(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方誤り訂正を採用する光伝送システム（２０）であって、
伝送スパン（２０５）に沿って配置された少なくとも１つの偏波スクランブラを備え、
前記少なくとも１つの偏波スクランブラ（２０８）は、光信号の偏波状態を変化させて、前記システムが採用する前記前方誤り訂正のそれぞれのバースト誤り訂正期間に少なくとも１回、前記信号が被る偏波モード分散（ＰＭＤ）を変化させるように適合されており、
前記少なくとも１つの偏波スクランブラは、約０．５ＢＲ／ＦＥＣ−ＢＥＣＬと約ＢＲ／Ｎとの間の速度で前記光信号の偏波状態を変化させるものであり、ここで、前記ＢＲはシステムビットレートであり、前記ＦＥＣ−ＢＥＣＬは前方誤り訂正バースト誤り訂正長さであり、そして前記Ｎは前記スパンに沿った前記偏波スクランブラの個数であり、Ｎ≦２０であることを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
前記偏波スクランブラが前記スパンに沿って一様分布していることを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項３】
前記偏波スクランブラは、前記偏波スクランブラからの損失によるＯＳＮＲ劣化を実質的に最小限に抑えるため比較的高い信号電力がある複数の場所のスパンに沿って配置されることを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの偏波スクランブラは、約０．５ＢＲ／ＦＥＣ−ＢＥＣＬと、約ＢＲ／（８×ＩＤ）か約ＢＲ／Ｎのいずれか小さいものとの間の速度で前記光信号の偏波状態を変化させるものであり、ここで、前記ＢＲはシステムビットレートであり、前記ＦＥＣ−ＢＥＣＬは前方誤り訂正バースト誤り訂正長さであり、前記ＩＤはインターリーブの深さであり、そして前記Ｎは前記スパンに沿った前記偏波スクランブラの個数であり、Ｎ≦２０であることを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項５】
前方誤り訂正を採用する多重チャネル・システム（２０）内の光伝送の方法であって、
前記システム（２０）の伝送スパン（２０５）に沿って配置された少なくとも１つの偏波スクランブラ（２０８）を用いて光信号の偏波状態を変化させて、前記システムが採用する前記前方誤り訂正のそれぞれのバースト誤り訂正期間に少なくとも１回、前記光信号が被る偏波モード分散を効果的に変化させることを含み、
前記少なくとも１つの偏波スクランブラは、約０．５ＢＲ／ＦＥＣ−ＢＥＣＬと約ＢＲ／Ｎとの間の速度で前記光信号の偏波状態を変化させるものであり、ここで、前記ＢＲはシステムビットレートであり、前記ＦＥＣ−ＢＥＣＬは前方誤り訂正バースト誤り訂正長さであり、そして前記Ｎは前記スパンに沿った前記偏波スクランブラの個数であり、Ｎ≦２０であることを特徴とする方法。
【請求項６】
前記システムは差動位相偏移変調フォーマットを採用し、そして、前記少なくとも１つの偏波スクランブラを使用して、約０．５ＢＲ／ＦＥＣ−ＢＥＣＬと、約ＢＲ／（８×ＩＤ）か約０．１ＢＲ／Ｎのいずれか小さいものとの間の速度で前記偏波状態を変化させるものであり、ここで、前記ＢＲはシステム・ビット・レートであり、前記ＦＥＣ−ＢＥＣＬは前方誤り訂正バースト誤り訂正長さであり、前記ＩＤはインターリーブの深さであり、そして前記Ｎは前記スパンに沿った前記偏波スクランブラの個数であり、Ｎ≦２０であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前方誤り訂正を採用するシステム（２０）で光信号を伝送する装置であって、
前記システムが採用する前記前方誤り訂正符号のそれぞれのバースト誤り訂正期間に少なくとも１回、伝送された光信号の偏波状態を変化させる、前記システム（２０）の伝送スパン（２０５）に沿って配置された手段（２０８）を備え、
前記手段の少なくとも１つは、約０．５ＢＲ／ＦＥＣ−ＢＥＣＬと約ＢＲ／Ｎとの間の速度で前記光信号の偏波状態を変化させるものであり、ここで、前記ＢＲはシステムビットレートであり、前記ＦＥＣ−ＢＥＣＬは前方誤り訂正バースト誤り訂正長さであり、そして前記Ｎは前記スパンに沿った偏波状態を変化させる前記手段の個数であり、Ｎ≦２０であることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に関するものであり、より具体的には、光通信システムにおける偏波モード分散（Ｐolarization-Ｍode-Ｄispersion：ＰＭＤ）、偏波依存損失（Ｐolarization-Ｄependent-Ｌoss：ＰＤＬ）、および偏波依存利得（Ｐolarization-Ｄependnet-Ｇain：ＰＤＧ）により生じる不利（ペナルティ）を緩和するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏波モード分散（ＰＭＤ）は、光が光ファイバおよび光増幅器などの光媒体内を進行するときに生じるありふれた現象である。ＰＭＤは、ファイバの芯が完全円柱形状から偏っていること、応力または歪みが非対称であること、および／またはランダムな外力がファイバに作用することによりわずかな複屈折が生じた結果、光ファイバ内に発生する。ＰＭＤが生じると、伝送リンクの２つの主偏波状態（Ｐrinciple Ｓtate of Ｐolarization：ＰＳＰ）に対応する光信号の２つの直交偏波成分が異なる速度で進行し、微分群遅延（Ｄifferential Ｇroup Ｄelay：ＤＧＤ）を持つ受信機に到達する。その結果、光信号の波形は、著しく歪み、受信機側でエラーが頻繁に発生することになる。
【０００３】
ＰＭＤは、所定の時刻に光コンポーネント（例えば、光ファイバ）により伝えられる偏波モード分散の量またはレベルは、一般に、異なる信号波長または周波数に対応する異なる波長分割多重（ＷＤＭ）チャネルに対し異なるという点で波長依存である。
【０００４】
偏波依存損失（ＰＤＬ）は、光ファイバ伝送におけるもう１つのありふれた現象である。光Ａｄｄ／Ｄｒｏｐモジュール（Ｏptical Ａdd／Ｄrop Ｍodule：ＯＡＤＭ）などの光コンポーネントは、ＰＤＬを有する傾向があり、ＰＤＬコンポーネントのＰＳＰに関する相対的偏波状態に応じて光信号を減衰する。
【０００５】
偏波依存利得（ＰＤＧ）もまた、光ファイバ伝送におけるありふれた現象である。エルビウム添加光ファイバ増幅器（Ｅrbium-Ｄoped Ｆiber Ａmplifier：ＥＤＦＡ）などの光コンポーネントは、ＰＤＧを有する傾向があり、ＰＤＧコンポーネントのＰＳＰに関する相対的偏波状態に応じて光信号を増幅する。ＰＤＬおよびＰＤＧにより、信号は受信機において異なる振幅を持つため、異なるビットに対し最適な決定閾値が異なることになり（偏波に応じて）、したがって、受信機の決定閾値がすべてのビットについて特定レベルに固定することしかできない場合に受信機のパフォーマンスは低下する。また、ＰＤＬのせいで、異なる偏波を持つビットについて光信号対雑音比（Ｏptical Ｓignal-to-Ｎoise Ｒatio：ＯＳＮＲ）が変化し、またシステムのパフォーマンスも低下する。ＰＤＬまたはＰＤＧに起因するＯＳＮＲ低下は補償することができないが、それは、ランダムな増幅自然放出光（Ａmplified Ｓpontaneous Ｅmission：ＡＳＥ）雑音の追加のプロセスは元に戻せないからである。
【０００６】
ＰＭＤ、ＰＤＬ、およびＰＤＧは、高速（例えば、１０Ｇｂ／ｓおよび４０Ｇｂ／ｓ）の伝送では、著しくペナルティの高いソースである。ＰＭＤ補償（ＰＭＤ Ｃompensation：ＰＭＤＣ）は、通常、システム許容範囲をＰＭＤにまで高めるのが望ましい。しかし、ＰＭＤとのその波長依存性の確率的性質のせいで、ＰＭＤＣは、通常、波長チャネル毎に個別に実装する必要があり、したがって一般的には、費用効果が高くない。多重ＷＤＭチャネルに対しＰＭＤＣを同時に達成するさまざまな従来技術が提案されている。チャネル交換は、ＷＤＭシステムにおけるＰＭＤペナルティ全体を緩和するため提案されている１つの手法である。しかし、このようなシステムでは、ＰＭＤ保護のため余分にチャンネルを使用するのでシステム容量を犠牲にすることになる。波長逆多重化の前の多重チャネルＰＭＤＣも、最もシビアなＰＭＤを持つＷＤＭチャネルにおけるＰＭＤ劣化を緩和するものとして提案されている。しかし、そのような緩和方式だと、他のチャネルが劣化する可能性がある。
【０００７】
多重チャネル共有ＰＭＤＣに対する別の方式として、光または電気的手段により、最も劣化しているチャネルを、共有ＰＭＤＣに接続されている経路に切り換える方法が提案されているが、ＰＭＤＣの速度が制限されることになる（光または電気的切り換えの速度により）。現行のＰＭＤＣ方式では、ＰＭＤペナルティが予め割り当てられているシステム・マージンを超えて、システム障害が発生する、ＰＭＤ起因のシステム機能停止は、少ないとはいえ存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前方誤り訂正（Ｆorward-Ｅrror Ｃorrection：ＦＥＣ）は、システム・マージンを高める有効な手法であり、費用効果が高い。しかし、ＦＥＣでは、ＦＥＣにより増やしたマージンを利用してＰＭＤ許容範囲を高められるとしても、所定の平均ビット誤り率（ＢＥＲ）での固定ＰＭＤペナルティに対する許容可能ＰＭＤを拡大することはできないことがわかっている。ＦＥＣの十分なインターリーブによりＰＭＤ許容範囲を高めることができることが示唆されている。しかし、実用システムにおいて数分以上長く続く可能性のあるＰＭＤ機能停止を回避するのに必要な深いインターリーブを実現する実用的な方法は知られていない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ＦＥＣが分散高速偏波スクランブラ（Ｄistributed Ｆast Ｐolarization Ｓcrablers：Ｄ−ＦＰＳ）を使用するサブバースト誤り訂正期間（ｓub-Ｂurst-Ｅrror-Ｃorrection-Ｐeriod：ｓ−ＢＥＣＰ）ＰＭＤベクトル・スクランブリング（ＰＭＤ Ｓcramblers：ＰＭＤＳ）とともに使用される多重チャネルＰＭＤ／ＰＤＬ／ＰＤＧの緩和および機能停止防止のためのシステムと方法を提示する。ＢＥＣＰは、時間を単位とし、バースト誤り訂正長（Ｂurst Ｅrror Ｃorrection Ｌength：ＢＥＣＬ）にビット期間を掛けた値に等しい。ＩＴＵ規格では、Ｇ．７０９、ＢＥＣＬ＝１０２４ビットである。したがって、Ｇ．７０９標準化１０．７−Ｇｂ／ｓシステムでは、ＢＥＣＰは約１０２４×１００ｐｓ≒０．１μｓである。リンクＰＭＤは、すべての波長チャネルについて同時に各ＢＥＣＰ内で少なくとも２つのランダム状態に変えるのが好ましい。ＰＭＤ起因の「機能停止」を訂正期間よりも短い期間の間続くように制限することにより、ＦＥＣは、伝送中に発生する支配的な誤りを効果的に訂正することができる。本発明では、ＰＭＤに対するシステム許容範囲の著しい改善を実現し、本質的に、ＮＲＺおよびＲＺ伝送におけるＰＭＤ起因のシステム機能停止をなくすことができる。
【００１０】
一実施形態によれば、本発明は、ＰＭＤ、ＰＤＬ、およびＰＤＧからのペナルティを緩和するシステムである。システムは、システム内で使用されるＦＥＣの各ＢＥＣＰで少なくとも１回信号で発生する偏波モード分散を効果的に変化させるため、光信号の偏波状態を変化させるのに採用されている少なくとも１つの偏波スクランブラを備える。
【００１１】
本発明の上記および他の目的、特徴、および利点は、付属の図面とともに以下の詳細な説明を読むと明白になるであろう。
しかし、付属の図面は本発明の実施例を示しているにすぎず、したがって、本発明の範囲を制限するものとみなすべきではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の一態様では、高速偏波スクランブリングとともにＦＥＣを使用して各ＦＥＣバースト誤り訂正期間（Ｂurst Ｅrror Ｃorrection Ｐeriod：ＢＥＣＰ）毎に少なくとも２つの状態間の信号の偏波を変更する。ＢＥＣＰ毎にリンクＰＭＤを少なくとも１回変更することにより、ＰＭＢ起因の「機能停止」は訂正期間よりも短い期間の持続に効果的に制限され、したがって、ＦＥＣは機能停止中に発生した支配的誤りを効果的に訂正し、それによりＰＭＤへのシステム許容範囲を改善し、すべての波長チャネルについて同時に、システム機能停止を防止する。
【００１３】
図１Ａ〜Ｄは、本発明の実用的な原則を示す。図１Ａ〜Ｂは、Ｄ−ＦＰＳのない場合を示している。図１Ａ〜Ｂに示されているように、ＰＭＤはたまに、重大な信号波形歪みを引き起こし、その結果、誤りが連続したり、非常に頻繁に発生したりする。このようなＰＭＤに起因する分布は、数ミリ秒から数分程度まで継続することがある。
【００１４】
所定のＦＥＣ符号に関して、ＦＥＣフレーム（またはブロックＮｍａｘ＿ｆｒａｍｅ毎に訂正可能な誤りの最大数がある。また、ＦＥＣフレームＮｍａｘ＿ｂｕｒｓｔ毎に訂正可能な連続バースト誤りの最大数もある（これは、本明細書では、ＢＥＣＬと呼ばれ、一般的には、Ｎｍａｘ＿ｆｒａｍｅ以下である）。ＦＥＣは、誤りが頻繁に発生し、各ＦＥＣ期間中（通常は、マイクロ秒のオーダーで）、誤りの個数はＮｍａｘ＿ｆｒａｍｅを超えるか、またはＮｍａｘ＿ｂｕｒｓｔ回よりも多く連続して生じる場合、誤りを訂正できない（また、さらに多くの誤りを生じる）。これらのイベントは、ＰＭＤのシステムに障害が発生したときに（割り当てられたマージンがあっても）、図１Ｂに示されているように、ＰＭＤ誘導機能停止イベントと呼ばれる。
【００１５】
本発明の態様により、Ｄ−ＦＰＳを使用して各ＦＥＣフレームにおいてリンクＰＭＤをスクランブルすることで、リンクＰＭＤを元のマクスウェル分布に近くなるように再分配し、図１Ｃに示されているように、連続する誤り（ＰＭＤによる）がＮｍａｘ＿ｂｕｒｓｔを超えて持続しないようにする。そうすることにより、ＦＥＣフレーム期間の時間分解能を見たときに誤りは実質的に一様分布し、したがって、適切なシステム・マージンをＰＭＤに対し割り当てられればＦＥＣにより効果的に誤りを訂正することができる。無限の期間にわたる誤りの総数（ＦＥＣ訂正の前）はＤ−ＦＰＳがある場合とない場合の２つのケースについて同じである。リンクＰＭＤの再分配を行うと、ＦＥＣはもしそうしないとＰＭＤ機能停止イベントとなる期間に誤りの訂正を効果的に実行することができる。
【００１６】
本発明によるシステム２０の一実施形態は図２に示されている。動作時に、高速信号（例えば、ＯＣ１９２）が最初に、ＦＥＣエンコーダ２０１によりＦＥＣ符号化され、その後、それを使用して、光源２０２からの光を変調し、波長チャネル２０３を形成する。複数のチャネルは、波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）２０４で多重化され、１つまたは複数の伝送スパン２０５を含む伝送リンクを通じて伝送される。伝送スパン２０５は、１つまたは複数の伝送ファイバ・スパン２０６、１つまたは複数の光増幅器２０７（例えば、ＥＤＦＡ）、および、必要ならば、分散補償モジュール（ＤＣＭ、図には示されていない）を含むのが好ましい。
【００１７】
図２に示されている実施形態では、高速偏波スクランブラ（ＥＰＳ）２０８はスパン２０５内に配置される。当業者であれば、１つまたは複数のＦＰＳ  ２０８をリンクに沿って分散させることができることを理解できるであろう。（例えば、増幅スパン２０５の１つまたは複数に追加することができる）。ＦＰＳ  ２０８は、信号電力が比較的高く（例えば、光増幅器の後段）、ＦＰＳからの損失によるＯＳＮＲ劣化は実質的に最小限に抑えられるリンクに沿って配置されるのが好ましい。また、ＦＰＳ  ２０８は、リンクに沿って一様分布し（例えば、リンク内のスパンのＰＭＤ値に基づいてリンクに沿って間隔をあけて並んでいる）、リンクＰＭＤがより効果的に再分配されるようにするのが好ましい。
【００１８】
ＦＰＳ  ２０８は、十分な偏波スクランブリングを行う単一段ＬｉＮｂＯ３ベースの位相変調器、または、ファイバベースのスクランブラなどの他のデバイスとすることができる。偏波スクランブリングの多重段を採用して、入力信号偏波状態とは無関係に、信号偏波をランダム化することができるのが好ましい。
【００１９】
システム２０の受信機側で、ＷＤＭチャネルは、デマルチプレクサ２１０により逆多重化され、その後、個別に、受信機２２０で検出され、その後、ＦＥＣデコーダ２３０によるＦＥＣ復号化が行われ、元のデータ信号が得られる。
【００２０】
リンクの瞬間ＰＭＤは、ベクトルΩで表すことができ、その長さはファイバ・リンクの２つの主偏波状態（ＰＳＰ）の間の２つの微分群遅延（ＤＧＤ）に等しく、また方向は最大遅延ＰＳＰと合わせる。一般に、ＤＧＤの分布は、図３Ａに示されているように、マクスウェル分布に従う。まれに（マクスウェル分布の裾に向かって）、瞬間的な｜Ω｜が平均リンクＤＧＤ
【数１】
0004777626.tif 000002
(以下、「Ω￣」と表記することがある。他の記号についても同様）（または＜ＤＧＤ＞）よりもかなり大きくなることがあり、したがって、ペナルティが大きくなることがある。機能停止確率（ＯＰ）は、通常、ＰＭＤペナルティが事前に割り当てられている量（経てば、必要なＯＳＮＲでは２ｄＢ）よりも大きい確率を評価するために使用される。ＯＰはできる限り小さいのが望ましい。
【００２１】
数値シミュレーションにより、本発明の実施形態のＤ−ＦＰＳを使用すると、ＯＰを低減できることがわかっている。図３Ｂに示されているように、瞬間的な｜Ω０｜が３Ω￣である任意の機能停止イベントが与えられると、｜Ω｜はリンクの真ん中にＦＰＳを挿入することにより再配分される。新しい分布は以下のように得られる。まず第１に、Ω１＋Ω２＝Ωおよびその出現確率を満たすリンクの第１および第２の半分Ω１およびΩ２のＰＭＤベクトルのペアを見つける。｜Ω１｜および｜Ω２｜の分布は図３Ｃ〜Ｄに示されている。ペア（Ω１、Ω２）毎に、可能なすべての状態が一様にサンプリングされている（ＦＰＳの機能をエミュレートするため）ポアンカレ球面上でΩ１を回転し、Ω２との総和をとり、新しいリンクＰＭＤベクトルΩｎｅｗを得る。｜Ωｎｅｗ｜の分布は、サンプリングされたすべてのＤＧＤ値の相対的確率を計算し、それらを再正規化することにより得られる。明らかに、新しい分布はもはや、３Ω￣を中心に孤立することはないが、Ω￣を中心とする実質的部分を持つ。
【００２２】
上記のプロセスは、２つまたはそれ以上の分布のＦＰＳ  ２０８のケースについて繰り返されている。図４Ａ〜Ｂは、２および６の一様分布ＦＰＳを含む新しいＤＧＤ分布をそれぞれ示している。ＦＰＳ  ２０８の数が増えれば、ＤＧＤ分布は元のマクスウェル分布に近づく。当業者であれば、
【数２】
0004777626.tif 000003
とした場合、マクスウェル分布は｜Ωｉ｜が
【数３】
0004777626.tif 000004
に近いほどを強く有利に働くので、ｉ番目のセクションのＤＧＤ分布｜Ωｉ｜は、｜Ω｜／（Ｎ＋１）（ＮはＤ−ＦＰＳの総数）を中心に分布する可能性が高いことを理解できるであろう。Ｄ−ＦＰＳを使用すると、新しいリンクΩはすべてのセクションＰＭＤベクトルの平方和とみなすことができ、以下の式（１）でその平均値を近似することができる。
【数４】
0004777626.tif 000005
【００２３】
Ｎが十分に大きければ、新しい平均リンクＰＭＤはΩ￣に近づく。これは、Ｄ−ＦＰＳを使用することにより、機能停止イベントから元のマクスウェル分布への新しいリンクＤＧＤ分布の収束を定性的に説明する。
【００２４】
機能停止予防処置のＤ−ＦＰＳ速度要件
機能停止イベント時のリンクＤＧＤを元のマクスウェル分布に効果的に再分配するうえで、使用されるＦＥＣ符号とシステム・データ転送速度に密接に関係するＦＰＳ  ２０８の速度要件は重要なパラメータである。一般に、ＦＥＣ符号では、最大個数Ｎｍａｘ＿ｆｒａｍｅのＦＥＣフレーム毎の誤りと最大個数Ｎｍａｘ＿ｂｕｒｓｔの連続バースト誤りを訂正することができる。ＲＳ−ＦＥＣは、Ｎｍａｘ＿ｂｕｒｓｔがＮｍａｘ＿ｆｒａｍｅに等しいという有利な特徴を持つ。ＩＴＵの推奨ＦＥＣ（０．７０９規格）の一バージョンでは、インターリーブの深さが１６であるＲＳ（２５５，２３９）符号が使用され、そのため、Ｎｍａｘ＿ｂｕｒｓｔ＝Ｎｍａｘ＿ｆｒａｍｅ＝８×１６バイト（または１０２４ビット)となる。対応するバースト誤り訂正期間（ＢＥＣＰ）は１０−Ｇｂ／ｓシステムに対し約０．１μｓ（４０−Ｇｂ／ｓシステムで０．０２５μｓ）である。ＢＥＣＰ毎に少なくとも１回偏波状態を変更するには、ＦＰＳの速度を、１０−Ｇｂ／ｓでは約１０ＭＨｚよりも高く、４０−Ｇｂ／ｓでは約４０ＭＨｚよりも高くする必要がある。ＬｉＮｂＯ３ベースのＰＳは数ＧＨｚまでの速度で偏波スクランブリングすることが可能であり、本発明に従って使用することができる。高度なＦＥＣ符号を大きなバースト誤り訂正機能とともに使用すると、ＦＰＳ２０８の速度要件を緩和することができる。
【００２５】
Ｄ−ＦＰＳを使用したパフォーマンス改善が実現されており、これについて以下で説明する。リンクＤＧＤを元のマウスウェル分布に再分配した理想化された、または十分なＰＭＤスクランブリングを仮定したＰＭＤに起因するＯＰを考察した。新しいリンクＤＧＤがまだ十分に大きくシステムの機能停止が生じる（または、特定の｜Ω｜よりもまだ大きい）場合にＮ個のＤ−ＦＰＳによるＰＭＤスクランブリングの後であっても、ＰＭＤ機能停止が発生しうる確率は小さいことが理解される。新しいＯＰ（十分なＰＭＤスクランブリング、ＯＰｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔの後）を以下の式（２）のように書くことができる。
【数５】
0004777626.tif 000006
ただし、Ｍ（ｘ）は、ＤＧＤがΩ￣の平均値のマクスウェル分布であると仮定したｘよりも大きいＤＧＤを取得する確率、つまり、以下の式（３）である。
【数６】
0004777626.tif 000007
Ｍ−１（ｙ）は、Ｍ（ｘ）の逆関数である。図５は、元のＯＰが１０−３であると仮定した場合のＮに対する新しいＯＰの依存性を示している（十分なＰＭＤスクランブルについては点線）。新しいＯＰは、Ｎが大きくなるとともに実質的に減少する。約１０個のＤ−ＦＰＳでＯＰの１０桁以上の減少を達成できる。この理想化されたモデルにより、機能停止防止パフォーマンスの上限が得られる。
【００２６】
不十分な偏波スクランブリング速度の下での機能停止防止のパフォーマンスについては実用上の関心が持たれている。不十分なスクランブリング速度が影響して、Ｄ−ＦＰＳの有効な個数が減る。影響を考慮して式（３）を拡張すると、以下の式（４）が得られる。
【数７】
0004777626.tif 000008
ただし、ｐは実際のＰＳ速度と必要な速度との比である。例えば、１０−Ｇｂ／ｓシステムにおける速度８−ＭＨｚのＦＰＳではｐ＝０．８である。ｐ＝０．８の機能停止防止パフォーマンスは、図５において破線により示されている。不十分なＦＰＳ速度だとパフォーマンスは大きく低下するが、ＯＰはそれでも、２０個のＤ−ＦＰＳでは、１０−３から＜１０−９までかなり低下する場合がある。上記の結果から理解できるように、本発明では、ＰＭＤ起因システム機能停止を効果的になくすことを対象とする。
【００２７】
ＰＭＤ許容範囲の改善
ＰＭＤに対するＯＳＮＲペナルティの依存性は、ＰＭＤに対するシステム許容範囲を許容する場合に重要である。図６は、従来の非ゼロ復帰（ＮＲＺ）オン・オフ・キーイング（ＯＯＫ）伝送システムにおける平均リンクＰＭＤの関数として１０−１５のＢＥＲを達成するための（ＦＥＣなし、ＰＭＤなしの場合と比較した）相対的な必要なＯＳＮＲを示している。ＦＥＣが使用されていない場合、決定閾値および位相は、ビット毎に最適化されるか、または、リンクＰＭＤの変化が低速であり、受信機がその変化を追跡できると仮定して、瞬間リンクＰＭＤのそれぞれの場合にあわせて最適化される。平均システムＤＧＤがビット期間（Ｔ）の約１７％に達すると、２ｄＢのＯＳＮＲペナルティが発生する。ＲＳ−ＦＥＣが使用される場合、決定閾値および位相は、各平均リンクＰＭＤについてフレーム毎に最適化される。ＦＥＣでは、ＯＳＮＲ要件よりも約６．５ｄＢ改善される。ＰＭＤが大きくなると、Ｄ−ＦＰＳがない場合とある場合のＰＭＤ許容範囲にはかなりの違いが生じる。ＦＥＣとＤ−ＦＰＳがあるシステムのＰＭＤ許容範囲（２ｄＢペナルティで）は、約０．２４Ｔであり、ＦＥＣはあるがＤ−ＦＰＳはない場合と比べて約７０％大きい。このようなパフォーマンスの改善は、「不良」リンクＰＭＤを避けられない送信機に単にＦＰＳを置くだけでは達成できないことに注意されたい。また、ＦＥＣはあるが、Ｄ−ＦＰＳはないＰＭＤ許容範囲は、ＦＥＣなしの場合よりも小さい。これは、通常、未訂正のＢＥＲが図７に示されているように（ＰＭＤのせいで）わずかだけ高くなっても訂正されたＢＥＲはかなり大きくなる、未訂正のＢＥＲに対する訂正されたＢＥＲ（ＦＥＣにより）の「非線形」依存性のためである。したがって、ＦＥＣが実装されているシステムでＤ−ＦＰＳの持つ利点を活かすことが非常に有益である。
【００２８】
ＰＭＤ許容範囲は、より強力なＦＥＣ符号（つまり、所定の訂正ＢＥＲに対するＲＳ−ＦＥＣよりも高い未訂正ＢＥＲ閾値を持つ符号）が本発明で使用され、十分なＰＭＤスクランブリングに対する基準を満たしていれば、さらに上げられる。当業者であれば、本発明は、リード・ソロモン符号、連結ブロック符号、畳み込み符号、およびさまざまなインターリービングされた深さを持つ符号などのさまざまなＦＥＣ符号を採用するシステムおよび伝送方法に適用可能である。
【００２９】
さらに、本発明は、非ゼロ復帰（ＮＲＺ）またはゼロ復帰（ＲＺ）信号フォーマッティング、および／またはオン・オフ・キーイング、差動位相偏移変調（ＤＰＳＫ）、差動直交位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ）などの変調フォーマッティングを採用するシステムにも適用可能である。さらに、ＰＤＬおよびＰＤＧに対する許容範囲は、ＦＥＣを使用するシステムではＤ−ＦＰＳを使用することで著しく改善することができる。ＰＭＤ緩和に関して上述したように、本発明は、リンクＰＤＬおよびＰＤＧを素早く再分配し、ＦＥＣで伝送誤りを訂正し、実質的に機能停止確率を小さくできるようにすることによりＰＤＬおよびＰＤＧ起因の機能停止を著しく低減する効果を有する。
【００３０】
偏波スクランブラは、さらに、信号ビットの位相をスクランブルし、非常に速い速度（データ転送速度ＢＲに匹敵する）で偏波スクランブルすると、信号スペクトルが大きく広がり（例えば、送信された信号のスペクトルの約２倍）ペナルティとなる場合がある。したがって、ＰＳ速度（つまり、おおよそ信号のπ位相変化に対する期間の逆数）は、約０．５ＢＲ／ＦＥＣ−ＢＥＣＬ（十分なＰＭＤスクランブリングに対する最小要件）から１０個のＤ−ＦＰＳ、ＩＴＵ  Ｇ．７０９推奨ＲＳ−ＦＥＣの約ＢＲ／Ｎ（例えば、１０Ｇｂ／ｓシステムであれば１ＧＨｚ、４０Ｇｂ／ｓシステムであれば４ＧＨｚ）までであることが好ましい。
【００３１】
オン・オフ・キーイングを採用しているシステムでは、ＰＳ速度は、約０．５ＢＲ／ＦＥＣ−ＢＥＣＬから約ＢＲ／（８×ＩＤ）と約ＢＲ／Ｎのいずれか小さい方までであるのが好ましく、ただし、ＢＲは、システム・ビット・レートであり、ＦＥＣ−ＢＥＣＬは前方誤り訂正バースト誤り訂正長さであり、ＩＤは前方誤り訂正のインターリーブの深さであり、Ｎは偏波スクランブラの個数である。
【００３２】
ＤＰＳＫ変調フォーマッティングを採用しているシステムでは、ＰＳ速度は、約０．５ＢＲ／ＦＥＣ−ＢＥＣＬから約ＢＲ／（８×ＩＤ）と約０．１ＢＲ／Ｎのいずれか小さい方までであるのが好ましく、ただし、ＢＲは、システム・ビット・レートであり、ＦＥＣ−ＢＥＣＬは前方誤り訂正バースト誤り訂正長さであり、ＩＤは前方誤り訂正のインターリーブの深さであり、Ｎは偏波スクランブラの個数である。
【００３３】
さらに、当業者であれば、ＰＭＤＣに対する本発明の１つの利点は、本発明では、偏波管理およびフィードバック制御を必要とせず、Ｓｅｔ−Ａｎｄ−Ｆｏｒｇｅｔモードで動作させることができる点であることを理解できるであろう。
【００３４】
本発明は例示されている実施形態を参照して説明されているが、この説明は、制限を意図していると解釈すべきではない。説明されている実施形態だけでなく本発明の他の実施形態のさまざまな修正形態は、本発明が関係する分野の当業者には明白であり、請求項に表されているように本発明の原理と範囲の対象となるものとみなされる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１Ａ乃至図１Ｄは、本発明の一実施形態の実用的原則を例示するグラフである。
【図２】本発明によるシステムの一実施形態を示す図である。
【図３】図３Ａ乃至図３Ｄは、リンクＤＧＤのマクスウェル分布、リンクの真ん中にＦＰＳが１つある機能停止イベント発生時のリンクＤＧＤ分布、および機能停止時のリンクの第１および第２の半分のＤＧＤ分布をそれぞれ示すグラフである。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、２Ｄ−ＦＰＳ及び６Ｄ−ＦＰＳによる機能停止時のリンクＤＧＤ分布の分布を示すグラフである。
【図５】理想的なＰＭＤスクランブリング（点線）を仮定し、スクランブリング速度が不十分な（破線）、機能停止確率（ＯＰ）対Ｄ−ＦＰＳの数との対比を示すグラフである。
【図６】ＦＥＣ（円）がない場合、ＦＥＣがあり、Ｄ−ＦＰＳ（正方形）がない場合、およびＦＥＣとＤ−ＦＰＳ（菱形）がある場合のＰＭＤの関数としてＢＥＲ＝１０−１５を得るために必要な相対的ＯＳＮＲを示すグラフである。
【図７】未訂正ＢＥＲに対する訂正済みＢＥＲ（ＦＥＣによる）の依存性を示すグラフである。
【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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