(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる周波数のサブチャネルの組を含む光スーパーチャネルを介してデータを送受信するための方法であって、
前記データを、サブチャネルごとに１つのデータストリームを含むデータストリームの組に分割することと、
各データストリームをサブストリームの組に分割することと、
各データストリームの各サブストリームを対応する順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号で符号化してデータストリームごとに被符号化サブストリームの組を生成することであって、前記被符号化サブストリームの組内の少なくとも２つの被符号化サブストリームは異なるＦＥＣ符号で符号化されることと、
各データストリームの前記被符号化サブストリームの組を重ね合わせて、被符号化データストリームの組を生成することであって、前記被符号化サブストリームの組内の少なくとも２つの被符号化サブストリームは異なる電力で重ね合わせられ、前記重ね合わせることは、
チャネル間干渉（ＩＣＩ）を求めることと、
前記ＩＣＩのスペクトル及び前記ＩＣＩの電力に従って、前記データストリームのためのデータレート及び電力比を求めることと、
前記データレートに従って、第１のデータストリームを第１の個別サブストリーム及び第１の共通サブストリームに分割することと、
前記データレートに従って、第２のデータストリームを第２の個別サブストリーム及び第２の共通サブストリームに分割することと、
前記第１の個別サブストリームを第１のＦＥＣ符号で符号化し、前記第１の共通サブストリームを第２のＦＥＣ符号で符号化し、前記第２の個別サブストリームを第３のＦＥＣ符号で符号化し、前記第２の共通サブストリームを第４のＦＥＣ符号で符号化することであって、前記第１のＦＥＣ符号は前記第３のＦＥＣ符号とは異なり、前記第２のＦＥＣ符号は前記第４のＦＥＣ符号とは異なることと、
前記電力比に従って前記第１の個別サブストリーム及び前記第１の共通サブストリームを重ね合わせて、第１の被符号化データストリームを生成することと、
前記電力比に従って前記第２の個別サブストリーム及び前記第２の共通サブストリームを重ね合わせて、第２の被符号化データストリームを生成することと、
を含む、重ね合わせることと、
前記被符号化データストリームの組を変換し、多重化して、光信号を生成することと、
前記光スーパーチャネルの前記サブチャネルの組を介して前記光信号を送信することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記光信号を受信し、逆多重化し、変換して、サブチャネルごとに１つの受信データストリームを含む受信データストリームの組を生成することであって、前記受信データストリームは、異なるサブチャネルを介して送信された被符号化サブストリームの少なくとも一部を含むことと、
各受信データストリームの前記被符号化サブストリームを復号して、被復号サブストリームの組を生成することと、
前記被復号サブストリームを合成して、前記データを生成することと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各受信データストリームの前記被符号化サブストリームのうちの少なくとも幾つかは逐次的に復号される、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
各受信データストリームの前記被符号化サブストリームのうちの少なくとも幾つかは統合的に復号される、
請求項２に記載の方法。
【請求項５】
１つのサブチャネルのための前記受信データストリームは、前記チャネル間干渉（ＩＣＩ）に起因して受信される少なくとも１つのＩＣＩサブストリームと、前記サブチャネルを介して送信される少なくとも１つの非ＩＣＩサブストリームとを含み、
前記方法は、
前記ＩＣＩのスペクトルに応じて前記ＩＣＩサブストリームをフィルタリングして、シンボル間干渉（ＩＳＩ）を等化することと、
前記フィルタリングされたＩＣＩサブストリームを復号して、被復号ＩＣＩサブストリームを生成することと、
前記被復号ＩＣＩサブストリームを用いて前記非ＩＣＩサブストリームを復号することと、
を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記フィルタリングすることは、前記ＩＣＩの前記スペクトルの全電力
【数１】
0006324620.tif 000018
に従ってＬシンボルにわたって分散する前記ＩＣＩサブストリームのＩＳＩの最大事後確率（ＭＡＰ）等化を使用し、ただし、ｈ（ｋ）は前記ＩＣＩサブストリームのインパルス応答である、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記被符号化データストリームをフィルタリングして、前記送信中にチャネル間干渉（ＩＣＩ）を保存し、前記ＩＣＩのスペクトルの全電力を増加させ、前記送信のデータレートを最適化することを更に含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のＦＥＣ符号、前記第２のＦＥＣ符号、前記第３のＦＥＣ符号及び前記第４のＦＥＣ符号は固有であり、前記ＩＣＩの前記スペクトルに基づいて決定される、
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記送信中に前記ＩＣＩを保存する非平方根二乗余弦（ＮＳ−ＲＲＣ）フィルターを用いて、前記ＩＣＩの前記スペクトルに応じて前記第１の被符号化データストリーム及び前記第２の被符号化データストリームをフィルタリングすることを更に含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記フィルタリングすることは、
終了条件が満たされるまで、前記フィルタリングのロールオフファクター及び指数を繰り返し求めることを含み、繰り返しは、
前記ＩＣＩの前記スペクトル及び前記電力の場合のデータレートを求めることと、
勾配更新を用いて、前記フィルタリングの前記ロールオフファクター及び前記指数を調整し、前記データレートを高めることと、
を含む、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記サブチャネル間の周波数間隔を用いてチャネル間干渉（ＩＣＩ）のスペクトル及び電力を求めることと、
前記被符号化データストリームをフィルタリングして、前記送信中の前記ＩＣＩの前記スペクトルを生成することと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
異なるデータストリームの前記サブストリームのうちの少なくとも幾つかを入れ子統合ＦＥＣ符号に基づいて協調的に符号化することと、
ダーティーペーパー符号化を用いて異なるデータストリームの前記被符号化サブストリームのうちの少なくとも幾つかを重ね合わせて、チャネル間干渉（ＩＣＩ）を低減することと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
異なる波長のサブチャネルの組を含む光スーパーチャネルを介してデータを送信するためのシステムであって、
前記データを、サブチャネルごとに１つのデータストリームを含む、データストリームの組に分割するためのデータデマルチプレクサー（ＤＤＭ）と、
被符号化データストリームの組を生成するための、データストリームごとに１つのサブチャネル符号器を含むサブチャネル符号器の組であって、各サブチャネル符号器は、データストリームをサブストリームに分割することと、各サブストリームを異なる順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号で符号化することと、前記被符号化サブストリームを異なる電力で重ね合わせて、前記被符号化データストリームの組のうちの１つの被符号化データストリームを生成することとを行うように構成され、前記重ね合わせることは、
チャネル間干渉（ＩＣＩ）を求めることと、
前記ＩＣＩのスペクトル及び前記ＩＣＩの電力に従って、前記データストリームのためのデータレート及び電力比を求めることと、
前記データレートに従って、第１のデータストリームを第１の個別サブストリーム及び第１の共通サブストリームに分割することと、
前記データレートに従って、第２のデータストリームを第２の個別サブストリーム及び第２の共通サブストリームに分割することと、
前記第１の個別サブストリームを第１のＦＥＣ符号で符号化し、前記第１の共通サブストリームを第２のＦＥＣ符号で符号化し、前記第２の個別サブストリームを第３のＦＥＣ符号で符号化し、前記第２の共通サブストリームを第４のＦＥＣ符号で符号化することであって、前記第１のＦＥＣ符号は前記第３のＦＥＣ符号とは異なり、前記第２のＦＥＣ符号は前記第４のＦＥＣ符号とは異なることと、
前記電力比に従って前記第１の個別サブストリーム及び前記第１の共通サブストリームを重ね合わせて、第１の被符号化データストリームを生成することと、
前記電力比に従って前記第２の個別サブストリーム及び前記第２の共通サブストリームを重ね合わせて、第２の被符号化サブストリームを生成することと、
を含む、サブチャネル符号器の組と、
前記被符号化データストリームの組に対応する光波長の組を生成するための送信機光学系の組と、
前記光波長の組を多重化して光信号を生成し、前記光信号を、前記光スーパーチャネルの前記サブチャネルを介して送信するための光波長マルチプレクサー（ＷＭ）と、
を備える、システム。
【請求項１４】
前記サブチャネル符号器のうちの少なくとも幾つかは、ダーティーペーパー符号化を用いて、対応するサブストリームを協調的に符号化し、重ね合わせて、チャネル間干渉（ＩＣＩ）を低減する、
請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記被符号化データストリームの組をフィルタリングして、前記送信中にチャネル間干渉（ＩＣＩ）を保存するための、被符号化データストリームごとに１つのスペクトル整形フィルターを含むスペクトル整形フィルターの組を更に備える、
請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記光信号を受信し、逆多重化して、前記光波長の組を生成するための光波長デマルチプレクサー（ＷＤＭ）と、
前記光波長の組を処理して、サブチャネルごとに１つの受信データストリームを含む受信データストリームの組を生成するための光フロントエンドの組であって、前記受信データストリームは、異なるサブチャネルを介して送信される被符号化サブストリームの少なくとも一部を含む、光フロントエンドの組と、
被復号サブストリームの組を生成するための、受信データストリームのための１つのサブチャネル復号器を含むサブチャネル復号器の組と、
前記被復号サブストリームを合成して前記データを生成するためのデータマルチプレクサー（ＤＭ）と、
を更に備える、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
異なる波長のサブチャネルの組を含む光スーパーチャネルを介してデータを送信するためのシステムであって、
前記光スーパーチャネルを介して受信された光信号を受信し、逆多重化して、サブチャネルごとに１つの受信データストリームを含む受信データストリームの組を生成するための光波長デマルチプレクサー（ＷＤＭ）と、
サブチャネル受信機ごとに１つの受信データストリームを含む前記受信データストリームの組を受信するためのサブチャネル受信機の組であって、前記受信データストリームは前記光スーパーチャネルの異なるサブチャネルを介して送信される被符号化サブストリームの少なくとも一部を含み、１つのサブチャネル受信機が、前記受信データストリームの各被符号化サブストリームを統合的に復号するか、又は逐次的に復号して、被復号サブストリームの組を生成するための複数の復号器を備え、１つのサブチャネルのための前記受信データストリームは、チャネル間干渉（ＩＣＩ）に起因して受信される少なくとも１つのＩＣＩサブストリームと、前記サブチャネルを介して送信される少なくとも１つの非ＩＣＩサブストリームとを含み、前記サブチャネル受信機は、前記ＩＣＩのスペクトルに応じて前記ＩＣＩサブストリームをフィルタリングしてシンボル間干渉（ＩＳＩ）のスペクトルを等化するためのフィルターを含み、前記サブチャネル受信機の前記複数の復号器は、前記フィルタリングされたＩＣＩサブストリームを復号して被復号ＩＣＩサブストリームを生成し、該被復号ＩＣＩサブストリームを用いて、前記非ＩＣＩサブストリームを復号するように構成される、サブチャネル受信機の組と、
前記被復号サブストリームを合成して前記データを生成するためのデータマルチプレクサー（ＤＭ）と、
を備える、システム。
【請求項１８】
前記データを、サブチャネルごとに１つのデータストリームを含むデータストリームの組に分割するためのデータデマルチプレクサー（ＤＤＭ）と、
被符号化データストリームの組を生成するための、データストリームごとに１つのサブチャネル符号器を含むサブチャネル符号器の組であって、各サブチャネル符号器は、データストリームをサブストリームに分割することと、各サブストリームを異なる順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号で符号化することと、前記被符号化サブストリームを異なる電力で重ね合わせて、前記被符号化データストリームの組のうちの１つの被符号化データストリームを生成することとを行うように構成される、サブチャネル符号器の組と、
前記被符号化データストリームの組を多重化し、前記多重化された被符号化データストリームを、前記光スーパーチャネルの前記サブチャネルを介して送信するための光波長マルチプレクサー（ＷＭ）と、
を更に備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
異なる周波数のサブチャネルの組を含む光スーパーチャネルを介してデータを送受信するための方法であって、
前記データを、サブチャネルごとに１つのデータストリームを含むデータストリームの組に分割することと、
各データストリームをサブストリームの組に分割することと、
各データストリームの各サブストリームを対応する順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号で符号化して、データストリームごとに被符号化サブストリームの組を生成することであって、前記被符号化サブストリームの組内の少なくとも２つの被符号化サブストリームは異なるＦＥＣ符号で符号化されることと、
各データストリームの前記被符号化サブストリームの組を重ね合わせて、被符号化データストリームの組を生成することであって、該被符号化サブストリームの組内の少なくとも２つの被符号化サブストリームは異なる電力で重ね合わせられることと、
前記被符号化データストリームの組を変換し、多重化して、光信号を生成することと、
前記光スーパーチャネルの前記サブチャネルの組を介して前記光信号を送信することと、
前記光信号を受信し、逆多重化し、変換して、サブチャネルごとに１つの受信データストリームを含む受信データストリームの組を生成することであって、前記受信データストリームは、異なるサブチャネルを介して送信された被符号化サブストリームの少なくとも一部を含むことと、
各受信データストリームの前記被符号化サブストリームを復号して、被復号サブストリームの組を生成することと、
前記被復号サブストリームを合成して前記データを生成することであって、１つのサブチャネルのための前記受信データストリームは、チャネル間干渉（ＩＣＩ）に起因して受信される少なくとも１つのＩＣＩサブストリームと、前記サブチャネルを介して送信される少なくとも１つの非ＩＣＩサブストリームを含むことと、
前記ＩＣＩのスペクトルに応じて前記ＩＣＩサブストリームをフィルタリングして、シンボル間干渉（ＩＳＩ）を等化することと、
前記フィルタリングされたＩＣＩサブストリームを復号して、被復号ＩＣＩサブストリームを生成することと、
前記被復号ＩＣＩサブストリームを用いて前記非ＩＣＩサブストリームを復号することと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的にはコヒーレント光通信システムに関し、より詳細には光スーパーチャネルを介してデータを送信することに関する。
【背景技術】
【０００２】
コヒーレント光通信によれば、通常、２０００ｋｍを超えるロングホール光伝送ネットワークを介して、高いデータレートにおいてデータを送信できるようになる。コヒーレント検出器では、受信された位相変調光信号が、デジタル化される必要がある。受信信号をデジタル化するには、高速のアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）が必要とされる。しかしながら、１００Ｇビット／秒より高いデータレートにおける単一波長コヒーレント検出の場合、シリアルＡＤＣのサンプリングレートを上げるのは困難である。
【０００３】
スーパーチャネル伝送技法は高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ）を発展させたものであり、複数の光搬送波が単一のスーパーチャネル上に合成されて、全体としてより高速のデータレートを実現し、単一の動作サイクルにおいて使用される。スーパーチャネルは、例えば、１００Ｇビット／秒の単一波長チャネルというより、各波長がＡＤＣコンポーネントによって許される最大データレートにおいてサブチャネルとして動作する多波長信号を用いる。
【０００４】
スーパーチャネルと従来の波長分割多重（ＷＤＭ）との顕著な１つの違いは、異なるサブチャネルの周波数間の間隔のサイズである。スーパーチャネルは、データのアド、ドロップ及びルーティングの観点からスーパーチャネルが単一の広帯域チャネルとして実効的に動作するように、サブチャネルの波長間の間隔のサイズを小さくすることができる。種々の技法を用いて、サブチャネル周波数間隔をＭＨｚレンジまで下げることができる。これらの技法は、直交帯域多重（ＯＢＭ：orthogonal-band-multiplexing）、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：orthogonal frequency division multiplexing）、ガードインターバルなし（ＮＧＩ：no guard interval）−ＯＦＤＭ、ナイキストＷＤＭ、及びマルチチャネル等化（ＭＣＥ：multi-channel equalization）−ＷＤＭを含む。
【０００５】
しかしながら、異なるサブチャネルの周波数間の間隔のサイズが小さいと、サブチャネル上で送信される信号内にチャネル間干渉（ＩＣＩ：inter-channel interference）が生じるおそれがある。ＩＣＩは、受信信号内の付加雑音と見なされ、受信データは、ときに法外に大きな全体雑音を受けて再生されなければならない。ＩＣＩを回避するために、従来のシステムは、ＩＣＩを最小化するために、例えば、平方根二乗余弦（ＲＲＣ：root-raised-cosine）フィルターを用いて送信信号をフィルタリングする。例えば、特許文献１を参照されたい。しかしながら、そのようなフィルターは送信信号内の幾つかのデータを抑圧し、それにより、送信レートの低下につながるおそれがある。
【０００６】
したがって、同じファイバー内でサブチャネルの組によって形成される光スーパーチャネルを介して送信される信号のＩＣＩを取り扱う際の異なる手法が当該技術分野において必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０３０１１４２号
【発明の概要】
【０００８】
本発明の幾つかの実施形態は、スーパーチャネルのサブチャネルを介して送信される信号のチャネル間干渉（ＩＣＩ）が、雑音と見なされるのではなく、周波数の観点で隣接するサブチャネルを介して送信されるデータと見なされるべきであるという理解に基づく。この理解に基づいて、幾つかの実施形態は、より大きな雑音を受けている意図したサブチャネルを介して送信された、より小さなデータを復号する代わりに、より小さな雑音を受けている隣接するサブチャネルを介して送信された、より大きなデータを統合的に復号する。
【０００９】
本発明の幾つかの実施形態は、ＩＣＩを低減するために信号をフィルタリングする代わりに、サブチャネルごとに受信機において統合的に復号するのに有利なように、信号をフィルタリングしてＩＣＩのスペクトルを整形する。例えば、一実施形態は、送信信号をフィルタリングしてＩＣＩの電力の密度を高める。ＩＣＩ電力の密度を高めることにより、受信機において復号することができるＩＣＩデータの割合が高まる。
【００１０】
しかしながら、ＩＣＩは、光スーパーチャネルのサブチャネル間の周波数間隔に起因する周波数オフセットに伴ってシンボル間干渉（ＩＳＩ：inter-symbol interference）を引き起こす。本発明の幾つかの実施形態は、ＩＣＩのスペクトルを知ることによって、隣接するサブチャネル上で送信されるデータストリームの部分を復号するためにＩＳＩを等化できるようになるという別の理解に基づく。
【００１１】
さらに、幾つかの実施形態は、状況によっては、より大きなデータの統合復号が、送信のデータレートを制限する可能性があるという認識に基づく。この認識に基づいて、幾つかの実施形態は、送信データストリームを、複数のより小さな部分に分割し、隣接するサブチャネルを介して送信されるデータの部分の種々の組み合わせを統合的に復号する。
【００１２】
例えば、一実施形態は、韓−小林（Han-Kobayashi）原理に従って、データを共通部分及び個別部分に分割する。この実施形態は、隣接するサブチャネルを介して送信されるデータストリームの共通部分を統合的に復号し、ＩＣＩサブチャネルデータのそれらの部分を相殺して、意図したサブチャネルを介して送信された個別部分を復号する。幾つかの実施形態は、この原理をスーパーチャネル伝送に拡張し、複数キャリア干渉チャネルに対して３つ以上の分割が実行される。
【００１３】
幾つかの実施形態は、単一キャリア干渉の場合だけでなく、ＩＣＩの場合のような複数キャリア干渉の場合にもダーティーペーパー符号化（ＤＣＰ：dirty-paper coding）を使用できるという別の理解に基づく。そのために、幾つかの実施形態は、複数の送信機がデータの少なくとも幾つかの部分を共有するとき、ＤＰＣ原理に基づく協調重ね合わせ符号化（cooperative super-position coding）を使用する。ＤＰＣは、ＩＣＩの影響を少なくするために、送信データストリームの干渉アライメントを使用する。
【００１４】
幾つかの実施形態では、ＩＣＩスペクトル及びサブチャネル信号対雑音比（ＳＮＲ）に関連する情報を用いて、信頼性及び／又はデータレートを最大化するために、フィルター整形だけでなく、サブストリームの符号化率及び重ね合わせ符号化の電力構成（power arrangement）も適応的に調整される。
【００１５】
したがって、一実施形態は、異なる周波数のサブチャネルの組を含む光スーパーチャネルを介して送信機から受信機にデータを送信するための方法を開示する。本方法は、データを、サブチャネルごとに１つのデータストリームを含むデータストリームの組に分割することと、各データストリームをサブストリームの組に分割することと、各データストリームの各サブストリームを対応する順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号で符号化して、データストリームごとに被符号化サブストリームの組を生成することであって、被符号化サブストリームの組内の少なくとも２つの被符号化サブストリームは異なるＦＥＣ符号で符号化されることと、各データストリームの被符号化サブストリームの組を重ね合わせて、被符号化データストリームの組を生成することであって、被符号化サブストリームの組内の少なくとも２つの被符号化サブストリームは異なる電力で重ね合わせられることと、被符号化データストリームの組を多重化して、光信号を生成することと、光スーパーチャネルのサブチャネルの組を介して光信号を送信することとを含む。
【００１６】
別の実施形態は、異なる波長のサブチャネルの組を含む光スーパーチャネルを介してデータを送信するためのシステムを開示し、本システムは、データを、サブチャネルごとに１つのデータストリームを含むデータストリームの組に分割するためのデータデマルチプレクサー（ＤＤＭ：data de-multiplexer）と、被符号化データストリームの組を生成するための、データストリームごとに１つのサブチャネル符号器を含むサブチャネル符号器の組であって、各サブチャネル符号器は、データストリームをサブストリームに分割することと、各サブストリームを異なる順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号で符号化することと、被符号化サブストリームを異なる電力で重ね合わせて、被符号化データストリームの組からなる被符号化データストリームを生成することとを行うように構成される、サブチャネル符号器の組と、被符号化データストリームの組を多重化し、多重化された被符号化データストリームを、光スーパーチャネルのサブチャネルを介して送信するための光波長マルチプレクサー（ＷＭ：wavelength multiplexer）とを備える。
【００１７】
更に別の実施形態は、異なる波長のサブチャネルの組を含む光スーパーチャネルを介してデータを送信するためのシステムを開示し、本システムは、サブチャネル受信機ごとに１つの受信データストリームを含む受信データストリームの組を受信するためのサブチャネル受信機の組であって、受信データストリームは光スーパーチャネルの異なるサブチャネルを介して送信された被符号化サブストリームの少なくとも一部を含み、サブチャネル受信機は、受信データストリームの各被符号化サブストリームを統合的又は逐次的に復号して、被復号サブストリームの組を生成するための複数の復号器を備える、サブチャネル受信機の組と、被復号サブストリームを合成してデータを生成するためのデータマルチプレクサー（ＤＭ：data multiplexer）とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の幾つかの実施形態による、スーパーチャネル伝送システムのブロック図である。
【図２Ａ】本発明の幾つかの実施形態による、光スーパーチャネルを介してデータを受信機に送信するためのスーパーチャネル送信機のブロック図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態による、サブチャネル符号器及びスペクトル整形フィルターの動作の概略図である。
【図３Ａ】本発明の幾つかの実施形態による、スーパーチャネル受信機のブロック図である。
【図３Ｂ】本発明の幾つかの実施形態による、サブチャネル復号器の概略図である。
【図４Ａ】一対のサブチャネル間のチャネル間干渉（ＩＣＩ）の電力及びスペクトルの周波数領域表現である。
【図４Ｂ】意図したサブチャネル及び隣接するサブチャネルを介して送信されたデータストリームの部分の時間領域表現である。
【図５】本発明の幾つかの実施形態による、スーパーチャネル送受信機最適化のための方法の概略図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態による、協調サブチャネル符号化のための方法のブロック図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態による、協調スーパーチャネル符号化の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、光ファイバーチャネルを介してデータを受信機に送信するためのスーパーチャネル伝送システムのブロック図を示す。送信側は、スーパーチャネル送信機１２０によってデータソース１１０からのデジタルデータを送信し、スーパーチャネル送信機は、異なる波長１２１のサブチャネルの組を介して送信されることになるデータストリームの組を生成する。データストリームは、光ファイバーチャネル１４０を介して送信するための光信号を形成するために、場合によっては、他の独立した波形１３１とともに、光波長マルチプレクサー（ＷＭ）１３０によって合成される。
【００２０】
受信機側では、光信号は最初に、光波長デマルチプレクサー（ＷＤＭ）１５０によって、複数の波長１５１、１６１に応じて分離される。それらの波長のうちの幾つか１５１は、スーパーチャネル受信機１６０に関連しない。他の関連する波長１６１から、スーパーチャネル受信機１６０は、データシンク１７０への送信データ１１０を再生する。本発明の幾つかの実施形態は、所与の帯域幅及びチャネル間隔の場合の送信のデータレートを高めるために、制御ブロック１８０を用いて、チャネル間干渉（ＩＣＩ）を監視し（１８１）、スーパーチャネル送受信機の順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号及び整形フィルターを調整する（１８２）ことによって、スーパーチャネル送信機１２０及びスーパーチャネル受信機１６０を最適化する。
【００２１】
図２Ａは、異なる波長１２１のサブチャネルの組によって形成される光スーパーチャネルを使用するスーパーチャネル送信機１２０のブロック図を示す。スーパーチャネル送信機は、データデマルチプレクサー（ＤＤＭ）２１０と、複数のサブチャネル送信機２２０及び２３０とを含む。ＤＤＭ２１０は、スーパーチャネルのサブチャネルの組を介して送信するために、データソース１１０からのデータをデータストリームの組２１１及び２１２に分割する。例えば、ＤＤＭは、種々のビットレート、例えば、４１６Ｇビット／秒の入力レートのソースデータを４分割することによって１０４Ｇビット／秒を有する、複数のデータストリームを生成する。データストリームの数、すなわち、Ｎは、スーパーチャネル送信機によって使用される波長サブチャネルの数に対応し、１より大きい任意の整数とすることができる。
【００２２】
データストリームの組２１１及び２１２は、サブチャネル符号器の組２２１及び２３１によって符号化される。幾つかの実施形態では、サブチャネル符号器は独立しているが、その一方で、符号器は、幾つかの代替の実施形態では協調して動作することができる。被符号化ストリームは、その後、例えば、スペクトル整形フィルタリングを実行するために、サブチャネルごとに電子プリプロセッサ２２２、２３２に送られる。一実施形態では、スペクトル整形フィルターは、非平方根二乗余弦（ＮＳ−ＲＲＣ：non-square-root raised cosine）フィルターを使用する。平方根二乗余弦（ＲＲＣ）フィルターとは対照的に、ＮＳ−ＲＲＣフィルターは、送信中にＩＣＩを保存しており、ＮＳ−ＲＲＣフィルターのパラメータは、送信のデータレートを最大化するように変更することができる。電子プリプロセッサ２２２、２３２は、分散及び非線形事前補償のような他の動作を実行することもできる。本発明の幾つかの実施形態は、チャネル間干渉（ＩＣＩ）を低減するために信号をフィルタリングする代わりに、スペクトル整形フィルターを用いて、ＩＣＩのスペクトルを整形し、スーパーチャネルの受信機において復号するのに有利なようにＩＣＩを保存する。データストリームは、その後、光波長２２４、２３４を生成するために、送信機光学系２２３、２３３、例えば、送信機光サブアセンブリ（ＴＯＳＡ）に送られる。
【００２３】
図２Ｂは、本発明の一実施形態による、各サブチャネル送信機２２０及び２３０の動作の概略を示す。これらの動作は、符号器２２１、２３１及びスペクトル整形フィルター２２２、２３２を用いて実施することができる。この実施形態は、状況によっては、より大きなデータの統合復号が送信のデータレートを制限する可能性があるという認識に基づく。また、複数の実施形態は、ＩＣＩに起因して受信されるデータストリームの部分を特別に等化することを伴う、スーパーチャネル伝送に対する韓−小林法の利点及び適応性の認識に基づく。
【００２４】
この認識に基づいて、各サブチャネル符号器２２１、２３１は、データストリームを、同等の部分、又は同等でない部分の組、すなわち、第１のサブストリーム２４１及び第Ｋのサブストリーム２４２のようなサブストリームに分割する（２４０）。異なるサブストリーム２４１、２４２は、データストリームごとに被符号化サブストリームの組２５３、２５４を生成するために、同じ、又は異なるＦＥＣ符号で個々に符号化される（２５１、２５２）。一実施形態では、受信機によって復号するのを容易にするために、ＦＥＣ符号は、データストリームごとに異なる、すなわち、固有である。例えば、第１のデータサブストリーム及び第Ｋのデータサブストリームはそれぞれ、第１のＦＥＣ符号２５１及び第ＫのＦＥＣ符号２５２によって符号化される。被符号化サブストリーム２５３、２５４は、サブチャネル送信機ごとに単一の被符号化データストリームを形成するために、同等の電力レベル又は同等でない電力レベル２６１で重ね合わせられる（２６０）。
【００２５】
データストリームごとのサブストリームの数、すなわち、Ｋは、１より大きい任意の整数とすることができ、サブチャネルの全ての取り得る組み合わせの全数までの範囲、すなわち、Ｋ＜２Ｎとすることができる。一実施形態では、Ｋ＝２が使用され、その場合、第１のサブストリームは意図したサブチャネル受信機においてのみ復号されるように個別であり、第２のサブストリームは全てのサブチャネル受信機において復号されるように共通である。
【００２６】
それに加えて、又はその代わりに、幾つかの実施形態は、データストリームをＫ＝４個のサブストリームに分割することによって、３つの隣接するサブチャネル（意図したサブチャネル、周波数の低い側において隣接するサブチャネル及び周波数の高い側において隣接する他方のサブチャネル）を考慮する。第１のサブストリームは意図したサブチャネル受信機専用であり、第２のサブストリームは全てのサブチャネル受信機用であり、第３のサブストリームは、意図したサブチャネル及び周波数の低い側の次のサブチャネルを含む２つの受信機用であり、第４のサブストリームは、意図したサブチャネル及び周波数の高い側の次のサブチャネルを含む２つの受信機用である。
【００２７】
幾つかの実施形態では、ＦＥＣ符号化サブストリームは、異なる電力レベル（Ｐ１，．．．，ＰＫ）２６１で重ね合わせられる（２６０）。重ね合わせられたデータストリームは、スペクトル整形のためにフィルタリングされ（２７０）、ＩＣＩスペクトル２７１はスペクトル整形フィルターのプロファイルによって部分的に決定される。一実施形態では、サブストリーム重ね合わせ２６０及びスペクトルフィルタリング２７０は、全てのサブストリームを合成するために、異なる電力レベルだけでなく、異なるスペクトルフィルターを用いて、統合的に実行される。一実施形態では、重ね合わせはサブストリームの加法の関数である。例えば、サブストリームｘ１及びｘ２を重ね合わせる結果として、ｓｑｒｔ（λ）ｘ１＋ｓｑｒｔ（１−λ）ｘ２が生成される。ただし、λは電力分割である。
【００２８】
幾つかの実施形態では、被符号化データストリームのフィルタリング２７０は、後に説明されるように、送信中にＩＣＩを保存するために、そして、ＩＣＩのスペクトルの全電力を制御し、送信のデータレートを最適化するために実行される。本発明の種々の実施形態において、送信のデータレートを最大化するために、データストリームを分割するためのデータレートの異なる組み合わせ、サブストリームを符号化するための異なるＦＥＣ符号、サブストリームを重ね合わせるための異なる電力、ＩＣＩのスペクトルを整形するためのフィルターの異なるプロファイルが使用される。
【００２９】
図３Ａは、本発明の幾つかの実施形態による、スーパーチャネル受信機１６０のブロック図を示す。ＷＤＭ１５０は、光信号として、光スーパーチャネルを介して受信された多重化された被符号化データストリームを受信し、逆多重化し、サブチャネルごとに１つの受信データストリーム３０１、３０２を含む受信データストリームの組を生成する。受信データストリームは、対応するサブチャネル受信機、例えば、３１０又は３２０に送られる。サブチャネル受信機は、受信データストリームの復号を助けるために、光フロントエンド３１１、３２１、例えば、受信機光サブアセンブリ（ＲＯＳＡ）復調器と、それに続く電気及び電子処理モジュール３１２、３２２とを含むことができる。例えば、電子処理モジュールは、ローパスフィルター、クロックタイミング再生、色分散再生、キャリア位相再生、非線形補償及び偏光再生を含む。一実施形態では、ローパスフィルターはＮＳ−ＲＲＣフィルターを使用する。受信データストリームは、復号するために、サブチャネル復号器の組３１３、３２３に個別に送られる。被復号データストリームは、その後、データ１１０を表すデータ１７０を生成するために、データマルチプレクサー（ＤＭ）３３０によって合成される。
【００３０】
本発明の種々の実施形態において、受信データストリームは、異なるサブチャネルを介して送信される被符号化データストリームの少なくとも一部を含む。例えば、１つのサブチャネルのための受信データストリームは、ＩＣＩに起因して受信される少なくとも１つのＩＣＩサブストリームと、意図したサブチャネルを介して送信される少なくとも１つの非ＩＣＩサブストリームとを含むことができる。幾つかの実施形態では、各サブチャネル受信機は、被復号サブストリームの組を生成するために、受信データストリームの各被符号化サブストリームを統合的又は逐次的に復号するための複数の復号器を備える。
【００３１】
図３Ｂは、サブチャネル符号器２２１、２３１によって符号化されたデータストリームを受信し、復号するためのサブチャネル復号器３１３、３２３の概略図を示す。この実施形態によれば、サブチャネル受信機は、ＩＳＩを等化するためにＩＣＩのスペクトルに応じてＩＣＩサブストリームをフィルタリングするためのフィルターを含み、サブチャネル受信機の複数の復号器は、被復号ＩＣＩサブストリームを生成するためにフィルタリングされたＩＣＩサブストリームを復号し、被復号ＩＣＩサブストリームを用いて非ＩＣＩサブストリームを復号するように構成される。
【００３２】
例えば、受信データストリーム３４０は、受信データストリーム３４０から共通サブストリームを引き出すために、１つ又は複数の等化フィルター３５１、３５２に送られる。例えば、一実施形態では、等化フィルターは、ＩＳＩを等化するための、他のサブチャネルのＩＣＩスペクトル２７１の整合フィルターである。一実施形態では、整合フィルターを使用するのではなく、雑音の非線形性を考慮に入れるために、統合最大事後確率（ＭＡＰ：maximum a posteriori probability）等化、又は最尤系列等化（ＭＬＳＥ：maximum-likelihood sequence equalization）が実行される。例えば、データサブストリーム可能性が非線形ＩＣＩスペクトルによって計算され、サブストリームを復号するために使用される対数尤度比（ＬＬＲ：log-likelihood ratio）を生成するために、受信データと比較される。
【００３３】
本発明の幾つかの実施形態では、共通データストリームの組３５３は、全ての異なるサブチャネル送信機によって送信されたサブストリームのうちの１つ又は組み合わせの少なくとも一部を含む。ＩＣＩ等化フィルターの数、すなわち、Ｊは、異なるサブチャネル送信機におけるデータサブストリームの数と、共通データ割当ての組み合わせとによって決まる。例えば、Ｎ＝４個のサブチャネル送信機がそれぞれ、Ｋ＝２個のサブストリームに分割する（すなわち、一方が個別サブストリーム用であり、他方が共通サブストリーム用である）とき、全サブストリームの数はＮＫ＝８であり、その中で、隣接するサブチャネルからの共通サブストリームの数はＪ＝（Ｎ−１）＝３である。
【００３４】
等化されたＩＣＩサブストリームは、ＩＣＩ  ＦＥＣ統合復号器３６０によって統合的に復号され、別の非ＩＣＩ  ＦＥＣ統合復号器３７０に提示される。例えば、ＩＣＩ  ＦＥＣ統合復号器は、サブストリームのＦＥＣ符号化率の昇順において、ＩＣＩサブストリームを逐次的に復号し、相殺するために、Ｊ個のカスケード接続されたＦＥＣ復号器によって実現される。非ＩＣＩ  ＦＥＣ統合復号器は、被復号ＩＣＩサブストリームを用いて、元の到来データ３４０から相殺し、意図したサブチャネルストリーム、すなわち、Ｋ個の異なるＦＥＣ符号化サブストリーム２５１、２５２を復号する。非ＩＣＩ  ＦＥＣ統合復号器は、逐次復号のためにＫ個のカスケード接続されたＦＥＣ復号器によって実現することもできる。被復号サブストリーム３８０はＤＭ３３０に送られる。
【００３５】
スーパーチャネル送受信機最適化
サブチャネル符号器内のデータ分割２４０は、光スーパーチャネル伝送のデータレートを最大化するために、本発明の幾つかの実施形態によって使用される融通性を高める。例えば、本発明の幾つかの実施形態は、データストリームを分割するためのデータレートと、サブストリームを重ね合わせるための電力比と、サブストリームを符号化するためのレート及びＦＥＣ符号と、１つ又は複数のサブチャネル受信機の復号器による共通サブストリームの個別復号又は統合復号、及び１つ又は複数のサブチャネル受信機の復号器による個別のサブストリームの個別復号又は統合復号を含むことができる、統合復号の組み合わせとの、種々の組み合わせを使用する。ＦＥＣ符号、電力比及びスペクトル整形フィルターは、隣接するサブチャネルを介してのＩＣＩスペクトルを考慮することによって、光通信のデータレートを改善するように最適化される（１８０）。本発明の幾つかの実施形態では、最適化は、適切にプログラムされたプロセッサを用いて実行される。
【００３６】
図４Ａは、２つの隣接するサブチャネルのＩＣＩスペクトルの周波数領域表現を示す。この例では、第１のサブチャネル４０１及び第２のサブチャネル４０２は、或る周波数間隔だけ分離された同一のスペクトルを有する。第１のサブチャネル及び第２のサブチャネルのスペクトルは、ＩＣＩを引き起こすように重なり合う。２つのサブチャネルスペクトルの重なりを画定する曲線４０３がＩＣＩスペクトルを決定し、曲線４０３下の面積がＩＣＩの全電力を決定する。
【００３７】
ＩＣＩスペクトル及び電力は、平方根二乗余弦（ＲＲＣ）フィルター、ベッセルフィルター、バターワースフィルター、超ガウスフィルター等の送信機フィルター及び受信機フィルターによって決まる。本発明の幾つかの実施形態は、ＩＣＩの電力を保存するためにフィルターを調整する。ＩＣＩは、ナイキスト条件の違反に起因するシンボル間干渉（ＩＳＩ）と、光スーパーチャネルのサブチャネル間の周波数間隔に起因する周波数オフセットとを有する。本発明の幾つかの実施形態は、隣接するサブチャネル上で送信されるデータストリームの部分を復号するために、ＩＣＩのスペクトルに関する知識を使用する。ＩＣＩ電力は、復号することができるＩＣＩデータの割合を高める。
【００３８】
幾つかの実施形態では、ＩＣＩ電力は、異なる帯域幅を有する非相互（non-reciprocal）フィルター対を使用することによって調整される。例えば、送信機は周波数領域伝達関数
【数１】
0006324620.tif 000002
を有するＮＳ−ＲＲＣフィルターを使用する。ただし、Ｂはボーレートであり、αはロールオフファクターであり、εは指数である。受信機は、ロールオフファクター及び／又は指数値が送信機とは異なる別のＮＳ−ＲＲＣフィルターを使用する。指数が０．５に設定され、結果として、送信機及び受信機の両方の場合のロールオフファクターが同一である二乗ＲＲＣフィルターとは対照的に、本発明の幾つかの実施形態は、ＩＣＩデータのための所望の電力を達成するために、ロールオフファクター及び指数値を調整する。
【００３９】
図４Ｂは、第１のサブチャネル４１０を介して送信される第１のデータストリームと、隣接する、例えば、第２のサブチャネル４１１、４１２を介して送信されるＩＣＩデータストリームとの時間領域インパルス応答を示す。一方のＩＣＩインパルス応答４１１は、ロールオフファクターα＝０．２のＲＲＣフィルターによってフィルタリングされるデータストリームの例であるのに対し、他方のＩＣＩインパルス応答４１２は、ロールオフファクターα＝０．０５のフィルターである。ＩＣＩスペクトルはメモリ（memory）を有するので、ＩＣＩインパルス応答４１１、４１２は、幾つかのシンボルにわたって分布する非ゼロの信号エネルギーを有し、ＩＳＩにつながる。受信機では、ＩＣＩインパルス応答を用いて、隣接するサブチャネルの部分を復号する。ＩＳＩメモリ長は、フィルターの、ロールオフファクターが小さく、帯域が狭いほど長くなる。ＩＳＩメモリは、サブチャネル受信機において共通サブストリームを受信するためにＩＣＩ電力を決定する。
【００４０】
例えば、２つのサブチャネル送信機が、サブチャネル周波数ｆ１及びｆ２において、それぞれ被符号化変調データストリームｓ１及びｓ２を送信する。ボーレートによって正規化されたサブチャネル間隔はδｆ＝（ｆ２−ｆ１）／Ｂである。スーパーチャネル伝送の場合、サブチャネル間隔は、δｆ＜１＋αのように狭く、ＩＣＩ４０３につながる（図４Ａは、δｆ＝０．８５及びα＝０．２の場合である）。
【００４１】
第１のサブチャネル受信機ｒ１及び第２のサブチャネル受信機ｒ２の場合のシステムモデルは、それぞれ以下のように簡単にすることができる。
【数２】
0006324620.tif 000003
ただし、βは干渉電力と所望の信号電力との間の比であり、ｎｋはρの信号対雑音電力比（ＳＮＲ）の場合に１／ρの分散を有する付加ガウス雑音である。データレートの和を最大化するために、異なるロールオフファクターα及び指数εでフィルター形状を調整することによって、βの干渉比を変更する。
【００４２】
幾つかの実施形態は、ＩＳＩメモリ及び／又はＩＣＩの位相回転を考慮に入れることによって、式（１）〜式（２）の場合のようにＩＣＩのモデルを変更する。例えば、ＩＣＩのインパルス応答の大きさは、図４Ｂの例の場合のようなＩＳＩメモリを有する。所望の信号４１０のインパルス応答は、フィルターがナイキスト基準を満たすので、シンボルタイミングの整数倍においてＩＳＩを有しない。ＩＣＩ４１１の場合のインパルス応答のピーク電力は所望の信号より低いが、ＩＣＩ４１２は、特にロールオフファクターが小さいほど長いメモリを有する。
【００４３】
それゆえ、幾つかの実施形態は、統合復号のために干渉信号を復号するために等化器を使用する。Ｌ及びｈ（ｚ）をそれぞれ、等化器メモリ長及びＩＣＩ信号のインパルス応答とする。有限メモリＭＡＰ等化を使用するとき、メモリ
【数３】
0006324620.tif 000004
内の信号電力は、干渉電力βに寄与し、メモリの外側にある残りは、雑音分散１／ρに付加される。
【００４４】
図５は、本発明の幾つかの実施形態による、スーパーチャネル送受信機最適化１８０のための方法の概略図である。そのシステムは、スーパーチャネルの各サブチャネルにおける干渉及びＳＮＲの解析と、符号化／復号手順を変更するための送信機及び受信機への指示とに基づいて、ＦＥＣ符号及びスペクトル整形フィルターを最適化する。その解析は、光領域内の測定に基づくことができるか、又はサブチャネル送受信機に与えられる設定に基づくことができる。
【００４５】
それらの実施形態は、サブチャネル間の周波数間隔５１０と、スーパーチャネルを介して送信するためのスペクトル整形フィルターの送信機（Ｔｘ）フィルタープロファイル５２０とを用いて、ＩＣＩ電力レベル５３０及びＩＣＩスペクトル５４０を決定する。例えば、ＩＣＩスペクトル及びインパルス応答ｈ（ｚ）は、送信機ＮＳ−ＲＲＣフィルター及び受信機ＮＳ−ＲＲＣフィルターとδｆサブチャネル間隔との畳み込みになり、それにより、経時的に位相回転が生じる。ＩＣＩ電力βは、等化メモリＬ内の全電力スペクトル、すなわち、
【数４】
0006324620.tif 000005
に比例する。
【００４６】
幾つかの実施形態は、ＩＣＩ電力レベル５３０を用いて、全てのサブチャネル送信機の場合の重ね合わせ電力比５５０及びＦＥＣ符号の符号化率分布５６０を決定する。それらの実施形態は、サブチャネル送信機ごとの電力比５５０を用いて、データサブストリームを重ね合わせるための異なる電力レベル２６１を割り当てる。同様に、それらの実施形態は、ＦＥＣ２５１、２５２の異なる符号及び符号化率を決定する。
【００４７】
例えば、被符号化データストリームｓｋは、サブストリームｕｋ及びｗｋの２つのコードワードの重ね合わせである。サブストリームｕｋは、意図したサブチャネル受信機においてのみ復号される個別サブストリームである。サブストリームｗｋは、隣接するサブチャネルのための受信機において復号される共通サブストリームである。個別サブストリームｕｋ及び共通サブストリームｗｋための２つのコードワードは、電力比分割λｋ及び１−λｋで重ね合わせられる。対称な電力分割の場合、すなわち、２つのサブチャネル送信機が同一の電力分割λ１＝λ２の場合の実施形態の達成可能なデータレートは、
【数５】
0006324620.tif 000006
である。ただし、
【数６】
0006324620.tif 000007
であり、Ｃ（ρ）＝ｌｏｇ２（１＋ρ）である。最大データレートを達成する一実施形態は、ＩＣＩ電力β及びＳＮＲρに応じて、以下のように与えられる最適な電力分割を使用する。
【数７】
0006324620.tif 000008
【００４８】
一実施形態は、ＳＮＲが高い状況においてわずかに高いデータレートを達成するために、λ１＝０及びλ２＞０を有する非対称な電力分割を使用し、すなわち、一方のサブチャネル送信機が共通サブストリームのみを送り、他方のサブチャネル送信機が個別サブストリーム及び共通サブストリームの両方を送る。例えば、最適な電力分割λ２は以下の式の平方根である。
【数８】
0006324620.tif 000009
その式は数値的に解くことができる。
【００４９】
さらに、幾つかの実施形態は、ＩＣＩのスペクトル、電力及びＳＮＲに従って、ＦＥＣ符号のデータレート分布５６０を求める。データストリームを同等でないサブストリーム２４１、２４２に分割する（２４０）ためにデータレートを使用することができる。例えば、第１のサブチャネル送信機の個別サブストリームは、
【数９】
0006324620.tif 000010
のＦＥＣ符号化率を使用し、第２のサブチャネル送信機の個別サブストリームは
【数１０】
0006324620.tif 000011
のＦＥＣ符号化率を使用する。第１のサブチャネル送信機の共通サブストリームは、ＳＮＲに応じて、
【数１１】
0006324620.tif 000012
又は
【数１２】
0006324620.tif 000013
のＦＥＣ符号化率を使用し、第２のサブチャネル送信機の共通サブストリームは、ＳＮＲに応じて、
【数１３】
0006324620.tif 000014
又は
【数１４】
0006324620.tif 000015
のＦＥＣ符号化率を使用する。
【００５０】
本発明の幾つかの実施形態は、スペクトルを用いて、送信機フィルタープロファイル５２０及び受信フィルタープロファイル５７０を更に最適化する。例えば、ＮＳ−ＲＲＣフィルターのロールオフファクターα及び指数値εを調整することにより、等化フィルターメモリＬ内の全ＩＣＩ電力βを変更する。その実施形態は、式（３）において取り得る最大データレートＲＨＫを有するように、ＳＮＲρに応じて、それらのフィルター値を最適化する。幾つかの実施形態は、波長依存非線形チャネルのためのフィルタープロファイルを動的に最適化するために、送信中に干渉チャネル及びＳＮＲをリアルタイムに解析する。
【００５１】
例えば、一実施形態では、最適化モジュール１８０は、データコマンド１８１、１８２の送信中のスーパーチャネルのサブチャネルごとのＩＣＩのスペクトル及びＳＮＲの変化を検出し、変化を検出するのに応答して、データレート及び電力比のうちの１つ又は組み合わせを変更する。幾つかの実施形態では、最適化モジュールは、終了条件、すなわち、所定の繰り返し数が満たされるまで、フィルタリングのロールオフファクター及び指数を繰り返し求める。例えば、一実施形態では、各繰り返しは、ＩＣＩのスペクトル及び電力の場合のデータレートを求めることと、例えば、式（３）の勾配更新を用いて、フィルタリングのロールオフファクター及び指数を調整し、データレートを高めることとを含む。
【００５２】
協調スーパーチャネル伝送
本発明の幾つかの実施形態は、協調スーパーチャネル伝送を使用し、すなわち、１つのサブチャネル送信機が、他のサブチャネル送信機によって送信されるデータストリームの少なくとも一部についての情報を使用する。例えば、幾つかの実施形態は、あらかじめ干渉を相殺するために、ダーティーペーパー符号化（ＤＰＣ）を使用する。
【００５３】
例えば、一実施形態は、入れ子統合（nested joint）ＦＥＣ符号に基づいて異なるデータストリームのサブストリームの少なくとも幾つかを協調的に符号化し、ＩＣＩを低減するために、ＤＰＣを用いて異なるデータストリームの被符号化データストリームのうちの少なくとも幾つかを重ね合わせる。例えば、入れ子統合ＦＥＣ符号は、トムリンソン−原島（Tomlinson-Harashima）プリコーディング（ＴＨＰ）を伴う低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号とすることができ、２チャネルにわたるデータレートの和を達成する。
【数１５】
0006324620.tif 000016
ただし、λは第１のサブチャネル及び第２のサブチャネルへの電力割当てを決定する。一実施形態は、データレートの和を最大化するために、サブチャネル送信機への同等でない電力割当てを使用し、その場合に、最適な電力は
【数１６】
0006324620.tif 000017
によって与えられる。
【００５４】
図６Ａは、協調サブチャネル符号器の概略図を示す。到来するデータストリーム６０１は、他のＮ−１個の符号器６２０と共有される。到来するデータストリーム６０１と、スーパーチャネルの他のＮ−１個のサブチャネル６４０からのデータとを用いて、統合符号化が実行される。更に処理するために被符号化データストリームが送られる（６７０）前に、統合符号器６３０の出力と、他のＮ−１個の符号器６５０からのメッセージとを用いて、重み付け重ね合わせが実行される（６６０）。例えば、統合ＦＥＣ符号器６３０は、ＤＰＣ原理を実現するために、入れ子反復累積（repeat-accumulate）符号を含む。重み付けデータ重ね合わせ６６０は、受信機からのＩＣＩスペクトル情報を用いて、ＤＰＣ原理に基づいて、その情報を相殺する。
【００５５】
図６Ｂは、本発明の幾つかの実施形態による、Ｎ個のサブチャネル符号器６１０、６１１、６１２、６１３を備える櫛形ＤＰＣ協調符号化スーパーチャネル送信機の概略図を示す。それらの実施形態は、ＩＣＩが一般に最も近隣にあるサブチャネル、例えば、隣接するサブチャネルに由来するという認識に基づく。したがって、幾つかの実施形態は、協調符号化及び非協調符号化を交互に行う。
【００５６】
例えば、各サブチャネル符号器は、被符号化データストリーム６７０、６７１、６７２、６７３、６７４を生成するために、ＤＤＭ２１０からの到来データ６０１、６０２、６０３、６０４、６０５を符号化する。この実施形態は、奇数サブチャネルにおいて協調符号器６１０、６１２を使用し、偶数サブチャネルにおいて非協調符号器６１１、６１３を使用する。非協調符号器は最初に、他のサブチャネルに関するデータを使用することなく、到来するデータストリームを符号化する。次に、協調符号器が、最も近隣にあるサブチャネルからのデータを用いて、データストリームを符号化する。例えば、第１のサブチャネル符号器６１０は、第２のサブチャネル符号器６１１からのデータ６５０とともに入れ子統合ＦＥＣ符号６３０を使用し、第３のサブチャネル符号器６１２は、第２のサブチャネル符号器６１１からのデータ６５１及び第４のサブチャネル符号器６１３からのデータ６５２の両方を送り込まれる。
【図１】
0006324620.tif 000019
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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