(57)【要約】【課題】低コストと高い伝送容量とを両立する伝送システム等を提供する。【解決手段】  伝送システムは、１つの伝送路、または、相互に隣接する２つ以上の伝送路を介して信号を伝送可能な伝送手段を複数有し、伝送手段は、伝送路が２つ以上である場合に、伝送路を介して略同じまたは同じ方向に信号を伝送する通信手段と、伝送路が２つ以上である場合に、伝送路を介して伝送する場合に干渉し合う信号を分離する分離手段とを含み、隣接する伝送手段は、略逆または逆方向に信号を伝送する。【選択図】  図１
2016015608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの伝送路、または、相互に隣接する２つ以上の伝送路を介して信号を伝送可能な伝送手段を複数備え、
前記伝送手段は、
前記伝送路が２つ以上である場合に、前記伝送路を介して略同じまたは同じ方向に前記信号を伝送する通信手段と、
前記伝送路が２つ以上である場合に、前記伝送路を介して伝送する場合に干渉し合う前記信号を分離する分離手段と
を含み、
隣接する前記伝送手段は、略逆または逆方向に前記信号を伝送する
ことを特徴とする伝送システム。
【請求項２】
前記伝送路は、光信号を伝送するマルチコアファイバである
ことを特徴とする請求項１に記載の伝送システム。
【請求項３】
前記分離手段は、フィルタを用いて複数の信号を分離するＭＩＭＯ処理を実行する
ことを特徴とする請求項２に記載の伝送システム。
【請求項４】
前記伝送手段は、
入力された信号に基づき、光源が発する光から分岐された光を前記信号に変換し、前記伝送路に送信する送信手段
をさらに備える
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の伝送システム。
【請求項５】
前記送信手段は、
前記略同じまたは同じ方向に伝送する信号を混合することにより混合信号を作成する混合手段
をさらに備え、
前記送信手段は、前記通信手段を介して前記混合信号を送信し、
前記分離手段は、前記混合信号から前記信号を分離する
ことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の伝送システム。
【請求項６】
前記複数の伝送手段における前記伝送路であるマルチコアファイバをなす複数のコアのうち、一部のコアの配置態様がなす形状が、所定の態様をなすクラッド
をさらに備え、
前記所定の態様が６角形状である場合に、前伝送手段が信号を伝送する前記伝送路において、前記一部のコアの配置態様がなす形状が３角形状である
ことを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の伝送システム。
【請求項７】
前記配置態様が４角形状である場合に、前伝送手段が信号を伝送する前記伝送路において、前記一部のコアの配置態様がなす形状は４角形状である
ことを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の伝送システム。
【請求項８】
前記複数の伝送路の数は、異なる前記伝送手段において、同じである
ことを特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれかに記載の伝送システム。
【請求項９】
前記伝送手段において、前記隣接する複数の伝送路の本数は、３以下である
ことを特徴とする請求項２乃至請求項８のいずれかに記載の伝送システム。
【請求項１０】
１つの伝送路、または、相互に隣接する２つ以上の伝送路を介して信号を伝送可能な伝送手段を複数個備える伝送システムを用いて、前記伝送路が２つ以上である場合に、前記伝送路を介して、略同じまたは同じ方向に前記信号を伝送し、前記伝送路を介して伝送する場合に干渉し合う前記信号を分離し、さらに、隣接する前記伝送手段において、略逆または逆方向に前記信号を伝送することを特徴とする伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号を伝送可能な伝送システム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信データに関するトラフィックは、増加の一途を辿っている。遠く離れた地点間でデータを効率的に伝送するために、光ファイバを用いる技術に対して、伝送容量（伝送性能）を高くする要望がある。光ファイバは、コア（ｃｏｒｅ）と、該コアの外側にあるクラッド（ｃｌａｄ）と、該コア及び該クラッドを覆う被覆とを含む層構造を有する。
【０００３】
シングルモードファイバは、長距離光伝送で一般的に使用される光ファイバであり、信号（光）が光ファイバのごく狭い中心部（コア）である伝送路（経路）を通る。シングルモードファイバにおいて、光ファイバに含まれる１つのコアに入力できる光の強度は、該光ファイバに関する非線形効果等を受けることにより制限される。このため、シングルモードファイバ１本当たりの伝送容量には限界がある。
【０００４】
そこで、光ファイバが有する伝送容量を増やすことを目的として、光ファイバにおける空間を利用することにより、光信号を多重化し、多重化した信号を伝送する空間多重伝送技術の検討が行われている。
【０００５】
マルチコアファイバは、空間多重伝送技術を実現する伝送路の１つである。マルチコアファイバは、１本のクラッド中に複数のコアを有する。１本のクラッド中にＮ（Ｎ≧２）本のコアがある場合に、該マルチコアファイバは、それぞれのコアで異なる光信号を伝送することにより、１本のコアを有するシングルモードファイバが有する伝送容量のＮ倍の伝送容量を有する。
【０００６】
伝送容量の大きな空間多重伝送を実現するためには、光ファイバに存在する空間に関して、高い利用効率を実現する必要がある。
【０００７】
マルチコアファイバにおいて、複数のコア間の距離を短くすること、すなわち、より多くのコアを１つのクラッドに配置することにより、該光ファイバの伝送容量は増大する。しかし、複数のコア間の距離を短くする場合に、該コア間においてクロストークが生じる。この理由は、信号がコア内を進むにつれて、信号が、お互いに干渉するからである。したがって、信号に関する品質は、クロストークに起因して低下する。
【０００８】
非特許文献１は、１本のクラッド中に７本のコアを有するマルチコアファイバに関して、（−５４ｄＢ（デジベル）÷１００ｋｍ（キロメートル））程度の光強度が別のコアに漏れ出すことを開示する。
【０００９】
マルチコアファイバにおいて、１本のクラッド中におけるコア数を増やすことにより、１本の光ファイバが有する伝送容量は、さらに増加する。しかし、この場合に、上述したクロストークが引き起こす品質低下は、課題である。
【００１０】
一方、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ＿Ｉｎｐｕｔ＿Ｍｕｌｔｉｐｌｅ＿Ｏｕｔｐｕｔ＿（ＭＩＭＯ）処理は、光ファイバを経由する信号を受信する受信部において、干渉した信号を分離する処理を表す。すなわち、ＭＩＭＯ処理は、デジタル信号処理を用いて、干渉した信号を分離する（クロストークに起因する混合を分離する場合に、「クロストークを補償する」と表す）技術の１つである。ＭＩＭＯ処理は、たとえば、特定の複数の伝搬モードの結合がほぼ不可避なマルチモード伝送技術において実行される。非特許文献２は、マルチモード（モード数は３）ファイバに関するＭＩＭＯ処理を開示する。
【００１１】
非特許文献３が開示する技術は、マルチモード（モード数は５）ファイバに関して、非縮退モード間においては、伝搬定数の差を大きくすることにより、異なるモードが結合することを抑制する。また、該技術は、縮退モード間において、ＭＩＭＯ処理を実行することにより、結合したモードを分離する。該技術によれば、ＭＩＭＯ処理が１つの２×２のサイズを有するＭＩＭＯ処理と、２つの４×４のサイズを有するＭＩＭＯ処理とに分解される。したがって、該技術は、モード数に対して、ＭＩＭＯ処理におけるデジタル信号処理に要する計算リソースが増大するのを抑制する効果を有する。
【００１２】
同様に、マルチコアファイバにおいて生じるクロストークに関しても、ＭＩＭＯ処理は、干渉した信号を分離する技術の１つである。しかし、マルチコアファイバに関して想定するコア数は、たとえば、１０本と多い。したがって、偏波多重を含めると（（２×Ｎ）×（２×Ｎ））のサイズを有するＭＩＭＯ処理が必要となり、これは、必要となる計算リソースが大きすぎるので、実際に用いることはできない。
【００１３】
また、特許文献１は、信号を送信する送信部と、該信号を受信する受信部との間におけるチャネル特性を推定し、推定したチャネル特性に基づいて、送信データ系列を出力する通信システムを開示する。送信部は、複数の信号を合成することにより合成信号を作成し、光ファイバを介して、該合成信号を受信部に送信する。受信部は、該合成信号を受信し、合成信号から複数の信号を分離する。次に、受信部は、該複数の信号に基づき、チャネル特性を推定し、該チャネル特性を用いて、複数の信号から送信データ系列を出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１２−２３８９３１号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】Ｔ．  Ｈａｙａｓｈｉ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｄｅｓｉｇｎ＿ａｎｄ＿ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ＿ｏｆ＿ｕｌｔｒａ−ｌｏｗ＿ｃｒｏｓｓｔａｌｋ＿ａｎｄ＿ｌｏｗ−ｌｏｓｓ＿ｍｕｌｔｉ−ｃｏｒｅ＿ｆｉｂｅｒ，  Ｏｐｔ．  Ｅｘｐｒｅｓｓ  １９，  １６５７６  （２０１１）．
【非特許文献２】Ｓ．  Ｒａｎｄｅｌ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｍｏｄｅ−Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ  ６×２０−ＧＢｄ  ＱＰＳＫ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｖｅｒ  １２００−ｋｍ  ＤＧＤ−Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｆｅｗ−Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ，  ＯＦＣ２０１２，  ＰＤＰ５Ｃ．５．
【非特許文献３】Ｃ．  Ｋｏｅｂｅｌｅ  ｅｔ  ａｌ．，  ４０ｋｍ＿Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ＿ｏｆ＿Ｆｉｖｅ＿Ｍｏｄｅ＿Ｄｉｖｉｓｉｏｎ＿Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ＿Ｄａｔａ＿Ｓｔｒｅａｍｓ＿ａｔ＿１００Ｇｂ／ｓ＿ｗｉｔｈ＿ｌｏｗ＿ＭＩＭＯ−ＤＳＰ＿Ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ，  ＥＣＯＣ２０１１，  Ｔｈ．１３．Ｃ．３．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ＭＩＭＯ処理には、多くの計算リソースと、多くの消費電力を必要とする。
【００１７】
たとえば、マルチモード伝送技術において、ＭＩＭＯ処理を用いて、Ｎ（２≦Ｎ）個のモードが重ね合わせられた信号を、受信側における信号処理により分離する例を参照しながら課題について説明する。
【００１８】
重ね合わせの対象となるモードにおいて、それぞれ、偏波多重することを考慮すると、（（２×Ｎ）×（２×Ｎ））のサイズを有する行列型のフィルタ構造を用いるＭＩＭＯ処理が必要である。したがって、ＭＩＭＯ処理に要する計算リソース量等は、Ｎの２乗に比例する。
【００１９】
すなわち、非特許文献１乃至非特許文献３に開示される技術、及び、特許文献１に開示される技術を用いて、マルチモード伝送技術を実現するとしても、モード数が増大するにつれ、計算リソース量、及び、消費電力は急激に増大する。
【００２０】
そこで、本発明の主たる目的は、低コストと高い伝送容量とを両立する伝送システム等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前述の目的を達成するために、本発明の一態様において、伝送システムは、以下の構成を備える。
【００２２】
すなわち、伝送システムは、
１つの伝送路、または、相互に隣接する２つ以上の伝送路を介して信号を伝送可能な伝送手段
を複数備え、
前記伝送手段は、
前記伝送路が２つ以上である場合に、前記伝送路を介して略同じまたは同じ方向に前記信号を伝送する通信手段と、
前記伝送路が２つ以上である場合に、前記伝送路を介して伝送する場合に干渉し合う前記信号を分離する分離手段と
を含み、
隣接する前記伝送手段は、略逆または逆方向に前記信号を伝送する。
【００２３】
また、本発明の他の見地として、伝送方法は、
１つの伝送路、または、相互に隣接する２つ以上の伝送路を介して信号を伝送可能な伝送手段を複数個備える伝送システムを用いて、前記伝送路が２つ以上である場合に、前記伝送路を介して、略同じまたは同じ方向に前記信号を伝送し、前記伝送路を介して伝送する場合に干渉し合う前記信号を分離し、さらに、隣接する前記伝送手段において、略逆または逆方向に前記信号を伝送する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る伝送システム等によれば、低コストと高い伝送容量とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る伝送システムが有する構成の一例を示すブロック図である。
【図２】伝送システムが、信号を伝送する方向の一例を概念的に表す図である。
【図３】第１の実施形態に係る通信部が有する構成の一例を表すブロック図である。
【図４】伝送システムにおける増幅部が有する構成の一例を概念的に表すブロック図である。
【図５】第１の実施形態に係る送信部が有する構成の一例を表すブロック図である。
【図６】第１の実施形態に係る受信部が有する構成の一例を表すブロック図である。
【図７】６×６ＭＩＭＯ処理部の一例を概念的に表すブロック図である。
【図８】信号を伝送する伝送路数を表す図である。
【図９】伝送システムが、マルチコアファイバに信号を伝送する方向の一例を概念的に表す図である。
【図１０】分離部に関する計算の複雑さを表す図である。
【図１１】伝送システムが、マルチコアファイバに信号を伝送する方向の一例を概念的に表す図である。
【図１２】伝送システムが、マルチコアファイバに信号を伝送する方向の一例を概念的に表す図である。
【図１３】複数の伝送路がなす最外殻の配置態様が６角形状である、３７本の伝送路を有する伝送システムに関する空間利用率を表す図である。
【図１４】伝送システムが、信号を送信する方向の一例を概念的に表す図である。
【図１５】伝送システムが、信号を送信する方向の一例を概念的に表す図である。
【図１６】伝送システムが、信号を送信する方向の一例を概念的に表す図である。
【図１７】第１の実施形態に係る伝送システムにおいて、最小限のＭＩＭＯ処理に要する回路規模を表す図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係る伝送システムにおける送信部が有する構成を示すブロック図である。
【図１９】第２の実施形態に係る送信部が有する構成を表すブロック図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態に係る伝送システムにおける伝送路の配置の一例を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第３の実施形態に係る伝送システムにおける伝送路の配置の一例を示すブロック図である。
【図２２】本発明の第３の実施形態に係る伝送システムにおける伝送路の配置の一例を示すブロック図である。
【図２３】複数のコアがなす最外殻の配置態様が６角形状である１９本のコアを有するマルチコアファイバの断面図の一例を模式的に表す図である。
【図２４】１９本のコアを有するマルチコアファイバにおいて、隣接するコアに逆方向に伝送する信号を割り当てる一例を表す図である。
【図２５】１９本のコアを有するマルチコアファイバにおいて、隣接するコアに逆方向に伝送する信号を割り当てる一例を表す図である。
【図２６】１９本のコアを有するマルチコアファイバにおいて、隣接するコアに逆方向に伝送する信号を割り当てる一例を表す図である。
【図２７】３７本のコアを有するマルチコアファイバにおいて、隣接するコアに、逆方向に伝送する信号を割り当てる一例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
まず、発明の理解を容易にするため、本発明が解決しようとする課題を詳細に説明する。
【００２７】
図２３、及び、図２４を参照しながら、複数のコアがなす最外殻の形状（配置）が、正６角形状、または、略正６角形状（６角格子、以降、「６角形状」と表す）であるコアを有するマルチコアファイバ２００２において、低コストと高い伝送容量とを両立する伝送システムを構築する上での課題について説明する。図２３は、複数のコアがなす最外殻の配置が６角形状の態様を有する所定の態様に従い、１９本のコアを有するマルチコアファイバ２００２の断面図の一例を模式的に表す図である。図２４は、１９本のコアを有するマルチコアファイバ２００２において、隣接するコアに逆方向に伝送する信号を割り当てる一例を表す図である。
【００２８】
はじめに、図２３を参照しながら、「複数のコアがなす最外殻の形状が６角形状であるコア」なる記載の定義について説明する。マルチコアファイバ２００２は、その内部に１９本のコアを有する。係る１９本のコアの配置は、図２３に示すように、一部の複数のコア（コア２００１、コア２００７、コア２００８、コア２００９、コア２０１０、及び、コア２０１１）の配置態様が、６角形の各頂点をなす配置となっている。すなわち、この配置において、マルチコアファイバ２００２に配置された複数のコアのうち、最外殻に配置された当該一部のコアの配置の態様が６角形状であることが判る。そこで、以下の説明では、記載の便宜上から、このような配置態様を、「複数のコアがなす最外殻の形状が６角形状であるコア」と記述することとする。
【００２９】
さらに、上述した配置態様は、複数のコアの一部がｎ（ｎ≧３）角形の頂点をなす場合に、「複数のコアがなす最外殻の形状がｎ角形状であるコア」である配置態様である。さらに、上述した配置態様は、「複数のコアのうち一部のコアが外接する配置が、ｎ角形状である」配置態様（たとえば、図２３の破線２０２１）である。また、上述した配置態様は、「複数のコアのうち一部のコアの各中心点を結ぶ形状が、ｎ角形状である」配置態様（たとえば、図２３の破線２０２０）である。
【００３０】
６角形状配置は、円形のクラッドに対して、比較的空間効率良くコアを充填することが可能という特徴を持つ。
【００３１】
マルチコアファイバのコア間に発生するクロストーク量は、コア間の距離が短くなると急激に増大する。光ファイバのクラッド径は、曲げ耐性等を確保するために小さく保つ必要があり、際限なく大きくすることはできない。したがって、図２３に示すような多くのコアを含むファイバにおいて、コア間に生じるクロストークは、信号品質を劣化させる。この場合に、コア間に生じるクロストークのうち、コア間の距離が短い、すなわち、隣接するコア間に生じるクロストークの影響が最も大きい。
【００３２】
コア間に生じるクロストークに対処する手法として、受信端においてＭＩＭＯ処理を用いてデジタル的に補償する方法がある。
【００３３】
ここで、説明の便宜上、全てのコアにおいて偏波多重信号を伝送するとする。この場合に、受信端のＭＩＭＯ処理には、１４４４（＝（２×１９）×（２×１９））のサイズを有する行列型のフィルタ構造が必要である。すなわち、１コアのみ伝送する偏波分離する場合に必要な（（２×１）×（２×１）＝４）のサイズを有する行列型のフィルタ構造（バタフライ型フィルタ）と比較すると、１９倍の伝送容量を得るのに約３００倍以上の大きさのフィルタが必要となる。したがって、デジタル信号処理の必要リソースは非常に大きい。
【００３４】
コア間クロストークに対処する別の手法としては、隣接するコアに対して、お互いに逆向きの伝搬方向となるように信号を割り当てて使用する方法が考えられる。マルチコアファイバ２００２において、隣接するコア２００１に同方向に信号を伝送することにより生じるクロストークは、直接的に受信する信号に影響するので、受信信号に関する品質低下につながる。
【００３５】
一方で、マルチコアファイバ２００２において、隣接するコアが逆方向に信号を伝送する場合に生じるクロストークは、クロストークの発生前後で信号の伝わる方向がＲａｙｌｅｉｇｈ散乱等の過程を通して逆方向に変化する。この場合に、隣接するコアを介して受信される信号と同じ伝搬方向になるので、該クロストークは、受信信号に関する品質に影響を与える。一般的に、光ファイバにおける後方散乱は非常に小さい。このため、隣接するコアに対して、お互いに逆向きの伝搬方向となるように信号を割り当てて使用することにより、コア間クロストークが引き起こす品質劣化は抑制される。
【００３６】
図２４乃至図２６は、マルチコアファイバ２００２に対し、隣接するコアに対してお互いに逆向きの伝搬方向となるように信号を割り当てて使用する場合の各コアにおける信号の伝搬方向のレイアウトの一例である。図２４に示す例において、コア２００３に付された符号は、紙面手前から奥方向に信号を伝送することを表す。また、コア２００４に付された符号は、紙面奥から手前方向に信号を伝送することを表す。コア２００５に付された符号は、信号を伝送しないことを表す。
【００３７】
すなわち、図２４に示す例において、マルチコアファイバ２００２は、６本の紙面手前から奥方向に信号を伝送するコア２００４と、６本の紙面奥から手前方向に信号を伝送するコア２００３とを有する。さらに、マルチコアファイバ２００２は、信号を伝送しないコア２００５を７本有する。
【００３８】
マルチコアファイバ２００２が、双方向に信号を伝送（伝搬）するので、手前方向に信号を伝送するコアの本数と、奥方向に信号を伝送するコアの本数とは、等しいことが好ましい。
【００３９】
図２４に示す例では、隣接するコア間では逆方向に信号が伝搬する。したがって、クロストークの影響は低減され、信号品質を改善することが可能となる。
【００４０】
しかし、図２４に示す例の場合に、マルチコアファイバ２００２に含まれるコアの本数に対する、信号を伝送するコアの本数の割合は、約６３％（＝１２÷１９）に留まっている。ただし、これは、（ｉ）隣接するコアがお互いに逆方向に信号を伝送する、（ｉｉ）手前方向に信号を伝送するコア数と、奥方向に信号を伝送するコア数が同じであるという２つの条件を満たす場合において、最大の割合である。
【００４１】
図２５乃至図２６に例示するマルチコアファイバ２００２におけるレイアウトは、マルチコアファイバ２００２に含まれるコアの本数に対する、信号を伝送するコアの本数の割合が最大であるレイアウトの他の一例である。図２５及び図２６は、１９本のコアを有するマルチコアファイバにおいて、隣接するコアに逆方向に伝送する信号を割り当てる一例を表す図である。
【００４２】
尚、図２５及び図２６に示す符号は、図２４に示す符号と同じである。したがって、該符号に関する説明を省略する。
【００４３】
マルチコアファイバが別のコア配置を持つ場合にも、多くのコア配置では同様の状況が生じる。たとえば、マルチコアファイバが６角形状に３７本のコアを有する場合について説明する。図２７を参照しながら、マルチコアファイバ２００６が３７本のコアを有する場合において、複数コアがなす最外殻の配置態様が６角形状である配置の一例について説明する。図２７は、３７本のコアを有するマルチコアファイバ２００６において、隣接するコアに、逆方向に伝送する信号を割り当てる一例を表す図である。尚、図２７における符号は、図２４における符号と同じであるので、ここでは、符号に関する説明を省略する。
【００４４】
図２７を参照すると、マルチコアファイバ２００６は、複数コアがなす最外殻の配置態様が６角形状である３７本のコア（コア２００３、コア２００４、及び、コア２００５等）を有する。
【００４５】
図２７に示すマルチコアファイバ２００６におけるレイアウトは、マルチコアファイバ２００６に含まれるコアの本数に対する、信号を伝送するコアの本数の割合が最大となるレイアウトの一例である。この場合に、マルチコアファイバ２００６に含まれるコアの本数に対する、信号を伝送するコアの本数の割合は、約６５％（＝２４÷３７）である。ただし、これは、（ｉ）隣接するコアがお互いに逆方向に信号を伝送する、（ｉｉ）手前方向に信号を伝送するコア数と、奥方向に信号を伝送するコア数が同じであるという２つの条件を満たす場合において、最適なレイアウトである。
【００４６】
マルチコアファイバ２００２において、隣接するコアが信号を逆方向に伝送することができるのか否かは、マルチコアファイバ２００２におけるコアに関する配置に依存する。
【００４７】
たとえば、複数のコアがなす最外殻の配置が６角形状の態様に従い、コアが配置されたマルチコアファイバ２００２において、コアが３つ以上のコアに接するので、全ての隣接したコアに逆方向に信号をできるとは限らない。したがって、該６角形状の態様に従い、コアが配置されたマルチコアファイバ２００２において、隣接するコアに、逆方向に伝送する信号を割り当てる場合に、マルチコアファイバ２００２に含まれるコアの本数に対する、信号を伝送するコアの本数の割合は、十分に高くない場合がある。この場合に、マルチコアファイバ２００２に関する伝送容量は、常に高いとは限らない。
【００４８】
本出願人は、係る課題を見出すとともに、係る課題を解決する手段を導出するに至った。以降、このような課題を解決可能な、本発明を実施する実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４９】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態に係る伝送システム（伝送装置）１０１が有する構成と、伝送システム１０１が行う処理とについて、図１を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る伝送システム１０１が有する構成の一例を示すブロック図である。
【００５０】
第１の実施形態に係る伝送システム１０１は、分離部１０６と、分離部１０７と、伝送路１０８と、伝送路１０９とを有する。
【００５１】
分離部１０６は、伝送路１０８を経由する信号を受信可能なように、伝送路１０８と接続される。分離部１０７は、伝送路１０９を経由する信号を受信可能なように、伝送路１０９と接続される。
【００５２】
尚、説明の便宜上、伝送部は、複数の伝送路を表すとする。また、通信部は、伝送部と、分離部とを表すとする。尚、通信部、及び、伝送部は、実在する装置の中で概念的に複数の装置をまとめて表す装置である。また、伝送部は、複数の伝送路を表し、たとえば、伝送路はマルチコアファイバのそれぞれのコアである。
【００５３】
すなわち、図１に示す例において、伝送システム１０１は、通信部１０２と、通信部１０３とを有する。通信部１０２は、伝送部１０４と、分離部１０６とを含む。通信部１０３は、伝送部１０５と、分離部１０７とを有する。伝送部１０４は、３本の伝送路１０８を有する。伝送部１０５は、２本の伝送路１０９を有する。
【００５４】
尚、伝送システム１０１は、３つ以上の通信部を有してもよい。また、伝送部１０４、及び、伝送部１０５のうち、少なくとも１つの伝送部は、２本以上の伝送路を含んでいればよい。また、伝送部は、必ずしも、光ファイバでなくともよい。
【００５５】
また、説明の便宜上、伝送路１０８及び伝送路１０９は、たとえば、光ファイバに含まれるコアであるとする。たとえば、図２３に示す例のように、コア２００１は、マルチコアファイバ２００２において、複数のコアがなす最外殻の配置が６角形状の態様に従い配置されているとする。
【００５６】
図２は、伝送システム１０１が、信号を伝送する方向の一例を表す図である。
【００５７】
図２に示す例において、マルチコアファイバ１００１は、コア１００３及びコア１００４等の複数のコアを有する。
【００５８】
尚、図２において、コア１００３、及び、コア１００４が示す符号は、図２４と同様の符号である。このため、該符号に関する説明を省略する。
【００５９】
また、マルチコアファイバ１００１に含まれるコアは、複数のグループ（たとえば、グループ１００５、グループ１００６）に分類されている。グループは、相互に隣接するコアを１本以上含む。すなわち、グループは、複数のコアの集合を表す。
【００６０】
ここで、「隣接する」は、たとえば、そのコアに同方向の信号を伝搬した場合に、生じるクロストークが信号品質に大きな問題を与えることを表す。たとえば、「隣接する」は、ある１点と他の１点との間の距離が所定の距離以下であることを表す。この場合に、当該２点は、コアが配置された位置であってもよいし、複数のコア間における位置であってもよい。
【００６１】
図１に示す例において、伝送路は、たとえば、コア１００３、及び、コア１００４等のコアを表す。また、伝送部１０４と伝送部１０５とは、たとえば、マルチコアファイバ１００１に含まれるグループを表す。この場合に、伝送部１０４が３本の伝送路１０８を有することは、グループ（たとえば、グループ１００５、グループ１００６）が３本のコアを含むことを表す。同様に、伝送部１０５が２本の伝送路１０９を有することは、グループが２本のコアを含むことを表す。
【００６２】
図２に示す例において、マルチコアファイバ１００１におけるコアは、グループ１００５、及び、グループ１００６を含む６つのグループと、信号を伝送しないコアとに分類されている。これは、図１に示す例において、伝送システム１０１が、各グループに含まれるコアを用いて、信号を伝送する通信部（たとえば、通信部１０２、通信部１０３）を６個有することを表す。また、各グループは、３本のコアを含む。これは、各通信部が、３本の伝送路を有することを表す。さらに、１つのグループは、該グループにおける３本のコアがなす最外殻の形状（配置）が、３角形状である３本のコアを含む。
【００６３】
図２に示すように、伝送システム１０１は、１つのグループに含まれるコアにおいて、同じまたは略同じの方向（説明の便宜上、これらの方向を「同方向」と表す）に信号を伝送（伝搬）する。隣接する異なるグループ間において、伝送システム１０１は、信号を逆方向または略逆方向（説明の便宜上、これらの方向を「逆方向」と表す）に伝送する。尚、図２に示す例において、マルチコアファイバ１００１の中心にあるコア（すなわち、図２において格子模様が付されたコア）は、信号を伝送しない。
【００６４】
図３は、第１の実施形態に係る通信部が有する構成の一例を表すブロック図である。
【００６５】
以降、通信部１０２を用いて、通信部が有する機能について説明する。
【００６６】
通信部１０２は、送信部１１０と、ファンイン（Ｆａｎ−ｉｎ）１１１と、伝送部１１２と、伝送部１１４と、ファンアウト（Ｆａｎ−ｏｕｔ）１１５と、受信部１１６とを有する。通信部１０２は、さらに、増幅部１１３を有してもよく、伝送部と増幅部を相互に直列に複数接続した構成を取ってもよい。
【００６７】
伝送部１１２、及び、伝送部１１４は、たとえば、複数の伝送路がなす最外殻の配置態様が６角形状である１９本の伝送路のうち、あるグループに含まれる３本の伝送路を表す。すなわち、図２に示す例の場合に、本実施形態に係る伝送システム１０１は、６個の通信部を有する。
【００６８】
この例において、受信部１１６は、あるグループに含まれる３本の伝送路から、信号を受信する。
【００６９】
伝送部１０４に隣接する伝送部１０５を含む通信部１０３は、逆方向に信号を伝送する。
【００７０】
本実施形態に係る伝送システム１０１において、伝送路は、それぞれの通信部が信号を伝搬する方向に応じて、信号を伝送することができる。したがって、伝送システム１０１の有する増幅部１１３は６個の通信部に対応して、図４に例示するように、伝送路１２０における信号を、伝送方向１２１に応じて増幅する。図４は、伝送システム１０１における増幅部１１３が有する構成の一例を概念的に表すブロック図である。
【００７１】
ファンイン１１１、ファンアウト１１５は、たとえば、複数のシングルモードファイバをマルチコアファイバに結合するデバイスである。ファンイン１１１と、ファンアウト１１５とは、信号の伝搬方向に応じてファンイン、またはファンアウトとして機能してもよい。ファンアウト１１５は、細径ファイババンドル等を用いて実現することができる。
【００７２】
増幅部１１３は、伝送路等を介して信号を伝送する場合に生じる損失（ロス）を補償する。増幅部１１３は、たとえば、光増幅器である。
【００７３】
ファンイン１１１、及び、ファンアウト１１５により、送信部１１０、及び、受信部１１６は、シングルモードファイバ仕様の機器を用いて、実現することができる。
【００７４】
たとえば、波長チャンネルごとに通信部１０２が上述した処理を実行してもよい。すなわち、送信部１１０が、信号を、複数の波長に関して重ね合わせ、該重ね合わせた信号を伝送部１１２に送信してもよい。受信部１１６は、伝送部１１４から受信した信号を、波長分離してもよい。すなわち、本実施形態に係る伝送システム１０１を、波長多重技術と併用してもよい
次に、図５を参照しながら、送信部１１０における処理について説明する。図５は、第１の実施形態に係る送信部１１０が有する構成の一例を表すブロック図である。
【００７５】
上述した例の場合に、通信部１０２が３本の伝送路を含むので、送信部１１０は、該伝送路に関する信号を作成する３つの変調部（すなわち、変調部１３２と、変調部１３３と、変調部１３４）を有する。
【００７６】
変調部１３２と、変調部１３３と、変調部１３４とは、光源１３１が発する光から分岐された光を受信する。変調部１３２は、データ信号１３５に基づいて、受信した光を信号１３８に変調する。変調部１３３は、データ信号１３６に基づいて、受信した光を信号１３９に変調する。変調部１３４は、データ信号１３７に基づいて、受信した光を信号１４０に変調する。
【００７７】
ただし、データ信号１３５、データ信号１３６、及び、データ信号１３７は、お互いに同期する。データ信号１３５乃至データ信号１３７は、たとえば、誤り訂正符号化等に関する情報を含んでもよい。また、信号１３８乃至信号１４０は、たとえば、１００ギガビット毎秒（Ｇｂ／ｓ）を有するＰＭ−ＱＰＳＫ（偏波モード−四位相偏移変調）信号である。
【００７８】
次に、図６を参照しながら、受信部１１６における処理について説明する。図６は、第１の実施形態に係る受信部１１６が有する構成の一例を表すブロック図である。
【００７９】
受信部１１６は、光源１５１、フロントエンド１５２、アナログデジタル変換部（ＡＤＣ１５３）、波長分散補償部１５４、ＭＩＭＯ処理部１５５、位相補償部１５６、及び、シンボル識別部１５７を有する。
【００８０】
上述した例の場合に、通信部１０２が３本の伝送路を含むので、受信部１１６は、フロントエンド１５２、ＡＤＣ１５３、波長分散補償部１５４、位相補償部１５６、及び、シンボル識別部１５７を、それぞれ、伝送路と同数の３つずつ含む。
【００８１】
フロントエンド１５２は、伝送路を介して伝送された信号を受信し、さらに、光源１５１から発する光が３つに分岐された信号（局発光）が入力する。フロントエンド１５２は、局発光及び受信した信号を用いてコヒーレント検波を実行する。この場合に、受信する信号は、偏波多重信号であるので、Ｘ偏波、Ｙ偏波、及び、Ｉ−Ｑ（Ｉｎ＿ｐｈａｓｅ−Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）成分に相当する４種類の電気信号を作成する。受信部１１６は、フロントエンド１５２を３つ含むので、合計１２種類の電気信号を作成する。フロントエンド１５２は、それぞれ、該電気信号をＡＤＣ１５３に送信する。図６に示す構成例においては、Ｉ−Ｑ成分については複素数の形で表現することとし、６種類の電気信号として表示している。
【００８２】
ＡＤＣ１５３は、該電気信号を受信し、受信した該電気信号をサンプリングすることにより、量子化されたデジタル信号を作成する。次に、ＡＤＣ１５３は、作成したデジタル信号を波長分散補償部１５４に送信する。
【００８３】
波長分散補償部１５４は、該デジタル信号を受信し、フロントエンド１５２が受信した信号ごとに、受信したデジタル信号に関してデジタル信号処理を実行する。たとえば、波長分散補償部１５４は、該デジタル信号に関して、波長分散補償を実行する。また、フロントエンド１５２の不完全性のデジタル的な補償も同時に実行してもよい。波長分散補償部１５４は、補償を実行することにより生成する信号を、ＭＩＭＯ処理部１５５に送信する。
【００８４】
ＭＩＭＯ処理部１５５は、該信号を受信し、受信した信号に関して、ＭＩＭＯ処理を実行することにより、たとえば、隣接するコア間において生じるクロストーク等により混合する信号を分離する。ＭＩＭＯ処理部１５５は、さらに、受信した信号に関して、偏波モード分散に関する補償と、偏波分離とを実行する。この例において、ＭＩＭＯ処理部１５５は、たとえば、図７に例示する６×６ＭＩＭＯ処理を実行することにより、上述したように３つの伝送路に関して２偏波多重された６つの信号を分離する。図７は、６×６ＭＩＭＯ処理部１６２の一例を概念的に表すブロック図である。
【００８５】
６×６ＭＩＭＯ処理部１６２は、６つの信号（Ｅｉｎ１乃至Ｅｉｎ６）に対し、６×６要素の行列型を有するフィルタｈｋｍ（すなわち、フィルタ１６１、ただし、ｋは、出力する信号を表す。ｍは、入力する信号を表す）を用いて、６×６のサイズを有するＭＩＭＯ処理を実行することにより、出力信号（Ｅｏｕｔ１乃至Ｅｏｕｔ６）を作成する。
【００８６】
フィルタ１６１は、たとえば、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタである。ＭＩＭＯ処理部１５５は、適応等化アルゴリズム記憶部１６３が記憶する適応等化アルゴリズムに従い、フィルタ係数を適応的に設定することにより、伝送路に関する時間的な変動を追従する。
【００８７】
適応等化アルゴリズムは、たとえば、Ｃｏｎｓｔａｎｔ＿ｍｏｄｕｌｕｓ＿ａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＣＭＡ）、または、Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿ｄｉｒｅｃｔｅｄ＿ｌｅａｓｔ＿ｍｅａｎｓ＿ｓｑｕａｒｅアルゴリズム等である。これらの適応等化アルゴリズムに従えば、フィルタｈｋｍの係数の更新量は、出力ｋと入力ｍとに基づいて算出される。
【００８８】
尚、図７に示すフィルタの係数制御については、見易さのため、一部のみを表す。ＭＩＭＯ処理部１５５は、適応等化アルゴリズムに基づき、干渉する（干渉し合う）複数の信号を分離し、さらに、偏波分離を実行し、実行したことにより得られる６つの信号を位相補償部１５６に送信する。
【００８９】
位相補償部１５６は、該信号を受信し、受信した信号に関して、それぞれのコア／偏波ごとに、キャリア位相補償を実行する。たとえば、変調方式が四位相偏移変調（ｑｕａｄｒｉｐｈａｓｅ＿ＰＳＫ、ＱＰＳＫ）である場合に、位相補償部１５６は、たとえば、Ｍ乗法に従い、キャリア位相補償を実行する。次に、位相補償部１５６は、変換した信号をシンボル識別部１５７に送信する。
【００９０】
シンボル識別部１５７は、位相補償部１５６が送信した信号を受信し、受信した信号に関して、シンボル識別、誤り訂正等の処理を実行することにより、データ信号を作成する。シンボル識別部１５７は、作成したデータ信号を出力する。
【００９１】
次に、第１の実施形態に係る伝送システム１０１に関する効果について説明する。
【００９２】
伝送システム１０１によれば、低コストと高い伝送容量とを両立することができる。
【００９３】
この理由は、伝送システム１０１において、ＭＩＭＯ処理の規模が小さく、さらに、隣接するグループにおいて逆方向に信号を伝送することにより、クロストークにより生じる品質低下を小さくすることができるからである。
【００９４】
隣接する伝送部は、お互いに、逆方向に信号を伝送する。上述したように、逆方向に伝送する信号により生じるクロストークは、ほとんど、信号の品質に影響を与えない。したがって、隣接する通信部によれば、クロストーク等が信号に与える品質低下を小さくすることができる。
【００９５】
一方、伝送部は、内包する伝送路において、同方向に信号を伝送する。該伝送路が、お互いに隣接するので、クロストークは生じる。さらに、同方向に伝送する信号であるので、該クロストークは、信号に関する品質低下を引き起こす。しかし、分離部は、ＭＩＭＯ処理によって、グループに含まれる伝送路間に生じるクロストーク等により干渉する信号を分離する。
【００９６】
さらに、伝送部が内包する伝送路が少数であるので、ＭＩＭＯ処理を実現する回路規模は小さい。この結果、伝送システム１０１によれば、低コストにて信号を伝送することができる。
【００９７】
したがって、伝送システム１０１によれば、伝送部が内包する伝送路である場合には小規模なＭＩＭＯ処理を実行し、さらに、隣接する伝送部である場合には逆方向に信号を伝送することにより、クロストーク等により生じる品質低下を低減することができる。すなわち、本実施形態に係る伝送システム１０１によれば、低コストと高い伝送容量とを両立することができる。
【００９８】
尚、６×６ＭＩＭＯ処理部１６２に含まれるフィルタ１６１が有するメモリは、伝送路間における最大の伝送遅延差を処理するのに要するメモリ量よりも大きな容量を有するのが好ましい。これにより、６×６ＭＩＭＯ処理部１６２は、伝送路間における相対的な伝送遅延差についても補償することができる。
【００９９】
また、本実施形態では、伝送部に含まれるある一つの伝送路から、隣接する伝送部に含まれる伝送路を介して、さらに別の同方向に信号を伝搬する伝送部へ結合するようなクロストークについては抑制しておくことが好ましい。マルチコアファイバの場合、これは、同方向に信号を伝搬する異なるグループ間の最近接のコアの間の距離を適切に設定することで可能である。
【０１００】
本実施形態に係る伝送システム１０１によれば、伝送部に含まれる伝送路数のうち、信号を伝送する伝送路数の割合は、約９５％（＝１８÷１９）である。一方、隣接するコアが逆方向に信号を伝送する場合（たとえば、図２４）に、マルチコアファイバ２００２に含まれるコア数のうち、伝送可能コア数の割合は、約６３％（＝１２÷１９）である。したがって、本実施形態に係る伝送システム１０１によれば、伝送システム１０１における空間利用率は高い。
【０１０１】
図８を参照しながら、伝送路における空間利用率について説明する。図８は、信号を伝送する伝送路数を表す図である。図８における横軸は、矢印の方向に、１つの伝送部に含まれる伝送路数が多くなることを表す。図８における縦軸は、矢印の方向に、信号を伝送可能な伝送路数が多くなることを表す。
【０１０２】
図８は、点２０１乃至点２０４を含む。点２０１は、伝送システム１０１が図２４に例示する態様を有する場合における伝送路数を表す。点２０２は、伝送システム１０１が、各通信部のもつ伝送部の最大の伝送路数が２の場合における伝送路数を表す。これは、例えば図９に例示する態様のグループ化と信号伝搬方向割り当てによって実現される。点２０３は、伝送システム１０１が、各通信部のもつ伝送部の最大の伝送路数が３の場合における伝送路数を表す。これは、図２に例示する態様で実現される。点２０４は、伝送システム１０１が、仮に１つの通信部をもつとした場合で、信号が全て同方向に伝送される場合における伝送路数を表す。尚、図９は、伝送システム１０１が、マルチコアファイバ１０１０に信号を伝送する方向の一例を概念的に表す図である。
【０１０３】
尚、図９に示す符号は、図２に示す符号と同様であるので、該符号に関する説明を省略する。
【０１０４】
マルチコアファイバ１０１０は、伝送路１０１１と、伝送路１０１２と、伝送路１０１３とを有する。伝送部（たとえば、伝送部１０１４、伝送部１０１５）は、２本の伝送路を有する。この例において、複数の伝送路がなす最外殻の配置が６角形状の態様である１９本の伝送路を有する伝送システム１０１の場合に、１つの伝送部（グループ）に含まれる伝送路数は２である。
【０１０５】
伝送システム１０１は、１つの伝送部（たとえば、伝送部１０１４）に含まれる伝送路において、同方向に信号を伝送する。伝送システム１０１は、隣接する異なるグループ間（たとえば、伝送部１０１４、伝送部１０１５間）において、信号を逆方向に伝送する。この場合に、伝送システム１０１は、信号を、１６本の伝送路を用いて伝送する。たとえば、１６本の伝送路は、８ファイバペアの代替として用いることができる。
【０１０６】
図８を参照すると、伝送システム１０１が図２に例示する態様を有する場合に、信号を伝送する伝送路数は１８である（点２０３）。また、伝送システム１０１が図９に例示する態様を有する場合に、信号を伝送する伝送路数は１６である（点２０２）。これらの伝送路数は、伝送システム１０１が図２４に例示する態様を有する場合における伝送路数（点２０１に比べ、多いことを読み取ることができる。したがって、図２または図９に例示する態様を有する伝送システム１０１に関する空間利用率は、図２４に例示する態様の場合に比べ高い。
【０１０７】
図１０を参照しながら、ＭＩＭＯ処理に関するコスト（計算の複雑さ）について説明する。図１０は、分離部に関する計算の複雑さを、使用するコアあたりに必要な複素乗算回数から算出し、表す図である。図１０における横軸は、矢印の方向に、１つの伝送部に含まれる伝送路数が多くなることを表す。図１０における縦軸は、矢印の方向に、計算の複雑さが増えることを表す。
【０１０８】
図１０は、点２０５乃至点２１０を含む。点２０５は、伝送システム１０１が図２４に例示する態様を有する場合における計算の複雑さを表す。点２０６は、伝送システム１０１が図９に例示する態様を有する場合における計算の複雑さを表す。点２０７は、伝送システム１０１が図２に例示する態様を有する場合における計算の複雑さを表す。点２０８は、仮に伝送システム１０１が一つの通信部をもち、信号が全て同方向に伝送される場合における計算の複雑さを表す。
【０１０９】
図１０から分かるように、伝送システム１０１における計算の複雑さは、各伝送部が有する最大の伝送路数が小さいほど、小さくなっている。図２，９に例示する態様を有する場合の計算の複雑さは、仮に伝送システム１０１が一つの通信部をもち、信号が全て同方向に伝送される場合における計算の複雑さより相当に小さくなっている。したがって、小さい計算複雑さと高い空間利用率を両立することができる。
【０１１０】
さらに、伝送部の有する伝送路数が小さな通信部が多くなるようにすることで、計算の複雑さをさらに低下することができる。点２０９は、伝送システム１０１が図１１に例示する態様を有する場合における計算の複雑さを表す。点２１０は、伝送システム１０１が図１２に例示する態様を有する場合における計算の複雑さを表す。尚、図１１及び図１２は、伝送システム１０１が、マルチコアファイバ１０２０に信号を伝送する方向の一例を表す図である。
【０１１１】
尚、図１１及び図１２に示す符号は、図２に示す符号と同様であるので、該符号に関する説明を省略する。
【０１１２】
図１１を参照すると、マルチコアファイバ１０２０は、伝送路１０２１と、伝送路１０２２と、伝送路１０２３とを有する。伝送部（たとえば、伝送部１０２４、伝送部１０２５）は、２つ以下の伝送路を有する。この例において、複数の伝送路がなす最外殻の配置態様が６角形状である１９本の伝送路を有する伝送システムの場合に、１つの伝送部（グループ）に含まれる伝送路数は２以下である。
【０１１３】
図１２を参照すると、マルチコアファイバ１０３０は、伝送路１０３１と、伝送路１０３２とを有する。伝送部（たとえば、伝送部１０３４、伝送部１０３５）は、３つ以下の伝送路を有する。この例において、複数の伝送路がなす最外殻の配置態様が６角形状である１９本の伝送路を有する伝送システム１０１の場合に、１つの伝送部（グループ）に含まれる伝送路数は３以下である。
【０１１４】
すなわち、伝送システム１０１は、１つのグループにおけるコア数は、２または３という少数である。上述したように、ＭＩＭＯ処理に関する計算の複雑さは、ＭＩＭＯ処理に入力される伝送路数の２乗に比例する。
【０１１５】
したがって、図１０を参照すると、ＭＩＭＯ処理に関する計算の複雑さは、伝送システム１０１が図２に例示する態様を有する場合よりも、伝送システム１０１が図１２に例示する態様を有する場合の方が小さいことがわかる。これは、伝送システム１０１が図１２に例示する態様を有する場合に、伝送部（たとえば、伝送部１０３４、伝送部１０３５）に含まれる伝送路数が２または１の場合を含むからである。同様に、ＭＩＭＯ処理に関する計算の複雑さは、伝送システム１０１が図９に例示する態様を有する場合よりも、伝送システム１０１が図１１に例示する態様を有する場合の方が小さいことがわかる。
【０１１６】
尚、図２、９、１１及び図１２に例示する態様は、紙面手前から奥方向に信号を伝送する通信部の数と、奥方向から紙面手前に信号を伝送する通信部の数が一致し、さらに、紙面手前から奥方向に信号を伝送する通信部と、奥方向から紙面手前に信号を伝送する通信部で、同じ伝送路数となるペアが作れるレイアウトの一つである。この場合に、紙面手前から奥方向に伝送する信号と、奥から紙面手前方向に伝送する信号の差が小さくなり、伝送システム１０１は、安定した双方向伝送を達成することができる。
【０１１７】
伝送システムは、必ずしも、複数の伝送路がなす最外殻の配置が６角形状である１９本の伝送路を有する態様でなくともよく、たとえば、図１４乃至図１６に示すように伝送路数がさらに多くでもよい。図１３は、複数の伝送路がなす最外殻の配置が６角形状の態様に従い、３７本の伝送路を有する伝送システム１０１に関する空間利用率を表す図である。
【０１１８】
図１３における横軸は、矢印の方向に、１つの伝送部に含まれる伝送路数が多くなることを表す。図１３における縦軸は、矢印の方向に、信号を伝送する伝送路数が多くなることを表す。
【０１１９】
図１３は、点２２１乃至点２２５を含む。点２２１は、伝送システム１０１が図２７に例示する態様を有する場合における伝送路数を表す。点２２２は、伝送システム１０１が図１４に例示する態様を有する場合における伝送路数を表す。点２２３は、伝送システム１０１が図１５に例示する態様を有する場合における伝送路数を表す。点２２４は、伝送システム１０１が図１６に例示する態様を有する場合における伝送路数を表す。点２２５は、伝送システム１０１に含まれる伝送路において、信号が全て同方向に伝送される場合における伝送路数を表す。尚、図１４乃至図１６は、伝送システム１０１（すなわち、マルチコアファイバ１０１０）が、信号を送信する方向の一例を表す図である。
【０１２０】
尚、図１４乃至図１６に示す符号は、図２に示す符号と同様であるので、該符号に関する説明を省略する。
【０１２１】
図１４を参照すると、マルチコアファイバ１０４０は、伝送路１０４１と、伝送路１０４２とを有する。伝送部（たとえば、伝送部１０４４、伝送部１０４５）は、２つ以下の伝送路を有する。この例において、複数の伝送路がなす最外殻の配置態様が６角形状である３７本の伝送路を有する伝送システム１０１の場合に、１つの伝送部（グループ）に含まれる伝送路数は２以下である。
【０１２２】
図１５を参照すると、マルチコアファイバ１０５０は、伝送路１０５１と、伝送路１０５２とを有する。伝送部（たとえば、伝送部１０５４、伝送部１０５５）は、３つ以下の伝送路を有する。この例において、複数の伝送路がなす最外殻の配置態様が６角形状である３７本の伝送路を有する伝送システム１０１の場合に、１つの伝送部（グループ）に含まれる伝送路数は３以下である。
【０１２３】
図１６を参照すると、マルチコアファイバ１０９０は、伝送路１０９１と、伝送路１０９２とを有する。伝送部（たとえば、伝送部１０９４、伝送部１０９５）は、３つ以下の伝送路を有する。この例において、複数の伝送路がなす最外殻の配置態様が６角形状である３７本の伝送路を有する伝送システム１０１の場合に、１つの伝送部（グループ）に含まれる伝送路数は６である。
【０１２４】
図１３を参照すると、伝送システム１０１が図１４に例示する態様を有する場合に、信号を伝送する伝送路数は２４である（点２２２）。また、伝送システム１０１が図１５に例示する態様を有する場合に、信号を伝送する伝送路数は３４である（点２２３）。これらの伝送路数は、伝送システム１０１が図２７に例示する態様を有する場合における伝送路数（点２２１）に比べ、多いことを読み取ることができる。したがって、図１３または図１４に例示する態様を有する伝送システム１０１に関する空間利用率は、図２７に例示する態様の場合に比べ高い。したがって、本実施形態に係る伝送システム１０１によれば、伝送システム１０１における空間利用率は高い。
【０１２５】
次に、図１７を参照しながら、ＭＩＭＯ処理に要するコスト回路規模について説明する。
【０１２６】
図１７は、第１の実施形態に係る伝送システム１０１において、最小限のＭＩＭＯ処理に要する回路規模を表す図である。図１７の横軸は、矢印の方向に、伝送路当たりの伝送容量（すなわち、信号を伝送する伝送路数）が多くなることを表す。図１７の縦軸は、矢印の方向に、必要な最小限のＭＩＭＯ処理を実行する回路の規模が大きくなることを表す。
【０１２７】
線２３０は、伝送システムに含まれる伝送路において、信号が全て同方向に伝送される場合におけるＭＩＭＯ処理に要する回路規模を表す。線２３１は、本実施形態に係る伝送システム１０１の場合におけるＭＩＭＯ処理に要する回路規模を表す。線２３２は、隣接する伝送路において異なる方向に信号を伝送する場合におけるＭＩＭＯ処理に要する回路規模を表す。
【０１２８】
また、線２３０にプロットされた点は、左から順に、伝送システム１０１が６角形状に配置された７本の伝送路を有する場合における回路規模、伝送システム１０１が１９本の伝送路を有する場合における回路規模、及び、伝送システム１０１が３７本の伝送路を有する場合における回路規模を表す。線２３１、及び、線２３２にプロットされた点に関しても同様であるので、該点に関する説明を省略する。
【０１２９】
尚、本実施形態に係る伝送システム１０１は、各伝送部が含む伝送路数は３以下であるとする。
【０１３０】
まず、線２３０を参照すると、伝送部に含まれる伝送路数が増えるにつれ、ＭＩＭＯ処理に要する回路規模が急減に増大することを読み取ることができる。この理由は、上述したように、ＭＩＭＯ処理に要する回路規模が、該ＭＩＭＯ処理が受信する信号数の２乗に比例するからである。
【０１３１】
一方、線２３１を参照すると、伝送部に含まれる伝送路数が増える場合であっても、ＭＩＭＯ処理に要する回路規模が一定であることを読み取ることができる。この理由は、本実施形態に係る伝送システム１０１において、該ＭＩＭＯ処理に入力される信号数が３以下であるからである。
【０１３２】
同様に、線２３２を参照すると、伝送部に含まれる伝送路数が増える場合であっても、ＭＩＭＯ処理に要する回路規模が一定であることを読み取ることができる。この理由は、隣接する伝送路において異なる方向に信号を伝送する場合において、該ＭＩＭＯ処理に入力される信号数が１であるからである。
【０１３３】
一方、伝送部が３７本の伝送路を有する場合において、使用する伝送路数は、線２３０において３７であり、線２３１において３６であり、線２３２において２４であることを読み取ることができる。この理由は、隣接する伝送路において異なる方向に信号を伝送する場合に、使用しない伝送路が多いからである。また、本実施形態に係る伝送システム１０１においては、使用する伝送路数は、伝送システム１０１に含まれる伝送路数とほぼ変わらない。
【０１３４】
したがって、本実施形態に係る伝送システム１０１によれば、伝送システム１０１における空間利用率は高い。
【０１３５】
すなわち、本実施形態に係る伝送システム１０１によれば、伝送路数に依らずＭＩＭＯ処理に要する回路規模を一定以下に保ち、さらに、使用可能な伝送路数を、伝送システム１０１に含まれる伝送路数に近い値を実現する。
【０１３６】
一方、ＭＩＭＯ処理を用いて、伝送システム１０１に含まれる伝送路にて干渉する信号を分離する場合に、伝送路数が増えるにつれ、ＭＩＭＯ処理の規模は急激に増加する。
【０１３７】
したがって、本実施形態に係る伝送システム１０１によれば、低コストと高い伝送容量とを両立することができる。
【０１３８】
＜第２の実施形態＞
次に、上述した第１の実施形態を基本とする本発明の第２の実施形態について説明する。
【０１３９】
以降の説明においては、本実施形態に係る特徴的な部分を中心に説明すると共に、上述した第１の実施形態と同様な構成については、同一の参照番号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【０１４０】
図１８を参照しながら、第２の実施形態に係る伝送システムが有する構成と、伝送システムが行う処理とについて説明する。図１８は、本発明の第２の実施形態に係る伝送システムにおける送信部１７１が有する構成を示すブロック図である。
【０１４１】
第２の実施形態に係る伝送システムにおける通信部１０２は、図１９に示す構成を有する送信部１７１と、ファンイン１１１と、伝送部１１２と、伝送部１１４と、ファンアウト１１５と、受信部１７２とを有する。通信部１０２は、さらに、増幅部１１３を有してもよい。図１９は、第２の実施形態に係る送信部１７１が有する構成を表すブロック図である。
【０１４２】
送信部１７１は、該伝送路に関する信号を作成する３つの変調部（すなわち、変調部１３２と、変調部１３３と、変調部１３４と、混合部１７３とを有する。
【０１４３】
たとえば、混合部１７３は、たとえば、３×３型の光スターカプラ等の光混合器を用いて実現することができる。
【０１４４】
伝送部（たとえば、伝送部１０４、伝送部１０５）に含まれる伝送路数は、必ずしも、同じであるとは限らない。この場合に、伝送路から受信する信号に関して、該信号の特性は、必ずしも、同じであるとは限らない。
【０１４５】
変調部１３２と、変調部１３３と、変調部１３４とは、作成した信号を混合部１７３に送信する。
【０１４６】
次に、混合部１７３は、該信号を受信し、受信した信号を混合することにより、混合信号を作成する。該混合信号は、クロストークにより干渉された状態と同様であると言ってもよい。
【０１４７】
混合部１７３は、伝送路を介して、混合信号を受信部１７２に送信する。受信部１７２は、該混合信号を受信する。
【０１４８】
次に、受信部１７２は、受信した混合信号にＭＩＭＯ処理を実行することにより、クロストーク等により干渉する信号、及び、該混合信号を分離する。
【０１４９】
次に、第２の実施形態に係る伝送システムに関する効果について説明する。
【０１５０】
本実施形態に係る伝送システムによれば、低コストと高い伝送容量とを両立する効果に加え、さらに、伝送部の含む伝送路の特性に差がある場合であっても、効率よく伝送することができる。
【０１５１】
この理由は、理由１及び理由２である。すなわち、
（理由１）第２の実施形態に係る伝送システムが有する構成は、第１の実施形態に係る伝送システム１０１が有する構成を含むからである、
（理由２）混合部１７３が信号を混合することにより、混合前の信号が、伝送部に含まれる伝送路の特性が平均化された効果を受けるからである。
【０１５２】
＜第３の実施形態＞
次に、上述した第１の実施形態を基本とする本発明の第３の実施形態について説明する。
【０１５３】
以降の説明においては、本実施形態に係る特徴的な部分を中心に説明すると共に、上述した第１の実施形態と同様な構成については、同一の参照番号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【０１５４】
図２０乃至図２２を参照しながら、第３の実施形態に係る伝送システムが有する構成と、伝送システムが行う処理とについて説明する。図２０乃至図２２は、本発明の第３の実施形態に係る伝送システムにおける伝送路の配置の一例を示すブロック図である。
【０１５５】
尚、図２０乃至図２２における符号は、図２と同様の符号である。このため、該符号に関する説明を省略する。
【０１５６】
第３の実施形態に係る伝送システムが有するマルチコアファイバにおいて、複数の伝送路は、正方形状、または、略正方形状（正方格子、以降、「４角形状」と表す）に配置される。すなわち、該マルチコアファイバに含まれる複数の伝送路がなす最外殻の形状（配置）は４角形状である。
【０１５７】
図２０（または、図２１、図２２）に例示する配置において、伝送システムは、１６本の伝送路を有する。しかし、伝送システムが有する伝送路の本数は１６本に限定されない。
【０１５８】
図２０を参照すると、マルチコアファイバ１０８０は、伝送路１０８１、伝送路１０８２、伝送路１０８３、及び、伝送路１０８４を含む１６本の伝送路を有する。図２０に例示するマルチコアファイバ１０８０において、隣接する伝送路は、お互いに逆方向に信号を送信する。
【０１５９】
複数の伝送路間に生じるクロストークの強度は、該伝送路間の距離に対して指数関数的に低減される。４角形における対角線上に配置される伝送路間の距離は、４角形における一辺の両端に配置される伝送路間の距離に比べ、√２（２の平方根）倍長い。４角形における対角線上に配置される伝送路間においては、弱いクロストークしか発生しない。
【０１６０】
すなわち、マルチコアファイバ１０８０は、マルチコアファイバ１０８０に含まれるすべての伝送路を用いて信号を伝送する。したがって、複数の伝送路がなす最外殻の配置が４角形状である態様は、隣接する伝送路がお互いに逆方向に信号を伝送するには好適な配置である。この場合に、一部のコア（伝送路１０８１、伝送路１０８２、伝送路１０８３、及び、伝送路１０８４）の配置態様が、４角形の各頂点をなす配置となっている。すなわち、この配置において、マルチコアファイバ１０８０に配置された複数のコアのうち、最外殻に配置された当該一部の伝送路の配置の態様が４角形状であることが判る。
【０１６１】
マルチコアファイバ１０８０に含まれるすべての伝送路において、高品質に信号を伝送することができる。これは、図２１または図２２に例示する態様においても同様である。
【０１６２】
図２１を参照すると、マルチコアファイバ１０６０は、伝送路１０６１及び伝送路１０６２を含む１６本の伝送路を有する。さらに、マルチコアファイバ１０６０において、４つの伝送部（たとえば、伝送部１０６４、伝送部１０６５）は、相互に隣接する伝送路を含む。また、マルチコアファイバ１０６０は、隣接する異なる伝送部間（たとえば、伝送部１０６４、伝送部１０６５）において、信号を逆方向に伝送する。さらに、マルチコアファイバ１０６０は、ＭＩＭＯ処理を実行することにより、伝送部に含まれる伝送路において生じるクロストーク等により干渉する信号を分離する。
【０１６３】
図２１を参照すると、１つの伝送部は、４本の伝送路がなす最外殻の配置態様が４角形状である、４本の伝送路を有する。
【０１６４】
また、図２２を参照すると、マルチコアファイバ１０７０は、伝送路１０７１及び伝送路１０７２を含む１６本の伝送路を有する。さらに、マルチコアファイバ１０７０において、４つの伝送部（たとえば、伝送部１０７４、伝送部１０７５）は、相互に隣接する伝送路を含む。また、マルチコアファイバ１０７０は、隣接する異なる伝送部間（たとえば、伝送部１０７４、伝送部１０７５）において、信号を逆方向に伝送する。さらに、マルチコアファイバ１０７０は、ＭＩＭＯ処理を実行することにより、伝送部に含まれる伝送路において生じるクロストーク等により干渉する信号を分離する。
【０１６５】
図２２を参照すると、１つの伝送部は、４本の伝送路がなす最外殻の配置態様が４角形状である４本の伝送路を有する。
【０１６６】
図２２に例示する構成は、複数の伝送路間の距離に関して、図２１に例示する構成と異なる。
【０１６７】
マルチコアファイバ１０７０は、ＭＩＭＯ処理を実行することにより、伝送部において生じるクロストーク等により干渉する信号を分離する。したがって、複数の伝送路間の距離を、さらに、短くする場合であっても、クロストークに起因する品質低下は、低減することができる。
【０１６８】
したがって、本実施形態に係る伝送システムによれば、複数の伝送路間の距離が短くなるので、該伝送システムにおける空間利用率が向上する。
【０１６９】
次に、第３の実施形態に係る伝送システムに関する効果について説明する。
【０１７０】
第３の実施形態に係る伝送システムによれば、低コストと高い伝送容量とを両立する効果に加え、さらに、空間利用率が向上する効果を有する。
【０１７１】
この理由は、理由１及び理由２である。すなわち、
（理由１）第３の実施形態に係る伝送システムが有する構成は、第１の実施形態に係る伝送システム１０１が有する構成を含むからである、
（理由２）上述したように、信号を伝送しない伝送路が少なくなるのに加え、さらに、複数の伝送路間の距離を短くすることができるからである。
【符号の説明】
【０１７２】
１０１    伝送システム
１０２    通信部
１０３    通信部
１０４    伝送部
１０５    伝送部
１０６    分離部
１０７    分離部
１０８    伝送路
１０９    伝送路
１００１    マルチコアファイバ
１００３    コア
１００４    コア
１００５    グループ
１００６    グループ
１１０    送信部
１１１    ファンイン
１１２    伝送部
１１３    増幅部
１１４    伝送部
１１５    ファンアウト
１１６    受信部
１２０    伝送路
１２１    伝送方向
１３１    光源
１３２    変調部
１３３    変調部
１３４    変調部
１３５、１３６、１３７    データ信号
１３８    信号
１３９    信号
１４０    信号
１５１    光源
１５２    フロントエンド
１５３    ＡＤＣ
１５４    波長分散補償部
１５５    ＭＩＭＯ処理部
１５６    位相補償部
１５７    シンボル識別部
１６１    フィルタ
１６２    ６×６ＭＩＭＯ処理部
１６３    適応等化アルゴリズム記憶部
２０１、２０２、２０３、２０４    点
１０１０    マルチコアファイバ
１０１１、１０１２、１０１３    伝送路
１０１４、１０１５    伝送部
２０５、２０６、２０７、２０８、２０９、２１０    点
１０２０    マルチコアファイバ
１０２１、１０２２、１０２３    伝送路
１０２４    伝送部
１０２５    伝送部
１０３０    マルチコアファイバ
１０３１、１０３２    伝送路
１０３４    伝送部
１０３５    伝送部
２２１、２２２、２２３、２２４、２２５    点
１０４０    マルチコアファイバ
１０４１、１０４２    伝送路
１０４４、１０４５    伝送部
１０５０    マルチコアファイバ
１０５１、１０５２    伝送路
１０５４、１０５５    伝送部
１０９０    マルチコアファイバ
１０９１、１０９２    伝送路
１０９４、１０９５    伝送部
２３０、２３１、２３２    線
１７１    送信部
１７２    受信部
１７３    混合部
１０８０    マルチコアファイバ
１０８１、１０８２、１０８３、１０８４    伝送路
１０６０    マルチコアファイバ
１０６１、１０６２    伝送路
１０６４    伝送部
１０６５    伝送部
１０７０    マルチコアファイバ
１０７１、１０７２    伝送路
１０７４    伝送部
１０７５    伝送部
２００１    コア
２００２    マルチコアファイバ
２００３、２００４、２００５    コア
２００６    マルチコアファイバ
２００７、２００８、２００９、２０１０、２０１１    コア
２０２０、２０２１    破線
【図１】
2016015608.tif 000003
【図２】
2016015608.tif 000004
【図３】
2016015608.tif 000005
【図４】
2016015608.tif 000006
【図５】
2016015608.tif 000007
【図６】
2016015608.tif 000008
【図７】
2016015608.tif 000009
【図８】
2016015608.tif 000010
【図９】
2016015608.tif 000011
【図１０】
2016015608.tif 000012
【図１１】
2016015608.tif 000013
【図１２】
2016015608.tif 000014
【図１３】
2016015608.tif 000015
【図１４】
2016015608.tif 000016
【図１５】
2016015608.tif 000017
【図１６】
2016015608.tif 000018
【図１７】
2016015608.tif 000019
【図１８】
2016015608.tif 000020
【図１９】
2016015608.tif 000021
【図２０】
2016015608.tif 000022
【図２１】
2016015608.tif 000023
【図２２】
2016015608.tif 000024
【図２３】
2016015608.tif 000025
【図２４】
2016015608.tif 000026
【図２５】
2016015608.tif 000027
【図２６】
2016015608.tif 000028
【図２７】
2016015608.tif 000029