(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、
単一の受信機において、
波長分割多重光信号を分離して光信号の複数の対を与えるステップであって、各対が非反転光信号及び関連する別個の反転光信号である、ステップ、
各非反転信号とその関連する反転信号の光強度の相対差を比較するステップ、
高い方の強度を有する信号を選択するステップ、及び
該高い方の強度に関連するビットを受信ビットとして選択するステップ
からなる方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、該ビットが２進の１又は０からなる方法。
【請求項３】
単一の受信機からなるシステムであって、該受信機が、
波長分割多重光信号を分離して、各対が非反転光信号及び関連する別個の反転光信号であるような光信号の複数の対を与え、
各非反転信号とその関連する反転信号の光強度の相対差を比較し、
高い方の強度を有する信号を選択し、
該高い方の強度に関連するビットを受信ビットとして選択する
ように動作するシステム。
【請求項４】
請求項３記載のシステムにおいて、該ビットが２進の１又は０からなるシステム。
【請求項５】
請求項３記載のシステムであって、さらに、
該光信号の複数の対からなる該波長分割多重光信号を生成するよう動作する送信機からなるシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は通信に関し、特に光通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高密度波長分割多重化（dense wavelength division multiplexing，ＤＷＤＭ）を用いる光通信システムにおいては、ＤＷＤＭ信号は、情報ビットの数個のシーケンス（即ち、ストリーム）例えばＭ個のストリームをＭ個の異なる光学波長（即ちチャネル）上に多重化することにより形成される。例えば、ＤＷＤＭ信号は、Ｍ個のレーザーアレイ（列）の各レーザーを、Ｍ個の情報ストリームのうちの関連するストリームでもって変調し、Ｍ個のレーザーアレイの出力信号を結合することにより形成される。ここで、各レーザーは、異なる波長で光を生成する。かくして情報の各ストリームは、個々の光学チャネル（即ち、特定の波長を有する光学信号により）を介して搬送される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが情報ストリームを特定の波長にマッピングすることはいくつかの欠点がある。例えばあるレーザーが故障すると、それに関連する情報ストリームは失われる。同時に異なる波長（異なる情報ストリーム）は、ソースノードとあて先ノードの間の送信チャネル上で異なるレベルの損傷（例えば、信号強度の劣化と拡散）を被ることがある。かくしてこれらの損傷故に、１つあるいは複数の信号増幅段と／または再生段とがソースノードとあて先ノードとの間の距離にしたがって必要とされる。このことはシステムにコストを上乗せすることになる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、Ｍ個の情報坦持信号が、ＮＭ個のチャネルを有する光学波長分割多重化信号を提供するために処理され、その結果各情報坦持信号が異なるＮ個のチャネルに関係づけられている。ここでＮは２以上の整数である。
【０００５】
本発明の一実施例によれば、本発明の装置は、（Ｎ＝２）Ｍ個の光学チャネルを有する光学波長分割多重化信号を提供し、そして、各Ｍ個の情報坦持信号が２Ｍ個の光学チャネルのうちの２個のチャネルに別々に符号化される。特に、本発明の装置は、Ｍ個のインバータと２Ｍ個の電気から光への変換器とマルチプレクサとを有する。各電気から光への変換器は、２Ｍ個の波長のうちの異なる波長の光学信号を提供する。
【０００６】
本発明の装置は、Ｍ個の情報坦持信号を受領し、（ａ）異なる波長のＭ個の光学信号を生成（２Ｍ個の電気から光への変換器のうちＭ個の変換器を介してＭ個の情報坦持信号を光学領域に変換することにより）し、（ｂ）異なる波長のＭ個の反転された光学信号を生成（残りのＭ個の電気から光への変換器を介して光学領域に変換する前にＭ個の情報坦持信号をＭ個のインバータを介して反転することにより）する。
【０００７】
このＭ個の光学信号は、Ｍ個の反転光学信号と共にマルチプレクサ内に入力され、このマルチプレクサが２Ｍ個のチャネルを有する光学波長分割多重化（ＷＤＭ）信号を提供する。かくして、各Ｍ個の情報坦持信号により搬送された情報が、２つの異なる光学波長に変換される。一方の波長は情報ビットを搬送し、他方の波長は反転された情報ビットを搬送する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明による装置１００の一部を図１に示す。本発明の概念以外は、図１に示した要素は公知のものであり、詳細な説明は割愛する。例えば、マルチプレクサ１１５は高密度波長分割多重化器であり、Ｅ／Ｏコンバータ１１０−１は電気から光への変換器である。さらにまた、１個のブロック構成要素として示されているが、これらの要素のうちの一部あるいは全ては、蓄積プログラム制御プロセッサ、メモリ、適宜のインターフェースカード（図示せず）を用いて実現可能である。本明細書で用いられる用語「ノード」は、通信器器、例えばルーター、ゲートウェイを指す。
【０００９】
本発明の装置１００は、Ｍ個のインバータ（１０５−１ないし１０５−Ｍ）と２Ｍ個の電気から光への（Ｅ／Ｏ）コンバータ（１１０−１ないし１１０−２Ｍ）と、マルチプレクサ（ｍｕｘ）１１５とを有する。各Ｅ／Ｏコンバータ１０５は、２Ｍ個の波長のうちの異なる波長の光学信号を与える。各インバータは、それに加えられた電気信号を反転する。装置１００は、信号１〜Ｍで表されるＭ個の情報坦持信号（電気形態で）を受領する。これらの信号のソースの場所（位置）は、本発明の概念とは無関係である。例えば、これらの信号の一部あるいは全ては装置１００内あるいは他の素子により生成されるが、これらは、図１のネットワークの一部であってもなくてもよい。
【００１０】
各信号は、位相−振幅変調（pulase-amplitude modulated，ＰＡＭ）信号を表し、所定の電圧レベルが、「１」または「０」を有する二進の桁（ビット）のいずれかを表す。しかし、本発明の概念にはこれに限定されるされるものではない。装置１００は、以下の機能を実行する、（ａ）Ｍ個の光学信号を生成し、（ｂ）Ｍ個の反転された光学信号を生成し、（ｃ）Ｍ個の（非反転）光学信号とＭ個の反転された光学信号を多重化して、光ファイバーリンク１１６を介して送信されるように、２Ｍ個のチャネルを含む多重化光学信号を提供する。例えば、本発明の装置１００により信号の処理を考えてみる。
【００１１】
信号１がＥ／Ｏコンバータ１１０−１とインバータ１０５−１に与えられる。Ｅ／Ｏコンバータ１１０−１は、信号１を電気領域から光学領域に変更し、波長Ｌ１（本明細書ではチャネルＬ１とも称する）を有する光学信号を与える。インバータ１０５は信号１を反転（例えば、「１」の値を有するビットを「０」の値を有するビットに変換しその逆も行う）し、この反転された信号をＥ／Ｏコンバータ１１０−２に与え、Ｅ／Ｏコンバータ１１０−２が反転された光学信号をチャネルＬ２上に与える。マルチプレクサ１１５は、他の（Ｍ−２）個の光学チャネルと同時にチャネルＬ１，Ｌ２上で光学信号を受領し、出力信号、例えば２Ｍ個の光学チャネルを含む波長分割多重化（ＷＤＭ）信号を与え、ネットワーク状（図示せず）の光ファイバーリンク１１６を介して送信する。
【００１２】
図１から分かるように、装置１００は本明細書で差分ＷＤＭ信号と称する合成信号を提供する。この実施例においては、各対のチャネルが反対のビットを搬送する。例えば、チャネルＬ１とＬ２は、同一の信号（チャネルＬ１を介して搬送される非反転信号と、チャネルＬ２を介して搬送される反転信号）に関連する情報を搬送する。本明細書で用いられるように、同一の信号に関連する情報を搬送する２個のチャネル（即ち波長）は、波長対またはチャネル対と称する。ＰＡＭ変調を図に示すように用いている（即ち、ライン符号化を用いていない）ために、１は、光学チャネル上のビットタイムの間光（即ち所定の強度レベル以上の光）が存在することにより表され、一方、０は、光学チャネル上でビットタイムの間、光（所定の強度レベル以下の光）が存在しないことにより表される。
【００１３】
チャネル対は、同一の信号に関連する情報を搬送するために用いられるために、対応する受信器（以下に説明する）は、各チャネル対上を各ビットタイムで搬送される光学信号間の光の強度の差を用いて受信した信号を復号化する。言い換えると、受信器は、チャネル対のうちのどちらのチャネルがより高い強度の光を搬送しているかを検出することにより受信信号を復号化する。それ故に差分ＷＤＭと称する。それ故に受信器は、１と０を検出するために一定のしきい値の検出器を用いる必要がない。
【００１４】
ＰＡＭの形態を用いる光学伝送システムは、シンボル間干渉（Inter-Symbol Interference，ＩＳＩ）により悪影響を受ける。例えば、「１」の後に「０」が続いたときには（「１」の値は所定のレベル以上の強度の光の存在により表されるものとすると）、「０」に関連する信号は、対応する受信器が「０」を検出するプロセスを開始するときには、完全には消失していない。しかし、本発明によれば、上記の差分ＷＤＭは、ＩＳＩの影響をさらに減らすことができる。特に、受信器（以下に説明する）は、「１」または「０」の存在を検出するためにチャネル間の光強度を差を用いている。かくして、チャネル対の一方のチャネル上で、暗いシンボル（例「０」）が明るいシンボル（例「１」）に続くと、他方のチャネル上では、逆のこと（即ち、明るいシンボルが暗いシンボルに続く）が行われ、光強度の差は影響を受けず、その結果ＩＳＩが減少する。
【００１５】
本発明による差分ＷＤＭ受信器２００を図２に示す。本発明の概念以外、図２に示した構成要素は、公知のものであり、詳細な説明は割愛する。差分ＷＤＭ受信器２００は、ディマルチプレクサ２１５とＭ個の差分検出器２１０−１〜２１０−Ｍを有する。ディマルチプレクサ２１５は、光ファイバーリンク１１６から２Ｍ個の光学チャネルを含むＷＤＭ信号を受信し、チャネルＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４...Ｌ（２Ｍ−１）とＬ（２Ｍ）上に、２Ｍ個の光学信号を与える。図２から分かるように、２Ｍ個の光学チャネルは、２個のグループ即ち対として差分検出器の対応する一つにより処理される。例えば、チャネルＬ１，Ｌ２は差分検出器２１０−１により処理される。
【００１６】
差分検出器２１０−１は、差分復調を実行する。上記したように、差分検出器は、チャネル対間の光強度の差を用いて「１」または「０」の受信したビット値に関する決定を行う。例えば、各差分検出器２１０は、チャネル対の関連する一方のチャネルを「１」にし他方を「０」にする。どちらのチャネルがより強い光の強度を有するかを比較することにより「０」または「１」が選択される。各差分検出器は、ｓｉｎｋ信号を与え、これは情報ストリームのＰＡＭ電気表示である（即ち、各差分検出器は、光学領域から電気領域への変換を実行する）。差分ＷＤＭ受信器２００は、ｓｉｎｋ１〜ｓｉｎｋＭにより表されるＭ個の出力信号を与える。
【００１７】
本発明のＷＤＭ受信器は、波長ごとに一定のしきい値を用いる。かくして、「１」を表す信号は、チャネル損傷と信号劣化により多くさらされる。例えば、信号レベルが、光ファイバの長さに起因して低下すると、しきい値に対しマージンが小さいためにエラーを引き起こす可能性が大きくなる。同様に、別の波長も別のレベルのチャネル損傷を被り、しきい値の調整が波長ごとに必要となり、ある場合にはそれは簡単なことではない。しかし、本発明によれば、上記したように差分モードにより、一定のしきい値は必要ないが、その理由は差分検出器はチャネル対のうちのどちらのチャネルがより強いかを検出するだけだからである。
【００１８】
このため波長対の間の相対的信号強度は、無傷のままである。言い換えると、対の波長のうち第１波長が第２波長よりもより強い信号を有するとすると、その後両者が劣化した場合でも信号がノイズレベル上にない限り、第１波長は依然として第２波長に対し強いままである。その結果、一対の波長の相対的信号強度を検出不可能にするかあるいは誤って検出するようになる為には、一定のしきい値以上または以下の信号の存在を見出す場合よりもより多くの劣化があってもよいことになる。このようにマージンが増加することにより本発明のにより光学信号はあるレベルの劣化に対してより遠くに伝播することが可能となる。したがって、本発明は、より低い信号強度で良好な検出が可能となり、その結果現在のシステムと比較したときには同一の信号強度でより遠くに送信することが可能となる。
【００１９】
本発明の他の実施例を図３−５に示す。本発明による通信システム３００の一部を図３に示す。本発明の概念以外は、図３に示した要素は公知のものであり、詳細な説明は割愛する。例えば、マルチプレクサ３１０は高密度波長分割多重化器であり、ディマルチプレクサ３２０は高密度波長分割ディマルチプレクサである。さらにまた、１個のブロック構成要素として示されているが、これらの要素のうちの一部あるいは全ては、蓄積プログラム制御プロセッサ、メモリ、適宜のインターフェースカード（図示せず）を用いて実現可能である。
【００２０】
通信システム３００は、光ファイバーリンク３５０を介して接続されたソースノードＡとあて先ノード（ｓｉｎｋノード）Ｂを有する。光ファイバーリンク３５０は、光ファイバスパン（例えば、光ファイバケーブル）と代表的な再生機３１５を有する（ただし複数の再生機３１５があってもよい）。再生機３１５は、本発明の概念には必ずしも必要なものではないが、設備を完成させるために図３に示している。ソースノードＡは、Ｌ１，Ｌ２，...ＬＭにより表されるＭ個の光学信号を受領する。各光学信号は、異なる波長で異なる情報ストリームを搬送する。同図には、個別の光学信号が示されているが、ソースノードＡに加えられる信号の等価のものとしては、Ｍ個のチャネルを含む単一の波長分割多重化ＷＤＭ光学信号である。この場合、Ｍ個のチャネルを分離するために、ディマルチプレクサ（図示せず）がソースノードＡに追加されるかあるいは符号化器３０５の一部と見なされる。
【００２１】
本発明の概念によれば、ソースノードＡはＭ個の光学チャネルの各々から受領した情報をＮ個の光学チャネルに符号化器３０５を介して多重化して符号化する。ここで、Ｎは２以上の整数である。その結果得られた（Ｎ）（Ｍ）個の光学チャネルがマルチプレクサ（ｍｕｘ）３１０に入力され、マルチプレクサ３１０が（Ｎ）（Ｍ）個の波長（チャネル）を含む光学ＷＤＭ信号３１１Ｎを光ファイバーリンク３５０に与える。光学ＷＤＭ信号３１１Ｎは、光ファイバーリンク３５０への（Ｎ）（Ｍ）個の波長（チャネル）を含む。光学ＷＤＭ信号３１１Ｎは、各グループがＮ個のチャネルを含む光学信号の各々はＭ個のグループを含むものと見ることもできる。光学ＷＤＭ信号３１１Ｎは、信号を光ファイバーリンク３５０を介して送信し、再生機３１５が信号（光学ＷＤＭ信号３１１′によりあらわされる）を増幅／再生する。
【００２２】
光ファイバーリンク３５０は、光学ＷＤＭ信号３１１′をあて先ノードＢに与える。あて先ノードＢは、ソースノードＡの相補機能を実行して、Ｍ個のチャネルを含む元の光学ＷＤＭ信号を再生する。特に、受信した光学ＷＤＭ信号３１１′をディマルチプレクサ３２０を介してＮＭ個の個々のチャネルに分離する。これらのＮＭ個の個々のチャネルが、各グループがＮ個のチャネルからなるＭ個のグループでＭ個の復号化器３２５に加えられる。復号化器３２５は、各Ｎ個のグループからの情報を出力光学信号Ｌ１′，Ｌ２′，...ＬＭ′により表されるＭ個のチャネルの対応する１つに復号化する。（上記したように、図では、個別の光学信号として示されているが、あて先ノードＢにより与えられる信号の等価の表示は、Ｍ個のチャネルを含む単一のＷＤＭ光学信号である。この場合、あて先ノードＢはさらに多重化器（図示せず）を有し、復号化器３２５の一部としてあるいは個別の素子としてＭ個のチャネルを含む光学ＷＤＭ信号を形成する。）
【００２３】
受信したＭ個の光学信号の各々をＮ個の異なるチャネル上に符号化する複数の符号化器は、全て異なってもあるいは同一でもさらにまたそれらの組合せでもよい。かくして複数の復号化器は、信号を復号化するための相補機能を含む。例えば、ある入力信号がＮ個の異なるチャネル上に同一に符号化されるものと仮定する。すると、受信すると対応するＮ個の復号化器が、例えば、１回の多数決プロセスを用いて元の入力信号に再生する（例えば、Ｎ個の復号化された信号のうちの「１」を示している信号が半分以上の場合には、「１」の信号を受領したものとする）。
【００２４】
本発明の他の実施例を図４に示す。図４は、図３と類似するが、同図においては、ソースノードＡは光ファイバーリンク４５０を介してあて先ノードＢに接続される。図３と同様に、本発明の概念以外は、図４に示した構成要素は公知のものであり詳細な説明は割愛する。図面を単純にするために、図３，４との間の類似の構成要素は記載していない。例えば、光ファイバーリンク３５０と光ファイバーリンク４５０である。図４に示すように、ソースノードＡは、Ｏ／Ｅコンバータ４０５と、Ｅ／Ｏコンバータ４５５と、インバータ４６０と、マルチプレクサ４１０を含む。通信装置４００は、Ｍ個の光学信号（それぞれが強度変調を用いて情報を搬送する）を受領する。この光学信号がＯ／Ｅコンバータ４０５に加えられ、Ｏ／Ｅコンバータ４０５がＭ個の光学信号を電気領域に変換する。
【００２５】
Ｍ個の信号の電気信号が、（ａ）Ｍ個の信号を反転するインバータ４６０と、（ｂ）光学領域に再び変換するために、Ｅ／Ｏコンバータ４５５に加えられる（明らかにこのパスに沿って、Ｍ個の信号を光学領域から電気領域に、そして再び戻すこと全体を削除することが可能である）。インバータ４６０は、Ｍ個の反転信号をＥ／Ｏコンバータ４６５に与え、Ｅ／Ｏコンバータ４６５がＭ個の光学信号のＭ個の反転形態（Ｍ個の反転光学信号）を与える。マルチプレクサ４１０は、Ｍ個の光学信号とＭ個の反転光学信号とを多重化して光学ＷＤＭ信号４１１Ｎを与える。この光学信号は２Ｍ個のチャネルを含み、光ファイバーリンク４５０を介して送信される。光ファイバーリンク４５０の他端において、あて先ノードＢのディマルチプレクサ４２０は光学ＷＤＭ信号４１１′Ｎを受領し（増幅／再生プロセスの後）、光学信号のＭ個の対を差分検出器４８０に与え、差分検出器４８０がＭ個の光学信号を提供する。
【００２６】
本発明の変形例も可能である。例えば、上記の操作を用いない一部の波長でシステムを設計することもできる。この場合、Ｍ個の信号を本発明の概念により処理して、ＮＭ個の光学チャネルを形成し、Ｋ個の信号は本発明に従っては処理しない。同図に示すように、このような変形例の一例は、図３、５に示す装置で行うことができる。図５に示すように、Ｋ個の信号は、従来の方法で処理し、一方、Ｍ個の信号（Ｌ１なしいＬＭ）は、本発明により処理する。
【００２７】
上記の説明は本発明の単なる一実施例で様々な変形例が可能である。本発明は、マルチプレクサとディマルチプレクサを用いて説明したが他の種類のフィルタ装置、光学追加／ドロップマルチプレクサとを用いて実行することも可能である。
【００２８】
特許請求の範囲の発明の要件の後に括弧で記載した番号がある場合は、本発明の一実施例の対応関係を示すものであって、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を用いた送信器を表す図
【図２】本発明を用いた受信器を表す図
【図３】本発明による通信システムの第１実施例を表す図
【図４】本発明による通信システムの第２実施例を表す図
【図５】本発明による通信システムの第３実施例を表す図
【符号の説明】
１００  本発明の装置
１０５  インバータ
１１０  Ｅ／Ｏコンバータ
１１５  マルチプレクサ
１１６，３５０，４５０  光ファイバーリンク
２００  差分ＷＤＭ受信器
２１５  ディマルチプレクサ
２１０  差分検出器
３０５  符号化器
３１０，４１０，５１０  マルチプレクサ
３１１，４１１  光学ＷＤＭ信号
３１５，４１５  再生機
３２０，４２０，５２０  ディマルチプレクサ
３２５  復号化器
４０５  Ｏ／Ｅコンバータ
４５５，４６５  Ｅ／Ｏコンバータ
４６０  インバータ
４８０  差分検出器
Ａ  ソースノード
Ｂ  あて先ノード
【図１】
0004388730.tif 000002
【図２】
0004388730.tif 000003
【図３】
0004388730.tif 000004
【図４】
0004388730.tif 000005
【図５】
0004388730.tif 000006