(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調光信号を光基準信号と混合して複数の混合光信号を生成し、
複数の混合光信号を対応する複数のデジタル電気信号に変換する
ようになされた光／電気変換器であって、
複数のデジタル電気信号が、データフレームに対応する信号サンプルの第１のセットを有する第１の同相デジタル信号および第１の直交位相デジタル信号を含み、
データフレームが、
第１の複数のパイロットシンボルブロックであって、各パイロットシンボルブロックがそれぞれの複数のパイロットシンボルおよびそれぞれのガードインターバルを含む、第１の複数のパイロットシンボルブロックと、
１つまたは複数のペイロードシンボルブロックの第１のセットであって、各ペイロードシンボルブロックがそれぞれコンステレーションシンボルの第１のシーケンスからの複数のコンステレーションシンボルを含む、１つまたは複数のペイロードシンボルブロックの第１のセットとを含み、
少なくとも１つのペイロードシンボルブロックおよび別のブロックがそれらの間にガードインターバルなしに連結され、前記別のブロックがパイロットシンボルブロックかまたはペイロードシンボルブロックかのいずれかである、
光／電気変換器と、
コンステレーションシンボルの第１のシーケンスにおける符号化されたデータを回復するために信号サンプルの第１のセットを処理するようになされたデジタル信号プロセッサと
を備える光受信機。
【請求項２】
ペイロードシンボルブロックの前記第１のセットが複数のペイロードシンボルブロックを含み、第１のセットにおける連続したペイロードシンボルブロックの各対がそれらの間にガードインターバルなしに連結される、請求項１に記載の光受信機。
【請求項３】
第１の複数のパイロットシンボルブロックが、Ｎ個のパイロットシンボルの第１のストリングをＮ個のパイロットシンボルの第２のストリングと連結させたフレーム同期ブロックを含み、前記第２のストリングが第１のストリングのコピーであり、Ｎが正の整数であり、
デジタル信号プロセッサが、
信号サンプルの第１のセットのための自己相関関数を計算し、
データフレームの時間位置を決定するために自己相関関数の最大値を見つけ、
最大値において自己相関関数の位相を計算し、
計算された位相に基づいて変調光信号のキャリア周波数と光基準信号の周波数との間の周波数オフセットを計算し、
信号サンプルの第１の修正セットを生成するために周波数オフセット補正を信号サンプルの第１のセットに適用する
ようにさらになされ、第１の修正セットの各信号サンプルが、計算された周波数オフセットに正比例する信号サンプルの第１のセットの対応する信号サンプルおよび信号サンプルの第１のセットにおける信号サンプルの相対時間に関して位相シフトを有する、
請求項１に記載の光受信機。
【請求項４】
第１の複数のパイロットシンボルブロックが、
シンボルの第１の指定された多相シーケンスを有する第１のチャネル推定ブロックと、
シンボルの第１の指定された多相シーケンスとは異なるシンボルの第２の指定された多相シーケンスを有する第２のチャネル推定ブロックと
を含み、
デジタル信号プロセッサが、前記第１および第２の多相シーケンスに対応する信号サンプルの第１のセットの信号サンプルに基づいてチャネル応答関数Ｈを決定するようにさらになされている、
請求項１に記載の光受信機。
【請求項５】
複数のデジタル電気信号が、データフレームに対応する信号サンプルの第２のセットを有する第２の同相デジタル信号および第２の直交位相デジタル信号をさらに含み、
データフレームが、
第２の複数のパイロットシンボルブロックであって、各パイロットシンボルブロックがそれぞれの複数のパイロットシンボルおよびそれぞれのガードインターバルを含む、第２の複数のパイロットシンボルブロックと、
１つまたは複数のペイロードシンボルブロックの第２のセットであって、
第２のセットの各ペイロードシンボルブロックがコンステレーションシンボルの第２のシーケンスからのそれぞれの複数のコンステレーションシンボルを含み、
変調光の第１の偏波が、第１の複数のパイロットシンボルブロックおよび１つまたは複数のペイロードシンボルブロックの第１のセットのシンボルと共に変調され、
変調光の第２の偏波が第２の複数のパイロットシンボルブロックおよび１つまたは複数のペイロードシンボルブロックの第２のセットのシンボルと共に変調される、
１つまたは複数のペイロードシンボルブロックの第２のセットと
をさらに含む、
請求項４に記載の光受信機。
【請求項６】
第２の複数のパイロットシンボルブロックが、
第２の指定された多相シーケンスを有する第３のチャネル推定ブロックと、
第１の指定された多相シーケンスを有する第４のチャネル推定ブロックと
を含み、
第１のチャネル推定ブロックが、第３のチャネル推定ブロックと同期しており、
第２のチャネル推定ブロックが第４のチャネル推定ブロックと同期しており、
デジタル信号プロセッサが、第１の指定された多相シーケンスおよび第２の指定された多相シーケンスに対応する信号サンプルの第１のセットおよび第２のセットの両方の信号サンプルに基づいてチャネル応答関数Ｈを決定するようにさらになされている、
請求項５に記載の光受信機。
【請求項７】
デジタル信号プロセッサが信号サンプルの第１の修正セットおよび信号サンプルの第２の修正セットを生成するために逆チャネル応答関数Ｈ−１を適用するようにさらになされ、
第１の修正セットが信号サンプルの第１のセットおよび第２のセットの両方からの寄与を有し、
第２の修正セットが信号サンプルの第１のセットおよび第２のセットの両方からの寄与を有する、
請求項５に記載の光受信機。
【請求項８】
デジタル信号プロセッサが、
周波数オフセット補正を信号サンプルの第１のセットに適用して、第１の複数のペイロードシンボルブロックに対応する周波数オフセット補正された信号サンプルの第１のシーケンスを生成し、
第１のシーケンスにおける周波数オフセット補正された信号サンプルの第１のブロックを選択し、
チャネル応答等化を周波数オフセット補正されたサンプルの第１のブロックに適用して、チャネル応答等化された信号サンプルの第１のブロックを生成し、
チャネル応答等化された信号サンプルの第１のブロックの先頭部分から信号サンプルのサブブロックを除去し、チャネル応答等化された信号サンプルの第１のブロックの末尾部分から信号サンプルの別のサブブロックを除去して、信号サンプルの第１の切り詰められたブロックを生成し、チャネル応答等化された信号サンプルの除去されるサブブロックは、１つ以上のチャネル応答等化された信号サンプルを有するチャネル応答等化された信号サンプルの第１のブロックの一部であり、
第１のシーケンスにおける周波数オフセット補正された信号サンプルの、第１のブロックとオーバラップする第２のブロックを選択し、
周波数オフセット補正された信号サンプルの第２のブロックにチャネル応答等化を適用して、チャネル応答等化された信号サンプルの第２のブロックを生成し、
チャネル応答等化された信号サンプルの第２のブロックの先頭部分から信号サンプルのサブブロックを除去し、チャネル応答等化された信号サンプルの第２のブロックの末尾部分から信号サンプルの別のサブブロックを除去して、信号サンプルの第２の切り詰められたブロックを生成し、チャネル応答等化された信号サンプルの除去されるサブブロックは、１つ以上のチャネル応答等化された信号サンプルを有するチャネル応答等化された信号サンプルの第２のブロックの一部であり、
第１の切り詰められたブロックおよび第２の切り詰められたブロックを連結する
ようにさらになされ、チャネル応答等化を適用するために、デジタル信号プロセッサが、
信号サンプルの選択されたブロックにフーリエ変換を適用して、周波数成分の対応するブロックを生成し、
周波数成分のブロックに逆チャネル応答関数Ｈ−１を適用して、チャネル応答等化された周波数成分のブロックを生成し、
チャネル応答等化された周波数成分のブロックに逆フーリエ変換を適用して、チャネル応答等化された信号サンプルの対応するブロックを生成する、
請求項１に記載の光受信機。
【請求項９】
周波数オフセット補正された信号サンプルの第１のブロックおよび第２のブロックのそれぞれが２Ｎ個の信号サンプルを有し、ここでＮは正の整数であり、
それぞれの除去されたサブブロックがＬ／２個の信号サンプルを有し、ここでＬは正の偶数の整数であり、
データフレーム内のパイロットシンボルブロックのそれぞれにおけるガードインターバルがＬ個のパイロットシンボルを有し、
データフレーム内の各ペイロードシンボルブロックが、２Ｎ−Ｌ個のコンステレーションシンボルを有する、
請求項８に記載の光受信機。
【請求項１０】
光通信方法であって、
変調光信号を光基準信号と混合して複数の混合された光信号を生成するステップと、
複数の混合された光信号を対応する複数のデジタル電気信号に変換するステップであって、
複数のデジタル電気信号がデータフレームに対応する信号サンプルの第１のセットを有する第１の同相デジタル信号および第１の直交位相デジタル信号を含み、
データフレームが、
第１の複数のパイロットシンボルブロックであって、各パイロットシンボルブロックがそれぞれの複数のパイロットシンボルおよびそれぞれのガードインターバルを含む、第１の複数のパイロットシンボルブロックと、
１つまたは複数のペイロードシンボルブロックの第１のセットであって、各ペイロードシンボルブロックがコンステレーションシンボルの第１のシーケンスからのそれぞれの複数のコンステレーションシンボルを含む、１つまたは複数のペイロードシンボルブロックの第１のセットと
を含み、
少なくとも１つのペイロードシンボルブロックおよび別のブロックがそれらの間にガードインターバルなしで連結され、前記別のブロックはパイロットシンボルブロックかペイロードシンボルブロックかのいずれかである、
変換するステップと、
第１のシーケンスにおける符号化されたデータを回復するために信号サンプルの第１のセットを処理するステップと
を含む、光通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願の主題は、引用によりその全体が本明細書に組み込まれている、本出願と同じ日付で出願された、「ＰＩＬＯＴ−ＡＳＳＩＳＴＥＤ  ＤＡＴＡ  ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ  ＩＮ  Ａ  ＣＯＨＥＲＥＮＴ  ＯＰＴＩＣＡＬ−ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ」という名称の、Ｘｉａｎｇ  ＬｉｕおよびＣｈａｎｄｒａｓｅｋｈａｒ  Ｓｅｔｈｕｍａｄｈａｖａｎによる、米国特許出願第１２／９６４９２９号、弁理士整理番号８０７９８２−ＵＳ−ＮＰの主題に関する。
【０００２】
本発明は、光通信装置に関し、より詳細には、それに限定するものではないが、コヒーレント光伝送システムにおける信号処理に関する。
【背景技術】
【０００３】
この節では、本発明のより良い理解を容易にするのに役立つ可能性がある諸態様を紹介する。したがって、本節の記述は、このことを考慮に入れて読まれるべきであり、先行技術にあるものまたは先行技術にないものについての自認と理解されるべきではない。
【０００４】
比較的高い、例えばチャネルごとに約１００ギガビット／秒より高い、テータ伝送速度のために、次世代の光通信システムが設計されている。これらの速度では、色分散（ＣＤ）および偏波モード分散（ＰＭＤ）の影響は、光ファイバリンクの伝送性能を著しく低下させる。光領域における分散補償の実際の実施は比較的高価なので、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）など様々なデジタル信号処理（ＤＳＰ）技法が、信号伝送に対するＣＤおよびＰＭＤの悪影響を軽減するために使用される。しかし、光ＯＦＤＭの１つの問題は、光ＯＦＤＭは、受信機においてばかりではなく送信機においても比較的高度なデジタル信号処理を必要とすることである。さらに、光ＯＦＤＭは、変調非線形性およびパワー増幅器非線形性にかなり厳しい制約を課すことによりハードウェアコストに悪影響を与える比較的高いピーク対平均パワー比（ＰＡＰＲ）を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７５７０８８９号明細書
【特許文献２】米国特許第７５３２８２０号明細書
【特許文献３】米国特許第７３８２９８４号明細書
【特許文献４】米国特許第７７４７１７７号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００８／０１５２３６１号明細書
【特許文献６】米国特許第７６８８９１８号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００８／００７５４７２号明細書
【特許文献８】米国特許第７７３４１９１号明細書
【特許文献９】米国特許第７５７４１４６号明細書
【特許文献１０】米国特許第７４２４６５１号明細書
【特許文献１１】米国特許第７２１２７４１号明細書
【特許文献１２】米国特許第６６８３８５５号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、第４５巻、１２号、１９９７年１２月、１６１３−１６２１頁に公表された「Ｒｏｂｕｓｔ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ａｎｄ  Ｔｉｍｉｎｇ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ＯＦＤＭ」という表題のＴ．Ｍ．ＳｃｈｍｉｄｌおよびＤ．Ｃ．Ｃｏｘによる論文
【非特許文献２】２０１０年Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＥＣＯＣ’１０）に論文Ｐ４．０６として公表されたＣ．Ｊ．Ｙｏｕｎによる論文「Ａｎ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ａｎｄ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｏｆｆｓｅｔ−Ｔｏｌｅｒａｎｔ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ＰＤＭ  ＣＯ−ＯＦＤＭ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」
【非特許文献３】ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ、１９７２年７月、５３１−５３２頁に公表されているＤａｖｉｄ  Ｃ．  Ｃｈｕによる論文「Ｐｏｌｙｐｈａｓｅ  Ｃｏｄｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｇｏｏｄ  Ｐｅｒｉｏｄｉｃ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本明細書では、データフレームが２つ以上のパイロットシンボルブロックを有し、データフレームのそれぞれがサイクリックプレフィックスまたはサイクリックサフィックスおよび１つまたは複数のペイロードシンボルブロックを有し、１つまたは複数のペイロードシンボルブロックのそれぞれがそれらの間にガードインターバルなしに少なくとも１つの隣接するブロックと連結されるデータフレームフォーマットのためのコヒーレント光受信機の様々な実施形態が開示される。受信機は、パイロットシンボルブロックに対応する光信号を使用して、色分散（ＣＤ）および偏波モード分散（ＰＭＤ）などの伝送障害があってもロバストであるデータフレーム同期手順、周波数オフセット補正手順、およびチャネル推定手順を実行する。受信機は、データフレームのペイロード部分にガードインターバルがないことによって生じたブロック間干渉の悪影響を事実上相殺するやり方でペイロードデータを回復するためにスライディングウィンドウを用いてブロックオーバラップ処理を適用する。一実施形態では、受信機は、（例えば、図３Ｃに示されているように）、有利なことには処理時間および／または処理パワーを節約するチャネル応答補償手順および偏波多重化分離手順の結合し絡み合った適用を可能にするやり方で、偏波分割多重信号のためのチャネル推定およびブロックオーバラップ処理を実行する。
【０００８】
一実施形態によれば、変調光信号を光基準信号と混合して複数の混合光信号を生成し、これらの複数の混合光信号を対応する複数のデジタル電気信号に変換する光／電気変換器を有する光受信機が提供される。複数のデジタル電気信号は、データフレームに対応する信号サンプルの第１のセットを有する第１の同相デジタル信号および第１の直交位相デジタル信号を含む。データフレームは、第１の複数のパイロットシンボルブロックおよび１つまたは複数のペイロードシンボルブロックの第１のセットを含む。各パイロット信号ブロックは、それぞれの複数のパイロットシンボルおよびそれぞれのガードインターバルを含む。各ペイロードシンボルブロックは、コンステレーションシンボルの第１のシーケンスからのそれぞれの複数のコンステレーションシンボルを含む。少なくとも１つのペイロードシンボルブロックおよび別のブロックが、それらの間にガードインターバルなしに連結され、他のブロックは、同じデータフレームのもしくは次のデータフレームのパイロットシンボルブロックかまたは同じデータフレームのペイロードシンボルブロックかのいずれかである。受信機は、コンステレーションシンボルの第１のシーケンスにおける符号化されたデータを回復するために信号サンプルの第１のセットを処理するデジタル信号プロセッサをさらに有する。
【０００９】
別の実施形態によれば、複数の混合光信号を生成するために変調光信号を光基準信号と混合するステップと、複数の混合光信号を対応する複数のデジタル電気信号に変換するステップとを有する光通信方法が提供される。複数のデジタル電気信号は、データフレームに対応する信号サンプルの第１のセットを有する第１の同相デジタル信号および第１の直交位相デジタル信号を含む。データフレームは、第１の複数のパイロットシンボルブロックおよび１つまたは複数のペイロードシンボルブロックの第１のセットを含む。各パイロットシンボルブロックは、それぞれの複数のパイロットシンボルおよびそれぞれのガードインターバルを含む。各ペイロードシンボルブロックは、コンステレーションシンボルの第１のシーケンスからのそれぞれの複数のコンステレーションシンボルを含む。少なくとも１つのペイロードシンボルブロックおよび別のブロックは、それらの間にガードインターバルなしに連結され、他のブロックは、パイロットシンボルブロックかまたはペイロードシンボルブロックかのいずれかである。本方法は、第１のシーケンスにおける符号化されたデータを回復するために信号サンプルの第１のセットを処理するステップをさらに有する。
【００１０】
本発明の様々な実施形態の他の態様、特徴、利点は、例として、以下の詳細な説明および添付の図面から、より十分に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による光伝送システムのブロック図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による図１に示されている光伝送システムの送信機において使用され得るデジタル信号プロセッサの動作を例示する図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態による図１に示されている光伝送システムの送信機において使用され得るデジタル信号プロセッサの動作を例示する図である。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態による図１に示されている光伝送システムの送信機において使用され得るデジタル信号プロセッサの動作を例示する図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態による図１に示されている光伝送システムの受信機において使用され得るデジタル信号プロセッサの動作を例示する図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態による図１に示されている光伝送システムの受信機において使用され得るデジタル信号プロセッサの動作を例示する図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態による図１に示されている光伝送システムの受信機において使用され得るデジタル信号プロセッサの動作を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
周波数領域等化（ＦＤＥ）を用いたＯＦＤＭ伝送およびシングルキャリア（ＳＣ）伝送は同様のデジタル信号処理（ＤＳＰ）の複雑さを有する。これら２つの信号伝送技法の間の主なＤＳＰの違いは、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）演算がＯＦＤＭ伝送では送信機側で行われるが、ＳＣ−ＦＤＥ伝送では受信機側で行われることである。結果として、ＳＣ−ＦＤＥ伝送システムにおける送信機は、ＯＦＤＭ送信機において使用されるデジタル信号プロセッサの処理パワーより少ない処理パワーのデジタル信号プロセッサを使用することができる。さらに、ＳＣ−ＦＤＥ伝送システムは、有利なことには、同様に動作するＯＦＤＭシステムより小さいピーク対平均パワー比（ＰＡＰＲ）値を有するように構成されることが可能であり、それによって、変調非線形性およびパワー増幅器非線形性に対する制約を緩和する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態によるシングルキャリア光伝送システム１００のブロック図を示す。システム１００は、ファイバリンク１５０を介して接続された光送信機１１０および光受信機１９０を有する。一実施形態では、ファイバリンク１５０は、１つまたは複数の光増幅器（図１には明示せず）を有する増幅ファイバリンクである。
【００１４】
送信機１１０は、受信機１９０への伝送のために２つの独立したデータストリーム１０２および１０４を受信する。デジタル信号プロセッサ１２０は、デジタル信号１２２１−１２２４を生成するために図２Ａ−図２Ｃに関連して以下でさらに説明されるようにデータストリーム１０２および１０４を処理する。デジタル信号１２２１−１２２４は、駆動信号１２６１−１２６４を生成するために、それぞれ、デジタルトゥアナログ変換器（ＤＡＣ）１２４１−１２４４においてデジタルトゥアナログ変換を受ける。駆動信号１２６１および１２６２は、それぞれデータストリーム１０２に対応する同相（Ｉ）駆動信号および直交位相（Ｑ）駆動信号である。駆動信号１２６３および１２６４は、同様にデータストリーム１０４に対応する同相駆動信号および直交位相駆動信号である。
【００１５】
光ＩＱ変調器１４０Ｘは、駆動信号１２６１および１２６２を使用して、レーザ光源１３０によって生成された光キャリア信号１３２Ｘを変調し、変調信号１４２Ｘを生成する。光ＩＱ変調器１４０Ｙは、同様に、駆動信号１２６３および１２６４を使用して、レーザ光源１３０によって生成された光キャリア信号１３２Ｙを変調し、変調信号１４２Ｙを生成する。偏波ビームコンバイナ１４６は、変調信号１４２Ｘおよび１４２Ｙを結合して光偏波分割多重（ＰＤＭ）信号１４８を生成する。光キャリア信号１３２Ｘおよび１３２Ｙは同じキャリア周波数を有することに留意されたい。駆動信号１２６のそれぞれは、対応する光ＩＱ変調器１４０を駆動するために適用される前に、ＲＦ増幅器（明示せず）によって増幅されることが可能である。
【００１６】
ファイバリンク１５０は、ビームコンバイナ１４６から信号１４８を受信し、受信機１９０に伝送する。信号１４８は、ファイバリンク１５０を通って伝搬する間に、色分散（ＣＤ）および偏波モード分散（ＰＭＤ）など様々な伝送障害を受け、光信号１５２としてファイバリンクの受信機端部に現れる。
【００１７】
受信機１９０は、（ｉ）ＳおよびＲと表示された２つの入力ポート、および（ｉｉ）１から４と表示された４つの出力ポートを有する光／電気（Ｏ／Ｅ）変換器１６０を有する。入力ポートＳは、光信号１５２を受信する。入力ポートＲは、光局部発振器（ＯＬＯ）１５６によって生成された光基準信号１５８を受信する。基準信号１５８は、信号１５２と事実上同じ光キャリア周波数（波長）を有する。基準信号１５８は、例えば、調整可能なレーザの出力波長に信号１５２のキャリア波長を事実上追跡するように強制する波長制御ループ（図１には明示せず）によって制御された調整可能なレーザを使用して、生成され得る。様々な実施形態では、光局部発振器１５６は、基準信号１５８の生成を可能にするために相互に適切に接続された調整可能なレーザおよび／または調整不可能なレーザ、光周波数変換器、光変調器、ならびに光フィルタの組合せを含み得る。
【００１８】
Ｏ／Ｅ変換器１６０は、入力信号１５２および基準信号１５８を混合して８つの混合光信号（図１には明示せず）を生成する。次いで、Ｏ／Ｅ変換器１６０は、８つの混合光信号を、信号１５２の２つの直交偏波成分に対応する複素数値を示す４つの電気信号１６２１−１６２４に変換する。例えば、電気信号１６２１および１６２２は、それぞれ、信号１５２のｘ偏波成分に対応するアナログ同相信号およびアナログ直交位相信号でもよい。電気信号１６２３および１６２４は、同様に、それぞれ、信号１５２のｙ偏波成分に対応するアナログ同相信号およびアナログ直交位相信号でもよい。
【００１９】
一実施形態では、Ｏ／Ｅ変換器１６０は、その８つの出力ポートに結合された４つのバランス型光検出器を有する偏波ダイバース９０度光ハイブリッド（ＰＤＯＨ）である。様々な適切なＰＤＯＨが、例えば、米国カリフォルニア州フリーモント市のＯｐｔｏｐｌｅｘ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎおよび米国メリーランド州シルバースプリング市のＣｅＬｉｇｈｔ，Ｉｎｃ．から市販されている。システム１００の様々な実施形態においてＯ／Ｅ変換器１６０を実施するために使用され得る様々なＯ／Ｅ変換器に関する追加の情報は、例えば、すべて引用によりそれらの全体が本明細書に組み込まれている、米国特許出願公開第２０１０／０１５８５２１号、米国特許出願第１２／５４１，５４８号（２００９年８月１４日出願）、および国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ０９／３７７４６号（２００９年３月２０日出願）に開示されている。
【００２０】
Ｏ／Ｅ変換器１６０によって生成された電気信号１６２１−１６２４のそれぞれは、対応するアナログトゥデジタル変換器（ＡＤＣ）１６６１−１６６４のうちの１つにおいてデジタル形態に変換される。任意選択で、電気信号１６２１−１６２４のそれぞれは、結果としての信号がデジタル形態に変換される前に、対応する増幅器（明示せず）において増幅されてよい。ＡＤＣ１６６１−１６６４によって生成されたデジタル信号１６８１−１６８４は、データストリーム１０２および１０４によって送信機１１０に適用されたデータを回復するために、デジタル信号プロセッサ１７０によって、例えば図３Ａ−図３Ｃを参照して以下でさらに説明されるように、処理される。回復されたデータは、受信機１９０から、それぞれ、出力信号１９２および１９４を介して出力される。
【００２１】
図２Ａ−図２Ｃは、本発明の一実施形態によるデジタル信号プロセッサ１２０（図１）を実施するために使用されることが可能であるデジタル信号プロセッサ２００の動作を例示する。より具体的には、図２Ａは、プロセッサ２００のブロック図を示す。図２Ｂ−図２Ｃは、デジタル信号プロセッサ２００によって使用される例示的フレーム構造を示す。
【００２２】
プロセッサ２００は、デジタル出力信号２２２Ｉおよび２２２Ｑを生成するために入力データストリーム２０２を処理する。代表的実施形態では、プロセッサ１２０（図１）は、相互に並列して動作するように構成された２つのプロセッサ２００を使用して実施される。より具体的には、これらの２つの並列プロセッサ２００の第１のものでは、入力データストリーム２０２はデータストリーム１０２であり、デジタル出力信号２２２Ｉおよび２２２Ｑは、それぞれ、デジタル信号１２２１および１２２２である。これらの２つの並列プロセッサ２００の第２のものでは、入力データストリーム２０２はデータストリーム１０４であり、デジタル出力信号２２２Ｉおよび２２２Ｑは、それぞれ、デジタル信号１２２３および１２２４である。
【００２３】
入力データストリーム２０２は、符号化モジュール２０４に適用され、そこで任意選択でインタリーブされ、前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号化を受ける。
【００２４】
符号化モジュール２０４によって生成された符号化されたビットストリーム２０６は、コンステレーションマッピングモジュール２０８に適用され、そこでコンステレーションシンボルの対応するシーケンス２１０に変換される。コンステレーションマッピングモジュール２０８によって使用されるコンステレーションは、例えば、ＱＡＭ（直交振幅変調）コンステレーションまたはＱＰＳＫ（直交位相偏移変調）コンステレーションとすることができる。
【００２５】
シンボルシーケンス２１０は、フレーム化モジュール２１２に適用され、そこでデータフレームの対応するシーケンス２１４に変換される。プロセッサ２００がＤＳＰ１２０（図１）を実施するために使用される場合は、シーケンス２１４は、２つのパラレルサブシーケンスから成り、１つはＸ偏波に対応し、他方はＹ偏波に対応する。次いで、フレーム化モジュール２１２によって生成されたフレームシーケンス２１４は、パルス整形モジュール２１８に適用され、そこで出力信号２２２Ｉおよび２２２Ｑに変換される。
【００２６】
図２Ｂは、フレーム化モジュール２１２によって生成されたフレームシーケンス２１４の例示的構造を示す。フレームシーケンス２１４の代表的フレーム２３０は、複数のパイロットシンボルブロック（ＰＳ）および複数のペイロードシンボルブロック（ＤＳ）を含む。例えば、フレーム２３０は、（ｉ）パイロットシンボルブロックＰＳｓ、ＰＳｃ１、およびＰＳｃ２、ならびに（ｉｉ）ペイロードシンボルブロックＤＳ１、ＤＳ２、…、ＤＳｎを有する。パイロットシンボルブロックＰＳとペイロードシンボルブロックＤＳとの間の１つの重要な違いは、パイロットシンボルブロックＰＳはサイクリックプレフィックス（ＣＰ、ガードインターバルと呼ばれることもある）を有するが、ペイロードシンボルブロックＤＳは有しないことである。パイロットシンボルブロックＰＳにおけるサイクリックプレフィックスの使用は、受信機、例えば、受信機１９０（図１）において実行される同期手順およびチャネル推定手順が、ＣＤおよび／またはＰＭＤなどの伝送障害がある場合にロバストであるのに役立つ。ペイロードシンボルブロックＤＳにおけるサイクリックプレフィックスの不使用は、伝送オーバヘッドを最小化し、したがって、比較的高いペイロードデータスループットを実現するのに役立つ。ＣＰのないペイロードシンボルブロック（図２ＢにおけるブロックＤＳ）に適用されるチャネル補償手順は、パイロットシンボルブロックＰＳｃ１およびＰＳｃ２から得られるチャネル情報に依拠し、図３Ａ−図３Ｃに関連して以下でより詳細に説明される。
【００２７】
パイロットシンボルブロックＰＳｓは、受信機、例えば、受信機１９０（図１）の周波数推定およびフレーム同期を支援するように設計される。例示的パイロットシンボルブロックＰＳｓは、（ｉ）サイクリックプレフィックスＣＰｓおよび（ｉｉ）２Ｎ個のシンボル（すなわち、ｎ＝１、２、…２Ｎ）を有するシンボルシーケンスＥ（ｎ）を含み、この場合、第１のＮ個のシンボルを有するストリングは、最後のＮのシンボルを有するストリングと同一である。サイクリックプレフィックスＣＰｓは、シンボルシーケンスＥ（ｎ）の最後のＬ個のシンボルのコピーを有する。数学用語では、パイロットシンボルブロックＰＳｓは、等式（１）によって表される：
ＰＳｓ＝［Ｅ（ｎ＝（２Ｎ−Ｌ＋１）：２Ｎ），Ｅ（ｎ＝１：２Ｎ）］      （１）
ここで、「：」シンボルは、シンボルの左の値から始まり、シンボルの右の値で終わるｎのための範囲を示す。
【００２８】
一実施形態では、シンボルシーケンスＥ（ｎ）は、以下のように構成される。第１に、２Ｎ個の直交（ＯＦＤＭの意味での）周波数のセットが選択され、最低の周波数から始まって最高の周波数で終わる連続番号を付けられる。第２に、奇数番号の周波数のそれぞれはゼロの振幅を割り当てられ、偶数番号の周波数のそれぞれはＱＰＳＫコンステレーションからランダムに選択されるシンボルを割り当てられる。ＱＰＳＫコンステレーションは、複素平面の原点に中心を置かれた円上に、均一な角間隔で配置された４つのコンステレーションポイントから成ることを想起されたい。この割り当ての結果は、それらの半分がゼロである２Ｎ個の周波数領域シンボルを有するセットである。最後に、シンボルシーケンスＥ（ｎ）に到達するために２Ｎ個の周波数領域シンボルのこのセットに逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）演算が適用される。
【００２９】
別の実施形態では、シンボルシーケンスＥ（ｎ）は、等式（２）によって表される：
Ｅ（ｎ）＝ｅｘｐ（−ｊπ（ｎ−１）２／Ｎ）              （２）
ここで、ｎ＝１、２、…、２Ｎである。
【００３０】
２つの同一の半分を有することにより、シンボルシーケンスＥ（ｎ）は、フレームの開始点を見つけ、キャリア信号１３２と基準信号１５８との間の周波数オフセットを見つけるために、自己相関のために容易に使用されることが可能である。自己相関ベースの同期を実行するために使用されることが可能である適切な方法が、例えば、引用によりその全体が本明細書に組み込まれている、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、第４５巻、１２号、１９９７年１２月、１６１３−１６２１頁に公表された「Ｒｏｂｕｓｔ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ａｎｄ  Ｔｉｍｉｎｇ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ＯＦＤＭ」という表題のＴ．Ｍ．ＳｃｈｍｉｄｌおよびＤ．Ｃ．Ｃｏｘによる論文に記載されている。
【００３１】
一実施形態では、（例えば、図１の変調信号１４２Ｘによって表される）Ｘ偏波に対応するパイロットシンボルブロックＰＳｓは、（例えば、図１の変調信号１４２Ｙによって表される）Ｙ偏波に対応するパイロットシンボルブロックＰＳｓと同じである。代替実施形態では、Ｘ偏波およびＹ偏波は、それぞれ異なるパイロットシンボルブロックＰＳｓを使用することができる。
【００３２】
図２Ｃは、パイロットシンボルブロックＰＳｃ１およびＰＳｃ２の例示的構造を示す。Ｘ偏波に対応するパイロットシンボルブロックＰＳｃ１およびＰＳｃ２は、Ｙ偏波に対応するパイロットシンボルブロックＰＳｃ１およびＰＳｃ２と違ってもよいことに留意されたい。パイロットシンボルブロックＰＳｃ１およびＰＳｃ２は、受信機、例えば受信機１９０（図１）のチャネル推定およびチャネル補償を支援するように設計される。
【００３３】
パイロットシンボルブロックＰＳｓと同様に、各パイロットシンボルブロックＰＳｃは、それぞれの（知られている、予め定義された）シンボル（ＫＳ）のボディシーケンスの前に付けられたサイクリックプレフィックス（ＣＰ）を有する。サイクリックプレフィックス（ＣＰ）は、ボディシーケンスＫＳの端部からいくつかのシンボルを取ることにより構成され、これは各パイロットデータセットＰＳｃを部分的にサイクリックシーケンスにする。サイクリックプレフィックス（ＣＰ）の長さ（Ｌ）は、チャネル、例えば図１のファイバリンク１５０のインパルス応答の予期される継続時間より長いように選択される。フレームシーケンス２１４におけるパイロットシンボルブロックのこの特性は、ＣＤおよびＰＭＤの影響のためにファイバリンクによって課されたブロック間干渉を軽減するやり方で、所期の受信機が、受信された信号（例えば、図１の信号１５２）におけるパイロットシンボルブロックを処理することができるようにする。
【００３４】
パイロットシンボルブロックＰＳｃ１およびＰＳｃ２に対応するボディシーケンスＫＳは、一実施形態ではペイロードシンボルブロックＤＳの長さより大きい同じ長さを有する（以下の図３Ｃの説明も参照されたい）。代表的実装形態では、各ボディシーケンスＫＳは、長さ２Ｎの特別の多相シーケンスであり、時間領域におけるすべての非ゼロシンボルの振幅は、それぞれ異なる位相を有するが同じ振幅を有し、Ｎは正の整数である。このタイプのシーケンスを使用することの１つの目的は、受信機がチャネル応答関数、Ｈを全関係周波数範囲にわたって正確かつ均一に探査することができるようにすることである。チャネル応答関数Ｈは、周波数依存２ｘ２行列であり、その要素は、送信機（例えば、図１の送信機１１０）のフロントエンド、ファイバリンク（例えば、図１のファイバリンク１５０）、および受信機（例えば、図１の受信機１９０）のフロントエンドの結合された信号伝達特性を表す周波数の複素関数である。
【００３５】
一実施形態では、各ボディシーケンスＫＳは２Ｎ個のシンボルを有し、図２Ｃに示されている個々のボディシーケンスＫＳ１−ＫＳ４は、等式（３）−（５）によって表される：
ＫＳ１（ｎ）＝ｅｘｐ（−ｊπ（ｎ−１）２／Ｎ）            （３）
ＫＳ２（ｎ）＝ｅｘｐ（−ｊπｎ（ｎ−１）／Ｎ）            （４）
ＫＳ３＝ＫＳ２、ＫＳ４＝ＫＳ１                              （５）
ここで、ｎ＝１、２、…、２Ｎである。等式（５）によって表された異なるボディシーケンスＫＳ間の関係は、受信機が、周波数領域において、周波数の関数としての２ｘ２チャネル応答行列の４つの要素すべてを容易に計算することができるようにするので有利であり得る。この目的のために使用することができる適切な行列計算方法が、例えば、２０１０年Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＥＣＯＣ’１０）に論文Ｐ４．０６として公表されたＣ．Ｊ．Ｙｏｕｎによる論文「Ａｎ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ａｎｄ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｏｆｆｓｅｔ−Ｔｏｌｅｒａｎｔ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ＰＤＭ  ＣＯ−ＯＦＤＭ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」に記載されている。
【００３６】
代替実施形態では、追加の適切な多相シーケンスが、等式（３）−（４）によって、例えば、下記の１つまたは複数によって定義される、多相シーケンスから構成されることが可能である：（ｉ）全シーケンスをサイクリックシフトすること、（ｉｉ）シーケンスの各シンボルを一定の位相だけ位相シフトすること、（ｉｉｉ）シーケンスの各シンボルのｍ乗を取ること、ここで、ｍは２以上の整数である、および（ｉｖ）全シーケンスを位相共役させること。時間領域および周波数領域の両方において均一な振幅を有する追加の適切な多相シーケンス（または符号）は、引用によりその全体が本明細書に組み込まれている、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ、１９７２年７月、５３１−５３２頁に公表されているＤａｖｉｄ  Ｃ．  Ｃｈｕによる論文「Ｐｏｌｙｐｈａｓｅ  Ｃｏｄｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｇｏｏｄ  Ｐｅｒｉｏｄｉｃ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ」において提供されている一般的な説明に基づいて構成することができる。
【００３７】
Ｘ偏波に対応するパイロットシンボルブロックＰＳｃ１およびＰＳｃ２は、それぞれ、Ｙ偏波に対応するパイロットシンボルブロックＰＳｃ１およびＰＳｃ２と同期していることに留意されたい。パイロットシンボルブロックＰＳｃ１およびＰＳｃ２のこの特性は、データフレーム２３０のより一般的な特性の現れであり、それによって、Ｘ偏波に対応する各シンボルブロックは、Ｙ偏波に対応するカウンターパートシンボルブロックと同期している。したがって、Ｘ偏波に対応するパイロットシンボルブロックＰＳｓは、Ｙ偏波に対応するパイロットシンボルブロックＰＳｓと同期している。同様に、Ｘ偏波に対応する各ペイロードシンボルブロックＤＳｉは、Ｙ偏波に対応するパイロットシンボルブロックＤＳｉと同期している（図２Ｂ参照）。
【００３８】
図２Ａを再度参照すると、フレーム化モジュール２１２によって生成されたフレームシーケンス２１４は、パルス整形モジュール２１８に適用され、そこで出力信号２２２Ｉおよび２２２Ｑに変換される。パルス整形モジュール２１８において実施されるパルス整形は、対応するアナログ信号に変換された後に、光キャリア信号１３２Ｘまたは１３２Ｙ（図１）などの光キャリア信号を変調するために光変調器に適用されることが可能であるデジタル波形を生成する処理であり、その結果、結果としての変調された光信号がフレームシーケンス２１４の様々なブロックに対応するシンボルと共に変調される。１つの構成では、オーバーサンプリングが、例えば、出力信号２２２Ｉおよび２２２Ｑのために各信号サンプルを１回または複数回複製することにより適用されてよい。
【００３９】
図３Ａ−図３Ｃは、本発明の一実施形態によるデジタル信号プロセッサ１７０（図１）を実施するために使用することができるデジタル信号プロセッサ３００の動作を例示する。より具体的には、図３Ａ−図３Ｂは、プロセッサ３００のブロック図を示す。図３Ｃは、プロセッサ３００のＦＤＣＣＥ（周波数領域チャネル補償／等化）サブモジュール３５２において実施される処理を示す。プロセッサ３００がプロセッサ１７０として使用される場合は、入力信号３０２１−３０２４は、それぞれ、信号１６８１−１６８４（図１）に対応し、出力信号３３２ｘおよび３３２ｙは、それぞれ、出力信号１９２および１９４（図１）に対応する。
【００４０】
ＥＤＣ（電子分散補償）モジュール３１０は、ファイバリンク１５０によって入力信号１５２に課される色分散の有害作用を軽減するデジタル信号処理を実行する。具体的には、ＥＤＣモジュール３１０ｘは、ＰＤＯＨ１６０（図１）の第１の主偏波軸（例えばｘ軸）に対応する入力信号３０２１−３０２２を処理する。同様に、ＥＤＣモジュール３１０ｙは、ＰＤＯＨ１６０の第２の主偏波軸（例えばｙ軸）に対応する入力信号３０２３−３０２４を処理する。送信機において使用されるＸ偏波およびＹ偏波は、ＰＤＯＨ１６０の主偏波軸（すなわち、ｘ軸およびｙ軸）にアラインされてもされなくてもよいことに留意されたい。ＥＤＣモジュール３１０を実施するために使用することができる様々なＥＤＣモジュールは、例えば、すべて引用によりそれらの全体が本明細書に組み込まれている、米国特許第７，５７０，８８９号、第７，５３２，８２０号、および第７，３８２，９８４号に開示されている。
【００４１】
ＥＤＣモジュール３１０ｘおよび３１０ｙによって生成された分散補償信号３１２１−３１２４は、伝送のために送信機に適用されたオリジナルデータストリーム、例えば、図１のデータストリーム１０２および１０４を回復するために、例えば、図３Ｂ−図３Ｃに関連して以下でさらに説明されるように、これらの信号を処理するパイロット支援周波数分割等化および復号（ＰＡ−ＦＤＥＤ）モジュール３２０に適用される。より具体的には、ＰＡ−ＦＤＥＤモジュール３２０は、信号１５２の第１の独立して変調された成分（例えば、図１の成分１４２Ｘ）に対応するデータを搬送するデータストリーム３３２ｘを生成し、同様に、信号１５２の第２の独立して変調された成分（例えば、図１の成分１４２Ｙ）に対応するデータを搬送するデータストリーム３３２ｙを生成する。
【００４２】
図３Ｂは、本発明の一実施形態によるＰＡ−ＦＤＥＤモジュール３２０のブロック図を示す。ＰＡ−ＦＤＥＤモジュール３２０は、分散補償信号３１２１−３１２４をその入力として受信する同期サブモジュール３４０を有する。同期サブモジュール３４０は、パイロットシンボルブロックＰＳｓの前述の特性に依拠して、各フレーム２３０（図２Ｂも参照）の先頭を決定する。一実施形態では、同期サブモジュール３４０は、等式（６）によって定義された自己相関関数を計算する：
【００４３】
【数１】
0005745641.tif 000002
ここで、「＊」シンボルは複素共役を示し、γｘ（ｎ）は複素数値であり、その実部は信号３１２１によって提供された信号サンプルであり、その虚部は信号３１２２によって提供された対応する信号サンプルであり、γｙ（ｎ）は複素数値であり、その実部は信号３１２３によって提供された信号サンプルであり、その虚部は信号３１２４によって提供された対応する信号サンプルである。パイロットシンボルブロックＰＳｓのシンボルシーケンスＥ（ｎ）は、長さＮの２つの同一の部分を有するので、関数Ｐ（ｎ）の絶対値は、シンボルシーケンスＥ（ｎ）の第１のシンボルに時間的にアラインされた顕著な最大値を有し、したがって、対応するフレーム２３０の時間位置を決定するために使用することができる。
【００４４】
同期サブモジュール３４０の下流に配置されているＦＥ（周波数推定／補償）サブモジュール３４４は、入力信号１５２のキャリア周波数と基準信号１５８（図１参照）の周波数との間のミスマッチの電子推定および補償を実行する。一実施形態では、ＦＥサブモジュール３４４は、Ｐ（ｎｍａｘ）の位相を決定し、ここで、ｎｍａｘは、同期サブモジュール３４０によって決定された関数Ｐ（ｎ）（等式（６）参照）の絶対値の最大値に対応するタイムスロットである。次いで、ＦＥサブモジュール３４４は、Ｐ（ｎｍａｘ）の位相を使用して、信号１５２と１５８との間の周波数オフセットを計算する。周波数オフセットがゼロである場合は、Ｐ（ｎｍａｘ）は実数であり、その位相はゼロである。周波数オフセットがゼロでない場合は、Ｐ（ｎｍａｘ）は複素数であり、その位相は周波数オフセットおよびパイロットシンボルブロックＰＳｓの継続時間と直接関係がある。周波数オフセットは時間の経過につれて変化する可能性があるので、ＦＥサブモジュール３４４は、受信されたフレーム２３０ごとに周波数オフセット計算を実行する。
【００４５】
周波数オフセットが決定された後に、ＦＥサブモジュール３４４は、２πを掛けた周波数オフセットに等しい位相シフトおよび同期サブモジュール３４０によって決定されたフレームの先頭と信号サンプルとの間の時間経過を各信号サンプルに適用することにより周波数ミスマッチ補償を実行する。ＦＥサブモジュール３４４として機能するようになされ得る様々なＦＥモジュールは、例えば、両方とも引用によりそれらの全体が本明細書に組み込まれている、米国特許第７，７４７，１７７号および米国特許出願公開第２００８／０１５２３６１号に開示されている。
【００４６】
ＣＥ（チャネル推定）サブモジュール３４８は、パイロットシンボルブロックＰＳｃ１およびＰＳｃ２に対応する信号サンプルを使用して、周波数領域において等式（７）によって与えられる２ｘ２ジョーンズ行列として表され得るチャネル応答関数Ｈを決定する。
【００４７】
【数２】
0005745641.tif 000003
より具体的には、ＣＥサブモジュール３４８は、ボディシーケンスＫＳ１、ＫＳ２、ＫＳ３、およびＫＳ４のアプリオリ情報を使用して、これらのボディシーケンスにチャネル応答関数を適用することによってこれらのボディシーケンスをこれらの既知のボディシーケンスに対応する受信された信号サンプルに変換するように、チャネル応答関数Ｈを構成する。個々のチャネル応答関数Ｈは、ＣＥサブモジュール３４８によってフレーム２３０ごとに計算されることが可能であり、このことによって、受信機は時間依存チャネルを適切に追跡することができるようになることに留意されたい。
【００４８】
図３Ｃはまた、ＦＤＣＣＥ（周波数領域チャネル補償／等化）サブモジュール３５２において実施される例示的処理を示す。より具体的には、示されている処理は、単一の送信フレームのペイロード（例えば、Ｘ偏波およびＹ偏波の両方に対応するデータを有するフレーム２３０内のペイロードシンボルブロックＤＳ、図２Ｂ参照）に対応する信号サンプルを処理し、したがって、チャネル推定サブモジュール３４８によって決定されたチャネル応答関数Ｈを使用する。各新しいフレームを処理するために、ＦＤＣＣＥサブモジュール３５２は、ＣＥサブモジュール３４８によって決定されＣＥサブモジュール３４８から受信された対応する新しいチャネル応答関数Ｈを使用する。
【００４９】
上記ですでに示されているように、フレーム２３０内のペイロードシンボルブロックＤＳのシンボルは、サイクリックプレフィックスを有しない。その結果として、受信機においてブロック間干渉（ＩＢＩ）が発生する。ＩＢＩの悪影響を軽減するために、ＦＤＣＣＥサブモジュール３５２は、以下でおよび図３Ｃに関連してさらに説明されるように、受信されたフレームのペイロードに対応する周波数補正信号サンプルのシーケンス３６６からの２Ｎ個の連続した信号サンプルを有するスライディングウィンドウ３６８を用いてオーバラップＦＤＣＣＥ処理を実行する。シーケンス３６６は、２つの並列サブシーケンス、すなわち、信号３１２１−３１２２に対応するシーケンス３６６ｘ、および信号３１２３−３１２４に対応するシーケンス３６６ｙから成る（図３Ａ−図３Ｂも参照）。シーケンス３６６ｘにおける信号サンプルは、信号１４２ｘによって搬送されたシンボルおよび信号１４２Ｙ（図１）によって搬送されたシンボルの両方からの寄与を有することに留意されたい。同様に、シーケンス３６６ｙにおける信号サンプルは、信号１４２ｘによって搬送されたシンボルおよび信号１４２Ｙ（図１）によって搬送されたシンボルの両方からの寄与を有する。
【００５０】
スライディングウィンドウ３６８のｉ番目の位置では、ＦＤＣＣＥサブモジュール３５２は、（ｉ）ウィンドウの中に配置されシーケンス３６６ｘに属する２Ｎ個の信号サンプルのブロック３７０ｉｘに高速フーリエ変換（ＦＦＴ）３７２ｉｘを適用し、（ｉｉ）ウィンドウの中に配置されシーケンス３６６ｙに属する２Ｎ個の信号サンプルのブロック３７０ｉｙにＦＦＴ３７２ｉｙを適用する。ＦＦＴ演算３７２ｉｘは、ブロック３７０ｉｘを２Ｎ個の周波数成分の対応するブロック３７４ｉｘに変換する。同様に、ＦＦＴ演算３７２ｉｙは、ブロック３７０ｉｙを対応する２Ｎ個の周波数成分のブロック３７４ｉｙに変換する。
【００５１】
ブロック３７４ｉｘおよび３７４ｉｙは、これらのブロックをブロック３７８ｉｘおよび３７８ｉｙに変換する周波数領域等化（ＦＤＥ）手順３７６ｉを受ける。ブロック３７４ｉと同様に、ブロック３７８ｉｘおよび３７８ｉｙは、それぞれ２Ｎ個の周波数成分を有する。ＦＤＥ手順３７６ｉは、チャネル推定サブモジュール３４８によって決定されたチャネル応答関数Ｈ（等式（７）参照）からＦＤＣＣＥサブモジュール３５２によって得られた逆チャネル応答関数Ｈ−１の適用を含む。チャネル応答関数Ｈは、一般に、非対角形（すなわち、ｂ（ｆ）≠０およびｃ（ｆ）≠０）を有するので、ＦＤＥ手順３７６ｉは、ブロック３７４ｉｘおよび３７４ｉｙからの周波数成分を混合して、ブロック３７８ｉｘおよび３７８ｉｙのための対応する周波数成分を生成する。ＦＦＴ演算３７２ｉは、（ｉ）ブロック３７４ｉｘが、ブロック３７０ｉｘにおいてのみ、かつブロック３７０ｉｙからのいかなる信号サンプルをも使用せずに演算することにより生成され、（ｉｉ）ブロック３７４ｉｙが、ブロック３７０ｉｙにおいてのみ、かつ３７０ｉｘからのいかなる信号サンプルをも使用せずに演算することにより生成されるので、この特徴を有しないことに留意されたい。
【００５２】
ブロック３７８ｉｘおよび３７８ｉｙは、それぞれ、逆ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）演算３８０ｉｘおよび３８０ｉｙを受ける。ＩＦＦＴ演算３８０ｉｘは、ブロック３７８ｉｘを、ブロック３８２ｉｘを形成する２Ｎ個の時間領域信号サンプルに変換する。同様に、ＩＦＦＴ演算３８０ｉｙは、ブロック３７８ｉｙを、ブロック３８２ｉｙを形成する２Ｎ個の時間領域信号サンプルに変換する。ＦＦＴ演算３７２ｉと同様に、ＩＦＦＴ演算３８０ｉは、ｘブロックおよびｙブロックを混合しない。
【００５３】
ブロック３８２ｉｘは、Ｎｅ個の信号サンプルをブロックの先頭から除去し、Ｎｅ個の信号サンプルをブロックの末尾から除去するように切り詰められ、ここで、Ｎｅは、ＩＢＩの影響を受けた信号サンプルが切り詰められるように選択された予め決められた数である。２Ｎ−２Ｎｅ個の信号サンプルを有するブロック３８２ｉｘの残余の部分は、ＦＤＣＣＥサブモジュール３５２からＰＡ−ＦＤＥＤモジュール３２０の下流のサブモジュールに出力される等化された信号サンプルのシーケンス３８４ｘを形成するために使用される。同様に、３８２ｉｙは、Ｎｅ個の信号サンプルをブロックの先頭から除去し、Ｎｅ個の信号サンプルをブロックの末尾から除去するように切り詰められる。２Ｎ−２Ｎｅ個の信号サンプルを有するブロック３８２ｉｙの残余の部分は、やはりＦＤＣＣＥサブモジュール３５２からＰＡ−ＦＤＥＤモジュール３２０の下流のサブモジュールに出力される等化された信号サンプルのシーケンス３８４ｙを形成するために使用される。
【００５４】
スライディングウィンドウ３６８は、２Ｎ−２Ｎｅ個の信号サンプルだけ（ｉ＋１）番目の位置にシフトダウンされたシーケンス３６６ｘおよび３６６ｙであり、ｉ番目のための前述の処理が、図３Ｃに示されているように、（ｉ＋１）番目の位置のために繰り返される。２Ｎ−２Ｎｅ個の信号サンプルだけのスライディングウィンドウ３６８のシフトおよび対応する処理は、Ｘ偏波およびＹ偏波の両方のための対応するフレーム２３０のペイロードシンボルのすべてが回復されるまで繰り返される。
【００５５】
１つの構成では、Ｎｅ＝Ｌ／２および２Ｎ−２Ｎｅ＝ＮＤＳであり、ここで、Ｌは、パイロットシンボルブロックＰＳｃ１およびＰＳｃ２におけるサイクリックプレフィックスＣＰの長さであり、ＮＤＳは、フレーム２３０（図２Ｂ）内のペイロードシンボルブロック（ＤＳ）の長さである。この構成では、スライディングウィンドウ３６８のｉ番目の位置において実行される処理は、フレーム２３０（図２Ｂ参照）内のペイロードシンボルブロックＤＳｉのすべてのシンボルを回復する。フレーム（ＤＳ１）内の第１のペイロードシンボルブロックのシンボルを回復するために、スライディングウィンドウ３６８は、ウィンドウの中の第１のＮｅ個の信号サンプルが同じフレームのパイロットシンボルブロックＰＳｃ２に属するように配置される。フレーム（ＤＳｎ）内の最後のペイロードシンボルブロックのシンボルを回復するために、スライディングウィンドウ３６８は、ウィンドウの中の最後のＮｅ個の信号サンプルが次のフレームのパイロットシンボルブロックＰＳｓに属するように配置される。
【００５６】
上記で説明されたように、ＣＥサブモジュール３４８はチャネル推定を実行することができ、ＦＤＣＣＥサブモジュール３５２は、ＦＤＣＣＥサブモジュール３５２が有利なことには処理時間および／または処理パワーを節減することができる結合し絡み合った非連続的なやり方でチャネル応答補償手順および偏波多重化分離手順を適用することができるようにするやり方で、偏波分割多重信号のためのブロックオーバラップ処理を実行することができることに留意されたい。
【００５７】
図３Ｂを再度参照すると、ＦＤＣＣＥサブモジュール３５２によって生成された等化されたシーケンス３８４ｘおよび３８４ｙが位相推定／位相補正（ＰＥ／ＰＣ）サブモジュール３５６に適用される。ＰＥ／ＰＣサブモジュール３５６は、入力信号１５２と基準信号１５８（図１）との間の位相シフトを徐々に変えるために補正するまたは補償するデジタル処理を実行し、次いで、コンステレーションデマッピングおよび復号のために、等化されたシーケンス３８４ｘおよび３８４ｙにおける信号サンプルの位相を推定する。ＰＥ／ＰＣサブモジュール３５６を実施するために使用することができる様々な処理モジュールが、例えば、両方とも引用によりそれらの全体が本明細書に組み込まれている、上記の米国特許出願公開第２００８／０１５２３６１号、ならびに米国特許第７，６８８，９１８号および米国特許出願公開第２００８／００７５４７２号に開示されている。
【００５８】
デマッピングサブモジュール３６０は、ＰＥ／ＰＣサブモジュール３５６によって取得された位相推定値およびコンステレーションマップを使用して、等化されたシーケンス３８４ｘおよび３８４ｙを対応するコンステレーションシンボルのシーケンスに変換する。次いで、デマッピングサブモジュール３６０は、各コンステレーションシンボルを復号して対応するビットのセットに変換し、それによって、それぞれ等化されたシーケンス３８４ｘおよび３８４ｙに対応するビットストリーム３６２ｘおよび３６２ｙを生成する。誤りがない場合は、ビットストリーム３６２ｘは、ビットストリーム２０６ｘのコピーであり、ビットストリーム３６２ｙは、ビットストリーム２０６Ｙ（やはり図２Ａ参照）のコピーである。復号誤りがある場合は、ビットストリーム３６２は、対応するビットストリーム２０６といくらか違う可能性がある。
【００５９】
ＦＥＣ（前方誤り訂正）サブモジュール３６４は、符号化モジュール２０４（図２Ａ）によって対応するビットストリーム２０６に導入されたデータ冗長を使用してビットストリーム３６２ｘおよび３６２ｙにおける誤り訂正を実行する。結果としての誤り訂正されたビットストリームは、信号３３２ｘおよび３３２ｙを介して出力される。当技術分野ではＦＥＣサブモジュール３６４における使用に適した多くのＦＥＣ方法が知られている。硬決定復号および軟決定復号の両方は、ＦＥＣサブモジュール３６４の様々な実施形態において実施されてよい。そのような方法のいくつかの代表的な例が、例えば、すべて引用によりそれらの全体が本明細書に組み込まれている、米国特許第７，７３４，１９１号、第７，５７４，１４６号、第７，４２４，６５１号、第７，２１２，７４１号、および第６，６８３，８５５号に開示されている。
【００６０】
本発明は例示的実施形態に関連して説明されてきたが、この説明は、限定的な意味で解釈されることを意図するものではない。本発明の様々な実施形態が偏波分割多重（ＰＤＭ）信号に関連して説明されてきたが、本発明は、そのように限定されず、非ＰＤＭ信号を処理することに同様に適用されてよい。説明された実施形態の様々な変更形態、ならびに本発明が関係する当業者には明らかである本発明の他の実施形態は、添付の特許請求の範囲に明示されている本発明の原理および範囲内にあるとみなされる。
【００６１】
用語「シングルキャリア」は、本明細書で開示された光伝送システムの実施形態を光ＯＦＤＭ伝送システムと対比するために本明細書において使用される技術用語である。この用語は、本発明の実施形態はＷＤＭ技術に適合していないという意味を含むと解釈されるべきではない。本明細書で開示されたいくつかの信号処理技法は、ＷＤＭ多重の様々なキャリア周波数（波長）のそれぞれに適用されることが可能であることを当業者は理解するであろう。
【００６２】
本明細書で使用される場合は、用語「同期している」は、２つのデータもしくはシンボルブロック、２つのシンボル、および／またはそれらに対応するタイムスロットの時間的アライメントを指す。例えば、２つのシンボルブロックは、それらの最先端が指定された場所（例えば、入力ポートまたは出力ポート）に事実上同時に到着する、すなわち、到着時間の差異が指定された比較的小さい許容範囲より小さい場合は、同期しているとみなされる。同様に、２つのシンボルは、それらの最先端が指定された場所に事実上同時に到着する、すなわち、到着時間の差異が指定された比較的小さい許容範囲より小さい場合は、同期しているとみなされる。
【００６３】
本発明の様々な実施形態がサイクリックプレフィックスに関連して説明されてきたが、本発明はそのように限定されない。提供された説明に基づいて、当業者は、サイクリックプレフィックスではなく、またはサイクリックプレフィックスに加えて、サイクリックサフィックスを用いて本発明を同様に実施することができるであろう。本明細書で使用される場合は、用語「ガードインターバル」は、サイクリックプレフィックスおよびサイクリックサフィックスの両方を含む概括的な用語と解釈されるべきである。
【００６４】
様々な実施形態では、各データフレームは、それらの間にガードインターバルなしに別のブロックと連結された少なくとも１つのペイロードシンボルブロック（ＤＳｉ、図２Ｂ）を有する。例えば、データフレームがガードインターバルとしてサイクリックプレフィックスを使用する場合は、そのような連結点のうちの１つは、データフレームの最後のパイロットシンボルブロックと同じデータフレームの第１のペイロードシンボルブロックとの間の、例えば図２ＢにおけるパイロットシンボルブロックＰＳｃ２とペイロードシンボルブロックＤＳ１との間の境界に配置される。代替として、データフレームがサイクリックサフィックスをガードインターバルとして使用する場合は、そのような連結点のうちの１つは、データフレームの最後のペイロードシンボルブロックと次のデータフレームの最初のパイロットシンボルブロックとの間の、例えば、図２ＢにおけるペイロードシンボルブロックＤＳｎと隣接するパイロットシンボルブロックＰＳｓとの間の境界に配置される。
【００６５】
本発明は、単一の集積回路上での可能な実施を含めて、回路ベースの処理として実施されてよい。
【００６６】
別途明記されていない限り、各数値および範囲は、単語「約（ａｂｏｕｔ）」または「おおよそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」が、その数値または範囲の前にあるかのようにおおよそであると解釈されるべきである。
【００６７】
本発明の本質を説明するために、説明および例示された部分の詳細、材料、構成の様々な変更が、添付の特許請求の範囲に明示されている本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によって行われてよいことがさらに理解されるであろう。
【００６８】
特許請求の範囲における図の番号および／または図の参照ラベルの使用は、特許請求の範囲の解釈を容易にするために本特許請求の主題の１つまたは複数の可能な実施形態を識別することを意図するものである。そのような使用は、必ずしも特許請求の範囲の範囲を対応する図に示されている実施形態に限定すると解釈されないものとする。
【００６９】
添付の特許請求の範囲の方法クレームにおける要素は、もしあれば、対応するラベリングをされた特定の順序で記載されているが、クレームの記載がそれらの要素の一部またはすべてを実施するための特定の順序を別途暗示しない限り、それらの要素は、必ずしもその特定の順序で実施されることに限定されることを意図するものではない。
【００７０】
本明細書において「１つの実施形態（ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「ある実施形態（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」に言及することは、その実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれてよいことを意味する。本明細書の様々な場所における語句「一実施形態において（ｉｎ  ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」の出現は、必ずしもすべて同じ実施形態に言及しているわけではなく、必ずしも相互に他の実施形態を排除する別個または代替の実施形態に言及しているわけでもない。同じことが、用語「実施（ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ）」にも適用される。
【００７１】
さらに、本明細書では、用語「結合する」、「結合すること」、「結合された」、「接続する」、「接続すること」、または「接続された」は、エネルギーが２つ以上の要素との間で伝送されることができるようにされ、１つまたは複数の追加の要素の介在が、必須ではないが、企図される、当技術分野で知られているまたは今後開発される任意の方式を指す。逆に、用語「直接結合される」、「直接接続される」などは、そのような追加の要素がないことを暗示する。
【００７２】
本開示において特許請求の範囲によってカバーされる実施形態は、（１）本明細書によって可能にされ、かつ（２）法定の主題に対応する実施形態に限定される。可能にされない実施形態および非法定の主題に対応する実施形態は、たとえそれらが形式的に本特許請求の範囲の範囲内に入っていても、明確に否認される。
【００７３】
説明および図面は、本発明の原理を例示するに過ぎない。したがって、当業者は、本明細書に明確に記載または示されていなくても、本発明の原理を実施し、本発明の趣旨および範囲内に含まれる様々な構成を考案することができるであろうことが理解されるであろう。さらに、本明細書に記載のすべての例は、主として、技術を推進するために発明者によって寄与された発明の原理および概念を読者が理解するのを支援するための教育的な目的であるに過ぎないことが明確に意図され、そのような具体的に記載された実施例および状態に限定されないと解釈されるものとする。さらに、本発明の原理、態様、および実施形態、ならびにそれらの具体的な例を記載する本明細書におけるすべての記述は、それらの均等物を包含するものとする。
【００７４】
「プロセッサ」とラベリングされた任意の機能ブロックを含めて、図に示されている様々な要素の機能は、専用ハードウェア、ならびに適切なソフトウェアに関連してソフトウェアを実行することができるハードウェアの使用によって提供されてよい。プロセッサによって提供される場合は、機能は、単一の専用プロセッサによって、単一の共用プロセッサによって、またはそのうちの一部は共用されてよい複数の個々のプロセッサによって提供されてよい。さらに、用語「プロセッサ」または「コントローラ」の明確な使用は、ソフトウェアを実行することができるハードウェアを排他的に指すと解釈されるべきではなく、限定なしに、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ソフトウェアを記憶するための読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および不揮発性ストレージを暗示的に含んでもよい。従来のおよび／またはカスタムの他のハードウェアが含まれてもよい。同様に、図に示されているいかなるスイッチも概念的であるに過ぎない。それらの機能は、プログラムロジックの動作によって、専用ロジックによって、プログラム制御および専用ロジックの相互作用によって、または手動ででも実行されることが可能であり、文脈からより明確に理解されるように、特定の技法が実施者によって選択可能である。
【００７５】
本明細書におけるいずれのブロック図も、本発明の原理を実施する例示的回路の概念図を表すことが当業者によって理解されるはずである。同様に、いずれのフローチャート、流れ図、状態遷移図、擬似コード、および同種のものは、事実上コンピュータ可読媒体で表され、したがって、そのようなコンピュータまたはプロセッサが明確に示されていてもいなくても、コンピュータまたはプロセッサによって実行され得る様々な処理を表すことが理解されるであろう。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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