(57)【要約】【課題】  周波数帯域の利用効率を維持しつつ伝送品質を改善することのできる光送信器を提供する。【解決手段】  光送信器は、送信信号に対し信号処理を施す信号処理回路と、前記信号処理回路から出力される送信信号で光源からの光を変調し、光信号を出力する光変調器と、前記光信号の搬送波周波数を制御する周波数制御信号を前記信号処理回路に出力する制御回路と、を有し、前記信号処理回路は、前記送信信号に、前記周波数制御信号に応じた位相回転を与える位相回転回路と、位相回転角度ごとにマッピングの拡縮率を決定するマッピング調整回路と、変調方式と前記拡縮率に基づいて前記送信信号を複素平面上にマッピングする変調方式マッピング回路と、を有し、前記位相回転回路は、前記拡縮率に基づいてマッピングされた前記送信信号の位相を回転する。【選択図】図１１
2017157927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号に対し信号処理を施す信号処理回路と、
前記信号処理回路から出力される送信信号で光源からの光を変調し、光信号を出力する光変調器と、
前記光信号の搬送波周波数を制御する周波数制御信号を前記信号処理回路に出力する制御回路と、
を有し、
前記信号処理回路は、
前記送信信号に、前記周波数制御信号に応じた位相回転を与える位相回転回路と、
位相回転角度ごとにマッピングの拡縮率を決定するマッピング調整回路と、
変調方式と前記拡縮率に基づいて前記送信信号を複素平面上にマッピングする変調方式マッピング回路と、
を有し、前記位相回転回路は、前記拡縮率に基づいてマッピングされた前記送信信号の位相を回転することを特徴とする光送信器。
【請求項２】
前記変調方式マッピング回路は、前記変調方式に基づいて前記送信信号をマッピングした後に、前記拡縮率を用いてマッピングをリサイズすることを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【請求項３】
前記位相回転角度と前記拡縮率の対応関係を記述したテーブル、
をさらに有し、
前記マッピング調整回路は、前記テーブルから前記拡縮率を取得することを特徴とする請求項１または２に記載の光送信器。
【請求項４】
前記マッピング調整回路は、前記位相回転角度と前記拡縮率の関係を記述した関数または関係式を用いて前記拡縮率を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の光送信器。
【請求項５】
前記マッピング調整回路は、前記位相回転角度が第１の範囲にあるときに第１の関係式を用いて前記拡縮率を決定し、前記位相回転角度が前記第１の範囲と異なる第２の範囲にあるときに、第２の関数式を用いて前記拡縮率を決定することを特徴とする請求項４に記載の光送信器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の複数の光送信器と、
前記複数の光送信器から出力される光信号を合波する合波器と、
を有する光送信装置。
【請求項７】
光送信器において、光信号の搬送周波数ずれに応じた位相回転量を取得し、
前記位相回転量ごとに送信信号のマッピングを調整する拡縮率を決定し、
前記送信信号を変調方式と前記拡縮率に基づいて前記送信信号を複素平面にマッピングする、
ことを特徴とするマッピング方法。
【請求項８】
前記マッピングは、前記変調方式に基づいて前記送信信号をマッピングした後に、前記拡縮率を用いてマッピングをリサイズする、
ことを特徴とする請求項７に記載のマッピング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送信器と、これを用いた光送信装置、及び送信信号のマッピング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
データトラフィックの増大に伴い、光通信ネットワークの大容量化が求められ、１波長あたり４０Ｇｂｐｓ（ギガビット毎秒）、１００Ｇｂｐｓなどの高速通信が実用化されつつある。高速の光通信を実現する技術として、デジタル信号処理による光信号の送受信が注目されている。
【０００３】
送信側では、信号処理回路で送信データを電界情報にマッピングし、マッピングした電界情報を用いて送信光源からの光波を変調し送信する。複数の光送信器で波長または搬送波周波数の異なる光信号を生成して合波することにより、波長多重が行われる。
【０００４】
送信光源の発振周波数が温度変化や経年劣化により所望の値からずれると、伝送品質に影響し、波長多重の高密度化が阻害される。そこで、信号処理回路であらかじめ搬送波周波数のずれを補正する方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。搬送波周波数のずれに応じて、マッピングされた電界情報の電界位相に逆方向の位相回転を与えて搬送波周波数を制御する。
【０００５】
なお、多値光信号のＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio；ピーク電力対平均電力比）を小さくするために、２種類のコンスタレーションマップを用意し、ビットデータの送信タイミングごとに２種類のマップを切り替える方法が知られている（たとえば、特許文献２参照）。この方法では、２種類のマップのシンボル位置は、ＡＤＣ（アナログ／デジタル変換器）の出力最大振幅を超えないように振幅制限されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１２００１０号公報
【特許文献２】特開２０１４−７６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
マッピングされたデータにあらかじめ搬送波周波数のずれに応じた位相回転をあたえることで、高密度の波長多重が実現し、周波数帯域の利用効率が向上する。しかし、位相回転処理の結果、信号点がダイナミックレンジの上限を超える場合に、ダイナミックレンジ内への丸め込みが発生する。この場合、コンスタレーション歪みが発生し、シンボル位置検出精度の低下やＢＥＲ（Bit Error Rate；ビット誤り率）の劣化によって伝送距離が短くなり、通信性能が低下する。
【０００８】
そこで、周波数帯域の利用効率を維持しつつ、伝送品質を改善することのできる光送信技術の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様では、光送信器は、
送信信号に対し信号処理を施す信号処理回路と、
前記信号処理回路から出力される送信信号で光源からの光を変調し、光信号を出力する光変調器と、
前記光信号の搬送波周波数を制御する周波数制御信号を前記信号処理回路に出力する制御回路と、
を有し、
前記信号処理回路は、
前記送信信号に、前記周波数制御信号に応じた位相回転を与える位相回転回路と、
位相回転角度ごとにマッピングの拡縮率を決定するマッピング調整回路と、
変調方式と前記拡縮率に基づいて前記送信信号を複素平面上にマッピングする変調方式マッピング回路と、
を有し、前記位相回転回路は、前記拡縮率に基づいてマッピングされた前記送信信号の位相を回転する。
【発明の効果】
【００１０】
上記の構成により、周波数帯域の利用効率を維持し伝送品質を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】位相回転による周波数ずれの補正を説明する図である。
【図２】図１の手法で生じる問題点を説明する図である。
【図３】位相回転による搬送波周波数の制御にシンボル点の振幅制限を適用したときに生じる問題を説明する図である。
【図４】実施形態のマッピング調整の基本概念を説明する図である。
【図５】実施形態のマッピング調整の手法を説明する図である。
【図６】拡縮率の計算を説明する図である。
【図７】拡縮率の計算を説明する図である。
【図８】位相回転ごとの拡縮率の計算の具体例を示す。
【図９】拡縮率を用いたマッピング調整の例を示す図である。
【図１０】実施形態の拡縮率テーブルの一例を示す。
【図１１】実施形態の光送信器の概略構成図である。
【図１２】図１１の信号処理回路の動作を示すフローチャートである。
【図１３】実施形態の光送信器を複数用いた波長多重用の光送信装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１及び図２は、搬送波の周波数ずれに応じた位相回転を与える手法に生じる問題点を説明する図である。光送信器の信号処理回路では、外部から入力される送信信号を、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）等の変調方式に応じて電界情報にマッピングする。たとえば、１６ＱＡＭ方式の変調を行う場合、入力データを４ビットずつのビット列に分割して、複素平面（ＩＱ平面）上の信号点（シンボル点）にマッピングする。これを「コンスタレーションマッピング」と呼ぶ。コンスタレーション上の各シンボル点は、振幅と位相で決まる電界情報に対応する。
【００１３】
送信光源の発振周波数の変動や伝送路の影響で、受信側ではコンスタレーションが回転したように見える。そこで、送信側であらかじめ位相を逆方向に回転させて補正を行う。図１の例では、半時計回りの方向に一定周期で位相を回転させている。光源から出力される搬送波は位相回転が与えられた電界情報で変調され、光信号として送信される。
【００１４】
図２の上側のラインに示すように、マッピング後に与えられる位相回転角度が小さければ、位相回転後のシンボル点はダイナミックレンジ内にあり、受信側で元のコンスタレーションを再生することができる。
【００１５】
これに対し、図２の下側のラインに示すように、位相回転角度が大きくシンボル点がダイナミックレンジの上限を超える場合、ダイナミックレンジ内への丸め込みが発生する。その結果、コンスタレーションが歪み、受信側で元のコンスタレーションを再生することができないという問題が生じる。コンスタレーションの歪みにより、雑音が大きくなってビット誤りが増加し、伝送特性が劣化する。
【００１６】
位相回転によるコンスタレーションの歪みを回避するため、位相回転時の最外点の軌跡がダイナミックレンジの範囲内に収まるように振幅を小さくすることが考えられる。しかし、別の問題が生じる。
【００１７】
図３は、位相回転による搬送波周波数の制御に、シンボル点の振幅制限を導入した場合の問題点を説明する図である。左側の状態では、シンボル間の距離はｄ１と広いが、位相回転によりシンボル点がダイナミックレンジの上限を超えるため、ダイナミックレンジ内への丸め込みが発生する。
【００１８】
丸め込みの影響を回避すべく振幅を小さくすることで、中央の図に示すように、シンボル間の距離ｄ２は振幅制限前のシンボル間距離ｄ１よりも狭くなる。この状態で位相回転を与えても、丸め込みによるコンスタレーション歪みは発生しない。信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）の良い条件では、シンボル位置検出精度の低下やＢＥＲの劣化の問題は解決され得る。この手法を、便宜上、「振幅制限法」と呼ぶ。
【００１９】
しかし、振幅制限法では、Ｓ／Ｎ比の悪い条件ではシンボル間距離が狭くなったことでＢＥＲが劣化し、伝送距離を延すことができないという問題が生じる。
【００２０】
そこで、実施形態では、他のシンボルとの最短距離が位相回転ごとに最大になるようにマッピング調整を行う。実施形態のマッピング調整では、変調方式に応じた本来のシンボル配置関係をできるだけ維持して、位相回転角度ごとにシンボル間距離を最大にする。位相回転の角度に応じて最大振幅をとるようなマッピングとすることで、位相回転制御が行われる場合に、周波数帯域の利用効率を維持しつつ伝送品質を良好に維持することができる。
＜基本原理＞
図４は、実施形態のマッピング調整の基本概念を説明する図である。実施形態では、位相回転角度ごとに、シンボル点とシンボル点の間の最も短い距離が最大となるようにマッピングを調整する。
【００２１】
図４の左図は、図３の振幅制限法で決定された１６ＱＡＭのシンボル点を示す。最外点のシンボルが位相回転によってダイナミックレンジの上限を超えないように、振幅が低減されている。このときのシンボル間の距離を"ｄ"とする。
【００２２】
図４の右図は、位相回転の角度に応じたシンボル間距離の調整を示す。ここでは、位相回転角度が０ラジアン、π／１２ラジアン、π／６ラジアン、π／４ラジアンの場合を示している。以下の説明では、角度単位の「ラジアン」を適宜省略する。
【００２３】
位相回転が与えられない場合（位相回転角度がゼロ）、シンボル点をダイナミックレンジの上限まで広げる。これにより、各シンボル点の振幅を最大にする。各シンボル点の振幅が最大となるとともに、シンボル間の距離が広がり、Ｓ／Ｎ比を改善することができる。
【００２４】
位相回転角度がπ／１２のときは、本来の１６ＱＡＭのシンボル配置をできるだけ維持しつつ、最外点のシンボル点がダイナミックレンジの上限を超えない範囲で、シンボル間の距離が最大となるように調整する。
【００２５】
位相回転角度がπ／６のとき、π／４のときも同様に、本来の１６ＱＡＭのシンボル配置をできるだけ維持しつつ、最外点のシンボル点がダイナミックレンジの上限を超えない範囲でシンボル間の距離が最大となるように調整する。位相回転角π／４のときに、最外点の軌跡は最も小さくなる。
【００２６】
実施形態のマッピング調整後のシンボル間距離を"ｄｍ"とすると、位相回転角度が０、π／１２、π／６のときに、マッピング調整後のシンボル間距離ｄｍは、図３の振幅制限法で調整されたシンボル距離ｄよりも大きくなる（ｄｍ＞ｄ）。位相回転角度がπ／４のときで、図の振幅制限法によりシンボル間距離と同程度になる（ｄｍ＝ｄ）。
【００２７】
このように、多くの場合で、図３の振幅制限法よりもシンボル間距離を拡張することができる。平均すると、図３の手法と比較してＳ／Ｎ比やＢＥＲの改善効果が大きい。
【００２８】
図４の手法は、位相回転量に応じた拡縮率の調整に基づく。拡縮率とは、位相回転角度がゼロのときの振幅基準にして、位相回転が発生するときに最も外側のシンボル点をダイナミックレンジの上限に拡張または縮小したときの割合をいう。
【００２９】
図５は、実施形態のマッピング調整の手法を示す図である。調整後のシンボル位置Ｐaは、調整前のシンボル位置Ｐbに拡縮率αを乗算したものである。
【００３０】
Ｐa＝Ｐb×α
拡縮率は、位相回転角度が、コンスタレーション平面（Ｉ−Ｑ平面）のどの象限にあるかによって異なる。
【００３１】
位相回転角度θが０≦θ＜π／２（０°≦θ＜９０°）またはπ≦θ＜３π／２（１８０°≦θ＜２７０°）のときは、拡縮率αは式（１）で表される。
【００３２】
α＝（√２×｜ｓｉｎ（θ＋π／４)｜）-1        （１）
位相回転角度θがπ／２≦θ＜π（９０°≦θ＜１８０°）または３π／２≦θ＜２π（２７０°≦θ＜π３６０°）のときは、拡縮率αは式（２）で表される。
【００３３】
α＝（√２×｜ｃｏｓ（θ＋π／４）｜）-1        （２）
ここで、位相回転角度θの値域は、０≦θ＜２πである。
【００３４】
図６と図７は、式（１）と式（２）の根拠を説明する図である。図６は、位相回転角度θが０≦θ＜π／２（０°≦θ＜９０°）のときの拡縮率の計算を示す。ダイナミックレンジの上限（±１）まで拡大したコンスタレーションを拡縮率の計算の基準とする。
【００３５】
シンボル位置は、送信信号を変調方式に応じてＩ−Ｑ平面上にマッピングした電界情報を表わし、電界強度（振幅）と電界位相で表される。
【００３６】
Ｉ−Ｑ平面の第１象限で、原点から最も遠い最外点Ｐ１のＩ，Ｑ座標は、（１，１）である。Ｐ１の限定からの距離ｒすなわち振幅は√２、位相はπ／４である。
【００３７】
位相回転角度をθとすると、位相回転後の位置Ｐ２のＱ座標の値は√２×ｓｉｎ（θ＋π／４）である。
【００３８】
位置Ｐ２に移動した最外点Ｐ１をダイナミックレンジの上限内に収めるために、Ｐ１の振幅をダイナミックレンジの上限まで縮小する。位置Ｐ３の縮小後のＱ座標の値は１である。したがって、拡縮率αは、
α＝１／（√２×｜ｓｉｎ（θ＋π／４）｜）
＝（√２×｜ｓｉｎ（θ＋π／４）｜）-1        （１）
となる。
【００３９】
ここで、ｓｉｎ（θ＋π／４）を絶対値にしているのは、位相回転角度θが３π／４＜θ＜７π／４の範囲にあるとき、ｓｉｎ（θ＋π／４）が負の値となってしまうからである（ｓｉｎ（θ＋π／４）＜０）。
【００４０】
Ｑ座標について求めた拡縮率αを、Ｉ座標についても使用する。
【００４１】
次に、位相回転角度θがπ／２≦θ＜π（９０°≦θ＜１８０°）または３π／２≦θ＜２π（２７０°≦θ＜π３６０°）のときは、最外点Ｐ１の位相回転後の位置Ｐ４のＱ座標の絶対値が１未満になるので、計算式を変える。これを図７を参照して説明する。
【００４２】
図７で、最外点Ｐ１は、位相回転角度θ（π／２≦θ＜π）を与えられたことにより、位置Ｐ４に移動する。
【００４３】
位置Ｐ４について式（１）を適用すると、Ｑ座標でみる拡縮率が１より大きくなる。
【００４４】
（√２×ｓｉｎ（θ＋π／４））-1＞１
これは、シンボル点がダイナミックレンジの上限を超えているにもかかわらず、シンボル配置をさらに拡大することを意味する。マッピング調整を適切に行って位置Ｐ４でのシンボルをダイナミックレンジの上限内（±１の枠内）に収めるために、Ｉ軸方向での拡縮率を決定する。
【００４５】
位置Ｐ４のＩ座標は、√２×ｃｏｓ（θ＋π／４）である。位相回転角度θがπ／２≦θ＜π（９０°≦θ＜１８０°）または３π／２≦θ＜２π（２７０°≦θ＜π３６０°）のときは、拡縮率αの計算に、上記の式（２）を用いる。
【００４６】
具体的には、位置Ｐ４の縮小後のＩ座標の値は１である。したがって、拡縮率αは、
α＝１／（√２×｜ｃｏｓ（θ＋π／４）｜）
＝（√２×｜ｃｏｓ（θ＋π／４）｜）-1        （２）
となる。
【００４７】
図８は、位相回転ごとの拡縮率の計算の具体例を示す。図８（ａ）は、位相回転角度θがπ／６のときの拡縮率の算出であり、図８（ｂ）は、位相回転角度θが７π／４のときの拡縮率の算出である。
【００４８】
図８（ａ）では位相回転角度θがπ／６（３０°）であり、θの範囲が０≦θ＜π／２なので、式（１）を用いて拡縮率αを計算する。
【００４９】
α＝（√２×｜ｓｉｎ（π／６＋π／４）｜）-1
＝（√２×｜ｓｉｎ（５π／１２）｜）-1
≒０．７３２０
図８（ｂ）では位相回転角度θが７π／４（３１５°）であり、θの範囲が３π／２≦θ＜２πなので、式（２）を用いて拡縮率αを計算する。
【００５０】
α＝（√２×｜ｃｏｓ（７π／４＋π／４）｜）-1
＝（√２×｜ｃｏｓ（２π）｜）-1
＝１／√２≒０．７０７１
図９は、拡縮率αを用いたマッピング調整を示す。まず、図９（ａ）で、変調方式に応じた基準コンスタレーションを生成する。この場合、１６ＱＡＭでシンボル点をダイナミックレンジの上限（±１）まで拡大したコンスタレーションを生成する。
【００５１】
次に、図９（ｂ）で、位相回転角度θを取得して拡縮率αを計算し、図９（ａ）のコンスタレーションを拡縮率αに応じて縮小（または拡大）する。図９（ｂ）は位相回転角度θがπ／６のときの縮小後のコンスタレーションである。
【００５２】
位相回転角度θは、後述するように光送信器における光出力のモニタ結果や、光受信器からの伝送品質の報告、あるいはネットワークからの制御値に基づいて取得される。
【００５３】
次に、図９（ｃ）で、位相回転角度θに応じて、シンボル点を回転する。本来のシンボル配置を維持した状態でダイナミックレンジの上限を超えないようにシンボル位置が調整されているので、位相回転後もコンスタレーション歪は発生しない。また、実施形態の手法では、すべてのシンボル点のシンボル間隔が最大に維持されているので、Ｓ／Ｎ比を良好に改善することができる。
【００５４】
図１０は、実施形態の拡縮率テーブル１２５の一例を示す。あらかじめ、各変調方式（ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、３２ＱＡＭ、６４ＱＡＭなど）ごとに、位相回転角度θと拡縮率αの対応関係を取得し、記録する。θのステップサイズは適宜設定可能である。ステップサイズを細かくしすぎると、拡縮率の変化が小さい。ステップサイズを大きくしすぎると位相回転によりシンボル点がダイナミックレンジの上限を超える場合が発生し得る。そこで、一例として５°〜１５°刻みにする。
【００５５】
拡縮率テーブル１２５を用意しておくことで、位相回転角度の入力に応じて演算なしに拡縮率を選択することができる。もちろん、位相回転角度の入力のたびに、式（１）または式（２）を用いて計算を行ってもよい。さらに、位相回転角度に応じた拡縮率を導くことのできる任意の関数を用いてもよい。
＜装置構成＞
図１１は、実施形態の光送信器１０の概略構成図である。光送信器１０は、光伝送システム１の光伝送路２５によって、光受信器２０と接続されている。光送信器１０と光受信器２０の間で、光信号が送受信される。
【００５６】
光送信器１０は、搬送波周波数制御回路１１、信号処理回路１２、ＤＡＣ（デジタル／アナログ変換器）１３、ドライバ１４、光源１５、光変調器１７を有している。
【００５７】
光源１５は、たとえば所定の周波数ｆで出力光を発振するレーザ光源である。
【００５８】
信号処理回路１２は、たとえばＤＳＰ（Digital Signal Processor）であり、外部から入力されるバイナリデータである送信信号に対しデジタル信号処理を施す。信号処理回路１２は、変調方式マッピング回路１２１と、位相回転回路１２２と、メモリ１２３と、マッピング調整回路１２４を有する。各回路の動作については後述する。
【００５９】
ＤＡＣ１３は、信号処理回路１２から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。ドライバ１４は、ＤＡＣ１３からの信号を増幅して駆動信号を生成し、駆動信号で光変調器１７を駆動する。光変調器１７は、送信情報を乗せた駆動信号で光源１５からの出力光を変調し、光信号として光伝送路２５に出力する。
【００６０】
搬送波周波数制御回路１１は、光変調器１７から出力される光信号の搬送波周波数を制御する制御信号を出力する。制御信号は、搬送波周波数の設計値からのずれを表わす周波数制御量Δｆを含む。光源１５の発振周波数は、温度変化や経年劣化により変動し、設計した搬送波周波数（中心周波数）からずれる。搬送波の周波数ずれは、高密度の波長多重に対する影響が大きい。そこで、搬送波周波数のずれを補正する周波数制御量Δｆを用いて、送信側の信号処理の段階で補償する。
【００６１】
周波数制御量Δｆは、光変調器１７の出力光の一部をモニタして中心周波数のずれを観測することで検出されてもよい。あるいは、受信器側で得られたＢＥＲ、Ｓ／Ｎ比などの品質検出結果に基づいて決定されてもよい。周波数制御量Δｆは、信号処理回路１２の位相回転回路１２２に供給される。
【００６２】
信号処理回路１２において、変調方式マッピング回路１２１は、外部から入力される送信信号を、変調方式に応じて電界情報にコンスタレーションマッピングする。
【００６３】
位相回転回路１２２は、搬送波周波数制御回路１１から入力される周波数制御量Δｆに基づいて、シンボル点の電界位相に対してθ＝２πΔｆ・ｔで表される位相回転角度を与える。
【００６４】
位相回転回路１２２は、位相回転角度を含む位相情報をマッピング調整回路１２４に出力する。この位相情報は、マッピング調整回路１２４に供給されるとともに、光送信器１０から光受信器２０に供給される。周波数制御量Δｆ及び／又は位相回転角度はメモリ１２３に保存されてもよい。
【００６５】
マッピング調整回路１２４は、メモリ１２３に図１０のような拡縮率テーブル１２５が保存されている場合は、位相回転角度に対応する拡縮率をメモリ１２３から読み出す。そして、位相回転角度に対応する拡縮率を含む情報をマッピング情報として変調方式マッピング回路１２１に供給する。拡縮率テーブル１２５を用いない場合は、マッピング調整回路１２４は、メモリ１２３に保存された式（１）、（２）、その他の適切な関数を用いて、位相回転角度から拡縮率αを算出してもよい。
【００６６】
メモリ１２３は必ずしも信号処理回路１２に設けられていなくてもよく、外部メモリであってよい。また、光受信器２０に供給される位相情報の中に拡縮率αが含まれていてもよい。
【００６７】
変調方式マッピング回路１２１は、変調方式とマッピング情報に基づいて、コンスタレーション全体を拡縮する。この結果、本来のシンボル配置を保ったまま、位相回転が与えられてもシンボル点がダイナミックレンジの上限を超えず、かつすべてのシンボル点の間の距離が最大になるマッピングが行われる。マッピング後のマッピング調整回路１２４は、マッピング調整されたシンボル情報を位相回転回路１２２に出力する。位相回転回路１２２は、周波数制御量Δｆに応じた位相回転量で電界位相を回転してシンボル情報を出力する。
【００６８】
これにより、位相回転が与えられる場合にコンスタレーション歪を防止し、周波数帯域の利用効率を高くし、かつ伝送品質を改善する。
【００６９】
光受信器２０は、受け取った位相情報によって、受信した光信号を再生することができる。光送信器１０から光受信器２０への位相情報の送信は、図１１のように、光変調された送信信号と別個に送信されてもよいし、送信信号に重畳して光波のサイドバンドとして送信されてもよい。また、送信信号の送信フレームに含めてもよい。さらに、位相情報を光受信器２０に送信せずに、受信側で位相を推定するなどの公知の技術を用いてもよい。
【００７０】
図１２は、信号処理回路１２の動作を示すフローチャートである。まず、マッピング調整回路１２４が位相回転回路１２２から位相情報を取得する（Ｓ１０１）。
【００７１】
マッピング調整回路１２４は、位相情報に含まれる位相回転角度θが、０≦θ＜π／２またはπ≦θ＜３π／２のいずれかに含まれるかを判断する（Ｓ１０２）。
【００７２】
位相回転角度θがこの範囲に含まれている場合は（Ｓ１０２でＹＥＳ）、式（１）を用いてマッピングの拡縮率を計算する（Ｓ１０３）。位相回転角度θが上記の範囲に含まれていない場合は（Ｓ１０２でＮＯ）、式（２）を用いてマッピングの拡縮率を計算する（Ｓ１０４）。
【００７３】
Ｓ１０３またはＳ１０４で計算された拡縮率は、変調方式マッピング回路１２１に供給される（Ｓ１０５）。変調方式マッピング回路１２１は、送信信号を変調方式に応じてマッピングした後に拡縮率を用いてリサイズする（Ｓ１０６）。
【００７４】
このマッピング調整方法により、周波数帯域効率を維持し、伝送品質を改善することができる。
【００７５】
図１３は、実施形態の光送信器１０を複数用いた波長多重用の光送信装置１００の概略図である。光送信装置１００は、複数の光送信器１０−１〜１０−ｎと、光合波器４０を有する。各光送信器１０は図１１の光送信器１０と同じであり、それぞれを個別の光送信チップとして構成してもよい。
【００７６】
各光送信器１０で、周波数制御量Δｆに応じた位相回転角度ごとに、変調方式のマッピングが調整される。各光送信器１０で、位相回転角度に応じた拡縮率が取得され、シンボル点の配置関係を維持しつつ、シンボル間距離を最大にするマッピング調整が行われる。搬送波周波数ずれや伝送路の回転を補償するために位相回転が与えられる場合でも、コンスタレーション歪みを防止し、Ｓ／Ｎ比を良好に維持することができる。
【００７７】
光送信器１０−１〜１０−ｎから出力された光信号は、光合波器４０によって合波される。このとき、各光送信器１０の搬送波周波数制御回路１１が異なる周波数制御量Δｆ１〜Δｆｎを出力することで、同じ種類の光源１５を用いて、中心周波数がそれぞれ異なる複数の光信号を高密度に多重した波長多重が実現する。多重される光信号は、上述のようにあらかじめ位相回転制御とマッピング調整がされているので、各搬送波が占有する周波数帯域を狭くして周波数帯域の利用効率を維持しつつ、伝送品質を改善できる。
【００７８】
以上、本発明の良好な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。たとえば、本発明は一つの光信号帯の中に複数のサブキャリアを密に配置した光ＯＦＤＭ（orthogonal frequency division multiplexing：直交周波数分割多重）にも適用可能である。
【００７９】
以上の説明に対し、以下の付記を提示する。
（付記１）
送信信号に対し信号処理を施す信号処理回路と、
前記信号処理回路から出力される送信信号で光源からの光を変調し、光信号を出力する光変調器(17)と、
前記光信号の搬送波周波数を制御する周波数制御信号を前記信号処理回路に出力する制御回路と、
を有し、
前記信号処理回路は、
前記送信信号に、前記周波数制御信号に応じた位相回転を与える位相回転回路と、
位相回転角度ごとにマッピングの拡縮率を決定するマッピング調整回路と、
変調方式と前記拡縮率に基づいて前記送信信号を複素平面上にマッピングする変調方式マッピング回路と、
を有し、前記位相回転回路は、前記拡縮率に基づいてマッピングされた前記送信信号の位相を回転することを特徴とする光送信器。
（付記２）
前記変調方式マッピング回路は、前記変調方式に基づいて前記送信信号をマッピングした後に、前記拡縮率を用いてマッピングをリサイズすることを特徴とする付記１に記載の光送信器。
（付記３）
前記位相回転角度と前記拡縮率の対応関係を記述したテーブル、
をさらに有し、
前記マッピング調整回路は、前記テーブルから前記拡縮率を取得することを特徴とする付記１または２に記載の光送信器。
（付記４）
前記マッピング調整回路は、前記位相回転角度と前記拡縮率の関係を記述した関数または関係式を用いて前記拡縮率を決定することを特徴とする付記１または２に記載の光送信器。
（付記５）
前記マッピング調整回路は、前記位相回転角度が第１の範囲にあるときに第１の関係式を用いて前記拡縮率を決定し、前記位相回転角度が前記第１の範囲と異なる第２の範囲にあるときに、第２の関数式を用いて前記拡縮率を決定することを特徴とする付記４に記載の光送信器。
（付記６）
前記マッピング調整回路は、前記位相回転角度が０≦θ＜π／２またはπ≦θ＜３π／２の範囲にあるときに前記第１の関係式を用いて前記拡縮率を決定し、前記位相回転角度がπ／２≦θ＜πまたは３π／２≦θ＜２πのときに前記第２の関係式を用いて前記拡縮率を決定することを特徴とする付記５に記載の光送信器。
（付記７）
前記位相回転角度をθ、前記拡縮率をαとしたときに、前記マッピング調整回路は、前記位相回転角度が前記第１の範囲にあるときに、
α＝（√２×｜ｓｉｎ（θ＋π／４）｜）-1
により前記拡縮率を決定し、前記位相回転角度が前記第２の範囲にあるときに、
α＝（√２×｜ｃｏｓ（θ＋π／４）｜）-1
により前記拡縮率を決定することを特徴とする付記５に記載の光送信器。
（付記８）
付記１〜７のいずれかに記載の複数の光送信器と、
前記複数の光送信器から出力される光信号を合波する合波器と、
を有する光送信装置。
（付記９）
光送信器において、光信号の搬送周波数ずれに応じた位相回転量を取得し、
前記位相回転量ごとに送信信号のマッピングを調整する拡縮率を決定し、
前記送信信号を変調方式と前記拡縮率に基づいて前記送信信号を複素平面にマッピングする、
ことを特徴とするマッピング方法。
（付記１０）
前記マッピングは、前記変調方式に基づいて前記送信信号をマッピングした後に、前記拡縮率を用いてマッピングをリサイズする、
ことを特徴とする付記９に記載のマッピング方法。
（付記１１）
前記拡縮率は、前記光送信器のダイナミックレンジの上限まで拡大したコンスタレーションを基準として決定されることを特徴とする付記９に記載のマッピング方法。
（付記１２）
前記位相回転量が第１の範囲にあるときに第１の関係式を用いて前記拡縮率を決定し、前記位相回転量が前記第１の範囲と異なる第２の範囲にあるときに、第２の関数式を用いて前記拡縮率を決定することを特徴とする付記９に記載のマッピング方法。
【符号の説明】
【００８０】
１  光伝送システム
１０、１０−１...１０−ｎ  光送信器
１１  搬送波周波数制御回路
１２  信号処理回路
１３  ＤＡＣ（デジタル／アナログ変換器）
１４  ドライバ
１５  光源
１７  光変調器
２０  光受信器
２５  光伝送路
４０  光合波器
１００  光送信装置
１２１  変調方式マッピング回路
１２２  位相回転回路
１２３  メモリ
１２４  マッピング調整回路
【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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