(57)【要約】【課題】信号を伝送するためにナイキストＷＤＭを利用し、長距離にわたり高いスペクトル効率を実現する。【解決手段】  本発明は、通信システムの信号を送受信するための装置および方法を含む。ビームスプリッタは、光信号を複数の信号に分割する。少なくとも一つのＱＰＳＫ変調器は、上記複数の信号から複数のＱＰＳＫ変調された信号を生成する。光合波器は、上記複数のＱＰＳＫ変調された信号を重ね合せて多重信号を生成する。そして上記多重信号は、送信される。【選択図】図２
2015156718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を伝送する方法であって、
光信号を複数の信号に分割する段階と、
少なくとも１つの４位相偏移変調器によって、複数のＱＰＳＫ変調信号を生成する段階と、
光合波器によって、前記複数のＱＰＳＫ変調信号を重ね合せて多重信号にする段階と、
前記多重信号を伝送する段階と、
を有し、
受信装置の最適なバンド幅は、サブチャネル間隔の約半分に相当する、方法。
【請求項２】
前記ＱＰＳＫ変調器は、カスケード接続された変調器を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記重ね合せて多重信号にする段階は、スペクトル成形する段階および前記複数のＱＰＳＫ変調信号を多重化する段階を有することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記光合波器は、波長選択スイッチフィルタを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記光合波器は、ファイバブラッグ回折格子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
光通信システムにおける受信方法であって、
受信した多重信号を逆多重信号に逆多重化する段階と、
前記逆多重信号をコヒーレントに検波する段階と、
を有し、
前記コヒーレントに検波する段階は、
均一化信号をポストフィルタリングして信号スペクトル中の高周波成分の一部を除去する段階を有する、方法。
【請求項７】
前記コヒーレントに検波する段階は、波長分散補償を実現する段階を有することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記コヒーレントに検波する段階は、前記ポストフィルタ後の均一化信号を最尤系列推定する段階を有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
光通信システムにおける受信装置であって、
受信した多重信号を逆多重信号に逆多重化する光分波器と、
前記逆多重信号をコヒーレントに検波する検波器と、
を有し、
前記検波器は、
均一化信号をポストフィルタリングして信号スペクトル中の高周波成分の一部を除去するフィルタを有する、受信装置。
【請求項１０】
前記受信装置の最適なバンド幅は、サブチャネル間隔の約半分に相当することを特徴とする請求項９に記載の受信装置。
【請求項１１】
前記検波器は、前記ポストフィルタ後の均一化信号を最尤系列推定することを特徴とする請求項９または１０に記載の受信装置。
【請求項１２】
光信号を伝送する装置であって、
光信号を複数の信号に分割する手段と、
複数のＱＰＳＫ変調信号を生成する手段と、
前記複数のＱＰＳＫ変調信号を重ね合せて多重信号にする手段と、
前記多重信号を伝送する手段と、
を有し、
受信装置の最適なバンド幅は、サブチャネル間隔の約半分に相当する、装置。
【請求項１３】
前記重ね合せて多重信号にする手段は、スペクトルを成形する手段および前記複数のＱＰＳＫ変調信号を多重化する手段を有することを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記複数のＱＰＳＫ変調信号を重ね合せて多重信号にする手段は、ファイバブラッグ回折格子であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の装置。
【請求項１５】
光信号を伝送するシステムであって、
光信号を複数の信号に分割するように構成されたビームスプリッタと、
複数のＱＰＳＫ変調信号を生成するように構成された少なくとも１つの４位相偏移変調器と、
前記複数のＱＰＳＫ変調信号を重ね合せて多重信号にするように構成された光合波器と、
前記多重信号を伝送するように構成されたファイバと、
を有し、
受信装置の最適なバンド幅は、サブチャネル間隔の約半分に相当する、システム。
【請求項１６】
前記ＱＰＳＫ変調器は、カスケード接続された変調器を有することを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記光合波器は、スペクトルを成形し、前記複数のＱＰＳＫ変調信号を多重化するように構成されることを特徴とする請求項１５または１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記光合波器は、波長選択スイッチフィルタであることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１９】
前記光合波器は、ファイバブラッグ回折格子であることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、とくにナイキスト（Ｎｙｑｕｉｓｔ）波長分割多重システム
（ＷＤＭ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信システムにおける、とくに映像、モバイルデータ、およびクラウドサービスについ
てのトラフィック（ｔｒａｆｆｉｃ）が急速に増加するにつれて、たとえば１６ＱＡＭの
ようなより高いスペクトル効率（ＳＥ）を提供する先進的な変調フォーマットが全体的な
ファイバ容量を増加させて需要を満たすと考えられてきた。
【０００３】
しかしながら、高い変調次数（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｏｒｄｅｒ）は、実装するため
のペナルティ（ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｐｅｎａｌｔｙ）を増加させ、受信機の
感度を低下させ、結果的により高い光信号対雑音比（ＯＳＮＲ：ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｉｇ
ｎａｌ  ｔｏ  ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）が要求される。
【０００４】
この高い要求を回避するため、ＷＤＮシステムにおけるＳＥのもう一つのアプローチは
、周波数領域（コヒーレント光学ＯＦＤＭ）あるいは時間領域（ナイキストＷＤＭ）にお
ける隣接チャネルの直交性によって個々のチャネルの間隔を狭めることである。
【０００５】
ＣＯ−ＯＦＤＭ（コヒーレント光学ＯＦＤＭ）は、広い受信機帯域幅を必要とし、かつ
ナイキストＷＤＭよりも高いＡＤコンバーター（ＡＤＣ）サンプリング・レートを必要と
する。
【０００６】
しかしながら、ナイキストＷＤＭは、実用的な実装についてより粗い性能を示す。図１
は、上記２つの技術を示す。コヒーレント検波を備えたナイキストＷＤＭ伝送システムを
実装することが有利であろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、信号を伝送するためにナイキストＷＤＭを利用し、長距離にわたり高いスペ
クトル効率を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一つの態様は、通信システムの信号を送受信する装置および方法を含む。ビー
ムスプリッタは、光信号を複数の信号に分割する。少なくとも１つのＱＰＳＫ変調器は、
前記複数の信号から複数のＱＰＳＫ変調信号を生成する。光合波器は、前記複数のＱＰＳ
Ｋ変調信号を重ね合せて多重信号にする。そして、前記多重信号は、送信される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、長距離にわたり高いスペクトル効率を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】コヒーレント光直交波周波数分割多重（ＯＦＤＭ）およびナイキストＷＤＭを例示する図である。
【図２】本発明の実施形態による、コヒーレント検波を備えたナイキストＷＤＭ伝送システムを示す。
【図３】本発明の実施形態による、ディジタル信号処理工程を示す。
【図４】フィルタ処理前後における信号のスペクトルを示す。
【図５】２５ＧＨｚの光学的間隔にわたる２８Ｇｂａｕｄ  ＰＤＭ  ＱＰＳＫ信号におけるコヒーレント検波のための１２〜１３ＧＨｚバンド幅ほど小さいＡＤＣを説明する実験検証結果を示す。
【図６】本発明の実施形態による、ディジタルフィルタ、ＭＬＳＥ復号、および反転チャネル応答を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態は、長距離にわたり高スペクトル効率を実現するためにナイキストＷ
ＤＭを使用する。
【００１２】
図２は、本実施形態の送信機および受信機のブロック構成図である。レーザ１０１は連
続的な光波を生成する。レーザ１０１は、広い線幅を有する分布帰還型レーザダイオード
（ＤＦＢ−ＬＤ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ｆｅｅｄｂａｃｋ  ｔｙｐｅ  ｌａｓｅｒ  
ｄｉｏｄｅ）でありうる。１００Ｇｂｉｔ／ｓ  ＱＰＳＫには２ＭＨｚよりも小さい線幅
で十分である。しかしながら、２ＭＨｚよりも大きい線幅でも十分である。あるいは、レ
ーザ光源１０１は、高レベルの変調フォーマット信号に対して好適である、細い線幅で低
い位相ノイズを有する調節可能な外部レーザでありうる。
【００１３】
上記光波は、偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ：ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｂｅａｍ  
ｓｐｌｉｔｔｅｒ）によって分割され、４位相偏移変調（ＱＰＳＫ：ｑｕａｄｒａｔｕｒ
ｅ  ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔ  ｋｅｙｉｎｇ）によって変調される。
【００１４】
これらの変調光波は、その後、偏光多重ＱＰＳＫ変調信号を実現するため偏波ビーム結
合器（ＰＢＣ）によって重ね合される。
【００１５】
この非リターンゼロ（ＮＲＺ）ＱＰＳＫ変調は、カスケード接続された直列または並列
変調器によって実現されうる。
【００１６】
たとえば８ＰＳＫ、８ＱＡＭ、またはさらに高いレベルの異なる変調フォーマットの変
調器も使用されうる。
【００１７】
そして、積極的なスペクトル成形および多重化を実施するために狭帯域の光学フィルタ
機能を備えた光合波器１０３が使用されて、ナイキスト（シンボルバンド幅＝チャネル間
隔）またはナイキストＷＤＭ信号より高速（シンボルバンド幅＜チャネル間隔）を得る。
【００１８】
この光合波器１０３は、いくつかのチャネルに使用されうる波長選択スイッチ（ＷＳＳ
：ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｓｗｉｔｃｈ）フィルタ、１つのチャネ
ルに使用されうる調節可能な光学フィルタ、ＷＤＭチャネルに使用されうる光インターリ
ーバ（ｏｐｔｉｃａｌ  ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｒ）、１つのチャネルに使用されうるファ
イバブラッグ回折格子（Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  ｇｒａｔｉｎｇ）でありうる。伝送リ
ンク１０４は、各々の期間において光増幅器（ＯＡ）およびファイバを含む波長分散（Ｃ
Ｄ：ｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）を補償できない可能性がある。
【００１９】
上記光増幅器は、エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：ｅｒｂｉｕｍ  ｄｏｐ
ｅｄ  ｆｉｂｅｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、ラマン増幅器などである。光ファイバは、た
とえばＧ．６５２  またはＧ．６５５ファイバなどのどのような種類でもよい。
【００２０】
信号の伝送の後、光分波器１０５はＷＤＭチャネルを逆多重化（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅ
ｘ）し、コヒーレント検波のための経路を決める。
【００２１】
上記光分波器１０５は、いくつかのチャネルに使用されうる（ＷＳＳ：ｗａｖｅｌｅｎ
ｇｔｈ−ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｓｗｉｔｃｈ）フィルタ、１つのチャネルに使用されうる
調節可能な光学フィルタ、ＷＤＭチャネルに使用されうる光インターリーバ、１つのチャ
ネルに使用されうるファイバブラッグ回折格子でありうる。
【００２２】
受信機において、ＰＢＳが、偏光分波され到達した伝送信号を備えた９０度光ハイブリ
ッド（ｏｐｔｉｃａｌ  ｈｙｂｒｉｄ）１０６に打ち込まれたのち、コヒーレント検波技
術は、局所発振（ＬＯ）信号を採用する。
【００２３】
分散型の信号は、フォトダイオード（ＰＤ）１０７に送信され、アナログ・ディジタル
・コンバータ（ＡＤＣ）１０８でディジタル的にサンプリングされる。
【００２４】
図３に示されるように、ディジタル信号処理（ＤＳＰ）装置１０９が、その後フロント
エンド１０６および１０７、およびリタイミング１０８を補償し、静的および動的線形損
失を均一にする。
【００２５】
ＤＳＰ装置は、リサンプリング（ｒｅ−ｓａｍｐｌｉｎｇ）およびクロック修復（ｃｌ
ｏｃｋ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ）、周波数領域および時間領域における線形波長分散補償、適
応性偏光分波用の定包絡線信号用アルゴリズム、残余波長分散（ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｃｈ
ｒｏｍａｔｉｃ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）を含む。
【００２６】
以下の搬送波回復は、周波数オフセットおよび搬送位相ノイズを補償しうる。
【００２７】
ＣＭＡおよび搬送波位相回復にディジタルフィルタが追加されうる。
【００２８】
ディジタルフィルタは、信号スペクトル中の高周波成分の一部を除去する機能を実行し
、ＡＤＣおよびＰＤのバンド幅の要求を緩和する。
【００２９】
ノイズやクロストークを抑制してナイキストＷＤＭの強化フィルタリング・チャネルに
おける最適検出１１０を実現するため、この追加のディジタルフィルタおよび最尤系列推
定（ＭＬＳＥ：ｍａｘｉｍｕｍ  ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ｅｓｔｉｍ
ａｔｉｏｎ）が使用される。
【００３０】
要求されたＡＤＣバンド幅は、最適な検出を実現するため縮小される。
【００３１】
図４は、コサイン型フィルタのような通常のＤＳＰ装置の後の反転チャネル応答を有す
る理想的なフィルタの波形を示す。
【００３２】
フォトダイオードのバンド幅の要件も縮減しうる。フィルタ処理されたスペクトルは図
５に示される。
【００３３】
実験結果が図６に示される。十分な性能のためには強いフィルタバンド幅の約半分が必
要であることが分かる。これは、ＤＳＰ装置の後にディジタルフィルタを適用することに
より、処理されたチャネルの高周波成分が除去されるからである。
【００３４】
本発明の方法および装置が単純および複雑なコンピュータを含む機械および装置を使用
して実行されうると理解されなければならない。
【００３５】
さらに、上述したアーキテクチャおよび方法は、一部または全部、機械読取可能な媒体
の形に格納されることができる。
【００３６】
例えば、本発明の動作は機械読取可能な媒体（例えば磁気ディスクまたは光ディスク）
に保存されることができる。そして、それはディスク駆動装置（またはコンピュータ読取
可能の中程度のドライブ）を経てアクセスできる。
【００３７】
あるいは、上述のように動作を実行する論理は、追加的なコンピュータおよび／または
機械読取可能媒体、たとえば離散的なハードウェア構成要素としての大規模集積回路（Ｌ
ＳＩ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電気的に消去可能なプログラム可能な読取
り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）のようなファームウェアにおいて、実装されることができ
る。
【００３８】
ある実施形態の実装は、さらに、ウェブ実装、コンピュータ・ソフトウェアを含む機械
実装の形を取りうる。
【００３９】
本発明の態様が示され、説明されたが、より多くの変更態様が本願明細書において、発
明の概念から逸脱することなく、可能であることは当業者にとって明らかである。したが
って、本発明は、以下の請求項の精神を除いて、制限されることはない。
【図１】
2015156718.tif 000003
【図２】
2015156718.tif 000004
【図３】
2015156718.tif 000005
【図４】
2015156718.tif 000006
【図５】
2015156718.tif 000007
【図６】
2015156718.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月4日(2015.6.4)
【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】
ポスト・ディジタル・フィルタおよび最尤系列推定（ＭＬＳＥ）復号化を使用して情報ビットが修復される、受信信号から情報ビットを修復する方法であって、
アナログ・ディジタル・コンバータ（ＡＤＣ）を使用して受信信号から複数のディジタルサンプルを生成するステップと、
コヒーレント受信機においてディジタル信号処理（ＤＳＰ）を実行して信号出力を生成するステップと、
前記ＤＳＰの信号出力から高周波成分の十分な部分を除去するために前記ポスト・ディジタル・フィルタを適用して、前記ＡＤＣの強いフィルタ帯域幅の半分にフィルタ帯域幅の要求を減少させるステップと、
前記複数のディジタルサンプルに最尤系列推定（ＭＬＳＥ）を実施するステップと、を含む、方法。
【請求項２】
前記ディジタル信号処理を実行するステップは、リサンプリングおよびクロック修復を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ディジタル信号処理を実行するステップは、時間または周波数領域における線形波長分散補償を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ディジタル信号処理を実行するステップは、適応性偏光分波用の定包絡線信号用アルゴリズムを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記ディジタル信号処理を実行するステップは、偏波モード分散を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記ディジタル信号処理を実行するステップは、残余波長分散を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、通信システム、とくに情報ビットを修復する方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の一つの態様は、ポスト・ディジタル・フィルタおよび最尤系列推定（ＭＬＳＥ）復号化を使用して情報ビットが修復される、受信信号から情報ビットを修復する方法であって、アナログ・ディジタル・コンバータ（ＡＤＣ）を使用して受信信号から複数のディジタルサンプルを生成し、コヒーレント受信機においてディジタル信号処理（ＤＳＰ）を実行して信号出力を生成し前記ＤＳＰの信号出力から高周波成分の十分な部分を除去するために前記ポスト・ディジタル・フィルタを適用して、前記ＡＤＣの強いフィルタ帯域幅の半分にフィルタ帯域幅の要求を減少させ、前記複数のディジタルサンプルに最尤系列推定（ＭＬＳＥ）を実施する。