(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を、光信号の光学パワーに対応する振幅を有する電気信号へと変換する工程と、
光信号に対応するビット配列を作り出すためにサンプリング・ウィンドウを使用して電気信号をサンプリングする工程とを含み、
サンプリング・ウィンドウがある幅を有し、
電気信号が、第１および第２の複数の波形を含む一連の波形を有し、第１の複数の波形の各々がバイナリ「０」を表し、第２の複数の波形の各々がバイナリ「１」を表し、
積算結果を生成するために、各々の波形がサンプリング・ウィンドウの幅にわたって積算され、
前記積算結果が、対応するビット値を生成するために、識別閾値と比較され、
サンプリング・ウィンドウの幅が、第１の複数の波形に対応する積算結果への第２の複数の波形の寄与を削減するために、電気信号のビット長未満になるように選択され、
前記光信号が、光学的デュオバイナリ信号であり、そして、
前記サンプリング・ウィンドウの幅が、ビット長の約２５％未満であることを特徴とする信号処理の方法。
【請求項２】
各波形に関して、
積算結果が識別閾値以上であるとビット値がバイナリ「１」であり、
積算結果が識別閾値未満であるとビット値がバイナリ「０」であり、そして、
識別閾値が、第１および第２の複数の波形に対応する積算結果への自然発生的ビート・ノイズ及び熱的ノイズの寄与を減少させるために、電気信号中のスペース・レベルとマーク・レベルの平均と異なるレベルに対応するように選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
サンプリング・ウィンドウの幅が光信号のアイ・ダイアグラムに基づいて選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
電気信号に基づいて第１のクロック信号を作り出す工程と、
第１のクロック信号の周波数を乗算処理することで第２のクロック信号を作り出す工程と、
第２のクロック信号を使用してサンプリング・ウィンドウの幅を選択する工程と、
第２のクロック信号に基づき、波形に関してサンプリング・ウィンドウを位置合わせする工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
サンプリング・ウィンドウの幅が、第２の複数の波形に対応するデューティサイクルに基づいて選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
デューティサイクルが１よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
サンプリング・ウィンドウの幅が、ビット長の約１０％であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
光信号を、光信号の光学パワーに対応する振幅を有する電気信号へと変換するように構成された信号変換器と、
信号変換器に連結され、かつ（ｉ）サンプリング・ウィンドウを使用して電気信号をサンプリングし、（ｉｉ）光信号に対応するビット配列を作り出すように構成されたデコーダとを含み、
サンプリング・ウィンドウがある幅を有し、
電気信号が、第１および第２の複数の波形を含む一連の波形を有し、第１の複数の波形の各々がバイナリ「０」を表し、第２の複数の波形の各々がバイナリ「１」を表し、
前記デコーダは、
積算結果を作り出すために、各々の波形をサンプリング・ウィンドウの幅にわたって積算し、
対応するビット値を作り出すために、前記積算結果を識別閾値と比較し、かつ、
サンプリング・ウィンドウの幅を、第１の複数の波形に対応する積算結果への第２の複数の波形の寄与を削減するために、電気信号のビット長未満になるように選択し、
前記光信号は、光学的デュオバイナリ信号であり、そして、
前記サンプリング・ウィンドウ幅は、ビット長の約２５％未満であることを特徴とする光受信器。
【請求項９】
伝送リンクを介して連結された光送信器および光受信器を含む光通信システムであって、光受信器が、
送信器から伝送リンクを介して受信された光信号を、光信号の光学パワーに対応する振幅を有する電気信号へと変換するように構成された信号変換器と、
信号変換器に連結され、かつ（ｉ）サンプリング・ウィンドウを使用して電気信号をサンプリングし、（ｉｉ）光信号に対応するビット配列を作り出すように構成されたデコーダとを含み、
サンプリング・ウィンドウがある幅を有し、
電気信号が、第１および第２の複数の波形を含む一連の波形を有し、第１の複数の波形の各々がバイナリ「０」を表し、第２の複数の波形の各々がバイナリ「１」を表し、
前記デコーダは、
積算結果を作り出すために、各々の波形をサンプリング・ウィンドウの幅にわたって積算し、
対応するビット値を作り出すために、前記積算結果と識別閾値を比較し、かつ、
サンプリング・ウィンドウの幅を、第１の複数の波形に対応する積算結果への第２の複数の波形の寄与を削減するために、電気信号のビット長未満になるように選択する、ように適応し、
前記光信号は、光学的デュオバイナリ信号であり、そして、
前記サンプリング・ウィンドウ幅は、ビット長の約２５％未満であることを特徴とする光通信システム。
【請求項１０】
光信号を、光信号の光学パワーに対応する振幅を有する電気信号へと変換するための手段と、
光信号に対応するビット配列を作り出すために電気信号をサンプリングする手段とを含み、
サンプリング・ウィンドウがある幅を有し、
電気信号が、第１および第２の複数の波形を含む一連の波形を有し、第１の複数の波形の各々がバイナリ「０」を表し、第２の複数の波形の各々がバイナリ「１」を表し、
積算結果を作り出すために、各々の波形がサンプリング・ウィンドウの幅にわたって積算され、
対応するビット値を作り出すために、積算結果が、識別閾値と比較され、
サンプリング・ウィンドウの幅が、第１の複数の波形に対応する積算結果への第２の複数の波形の寄与を削減するために、電気信号のビット長未満になるように選択され、
前記光信号は、光学的デュオバイナリ信号であり、そして、
前記サンプリング・ウィンドウ幅は、ビット長の約２５％未満であることを特徴とする光受信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光通信機器に関し、より詳細には、光学的デュオバイナリ信号(optical duobinary signal)を処理する機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
デュオバイナリ信号方式は１９６０年代に導入され、それ以来通信システムで数多くの応用が見出されてきた。デュオバイナリ信号方式の原理は、例えばＡ．ＬｅｎｄｅｒのＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、第８２巻（１９６３年５月）、２１４〜２１８頁に説明されており、その教示は本明細書に参照で組み入れられる。簡単に述べると、デュオバイナリ信号方式は３つの信号レベル、例えば「＋１」、「０」、および「−１」を使用する。各々の信号発生間隔（タイムスロット）の間にこれらのレベルのうちの１つに対応する信号（すなわちデュオバイナリ符号）が送信される。デュオバイナリ信号は、通常、特定の変換法則を使用して対応するバイナリ信号から作り出される。両方の信号が同じ情報を搬送しているけれども、デュオバイナリ信号の帯域幅はバイナリ信号のそれと比較して因数２で小さくされることが可能である。付け加えると、デュオバイナリ信号は、誤り訂正アルゴリズムを受信器に導入するために使用されることが可能な特定の符号間相関（ＩＳＣ）データを有するように構成されることが可能である。
【０００３】
対応するバイナリ配列ａｋ（ｋ＝１，２，３、・・・）からデュオバイナリ配列ｂｋを構成するためのいくつかの異なる変換法が提案されてきた。上記で引用したＬｅｎｄｅｒの論文に述べられている１つのそのような変換法は以下の通りである。どのような特定のｋ＝ｍについてもａｍ＝０であるとき、ｂｍ＝０である。ａｍ＝１であるとき、ｂｍは＋１または−１のいずれかに等しく、ｂｍの極性はｂｍに先行する最後の非ゼロの符号ｂｍ−ｉ（ｉは正の整数）の極性に基づいて判定される。さらに特定すると、ｉが奇数であるとき、ｂｍの極性はｂｍ−ｉの極性と同じであり、ｉが偶数であるとき、ｂｍの極性はｂｍ−ｉの極性の反対である。この変換法の特性に起因して、連続するタイムスロットではデュオバイナリ配列は「＋１」と「−１」のレベルの間の遷移を有さない。（ｉ）「０」と「＋１」の間、および（ｉｉ）「０」と「−１」のレベルの間の遷移だけが生じることが可能である。知られているｂｋからのａｋの復元は比較的単純である。さらに特定すると、ｂｍ＝±１であるとき、ａｍ＝１であり、ｂｍ＝０であるとき、ａｍ＝０である。
【非特許文献１】Ａ．ＬｅｎｄｅｒのＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、第８２巻（１９６３年５月）、第２１４頁〜第２１８頁
【特許文献１】米国特許第５，８６７，５３４号
【非特許文献２】Ｊ．Ｍ．Ｇｅｎｅ外のＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００２年、第１４巻、第８４３頁
【非特許文献３】Ｗ．Ｋａｉｓｅｒ外のＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００１年、第１３巻、第８８４頁
【非特許文献４】Ｈ．ＫｉｍとＣ．Ｘ．ＹｕのＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００２年、第１４巻、第１２０５頁
【非特許文献５】Ｈ．ＢｉｓｓｅｓｓｕｒのＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００１年、第３７巻、第４５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光通信システムで、デュオバイナリ符号化は通常では、その開示を本明細書に参照で組み入れる米国特許第５，８６７，５３４号に開示されている搬送波光ビームの位相変調を使用して実施される。さらに特定すると、「０」のビットについては、実質的に光は伝送されない。しかしながら、「＋１」および「−１」のビットは＋Ｅおよび−Ｅの電場を有する光としてそれぞれ伝送され、ここで電場の反対の極性は１８０度の相対的光学位相シフトに相当する。この方式で変調された光ビームは電場の観点では３通りのレベルの信号であるが、光学パワーの観点では２通りの信号である。デュオバイナリ信号のこの特性に基づいて、「バイナリ」受信器はデュオバイナリ受信器として役立つように構成されることが可能である。従来式のバイナリ受信器は単純に光学パワーを測定する。「＋１」と「−１」のデュオバイナリ状態両方が光「オン」に相当するので、バイナリ受信器は光学パワーを測定することによって光学的デュオバイナリ入力信号を電気的出力信号へと変換することが可能である。しかしながら、正規のバイナリ受信器に代えて通信システム内に配備されると光学的デュオバイナリ符号化の利点を使用してシステムの性能を向上させる特化したデュオバイナリ受信器を有することが好ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の原理に従って、光通信システムの伝送リンク上で受信される光学的デュオバイナリ信号を処理するように構成された光受信器によって先行技術の問題は対処される。一実施形態では、本受信器はデコーダに連結された光−電気信号変換器を有する。デコーダは変換器によって作り出された電気信号を処理することで光信号に対応するビット配列を発生させる。ビット値を作り出すために、デコーダはサンプリング・ウィンドウを使用して電気信号を積算し、積算結果を識別閾値と比較する。ある構成では、サンプリング・ウィンドウの幅および識別閾値は、光信号にそれぞれ対応するアイ・ダイアグラム(eye diagram)およびノイズ分布関数に基づいて選択される。都合のよいことに、本発明のシステムは、例えば光学的に前置増幅を有する受信器内の選択されたビット誤り率の値に対応する光学パワーのレベルを下げることによってバック・ツー・バック（back-to-back：すなわち起点から終点までの）システム性能全体を向上させる。
【０００６】
一実施形態によると本発明は信号を処理する方法であって、光信号を、光信号の光学パワーに対応する振幅を有する電気信号へと変換する工程、および光信号に対応するビット配列を作り出すためにサンプリング・ウィンドウを使用して電気信号をサンプリングする工程を含み、サンプリング・ウィンドウがある幅を有し、電気信号が第１および第２の複数の波形を含む一連の波形を有し、第１の複数のうちの各々の波形がバイナリ「０」を表し、第２の複数のうちの各々の波形がバイナリ「１」を表し、各々の波形がサンプリング・ウィンドウの幅にわたって積算されることで対応するビット値を作り出し、第１の複数の波形に対応する積算結果への第２の複数の波形の寄与を低減させるようにサンプリング・ウィンドウの幅が選択される。
【０００７】
別の実施形態によると本発明は光受信器であって、光信号を、光信号の光学パワーに対応する振幅を有する電気信号へと変換するように構成された信号変換器、および信号変換器に連結され、かつ（ｉ）サンプリング・ウィンドウを使用して電気信号をサンプリングし、（ｉｉ）光信号に対応するビット配列を作り出すように構成されたデコーダを含み、サンプリング・ウィンドウがある幅を有し、電気信号が第１および第２の複数の波形を含む一連の波形を有し、第１の複数のうちの各々の波形がバイナリ「０」を表し、第２の複数のうちの各々の波形がバイナリ「１」を表し、各々の波形がサンプリング・ウィンドウの幅にわたって積算されることで対応するビット値を作り出し、第１の複数の波形に対応する積算結果への第２の複数の波形の寄与を低減させるようにサンプリング・ウィンドウの幅が選択される。
【０００８】
本発明のその他の態様、特徴、および利点は以下の詳細な説明、添付の特許請求項、および添付の図面からさらに完全に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本明細書の「一実施形態」もしくは「ある実施形態」の参照は、実施形態に関連して述べられる特定の特徴、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る可能性があることを意味する。本明細書の様々な場面での「一実施形態で」という語句の出現は必ずしもすべて同じ実施形態に関するわけではなく、または他の実施形態に相互に排他的な別々もしくは代替選択肢の実施形態であるわけでもない。
【００１０】
図１は光学的デュオバイナリ符号化を使用するように構成された代表的な光通信システム１００のブロック図を示している。システム１００は、光ファイバ１０４、および１つまたは複数の光増幅器１０６を有する伝送リンクを介して受信器１０８に結合されたデュオバイナリ送信器１０２を有する。送信器１０２はバイナリ配列ａｋを受け取り、それに対応する光学的デュオバイナリ信号Ａ（ｔ）を発生し、それが受信器１０８で信号Ｓ（ｔ）として受信される。信号Ａ（ｔ）と比較すると、信号Ｓ（ｔ）はファイバ１０４内の色分散（ＣＤ）および極性モード分散（ＰＭＤ）、および／または増幅器１０６内の増幅ノイズに起因する歪みを有する可能性がある。受信器１０８は光信号Ｓ（ｔ）をそれに対応する電気信号へと変換し、その信号を処理して配列ａｋに対応するバイナリ配列ａ’ｋを作り出す。
【００１１】
送信器１０２として使用されることが可能なデュオバイナリ送信器の記述は、例えば以下の論文、すなわち（１）Ｊ．Ｍ．ＧｅｎｅらのＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００２年、第１４巻、８４３頁、（２）Ｗ．ＫａｉｓｅｒらのＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００１年、第１３巻、８８４頁、（３）Ｈ．ＫｉｍとＣ．Ｘ．ＹｕのＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００２年、第１４巻、１２０５頁、および（４）Ｈ．ＢｉｓｓｅｓｓｕｒのＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００１年、第３７巻、４５頁に見出されることが可能であり、それらすべての開示を本明細書に参照で組み入れる。
【００１２】
図２はシステム１００内の受信器１０８として使用されることが可能な受信器２００のブロック図を示している。受信器２００は、光信号Ｓ（ｔ）を電気信号Ｓ’（ｔ）へと変換し、その振幅が信号Ｓ（ｔ）の光学パワーに比例する光−電気（Ｏ／Ｅ）信号変換器（例えばフォトダイオード）２０６を有する。デコーダ２０８は信号Ｓ’（ｔ）を、例えば「サンプリング・ウィンドウ」と称される各ビット長の画分にわたって積算することによってサンプリングし、その積算結果を識別閾値と比較する。この比較に基づいて、デコーダ２０８は配列ａ’ｋについてデジタル「１」またはデジタル「０」を出力する。デコーダ２０８の最適性能は、信号Ｓ’（ｔ）内の歪みとノイズの存在から生じる解読誤りの数を最小限にするようにサンプリング・ウィンドウの幅および識別閾値の両方が適切に選択されるときに達成される。
【００１３】
図３Ａ〜Ｄはシステム１００の光リンク、例えばファイバ１０４内の分散効果に起因する光学的バイナリおよびデュオバイナリ信号の代表的な歪みをグラフで例示している。しかしながら、図３Ａ〜Ｄに示された波形がシステム１００内で使用される可能性のある実際の波形の単純化したグラフ描写を表していることは留意されるべきである。図３Ａ〜Ｂを参照すると、「１０１」のバイナリ配列が光学的バイナリＮＲＺ（非ゼロ復帰）符号化で「＋Ｅ，０，＋Ｅ」として（図３Ａ）、および光学的デュオバイナリ符号化で「＋Ｅ，０，−Ｅ」として（図３Ｂ）光学領域上にマッピングされている。分散の１つの影響は、図３Ｃ〜Ｄに示されるように光パルスを広げることである。図３Ｃに示されるように、ＮＲＺ波形の広くなった光パルスは光学的「０」に相当する領域で構成的に干渉し、したがって受信器で前記「０」を適切に解読することを困難にする。しかしながら図３Ｄに示されるように、デュオバイナリ波形の広くなった光パルスは光学的「０」に相当する領域で破壊的に干渉し、２つの光学的「１」の間に相対的に狭い「谷」を保持し、受信器で前記「０」を適切に解読する機会を高めることが可能である。
【００１４】
図４Ａ〜Ｂはシステム１００のデュオバイナリ信号Ｓ（ｔ）（１０Ｇｂ／ｓ）の代表的なアイ・ダイアグラムおよびそれに対応するノイズ分布関数をそれぞれ示している。図４Ａを参照すると、このアイ・ダイアグラムは２つのビット区間に対応する時間間隔にわたってシステム１００で送信される可能性のある様々な波形を示している。例えば、約１００ｐｓに中心を有する相対的に広いパルスを有する波形４０２は「０１０」のバイナリ配列に対応する。同様に、約１００ｐｓに中心を有する相対的に狭い谷を有する波形４０４は「１０１」のバイナリ配列に対応する。図４Ａに示されたその他の波形が「１１１」、「１１０」、「１００」、「０００」、「００１」、および「０１１」のビット配列に対応することを当業者は理解するであろう。図４Ｂを参照すると、「マーク」レベル（すなわちバイナリ「１」に対応するレベル）で、合計ノイズは光増幅器、例えば増幅器１０６（図１）内の自然発生的ビート・ノイズで支配される。「スペース」レベル（すなわちバイナリ「０」に対応するレベル）では、合計ノイズは熱的ノイズで支配される。しかしながら、マークとスペースのレベルの間の領域では、普通、ノイズ分布関数の最小値に相当する比較的低ノイズの確率の領域が存在する。
【００１５】
上記で既に示したように、デコーダ２０８を構成するために、サンプリング・ウィンドウおよび識別閾値を選択しなければならない。図４Ａ〜Ｂは従来式の処理法および本発明の一実施形態によって為されるこれらの選択法をグラフで例示している。さらに特定すると、サンプリング・ウィンドウＡおよびＢはデコーダ２０８の先行技術による構造に相当し、サンプリング・ウィンドウＤは本発明の一実施形態によるデコーダの新規的な構造に相当する。
【００１６】
通常の先行技術による構造では、サンプリング・ウィンドウは相対的に大きい、例えばビット長の３０％を超える幅を有する。相対的に大きい幅の値を選択する１つの考え方は、積算時間が長くなると通常はノイズの加算平均に起因して解読誤りが減少することである。概して、相対的に狭いサンプリング・ウィンドウを設定することはノイズ加算平均の利点を削減し、受信器２００の性能に不利に影響するであろうと考えられる。しかしながら、分散によって影響を受ける信号に関すると、相対的に広いサンプリング・ウィンドウを使用することは「１０１」のバイナリ断片でのゼロの間違った解釈（図３Ｃ〜Ｄ参照）のせいで解読誤りを増加させる。同様の理由で、相対的に大きい、例えば１を超えるデューティサイクル値（図４Ａ参照）を利用する分散の無い信号によって同様の解読誤りが引き起こされる。下記で考察するように、単純に識別閾値を調節することによって前記誤りを減少させる試みは大部分は奏功しない。
【００１７】
再び図４Ａを参照すると、波形４０４は２つの相対的に広いパルスの間で相対的に狭い谷を有する。サンプリング・ウィンドウＡおよびＢは異なる識別閾値を有するが、しかし同じ幅を有する。図４Ａで見られ得るように、サンプリング・ウィンドウＡが使用されると波形４０４に対応する積算結果は前にある光学的「１」の後縁に相当する波形部分、および次にある光学的「１」の前縁に相当する波形部分から比較的大きい寄与を受ける。これは解読誤りの確率を高めるが、なぜならばノイズの無いときですら識別閾値と波形４０４の積算結果の間の格差が比較的狭いからである。その後、ノイズの寄与が容易に積算結果を識別閾値以上にオーバーシュートさせ、それにより、波形４０４の解読誤りを生じさせる。他方で、識別閾値をサンプリング・ウィンドウＢのそれへと引き上げることは識別閾値と波形４０２の無ノイズの積算結果の間の格差を狭めるであろう。そのとき、信号の自然発生的ビート・ノイズの寄与（図４Ｂ）が積算結果を識別閾値以下に過度に下げる原因となり、それにより、波形４０２の解読誤りを生じさせる。いずれのケースでも、解読誤りの数は比較的大きい。
【００１８】
下記でさらに実証される通り、一般的予想とは対照的に、サンプリング・ウィンドウの幅を小さくし、かつ前記ウィンドウを信号の波形に関して適切に位置合わせすることによってデコーダ２０８の解読誤りの数はデュオバイナリ信号について減少させられることが可能である。例えば、波形４０４（図４Ａ）についてサンプリング・ウィンドウＤが使用されるとき、前にある光学的「１」の後縁に相当する波形部分、および次にある光学的「１」の前縁に相当する波形部分からの積算結果への寄与はウィンドウＡまたはウィンドウＢが使用される場合の構造と比較して大幅に削減される。識別閾値と無ノイズの波形４０４の積算結果の間の格差が相対的に大きくなることが可能であるので、これは解読誤りの確率を下げる。その結果、識別閾値を超える積算結果のオーバーシュートを引き起こすことへのノイズの寄与がさらに困難になり、これが解読誤りの数を減少させる。付け加えると、ここで識別閾値自体は、隣接する光学的「１」の後縁／前縁から比較的大きな不利益を被ることなく「低ノイズ」領域に対応するように選択されることが可能である。結果として、積算結果へのノイズの全体的寄与は削減される。さらに、識別閾値と波形４０２の無ノイズの積算結果の間の格差は比較的広くなる。したがって、前記積算結果が識別閾値を過度に下回ることへの信号の自然発生的ビート・ノイズ（図４Ｂ）の寄与がさらに困難になり、それが解読誤りの数をさらに減少させる。
【００１９】
ある構成では、デコーダ２０８に関するサンプリング・ウィンドウＤの幅は図４Ａに示されたそれに類似したアイ・ダイアグラムに基づいて選択される。例えば、デューティサイクル値または分散が引き起こすパルス幅拡大が比較的大きいとき、波形４０４に類似した波形の「ゼロ」の谷は相対的に狭くなる。本発明の原理によるとサンプリング・ウィンドウの幅は、図４Ａに例示されるように、「ゼロ」の谷よりも狭くすらなるように選択される。１つの実施法では、サンプリング・ウィンドウＤの幅はビット長の約２５％よりも小さく、ビット長の約１０％に固定されることが好ましい。
【００２０】
図５はシステム１００内の受信器１０８として使用されることが可能な本発明の一実施形態による受信器５００のブロック図を示している。図２の受信器２００と同様に、受信器５００は光学的デュオバイナリ信号Ｓ（ｔ）を受信し、それを対応するバイナリ配列ａ’ｋへと変換するように構成される。受信器５００は受信器２００の変換器２０６と同様のＯ／Ｅ信号変換器５０６を有する。デコーダ５０８は変換器５０６によって作り出された信号Ｓ’（ｔ）を、例えば図４Ａのサンプリング・ウィンドウＤに相当する構造を使用してサンプリングする。サンプリング・ウィンドウを位置合わせするための適切な時間基準を与えるために、受信器５００はクロック修復回路５０２、およびクロック乗算器５０４を有する。回路５０２は信号Ｓ’（ｔ）を処理して信号Ｓ’（ｔ）と同期する第１のクロック信号を作り出す。クロック乗算器５０４は第１のクロック信号を乗算処理し、デコーダ５０８に加えられる第２のクロック信号を作り出す。受信器５００の代表的な構造では、第２のクロック信号は第１のクロックのそれの４倍の周波数値を有する。その後、デコーダ５０８がクロック・パルスを使用してサンプリング・ウィンドウＤを信号Ｓ’（ｔ）に関して位置合わせする。付け加えると、サンプリング・ウィンドウの幅は第２のクロック信号のパルス間の分離を基にして選択されることが可能である。他の同期手法が同様に使用される可能性があることを当業者は理解するであろう。
【００２１】
図６〜８はシステム１００の２つの異なる構造の性能特性をグラフで比較している。さらに特定すると、図６〜７はビット誤り率（ＢＥＲ）１０−３での分散許容量を示し、図８は信号Ｓ（ｔ）のパワーに対するＢＥＲの依存性を示している。両方の構造で、送信器１０２は１０Ｇｂ／ｓのビットレートで動作するマッハ・ツェンダー変調器に基づいた送信器である。構造Ｉでは受信器１０８は受信器５００（図５）であり、そこでは第２のクロック信号はビットレートの４倍に相当する周波数値を有する。構造ＩＩでは受信器１０８は受信器２００（図２）であり、それは（ｉ）図４に示されたサンプリング・ウィンドウＡおよびＢのそれに相当するサンプリング・ウィンドウの幅、および（ｉｉ）マーク・レベルの約２５％に設定された識別閾値を有する。
【００２２】
図６を参照すると、システム１００について、構造Ｉは０と約４０００ｐｓ／ｎｍの間の色分散値で構造ＩＩに関して約１ｄＢの光信号対ノイズ（ＯＳＮＲ）利得を与える。図７を参照すると、構造Ｉは０と約５０ｐｓの間の微分群遅延（Ｄifferent Ｇroup Ｄelay：ＤＧＤ）値を有するＰＭＤに影響される信号について一貫して構造ＩＩよりも優れた性能を有する。平均すると、構造ＩはＰＭＤ許容量を約２０％向上させる。図８を参照すると、選択されたビット誤り率の値について、構造Ｉは受信器の光学パワーの観点からすると構造ＩＩを上回る大幅な利得を与える。例えば、１０−６のＢＥＲ値に関すると、構造Ｉは相当する光学パワーを構造ＩＩのそれに関して約３ｄＢ低くする。要約すると、本発明の実施形態は分散許容量を向上させ、デュオバイナリ伝送システム内で選択されるＢＥＲ値に対応する光学パワーを減少させ、それにより、そのようなシステムのバック・ツー・バック（すなわち起点から終点までの）性能全体を向上させる。
【００２３】
具体例となる実施形態を参照しながら本発明が説明されてきたが、この説明は限定の意味に解釈されるように意図されるわけではない。本発明はデュオバイナリ信号に関連して述べられているけれども、他のタイプの信号、例えば高いデューティサイクルのバイナリＮＲＺ信号を処理するために使用されることもやはり可能である。述べられた実施形態の様々な変形例、ならびに本発明が属する技術の当業者にとって明らかな本発明の他の実施形態は、添付の特許請求項に表現されるような本発明の原理および精神の範囲内にあると考えられる。
【００２４】
方法の発明に関する請求項にある工程は対応する標示を伴った特定の順序で列挙されているが、請求項における列挙がそれらの工程のいくつか、またはすべてを実行するために特に特定の順序を示さない限り、それらの工程は必ずしもその特定の順序で実行されると限定されるように意図されているわけではない。
【００２５】
本発明は回路を基本とした処理として実施されることが可能であり、単一の集積回路上でのあり得る実施を含む。当業者にとって明らかであろうが、回路素子の様々な機能もまた、ソフトウェア・プログラム内の処理工程として導入される可能性がある。そのようなソフトウェアは、例えばデジタル信号プロセッサ、マイクロ・コントローラ、または汎用のコンピュータに使用される可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】光学的デュオバイナリ符号化を使用するように構成された代表的な光通信システムを示すブロック図である。
【図２】図１のシステム内で使用されることが可能な代表的な受信器を示すブロック図である。
【図３】図３Ａ乃至Ｄは、光リンク内の分散効果に起因する光学的バイナリおよびデュオバイナリ信号の代表的な歪みをグラフで例示する図である。
【図４】図４Ａ及び４Ｂは、図１のシステムのデュオバイナリ信号（１０Ｇｂ／ｓ）の代表的なアイ・ダイアグラムおよびそれに対応するノイズ分布関数をそれぞれ示す図である。
【図５】図１のシステム内で使用されることが可能である、本発明の一実施形態による受信器を示すブロック図である。
【図６】図１に示されるシステムの様々な構造の性能特性をグラフで比較して示す図である。
【図７】図１に示されるシステムの様々な構造の性能特性をグラフで比較して示す図である。
【図８】図１に示されるシステムの様々な構造の性能特性をグラフで比較して示す図である。
【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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【図８】
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