(57)【要約】  光ファイバチャネルを介して送信されるデータストリームのフォーマット化を行ない、受信した光信号を処理する方法、システム、装置について記述する。データ送信装置は、デジタルデータストリームを符号化し、一意ワードをデジタルデータストリームに挿入して、符号化されたデータストリームおよび一意ワードを光ファイバを介して送信すべく変調して複数の光チャネルに乗せるデジタル符号化および変調器モジュールを含んでいてよい。復調器および復号装置は、各光チャネルストリームに挿入された一意ワードを識別し、一意ワードに基づいて複数の光チャネルの１個以上の特徴を決定して、復調および復号器内の１個以上の他のモジュールに１個以上の特徴を与える一意ワード識別モジュールを含んでいてよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル符号化および変調装置であって、
着信データストリームを受信し、
前記データストリームをフォーマット化してデータ伝送フレームに入れるべく構成されたデータ伝送層フレーム化モジュールと、
前記データ伝送層フレーム化モジュールに結合されていて、誤差修正情報を符号化して前記データ伝送フレームに入れるべく構成された符号化モジュールと、
前記符号化モジュールに結合されていて、各々が異なる光通信チャネルに対応する複数の一意ワードを、前記データ伝送フレームを含むデータストリームに挿入すべく構成された一意ワード挿入モジュールと、
前記一意ワード挿入モジュールに結合されていて、前記データ伝送フレームおよび一意ワードを変調して複数の光通信チャネルに乗せ、前記複数の光通信チャネルを光ファイバを介して送信すべく構成されていて、前記複数の一意ワードの各々を変調して、関連付けられた光通信チャネルに乗せる光送信モジュールとを含むことを特徴とするデジタル符号化および変調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記一意ワード挿入モジュールと前記光送信モジュールの間に結合されていてデータ伝送フレームおよび一意ワードを差分符号化すべく構成された差分符号化モジュールを更に含むことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、前記符号化モジュールと前記一意ワード挿入モジュールの間に結合されていてデータ伝送フレームを差分符号化すべく構成された差分符号化モジュールを更に含むことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、前記光送信モジュールが光ファイバを介して二重極性ＱＰＳＫ光信号を送信すべく構成されていることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置おいて、
前記複数の光通信チャネルが、水平同相（ＨＩ）チャネル、垂直同相（ＶＩ）チャネル、水平直交（ＨＱ）チャネル、および垂直直交（ＶＱ）チャネルを含み、
前記複数の一意ワードの第１の一意ワードが前記ＨＩチャネルに対応し、前記複数の一意ワードの第２の一意ワードが前記ＶＩチャネルに対応し、前記複数の一意ワードの第３の一意ワードが前記ＨＱチャネルに対応し、前記複数の一意ワードの第４の一意ワードが前記ＶＱチャネルに対応することを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置において、前記一意ワード挿入モジュールが、前記光送信モジュールの変調スキームに基づいて、前記一意ワードに対応するデータビットを前記データストリームに挿入することを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置において、各々の一意ワードが、前記一意ワードに関連付けられた前記光通信チャネルに対応するＰＮコードを含むことを特徴とする装置。
【請求項８】
デジタル復号化および復調装置であって、
光ファイバから複数の光チャネルに複数の光信号を受信して、各光信号のデジタル化バージョンを出力すべく構成された光インターフェースモジュールと、
前記複数の光信号の各々において一意ワードを識別すべく構成された光インターフェースモジュールに結合された一意ワード識別モジュールと、
前記一意ワードモジュールに結合されていて、
前記光信号のデジタル化バージョンを受信し、
前記識別された一意ワードを用いて決定された前記光信号の特徴を用いて前記光信号をデータ伝送フレームに復調すべく構成されていて、前記１個以上特徴が、前記複数のデータストリームの１個以上の識別子および前記複数のデータストリームの１個以上の間のタイミング情報を含んでいる復調器モジュールとを含むことを特徴とするデジタル復号化および復調装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、前記復調器モジュール結合されていて、前記データ伝送フレームに対して誤差修正を実行すべく構成された復号器モジュールと、
前記復号器モジュールに結合されていて、前記誤差修正されたデータ伝送フレームを受信して非フレーム化されたデータストリームを出力すべく構成されたデータ伝送層非フレーム化モジュールとを更に含むことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の装置において、前記復調器モジュールが、データ伝送フレームおよび一意ワードを差分復号化すべく構成された差分復号化モジュールを含むことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の装置において、前記光インターフェースモジュールと前記一意ワード識別モジュールの間で結合されていて、各光信号の前記デジタル化バージョンを差分復号化すべく構成された差分復号化モジュールを更に含むことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項８に記載の装置において、前記光インターフェースモジュールが光ファイバを介して二重極性ＱＰＳＫ光信号を受信すべく構成されていることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置において、前記一意ワード識別子が、水平同相（ＨＩ）、垂直同相（ＶＩ）、水平直交（ＨＱ）、および垂直直交（ＶＱ）チャネルの各々において一意ワードを識別することを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置において、前記復調器モジュールが、少なくとも前記タイミング情報に基づいて決定された位相オフセットを用いて前記ＨＩ、ＶＩ、ＨＱ、およびＶＱチャネルの各々の位相を追跡および修正することを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項８に記載の装置において、前記複数の光信号の各々における一意ワードが、前記関連付けられた光信号に対応するＰＮコードを含むことを特徴とする装置。
【請求項１６】
光ファイバ通信システム内の複数の光チャネルを介して送信される着信符号化ビットストリームを受信するステップと、
前記符号化ビットストリームの送信先である各光チャネルであって異なる一意ワードに対応する各光チャネル毎に一意ワードを前記ビットストリームに挿入するステップと、
前記複数の光チャネルを介して前記符号化ビットストリームおよび一意ワードを送信するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、前記符号化ビットストリームを差分符号化するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法において、前記符号化ビットストリームを送信するステップが光ファイバを介して二重極性ＱＰＳＫ光信号を送信するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、
前記複数の光通信チャネルが、水平同相（ＨＩ）チャネル、垂直同相（ＶＩ）チャネル、水平直交（ＨＱ）チャネル、および垂直直交（ＶＱ）チャネルを含み、
前記複数の一意ワードの第１の一意ワードが前記ＨＩチャネルに対応し、前記複数の一意ワードの第２の一意ワードが前記ＶＩチャネルに対応し、複数の一意ワードの第３の一意ワードが前記ＨＱチャネルに対応し、複数の一意ワードの第４の一意ワードが前記ＶＱチャネルに対応することを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１６に記載の方法において、一意ワードを挿入するステップが、前記符号化ビットストリームの送信に用いる変調スキームに基づいて前記一意ワードに対応するデータビットを前記符号化ビットストリームに挿入するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１６に記載の方法において、各光チャネル毎の前記一意ワードが前記光チャネルに対応するＰＮコードを含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
光ファイバ通信システムから受信した、複数の光信号のデジタル化バージョンが複数の光信号に対応する複数のデータストリームを含む、複数の光信号のデジタル化バージョンを受信するステップと、
前記各々のデータストリーム内の一意ワードを識別するステップと、
前記一意ワードの識別子に基づいて前記データストリームの１個以上の特徴であって、前記複数のデータストリームの１個以上の識別子および前記複数のデータストリームの１個以上の間のタイミング情報を含む１個以上の特徴を決定するステップと、
前記識別された一意ワードを用いて決定された前記光信号の特徴を用いて前記データストリームをデータ伝送フレームに復調するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、前記符号化ビットストリームを差分復号化するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載の方法において、前記複数の光信号のデジタル化バージョンを受信するステップが、光ファイバを介して二重極性ＱＰＳＫ光信号を受信するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２２に記載の方法において、前記複数のデータストリームが水平同相（ＨＩ）ストリーム、垂直同相（ＶＩ）ストリーム、水平直交（ＨＱ）ストリーム、および垂直直交（ＶＱ）ストリームを含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２２に記載の方法において、各データストリーム毎の前記一意ワードが、前記データストリームに対応するＰＮコードを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は２０１１年１月２２日出願の米国仮特許出願第６１／４３５，２７８号明細書「ＨＩＧＨ  ＲＡＴＥ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ」および２０１１年８月８日出願の米国仮特許出願第６１／５２１，２６３号明細書「ＦＲＡＭＥ  ＦＯＲＭＡＴＴＩＮＧ  ＦＯＲ  ＨＩＧＨ  ＲＡＴＥ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＯＮＳ」を優先権主張するものであり、本明細書に両方の全文を引用している。
【背景技術】
【０００２】
本開示は、光ファイバチャネルを介して送信されるデータストリームのフォーマット化、および受信した光信号の処理を行なうシステム、装置、および方法に関する。
【０００３】
ネットワーク通信システムにおける光ファイバチャネルは広く普及しており、比較的高帯域幅データ通信を可能にするデータ送信に有効であると考えられている。光ファイバは典型的に、柔軟であってケーブルに束ねることができる。光は電気ケーブルに比べてほとんど減衰することなくファイバを通って伝搬するため、光ファイバは長距離通信に用いられることが多い。典型的な最新の商用光ファイバシステムは１０または４０Ｇｂｐｓでデータを送信する。各ファイバは複数の独立チャネルを担持することができ、各々が波長分割多重化（ＷＤＭ）として知られる技術において異なる光の波長を用いる。
【０００４】
帯域幅に対する需要が増大するにつれてデータ送信速度を上げることが望ましい。しかし、光ファイバシステムではデータレートの増大に伴い各種の光学的現象が現れてデータ送信速度が制約される。例えば、波長分散（ＣＤ）、偏光モード分散（ＰＭＤ）、および偏光依存損失（ＰＤＬ）からの光学的効果がデータ送信速度に重大な影響を及ぼすようになってきている。
【発明の概要】
【０００５】
光ファイバチャネルを介して送信されるデータストリームのフォーマット化を行ない、受信した光信号を処理する方法、システム、装置、およびコンピュータプログラム製品について記述する。データ送信装置は、デジタルデータストリームを符号化し、一意ワードをデジタルデータストリームに挿入して、符号化されたデータストリームおよび一意ワードを光ファイバを介して送信すべく変調して複数の光チャネルに乗せるデジタル符号化および変調器モジュールを含んでいてよい。復調および復号装置は、各光チャネルストリームに挿入された一意ワードを識別し、一意ワードに基づいて複数の光チャネルの１個以上の特徴を決定して、復調および復号装置内の１個以上の他のモジュールに１個以上の特徴を与える一意ワード識別モジュールを含んでいてよい。以下により詳しく述べるように、他の機能が実装されていてもよい。
【０００６】
一組の実施形態において、デジタル符号化および変調装置は、データ伝送層フレーム化モジュール、データ伝送層フレーム化モジュールに結合された符号化モジュール、符号化モジュールに結合された一意ワード挿入モジュール、および一意ワード挿入モジュールに結合された光送信モジュールを含んでいる。データ伝送層フレーム化モジュールは着信データストリームを受信してデータストリームをフォーマット化してデータ伝送フレームに入れるべく構成されていてよく、符号化モジュールは誤差修正情報を符号化してデータ伝送フレームに入れるべく構成されていてよい。一意ワード挿入モジュールは、各々が異なる光通信チャネルに対応する複数の一意ワードを、データ伝送フレームを含むデータストリームに挿入すべく構成されていてよい。光送信モジュールは、データ伝送フレームおよび一意ワードを変調して複数の光通信チャネルに乗せ、当該複数の光通信チャネルを光ファイバを介して送信すべく構成されていてよく、複数の一意ワードの各々は、変調されて関連付けられた光通信チャネルに乗せられる。いくつかの実施形態において、本装置はまた、一意ワード挿入モジュールと光送信モジュールの間に結合されていてデータ伝送フレームおよび一意ワードを差分符号化すべく構成された差分符号化モジュールを含んでいる。装置はまた、いくつかの実施形態において、符号化モジュールと一意ワード挿入モジュールの間に結合されていてデータ伝送フレームを差分符号化すべく構成された差分符号化モジュールを含んでいてよい。
【０００７】
いくつかの実施形態において、光送信モジュールは、光ファイバを介して二重極性ＱＰＳＫ光信号を送信すべく構成されている。複数の光通信チャネルは、例えば、水平同相（ＨＩ）チャネル、垂直同相（ＶＩ）チャネル、水平直交（ＨＱ）チャネル、および垂直直交（ＶＱ）チャネルを含んでいてよく、複数の一意ワードの第１の一意ワードはＨＩチャネルに対応し、複数の一意ワードの第２の一意ワードはＶＩチャネルに対応し、複数の一意ワードの第３の一意ワードはＨＱチャネルに対応し、複数の一意ワードの第４の一意ワードはＶＱチャネルに対応する。一意ワード挿入モジュールは、光送信モジュールの変調スキームに基づいて一意ワードに対応するデータビットをデータストリームに挿入することができる。各々の一意ワードは、当該一意ワードに関連付けられた光通信チャネルに対応するＰＮコードを含んでいてよい。
【０００８】
他の実施形態において、光インターフェースモジュール、光インターフェースモジュールに結合された一意ワード識別モジュール、および一意ワードモジュールに結合された復調器モジュールを含むデジタル復号化および復調装置を提供する。光インターフェースモジュールは、光ファイバから複数の光チャネルに複数の光信号を受信して、各光信号のデジタル化バージョンを出力すべく構成されていてよい。一意ワード識別モジュールは、複数の光信号の各々において一意ワードを識別すべく構成されていてよい。復調器モジュールは、光信号のデジタル化バージョンを受信して、識別された一意ワードを用いて決定された光信号の特徴を用いてデータ伝送フレームに光信号を復調すべく構成されていて、１個以上の特徴は、複数のデータストリームの１個以上の識別子および複数のデータストリームの１個以上の間のタイミング情報を含んでいる。本装置はまた、復調器モジュールに結合されていてデータ伝送フレームに対して誤差修正を実行すべく構成された復号器モジュール、および復号器モジュールに結合されていて誤差修正されたデータ伝送フレームを受信して非フレーム化されたデータストリームを出力すべく構成されたデータ伝送層非フレーム化モジュールを含んでいてよい。
【０００９】
復調器は、いくつかの実施形態において、データ伝送フレームおよび一意ワードを差分復号化すべく構成された差分復号化モジュールを含んでいてよい。差分復号化モジュールは、光インターフェースモジュールと一意ワード識別モジュールの間に結合されていてよく、各光信号のデジタル化バージョンを差分復号化すべく構成されていてよい。いくつかの実施形態において、光インターフェースモジュールは、光ファイバを介して二重極性ＱＰＳＫ光信号を受信すべく構成されている。一意ワード識別子は、水平同相（ＨＩ）、垂直同相（ＶＩ）、水平直交（ＨＱ）、及び垂直直交（ＶＱ）チャネルの各々において一意ワードを識別することができる。復調器は、例えば、少なくとも受信した一意ワードのタイミング情報に基づいて決定された位相オフセットを用いてＨＩ、ＶＩ、ＨＱ、およびＶＱチャネルの各々の位相を追跡および修正することができる。複数の光信号の各々における一意ワードは、例えば、関連付けられた光信号に対応するＰＮコードを含んでいてよい。
【００１０】
他の実施形態において符号化ビットストリームを送信する方法を提供し、光ファイバ通信システム内の複数の光チャネルを介して送信される着信符号化ビットストリームを受信するステップと、符号化ビットストリームの送信先である各光チャネルであって異なる一意ワードに対応する各光チャネル毎に一意ワードをビットストリームに挿入するステップと、複数の光チャネルを介して符号化ビットストリームおよび一意ワードを送信するステップとを含んでいる。本方法は更に、符号化ビットストリームを差分符号化するステップを含んでいてよい。符号化ビットストリームを送信するステップは、例えば、光ファイバを介して二重極性ＱＰＳＫ光信号を送信するステップを含んでいてよい。いくつかの実施形態において、複数の光通信チャネルは、ＨＩ、ＶＩチャネル、ＨＱチャネル、およびＶＱチャネル含んでいて、複数の一意ワードの第１の一意ワードがＨＩチャネルに対応し、複数の一意ワードの第２の一意ワードがＶＩチャネルに対応し、複数の一意ワードの第３の一意ワードがＨＱチャネルに対応し、複数の一意ワードの第４の一意ワードがＶＱチャネルに対応している。いくつかの実施形態において、一意ワードを挿入するステップは、符号化ビットストリームの送信に用いる変調スキームに基づいて一意ワードに対応するデータビットを符号化ビットストリームに挿入するステップを含んでいる。各光チャネル毎に一意ワードは、光チャネルに対応するＰＮコードを含んでいてよい。
【００１１】
いくつかの実施形態においてデータストリームを復調する方法を提供し、本方法は光ファイバ通信システムから受信した、複数の光信号のデジタル化バージョンが複数の光信号に対応する複数のデータストリームを含む、複数の光信号のデジタル化バージョンを受信するステップと、各々のデータストリーム内の一意ワードを識別するステップと、一意ワードの識別子に基づいてデータストリームの１個以上の特徴、すなわち複数のデータストリームの１個以上の識別子および複数のデータストリームの１個以上の間のタイミング情報を含む１個以上の特徴を決定するステップと、識別された一意ワードを用いて決定された光信号の特徴を用いてデータストリームをデータ伝送フレームに復調するステップとを含んでいる。本方法はまた、符号化ビットストリームを差分復号化するステップを含んでいてよい。いくつかの実施形態において、複数の光信号のデジタル化バージョンを受信するステップは、光ファイバを介して二重極性ＱＰＳＫ光信号を受信するステップを含んでいてよい。複数のデータストリームは、ＨＩストリーム、ＶＩストリーム、ＨＱストリーム、および垂直直交ＶＱストリームを含んでいてよい。各データストリーム毎の一意ワードは、例えば、データストリームに対応するＰＮコードを含んでいてよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本発明の特性および利点の更なる理解は、以下の図面を参照することにより得られよう。添付の図面において、類似構成要素または特徴には同一参照符号が付けられている場合がある。更に、同種の各種構成要素は、類似構成要素同士を区別すべく参照符号にダッシュ記号および第２の符号を付すことにより区別することができる。本明細書において第１の参照符号だけを用いている場合、その記述は第２の参照符号にかかわりなく同一の第１参照符号を有する類似構成要素のいずれにも適用できる。
【００１３】
【図１】図１は、本発明の各種の実施形態による、構成された構成要素を含む光通信システムのブロック図である。
【図２】図２は、本発明の各種の実施形態によるデジタル符号化および変調装置のブロック図である。
【図３】図３は、本発明の各種の実施形態による代替的なデジタル符号化および変調装置のブロック図である。
【図４】図４は、本発明の各種の実施形態による一意ワード挿入モジュール、差分符号化モジュール、および関連付けられた送信光インターフェースモジュールを出入りする着信および発信ストリームのブロック図である。
【図５】図５は、本発明の各種の実施形態によるデジタル符号化および変調装置の二重極性ＱＰＳＫチャネルブロック図への一意ワードの挿入に用いるビットストリームを示す。
【図６】図６は、本発明の各種の実施形態によるデジタル復調および復号装置のブロック図である。
【図７】図７は、本発明の各種の実施形態によるデジタル復調装置のブロック図である。
【図８】図８は、本発明の各種の実施形態による、光ファイバを介して送信される光学ストリーム内に一意ワードを挿入する方法のフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の他の実施形態による、光ファイバを介して送信される光学ストリーム内に一意ワードを挿入する方法のフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の各種の実施形態による、光ファイバを介して送信される光学ストリーム内に一意ワードを挿入する方法のフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の各種の実施形態による、複数の光チャネルに存在する一意ワードの識別子から決定された信号特徴に基づいて光信号をデジタル復調する方法のフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の各種の実施形態による、複数の光チャネルに存在する一意ワードの識別子から決定された信号特徴に基づいて光信号をデジタル復調する別の方法のフローチャートである。
【図１３】図１３は、本発明の各種の実施形態による、複数の光チャネルに存在する一意ワードの識別子から決定された信号特徴に基づいてタイミングオフセットされた検知および補償を行なう方法のフローチャートである。
【図１４】図１４は、本発明の各種の実施形態による、複数の光チャネルに存在する一意ワードの識別子から決定された信号特徴に基づいて復調および復号化された適切な信号を検証する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
光ファイバチャネルを介して送信されるデータストリームのフォーマット化を行ない、受信した光信号を処理する方法、システム、装置、およびコンピュータプログラム製品について記述する。デジタルデータストリームを符号化し、一意ワードをデジタルデータストリームに挿入して、符号化されたデータストリームおよび一意ワードを光ファイバを介して送信すべく変調して複数の光チャネルに乗せるデジタル符号化および変調器モジュールを含んでもよいデータ送信装置について記述する。異なる一意ワード（一意ワードの組）を各チャネルにマッピングすることができる。各光チャネルストリームに挿入された一意ワードを識別し、一意ワードに基づいて複数の光チャネルの１個以上の特徴を決定して、復調および復号器内の１個以上の他のモジュールに１個以上の特徴を与える一意ワード識別モジュールを含んでもよい復調および復号装置について記述する。以下により詳しく述べるように、他の機能が実装されていてもよい。
【００１５】
これらの記述は例示的であって、本発明の範囲、適用性または構成を限定することを意図していない。むしろ、以下の記述は、本発明の実施形態の実装を当業者が行なえるようにする記述を与える。要素の機能および構成に各種の変更を行なうことができる。
【００１６】
従って、各種の実施形態は各種の手順または構成要素を適宜省略または代替置換または追加することができる。例えば、上記方法を上で述べたのとは異なる順序で実行することができ、且つ各種ステップの追加、省略または組み合せが可能であることを理解されたい。また、特定の実施形態に関して記述する態様や要素を各種の他の実施形態と組み合せてもよい。また、以下のシステム、方法、装置、およびソフトウェアは個別に、または全体として、より大きなシステムの構成要素であってよく、その際に他の手順が優先されるかまたは自身のアプリケーションを変更できることを理解されたい。
【００１７】
光ファイバケーブルをデータ送信媒体として利用する光通信システムのシステム、装置、方法、およびソフトウェアについて記述する。光データ伝送システム１００の一例を図１に示す。本実施形態において、光データ伝送システム１００は、デジタル符号化および変調装置１０５にデータを提供するデータ源を含んでいる。データ源には、多くの一般的なデータ源の任意のもの、例えば少数の例を挙げれば、ユーザー電気通信装置、ケーブルオペレータのヘッドエンド装置、電気通信プロバイダのデータセンター、コンピュータサーバ、またはネットワーク接続された記憶システム等、が含まれていてよい。多くの実施形態において、データ源は、光データ伝送システム１００全体にわたり搬送される膨大な量のデータを生成する。デジタル符号化および変調装置１０５はこれらのデータを受信し、データに対してフレーム化、前方誤差修正符号化、および変調機能を実行する。各種の実施形態において、デジタル符号化および変調装置１０５は、データが送られる各光チャネル毎に一意ワードをデータストリームに挿入する。電気−光（Ｅ−Ｏ）装置１１０は、データおよび挿入された一意ワードを光信号に変換し、データを含む光信号をファイバ接続１１５を介して送信する。ファイバ接続１１５は、光ファイバーケーブルを含む、そのような結合の公知の構成要素を含んでいてよい。光−電気（Ｏ−Ｅ）装置１２０は、ファイバ接続１１５から光信号を受信して、データを電気領域に変換する。デジタル復調および復号装置１２０は、光信号のデジタル化バージョンを受信して、各光チャネルに挿入された一意ワードを検知する。各チャネルにおける一意ワードの検知を用いて、デジタル復調および復号装置１２０が復調、前方誤差修正復号化、および光信号からのデータに対する非フレーム化機能を実行する際に利用可能な光チャネルの特徴を与えることができる。デジタル復調および復号装置１２０は次いで、データを出力する（例えばユーザー電気通信装置、ケーブルオペレータのヘッドエンド装置、電気通信プロバイダのデータセンター、コンピュータサーバ、またはネットワーク接続された記憶システムへ）ことができる。
【００１８】
図２に、デジタル符号化および変調装置１０５−ａを示す。同図に示す実施形態において、デジタル符号化および変調装置１０５−ａは、データ伝送層フレーム化モジュール２０５、ＦＩＦＯモジュール２１０、ＦＥＣ符号化モジュール２１５、変調器モジュール２２０、一意ワード挿入モジュール２２５、差分符号化モジュール２３０、および送信光インターフェースモジュール２３５を含んでいる。データ伝送層フレーム化モジュール２０５は、データ源から受信したデータを送信用のパケットフレームに配置することができる。パケットフレームは、一般にヘッダおよびペイロード、および場合によりＣＲＣ等のトレーラーを含む光通信システムで使用するパケットフレーム用の多くの一般的なプロトコルの一つに準拠していてよい。よく理解されているように、ヘッダは送信を行なう間、光送信に使用されている特定のプロトコルに応じて、ペイロードと変調されていてよい。ＦＩＦＯモジュール２１０は、データ伝送層フレーム化モジュール２０５から受信したパケットフレームを待ち行列に入れる。ＦＥＣ符号化モジュール２１５は、前方誤差修正（ＦＥＣ）情報を計算して、データ伝送層フレーム化モジュール２０５から受信したデータのフレームに追加する。各種実施形態の特定の種類のＦＥＣ情報は一般に、フレームと共に送信される系統的に生成された冗長誤差修正符号（ＥＣＣ）データを含み、一実施形態においてＦＥＣ情報はターボ製品符号（ＴＰＣ）情報を含んでいる。変調器モジュール２２０は、図２の実施形態において、ＦＥＣ情報およびデータのフレームを受信して、特定のフレームについて全てのＦＥＣデータを除去するチャネル誤差の可能性を減らすべくＦＥＣ情報をデータのフレームと変調する。
【００１９】
一意ワード挿入モジュール２２５は、図２の実施形態において、変調器モジュール２２０から受信したデータストリーム内に一意ワードを挿入する。一意ワードは、異なるデータストリームを含む光信号の復号化および復調を支援すべく各々の送信された光チャネルに追加することができる。一実施形態において、変調されたデータのフレームは、二重極性（双極）直交位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）を用いて変調され、４個の光チャネルが得られる。当該実施形態の一意ワード挿入モジュール２２５は、各々の４個の光チャネル毎に一意ワードをデータストリームに挿入する。挿入された一意ワードは、周期的に光チャネルのデータストリームに挿入される、各光チャネル毎に異なる一意ワードである。各光チャネル毎の一意ワードは、いくつかの実施形態によれば、受信したデータストリーム内での一意ワードの検知を強化可能にする相関特性を与えるビットパターンを有するように選択される。各々の一意ワードは、ＯＳＮＲおよび位相ノイズ等の期待されるチャネル特徴、および目標性能に基づくビット長を有していてよい。一意ワードはまた、チャネル特徴および目標性能に基づいてデータストリームに周期的に挿入されてもよい。各種の実施形態において、一意ワードは長さが１２８〜２５６ビット、または３２〜６４シンボルであり、２，０００〜１０，０００シンボル毎に１回データストリームに挿入される。
【００２０】
差分符号化モジュール２３０は、変調ＦＥＣ符号化フレームおよび一意ワードの差分符号化を行なう。差分符号化は、排他的論理和機能経由等、送信されるデータが現在のビット（またはシンボル）だけでなく前のものにも依存する公知の技術である。差分符号化されたデータは次いで、送信光インターフェースモジュール２３５へ送られる。送信光インターフェースモジュール２３５は、変調されたデータをＥ−Ｏモジュール（図１）に転送し、そこで当該データは双極ＱＰＳＫ変調を介して光領域に送信されて、４個の並列な光ストリームが得られる。他の変調スキームも同様に他の例で用いることができる。
【００２１】
当業者には容易に理解されるように、図２のモジュールの特定の配置は一例であり、データを処理する特定の順序は変更可能であって、各種モジュールの特定の機能は変更および／または組み合わせ可能である。デジタル符号化および変調装置１０５−ｂの代替的な構成の例を図３に示す。当該実施形態において、デジタル符号化および変調装置１０５−ｂは、図２のデジタル符号化および変調装置１０５−ａに関して記述したモジュールを代替的な順序で配置した状態で含んでいる。図３の例において、デジタル符号化および変調装置１０５−ｂは、データ伝送層フレーム化モジュール３０５、ＦＩＦＯモジュール３１０、ＦＥＣ符号化モジュール３１５、インターリビングモジュール３２０、差分符号化モジュール３２５、一意ワード挿入モジュール３３０、および送信光インターフェースモジュール３３５を含んでいる。この特定の例において、差分符号化モジュール３２５は、変調器モジュール３２０からデータを受信する。差分符号化モジュール３２５は、変調ＦＥＣ符号化フレームの差分符号化を行ない、当該フレームは次いで一意ワード挿入モジュール３３０へ送られる。一意ワード挿入モジュール３３０は、図３の実施形態において、差分符号化モジュール３２５から受信した差分符号化されたデータストリーム内に一意ワードを挿入する。図２に関する議論と同様に、一意ワードは、異なるデータストリームを含む光信号の復号化および復調を支援すべく各々の送信された光チャネルに追加することができる。一実施形態において、インターリーブされたデータのフレームは双極ＱＰＳＫを用いて変調されて４個の光チャネルが得られ、一意ワード挿入モジュール３３０は、４個の光チャネルの各々のデータストリーム内に一意ワードを挿入して、送信光インターフェースモジュール３３５にデータストリームに与える。図３の実施形態において、送信光インターフェースモジュール３３５はデータを変調して多くの光チャネルに乗せ、変調されたデータをＥ−Ｏモジュール（図１）へ転送し、そこで双極ＱＰＳＫ変調を介して光領域に送信して４個の並列な光ストリームが得られる。他の変調スキームも同様に他の例で用いることができる。
【００２２】
簡便に議論したように、図２の一意ワード挿入モジュール２２５は、各々の送信された光チャネルに対応する各データストリーム内に一意ワードを挿入する。図３の一意ワード挿入モジュール３３０が同様に動作する点に注意されたく、そのような議論が一意ワード挿入モジュール３３０にも同じく適合するとの理解の下で一意ワード挿入モジュール２２５の各種の態様について更に詳細に記述する。ここで図４を参照するに、一意ワード挿入モジュール２２５−ａ、差分符号化モジュール２３０−ａ、送信光インターフェースモジュール２３５−ａを発着信するデータストリーム４００を例示する。本例では、変調ＦＥＣ符号化ビット（またはシンボル）ストリーム４０５が一意ワード挿入モジュール２２５−ａで受信される。上記と同様に、一意ワード挿入モジュール２２５−ａはストリーム４０５内に一意ワードを挿入して、ストリームおよび一意ワードを差分符号化モジュール２３０−ａに与え、当該モジュールは送信光インターフェースモジュール２３５−ａに差分符号化されたストリーム与える。送信光インターフェースモジュール２３５−ａは、各種の変調技術に従い着信データストリームを変調して異なる光チャネルに乗せることができる。一例において、着信データストリームは、双極ＱＰＳＫを用いて変調されて４個の異なる光チャネル、すなわち水平同相（ＨＩ）チャネル、水平直交（ＨＱ）チャネル、垂直同相（ＶＩ）チャネル、および垂直直交（ＶＱ）チャネルに乗せられる。各光チャネルへ送信されたデータは、例えば第１の受信ビット（またはシンボル）を取得および変調してＨＩチャネルに乗せ、第２の受信ビットを取得および変調してＨＱチャネルに乗せることなどにより選択することができる。そのような実施形態において、一意ワード挿入モジュール２２５−ａはデータストリーム内に一意ワードビットを周期的に挿入して一意ワードが周期的に埋め込まれた各チャネルの出力データストリームを生成する。送信光インターフェースモジュール２３５−ａからの出力は従って、第１の一意ワードを周期的に含むＨＩデータストリーム４１０、第２の一意ワードを周期的に含むＨＱデータストリーム４１５、第３の一意ワードを周期的に含むＶＩデータストリーム４２０、および第４の一意ワードを周期的に含むＶＱデータストリーム４２５を与える。第１、第２、第３、および第４の一意ワードの各々は、一意ワードに関連付けられた特定のデータストリームを一意に識別すべく選択されている。送信された光信号が受信器で受信したならば、これらの一意ワードは識別されて、受信した光信号の補償および復調を支援することができる。一実施形態において、一意ワードには、データストリーム４１０〜４２５の各一意ワード毎に生成された疑似雑音（ＰＮ）コードを含んでいる。
【００２３】
一意ワード挿入モジュール２２５−ａは、着信する変調ＦＥＣ符号化ビットストリーム４０５内に、データストリーム４１０〜４２５が各々正確な対応一意ワードを含むようにデータのビットを挿入する。上述のように、送信光インターフェースモジュール２３５−ａは、連続的に受信したビットを変調して別々のＨＩ、ＨＱ、ＶＩおよびＶＱデータストリームに乗せることができる。そのような場合、一意ワード挿入モジュール２２５−ａは、変調ＦＥＣ符号化ビットストリーム４０５内に、各第４ビットが特定の一意ワードに対応するように、ビットストリームを挿入する。そのような一意ワード挿入ビットストリーム５００の例を図５に示す。本例では、各一意ワードの長さはｎ／４ビットであるため、ｎビットの一意ワード挿入ビットストリーム５００が得られる。これらｎビットは周期的に、着信する変調ＦＥＣ符号化ビットストリーム４０５内に所定の間隔で挿入され、ビット１、５、９などからビットｎ−３までがＨＩデータストリーム４１０の第１の一意ワード（ＵＷ１）に対応している。同様に、ビット２、６、１０などからビットｎ−２までがＨＱデータストリーム４１５の第２の一意ワード（ＵＷ２）に対応し、ビット３、７、１１などからビットｎ−１までがＶＩデータストリーム４２０の第３の一意ワード（ＵＷ３）に対応し、ビット４、８、１２などからビットｎまでがＶＱデータストリーム４２５の第４の一意ワード（ＵＷ４）に対応している。無論、異なるシーケンスに従いデータを変調して光チャネルに乗せ、一意ワード挿入モジュール２２５−ａが、対応する一意ワードを各光チャネルに与えるべく一意ワード挿入ビットストリームを与える他の変調技術を用いてもよい。
【００２４】
図６に示すように、デジタル復調および復号装置１２５−ａは、多くのモジュールを含んでいてよい。本実施形態において、デジタル復調および復号装置１２５−ａは、受信機光インターフェースモジュール６０５、一意ワード識別モジュール６１０、復調器モジュール６１５、ＦＥＣ復号器モジュール６２０、およびデータ伝送層非フレーム化モジュール６２５を含んでいる。受信機光インターフェース６０５は、Ｏ−Ｅ装置１２０からのインターフェースである。受信機光インターフェースモジュール６０５は、一意ワード識別モジュール６１０に、光チャネルデータストリームの各々に挿入された一意ワードを識別する電気信号を提供する。一意ワード識別モジュール６１０は、各々のデータストリームから一意ワードを除去して、一意ワードが識別される特定の受信したチャネルおよび一意ワードの受信タイミング等、一意ワード識別子から導くことができる受信データストリームに関連する情報を判定する。この情報は、受信した光チャネルの復調および／または復号化を支援すべく他のモジュールに与えられてもよい。電気信号は、一意ワード識別モジュール６１０から復調器モジュール６１５に与えられる。復調器モジュール６１５は、デジタル符号化および変調器モジュール１０５で実行された可能性がある差分符号化を復号化する差分復号化モジュールを含んでいてよい。復調器モジュール６１５の各種の実施形態について以下により詳細に議論する。復調器モジュール６１５からの情報は、誤差修正符号から識別された送信誤差を復号化して修正を行なえるＦＥＣ復号器モジュール６２０に与えられる。ＦＥＣ復号器モジュール６２０は、信号からのデータを光送信で用いる特定のプロトコルに従い非フレーム化して出力データを与えるデータ伝送層非フレーム化モジュール６２５に復号化されたデータを与える。データ出力は、例えば、ユーザーまたは任意の受信システムであってよい。
【００２５】
これらの構成要素は、個々にまたは集合的に、ハードウェア内の適用可能な機能の全てまたは一部を実行すべく適合された１個以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に実装されていてよい。代替的に、当該機能は、１個以上の他の処理装置（またはコア）、１個以上の集積回路により実行されてもよい。他の実施形態において、当分野で公知の任意の方法でプログラム可能な他の種類の集積回路を用いてもよい（例：構造化／プラットフォームＡＳＩＣ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）および他のセミカスタムＩＣ）。各装置の機能はまた、全体としてまたは部分的に、１個以上の汎用または専用プロセッサにより実行すべくフォーマット化されてメモリに置かれた命令により実行することができる。
【００２６】
ここで図７を参照するに、復調装置７００について記述する。これは図６のデジタル復調装置６１５であってよい。本例では、２個の偏光成分、すなわち１個の水平成分（Ｈ）および１個の垂直成分（Ｖ）を受信する。ＨおよびＶ成分の各々は、同相（Ｉ）成分および直交（Ｑ）成分の両方を含んでいる。参照に際して、水平偏光の２成分をＨＩ（水平同相成分）およびＨＱ（水平直交成分）と称する。同様に、垂直偏光の２成分は、ＶＩ（垂直同相成分）およびＶＱ（垂直直交成分）と称する。復調装置８００は、２個の偏光成分のＩおよびＱ成分のデジタル化されたサンプルを処理して送信データを回復する。入力側で、復調装置７００は、ＨＩ、ＨＱ、ＶＩおよびＶＱサンプルを担持する４個の並列なストリームを受理する。一実施形態において、各ストリームは、１クロック当たり複数のサンプルを含んでいる。復調器は自身の出力側で、ＦＥＣ復号器モジュールに復調された硬判定データ（他の例では軟判定データが与えられる場合がある）を与えることができる。復調装置７００は、ＦＥＣフレームの開始を識別することができる。また、いくつかの実施形態において、復調装置７００は、ＦＥＣ復号器モジュール６２０から誤差修正の収束状態に関するフィードバック信号を受け取る。更に、いくつかの実施形態において、復調装置７００は、復調を支援すべく一意ワード識別モジュール６１０から情報を受信する。
【００２７】
いくつかの実施形態において、復調装置７００は、多くの機能的なモジュールを含む特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として実装されている。そのような実施形態において、復調装置７００は、復調器パラメータ（フィルタ係数、ループ利得等）の設定および復調器状態の抽出を可能にするホストプロセッサ７１０に接続された制御およびモニターインターフェースバス７０５を有していてよい。引き続き図７を参照するに、各種実施形態の復調装置７００内のいくつかのサブモジュールについて記述する。本実施形態において、直交誤差フィルタ（ＱＥＦ）モジュール７１５は、データフォーマット化、誤差検知および修正機能の組を与える。一実施形態において、入力データサンプルはバイナリ−オフセット／オフセット−バイナリフォーマットであると想定されており、デジタル信号プロセッサ内での処理のために２の補数（２Ｃ）フォーマットに変換される。
【００２８】
着信ＨＩ、ＨＱ、ＶＩおよびＶＱストリームはまた、いくつかの実施形態において、独立に交換および必要に応じて反転することができるため、偶発的反転またはＩＱスワップにつながる恐れのあるすべての設計問題を考慮に入れている。これら各種実施形態の各データストリームを処理して極内のＩ−Ｑ歪みと共に偏向歪み（Ｈ極とＶ極の間の）を除去することができる。ＱＥＦモジュール７１５は、４種類の直交信号誤差、すなわちＩ／Ｑ歪み、ＤＣバイアス、Ｉ／Ｑ振幅アンバランス、およびＩ／Ｑ位相アンバランスの検知および除去を行なうことができる。いくつかの実施形態において、４個の誤差検知器は全てプロセッサインターフェースを介して独立に起動または停止することができ、検知された誤差値は同一インターフェースを介して状態値として出力される。ＱＥＦモジュール７１５はまた、システムの他の要素により利用できる利得制御信号を出力することができる。
【００２９】
ＱＥＦモジュール７１５は、周波数オフセット除去モジュール７２０に接続されている。一例における周波数オフセット除去モジュール７２０は、ＱＥＦモジュール７１５から出力されるデータサンプルに対して周波数回転を実行する。周波数回転の量は、搬送波周波数取得および追跡（ＣＦＡＴ）モジュール７４０がソースである周波数誤差入力により制御される。このような周波数オフセット除去機能は、光領域に同調するＬＯレーザーから残留周波数を除去することができる。波長分散補償モジュール７２５は、水平および垂直偏光チャネルからバルク波長分散を除去する。補償は、周波数領域のフィルタを介して適用することができる。修正の量は、本実施形態では復調器モジュール７００の外部で導かれ、且つホストプロセッサ７１０および制御およびモニターインターフェースバス７０５を介して与えられる波長分散フィルタ入力により制御することができる。
【００３０】
整合フィルタデシメータ（ＭＦＤ）モジュール７３０は、シンボル速度の（２＋ε）倍で取得されたサンプルを間引く内挿機能を実装することができる。一実施形態において、４個のデータストリームの各々は、係数が選択されたＦＩＲフィルタの独立なバンクを有している。着信データは、各データストリーム毎にシンボルにつき２個のサンプルを生じるためにフィルタ列により処理される。データサンプルが集められて、サンプルブロックアセンブラにより、１クロック毎に１ストリーム当たり固定された数のサンプルブロックにアセンブルされる。アセンブリ機能は各偏光においてＩおよびＱストリームに対して同一であってよいため、１個のアセンブリブロックが２個のストリームをサービスすることができる。ＰＭＤ／ＰＤＬ補償モジュール７３５は、適応型等化を用いて交差偏光干渉、ＩＱチャネル干渉、および光チャネル内のＰＭＤおよびＰＤＬおよび上述のような残留波長分散等、他の残留障害がもたらす隣接シンボル干渉を補償することができる。一実施形態において、適応等化器は、ＭＦＤモジュール７３０から１、２個のサンプル／シンボルでデータを取り込み、適応型フィルタタップ係数を有するＦＩＲフィルタのバンクを介してデータを処理する。
【００３１】
いくつかの実施形態において、シンボルタイミング取得および追跡（ＳＴＡＴ）モジュール７４５は、早／遅シンボル半径整合スキームおよびＰＩコントローラを用いてシンボルタイミングを推定してもよく、誤差信号を生成してシンボルタイミングを修正することができる。当該ＳＴＡＴモジュール７４５はまた、一実施形態において、シンボルロックインジケータを出力するシンボルタイミングロック検知機構を有している。各種の実施形態において、ＰＩコントローラ用に２組の利得がある（取得用に広帯域および追跡用に狭帯域）。タイミングロックでない場合は広帯域利得を用いることができ、さもなければ狭帯域利得を用いることができる。ＳＴＡＴモジュール７４５は、ＰＭＤ／ＰＤＬ補償モジュールがＰＭＤおよびＰＤＬにより生じた干渉を補償した後、且つ光信号の当該部分における搬送波位相回復の前に、シンボルタイミング取得および光信号の一部の追跡を実行することができる。
【００３２】
ＣＦＡＴモジュール７４０は、搬送周波数の追跡だけでなく取得の役割を担うことができる。搬送周波数の取得は、適切な平均化およびピーク周波数成分検知を有する高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等、多くの技術の一つを用いて実現される。ＣＦＡＴモジュール７４０は、周波数オフセット除去モジュール７２０に周波数誤差入力を与えることができる。ＣＦＡＴモジュール７４０はまた、いくつかの実施形態において、フレーム同期およびインターフェースモジュール７６０からのデータと共に利用可能な局所発振器（ＬＯ）周波数オフセット出力用の制御出力も与える。搬送波位相追跡および回復モジュール７５０は、ブロック位相推定器および位相回転機能によりフィードフォワードアルゴリズムを用いて残留周波数および位相誤差を除去する。搬送波位相追跡および回復モジュール７５０は、ＰＭＤ補償モジュールにより生成されたオンタイムデータサンプルに作用することができる。差動復号器７５５は、各種の実施形態において、搬送波位相追跡および回復モジュール７５０からのシンボルストリームを受理する（例：１シンボル当たり１サンプルで）役割を担うことができる。差動復号器７５５は、差分信号を復号化して、復号化された出力（例：硬判定出力データストリーム）をフレーム同期およびインターフェースモジュール７６０に与えるべく構成されていてよい。フレーム同期およびインターフェースモジュール７６０は、データを処理してフレーム同期を実現し、データ整列、フレーム同期検知およびクロック転送用の機能ブロックを含んでいてよい。フレーム同期モジュール７６０は、受信したチャネルを互いに斜交、交換、回転させるべく構成されていてよい。いくつかの実施形態において、フレーム同期モジュール７６０は、データ配置、フレーム同期検知、および／またはクロック転送を支援すべく一意ワード識別モジュール６１０から情報を受信する。
【００３３】
図８は、本発明の各種の実施形態による、光信号のデジタル変調および符号化方法８００のフローチャートである。方法８００は、図１〜３のデジタル変調および符号化装置１０５により実行することができる。
【００３４】
ブロック８０５において、光ファイバ通信システムにおける複数の光チャネルを介して送信される着信符号化ビットストリームを受信する。着信データは、図１の装置１０５等、デジタル符号化および変調装置にデータを与えるデータ源から生成できる。データ源には、多くの一般的なデータ源の任意のもの、例えば少数の例を挙げれば、ユーザー電気通信装置、ケーブルオペレータのヘッドエンド装置、電気通信プロバイダのデータセンター、コンピュータサーバ、またはネットワーク接続された記憶システム等、が含まれていてよい。ブロック８１０において、符号化ビットストリームの送信先である各光チャネルであって異なる一意ワードに対応する各光チャネル毎に一意ワードをビットストリームに挿入する。そのような一意ワードは、異なるデータストリームを含む光信号の復号化および復調を支援することができる。ブロック８１５において、複数の光チャネルを介して符号化ビットストリームおよび一意ワードを送信する。送信は、双極ＱＰＳＫ変調を介して光領域において実行されて、４個の並列な光ストリームが得られる。他の変調スキームも同様に他の実施形態で用いることができる。
【００３５】
図９は、本発明の各種の実施形態による光信号のデジタル変調および符号化方法９００のフローチャートである。方法９００は、図１〜３のデジタル変調および符号化装置１０５により実行することができる。
【００３６】
ブロック９０５において着信データを受信する。着信データは、図１の装置１０５等のデジタル符号化および変調装置にデータを与えるデータ源から生成できる。データ源には、多くの一般的なデータ源の任意のもの、例えば少数の例を挙げれば、ユーザー電気通信装置、ケーブルオペレータのヘッドエンド装置、電気通信プロバイダのデータセンター、コンピュータサーバ、またはネットワーク接続された記憶システム等、が含まれていてよい。ブロック９１０において、受信したデータを送信用のパケットフレームにフォーマット化する。パケットフレームは、一般にヘッダおよびペイロード、および場合によりＣＲＣ等のトレーラーを含む光通信システムで使用するパケットフレーム用の多くの一般的なプロトコルの一つに準拠していてよい。よく理解されているように、ヘッダは送信を行なう間、光送信に使用されている特定のプロトコルに応じて、ペイロードと変調されていてよい。ブロック９１５において、パケットフレームのストリームを前方誤差修正コード（ＦＥＣ）と共に符号化して符号化ビットストリームを生成する。各種実施形態の特定の種類のＦＥＣ情報は一般に、フレームと共に送信される系統的に生成された冗長誤差修正符号（ＥＣＣ）データを含み、一実施形態においてＦＥＣ情報はターボ製品符号（ＴＰＣ）情報を含んでいる。ＦＥＣ情報は、データのフレームと変調されて、特定のフレームについて全てのＦＥＣデータを除去するチャネル誤差の可能性を減らすことができる。
【００３７】
ブロック９２０において、各々の送信された光チャネル毎に一意ワードを符号化ビットストリームに挿入する。そのような一意ワードは、異なるデータストリームを含む光信号の復号化および復調を支援することができる。一実施形態において、変調されたデータのフレームは、二重極性（双極）直交位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）を用いて変調され、４個の光チャネルが得られる。差分符号化が、一意ワードを追加する前後のいずれかでビットストリームに適用されてよい。符号化されたデータストリームおよび一意ワードは、ブロック９２５で示すように、光ファイバ接続を介して送信される。送信は双極ＱＰＳＫ変調を介して光領域において実行され、４個の並列な光ストリームが得られる。他の変調スキームも同様に他の実施形態で用いることができる。
【００３８】
図１０は、本発明の各種の実施形態による、光信号のデジタル変調および符号化方法１０００のフローチャートである。方法１０００は、図１〜３のデジタル変調および符号化装置１０５により実行することができる。
【００３９】
最初に、ブロック１００５において、４個の並列な光チャネル、すなわちＨＩチャネル、ＶＩチャネル、ＨＱチャネル、およびＶＱチャネルを介して送信される着信符号化ビットストリームを受信する。着信データは、図１の装置１０５等のデジタル符号化および変調装置にデータを与えるデータ源から生成できる。データ源は、多くの一般的なデータ源の任意のもの、例えば少数の例を挙げれば、ユーザー電気通信装置、ケーブルオペレータのヘッドエンド装置、電気通信プロバイダのデータセンター、コンピュータサーバ、またはネットワーク接続された記憶システム等、が含まれていてよい。ブロック１０１０において、受信したデータを各光チャネル毎にパケットフレームのストリームにフォーマット化する。ブロック１０１５において、パケットフレームのストリームを前方誤差修正コード（ＦＥＣ）と共に符号化して符号化ビットストリームを生成する。ブロック１０２０に示すように、各々の符号化ビットストリーム内に一意ワードを挿入する。そのような一意ワードは、上記と同様に、異なるデータストリームを含む光信号の復号化および復調を支援することができる。ブロック１０２５において、並列な光チャネルを介して符号化ビットストリームおよび対応する一意ワードを送信する。送信は双極ＱＰＳＫ変調を介して光領域において実行され、４個の並列な光ストリームが得られる。他の変調スキームも同様に他の実施形態で用いることができる。
【００４０】
図１１は、本発明の各種の実施形態による光信号のデジタル復調方法のフローチャートである。方法１１００は、図１または６のデジタル復調および復号化装置１２５により実行することができる。より具体的には、方法１１００は、図６または７の復調装置６１５または７００の各々により実行することができる。
【００４１】
ブロック１１０５において、複数の光信号のデジタル化バージョンであって複数の光信号に対応する複数のデータストリームを含む複数の光信号のデジタル化バージョンを光ファイバ通信システムから受信する。ブロック１１１０において、各データストリーム内の一意ワードを識別する。ブロック１１１５において、一意ワードの識別子に基づいてデータストリームの１個以上の特徴を決定する。そのような特徴は、例えば、一意ワードが識別される特定の受信チャネル、および一意ワードの受信タイミングを含んでいてよい。ブロック１１２０において、データストリームを、識別された一意ワードを用いて決定された光信号の特徴を用いてデータ伝送フレームに復調する。各種の実施形態において、復調および復号器内の１個以上のモジュールが、一意ワードの識別子に基づいて決定された並列データストリームの１個以上の測定された特徴を受信して、受信光チャネルの復調および／または復号化の支援に用いてもよい。
【００４２】
図１２は、本発明の各種の実施形態による光信号のデジタル復調方法のフローチャートである。方法１２００は、図１または６のデジタル復調および復号化装置１２５により実行することができる。より具体的には、方法１２００は、図６または７の復調装置６１５または７００の各々により実行することができる。
【００４３】
ブロック１２０５において、４個の並列なストリーム、すなわち水平同相（ＨＩ）ストリーム、垂直同相ストリーム（ＶＩ）、水平直交（ＨＱ）ストリーム、および垂直直交（ＶＱ）ストリームを含む光信号のデジタル化バージョンを受信する。ブロック１２１０において、４個の並列なストリームの各々において一意ワードを識別する。ブロック１２１５において、一意ワードの識別子に基づいて並列データストリームの特徴を決定する。そのような特徴は、例えば、一意ワードが識別された特定の受信チャネル、および一意ワードを受信タイミングを含んでいてよい。ブロック１２２０において、データストリームを、識別された一意ワードを用いて決定された光信号の特徴の一部を用いて、データ伝送フレームに復調する。各種の実施形態において、復調および復号器内の１個以上のモジュールが、一意ワードの識別子に基づいて決定された並列データストリームの１個以上の測定された特徴を受信して、受信光チャネルの復調および／または復号化の支援に用いてもよい。
【００４４】
図１３は、本発明の各種の実施形態による光信号のデジタル復調方法のフローチャートである。方法１３００は、図１または６のデジタル復調および復号化装置１２５により実行することができる。より具体的には、方法１３００は、図６または７の復調装置６１５または７００の各々により実行することができる。
【００４５】
最初に、ブロック１３０５において、４個の並列なストリーム、すなわち水平同相（ＨＩ）ストリーム、垂直同相ストリーム（ＶＩ）、水平直交（ＨＱ）ストリーム、および垂直直交（ＶＱ）ストリームを含む光信号のデジタル化バージョンを受信する。ブロック１３１０において、４個の並列なストリームの各々において一意ワードを識別する。ブロック１３１５において、一意ワードの識別子に基づいて２個以上の並列データストリーム間のタイミングオフセットを決定する。タイミングオフセットは、データストリームに関連付けられた一意ワードを受信時刻を比較することにより決定することができる。例えばデータストリームは、特定のシンボル速度で復調および復号化することができ、同時に送信されたチャネル内の一意ワードの受信の間のシンボル数の差を用いてタイミングオフセットを決定してもよい。ブロック１３２０において、光信号の復調および復号化を行なう間にタイミングオフセットを補償する。例えば、タイミングオフセットの量を図７のＰＭＤ／ＰＤＬ補償モジュール７３５等、１個以上の補償モジュールに与えることができ、少なくとも部分的に当該モジュールに含まれるフィルタの調整を介してタイミングオフセットを補償することができる。各種の実施形態において、復調および復号器内の１個以上の他のモジュールは、一意ワードの識別子に基づいて決定されたタイミングオフセット情報を受信して、受信光チャネルの復調および／または復号化を支援するために用いてもよい。
【００４６】
図１４は、本発明の各種の実施形態による光信号のデジタル復調の別の方法のフローチャートである。方法１４００は、図１または６のデジタル復調および復号化装置１２５により実行することができる。より具体的には、方法１４００は、図６または７の復調装置６１５または７００の各々により実行することができる。
【００４７】
ブロック１４０５において、４個の並列なストリーム、すなわち水平同相（ＨＩ）ストリーム、垂直同相（ＶＩ）ストリーム、水平直交（ＨＱ）ストリーム、および垂直直交（ＶＱ）ストリームを含む光信号のデジタル化バージョンを受信する。ブロック１４１０において、最初の取得を実行して並列データストリームを復調および復号化する。ブロック１４１５において、復号化データストリームの各々において一意ワードを識別する。ブロック１４２０において、一意ワードに基づいてデータストリームが適切に復調および復号化されたか否かを判定する。例えば、２個の出力データストリームが同一の一意ワードを含んでいる場合、復調器の１個以上のモジュールが不正確なデータストリームにロックされている判定することができる。そのような状況が生じるのは、例えば、代替的一実施形態において、光ファイバ伝送接続におけるチャネル状態に起因して、送信された光信号の水平および垂直極性が各々約４５度回転するような場合である。そのような状況において、異なる極性信号を復調すべく構成された復調器モジュールの部分の各々が同一極性信号にロックオンすることができる。そのような状態において、一意ワードは、両方のデータストリームについて同一であり、データストリームの１個が正しくないことを示す。ブロック１４２５において、正しく復調および復号化されていないデータストリームがあれば取得を再試行する。このように、データストリームの正しい復調および復号化を検証および修正することができる。
【００４８】
図１または６のデジタル復調および復号装置１２５。より具体的には、方法１３００は図６または７の復調装置６１５または７００の各々により実行することができる。これらの構成要素は、個々にまたは集合的に、ハードウェア内の適用可能な機能の全てまたは一部を実行すべく適合された１個以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に実装されていてよい。代替的に、当該機能は、１個以上の他の処理装置（またはコア）、１個以上の集積回路により実行されてもよい。他の実施形態において、当分野で公知の任意の方法でプログラム可能な他の種類の集積回路を用いてもよい（例：構造化／プラットフォームＡＳＩＣ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）および他のセミカスタムＩＣ）。各装置の機能はまた、全体としてまたは部分的に、１個以上の汎用または専用プロセッサにより実行すべくフォーマット化されてメモリに置かれた命令により実行することができる。
【００４９】
上で議論した方法、システムおよび装置は例示目的に過ぎない点に注意されたい。また、各種の実施形態は各種の手順または構成要素を適宜省略または代替置換または追加することができる点を強調しておく。例えば、上記方法を上で述べたのとは異なる順序で実行することができ、且つ各種ステップの追加、省略または組み合せが可能であることを理解されたい。また、特定の実施形態に関して記述する特徴を各種の他の実施形態と組み合せてもよい。これら実施形態の異なる態様および要素も同様に組み合わせでもよい。また、技術は進化するものであり、従って要素の多くは実施例であって本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではないことを強調しておく。
【００５０】
実施形態が完全に理解されるよう具体的な詳細事項を上記に示した。しかし、当業者には、これらの具体的な詳細事項がなくでも上記実施形態を実施可能であることが理解されよう。例えば、実施形態が分かり難くなるのを避けるために公知の回路、処理、アルゴリズム、構造、および技術については不要な詳細事項を省いて示した。
【００５１】
また、上記実施形態がフローチャートまたはブロック図として示す処理として記述できる点に注意されたい。各々が逐次的処理として動作を記述しているが、動作の多くは並列または同時に実行することができる。また、動作の順序も変えてよい。処理は、図に含まれない追加的ステップを有している場合がある。
【００５２】
更に、本明細書に開示するように、「メモリ」という用語は、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ＲＡＭ、コアメモリ、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリ装置、または情報保存用の他のコンピュータ可読媒体を含むデータを保存する１個以上の装置を表す場合がある。「コンピュータ可読媒体」という用語は、携帯または固定記憶装置、光記憶装置、無線チャネル、シムカード、他のスマートカード、および命令またはデータを保存、含有または担持可能な各種の他の媒体を含んでいるが、これに限定されない。
【００５３】
更に、実施形態はハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、またはこれらの任意の組合せにより実装することができる。ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェアまたはマイクロコードにより実装された場合、必要なタスクを実行するプログラムコードまたはコードセグメントは、記憶媒体等のコンピュータ可読媒体に保存することができる。プロセッサは、必要なタスクを実行することができる。
【００５４】
いくつかの実施形態について記述してきたが、本発明の概念から逸脱することなく、各種の変更、代替的構造、および均等物を用いてもよいことが当業者には認識されよう。例えば、上述の要素はより大規模なシステムの構成要素に過ぎず、他の規則が本発明の適用に優先するかまたは別途これを変更することができる。また、上述の要素を考慮する前、途中、または後で多くのステップは行なうことができる。従って、上述の説明を、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【図１】
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【図２】
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【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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