせが用いられてもよいことに留意されたい。さらに、変調フォーマット方式の設計に従って別の論理演算が実行されてもよい。
【００５３】
パリティビットＢ［５］及びＢ［６］が得られると、ビットＢ［２］は、式（２）及び（３）における論理ＸＯＲ演算に共通に利用されることにも留意されたい。他の実施形態では、Ｂ［０］、Ｂ［１］、Ｂ［３］又はＢ［４］等の５ビットシンボルにおける別の符号語ビットが、論理演算に選択されてもよい。
【００５４】
例えば、パリティビットＢ［６］が、式（２）のＸＯＲ演算後に「０」であると確定されると、パリティビットＢ［７］は、式（３）に従って「１」になり、その場合、第１のサブセット｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］｝は、Ｘ偏光信号点配置図の第１の振幅リングＲｘ１上のグリッドに配置される。この場合、第１の振幅リングＲｘ１上の円形グリッドは、第１の振幅リングＲｘ１上の円形グリッドの３ビットが、５ビットシンボルの第１のサブセットの｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］｝に対応するように選択される。続いて、第２のサブセット｛Ｂ［３］  Ｂ［４］  Ｂ［５］｝は、「１」を示すパリティビットＢ［７］に従ってＹ偏光信号点配置図の第２の振幅リングＲｙ２上のグリッドに配置される。この場合、第２の振幅リングＲｙ２上の円形グリッドは、第２の振幅リングＲｙ２上の円形グリッドの３ビットが第２のサブセットの｛Ｂ［３］  Ｂ［４］  Ｂ［５］｝に対応するように選択される。したがって、与えられた５ビットシンボルの場合、第１の振幅リングＲｘ１上の円形グリッドは、ｒ１の振幅値と、第１の振幅リングＲｘ１上に配置された３ビット｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］｝によって決まる位相角とを指定し、第２の振幅リングＲｙ２上の円形グリッドは、ｒ２の振幅値と、第２の振幅リングＲｙ２上に配置された３ビット｛Ｂ［３］  Ｂ［４］  Ｂ［５］｝によって決まる位相角とを指定する。
【００５５】
別の例では、パリティビットＢ［６］が、式（２）のＸＯＲ演算後に「１」であると確定されると、パリティビットＢ［７］は、式（３）に従って「０」になり、その場合、｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］｝の第１のサブセットは、Ｘ偏光信号点配置図の第２の振幅リングＲｘ２上のグリッドに配置される。この場合、第２の振幅リングＲｘ２上の円形グリッドは、第２の振幅リングＲｘ２上の円形グリッドの３ビットが、５ビットシンボルの第１のサブセットの｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］｝に対応するように選択される。続いて、第２のサブセット｛Ｂ［３］  Ｂ［４］  Ｂ［５］｝は、「０」を示すパリティビットＢ［７］に従ってＹ偏光信号点配置図の第１の振幅リングＲｙ１上のグリッドに配置される。この場合、第１の振幅リングＲｙ１上の円形グリッドは、第１の振幅リングＲｙ１上の円形グリッドの３ビットが第２のサブセットの｛Ｂ［３］  Ｂ［４］  Ｂ［５］｝に対応するように選択される。
【００５６】
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の一実施形態による５ビット／シンボル変調フォーマットの一例を示している。アドレス「１ｏ」〜「８ｏ」及び「１ｉ」〜「８ｏ」が、３ビット｛０  ０  ０｝〜｛１  １  １｝の代わりに振幅リングＲｘ１、Ｒｘ２、Ｒｙ１及びＲｙ２上の円形グリッドに配置されている。
【００５７】
この場合、シンボルの第１のサブセットが、Ｘ偏光信号点配置図におけるリングＲｘ１上のグリッド（１ｏ）に割り当てられるとき、このシンボルの第２のサブセットは、Ｙ偏光信号点配置図におけるリングＲｙ２上に割り当てられる２つの可能な円形グリッド（１ｉ及び５ｉ）を有し、別のシンボルの第１のサブセットが、Ｘ偏光信号点配置図におけるリングＲｘ２上のグリッド（１ｉ）に割り当てられるとき、このシンボルの第２のサブセットは、Ｙ偏光信号点配置図におけるリングＲｙ１上に割り当てられる２つの円形グリッド（４ｏ及び８ｏ）を有する。
【００５８】
したがって、与えられた５ビットシンボルの場合、第２の振幅リングＲｘ２上の円形グリッドは、ｒ２の振幅値と、第２の振幅リングＲｘ２上に配置された３ビット｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］｝によって決まる位相角とを指定し、第１の振幅リングＲｙ１上の円形グリッドは、ｒ１の振幅値と、第１の振幅リングＲｙ１上に配置された３ビット｛Ｂ［３］  Ｂ［４］  Ｂ［５］｝によって決まる位相角とを指定する。
【００５９】
６ビットシンボル変調フォーマット
６ビット／シンボル（６ビットシンボル：６ビットによって表されるシンボル）変調フォーマットは、以下において図２Ａ及び図２Ｂを用いることによって説明される。５ビット／シンボル変調フォーマットの場合と同様に、６ビット／シンボル変調フォーマットは、Ｘ偏光信号点配置図及びＹ偏光信号点配置図のそれぞれに配置された２つの振幅リングを有するグレーマッピングされた８値位相シフトキーイング（８ＰＳＫ）を用いた４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマット方式に基づいて実施される。Ｘ偏光信号点配置図の振幅リングＲｘ１及びＲｘ２は、図２Ａに示すように、位相角を示す３ビットによって特定される円形グリッドと、パリティビットによって特定される振幅値を示す半径とを有する。さらに、Ｙ偏光信号点配置図の振幅リングＲｙ１及びＲｙ２は、図２Ｂに示すように、位相角を示す３ビットによって特定される円形グリッドと、パリティビットによって特定される振幅値を示す半径とを有する。
【００６０】
また、図３Ｂは、６ビット／シンボル変調フォーマットのマッピングルールの概要を示している。符号語ビット｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］  Ｂ［３］  Ｂ［４］  Ｂ［５］  Ｂ［６］  Ｂ［７］｝は、この図では｛ｂ０  ｂ１  ｂ２  ｂ３  ｂ４  ｂ５  ｂ６  ｂ７｝によって表されることに留意されたい。図示するように、｛ｂ０  ｂ１  ｂ２｝及び｛ｂ３  ｂ４  ｂ５｝は、グレーマッピングされた位相であり、ビットｂ６及びｂ７は、振幅値を示すパリティビットである。より具体的な説明は以下で与えられる。
【００６１】
｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］  Ｂ［３］  Ｂ［４］  Ｂ［５］｝の６つの情報ビットによって表される６ビットシンボルは、本発明の一実施形態による６ビット変調フォーマットに基づいてＸ偏光信号点配置図上の第１のサブセット｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］｝及びＹ偏光信号点配置図上の第２のサブセット｛Ｂ［３］  Ｂ［４］  Ｂ［５］｝をマッピングすることによって光データ符号に符号化される。
【００６２】
６ビットシンボルの第１のサブセット及び第２のサブセットをＸ偏光信号点配置図及びＹ偏光信号点配置図上にマッピングする手順は、８ビット｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］  Ｂ［３］  Ｂ［４］  Ｂ［５］  Ｂ［６］  Ｂ［７］｝を用いることによって行われる。これらの８ビットは、｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］  Ｂ［３］  Ｂ［４］  Ｂ［５］｝と、パリティビット｛Ｂ［６］，Ｂ［７］｝とから構成され、ここで、これらのビットのそれぞれは符号語ビットである。符号語ビットＢ［６］は、以下のように表される符号語ビット｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］  Ｂ［３］  Ｂ［４］  Ｂ［５］｝の論理排他的ＯＲ（ＸＯＲ）演算によって求められる。
Ｂ［６］＝ＸＯＲ（Ｂ［０］，Ｂ［１］，Ｂ［２］，Ｂ［３］，Ｂ［４］，Ｂ［５］  Ｂ［６］，Ｂ［７］）        （４）
【００６３】
パリティビット｛Ｂ［６］，Ｂ［７］｝は、互いに相補的であるように構成され、したがって、それらの関係は以下の式によって表される。
Ｂ［７］＝ＮＯＴ（Ｂ［６］）        （５）
【００６４】
例えば、符号語ビットＢ［６］が、式（４）のＸＯＲ演算後に「０」であると確定されると、パリティビットＢ［７］は、式（５）に従って「１」になり、｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］｝の第１のサブセットは、リングＲｘ１上のグリッドに配置される。この場合、リングＲｘ１上の円形グリッドは、リングＲｘ１上の円形グリッド上の３ビットが６ビットシンボルの第１のサブセットの｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］｝に対応するように選択される。続いて、｛Ｂ［３］  Ｂ［４］  Ｂ［５］｝の第２のサブセットは、「１」を示すパリティビットＢ［７］に従ってリングＲｙ２上のグリッドに配置される。この場合、リングＲｙ２上の円形グリッドは、リングＲｙ２上の円形グリッドの３ビットが６ビットシンボルの第２のサブセットの｛Ｂ［３］  Ｂ［４］  Ｂ［５］｝に対応するように選択される。したがって、振幅リングＲｘ１、Ｒｘ２、Ｒｙ１及びＲｙ２上の円形グリッドのそれぞれは、６ビットシンボルの各サブセットの位相角及び振幅値を指定する。
【００６５】
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の一実施形態による６ビット／シンボル変調フォーマットの一例を示している。グリッドアドレス「１ｏ」〜「８ｏ」及び「１ｉ」〜「８ｏ」が、３ビット｛０  ０  ０｝〜｛１  １  １｝の代わりに振幅リングＲｘ１、Ｒｘ２、Ｒｙ１及びＲｙ２上の円形グリッドに配置されている。
【００６６】
この場合、シンボルの第１のサブセットが、Ｘ偏光信号点配置図におけるリングＲｘ１上のグリッド（１ｏ）に割り当てられるとき、このシンボルの第２のサブセットは、Ｙ偏光信号点配置図におけるリングＲｙ２上に割り当てられる４つの可能な円形グリッド（１ｉ、３ｉ、５ｉ及び７ｉ）を有し、別のシンボルの第１のサブセットが、Ｘ偏光信号点配置図におけるリングＲｘ２上のグリッド（１ｉ）に割り当てられるとき、このシンボルの第２のサブセットは、Ｙ偏光信号点配置図におけるリングＲｙ１上に割り当てられる４つの円形グリッド（２ｏ、４ｏ、６ｏ及び８ｏ）を有する。
【００６７】
７ビットシンボル変調フォーマット
図３Ｃは、７ビット／シンボル変調フォーマットのマッピングルールの概要を示している。７ビット／シンボル（７ビットシンボル：７ビットによって表されるシンボル）は、以下において詳細に説明される。
【００６８】
５ビット／シンボル変調フォーマット及び６ビット／シンボル変調フォーマットの場合と同様に、７ビット／シンボル変調フォーマットは、Ｘ偏光信号点配置図及びＹ偏光信号点配置図のそれぞれに配置された２つの振幅リングを有するグレーマッピングされた８値位相シフトキーイング（８ＰＳＫ）を用いた４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマット方式に基づいて実施される。Ｘ偏光信号点配置図の振幅リングＲｘ１及びＲｘ２は、図２Ａに示すように、位相角を示す３ビットによって特定される円形グリッドと、パリティビットによって特定される振幅値を示す半径とを有する。さらに、Ｙ偏光信号点配置図の振幅リングＲｙ１及びＲｙ２は、図２Ｂに示すように、位相角を示す３ビットによって特定される円形グリッドと、パリティビットによって特定される振幅値を示す半径とを有する。
【００６９】
７ビットシンボルは、｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］  Ｂ［３］  Ｂ［４］  Ｂ［５］  Ｂ［６］｝の７つの情報ビットによって表される。７ビットシンボルは、第１のサブセット｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］  Ｂ［３］｝と第２のサブセット｛Ｂ［４］  Ｂ［５］  Ｂ［６］｝とに分割される。パリティビットＢ［７］は、以下の式によって表される論理演算によって作成される。
Ｂ［７］＝ＮＯＴ（Ｂ［３］）        （６）
【００７０】
この場合、第１のサブセット｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］  Ｂ［３］｝は、ビットＢ［３］を第１のサブセットのパリティビットとして用いることによってＸ偏光信号点配置図に適用される。残りのビット｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］｝は、パリティビットＢ［３］の値に応じて、振幅リングＲｘ１及びＲｘ２のうちの一方のグリッドを特定するのに用いられる。第２のサブセット｛Ｂ［４］  Ｂ［５］  Ｂ［６］｝は、パリティビットＢ［７］の値に応じて振幅リングＲｙ１及びＲｙ２のうちの一方のグリッドを特定するためにＹ偏光信号点配置図に適用される。
【００７１】
例えば、７ビットシンボルの符号語ビットＢ［３］が「０」を示しているとき、パリティビットＢ［７］は「１」になり、リングＲｘ１上のグリッドは、リングＲｘ１上の円形グリッドの３ビットが７ビットシンボルの第１の３ビット｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］｝に対応するように選択される。その結果、７ビットシンボルの第１のサブセット｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］  Ｂ［３］｝は、リングＲｘ１の半径ｒ１によって示される振幅値と、円形グリッドによって示される位相角とを特定するように符号化される。さらに、第２のサブセット｛Ｂ［４］  Ｂ［５］  Ｂ［６］｝は、リングＲｙ２上の円形グリッドの３ビットが７ビットシンボルの第２のサブセットの第２の３ビット｛Ｂ［３］  Ｂ［４］  Ｂ［５］｝に対応するようにリングＲｙ２上のグリッドを選択するために適用される。
【００７２】
さらに、７ビットシンボルの符号語ビットＢ［３］が「１」を示しているとき、パリティビットＢ［７］は「０」になり、リングＲｘ２上のグリッドは、リングＲｘ２上の円形グリッドの３ビットが７ビットシンボルの第１の３ビット｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］｝に対応するように選択される。その結果、７ビットシンボルの第１のサブセット｛Ｂ［０］  Ｂ［１］  Ｂ［２］  Ｂ［３］｝は、リングＲｘ１の半径ｒ１によって示される振幅値と、円形グリッドによって示される位相角とを特定するように符号化される。さらに、第２のサブセット｛Ｂ［４］  Ｂ［５］  Ｂ［６］｝は、リングＲｙ２上の円形グリッドの３ビットが７ビットシンボルの第２のサブセットの第２の３ビット｛Ｂ［３］  Ｂ［４］  Ｂ［５］｝に対応するようにリングＲｙ２上のグリッドを選択するために適用される。
【００７３】
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の一実施形態による７ビット／シンボル変調フォーマットの一例を示している。グリッドアドレス「１ｏ」〜「８ｏ」及び「１ｉ」〜「８ｏ」が、３ビット｛０  ０  ０｝〜｛１  １  １｝の代わりに振幅リングＲｘ１、Ｒｘ２、Ｒｙ１及びＲ２上の円形グリッドに配置されている。
【００７４】
この場合、シンボルの第１のサブセットが、Ｘ偏光信号点配置図におけるリングＲｘ１上のグリッド（１ｏ）に割り当てられるとき、第２のサブセットは、Ｙ偏光信号点配置図におけるリングＲｙ２上の全ての可能な円形グリッド（１ｉ〜８ｉ）に割り当てることができる。
【００７５】
図７Ａ及び図７Ｂは、５Ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ及び７Ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫのストックス（Stocks）空間表現図を示している。双方のフォーマットにおいて、信号符号は、５Ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ及び７Ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫを介した通信において用いられる総パワーが一定であることを示すストークス（Stokes）球の表面上に配置される。
【００７６】
２Ａ８ＰＳＫフォーマットの適応等化器
受信機４００内のＤＳＰ４６０の適応等化器は、送信されたシンボルを受信したときに用いることができる。コヒーレント光通信では、定モジュラスアルゴリズム（ＣＭＡ）又は半径指向等化器（ＲＤＥ）が通常用いられる。
【００７７】
ＣＭＡは、原信号が、Ｘ偏光信号点配置図及びＹ偏光信号点配置図の双方において用いられる定振幅を有するという仮定を用いる。この仮定は、４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫに直接適用することはできない。なぜならば、Ｘ偏光及びＹ偏光のそれぞれは、２つの値の振幅を含むからである。したがって、ＣＭＡは、このアルゴリズムが、ｘ偏光及びｙ偏光のパワーを組み合わせたものが一定であるという条件に依拠するように変更される必要がある。
【００７８】
ＲＤＥは、複数の値の振幅がＸ偏光及びＹ偏光の双方に存在するという仮定を用いる。これは、４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫに技術的に適用することができる。しかしながら、従来のＲＤＥのように、振幅に関する決定が独立に行われる場合、これは、より不適切な決定を行う場合がある。代わりに、一方の偏光が内側リングを利用し、他方の偏光が外側リングを利用するという事実を活用する場合、決定の不適切さははるかに低下する。換言すれば、信号パワーの大きい方の偏光は外側リングを利用する一方、信号パワーの小さい方の偏光は内側リングを利用する。代替的に、偏光においてより大きなリングを選ぶ確率は、他の偏光と比較したその偏光の相対的なパワーレベルに応じてより大きくなるという点で、軟情報を用いることができる。
【００７９】
変調フォーマットのタイムスロット
図８は、４次元変調の一例を示している。この場合、語は各タイムスロットを占有し、各語のＸ偏光信号点配置図及びＹ偏光信号点配置図の和のパワーは一定になるように設計される。
【００８０】
図９は、８次元変調（８Ｄ変調）の一例を示している。この場合、語は２つのタイムスロットを占有し、各タイムスロットにおけるＸ偏光信号点配置図及びＹ偏光信号点配置図の和のパワーは一定になるように設計される。
【００８１】
図１０は、時間領域ハイブリッド４次元変調（ハイブリッド４Ｄ変調）の一例を示している。この場合、語は、異なる変調フォーマットを用いた１つおきのタイムスロットを占有し、少なくとも１つのタイムスロットにおけるＸ偏光信号点配置図及びＹ偏光信号点配置図の和のパワーは一定になるように設計される。
【００８２】
レート適応変調方式
いくつかの実施形態では、本発明による４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマット方式は、時間領域ハイブリッド変調に適用することができる。
【００８３】
本発明による４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマット方式は、２Ａ８ＰＳＫの従来の基本的な信号点配置図に適用することができるので、例えば、時間領域ハイブリッド方式を用いることによって、５．２５ビット／シンボル、５．５ビット／シンボル、６．２５ビット／シンボル、又は６．５ビット／シンボルを対象として含むことが可能である。
【００８４】
７ビット８次元グラスマン２ＡＱＰＳＫ−２Ａ８ＰＳＫフォーマット
グラスマン符号は、いわゆる交差偏光変調（ＸＰｏｌＭ）効果を低減するのに有効であることが知られている。（Koike他の米国特許出願公開第２０１２０２６３４５４号）。グラスマン符号は、２ＡＱＰＳＫ及び２Ａ８ＰＳＫを組み合わせることによって実現することができる。２ＡＱＰＳＫは、２Ａ８ＰＳＫの８つの可能な位相から４つの位相のみが用いられる２Ａ８ＰＳＫの特殊な場合とみなされる。
【００８５】
例えば、３．５ビット／シンボルフォーマットは、以下のように実現することができる。
図１１Ａは、３．５ビット／シンボルフォーマットに用いられる７ビット８次元グラスマン２ＡＱＰＳＫ−２Ａ８ＰＳＫフォーマットの一例である。このフォーマットでは、２つのタイムスロット、すなわち、タイムスロット１及びタイムスロット２が７ビットシンボルに用いられる。この７ビットシンボルは、２つのスロットによって分割されるので、このフォーマットは、３．５ビット／シンボルフォーマットと呼ばれる。タイムスロット１は、ｘ１をＸ偏光信号点配置図に配置し、ｙ１をＹ偏光信号点配置図に配置し、タイムスロット２は、ｘ２をＸ偏光信号点配置図に配置し、ｙ２をＹ偏光信号点配置図に配置する。この場合、この図に示すように、ｘ１及びｙ１は２ＡＱＰＳＫフォーマットに構成され、ｘ２及びｙ２は２Ａ８ＰＳＫフォーマットに構成される。
【００８６】
ｘ１、ｘ２及びｙ１が独立変数であるように構成されているとき、グラスマン符号は、ｘ１、ｘ２、ｙ１及びｙ２が以下の関係を満たすことを必要とする。
ｙ２＝−ｘ１＊・ｙ１／ｘ２＊        （７）
ここで、＊は複素共役を示す。
【００８７】
さらに、２ＡＱＰＳＫフォーマット及び２Ａ８ＰＳＫは、同一の円形リングｒ１及びｒ２（図２Ａ及び図２Ｂ参照）を用いるように設計され、ｘ１が円形リングｒ１を利用すると、ｙ１は円形リングｒ２を利用し、又はその逆の場合もある。同様に、ｘ２が円形リングｒ１を利用すると、ｙ２は円形リングｒ２を利用し、又はその逆の場合もある。
【００８８】
振幅リングは振幅値を示すので、偏光信号点配置図当たりの平均パワーが１であることを満たすために、円形リングｒ１及びｒ２の間には以下の関係がある。
ｒ１２＋ｒ２２＝２        （８）
【００８９】
振幅リングの比ｒ１／ｒ２は、０．５〜０．８とすることができる。
【００９０】
Ｂ［０］〜Ｂ［６］が情報ビット（変調ビット）として用いられるとき、残りのビットＢ［７］及びＢ［８］は、以下のようにパリティビットとして用いることができる。
Ｂ［７］＝ＸＯＲ（Ｂ［４］，Ｂ［５］，Ｂ［６］）        （９）
Ｂ［８］＝ＸＯＲ（Ｂ［０］，Ｂ［１］，Ｂ［２］，Ｂ［３］，Ｂ［４］，Ｂ［５］，Ｂ［６］）        （１０）
【００９１】
この場合、Ｂ［７］の値は、タイムスロット１においてｘ１及びｙ１に割り当てられた情報ビットの円形リングｒ１又はｒ２を指定し、Ｂ［８］の値は、タイムスロット２においてｘ２及びｙ２に割り当てられた情報ビットの円形リングｒ１又はｒ２を指定する。図１２Ａは、７ｂ８Ｄ変調フォーマット（３．５ビット／シンボル）並びにＰＳ−ＱＰＳＫ変調フォーマット（３ビット／シンボル）及びＤＰ−ＱＰＳＫ変調フォーマット（４ビット／シンボル）のスパン損失バジェットの一例である。これは、明らかに、約０．７のリング比を有する７ｂ８Ｄグラスマン２ＡＱＰＳＫ−２Ａ８ＰＳＫが、３．５ビット／シンボルにおいて最良の送信特性を与え、３ビット／シンボルの送信特性にも匹敵することを示している。
【００９２】
代替的に、以下の関係をパリティ構成に用いることができる。
Ｂ［７］＝ＸＯＲ（Ｂ［０］，Ｂ［１］，Ｂ［２］）        （１１）
Ｂ［８］＝ＸＯＲ（Ｂ［０］，Ｂ［１］，Ｂ［２］，Ｂ［３］，Ｂ［４］，Ｂ［５］，Ｂ［６］）        （１２）
【００９３】
６ビット８次元グラスマン２ＡＱＰＳＫフォーマット
例えば、３ビット／シンボルフォーマットは、以下のように実現することができる。
図１１Ａは、３ビット／シンボルフォーマットに用いられる７ビット８次元グラスマン２ＡＱＰＳＫフォーマットの一例である。このフォーマットでは、２つのタイムスロット、すなわち、タイムスロット１及びタイムスロット２が３ビットシンボルに用いられる。２ＡＱＰＳＫは、２Ａ８ＰＳＫの特殊な場合とみなされる。６ビットシンボルは、２つのスロットによって分割されるので、このフォーマットは、３ビット／シンボルフォーマットと呼ばれる。タイムスロット１は、ｘ１をＸ偏光信号点配置図に配置し、ｙ１をＹ偏光信号点配置図に配置し、タイムスロット２は、ｘ２をＸ偏光信号点配置図に配置し、ｙ２をＹ偏光信号点配置図に配置する。この場合、この図に示すように、ｘ１、ｘ２、ｙ１及びｙ２は全て、２ＡＱＰＳＫフォーマットに構成される。
【００９４】
さらに、図１１Ｂは、６ビット８次元グラスマン２ＡＱＰＳＫフォーマットの一例である。このフォーマットでは、２つのタイムスロット、すなわち、タイムスロット１及びタイムスロット２が６ビットシンボルに用いられる。この６ビットシンボルは、２つのスロットによって分割されるので、このフォーマットは、３ビット／シンボルフォーマットと呼ばれる。タイムスロット１は、ｘ１をＸ偏光信号点配置図に配置し、ｙ１をＹ偏光信号点配置図に配置し、タイムスロット２は、ｘ２をＸ偏光信号点配置図に配置し、ｙ２をＹ偏光信号点配置図に配置する。この場合、この図に示すように、ｘ１及びｙ１は２ＡＱＰＳＫフォーマットに構成され、ｘ２及びｙ２も２ＡＱＰＳＫフォーマットに構成される。
【００９５】
ｘ１、ｘ２及びｙ１が独立変数であるように構成されているとき、グラスマン符号は、ｘ１、ｘ２、ｙ１及びｙ２が以下の関係を満たすことを必要とする。
ｙ２＝−ｘ１＊・ｙ１／ｘ２＊        （１３）
ここで、＊は複素共役を示す。
【００９６】
さらに、２ＡＱＰＳＫフォーマットは、同一の円形リングｒ１及びｒ２（図２Ａ及び図２Ｂ参照）を用いるように設計され、ｘ１が円形リングｒ１を利用すると、ｙ１は円形リングｒ２を利用し、又はその逆の場合もある。同様に、ｘ２が円形リングｒ１を利用すると、ｙ２は円形リングｒ２を利用し、又はその逆の場合もある。
【００９７】
振幅リングは振幅値を示すので、偏光信号点配置図当たりの平均パワーが１であることを必要とするために、円形リングｒ１及びｒ２の間には以下の関係がある。
ｒ１２＋ｒ２２＝２        （１４）
【００９８】
振幅リングの比ｒ１／ｒ２は、０．５〜０．８とすることができる。
【００９９】
Ｂ［０］〜Ｂ［５］が情報ビット（変調ビット）として用いられるとき、パリティビットＢ［６］及びＢ［７］は、以下のようにパリティビットとして用いることができる。
Ｂ［６］＝ＸＯＲ（Ｂ［４］，Ｂ［５］）        （１５）
Ｂ［７］＝ＸＯＲ（Ｂ［０］，Ｂ［１］，Ｂ［２］，Ｂ［３］）        （１６）
【０１００】
この場合、Ｂ［６］の値は、タイムスロット１においてｘ１及びｙ１に割り当てられた情報ビットの円形リングｒ１又はｒ２を指定し、Ｂ［７］の値は、タイムスロット２においてｘ２及びｙ２に割り当てられた情報ビットの円形リングｒ１又はｒ２を指定する。
【０１０１】
非定モジュラスベースの４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマット
いくつかの実施形態では、別の変調方式が、偏光信号点配置図当たりの平均パワーが１でないという条件を必要とする。そのような場合、タイムスロット１において用いられる第１の平均パワー及びタイムスロット２において用いられる第２の平均パワーは、異なるように構成される。例えば、第１の平均パワーが所定の平均パワーよりも大きく構成されると、第２の平均パワーは所定の平均パワーよりも小さく構成される。同様に、第１の平均パワーが所定の平均パワーよりも小さく構成されると、第２の平均パワーは所定の平均パワーよりも大きく構成される。
【０１０２】
換言すれば、シンボルの情報ビットが、タイムスロット１では第１のＸ偏光信号点配置図及び第１のＹ偏光信号点配置図に配置され、タイムスロット２では第２のＸ偏光信号点配置図及び第２のＹ偏光信号点配置図に配置されるとき。
【０１０３】
図２Ａ及び図２Ｂと同様の方法で、第１のＸ偏光信号点配置図は、第１の半径ｒｘ１を有する第１の円形リングＲｘ１と、第２の半径ｒｘ２を有する第２の円形リングＲｘ２とを含み、第２のＸ偏光信号点配置図は、第１の半径ｒｘｘ１を有する第１の円形リングＲｘｘ１と、第２の半径ｒｘｘ２を有する第２の円形リングＲｘｘ２とを含み、第１のＹ偏光信号点配置図は、第１の半径ｒｙ１を有する第１の円形リングＲｙ１と、第２の半径ｒｙ２を有する第２の円形リングＲｙ２とを含み、第２のＹ偏光信号点配置図は、第１の半径ｒｙｙ１を有する第１の円形リングＲｙｙ１と、第２の半径ｒｙｙ２を有する第２の円形リングＲｙｙ２とを含む。
【０１０４】
この場合、以下の関係が確立される。
ｒｘ１２＋ｒｙ１２＋ｒｘ２２＋ｒｙ２２＝ｒｘｘ１２＋ｒｙｙ１２＋ｒｘｘ２２＋ｒｙｙ２２    （１６）
【０１０５】
すなわち、関係（１６）が、本発明の一実施形態による４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマット方式の下で満たされている限り、タイムスロット１における第１のＸ偏光信号点配置図及び第１のＹ偏光信号点配置図と、タイムスロット２における第２のＸ偏光信号点配置図及び第２のＹ偏光信号点配置図とに関して、任意の組み合わせが利用可能である。
【０１０６】
図１２Ｂは、比較用の３つのタイプの５ビット／シンボルフォーマットである。この場合、ｒ２／ｒ１＝０．６が、スパン損失バジェットを最大にするために５ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫに用いられる。０．８５の目標一般化相互情報（ＧＭＩ）におけるスパン損失バジェットがメトリックとして用いられ、出射パワーが変更される。ピークスパン損失バジェットが高いほど、信号を送信することができる距離は長くなる。ＳＰ３２−ＱＡＭは８ＱＡＭ（１６ＱＡＭのセット分割）に基づいているので、ＳＰ３２−ＱＡＭのスパン損失バジェットは、大きなパワー変動に起因して急速に飽和する。他方、８ＰｏｌＳＫ−ＱＰＳＫ１３は、線形の場合に０．４ｄＢ悪化したＯＳＮＲを有し、飽和特性は、その４Ｄ定モジュラス性に起因して５ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫと非常に類似している。全体として、５ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫは、８ＰｏｌＳＫ-ＱＰＳＫよりも０．３ｄＢだけ、ＳＰ３２−ＱＡＭよりも２ｄＢだけ増加した最大スパン損失バジェットを有する。
【０１０７】
図１３は、３つのタイプの７ビット／シンボルフォーマットと、比較用の同じデータレート（（７／８）＊３４ＧＢｄ）のＤＰ−１６ＱＡＭとを示している。この場合、ｒ２／ｒ１＝０．５９が、最大スパン損失バジェットのために７ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫに選ばれる。ＤＰ−１６ＱＡＭは、強いパワー変動を有するので、ファイバーの非線形性を被る。ＳＰ１２８−ＱＡＭも、１６ＱＡＭに基づいているので、ファイバーの非線形性を被る。時間領域ハイブリッド６ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ-１６ＱＡＭは、６ビット／シンボル及び８ビット／シンボルにおける最良の変調フォーマットを用いて、７ビット／シンボルを実現する。少なくとも１つのタイムスロットにおいて定モジュラスフォーマットを用いることによって、非線形送信性能は、純粋な１６ＱＡＭの場合と比較して大幅に改善される。
【０１０８】
上記で説明したフォーマット方式によって、広範囲のビット／シンボルフォーマットをカバーし、産業利用において大きな利点を提供することが可能になる。なぜならば、従来から用いられている信号処理の構成要素を広いスペクトル効率範囲にわたって用いることができるからである。
【０１０９】
図１４は、種々のシンボル／ビットにおける通信距離とビット数との間の関係を示している。従来のフォーマットでは、４ビット／シンボルと８ビット／シンボルとの間に欠落した範囲が存在する。他方、本発明による４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマット方式は、この図において黒の点によって示されるように時間領域ハイブリッド方式を導入することによって３．２５ビット／シンボルフォーマットと８ビット／シンボルフォーマットとの間の範囲をカバーすることができる。
【０１１０】
本発明のいくつかの実施形態では、非一時的コンピューター可読記録媒体が、シンボルを光信号データに符号化する、プロセッサによって実行されるプログラムを記憶することができる。このプログラムは、所定の位相角に対応する円形グリッドを有する第１の振幅リング及び第２の振幅リングを有するＸ偏光信号点配置図フォーマットと、所定の位相角に対応する円形グリッドを有する第１の振幅リング及び第２の振幅リングを有するＹ偏光信号点配置図フォーマットとを含む変調方式を選択するステップと、Ｘ偏光信号点配置図フォーマット上の第１の振幅リングの第１の円形グリッド上にシンボルの第１の部分を配置するステップと、Ｙ偏光信号点配置図フォーマット上の第２の振幅リングの第２の円形グリッド上にシンボルの第２の部分を配置するステップと、第１の振幅値を示す第１の振幅リングと、第１の位相角を示す第１の円形グリッドとを用いて、シンボルの第１の部分を光データ符号の第１のサブセットに符号化するステップと、第２の振幅値を示す第２の振幅リングと、第２の位相角を示す第２の円形グリッドとを用いて、シンボルの第２の部分を光データ符号の第２のサブセットに符号化するステップとをプロセッサに実行させる。
【０１１１】
さらに、シンボルの第１のサブセットは、グレー符号化における第１の位相角を示す３ビットと、シンボルの第１のサブセットの第１の振幅値を示す第１のパリティである１ビットとを有する第１の４ビットによって表すことができ、シンボルの第２のサブセットは、グレー符号化における第２の位相角を示す３ビットと、シンボルの第２のサブセットの第２の振幅値を示す第２のパリティである１ビットとを有する第２の４ビットによって表される。
【０１１２】
いくつかの実施形態では、シンボルの第１のサブセット及びシンボルの第２のサブセットは、少なくとも２つの信号区間に配置される。さらに、別の実施形態では、シンボルの第１のサブセット及びシンボルの第２のサブセットは、単一の信号区間に配置される。本発明のいくつかの実施形態によれば、シンボルには、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３及びｂ４の所定の５つの情報ビットが割り当てられ、第１の４ビットのうちの３ビットは、情報ビットｂ０、ｂ１及びｂ２によって表され、第２の４ビットのうちの３ビットは、情報ビットｂ３、ｂ４及び第３のパリティビットｂ５によって表され、第３のパリティビットｂ５は、ｂ５＝ＸＯＲ（ｂ０，ｂ１，ｂ２）によって表される論理排他的ＯＲ（ＸＯＲ）演算によって求められ、第１のパリティビット及び第２のパリティビットは、それぞれ追加のビットｂ６及びｂ７によって表され、第１のパリティビットは、ｂ６＝ＸＯＲ（ｂ０，ｂ１，ｂ３，ｂ４）によって表されるＸＯＲ演算によって求められ、第２のパリティビットは、ｂ７＝ＮＯＴ（ｂ６）によって表される論理ＮＯＴ演算によって求められる。
【０１１３】
別の実施形態では、シンボルは、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４及びｂ５の所定の６つの情報ビットを割り当てられ、第１の４ビットのうちの３ビットは、情報ビットｂ０、ｂ１及びｂ２によって表され、第２の４ビットのうちの３ビットは、情報ビットｂ３、ｂ４及びｂ５によって表され、第１のパリティビット及び第２のパリティビットは、それぞれ追加のビットｂ６及びｂ７によって表され、第１のパリティビットは、ｂ６＝ＸＯＲ（ｂ０，ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５）によって表される論理排他的ＯＲ（ＸＯＲ）演算によって求められ、第２のパリティビットは、ｂ７＝ＮＯＴ（ｂ６）によって表される論理ＮＯＴ演算によって求められる。
【０１１４】
さらに、いくつかの実施形態によれば、シンボルは、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５及びｂ６の７つの情報ビットによって表され、第１の４ビットのうちの３ビットは、情報ビットｂ０、ｂ１及びｂ２によって表され、第１のパリティビットは、情報ビットｂ３によって表され、第２の４ビットのうちの３ビットは、情報ビットｂ４、ｂ５及びｂ６によって表され、第２のパリティビットは、ｂ７＝ＮＯＴ（ｂ３）によって表される論理ＮＯＴ演算によって求められる追加のビットｂ７によって表される。
【０１１５】
別の実施形態によれば、第１の振幅値は第２の振幅値と異なる。
【０１１６】
別の実施形態によれば、シンボルは、７つの情報ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５及びｂ６によって表され、第１の４ビットは、情報ビットｂ０、ｂ１、ｂ２、及びｂ３によって表され、第２の４ビットのうちの３ビットは、情報ビットｂ３、ｂ４及びｂ５によって表され、追加のパリティビットｂ７は、ｂ７＝ＮＯＴ（ｂ３）によって表される論理ＮＯＴ演算によって求められる。さらに、別の実施形態では、第１の振幅値は第２の振幅値と異なる。
【０１１７】
いくつかの好ましい実施形態が示され説明されてきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、これらの実施形態に多くの変形及び変更を加えることができることは当業者には明らかであろう。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によって定義される。
【図１】
2019511863.tif 000003
【図２】
2019511863.tif 000004
【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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年9月3日(2018.9.3)
【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】
メモリと通信するプロセッサを用いてシンボルから光データ符号を生成する光データ符号化方法であって、
所定の位相角に対応する円形グリッドを有する第１の振幅リング及び第２の振幅リングを有するＸ偏光信号点配置図フォーマットと、前記所定の位相角に対応する前記円形グリッドを有する前記第１の振幅リング及び前記第２の振幅リングを有するＹ偏光信号点配置図フォーマットとを含む変調方式を選択するステップと、
前記Ｘ偏光信号点配置図フォーマット上の前記第１の振幅リングの第１の円形グリッド上に前記シンボルの第１の部分を配置するステップと、
前記Ｙ偏光信号点配置図フォーマット上の前記第２の振幅リングの第２の円形グリッド上に前記シンボルの第２の部分を配置するステップと、
第１の振幅値を示す前記第１の振幅リングと、第１の位相角を示す前記第１の円形グリッドとを用いて、前記シンボルの前記第１の部分を光データ符号の第１のサブセットに符号化するステップと、
第２の振幅値を示す前記第２の振幅リングと、第２の位相角を示す前記第２の円形グリッドとを用いて、前記シンボルの前記第２の部分を前記光データ符号の第２のサブセットに符号化するステップと、
を含み、
前記光データ符号の前記第１のサブセットは、グレー符号化における前記第１の位相角を示す３ビットと、前記第１の振幅値を示す第１のパリティビットである１ビットとを有する第１の４ビットによって表され、
前記光データ符号の前記第２のサブセットは、グレー符号化における前記第２の位相角を示す３ビットと、前記シンボルの前記第２のサブセットの前記第２の振幅値を示す第２のパリティビットである１ビットとを有する第２の４ビットによって表される、
方法。
【請求項２】
前記シンボルは、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３及びｂ４の所定の５つの情報ビットを割り当てられ、
前記第１の４ビットのうちの前記３ビットは、前記情報ビットｂ０、ｂ１及びｂ２によって表され、
前記第２の４ビットのうちの前記３ビットは、情報ビットｂ３、ｂ４及び第３のパリティビットｂ５によって表され、
前記第１のパリティビット及び前記第２のパリティビットは、それぞれ追加のビットｂ６及びｂ７によって表され、
前記第３のパリティビットｂ５は、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３及びｂ４の第１の所定の組み合わせの論理排他的ＯＲ（ＸＯＲ）演算によって求められ、
前記第１のパリティビットは、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３及びｂ４の第２の所定の組み合わせの前記論理ＸＯＲ演算によって表される前記ＸＯＲ演算によって求められ、
前記第２のパリティビットは、ｂ７＝ＮＯＴ（ｂ６）によって表される論理ＮＯＴ演算によって求められる、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記シンボルは、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３及びｂ４の所定の５つの情報ビットを割り当てられ、
前記第１の４ビットのうちの前記３ビットは、前記情報ビットｂ０、ｂ１及びｂ２によって表され、
前記第２の４ビットのうちの前記３ビットは、情報ビットｂ３、ｂ４及び第３のパリティビットｂ５によって表され、
前記第１のパリティビット及び前記第２のパリティビットは、それぞれ追加のビットｂ６及びｂ７によって表され、
前記第３のパリティビットｂ５は、ｂ５＝ＸＯＲ（ｂ０，ｂ１，ｂ２）によって表される論理排他的ＯＲ（ＸＯＲ）演算によって求められ、
前記第１のパリティビットは、ｂ６＝ＸＯＲ（ｂ２，ｂ３，ｂ４）によって表される前記ＸＯＲ演算によって求められ、
前記第２のパリティビットは、ｂ７＝ＮＯＴ（ｂ６）によって表される論理ＮＯＴ演算によって求められる、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記シンボルは、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３及びｂ４の所定の５つの情報ビットを割り当てられ、
前記第１の４ビットのうちの前記３ビットは、前記情報ビットｂ０、ｂ１及びｂ２によって表され、
前記第２の４ビットのうちの前記３ビットは、情報ビットｂ３、ｂ４及び第３のビットｂ５によって表され、
前記第１のパリティビット及び前記第２のパリティビットは、それぞれ追加のビットｂ６及びｂ７によって表され、
前記第３のパリティビットｂ５は、ｂ５＝ＸＯＲ（ｂ０，ｂ１，ｂ２）によって表される論理排他的ＯＲ（ＸＯＲ）演算によって求められ、
前記第１のパリティビットは、ｂ６＝ＸＯＲ（ｂ０，ｂ１，ｂ３，ｂ４）によって表される前記ＸＯＲ演算によって求められ、
前記第２のパリティビットは、ｂ７＝ＮＯＴ（ｂ６）によって表される論理ＮＯＴ演算によって求められる、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記シンボルは、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４及びｂ５の所定の６つの情報ビットを割り当てられ、
前記第１の４ビットのうちの前記３ビットは、前記情報ビットｂ０、ｂ１及びｂ２によって表され、
前記第２の４ビットのうちの前記３ビットは、前記情報ビットｂ３、ｂ４及びｂ５によって表され、
前記第１のパリティビット及び前記第２のパリティビットは、それぞれ追加のビットｂ６及びｂ７によって表され、
前記第１のパリティビットは、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、及びｂ５の所定の組み合わせの論理排他的ＯＲ（ＸＯＲ）演算によって求められ、
前記第２のパリティビットは、ｂ７＝ＮＯＴ（ｂ６）によって表される論理ＮＯＴ演算によって求められる、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記シンボルは、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４及びｂ５の所定の６つの情報ビットを割り当てられ、
前記第１の４ビットのうちの前記３ビットは、前記情報ビットｂ０、ｂ１及びｂ２によって表され、
前記第２の４ビットのうちの前記３ビットは、前記情報ビットｂ３、ｂ４及びｂ５によって表され、
前記第１のパリティビット及び前記第２のパリティビットは、それぞれ追加のビットｂ６及びｂ７によって表され、
前記第１のパリティビットは、ｂ６＝ＸＯＲ（ｂ０，ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５）によって表される論理排他的ＯＲ（ＸＯＲ）演算によって求められ、
前記第２のパリティビットは、ｂ７＝ＮＯＴ（ｂ６）によって表される論理ＮＯＴ演算によって求められる、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記シンボルは、ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５及びｂ６の７つの情報ビットによって表され、
前記第１の４ビットのうちの前記３ビットは、前記情報ビットｂ０、ｂ１及びｂ２によって表され、
前記第１のパリティビットは、前記情報ビットｂ３によって表され、
前記第２の４ビットのうちの前記３ビットは、前記情報ビットｂ４、ｂ５及びｂ６によって表され、
前記第２のパリティビットは、ｂ７＝ＮＯＴ（ｂ３）によって表される論理ＮＯＴ演算によって求められる追加のビットｂ７によって表される、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記光データ符号の前記第１のサブセット及び前記光データ符号の前記第２のサブセットは、少なくとも２つのタイムスロットに配置される、
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のサブセット及び前記第２のサブセットのうちの少なくとも一方は、複数のタイムスロットの中の１つのタイムスロットに配置される、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
７ビットシンボルが２つのタイムスロットを占有し、
前記２つのタイムスロットのうちの一方は、Ｘ偏光信号点配置図における変数ｘ１及びＹ偏光信号点配置図における変数ｙ１を配置する２振幅直交位相シフトキーイング（２ＡＱＰＳＫ）フォーマットを用い、もう一方のタイムスロットは、前記Ｘ偏光信号点配置図における変数ｘ２及び前記Ｙ偏光信号点配置図における変数ｙ２を配置する２振幅８位相シフトキーイング（２Ａ８ＰＳＫ）フォーマットを用い、
２ＡＱＰＳＫフォーマット及び２Ａ８ＰＳＫフォーマットの双方は、４次元（４Ｄ）定モジュラスであり、
グラスマン符号条件は、ｙ２＝−ｘ１＊・ｙ１／ｘ２＊を満たす、
請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
６ビットシンボルが２つのタイムスロットを占有し、
前記２つのタイムスロットのうちの一方は、Ｘ偏光信号点配置図における変数ｘ１及びＹ偏光信号点配置図における変数ｙ１を配置する２振幅直交位相シフトキーイング（２ＡＱＰＳＫ）フォーマットを用い、もう一方のタイムスロットは、前記Ｘ偏光信号点配置図における変数ｘ２及び前記Ｙ偏光信号点配置図における変数ｙ２を配置する前記２ＡＱＰＳＫフォーマットを用い、
双方の２ＡＱＰＳＫフォーマットは、４次元（４Ｄ）定モジュラスであり、
グラスマン符号条件は、ｙ２＝−ｘ１＊・ｙ１／ｘ２＊を満たす、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記方法は、
第１の部分及び第２の部分を含む第２のシンボルを準備することであって、前記第２のシンボルの前記第１の部分及び前記第２の部分は、それぞれ第２のＸ偏光信号点配置図フォーマット及び第２のＹ偏光信号点配置図フォーマットに配置されることと、
前記第２のシンボルの前記第１の部分及び前記第２の部分を第２の光データ符号の第１のサブセット及び第２のサブセットに符号化することと、
を更に含み、
前記シンボルの前記光データ符号及び前記第２のシンボルの前記第２の光データ符号は、少なくとも２つのタイムスロットに配置され、
該タイムスロットのうちの１つは、前記光データ符号の前記サブセットによって占有され、前記タイムスロットのうちの別の１つは、前記第２の光データ符号の前記サブセットによって占有される、
請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
適応等化器が、シンボル時間におけるＸ偏光及びＹ偏光におけるパワーの和を強制的に一定にする定モジュラスアルゴリズムを用いる、
請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
適応等化器が、シンボル時間における相対パワーがより高い偏光が他方の偏光よりも大きな半径を選ぶ半径指向等化器を用いる、
請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
適応等化器が、シンボル時間における相対パワーがより高い偏光が他方の偏光よりも大きな半径を選ぶ確率がより高い半径指向等化器を用いる、
請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
第１の変調信号及び第２の変調信号を生成して送信するように構成された符号化器デバイスであって、請求項１に記載の光データ符号化方法を用いることによって生成された光データ符号に基づいて、前記第１の変調信号及び前記第２の変調信号を生成する、符号化器デバイスと、
連続波（ＣＷ）光信号を送信するように構成されたＣＷ光源と、
前記ＣＷ光源の前記ＣＷ光信号を、該ＣＷ光信号の第１の部分及び第２の部分に分割するように構成された偏光ビームスプリッターと、
前記符号化器デバイスに接続された第１の変調器であって、前記ＣＷ光信号の前記第１の部分を受信し、前記第１の変調信号に従って変調して第１の変調された光搬送波信号を生成する、第１の変調器と、
前記符号化器デバイスに接続された第２の変調器であって、前記ＣＷ光信号の前記第２の部分を受信し、前記第２の変調信号に従って変調して第２の変調された光搬送波信号を生成する、第２の変調器と、
前記第１の変調された光搬送波信号及び前記第２の変調された光搬送波信号を組み合わせて、変調された光搬送波信号を生成して送信するように構成されたビームコンバイナーと、
を備える、光送信機。
【請求項１７】
前記光送信機は、前記符号化器デバイスに接続されたＩ／Ｏ部を更に備え、
前記Ｉ／Ｏ部は、前記符号化器デバイスが交換符号化プログラムに従って前記第１の変調信号及び前記第２の変調信号を変調するように、前記交換符号化プログラムを前記符号化器デバイスに対して送受信する、
請求項１６に記載の光送信機。
【国際調査報告】
2019511863.tif 000019
2019511863.tif 000020
2019511863.tif 000021