(57)【要約】      （修正有）【課題】ＱＡＭ方式において、ビット誤り率を低減する。【解決手段】ＱＡＭによってデータを変調するＱＡＭマッピング装置は、シンボルの位置を表すＩＱ平面の象限ごとに、シンボルの上位側（ＭＳＢ側）のビットを同期信号に割り当てたマッピングパタンを用いて、その上位側のビットのみで同期処理を実行する。また、ＱＡＭマッピング装置は、Ｉ軸またはＱ軸を挟んで隣接するシンボルに、同じ下位側（ＬＳＢ側）のビットを割り当てたマッピングパタンを用いて、異なる象限のシンボル間の距離が近い場合に生じる判定時のビット誤り率を低減する。【選択図】図３
2015188167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)によってデータを変調するＱＡＭマッピング装置であって、
前記ＱＡＭのシンボルの位置を表すＩＱ平面において、同じ象限内の前記シンボルに割り当てるビット列として、そのビット列の上位側（ＭＳＢ側；Most Significant Bit側）に同じビット列を配置したマッピングパタンを記憶しているマッピングパタン記憶部と、
当該マッピングパタンから前記シンボルの前記上位側のビット列を読み出して、当該読み出した前記上位側のビット列に基づいて、前記データの前記上位側のビット列を変調するマッピング部と、
を備えることを特徴とするＱＡＭマッピング装置。
【請求項２】
前記マッピングパタン記憶部は、前記ＩＱ平面のＩ軸またはＱ軸を挟んで隣接するシンボルのビット列として、前記上位側のビット列に加えてさらに、前記上位側のビットを除く下位側（ＬＳＢ側；Least Significant Bit側）に同じビット列を配置したマッピングパタンを記憶しており、
前記マッピング部は、
当該マッピングパタンから前記シンボルのビット列を読み出して、当該読み出したビット列に基づいて前記データの前記上位側および前記下位側のビット列を変調する
ことを特徴とする請求項１に記載のＱＡＭマッピング装置。
【請求項３】
前記マッピングパタン記憶部は、前記ＩＱ平面の原点に対して９０度回転した位置のシンボルのビット列として、前記上位側のビット列に加えてさらに、前記上位側のビットを除く下位側に同じビット列を配置したマッピングパタンを記憶しており、
前記マッピング部は、
当該マッピングパタンから前記シンボルのビット列を読み出して、当該読み出したビット列に基づいて前記データの前記上位側および前記下位側のビット列を変調する
ことを特徴とする請求項１に記載のＱＡＭマッピング装置。
【請求項４】
ＱＡＭによって送信データを変調するＱＡＭマッピング装置のマッピング方法であって、
前記ＱＡＭマッピング装置は、
前記ＱＡＭのシンボルの位置を表すＩＱ平面において、同じ象限内の前記シンボルに割り当てるビット列として、そのビット列の上位側（ＭＳＢ側）に同じビット列を配置したマッピングパタンを記憶しているマッピングパタン記憶部を備えており、
当該マッピングパタンから前記シンボルの前記上位側のビット列を読み出して、当該読み出した前記上位側のビット列に基づいて、前記データの前記上位側のビット列を変調するステップ、
を実行することを特徴とするマッピング方法。
【請求項５】
前記マッピングパタン記憶部は、前記ＩＱ平面のＩ軸またはＱ軸を挟んで隣接するシンボルのビット列として、前記上位側のビット列に加えてさらに、前記上位側のビットを除く下位側（ＬＳＢ側）のビットに同じビット列を配置したマッピングパタンを記憶しており、
前記ＱＡＭマッピング装置は、
当該マッピングパタンから前記シンボルのビット列を読み出して、当該読み出したビット列に基づいて前記データの前記上位側および前記下位側のビット列を変調するステップ
を実行することを特徴とする請求項４に記載のマッピング方法。
【請求項６】
前記マッピングパタン記憶部は、前記ＩＱ平面の原点に対して９０度回転した位置のシンボルのビット列として、前記上位側のビット列に加えてさらに、前記上位側のビットを除く下位側に同じビット列を割り当てたマッピングパタンを記憶しており、
前記ＱＡＭマッピング装置は、
当該マッピングパタンから前記シンボルのビット列を読み出して、当該読み出したビット列に基づいて前記データの前記上位側および前記下位側のビット列を変調するステップ
を実行することを特徴とする請求項４に記載のマッピング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビット誤り率を低減するＱＡＭマッピングの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光伝送技術を用いた１００Ｇｂｐｓ超級のシステムでは、既知の分散補償技術を用いても伝送路中の歪を補償しきれないという問題があった。その問題に対して、デジタルコヒーレント信号処理技術を用いたデジタル信号処理を導入することによって、補償技術を向上させることができるようになった。また、デジタルコヒーレント信号処理技術を用いることによって、位相推定、偏波分離といった処理をデジタル信号処理によって実現可能になり、より高速な多値変調や偏波多重等といった技術が利用できるようになってきている。
【０００３】
なお、１００Ｇｂｐｓ級の光伝送システムでは、ＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual Polarization - Quadrature Phase Shift Keying）信号を用いたケースが開示されている（非特許文献１参照）。また、デジタルコヒーレント信号処理技術は、汎用性の高いＤＳＰ（Digital Signal Processer）を用いて実現することが可能であり商用サービスへの導入が検討されている。
【０００４】
光伝送技術において、更なる高速大容量化を実現するために、多値変調においてより多くのシンボルを用いる方式についての検討が望まれている。多値変調の一種であるＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)は、位相と振幅の両方を変化させて送信データを変調する方式であり、伝送速度を高速にすることができる。１６ＱＡＭ信号では、直交した偏波それぞれに１６値のいずれかの位相・振幅情報を重畳する。そのため、例えば、２５ＧＢａｕｄの信号に対し４ビットの情報（シンボル）と２つの偏波を使用することで２５Ｇ×４×２＝２００Ｇｂｉｔの情報を伝送することが可能になる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】T. Kobayashi，et al.，“8-Tb/s(80x127Gb/s) DP-QPSK L-band DWDM Transmission over 457-km Installed DSF Links with EDFA-only amplification”，15th OptoElectronics and Communications Conference (OECC2010) Technical Digest,，July 2010
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＱＡＭ方式は、位相変化と振幅変化とを組み合わせた変調方式である。１シンボル当たりに割り当てるビット数を多く設定した場合には、伝送効率が良くなる。しかし、ＱＡＭ方式は、隣接シンボル間のハミング距離（符号間距離：２つの２進数を比較したとき異なっているビットの数）にばらつきが生じるようにビット列を配置した場合には、送信データのビット誤り率が高くなるという問題がある。なお、ＱＡＭ方式は、１シンボル当たりに割り当てるビット数が多くなるほど、シンボル間の振幅距離および位相距離が近くなるため、送信データのビット誤り率が高くなる虞がある。振幅距離とは、同相（in-phase）軸と直角位相（quadrature）軸とで表されるＩＱ平面上における原点からの距離についての差分であり、位相距離とは、原点回りの回転角についての差分である。
また、伝送路の伝送品質や装置の性能等に依存して位相スリップが生じた場合には、送信時のマッピング状態を受信側で正常に復元できなくなるため、送信データのビット誤り率が高くなるという問題もある。
【０００７】
そこで、本発明は、ＱＡＭ方式において、ビット誤り率を低減するＱＡＭマッピング装置およびマッピング方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＱＡＭマッピング装置は、ＱＡＭによってデータを変調するＱＡＭマッピング装置であって、前記ＱＡＭのシンボルの位置を表すＩＱ平面において、同じ象限内の前記シンボルに割り当てるビット列として、そのビット列の上位側（ＭＳＢ側；Most Significant Bit側）に同じビット列を配置したマッピングパタンを記憶しているマッピングパタン記憶部と、当該マッピングパタンから前記シンボルの前記上位側のビット列を読み出して、当該読み出した前記上位側のビット列に基づいて、前記データの前記上位側のビット列を変調するマッピング部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、ＱＡＭマッピング装置は、上位側（ＭＳＢ側）の同じビット列、すなわちＩＱ平面上の同じ象限内のシンボルのビット列だけを送信ことができる。このことによって、受信側において、送信した上位側（ＭＳＢ側）のビット列がどのようなビット列として受信されるかが分かる。そのため、ＱＡＭマッピング装置は、波長分散や位相雑音の補償を正確に行えるようになるので、ビット誤り率を低減することができる。
【００１０】
また、前記ＱＡＭマッピング装置は、前記マッピングパタン記憶部が、前記ＩＱ平面のＩ軸またはＱ軸を挟んで隣接するシンボルのビット列として、前記上位側のビット列に加えてさらに、前記上位側のビットを除く下位側（ＬＳＢ側；Least Significant Bit側）に同じビット列を配置したマッピングパタンを記憶しており、前記マッピング部が、当該マッピングパタンから前記シンボルのビット列を読み出して、当該読み出したビット列に基づいて前記データの前記上位側および前記下位側のビット列を変調することを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、ＱＡＭマッピング装置は、Ｉ軸またはＱ軸を挟んで隣接するシンボルのビット列の下位側に同じビット列を割り当てることができる。したがって、ＱＡＭマッピング装置は、異なる象限のシンボル間の距離が近い場合に生じる判定時のビット誤り率を低減することができる。
【００１２】
また、前記ＱＡＭマッピング装置は、前記マッピングパタン記憶部が、前記ＩＱ平面の原点に対して９０度回転した位置のシンボルのビット列として、前記上位側のビット列に加えてさらに、前記上位側のビットを除く下位側に同じビット列を配置したマッピングパタンを記憶しており、前記マッピングが、当該マッピングパタンから前記シンボルのビット列を読み出して、当該読み出したビット列に基づいて前記データの前記上位側および前記下位側のビット列を変調することを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、ＱＡＭマッピング装置は、ＩＱ平面の原点に対して９０度回転した位置のシンボルのビット列の下位側（ＬＳＢ側）に同じビット列を割り当てることができる。したがって、ＱＡＭマッピング装置は、位相スリップに伴うビット誤り率を低減することができる。
【００１４】
なお、マッピング方法に係る発明については、前記したＱＡＭマッピング装置と同様の技術的特徴を備えており、前記ＱＡＭマッピング装置と同様の効果を有しているので、「発明が解決しようとする課題」においての記載を省略する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＱＡＭ方式において、ビット誤り率を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】通信装置の機能例を示す図である。
【図２】比較例におけるマッピングパタンの一例を示す図である。
【図３】第１のマッピングパタンの一例を示す図である。
【図４】第１のマッピングパタンを用いた場合のシンボルとＩＱ値との関係を示す図である。
【図５】第１のマッピングパタンを用いた場合のシンボル判定に用いる閾値のー例を示す図である。
【図６】品質の悪い伝送路についてのシミュレーション結果の一例を示す図である。
【図７】第２のマッピングパタンの一例を示す図である。
【図８】第２のマッピングパタンを用いた場合のシンボルとＩＱ値との関係を示す図である。
【図９】第２のマッピングパタンを用いた場合のシンボル判定に用いる閾値のー例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための形態（以降、「本実施形態」と称す。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、１６ＱＡＭ方式を用いた場合を例示して説明する。
【００１８】
（通信装置）
ＱＡＭ方式により変調したデータを送受信する通信装置の機能例について、図１を用いて説明する。
図１に示すように、通信装置１は、送信情報生成部２、マッピング部３、ＤＡ（デジタルアナログ）変換部４、光信号変調部５、光信号復調部６、ＡＤ（アナログデジタル）変換部７、判定部８、受信情報同期部９、同期用挿入情報記憶部１０、マッピングパタン記憶部１１および閾値情報記憶部１２を備える。なお、マッピング部３およびマッピングパタン記憶部１１は、ＱＡＭマッピング装置１３の機能である。
【００１９】
送信情報生成部２は、送信するデータ（以降、送信データと称する。）を受信し、受信した送信データを複数レーンに分割したり、受信側で同期処理に利用するための同期用挿入情報を同期用挿入情報記憶部１０から読み出したりする機能を有する。そして、送信情報生成部２は、送信データおよび同期用挿入情報を含む送信情報を生成し、その送信情報をマッピング部３に出力する機能を有する。例えば、送信情報生成部２は、受信した送信データを２つに分離し、２つの直交する偏波それぞれの偏波データを生成してもよい。
【００２０】
マッピング部３は、受信した送信情報を１偏波ごとに１６ＱＡＭ方式によって変調する機能を有する。１６ＱＡＭ方式では、４ビットの情報が１６個のシンボル中の１つのシンボルに割り当てられている。マッピング部３は、受信した送信情報を、複素平面（ＩＱ平面）上のシンボル位置に対応するＩＱ値（同相のＩ値および直角位相のＱ値）に変換して、そのＩＱ値を出力する。４ビットの情報がどのシンボルに割り当てられているかを示した関係情報が、マッピングパタンである。そのマッピングパタンは、マッピングパタン記憶部１１に記憶されている。なお、マッピングパタンは、複数種類用意されていてもよい。
【００２１】
マッピング部３は、マッピングパタン選択情報を受け付けて、マッピングパタン記憶部１１から、当該マッピングパタン選択情報に対応するマッピングパタンを選択して、変調処理を実行する。マッピングパタン選択情報は、伝送路品質や伝送時のビット誤り率やスリップ率等の情報に応じて決められる。このことによって、マッピング部３は、複数のマッピングパタンの中から、伝送路の状況に応じて最適なマッピングパタンを選択できるため、伝送時のビット誤り率を低減することができる。
【００２２】
ＤＡ変換部４は、マッピング部３から受信したＩＱ値を、アナログ信号に変換し、そのアナログ信号を光信号変調部５に出力する機能を有する。ＤＡ変換部４は、市販のＤＡ変換器を用いても構わない。
【００２３】
光信号変調部５は、ＤＡ変換部４から受信したアナログ信号を、光信号に変換し、その光信号を光ファイバ等の伝送路へ送出する機能を有する。光信号変調部５は、市販の光変調器を用いても構わない。
【００２４】
光信号復調部６は、光ファイバ等の伝送路から受信した光信号を電気信号に変換し、その電気信号となったアナログ信号をＡＤ変換部７に出力する機能を有する。光信号復調部６は、市販の光復調器を用いても構わない。
【００２５】
ＡＤ変換部７は、光信号復調部６から受信したアナログ信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号を判定部８に出力する機能を有する。ＡＤ変換部７は、市販のＡＤ変換器を用いても構わない。
【００２６】
判定部８は、受信したデジタル信号からＩＱ値を取得し、ＩＱ値の閾値処理を行って、１６個のシンボル位置の中から１つのシンボルを決定する機能を有する。また、判定部８は、その決定したシンボル位置に対応する４ビットの情報を取得し、取得した４ビットの情報を受信情報同期部９に出力する機能を有する。判定部８は、閾値処理を行う際、閾値情報記憶部１２から閾値情報を取得して、シンボル位置の判定を行う。
【００２７】
受信情報同期部９は、同期用挿入情報の検出を行い、同期処理を行う機能を有する。そして、受信情報同期部９は、同期して復元したデータを受信データとして出力する。
【００２８】
同期用挿入情報記憶部１０は、送信情報生成部２によって参照される同期用挿入情報を記憶している。
マッピングパタン記憶部１１は、マッピング部３によって参照されるマッピングパタンを記憶している。なお、本発明におけるマッピングパタンの具体例については後記する。
閾値情報記憶部１２は、判定部８によって参照される閾値情報を記憶している。
【００２９】
（マッピングパタン）
次に、マッピングパタンについて、１つの比較例と、本発明の２例（第１のマッピングパタンおよび第２のマッピングパタン）について、以下に説明する。
【００３０】
（比較例）
はじめに、比較例としてグレイコードに基づくマッピングパタンについて説明する。
図２は、比較例のマッピングパタンの一例である。ＩＱ平面において、１６個のシンボルは４×４の格子状に配置される。４ビットの情報をシンボルに割り当てる場合、隣接シンボル間のハミング距離が１（１ビットのみ異なる）となるようなグレイコードが一般的に用いられる。
【００３１】
図２では、４ビット列のうち、上位側（ＭＳＢ側）の２ビットは、ＩＱ平面上のＩ値が等しい４つのシンボル間で同じにしている。また、下位側（ＬＳＢ側）の２ビットは、ＩＱ平面上のＱ値が等しい４つのシンボル間で同じにしている。そして、図２に示すマッピングパタンは、隣接シンボル間のハミング距離がすべて１となるグレイコードとなっている。グレイコードのマッピングパタンは、隣接シンボル間のハミング距離を小さくできるのでビット誤り率を低減できる。また、グレイコードのマッピングパタンは、全ての隣接シンボル間の距離を等しくできるのでビット誤り率のばらつきを小さくできる。そのため、グレイコードのマッピングパタンは、伝送性能の低下を防止できる。
【００３２】
（第１のマッピングパタン）
次に、本発明のマッピングパタンの一例（第１のマッピングパタン）について、図３を用いて説明する（適宜図１参照）。
図３に示すように、第１のマッピングパタンは、４ビット列のうち、上位側（ＭＳＢ側）の２ビットにＩＱ平面の各象限の位置を表すビット列を配置し、下位側（ＬＳＢ側）の２ビットを各象限内の４か所のシンボルに配置している。第１のマッピングパタンは、比較例のマッピングパタンと同様に、１６個の４ビットの情報をグレイコードに従って配置している。また、第１のマッピングパタンは、さらにＩ軸を挟む隣接シンボル間およびＱ軸を挟む隣接シンボル間において、下位側（ＬＳＢ側）の２ビットが同じになるように配置している。
【００３３】
一般的に、伝送路や装置等を通過してきたデータには歪みが加わる。そのため、歪みの加わった隣接シンボルが誤判定（送信時とは異なるシンボルに判定）されることによって、受信側では受信データのビット誤り率が高くなる。そのため、同期用挿入情報を検出する確率が低下するという問題が起きる。
【００３４】
その問題を解決するため、第１のマッピングパタンでは上位側（ＭＳＢ側）の２ビットは象限を表すものであるので、送信側では、マッピング部３は、上位側（ＭＳＢ側）の２ビットの予め分かっているデータを生成する。そして、受信側では、判定部８が、受信した当該データの上位側（ＭＳＢ側）のビット列がどのようなビット列として受信されるかを判定する。そのため、受信した当該データの上位側（ＭＳＢ側）のビット列のばらつきに基づいて、波長分散の推定や位相雑音の推定等がほぼ正確に行えるようになる。これにより、通信装置１は、ＡＳＥ（Amplified spontaneous emission）雑音や伝送距離等の影響による伝送品質の悪い条件下においても波長分散補償や位相雑音補償を精度よく行うことができ、同期用挿入情報を検出する確率を比較例の場合に比べて向上させることができる。また、第１のマッピングパタンは、比較例に比べて、ビット誤り率を低減することができる。
【００３５】
また、第１のマッピングパタンは、ＩＱ平面の象限間の境界を示すＩ軸またはＱ軸を挟む隣接シンボル間においてＬＳＢ側の２ビットを同じに配置している。そのため、第１のマッピングパタンは、象限間のＩ軸またはＱ軸を跨ぐようなシンボル位置の揺らぎに対しても、ビット誤り率を低減することができる。
【００３６】
ここで、第１のマッピングパタンを用いた場合のシンボルとＩＱ値との関係について、図４を用いて説明する（適宜、図１参照）。
マッピング部３は、第１のマッピングパタンに基づいて、送信データを４ビット毎にシンボル化し、そのシンボルをＩＱ値（Ｉ値およびＱ値）に変換して出力する。Ｉ値は、図４に示すように、−Ｉｏｕｔ２、−Ｉｏｕｔ１、Ｉｏｕｔ１、Ｉｏｕｔ２のいずれかで表される。Ｑ値は、図４に示すように、−Ｑｏｕｔ２、−Ｑｏｕｔ１、Ｑｏｕｔ１、Ｑｏｕｔ２のいずれかで表される。ただし、｜Ｉｏｕｔ２｜＞｜Ｉｏｕｔ１｜および｜Ｑｏｕｔ２｜＞｜Ｑｏｕｔ１｜である。
例えば、マッピング部３は、シンボル「１００１」を送信する場合、Ｉ値＝−Ｉｏｕｔ２、Ｑ値＝Ｑｏｕｔ１を出力する。
【００３７】
Ｉ値およびＱ値は、階調値として設定変更することが可能である。例えば、シンボルの存在する範囲を、Ｉ値の軸を±３２（６ビット）の階調で表した場合について説明する。Ｉ値の軸の最大値および最小値を±１．０の座標値の範囲に対応させた場合、階調値＝２４はＩ値＝０．７５（＝２４／３２）に相当し、階調値＝８はＩ値＝０．２５（＝８／３２）に相当する。ここでは、Ｑ値についても、Ｉ値の場合と同様に、Ｑｏｕｔ１＝Ｉｏｕｔ１、Ｑｏｕｔ２＝Ｉｏｕｔ２であるものとする。
例えば、シンボル「１００１」を送信する場合、階調値は、Ｉ値＝−Ｉｏｕｔ２＝−０．７５、Ｑ値＝Ｑｏｕｔ１＝０．２５を送ればよい。
【００３８】
次に、第１のマッピングパタンを用いた場合のシンボル判定に用いる閾値のー例について、図５を用いて説明する（適宜、図１参照）。
判定部８では、シンボルのＩＱ値に対して、図５の点線に示すように、閾値を設定して閾値処理を実行する。Ｉ値の閾値は、例えば、−ＴＨ＿Ｉ、０、＋ＴＨ＿Ｉで表される。また、Ｑ値の閾値は、−ＴＨ＿Ｑ、０、＋ＴＨ＿Ｑで表される。つまり、判定部８は、ＩＱ平面を１６個の領域に分割して、シンボルのＩＱ値がどの領域に属するかを判定し、その領域に対応する４ビット列を出力する。なお、閾値の点線上は、どちら側の領域に属するかを予め定めておけばよい。Ｉ値およびＱ値の閾値は、閾値情報記憶部１２に記憶される。
【００３９】
図６は、品質の悪い伝送路についてのシミュレーション結果を表している。図６から分かるように、受信側では、シンボルのＩＱ値がばらついて、Ｉ軸またはＱ軸を跨いでしまうことが分かる。図６に示すような場合であっても、第１のマッピングパタンを用いることによって、同期処理を正確に行えるようになり、ビット誤り率を低減することができる。
【００４０】
以上では、１シンボルに４ビットをマッピングする１６ＱＡＭの場合について説明したが、第１のマッピングパタンは、１シンボルが５ビット以上の場合に拡張することができる。具体的には、上位側（ＭＳＢ側）の２ビットは象限を表す情報とし、上位側（ＭＳＢ側）を除いた下位側（ＬＳＢ側）の３ビット以上は象限内シンボル位置を表す情報として用いる。そして、１６ＱＡＭの場合と同様に、Ｉ軸またはＱ軸を挟んで隣接するシンボルの下位側（ＬＳＢ側）のビット列を同じにすればよい。このようにして、１シンボル当たり５ビット以上の多値のＱＡＭ方式（例えば、３２ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、１２８ＱＡＭ等）を、容易に実現することができる。その場合の効果は、１６ＱＡＭの場合と同様の効果を奏する。
【００４１】
（第２のマッピングパタン）
次に、本発明のマッピングパタンの他の例（第２のマッピングパタン）について、図７を用いて説明する（適宜図１参照）。
第１のマッピングパタンがＩＱ平面のＩ軸またはＱ軸を挟んだ隣接シンボル間の下位側（ＬＳＢ側）のビットを同じにした場合であるのに対して、第２のマッピングパタンは、ＩＱ平面の原点を中心として９０度回転させた位置の下位側（ＬＳＢ側）のビットを同じにしている点が第１のマッピングパタンの場合と異なる。
【００４２】
第２のマッピングパタンは、図７に示すように、４ビットのうち、上位側（ＭＳＢ側）の２ビットをＩＱ平面の象限を表す情報としている。また、第２のマッピングパタンは、ＩＱ平面の原点に対して９０度回転した位置のシンボルに、下位側（ＬＳＢ側）の２ビットを同じとなるように配置している。
【００４３】
伝送路の伝送品質や装置の性能等による各種雑音等の影響によって、受信したデータに位相スリップが生じている場合がある。受信側では、位相スリップが検出された場合、一般的に、９０度単位で位相補償が行われる。したがって、下位側（ＬＳＢ側）の２ビットを、図７に示すように、ＩＱ平面の原点に対して回転対称となるように配置しておくことにより、下位側（ＬＳＢ側）の２ビットのビット誤り率を低減することが可能となる。例えば、１８０度単位の位相スリップの場合には、プラスマイナスいずれの方向にスリップしたとしても、ビット誤り率の低減が可能となる。これによって、雑音等の影響により位相スリップが大きくなった場合であっても、ビット誤り率を低減することができる。
【００４４】
ここで、第２のマッピングパタンを用いた場合のシンボルとＩＱ値との関係について、図８を用いて説明する（適宜、図１参照）。
マッピング部３は、第２のマッピングパタンに基づいて、送信データを４ビット毎にシンボル化し、そのシンボルをＩＱ値（Ｉ値およびＱ値）に変換して出力する。Ｉ値は、図８に示すように、−Ｉｏｕｔ２、−Ｉｏｕｔ１、Ｉｏｕｔ１、Ｉｏｕｔ２のいずれかで表される。Ｑ値は、図８に示すように、−Ｑｏｕｔ２、−Ｑｏｕｔ１、Ｑｏｕｔ１、Ｑｏｕｔ２のいずれかで表される。ただし、｜Ｉｏｕｔ２｜＞｜Ｉｏｕｔ１｜および｜Ｑｏｕｔ２｜＞｜Ｑｏｕｔ１｜である。
例えば、マッピング部３は、シンボル「１００１」を送信する場合、Ｉ値＝−Ｉｏｕｔ１、Ｑ値＝Ｑｏｕｔ２を出力する。
【００４５】
Ｉ値およびＱ値は、階調値として設定変更することが可能である。例えば、シンボルの存在する範囲を、Ｉ値の軸を±３２（６ビット）の階調で表した場合について説明する。Ｉ値の軸の最大値および最小値を±１．０の座標値の範囲に対応させた場合、階調値＝２４はＩ値＝０．７５（＝２４／３２）に相当し、階調値＝８はＩ値＝０．２５（＝８／３２）に相当する。ここでは、Ｑ値についても、Ｉ値の場合と同様に、Ｑｏｕｔ１＝Ｉｏｕｔ１、Ｑｏｕｔ２＝Ｉｏｕｔ２であるものとする。
例えば、シンボル「１００１」を送信する場合、階調値は、Ｉ値＝−Ｉｏｕｔ１＝−０．７５、Ｑ値＝Ｑｏｕｔ１＝０．２５の値を送ればよい。
【００４６】
次に、第２のマッピングパタンを用いた場合のシンボル判定に用いる閾値のー例について、図９を用いて説明する（適宜、図１参照）。
判定部８では、シンボルのＩＱ値に対して、図９の点線に示すように、閾値を設定して閾値処理を実行する。Ｉ値の閾値は、例えば、−ＴＨ＿Ｉ、０、＋ＴＨ＿Ｉで表される。また、Ｑ値の閾値は、−ＴＨ＿Ｑ、０、＋ＴＨ＿Ｑで表される。つまり、判定部８は、ＩＱ平面を１６個の領域に分割して、シンボルのＩＱ値がどこの領域に属するかを判定し、その領域に対応する４ビット列を出力する。なお、閾値の点線上は、どちら側の領域に属するかを予め定めておけばよい。Ｉ値およびＱ値の閾値は、閾値情報記憶部１２に記憶される。
【００４７】
位相スリップの対策として、送信データの差動符号化／復号化が用いられている場合がある。しかし、差動符号化は、１ビットの誤りが２ビットの誤りに拡大してしまうという問題がある。したがって、差動符号化を行う場合には、上位側（ＭＳＢ側）の２ビットに対してのみ差動符号化を行い、下位側（ＬＳＢ側）の２ビットは差動符号化を行わないこととする。このことによって、下位側（ＬＳＢ側）のビット情報は変わらなくなる。
一方、差動符号化を行わない場合には、下位側（ＬＳＢ側）の２ビットは変わらない。
このようにして、第２のマッピングパタンは、差動符号化を用いた場合であっても用いない場合であっても、下位側（ＬＳＢ側）のビット列が回転対称であることが維持され、位相スリップに対するビット誤り率を低減することができる。
【００４８】
以上では、１シンボルに４ビットをマッピングする１６ＱＡＭの場合について説明したが、第２のマッピングパタンは、１シンボルが５ビット以上の場合においても適用可能である。具体的には、上位側（ＭＳＢ側）の２ビットは象限を表す情報とし、上位側（ＭＳＢ側）を除いた下位側（ＬＳＢ側）の３ビット以上は象限内シンボル位置を表す情報として用いる。そして、１６ＱＡＭの場合と同様に、ＩＱ平面の原点に対して９０度回転した位置のシンボルの下位側（ＬＳＢ側）のビット列を同じにすればよい。このようにして、１シンボル当たり５ビット以上の多値のＱＡＭ方式（例えば３２ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、１２８ＱＡＭ等）を、容易に実現することができる。その場合の効果は、１６ＱＡＭの場合と同様の効果を奏する。
【００４９】
以上、本実施形態の通信装置１のＱＡＭマッピング装置１３は、マッピングパタン記憶部１１に記憶している第１のマッピングパタンおよび第２のマッピングパタンを用いることにより、下記（１）〜（３）の特徴を有する。
（１）ＱＡＭのシンボルの位置を表すＩＱ平面において、同じ象限内のシンボルの上位側（ＭＳＢ側）のビット列を同じにする。つまり、上位側（ＭＳＢ側）のビットのみで波長分散の推定や位相雑音の推定等が正確に行えるようになる。したがって、波長分散や位相雑音の補償を比較例に比べて精度良く行えるようになるので、ビット誤り率を低減することができる。
（２）Ｉ軸またはＱ軸を挟んで隣接するシンボルに、同じ下位側（ＬＳＢ側）のビットを配置して、異なる象限のシンボル間の距離が近い場合に生じる判定時のビット誤り率を比較例に比べて低減することができる。
（３）ＩＱ平面の原点に対して９０度回転した位置のシンボルに、同じ下位側（ＬＳＢ側）のビットを配置して、位相スリップに伴うビット誤り率を比較例に比べて低減することができる。
【００５０】
なお、マッピングパタン記憶部１１に複数のマッピングパタンが記憶される場合、マッピング部３は、受信したマッピングパタン選択情報に基づいて、１つのマッピングパタンを選択する。例えば、第１のマッピングパタンと第２のマッピングパタンとがマッピングパタン記憶部１１に記憶されている場合、マッピング部３は、伝送路の品質情報や伝送時のビット誤り率やスリップ率等の情報に基づいて、選択する方のマッピングパタンを示すマッピングパタン選択情報を受信する。これによって、状況に応じてより良いマッピングパタンを選択できるので、ビット誤り率を低減できる。
【００５１】
なお、図４では、シンボルのＩ値がＱ軸に対して対称となるように説明したが、非対称となるように設定されても構わない。それと同様に、シンボルのＱ値がＩ軸に対して非対称となるように設定されても構わない。
【符号の説明】
【００５２】
１  通信装置
２  送信情報生成部
３  マッピング部
４  ＤＡ変換部
５  光信号変調部
６  光信号復調部
７  ＡＤ変換部
８  判定部
９  受信情報同期部
１０  同期用挿入情報記憶部
１１  マッピングパタン記憶部
１２  閾値情報記憶部
１３  ＱＡＭマッピング装置
【図１】
2015188167.tif 000003
【図２】
2015188167.tif 000004
【図３】
2015188167.tif 000005
【図４】
2015188167.tif 000006
【図５】
2015188167.tif 000007
【図７】
2015188167.tif 000008
【図８】
2015188167.tif 000009
【図９】
2015188167.tif 000010
【図６】
2015188167.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月14日(2015.4.14)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)によってデータを変調するＱＡＭマッピング装置を備える通信装置であって、
前記ＱＡＭマッピング装置は、
前記ＱＡＭのシンボルの位置を表すＩＱ平面において、同じ象限内の前記シンボルに割り当てるビット列として、そのビット列の上位側（ＭＳＢ側；Most Significant Bit側）に同じビット列を配置したマッピングパタンを記憶しているマッピングパタン記憶部と、
当該マッピングパタンから前記シンボルの前記上位側のビット列を読み出して、当該読み出した前記上位側のビット列に基づいて、前記データの前記上位側のビット列を変調するマッピング部と、を備え、
前記通信装置は、
伝送路から受信した信号からＩＱ値を取得し、所定の閾値情報を用いてＩＱ値の閾値処理を行うことで、シンボル位置の判定を行う判定部、
を備えることを特徴とする通信装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記マッピングパタン記憶部は、前記ＩＱ平面のＩ軸またはＱ軸を挟んで隣接するシンボルのビット列として、前記上位側のビット列に加えてさらに、前記上位側のビットを除く下位側（ＬＳＢ側；Least Significant Bit側）に同じビット列を配置したマッピングパタンを記憶しており、
前記マッピング部は、
当該マッピングパタンから前記シンボルのビット列を読み出して、当該読み出したビット列に基づいて前記データの前記上位側および前記下位側のビット列を変調する
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記マッピングパタン記憶部は、前記ＩＱ平面の原点に対して９０度回転した位置のシンボルのビット列として、前記上位側のビット列に加えてさらに、前記上位側のビットを除く下位側に同じビット列を配置したマッピングパタンを記憶しており、
前記マッピング部は、
当該マッピングパタンから前記シンボルのビット列を読み出して、当該読み出したビット列に基づいて前記データの前記上位側および前記下位側のビット列を変調する
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
ＱＡＭによって送信データを変調するＱＡＭマッピング装置を備える通信装置のマッピング方法であって、
前記ＱＡＭマッピング装置は、
前記ＱＡＭのシンボルの位置を表すＩＱ平面において、同じ象限内の前記シンボルに割り当てるビット列として、そのビット列の上位側（ＭＳＢ側）に同じビット列を配置したマッピングパタンを記憶しているマッピングパタン記憶部を備えており、
当該マッピングパタンから前記シンボルの前記上位側のビット列を読み出して、当該読み出した前記上位側のビット列に基づいて、前記データの前記上位側のビット列を変調するステップ、を実行し、
前記通信装置は、
伝送路から受信した信号からＩＱ値を取得し、所定の閾値情報を用いてＩＱ値の閾値処理を行うことで、シンボル位置の判定を行うステップ、
を実行することを特徴とするマッピング方法。
【手続補正６】
【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】
本発明の通信装置は、ＱＡＭによってデータを変調するＱＡＭマッピング装置を備える通信装置であって、前記ＱＡＭマッピング装置は、前記ＱＡＭのシンボルの位置を表すＩＱ平面において、同じ象限内の前記シンボルに割り当てるビット列として、そのビット列の上位側（ＭＳＢ側；Most Significant Bit側）に同じビット列を配置したマッピングパタンを記憶しているマッピングパタン記憶部と、当該マッピングパタンから前記シンボルの前記上位側のビット列を読み出して、当該読み出した前記上位側のビット列に基づいて、前記データの前記上位側のビット列を変調するマッピング部と、を備え、前記通信装置は、伝送路から受信した信号からＩＱ値を取得し、所定の閾値情報を用いてＩＱ値の閾値処理を行うことで、シンボル位置の判定を行う判定部、を備えることを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
このような構成によれば、ＱＡＭマッピング装置は、上位側（ＭＳＢ側）の同じビット列、すなわちＩＱ平面上の同じ象限内のシンボルのビット列だけを送信することができる。このことによって、受信側において、送信した上位側（ＭＳＢ側）のビット列がどのようなビット列として受信されるかが分かる。そのため、通信装置は、波長分散や位相雑音の補償を正確に行えるようになるので、ビット誤り率を低減することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、前記通信装置は、前記マッピングパタン記憶部が、前記ＩＱ平面のＩ軸またはＱ軸を挟んで隣接するシンボルのビット列として、前記上位側のビット列に加えてさらに、前記上位側のビットを除く下位側（ＬＳＢ側；Least Significant Bit側）に同じビット列を配置したマッピングパタンを記憶しており、前記マッピング部が、当該マッピングパタンから前記シンボルのビット列を読み出して、当該読み出したビット列に基づいて前記データの前記上位側および前記下位側のビット列を変調することを特徴とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
このような構成によれば、ＱＡＭマッピング装置は、Ｉ軸またはＱ軸を挟んで隣接するシンボルのビット列の下位側に同じビット列を割り当てることができる。したがって、通信装置は、異なる象限のシンボル間の距離が近い場合に生じる判定時のビット誤り率を低減することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、前記通信装置は、前記マッピングパタン記憶部が、前記ＩＱ平面の原点に対して９０度回転した位置のシンボルのビット列として、前記上位側のビット列に加えてさらに、前記上位側のビットを除く下位側に同じビット列を配置したマッピングパタンを記憶しており、前記マッピングが、当該マッピングパタンから前記シンボルのビット列を読み出して、当該読み出したビット列に基づいて前記データの前記上位側および前記下位側のビット列を変調することを特徴とする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
このような構成によれば、ＱＡＭマッピング装置は、ＩＱ平面の原点に対して９０度回転した位置のシンボルのビット列の下位側（ＬＳＢ側）に同じビット列を割り当てることができる。したがって、通信装置は、位相スリップに伴うビット誤り率を低減することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
なお、マッピング方法に係る発明については、前記した通信装置と同様の技術的特徴を備えており、前記通信装置と同様の効果を有しているので、「発明が解決しようとする課題」においての記載を省略する。