(57)【要約】  ボーレートより小さいスペクトル間隔とした２つ以上の変調された光搬送波を使用して情報を送信するように構成された光伝送システム。光伝送システムにおける例示的な光受信機は、対応する光送信機において異なる変調された光搬送波上に符号化した個々のデータストリームを光受信機が回復できるようにするために、隣り合う変調された光搬送波同士のスペクトルの重なりによって生じるキャリア間干渉の影響を相殺することを対象とした周波数ダイバーシティ多入力多出力信号処理を実施するように構成された信号等化器を備える。光伝送システムのいくつかの実施形態は、有利には、光直交周波数分割多重伝送方式によってサポートされるスペクトル効率よりも高いスペクトル効率を実現することが可能であり得る。
2016536819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のフィルタリングされた電気信号および第２のフィルタリングされた電気信号を、受信した変調された光信号に基づいて生成するように構成された光検波器であって、受信した変調された光信号が、（ｉ）選択されたボーレートで、第１のデータストリームを符号化して載せた第１の変調された光搬送波であって、第１の搬送周波数をもつ前記第１の変調された光搬送波、および（ｉｉ）選択されたボーレートで、第２のデータストリームを符号化して載せた第２の変調された光搬送波であって、第２の搬送周波数をもつ前記第２の変調された光搬送波を有し、第１と第２の搬送周波数が、選択されたボーレートよりも小さい周波数間隔で互いに隔てられている、光検波器と、
第１のデータストリームおよび第２のデータストリームを回復するために、第１および第２のフィルタリングされた電気信号を処理するように構成された信号プロセッサと
を備える、装置。
【請求項２】
周波数間隔が、選択されたボーレートの約９０％よりも小さいが、選択されたボーレートの約１０％よりも大きい、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
光検波器が、
受信した変調された光信号を局部発振器光信号と混合することによって、受信した変調された光信号を第１の中間周波数の電気信号に変換するように構成された第１のヘテロダイン検波器と、
第１のフィルタリングされた電気信号を生成するために、第１の中間周波数の電気信号の第１の複製をフィルタリングするように構成された第１のバンドパスフィルタと、
第２のフィルタリングされた電気信号を生成するために、第１の中間周波数の電気信号の第２の複製をフィルタリングするように構成された第２のバンドパスフィルタと
を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
第１のバンドパスフィルタが、第１の中間周波数をほぼ中心とする第１のスペクトルバンドを通過させるように構成され、
第２のバンドパスフィルタが、第１の中間周波数とは異なる第２の中間周波数をほぼ中心とする第２のスペクトルバンドを通過させるように構成され、
第１の中間周波数と第２の中間周波数が、選択されたボーレートよりも小さい周波数間隔で互いに隔てられ、
第１と第２のスペクトルバンドのそれぞれが、およそ選択されたボーレートの３ｄＢ幅を有する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
光検波器が、
受信した変調された光信号を第１の偏光成分と第２の偏光成分に分割するように構成された偏光ビームスプリッタと、
第２の偏光成分を局部発振器光信号のそれぞれの偏光成分と混合することによって、第２の偏光成分を第２の中間周波数の電気信号に変換するように構成された第２のヘテロダイン検波器と
をさらに備え、
第１のヘテロダイン検波器が、第１の偏光成分を第１の中間周波数の電気信号に変換するように構成され、
光検波器が、
第３のフィルタリングされた電気信号を生成するために、第２の中間周波数の電気信号の第１の複製をフィルタリングするように構成された第３のバンドパスフィルタと、
第４のフィルタリングされた電気信号を生成するために、第２の中間周波数の電気信号の第２の複製をフィルタリングするように構成された第４のバンドパスフィルタと
をさらに備え、
信号プロセッサが、第１のデータストリームおよび第２のデータストリームを回復するために、第３および第４のフィルタリングされた電気信号を処理するようにさらに構成されている、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
信号プロセッサが、
第１の電気ベースバンド信号および第２の電気ベースバンド信号を生成するために、異なるそれぞれの周波数量によって、第１のフィルタリングされた電気信号および第２のフィルタリングされた電気信号を個別にダウンコンバートするように構成された電子回路と、
第１の変調された光搬送波と第２の変調された光搬送波のスペクトルの重なりによるキャリア間干渉の影響を緩和するために、第１および第２の電気ベースバンド信号に等化処理を施すように構成されたＭＩＭＯ等化器と
を備え、
信号プロセッサが、前記等化処理の結果、ＭＩＭＯ等化器によって生成された複数の等化された電気信号に基づいて、第１のデータストリームおよび第２のデータストリームを回復するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
ＭＩＭＯ等化器が、複数の構成可能な有限インパルス応答フィルタを備え、
信号プロセッサが、前記複数の構成可能な有限インパルス応答フィルタの異なるフィルタを構成するために使用されるそれぞれのフィルタ係数の組を、１つまたは複数の誤り推定値に基づいて適応的にプログラムするように構成されたフィルタコントローラであって、前記１つまたは複数の誤り推定値が、第１および第２の電気ベースバンド信号ならびに複数の等化された電気信号に基づいて生成される、フィルタコントローラをさらに備える、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
受信した変調された光信号が、選択されたボーレートで、１つまたは複数のそれぞれの追加のデータストリームを符号化して載せた１つまたは複数の追加の変調された光搬送波をさらに有し、
前記１つまたは複数の追加の変調された光搬送波のそれぞれがもつ各搬送周波数が、受信した変調された光における最も近い変調された光搬送波がもつ搬送周波数から、選択されたボーレートよりも小さいそれぞれの周波数間隔で隔てられており、
光検波器が、受信した変調された光信号に基づいて、１つまたは複数の追加のフィルタリングされた電気信号を生成するようにさらに構成され、
信号プロセッサが、１つまたは複数のそれぞれの追加のデータストリームを回復するために、前記１つまたは複数の追加のフィルタリングされた電気信号を、第１および第２のフィルタリングされた電気信号とともに処理するようにさらに構成されている、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
光ファイバリンクを介して光検波器に光学的に結合され、受信した変調された光信号を光検波器に印加するように構成された光送信機をさらに備え、光送信機が、
それぞれの中間周波数を有する各電気キャリア波を生成するようにそれぞれが構成された複数の電気中間周波数生成器であって、隣接する中間周波数の間隔が選択されたボーレートよりも小さい、電気中間周波数生成器と、
複数の変調された電気搬送波のそれぞれ１つを生成するために、第１のデータストリーム、第２のデータストリーム、および１つまたは複数の追加のデータストリームのそれぞれ１つを使用して各電気キャリア波を変調するようにそれぞれが構成された複数の電気変調器と、
変調されたマルチキャリア電気信号を生成するために、複数の変調された電気搬送波を結合するように構成された電気信号結合器と、
変調されたマルチキャリア電気信号を使用して光キャリア波を変調することによって、受信した変調された光信号を生成するように構成された光変調器と
を備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
第１の変調された光搬送波を生成するように構成された第１の光送信機と、
第２の変調された光搬送波を生成するように構成された第２の光送信機と、
受信した変調された光信号を生成するために、第１と第２の変調された光搬送波を結合するように構成された光結合器と
をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光通信装置に関し、より詳細には、周波数ダイバーシティ（ＦＤ）多入力多出力（ＭＩＭＯ）信号処理を使用する光伝送方式に関するが、これに限定するわけではない。
【背景技術】
【０００２】
本項は、本発明の深い理解を促進するのに役立つ可能性のある側面を紹介する。したがって、本項の記述はその観点から読まれるべきであり、何が従来技術であるか、または何が従来技術でないかを認めるものとして理解されるべきではない。
【０００３】
通信企業は、たとえば、高速データサービス、映像サービス、ならびに会社および住宅の広帯域接続の急増により、そのメトロ、リージョナル、およびロングホールの光ネットワークの容量増加を求める継続的な需要に直面している。光ファイバは、データを移送するための極めて大きい固有の容量を有するが、現代の光ネットワークで実現されるスペクトル効率は、依然として改良の余地がかなりある。たとえば、今日使用されている最もスペクトル効率の良い光伝送技術のうちの１つは光直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）であり、これは正確にボーレートの間隔とした変調されたサブキャリアを使用している。しかしながら、光ＯＦＤＭによってサポートされるものよりも高いスペクトル効率が、将来の容量需要を満たすために求められる可能性が高い。
【０００４】
通信学および電子工学において、「ボーレート」という用語は、シンボル毎秒またはパルス毎秒の単位で表されるデータ転送速度を指す。ボーレートは「変調速度」と呼ばれることもあり、したがって、デジタル変調された信号または伝送路符号を使用して伝送媒体に毎秒加えられる別個のシンボルの変化または信号事象の数である。対応するビットレートは、使用される変調方式またはコンスタレーションでの、ボーレートと１シンボルあたりのビット数との積である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，５３５，２８９号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６４６，７４６号明細書
【特許文献３】米国特許第７，１６２，１６５号明細書
【特許文献４】米国特許第８，３３５，４４０号明細書
【特許文献５】米国特許第７，２６０，３７０号明細書
【特許文献６】米国特許第６，９９３，３１１号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００７／０２９７８０６号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２０１１／００３８６３１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に開示されているのは、ボーレートよりも小さいスペクトル間隔とした２つ以上の変調された光搬送波を使用して情報を送信するように構成された光伝送システムの種々の実施形態である。開示された光伝送システムにおける例示的な光受信機は、対応する光送信機（複数可）において異なる変調された光搬送波上に符号化した個々のデータストリームを光受信機が回復できるようにするために、隣り合う変調された光搬送波同士のスペクトルの重なりによって生じるキャリア間干渉の影響を相殺することを対象にしたＦＤ−ＭＩＭＯ信号処理を実施するように構成された信号等化器を備える。有利には、光伝送システムのいくつかの実施形態は、光ＯＦＤＭ伝送方式によってサポートされるスペクトル効率よりも高いスペクトル効率を実現することが可能であり得る。
【０００７】
いくつかの実施形態では、開示された光伝送システムは、偏波分割多重化された光信号を送信するように構成されていてもよい。
【０００８】
１つの実施形態によれば、第１のフィルタリングされた電気信号および第２のフィルタリングされた電気信号を、受信した変調された光信号に基づいて生成するように構成された光検波器であって、受信した変調された光信号が、（ｉ）選択されたボーレートで、第１のデータストリームを符号化して載せた第１の変調された光搬送波であって、第１の搬送周波数をもつ前記第１の変調された光搬送波、および（ｉｉ）選択されたボーレートで、第２のデータストリームを符号化して載せた第２の変調された光搬送波であって、第２の搬送周波数をもつ前記第２の変調された光搬送波を有し、第１と第２の搬送周波数が、選択されたボーレートよりも小さい周波数間隔で互いに隔てられている、光検波器を備える光受信機が提供される。光受信機は、第１のデータストリームおよび第２のデータストリームを回復するために、第１および第２のフィルタリングされた電気信号を処理するように構成された信号プロセッサをさらに備える。
【０００９】
別の実施形態によれば、選択されたボーレートで、第１のデータストリームを符号化して載せた第１の変調された光搬送波を生成するように構成された第１の光送信機であって、前記第１の変調された光搬送波が第１の搬送周波数を有する、第１の光送信機と、選択されたボーレートで、第２のデータストリームを符号化して載せた第２の変調された光搬送波を生成するように構成された第２の光送信機であって、前記第２の変調された光搬送波が第２の搬送周波数を有し、第１と第２の搬送周波数が、選択されたボーレートよりも小さい周波数間隔で互いに隔てられている、第２の光送信機と、光ファイバリンクを介した伝送のために、第１の変調された光搬送波と第２の変調された光搬送波を結合するように構成された光結合器とを備える装置が提供される。
【００１０】
さらに別の実施形態によれば、それぞれの中間周波数を有する各電気キャリア波を生成するようにそれぞれが構成された複数の電気中間周波数生成器であって、隣接する中間周波数の間隔が選択されたボーレートよりも小さい、電気中間周波数生成器と、複数の変調された電気搬送波のそれぞれ１つを生成するために、複数のデータストリームのそれぞれ１つを使用して、選択されたボーレートで各電気キャリア波を変調するようにそれぞれが構成された複数の電気変調器と、変調されたマルチキャリア電気信号を生成するために、複数の変調された電気搬送波を結合するように構成された電気信号結合器と、変調されたマルチキャリア電気信号に基づいて光キャリア波を変調することによって、変調された光信号を生成するように構成された光変調器とを備える光送信機が提供される。
【００１１】
さらに別の実施形態によれば、第１のフィルタリングされた電気信号および第２のフィルタリングされた電気信号を、受信した変調された光信号に基づいて生成するように構成された光検波器であって、受信した変調された光信号が、（ｉ）選択されたボーレートで、第１のデータストリームを符号化して載せた第１の変調された光搬送波であって、第１の搬送周波数をもつ前記第１の変調された光搬送波、および（ｉｉ）選択されたボーレートで、第２のデータストリームを符号化して載せた第２の変調された光搬送波であって、第２の搬送周波数をもつ前記第２の変調された光搬送波を有する、光検波器と、第１のフィルタリングされた電気信号を第１の電気ベースバンド信号に変換し、第２のフィルタリングされた電気信号を第２の電気ベースバンド信号に変換し、第１の変調された光搬送波と第２の変調された光搬送波の部分的なスペクトルの重なりによるキャリア間干渉の影響を緩和するために、第１の入力として、第１の電気ベースバンド信号を受信するように構成され、第２の入力として、第２の電気ベースバンド信号を受信するようにさらに構成され、第１の等化された電気信号をその第１の出力として、また第２の等化された電気信号を、その第２の出力として生成するように構成されたＭＩＭＯ等化処理を、第１および第２の電気ベースバンド信号に施し、第１の等化された電気信号に基づいて第１のデータストリームを回復し、第２の等化された電気信号に基づいて第２のデータストリームを回復するように構成された信号プロセッサとを備える光受信機が提供される。
【００１２】
本発明の種々の実施形態の他の態様、特徴、および利点は、一例として以下の詳細な説明および添付の図面からより完全に明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の一実施形態による光伝送システムの構成図である。
【図２Ａ】本開示の一実施形態による、図１の光伝送システムで生成された中間周波数信号のスペクトルのグラフである。
【図２Ｂ】本開示の一実施形態による、図１の光伝送システムで生成された中間周波数信号のスペクトルのグラフである。
【図２Ｃ】本開示の一実施形態による、図１の光伝送システムで生成された中間周波数信号のスペクトルのグラフである。
【図３】本開示の一実施形態による、図１の光伝送システムで使用され得る信号処理方法のフローチャートである。
【図４】本開示の一実施形態による、図１の光伝送システムで使用され得る光送信機の構成図である。
【図５】本開示の一実施形態による、図１の光伝送システムで使用され得る光ヘテロダイン検波器の構成図である。
【図６】本開示の一実施形態による、図１の光伝送システムで使用され得るデジタル信号プロセッサの構成図である。
【図７】本開示の一実施形態による、図６のデジタル信号プロセッサで使用され得る有限インパルス応答フィルタの構成図である。
【図８】本開示の一実施形態による、図６のデジタル信号プロセッサで使用され得るＭＩＭＯ等化器の構成図である。
【図９】本開示の代替実施形態による、図１の光伝送システムで使用され得る光送信機９００の構成図である。
【図１０】本開示の一実施形態による、図５に示される光ヘテロダイン検波器の代わりに使用され得る光イントラダイン検波器の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本開示の一実施形態による光伝送システム１００の構成図を示す。光伝送システム１００は、たとえば以下でさらに説明されるように、周波数ダイバーシティ多入力多出力（ＦＤ−ＭＩＭＯ）信号処理を使用するように構成されている。簡単に言えば、光伝送システム１００は、（少なくとも）２つのデータストリーム、それぞれｄａｔａ１とｄａｔａ２を符号化して載せた（少なくとも）２つの変調された光搬送波を移送するように構成されている。前記変調された光搬送波は、互いに時間および空間に関して重なる光ファイバリンク１４０を介して並行して送信され、次いで、たとえば以下でさらに説明されるように、光ファイバリンクの出口端で処理されて、データストリームｄａｔａ１およびｄａｔａ２を回復する。
【００１５】
光伝送システム１００において使用される２つの変調された光搬送波の搬送周波数同士の関係は、式（１）によって記述される：
┃ｆ１−ｆ２┃＜Ｒ  （１）
式中、ｆ１とｆ２はそれぞれ第１と第２の搬送周波数であり、Ｒはボーレートである。１つの実施形態において、┃ｆ１−ｆ２┃／Ｒは約０．９よりも小さく、約０．２よりも大きい。代替実施形態では、┃ｆ１−ｆ２┃／Ｒは約０．７よりも小さく、約０．４よりも大きい。さらに別の代替実施形態では、┃ｆ１−ｆ２┃／Ｒ≒０．６である。例示的な一実施形態では、ｆ１およびｆ２の値は２００ＴＨｚ程度であり、Ｒの値は１０÷１００ＧＨｚ程度である（ただし通常はＧボーの単位を使用して示される）。
【００１６】
光伝送システム１００は、図１に示されるように、光ファイバリンク１４０の入口端に結合された２つの光送信機（１１０１および１１０２を付してある）を有する。光送信機１１０１は、電気入力ポート１０２１を介してデータストリームｄａｔａ１を受信するように構成されている。光送信機１１０２は、同様に、電気入力ポート１０２２を介してデータストリームｄａｔａ２を受信するように構成されている。
【００１７】
光送信機１１０１はデータストリームｄａｔａ１をデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１１２１に印加する。ＤＳＰ１１２１はデータストリームｄａｔａ１を処理して電気デジタル信号１１４１および１１４２を生成する。そのような処理としては、限定はしないが、前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号化、コンスタレーションマッピング、電子的分散前置補償、およびパルス整形を挙げることができ、これらは、たとえば当技術分野で知られているように実施される。コンスタレーションマッピングのステップで使用されるコンスタレーションは、たとえば、直角位相振幅変調（ＱＡＭ）のコンスタレーションまたは４位相偏移変調（ＱＰＳＫ）のコンスタレーションであり得る。
【００１８】
各信号間隔（光シンボルに対応するシンボル期間またはタイムスロットとも呼ばれる）では、信号１１４１と１１４２は、データストリームｄａｔａ１からのデータの各部分に基づいて選択された対応するコンスタレーション点（シンボル）の同相（Ｉ）成分と直角位相（Ｑ）成分をそれぞれ表すデジタル値を搬送する。デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）１１８１および１１８２は、デジタル信号１１４１と１１４２をアナログ形態に変換して、電気駆動信号Ｉ１とＱ１をそれぞれ生成する。次いで、駆動信号Ｉ１およびＱ１は、光学Ｉ−Ｑ変調器１２４１を駆動するために従来のように使用される。駆動信号Ｉ１およびＱ１に基づいて、光学Ｉ−Ｑ変調器１２４１は、レーザ源１２０１から供給された光ビーム１２２１を変調して、変調された光信号１２６１を生成する。光ビーム１２２１は搬送周波数ｆ１を有し、したがって、変調された光信号１２６１は上述の２つの変調された光搬送波のうちの最初のものである。
【００１９】
光送信機１１０２は概して光送信機１１０１に類似しており、（上記と）同様の処理をデータストリームｄａｔａ２に適用して、変調された光信号１２６２を生成するように構成されている。具体的には、類似の英数字を付して指定された光送信機１１０２および１１０１の要素は類似の機能を有し、ここでは、その機能の説明は光送信機１１０２に関して繰り返されない。ただし、光送信機１１０１と１１０２の間の１つの差は、光送信機１１０２のレーザ源１２０２によって生成される光ビーム１２２２が搬送周波数ｆ２を有することである。したがって、変調された光信号１２６２は上述の２つの変調された光搬送波のうちの２番目のものである。
【００２０】
ビーム結合器１２８は、変調された光信号１２６１と１２６２を結合して光出力信号１３０を生成し、光出力信号１３０は次いで光ファイバリンク１４０の入口端に印加され、そこを通ってその出口端に移送され、出口端で光信号１４２として現れる。光信号１４２は、光信号１３０と同じ２つの変調された光搬送波を有するが、光ファイバリンク１４０に生じるノイズならびにさまざまな線形および非線形の歪みならびに損傷によって、さらに影響を受ける。
【００２１】
光伝送システム１００は、図１に示されるように、光ファイバリンク１４０の出口端に結合された光受信機１５０をさらに有する。光受信機１５０は、レーザ源１２０３によって生成された局部発振器信号１２２３を使用して光信号１４２を中間周波数電気信号１５８に変換するように構成された光ヘテロダイン検波器１５４を備える。１つの実施形態において、局部発振器信号１２２３は、搬送周波数ｆ１およびｆ２との以下の関係をもつ光周波数ｆ３を有する：
┃ｆ３−０．５×┃ｆ１−ｆ２┃┃≧２Ｒ  （２）
式中、Ｒはボーレートである。光ヘテロダイン検波器１５４として使用され得る例示的な光ヘテロダイン検波器は、たとえば、米国特許第６，５３５，２８９号、同第６，６４６，７４６号、および同第７，１６２，１６５号に開示されており、これらのすべては、引用によりその全体が本明細書に組み込まれている。
【００２２】
図２Ａ−２Ｃは、本開示の一実施形態による、中間周波数電気信号１５８（図１）のスペクトルをグラフで示す。具体的には、図２Ａは、光送信機１１０１のみが送信中で、光送信機１１０２がオフにされているときの中間周波数信号１５８のスペクトルを示す。図２Ｂは、光送信機１１０２のみが送信中で、光送信機１１０１がオフにされているときの中間周波数信号１５８のスペクトルを示す。図２Ｃは、光送信機１１０１と１１０２の両方が送信中のときの中間周波数信号１５８のスペクトルを示す。図２Ａ−２Ｃに表される測定値は、光伝送システム１００の以下の構成に対応する：
Ｒ＝１０ＧボーでのＱＰＳＫ変調、
┃ｆ１−ｆ２┃≒６ＧＨｚ、および
┃ｆ３−０．５×┃ｆ１−ｆ２┃┃≒２８ＧＨｚ。
【００２３】
図１に戻ると、光受信機１５０は、それぞれが中間周波数電気信号１５８の各複製を受信するように構成されたバンドパスフィルタ１６０１および１６０２をさらに備える。バンドパスフィルタ１６０１は、受信した中間周波数信号１５８の複製をフィルタリングして、フィルタリングされた電気信号１６２１を生成する。バンドパスフィルタ１６０２は同様に、受信した中間周波数信号１５８の複製をフィルタリングして、フィルタリングされた電気信号１６２２を生成する。
【００２４】
例示的な一実施形態では、バンドパスフィルタ１６０１と１６０２は、異なるそれぞれの通過帯域を有する。たとえば、バンドパスフィルタ１６０１は、中間周波数ｆＩＦ１＝┃ｆ３−ｆ１┃をほぼ中心とし、およそＲの３ｄＢ幅を有するスペクトルバンドを通過させるように構成されていてもよい。バンドパスフィルタ１６０２は同様に、中間周波数ｆＩＦ２＝┃ｆ３−ｆ２┃をほぼ中心とし、およそＲの３ｄＢ幅を有するスペクトルバンドを通過させるように構成されていてもよい。
【００２５】
１つの実施形態において、バンドパスフィルタ１６０１と１６０２は、以下の式（３ａ）−（３ｂ）によって記述される伝達関数Ｆ１（ｆ）とＦ２（ｆ）をそれぞれ有していてもよい：
Ｆ１（ｆ）＝Ｆ０（ｆ−ｆＩＦ１）  （３ａ）
Ｆ２（ｆ）＝Ｆ０（ｆ−ｆＩＦ２）  （３ｂ）
式中、ｆは周波数であり、Ｆ０（ｆ）は、ゼロ周波数において最大値を有し、ゼロ周波数に対してほぼ対称な伝達関数である。
【００２６】
アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１６８１および１６８２は、フィルタリングされた電気信号１６２１および１６２２をデジタル形態に変換し、得られたデジタル電気信号１７０１および１７０２を処理のためにＤＳＰ１７２に印加する。ＤＳＰ１７２は、ＦＤ−ＭＩＭＯ信号処理方法を使用してデジタル電気信号１７０１および１７０２を処理し、その例示的な実施形態は図３を参照しながら以下で説明される。前記処理に基づいて、ＤＳＰ１７２はデータストリームｄａｔａ１およびｄａｔａ２を回復し、回復されたデータストリームを、それぞれ電気出力ポート１７６１と１７６２を介して外部の回路に送る。
【００２７】
図３は、本開示の一実施形態による、ＤＳＰ１７２（図１）で使用され得る信号処理方法のフローチャートを示す。
【００２８】
ステップ３０２では、ＤＳＰ１７２はデジタル電気信号１７０１および１７０２のベースバンドへのダウンコンバートを実行する。デジタル電気信号１７０１および１７０２は、フィルタリングされた電気信号１６２１および１６２２のデジタル形態であり、これは中間周波数信号であることを想起されたい。デジタル領域において、周波数ダウンコンバートは、たとえば、デジタル電気信号１７０１および１７０２を複素数値の形態に変換し、対応する複素数値をｅｘｐ［−ｊπ（ｆＩＦ１＋ｆＩＦ２）ｔ］倍にすることによって実施され得るもので、式中、ｔは時間である。このように、光ファイバリンク１４０（図１参照）を介して光送信機１５０によって受信された２つの変調された光搬送波に対応するスペクトルバンドは、ゼロ周波数について対称な位置に周波数が下方シフトされる。たとえば、ｆＩＦ１＞ｆＩＦ２の場合、デジタル電気信号１７０１から導出されるダウンコンバートされた複素数値のデジタル信号は、スペクトルが正の周波数に位置し、デジタル電気信号１７０２から導出されるダウンコンバートされた複素数値のデジタル信号は、スペクトルが負の周波数に位置する。
【００２９】
ステップ３０４では、ＤＳＰ１７２は、ステップ３０２で生成された２つのダウンコンバートされた複素数値のデジタル信号のそれぞれについて個別の周波数オフセット補正を実施する。具体的には、正の周波数をもつダウンコンバートされた複素数値のデジタル信号はｅｘｐ［−ｊπ┃ｆＩＦ１−ｆＩＦ２┃ｔ］倍にされる。負の周波数をもつダウンコンバートされた複素数値のデジタル信号も同様に、ｅｘｐ［ｊπ┃ｆＩＦ１−ｆＩＦ２┃ｔ］倍にされる。ステップ３０４は、質的には、２つの検出されたベースバンド信号の搬送周波数ダイバーシティを除去するステップと解釈され得る。
【００３０】
ステップ３０６では、ＤＳＰ１７２は、ＭＩＭＯ等化処理を施して、ステップ３０６で生成された信号に存在するキャリア間干渉の影響を緩和する。そのような影響は中間周波数帯でのスペクトルの重なりのせいで存在し、この重なりは、たとえば図２Ａおよび図２Ｂに示されたスペクトルによって示される。そのスペクトルの重なりは、今度は、式（１）で表される搬送周波数の関係および変調された光信号１２６１と１２６２の類似のスペクトルの重なりの結果となる。
【００３１】
ステップ３０６のＭＩＭＯ等化処理は、質的には、たとえば概ね以下の数学的問題を解くことを対象としているとみなされ得る。変調された光信号１２６１と１２６２に対応するデジタルベースバンド信号は、それぞれＸ１（ｆ）とＸ２（ｆ）であると想定する。ステップ３０４で生成された２つのデジタルベースバンド信号をＹ１（ｆ）およびＹ２（ｆ）と記す。ＤＳＰ１７２で実施されるＭＩＭＯ等化処理は次いで、（Ｙ１（ｆ）、Ｙ２（ｆ））に基づいて（Ｘ１（ｆ）、Ｘ２（ｆ））を回復する必要がある。
【００３２】
（Ｘ１（ｆ）、Ｘ２（ｆ））と（Ｙ１（ｆ）、Ｙ２（ｆ））の間の関係は、光伝送システム１００で実施される信号伝搬および処理をたどることによって理解され得る。１つの実施形態において、この関係は、たとえば以下によって表され得る：
【数１】
2016536819.tif 000003
式中、ａおよびｂは、光ファイバリンク１４０（図１）を介した、それぞれ第１と第２の変調されたキャリアの伝搬を示す複素数であり、Ｆ０（ｆ）は、式（３ａ）−（３ｂ）に関して既に導入され、上で説明されたフィルタ伝達関数である。したがって、（Ｘ１（ｆ）、Ｘ２（ｆ））を求めるために、ＤＳＰ１７２は式（４）に表された２×２行列の逆を求める必要がある。前記逆行列をＨ−１（ｆ）と記載すれば、元のベースバンド信号は以下の式（５）を用いて計算され得る：
【数２】
2016536819.tif 000004
【００３３】
式（４）および（５）は周波数領域におけるＭＩＭＯ等化処理を示すことに留意されたい。同様に、この処理は、たとえば１つまたは複数のマルチタップ有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを使用して時間領域で実施されることもある。時間領域透過処理の式が公式化されると、適切に構築された費用関数または誤り関数を使用して、ブラインドのＭＩＭＯ透過処理用にＦＩＲフィルタを適切に構成するための適した（たとえば、最小二乗平均、ＬＭＳ、または定包絡線基準、ＣＭＡ）アルゴリズムを動作させることができる。この目的で使用され得る誤り関数の例は、図６を参照しながら以下で説明される。ステップ３０６のＭＩＭＯ等化処理で使用され得る例示的なＣＭＡ実装は、たとえば、米国特許第８，３３５，４４０号、同第７，２６０，３７０号、および同第６，９９３，３１１号に開示されており、これらのすべては、引用によりその全体が本明細書に組み込まれている。
【００３４】
ステップ３０８では、ステップ３０６で生成された等化されたデジタル信号が使用されて、コンスタレーションマッピングのステップ中にＤＳＰ１１２１および１１２２によって生成された対応する元のコンスタレーションシンボルを推定する。
【００３５】
ステップ３１０では、ステップ３０８で生成された推定コンスタレーションシンボルが、有効な（ｏｐｅｒａｔｉｖｅ）コンスタレーションを使用して対応するデータストリームに変換され、前記データストリームはＦＥＣ復号処理を受けて、可能性のある誤りを除去し、データストリームｄａｔａ１およびｄａｔａ２を回復する。
【００３６】
図４−７は、偏波分割多重化された（ＰＤＭ）光信号の送信に適合させるように光伝送システム１００（図１）を修正するために使用され得るさまざまな回路／デバイスの構成図を示す。具体的には、図４は、光送信機１１０１および１１０２（図１）のそれぞれを置き換えるのに使用され得る光送信機４００の構成図を示す。図５は、光ヘテロダイン検波器１５４（図１）を置き換えるのに使用され得る光ヘテロダイン検波器５００の構成図を示す。図６は、ＤＳＰ１７２（図１）を置き換えるのに使用され得るＤＳＰ６００の構成図を示す。図７は、ＤＳＰ１７２（図１）またはＤＳＰ６００（図６）で使用され得るＦＩＲフィルタ７００の構成図を示す。
【００３７】
図４は、本開示の一実施形態による、光伝送システム１００（図１）で使用され得る光送信機４００の構成図を示す。光送信機４００は、電気入力ポート１０２とビーム結合器１２８（図１参照）を結合したものとして図４に図示されている。例示的な一実施形態では、光送信機４００の第１の実例（複製）は、光送信機１１０１を置き換えるために、電気入力ポート１０２１とビーム結合器１２８の間で結合され、光送信機４００の第２の実例は、光送信機１１０２（図１参照）を置き換えるために、電気入力ポート１０２２とビーム結合器１２８の間で結合され得る。次いで、光送信機４００の第１の実例におけるレーザ源４２０は、搬送周波数ｆ１をもつ光を発生させるように構成され、光送信機４００の第２の実例におけるレーザ源４２０は、同様に、搬送周波数ｆ２をもつ光を発生させるように構成されている。
【００３８】
光送信機４００は、入力データストリームを電気入力ポート１０２から受信するように構成されたＤＳＰ４１２を有する。ＤＳＰ４１２は、受信した入力データストリームを処理して、電気デジタル信号４１４１−４１４４を生成する。各信号間隔において、信号４１４１と４１４２は、Ｘ偏光の光を使用する伝送を意図した、対応するコンスタレーションシンボルのＩとＱの成分を表すデジタル値をそれぞれ搬送する。信号４１４３および４１４４は、同様に、Ｙ偏光の光を使用する伝送を意図した、対応するコンスタレーションシンボルのＩとＱの成分を表すデジタル値をそれぞれ搬送し、ここでＹ偏光はＸ偏光とほぼ直交する。
【００３９】
光送信機４００の電気−光（Ｅ／Ｏ）変換器（フロントエンド回路と呼ばれることもある）４１６は、デジタル信号４１４１−４１４４を変調された光出力信号４３０に変換する。具体的には、ＤＡＣ４１８１と４１８２は、デジタル信号４１４１と４１４２をアナログ形態に変換して、それぞれ駆動信号ＩＸとＱＸを生成する。次いで、駆動信号ＩＸおよびＱＸは、Ｉ−Ｑ変調器４２４Ｘを駆動するために従来のように使用される。駆動信号ＩＸおよびＱＸに基づいて、Ｉ−Ｑ変調器４２４Ｘは、レーザ源４２０によって供給される光のＸ偏光のビーム４２２Ｘを変調し、それによって、変調された光信号４２６Ｘを生成する。
【００４０】
ＤＡＣ４１８３と４１８４は、同様に、デジタル信号４１４３と４１４４をアナログ形態に変換して、それぞれ駆動信号ＩＹとＱＹを生成する。駆動信号ＩＹおよびＱＹに基づいて、Ｉ−Ｑ変調器４２４Ｙは、レーザ源４２０によって供給される光のＹ偏光のビーム４２２Ｙを変調し、それによって、変調された光信号４２６Ｙを生成する。
【００４１】
偏光ビーム結合器４２８は変調された光信号４２６Ｘと４２６Ｙを結合して光出力信号４３０を生成し、光出力信号４３０はビーム結合器１２８（図１）に送られる。
【００４２】
図５は、本開示の一実施形態による、光伝送システム１００（図１）で使用され得る光ヘテロダイン検波器５００の構成図を示す。図１に示された光ヘテロダイン検波器１５４と同様に、光ヘテロダイン検波器５００は、レーザ１２０３および光ファイバリンク１４０（図１参照）の出口端からの光入力を受け取るように構成され得る。光ヘテロダイン検波器５００によって生成された中間周波数電気信号５５８Ｘと５５８Ｙのそれぞれが、中間周波数電気信号１５８（図１参照）と同様にフィルタリングされ、デジタル化され得る。
【００４３】
光ヘテロダイン検波器５００は、光ヘテロダイン検波器１５４の２つの実例（複製）を備え、この実例は、図５ではそれぞれ１５４Ｘと１５４Ｙが付されている。偏光ビームスプリッタ５０２１と５０２２は、図５に示されるように、Ｘ偏光の入力をヘテロダイン検波器１５４Ｘに、またＹ偏光の入力をヘテロダイン検波器１５４Ｙに与えるように動作する。具体的には、偏光ビームスプリッタ５０２１は、（ｉ）光送信機４００（図４）または光送信機９００（図９）などの遠隔光送信機から受信した変調された光信号のＸ偏光とＹ偏光を分離し、（ｉｉ）得られる偏光された光信号をヘテロダイン検波器１５４Ｘと１５４Ｙの各信号ポートに送り込むように構成されている。偏光ビームスプリッタ５０２２は、同様に、（ｉ）レーザ１２０３（図１）から受信した局部発振器信号のＸ偏光とＹ偏光を分離し、（ｉｉ）得られる偏光された局部発振器信号をヘテロダイン検波器１５４Ｘと１５４Ｙの各局部発振器ポートに送り込むように構成されている。
【００４４】
図６は、本開示の一実施形態による、光伝送システム１００（図１）で使用され得るＤＳＰ６００の構成図を示す。具体的には、ＤＳＰ６００は、光ヘテロダイン検波器５００（図５）とともに動作するように設計され、（フィルタリングされた中間周波数の）デジタル電気信号６０２１−６０２４を受信するように構成されている。デジタル電気信号６０２１と６０２３はＸ偏光に対応し、信号１５８（図１参照）からデジタル電気信号１７０１と１７０２をそれぞれ生成する処理に使用されるのと同様にして、信号５５８Ｘ（図５）から生成される。デジタル電気信号６０２２と６０２４はＹ偏光に対応し、信号１５８からデジタル電気信号１７０１と１７０２をそれぞれ生成する処理に使用されるのと同様にして、信号５５８Ｙ（図５）から生成される。
【００４５】
デジタル電気信号６０２１−６０２４は、方法３００（図３）のステップ３０２を実施するように構成されたダウンコンバータ６１０に印加される。例示的な一実施形態では、ダウンコンバータ６１０は４つの複素数値乗算器を含み（図６に明示的には示されていない）、それぞれ、各複素数値の信号にｅｘｐ［−ｊπ（ｆＩＦ１＋ｆＩＦ２）ｔ］を掛けるように構成されている。得られる複素数値のベースバンド信号は信号６１２１−６１２４である。
【００４６】
ベースバンド信号６１２１−６１２４は、方法３００（図３）のステップ３０４を実施するように構成された乗算器６１６１−６１６４に印加される。具体的には、乗算器６１６１と６１６２は、それぞれベースバンド信号６１２１と６１２２にｅｘｐ［−ｊπ（ｆＩＦ１−ｆＩＦ２）ｔ］を掛けるように動作する。得られる周波数オフセット補正された信号は、それぞれ信号６１８１と６１８２である。乗算器６１６３と６１６４は、同様に、それぞれベースバンド信号６１２３と６１２４にｅｘｐ［ｊπ（ｆＩＦ１−ｆＩＦ２）ｔ］を掛けるように動作する。得られる周波数オフセット補正された信号は、それぞれ信号６１８３と６１８４である。
【００４７】
周波数オフセット補正された信号６１８１−６１８４は、方法３００（図３）のステップ３０６を実施するように構成された構成可能なＦＩＲフィルタ（図６には個別に図示せず、図７参照）のバンク６３０に印加される。この特定の実施形態では、バンク６３０は、たとえば図８に示されているような、相互に接続された同じ長さの１６個の構成可能なＦＩＲフィルタを有する。フィルタバンク６３０によって生成される、得られる等化された信号は信号６３４１−６３４４である。
【００４８】
例示的な一実施形態では、フィルタバンク６３０は、４成分の入力および４成分の出力について公式化された、以下の式（６）によって表される、式（５）の時間領域についての同等なものに対応する信号処理を実施するように構成されている：
【数３】
2016536819.tif 000005
式中、ｘ１−ｘ４は、単一のシンボル期間にバンク６３０によって生成された等化された信号６３４１−６３４４の値であり、ベクトル
【数４】
2016536819.tif 000006
のそれぞれは、バンク６３０からの１６個の構成可能なＦＩＲフィルタのそれぞれ１つを表し、ベクトル
【数５】
2016536819.tif 000007
のそれぞれは、周波数オフセット補正された信号６１８１−６１８４のそれぞれ１つからの値の列を表す。ベクトル
【数６】
2016536819.tif 000008
および
【数７】
2016536819.tif 000009
のそれぞれはＮ個の成分を有し、Ｎはバンク６３０のＦＩＲフィルタにおけるタップの数である。具体的には、ベクトル
【数８】
2016536819.tif 000010
のそれぞれは、周波数オフセット補正された信号６１８１−６１８４のそれぞれ１つによって最後のＮ個のシンボル期間に供給される値からなる。ベクトル
【数９】
2016536819.tif 000011
のそれぞれは、バンク６３０（図７も参照）の各ＦＩＲフィルタで使用されるフィルタ係数Ｃ１−ＣＮからなる。フィルタ係数Ｃ１−ＣＮの値は経時的に変更されることがあり、誤り更新信号６２４に基づいて生成される制御信号６２８を介してフィルタコントローラ６２６によって設定される。動作中、バンク６３０における異なるＦＩＲフィルタは、典型的には、係数Ｃ１−ＣＮのうちの異なるそれぞれの組を使用するように構成されている。
【００４９】
１つの実施形態において、誤り更新信号６２４は、信号６１８１−６１８４および６３４１−６３４４から誤り推定器６４０によって導出される誤り推定値に基づいて生成される。誤り推定器６４０は、１６個のそのような誤り推定値を生成するように構成され、推定値のそれぞれは次いで、バンク６３０における１６個のＦＩＲフィルタのそれぞれ１つの係数Ｃ１−ＣＮをフィルタコントローラ６２６が適切に調節できるようにするために使用される。たとえば、ＰＤＭ−ＱＰＳＫのコンスタレーションでは、誤り推定器６４０は、以下のような誤り推定値ｅｍｎ（式中、ｍ＝１、２、３、４、ｎ＝１、２、３、４）の組を生成するように構成され得る：
ｅｍｎ（ｋ）＝（１−｜ｙｍ（ｋ）｜２）ｙｍ（ｋ）ｘｎ＊（ｋ）  （７）
式中、ｋはシンボル期間のカウンタであり、ｙｍ（ｋ）はｋ番目のシンボル期間における信号６１８ｍの値であり、ｘｎ（ｋ）はｋ番目のシンボル期間における信号６３４ｎの値であり、「＊」の記号は複素共役を示す。誤り推定器６４０とフィルタコントローラ６２６の間に結合された回路は、以下の誤り推定値ｅｍｎに基づいて帰納的に更新することによって、平均推定誤りＥｍｎを追跡する：
Ｅｍｎ（ｋ）＝Ｅｍｎ（ｋ−１）＋μｅｍｎ（ｋ）  （８）
式中、μは誤り重み付け係数である。各シンボル期間において、平均推定誤りＥｍｎは誤り更新信号６２４を介してフィルタコントローラ６２６に提供される。次いで、フィルタコントローラ６２６は、平均推定誤りＥｍｎを使用して、バンク６３０における１６個のＦＩＲフィルタのそれぞれについて適応的に係数Ｃ１−ＣＮを選択する。
【００５０】
等化された信号６３４１−６３４４は、方法３００（図３）のステップ３０８を実施するように構成されたコンスタレーションマッパ６５０に印加される。１つの実施形態において、コンスタレーションマッパ６５０は、（ｉ）等化された信号６３４ｎによって供給される値と、有効な（ｏｐｅｒａｔｉｖｅ）コンスタレーションのさまざまなコンスタレーション点との間の距離を計算し、（ｉｉ）最も近いコンスタレーション点を、対応する送信されたシンボルの推定値として選択するように構成されていてもよい。推定コンスタレーションシンボルの得られたシーケンスはシーケンス６５４１−６５４４である。
【００５１】
シーケンス６５４１−６５４４は誤り訂正モジュール６６０に印加され、可能性のある誤り（存在する場合）を除去するために、そこでＦＥＣ復号処理を受ける。誤りが訂正された後、誤り訂正モジュール６６０は、出力データストリームｄａｔａ１Ｘ、ｄａｔａ１Ｙ、ｄａｔａ２Ｘ、およびｄａｔａ２Ｙを生成し、ここで、下付き文字のＸおよびＹは、光ファイバリンク１４０（図１）を介して対応するデータストリームが送信されたときに使用された偏光を示す。まとめると、データストリームｄａｔａ１Ｘおよびｄａｔａ１Ｙはデータストリームｄａｔａ１（図１参照）のすべてのデータを有する。データストリームｄａｔａ２Ｘおよびｄａｔａ２Ｙは、同様に、データストリームｄａｔａ２のすべてのデータを有する。
【００５２】
図７は、本開示の一実施形態による、フィルタバンク６３０（図６）における１６個のＦＩＲフィルタのいずれかまたはそれぞれを実装するために使用され得る有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ７００の構成図を示す。
【００５３】
フィルタ７００は、入力信号７０２を受信し、フィルタリングされた出力信号７３２を生成するように構成されている。フィルタ７００は、（ｉ）Ｎ−１個の遅延要素７１０１−７１０Ｎ−１、（ｉｉ）Ｎ個の乗算器７２０１−７２０Ｎ、および（ｉｉｉ）加算器７３０を備えるＮタップＦＩＲフィルタである。遅延要素７１０１−７１０Ｎ−１のそれぞれは、時間遅延τを導入するように構成されており、時間遅延τはその継続時間がシンボル期間に等しい。乗算器７２０１−７２０Ｎのそれぞれは、入力信号７０２の対応する遅延された複製にそれぞれの複素数値の係数Ｃｉを掛けるように構成され、ｉ＝１、２、…、Ｎである。加算器７３０は、フィルタリングされた出力信号７３２を生成するために、乗算器７２０１−７２０Ｎによって生成された出力信号同士を加算するように構成されている。１つの実施形態において、ＦＩＲフィルタ７００におけるタップの数（Ｎ）は、２と１２の間であり得る。代替実施形態では、著しく大きい数、たとえば約５００のタップが使用されてもよい。
【００５４】
図８は、本開示の一実施形態による、フィルタバンク６３０（図６）を実装するために使用され得るＭＩＭＯ等化器８００の構成図を示す。具体的には、Ｋ＝４に対応するＭＩＭＯ等化器８００の一実施形態は、ＤＳＰ６００（図６）におけるフィルタバンク６３０として動作するように構成され得る。種々の代替実施形態では、パラメータＫは、１よりも大きい任意の正の整数になるように選択され得る。
【００５５】
動作中、入力端子ＩＮ１−ＩＮＫのそれぞれは、信号６１８１−６１８４（図６）のうちの１つなどのデジタル入力信号を受信する。次いで、出力端子ＯＵＴ１−ＯＵＴＫのそれぞれは、信号６３４１−６３４４（図６）のうちの１つなどの各出力信号を出力する。ｈｉｊを付された処理ブロック（ｉ＝１、２、…、Ｋ、かつｊ＝１、２、…、Ｋ）のそれぞれは、フィルタ７００（図７）などの各ＦＩＲフィルタを表す。フィルタｈｉｊごとのフィルタ係数Ｃ１−ＣＮは、制御信号バス８０２を介して、フィルタコントローラ６２６（図６）などの対応するコントローラによってプログラムされる。既に示したように、異なるフィルタｈｉｊにおけるフィルタ係数Ｃ１−ＣＮの適切な各組を使用することによって、ＭＩＭＯ等化器８００は、キャリア間干渉の悪影響を実質的に相殺することができ、偏波多重分離などの他の有用な動作をいくつか実行できる可能性がある。
【００５６】
図９は、本開示の代替実施形態による、光伝送システム１００（図１）で使用され得る光送信機９００の構成図を示す。具体的には、光信号１３０（図１）に代わって、光送信機９００によって生成された変調された光信号９３０が、光ファイバリンク１４０の入口端に印加され得る。変調された光信号９３０は、Ｋ個の変調された光搬送波を有する。光ファイバリンク１４０の出口端で受信されると、変調された光信号９３０は、たとえば、ＭＩＭＯ等化器８００（図８）を使用するＤＳＰによって、対応する光受信機において処理され得る。
【００５７】
光送信機９００は、それぞれの中間周波数をもつ電気キャリア波を生成するようにそれぞれが構成された中間周波数（ＩＦ）生成器９０６１−９０６Ｋを備える。隣接する中間周波数同士の間隔は、ボーレートＲよりも小さい。ＩＦ生成器９０６１−９０６Ｋによって生成された各電気キャリア波は、次いで、電気変調器９１０１−９１０Ｋのそれぞれ１つにおいて、データストリームｄａｔａ１−ｄａｔａＫのそれぞれ１つを使用して変調される。得られる変調された電気搬送波９１２１−９１２ＫのそれぞれはボーレートＲを有する。
【００５８】
変調された電気搬送波９１２１−９１２Ｋは電気信号結合器９１４において結合され、得られる変調されたマルチキャリア電気信号９１６が駆動回路９１８に印加される。駆動回路９１８は、変調されたマルチキャリア電気信号９１６を、Ｉ−Ｑ変調器９２４を駆動するのに適した対応する電気駆動信号９２２に変換するように動作する。変換処理は、たとえば、信号９１６を増幅し、得られる増幅された信号に適切な直流バイアスを印加することを含み得る。Ｉ−Ｑ変調器９２４は、レーザ源９２０によって供給される光キャリア波を変調することによって、電気駆動信号９２２をたとえば約１９０ＴＨｚの光周波数範囲にアップコンバートするように動作する。Ｉ−Ｑ変調器９２４によって生成される光出力信号は光信号９３０である。既に示したように、光信号９３０はＫ個の変調された光搬送波を有する。光信号９３０における変調された光搬送波の間隔は、ＩＦ生成器９０６１−９０６Ｋによって生成される電気キャリア波の周波数の間隔とほぼ同じである。
【００５９】
対応する光受信機（たとえば、図１の１５０）における光ヘテロダイン検波に関して種々の実施形態が前述されてきたが、いくつかの実施形態は、たとえば、図１０を参照しながら後述するように、光イントラダイン検波を使用して機能するように構成されることもある。
【００６０】
図１０は、本開示の一実施形態による、光ヘテロダイン検波器５００（図５）の代わりに使用され得る光イントラダイン検波器１０００の構成図を示す。検波器１０００は、光ファイバリンク１４０（図１参照）からＰＤＭ光信号を受信するように構成され、このＰＤＭ光信号を４つの電気信号１０３８ａ−１０３８ｄに変換するように動作し、ここで、電気信号１０３８ａと１０３８ｂは、受信されたＰＤＭ光信号のＸ偏光のＩとＱの成分を表し、電気信号１０３８ｃと１０３８ｄは、受信されたＰＤＭ光信号のＹ偏光のＩとＱの成分を表す。次いで、信号１０３８ａ−１０３８ｄのそれぞれは２つの複製に分割されてもよく、複製のそれぞれは、電気信号１５８（図１）に適用されたものと同様のフィルタリングを受けてもよい。ただし、フィルタリングに変更が１点あり、対応するフィルタが今回はベースバンド内かまたはそれに比較的近い通過帯域を有し、フィルタ１６０（図１）のような中間周波数範囲内ではない。得られるフィルタリングされた電気信号はデジタルの複素数値に変換され、適切に修正された実施形態のＤＳＰ６００（図６）において処理されてもよい。修正の１つは、ダウンコンバータ６１０（図６）が省略されるか、またはバイパスされてよいことであり得る。別の修正は、乗算器６１６１−６１６４（図６）が、周波数オフセット補正を実行するために、他の適切な増倍率を適用するように構成されていてもよいことであり得る。
【００６１】
検波器１０００は、適切に同調させたレーザ源１２０３によって生成され得る局部発振器光信号を使用して、偏光ダイバーシティイントラダイン検波方式を実施する。偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０２２ａ−１０２２ｂは、光入力信号をそれぞれのＸ偏光およびＹ偏光の成分に分解し、これらは１００２Ｘ、１０１２Ｘ、１００２Ｙ、および１０１２Ｙを付す。これらの偏光成分は次いで光ハイブリッド１０２６に送られる。
【００６２】
光ハイブリッド１０２６において、偏光成分１００２Ｘ、１０１２Ｘ、１００２Ｙ、および１０１２Ｙのそれぞれは、たとえば、従来の３ｄＢのパワースプリッタ（図１０に明示的には示されていない）を使用して２つの（減衰した）複製に分割される。次いで、移相器１０２８ａ−１０２８ｂをそれぞれ使用して、約９０度（π／２ラジアン）の相対的位相シフトが、成分１０１２Ｘの１つの複製および成分１０１２Ｙの１つの複製に加えられる。信号１００２Ｘ、１０１２Ｘ、１００２Ｙ、および１０１２Ｙのさまざまな複製が、図１０に示すように４つの光信号混合器３０を使用して互いに光学的に混合され、混合器によって作り出される混合された信号は、８つの光検波器（たとえば、フォトダイオード）１０３６によって検出される。光検波器１０３６は、図１０に示すように対になって配置され、各光検波器対の出力は、電気信号１０３８ａ−１０３８ｄの対応する１つである。光検波器１０３６のこの構成は、ノイズを減らし、ＤＣ平衡を良くするのに役立つ差動的な構成である。代替実施形態では、検波器１０００は、１つの光信号混合器３０につき、対応する光信号をシングルエンド方式で検出するように構成された４つの光検波器１０３６を有してもよい。
【００６３】
検波器１０００で使用するのに適した例示的な光ハイブリッドは、たとえば、米国特許出願公開第２００７／０２９７８０６号および同第２０１１／００３８６３１号に記載されており、その両方とも、引用によりその全体が本明細書に組み込まれている。
【００６４】
図１−１０を参照しながら上で開示された一実施形態によれば、受信した変調された光信号（たとえば、図１の１４２）に基づいて、第１のフィルタリングされた電気信号（たとえば、図１の１７０１）および第２のフィルタリングされた電気信号（たとえば、図１の１７０２）を生成するように構成された光検波器（たとえば、図１の１５４と、１６０１−１６０２と、１６８１−１６８２との組合せ）を備える装置が提供される。受信した変調された光信号は、（ｉ）選択されたボーレート（たとえば、式（１）のＲ）で、第１のデータストリーム（たとえば、図１のｄａｔａ１）を符号化して載せた第１の変調された光搬送波（たとえば、図１の１２６１）であって、第１の搬送周波数（たとえば、式（１）のｆ１）を有する前記第１の変調された光搬送波、および（ｉｉ）選択されたボーレートで、第２のデータストリーム（たとえば、図１のｄａｔａ２）を符号化して載せた第２の変調された光搬送波（たとえば、図１の１２６２）であって、第２の搬送周波数（たとえば、式（１）のｆ２）をもつ前記第２の変調された光搬送波を有し、第１と第２の搬送周波数は、選択されたボーレートよりも小さい周波数間隔で互いに隔てられている。第２のフィルタリングされた電気信号は、第１のフィルタリングされた電気信号とは異なる。装置は、第１のデータストリームと第２のデータストリームを回復するために、第１と第２のフィルタリングされた電気信号を処理するように構成された信号プロセッサ（たとえば、図１の１７２）をさらに備える。
【００６５】
上記の装置のいくつかの実施形態では、周波数間隔は、選択されたボーレートの約９０％よりも小さい。
【００６６】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、周波数間隔は、選択されたボーレートの約８０％よりも小さいが、選択されたボーレートの約２０％よりも大きい。
【００６７】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、光検波器は、受信した変調された光信号を局部発振器光信号（たとえば、図１の１２２３）と混合することによって、受信した変調された光信号を第１の中間周波数の電気信号（たとえば、図１の１５８、図５の５５８Ｘ）に変換するように構成された第１のヘテロダイン検波器（たとえば、図１および図５の１５４）と、第１のフィルタリングされた電気信号を生成するために、第１の中間周波数の電気信号の第１の複製をフィルタリングするように構成された第１のバンドパスフィルタ（たとえば、図１の１６０１）と、第２のフィルタリングされた電気信号を生成するために、第１の中間周波数の電気信号の第２の複製をフィルタリングするように構成された第２のバンドパスフィルタ（たとえば、図１の１６０２）とを備える。
【００６８】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、光検波器は光イントラダイン検波器（たとえば、図１０の１０００）を備える。
【００６９】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、局部発振器光信号は、周波数間隔の中間から少なくとも２Ｒだけ離調された第３の搬送周波数（たとえば、式（２）のｆ３）を有し、ここで、Ｒは選択されたボーレートである。
【００７０】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、第１のバンドパスフィルタは、第１の中間周波数（たとえば、式（３ａ）のｆＩＦ１）をほぼ中心とする第１のスペクトルバンドを通過させるように構成され、第２のバンドパスフィルタは、第１の中間周波数とは異なる第２の中間周波数（たとえば、式（３ｂ）のｆＩＦ２）をほぼ中心とする第２のスペクトルバンドを通過させるように構成されている。
【００７１】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、第１の中間周波数と第２の中間周波数は、選択されたボーレートよりも小さい周波数間隔で互いに隔てられ、第１と第２のスペクトルバンドのそれぞれは、およそ選択されたボーレートの３ｄＢ幅を有する。
【００７２】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、光検波器は、受信した変調された光信号を第１の（たとえば、Ｘ）偏光成分および第２の（たとえば、Ｙ）偏光成分に分割するように構成された偏光ビームスプリッタ（たとえば、図５の５０２１）と、第２の偏光成分を局部発振器光信号のそれぞれの（たとえば、図５のＹ偏光）偏光成分と混合することによって、第２の偏光成分を第２の中間周波数の電気信号（たとえば、図５の５５８Ｙ）に変換するように構成された第２のヘテロダイン検波器（たとえば、図５の１５４Ｙ）とをさらに備える。第１のヘテロダイン検波器（たとえば、図５の１５４Ｘ）は、第１の偏光成分を第１の中間周波数の電気信号（たとえば、図５の５５８Ｘ）に変換するように構成されている。
【００７３】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、光検波器は、第３のフィルタリングされた電気信号を生成するために、第２の中間周波数の電気信号の第１の複製をフィルタリングするように構成された第３のバンドパスフィルタ（たとえば、図１の１６０１の追加の複製）と、第４のフィルタリングされた電気信号を生成するために、第２の中間周波数の電気信号の第２の複製をフィルタリングするように構成された第４のバンドパスフィルタ（たとえば、図１の１６０２の追加の複製）とをさらに備える。信号プロセッサ（たとえば、図６の６００）は、第１のデータストリームおよび第２のデータストリームを回復するために、第３および第４のフィルタリングされた電気信号を処理するようにさらに構成されている。
【００７４】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、信号プロセッサは、第１の電気ベースバンド信号（たとえば、図６の６１８１）および第２の電気ベースバンド信号（たとえば、図６の６１８３）を生成するために、異なる個々の周波数量によって（たとえば、図３のステップ３０２−３０４を用いて）、第１のフィルタリングされた電気信号および第２のフィルタリングされた電気信号を個別にダウンコンバートするように構成された電子回路（たとえば、図６の６１０、６１６１−６１６４）と、第１の変調された光搬送波と第２の変調された光搬送波のスペクトルの重なりによるキャリア間干渉の影響を少なくとも部分的に除去するために、第１および第２の電気ベースバンド信号に等化処理（たとえば、式（５）および（６）に対応）を施すように構成されたＭＩＭＯ等化器（たとえば、図６の６３０、図８の８００）とを備える。信号プロセッサは、前記等化処理の結果、ＭＩＭＯ等化器によって生成された複数の等化された電気信号（たとえば、図６の６３４１−６３４４）に基づいて、第１のデータストリームおよび第２のデータストリームを回復するように構成されている。
【００７５】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、ＭＩＭＯ等化器は、複数の構成可能な有限インパルス応答フィルタ（たとえば、図７の７００、図８のｈｉｊ）を備える。信号プロセッサは、前記複数の構成可能な有限インパルス応答フィルタの異なるフィルタを構成するために使用されるそれぞれのフィルタ係数の組（たとえば、図７のＣ１−ＣＮ）を、１つまたは複数の誤り推定値に基づいて適応的に設定するように構成されたフィルタコントローラ（たとえば、図６の６２６）をさらに備え、前記１つまたは複数の誤り推定値は、第１および第２の電気ベースバンド信号および複数の等化された電気信号に基づいて（たとえば、式（７）−（８）に表されるように）生成される。
【００７６】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、受信した変調された光信号は、選択されたボーレートで、１つまたは複数のそれぞれの追加のデータストリーム（たとえば、…ｄａｔａＫ、図９）を符号化して載せた１つまたは複数の追加の変調された（たとえば、図９の９００によって生成される）光搬送波をさらに有し、前記１つまたは複数の追加の変調された光搬送波のそれぞれがもつ各搬送周波数は、受信した変調された光における（周波数に関して）最も近い変調された光搬送波がもつ搬送周波数から、選択されたボーレートよりも小さいそれぞれの周波数間隔で隔てられ、光検波器は、受信した変調された光信号に基づいて、１つまたは複数の追加のフィルタリングされた電気信号（たとえば、図８のＩＮ１−ＩＮＫに対応）を生成するようにさらに構成され、信号プロセッサは、１つまたは複数のそれぞれの追加のデータストリームを回復するために、前記１つまたは複数の追加のフィルタリングされた電気信号を、第１および第２のフィルタリングされた電気信号とともに処理するようにさらに構成されている。
【００７７】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、装置は、光ファイバリンク（たとえば、図１の１４０）を介して光検波器に光学的に結合され、受信した変調された光信号を光検波器に印加するように構成された光送信機（たとえば、図９の９００）をさらに備える。
【００７８】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、光ファイバリンク（たとえば、図１の１４０）は、シングルモードファイバまたはマルチモードファイバを含む。
【００７９】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、装置は、光ファイバリンク（たとえば、図１の１４０）の少なくとも一部分をさらに備える。
【００８０】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、光送信機は、それぞれの中間周波数を有する各電気キャリア波を生成するようにそれぞれが構成された複数の電気中間周波数生成器（たとえば、図９の９０６１−９０６Ｋ）であって、隣接する中間周波数の間隔が選択されたボーレートよりも小さい、電気中間周波数生成器と、複数の変調された電気搬送波（たとえば、図９の９１２１−９１２Ｋ）のそれぞれ１つを生成するために、第１のデータストリーム、第２のデータストリーム、および１つまたは複数の追加のデータストリームのそれぞれ１つを使用して各電気キャリア波を変調するようにそれぞれが構成された複数の電気変調器（たとえば、図９の９１０１−９１０Ｋ）と、変調されたマルチキャリア電気信号（たとえば、図９の９１６）を生成するために、複数の変調された電気搬送波を結合するように構成された電気信号結合器（たとえば、図９の９１４）と、変調されたマルチキャリア電気信号に基づいて光キャリア波を変調することによって、受信した変調された光信号を生成するように構成された光変調器（たとえば、図９の９２４）とを備える。
【００８１】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、信号プロセッサは、複数の等化された電気信号のそれぞれを、推定コンスタレーションシンボルの各シーケンス（たとえば、図６の６５４１−６５４４）に変換するように構成されたコンスタレーションマッパ（たとえば、図６の６５０）と、第１のデータストリームおよび第２のデータストリームを回復するために、コンスタレーションマッパによって生成された推定コンスタレーションシンボルのシーケンスに誤り訂正処理を施すように構成された誤り訂正モジュール（たとえば、図６の６６０）とをさらに備える。
【００８２】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、装置は、光ファイバリンク（たとえば、図１の１４０）を介して光検波器に光学的に結合され、受信した変調された光信号を光検波器に印加するように構成された１つまたは複数の光送信機（たとえば、図１の１１０１−１１０２、図４の４００、図９の９００）をさらに備える。
【００８３】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、１つまたは複数の光送信機は、第１の変調された光搬送波を生成するように構成された第１の光送信機（たとえば、図１の１１０１）と、第２の変調された光搬送波を生成するように構成された第２の光送信機（たとえば、図１の１１０２）とを含む。装置は、受信した変調された光信号を生成するために、第１と第２の変調された光搬送波を結合するように構成された光結合器（たとえば、図１の１２８）をさらに備える。
【００８４】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、１つまたは複数の光送信機は、それぞれの中間周波数を有する各電気キャリア波を生成するようにそれぞれが構成された複数の電気中間周波数生成器（たとえば、図９の９０６１−９０６Ｋ）であって、隣接する中間周波数の間隔が選択されたボーレートよりも小さい、電気中間周波数生成器と、複数の変調された電気搬送波（たとえば、図９の９１２１−９１２Ｋ）のそれぞれ１つを生成するために、第１のデータストリーム、第２のデータストリーム、および１つまたは複数の追加のデータストリームのそれぞれ１つを使用して各電気キャリア波を変調するようにそれぞれが構成された複数の電気変調器（たとえば、図９の９１０１−９１０Ｋ）と、変調されたマルチキャリア電気信号（たとえば、図９の９１６）を生成するために、複数の変調された電気搬送波を結合するように構成された電気信号結合器（たとえば、図９の９１４）と、変調されたマルチキャリア電気信号に基づいて光キャリア波を変調することによって、受信した変調された光信号を生成するように構成された光変調器（たとえば、図９の９２４）とを備える。
【００８５】
図１−１０を参照しながら上で開示された別の実施形態によれば、選択されたボーレート（たとえば、式（１）のＲ）で、第１のデータストリーム（たとえば、図１のｄａｔａ１）を符号化して載せた第１の変調された光搬送波（たとえば、図１の１２６１）を生成するように構成された第１の光送信機（たとえば、図１の１１０１）であって、前記第１の変調された光搬送波が第１の搬送周波数（たとえば、式（１）のｆ１）を有する、第１の光送信機と、選択されたボーレートで、第２のデータストリーム（たとえば、図１のｄａｔａ２）を符号化して載せた第２の変調された光搬送波（たとえば、図１の１２６２）を生成するように構成された第２の光送信機（たとえば、図１の１１０２）であって、前記第２の変調された光搬送波が第２の搬送周波数（たとえば、式（１）のｆ２）を有し、第１と第２の搬送周波数が、選択されたボーレートよりも小さい周波数間隔で互いに隔てられている、第２の光送信機と、光ファイバリンク（たとえば、図１の１４０）を介した伝送のために、第１の変調された光搬送波と第２の変調された光搬送波を結合するように構成された光結合器（たとえば、図１の１２８）とを備える装置が提供される。
【００８６】
上記の装置のいくつかの実施形態では、周波数間隔は、選択されたボーレートの約９０％よりも小さい。
【００８７】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、周波数間隔は、選択されたボーレートの約８０％よりも小さいが、選択されたボーレートの約２０％よりも大きい。
【００８８】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、第１のデータストリームは、第１のサブストリーム（たとえば、図６のｄａｔａ１Ｘ）および第２のサブストリーム（たとえば、図６のｄａｔａ１Ｙ）を含み、第１の光送信機（たとえば、図４の４００）は、第１の変調された光搬送波の第１の（たとえば、Ｘ）偏光に第１のサブストリームを符号化し、第１の変調された光搬送波の第２の（たとえば、Ｙ）偏光に第２のサブストリームを符号化するように構成され、前記第２の偏光は第１の偏光とほぼ（たとえば、１０度差以内）直交している。
【００８９】
図１−１０を参照しながら上で開示されたさらに別の実施形態によれば、それぞれの中間周波数を有する各電気キャリア波を生成するようにそれぞれが構成された複数の電気中間周波数生成器（たとえば、図９の９０６１−９０６Ｋ）であって、隣接する中間周波数の間隔が選択されたボーレート（たとえば、式（１）のＲ）よりも小さい、電気中間周波数生成器と、複数の変調された電気搬送波（たとえば、図９の９１２１−９１２Ｋ）のそれぞれ１つを生成するために、複数のデータストリーム（たとえば、図９のｄａｔａ１−ｄａｔａＫ）のそれぞれ１つを使用して、選択されたボーレートで各電気キャリア波を変調するようにそれぞれが構成された複数の電気変調器（たとえば、図９の９１０１−９１０Ｋ）と、変調されたマルチキャリア電気信号（たとえば、図９の９１６）を生成するために、複数の変調された電気搬送波を結合するように構成された電気信号結合器（たとえば、図９の９１４）と、変調されたマルチキャリア電気信号に基づいて光キャリア波を変調することによって、変調された光信号（たとえば、図９の９３０）を生成するように構成された光変調器（たとえば、図９の９２４）とを備える装置が提供される。
【００９０】
いくつかの実施形態では、上記のＦＤ−ＭＩＭＯ処理は、光伝送システム１００に使用される２つの変調された光搬送波の搬送周波数間の関係が以下の式（９）で記述されるとき、比較的強いキャリア間干渉を示す伝送方式に適応され得る：
Ｒ＜┃ｆ１−ｆ２┃＜５Ｒ  （９）
対応する実施形態は、第１のフィルタリングされた電気信号および第２のフィルタリングされた電気信号を、受信した変調された光信号に基づいて生成するように構成された光検波器（たとえば、図１の１５４と、１６０１−１６０２と、１６８１−１６８２と、図５の５００ならびに信号５５８Ｘおよび５５８Ｙをフィルタリングするように構成された対応するフィルタ、または図１０の１０００および信号１０３８ａ−１０３８ｄをフィルタリングするように構成された対応するフィルタとの組合せ）であって、受信した変調された光信号が、（ｉ）選択されたボーレートで、第１のデータストリームを符号化して載せた第１の変調された光搬送波であって、第１の搬送周波数をもつ前記第１の変調された光搬送波、および（ｉｉ）選択されたボーレートで、第２のデータストリームを符号化して載せた第２の変調された光搬送波であって、第２の搬送周波数をもつ前記第２の変調された光搬送波を有する、光検波器を備える装置を提供する。装置は、（ｉ）第１のフィルタリングされた電気信号を第１の電気ベースバンド信号に変換し、（ｉｉ）第２のフィルタリングされた電気信号を第２の電気ベースバンド信号に変換し、（ｉｉｉ）第１の変調された光搬送波と第２の変調された光搬送波の部分的なスペクトルの重なりによるキャリア間干渉の影響を緩和するために、第１の入力として、第１の電気ベースバンド信号（たとえば、図６の６１８の１つ）を受信するように構成され、第２の入力として、第２の電気ベースバンド信号（たとえば、図６の６１８の別の１つ）を受信するようにさらに構成され、第１の等化された電気信号（たとえば、図６の６３４の１つ）をその第１の出力として、また第２の等化された電気信号（たとえば、図６の６３４の別の１つ）をその第２の出力として生成するように構成されたＭＩＭＯ等化処理を（たとえば、図６の６３０を用いて）第１および第２の電気ベースバンド信号に施し、（ｉｖ）第１の等化された電気信号に基づいて第１のデータストリームを回復し、（ｖ）第２の等化された電気信号に基づいて第２のデータストリームを回復するように構成された信号プロセッサ（たとえば、図６の６００）をさらに備える。
【００９１】
上記の装置のいくつかの実施形態では、信号プロセッサは、複数の構成可能な有限インパルス応答フィルタ（たとえば、図７の７００、図８の８００）を備える。信号プロセッサは、前記複数の構成可能な有限インパルス応答フィルタの異なるフィルタを構成するために使用されるそれぞれのフィルタ係数の組を、１つまたは複数の誤り推定値に基づいて適応的にプログラムするように構成された電子フィルタコントローラ（たとえば、図６の６２６）をさらに備え、前記１つまたは複数の誤り推定値は、第１および第２の電気ベースバンド信号ならびに第１および第２の等化された電気信号に基づいて生成される。
【００９２】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、第１と第２の搬送周波数は、選択されたボーレートよりも大きい周波数間隔で互いに隔てられている。
【００９３】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、第１と第２の搬送周波数は、３Ｒよりも小さい周波数間隔で互いに隔てられており、ここで、Ｒは選択されたボーレートである。
【００９４】
本発明は例示的な実施形態に関連して説明されてきたが、この説明は限定的な意味に解釈されることは意図されていない。説明された実施形態のさまざまな修正形態だけでなく、本発明が関係する分野の当業者には明らかな本発明の他の実施形態も、添付の特許請求の範囲に表されるような本発明の原理および範囲の中にあると考えられる。
【００９５】
明示的に別段の定めがある場合を除き、各数値および範囲は、「約」または「およそ」という語が数値または範囲の値の前に付いているように、近似として解釈されるべきである。
【００９６】
本発明の性質を説明するために記載および図示された部品の細部、材料、および配置のさまざまな変更が、添付の特許請求の範囲に表されるような本発明の範囲から逸脱することなく当業者によってなされ得ることがさらに理解されよう。
【００９７】
特許請求の範囲における図の番号および／または図の参照符号の使用は、特許請求の範囲の解釈を容易にするために、クレームされる主題の１つまたは複数の可能な実施形態を特定することが意図されている。そのような使用は、必ずしもそれらの請求項の範囲を対応する図面に示された実施形態に限定するものとして解釈されるべきではない。
【００９８】
以下の方法の請求項における要素は、それが存在する場合、対応する符号の付いた特定の順序で記載されるが、請求項の記載がそれらの要素の一部または全部を実施するための特定の順序を特に示唆していない場合は、それらの要素は必ずしもその特定の順序で実施されることに限定されることは意図されていない。
【００９９】
本明細書において「１つの実施形態」または「一実施形態」への言及は、その実施形態とともに記載される特定の特徴、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得ることを意味する。本明細書のさまざまな場所に「１つの実施形態では」という語句が現れることは、必ずしもすべてが同じ実施形態を指すわけではなく、別個または代替の実施形態が必ずしも他の実施形態と相互排他的であるわけでもない。同じことが「実装」という用語にも当てはまる。
【０１００】
また、この説明の目的のために、「結合する（ｃｏｕｐｌｅ）」、「結合している（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）」、「結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」、「接続する（ｃｏｎｎｅｃｔ）」、「接続している（ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ）」、または「接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」という用語は、エネルギーが２つ以上の要素間で移送可能で、また、必須ではないが、１つまたは複数の追加の要素の介在が企図される、当技術分野で知られているかまたは今後開発される方法を指す。逆に、「直接的に結合された」、「直接的に接続された」などの用語は、そのような追加の要素がないことを示唆する。
【０１０１】
説明および図は本発明の原理を示すにすぎない。したがって、本明細書には明示的な説明も図示もないが、本発明の原理を具現化し、かつ本発明の趣旨および範囲に含まれるさまざまな配置を当業者は考案できることが認識されよう。さらに、本明細書に記載されるあらゆる例は、本発明者（ら）が当技術分野の発展に貢献させた本発明の原理および概念についての読者の理解を助ける教示目的のものでしかないことが主として明白に意図され、そのような具体的に記載される例および条件には限定されないと解釈されるべきである。さらに、本発明の原理、態様、および実施形態、ならびにその具体的な例を記載する本明細書におけるあらゆる記述は、その均等物を包含することが意図されている。
【０１０２】
「プロセッサ」および「コントローラ」と記載された任意の機能ブロックを含む、図に示された種々の要素の機能は、専用のハードウェアだけでなく、ソフトウェアを実行することが可能なハードウェアを適切なソフトウェアと連携して使用することによって実現され得る。プロセッサによって実現されるとき、機能は、単一の専用プロセッサ、単一の共用プロセッサ、または一部が共用であり得る複数の個々のプロセッサによって実現されてもよい。さらに、「プロセッサ」または「コントローラ」という用語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行することが可能なハードウェアのみを指すものとして解釈されるべきではなく、限定はしないが、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ネットワークプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ソフトウェアを記憶するための読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および不揮発性記憶装置を暗黙的に含み得る。従来および／またはカスタムの他のハードウェアも含まれ得る。同様に、図に示された任意のスイッチは概念的なものでしかない。それらの機能は、プログラム論理の動作によって、専用論理によって、プログラム制御と専用論理の相互作用によって、または手動によって行われてもよく、特定の技術は、より具体的には文脈から理解されるように、実施者によって選択可能である。
【０１０３】
本明細書における任意の構成図は、本発明の原理を具現化する例示の回路構成の概念図を表すことが当業者によって理解されるはずである。同様に、フローチャート、流れ図、状態遷移図、擬似コードなどはいずれも、コンピュータ可読媒体の中に実質的に表され、したがって、コンピュータまたはプロセッサが明示的に示されているかどうかにかかわらず、そのようなコンピュータまたはプロセッサによって実行され得る種々の処理を表すことが理解されよう。
【図１】
2016536819.tif 000012
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成27年5月15日(2015.5.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光通信装置に関し、より詳細には、周波数ダイバーシティ（ＦＤ）多入力多出力（ＭＩＭＯ）信号処理を使用する光伝送方式に関するが、これに限定するわけではない。
【背景技術】
【０００２】
本項は、本発明の深い理解を促進するのに役立つ可能性のある側面を紹介する。したがって、本項の記述はその観点から読まれるべきであり、何が従来技術であるか、または何が従来技術でないかを認めるものとして理解されるべきではない。
【０００３】
通信企業は、たとえば、高速データサービス、映像サービス、ならびに会社および住宅の広帯域接続の急増により、そのメトロ、リージョナル、およびロングホールの光ネットワークの容量増加を求める継続的な需要に直面している。光ファイバは、データを移送するための極めて大きい固有の容量を有するが、現代の光ネットワークで実現されるスペクトル効率は、依然として改良の余地がかなりある。たとえば、今日使用されている最もスペクトル効率の良い光伝送技術のうちの１つは光直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）であり、これは正確にボーレートの間隔とした変調されたサブキャリアを使用している。しかしながら、光ＯＦＤＭによってサポートされるものよりも高いスペクトル効率が、将来の容量需要を満たすために求められる可能性が高い。
【０００４】
通信学および電子工学において、「ボーレート」という用語は、シンボル毎秒またはパルス毎秒の単位で表されるデータ転送速度を指す。ボーレートは「変調速度」と呼ばれることもあり、したがって、デジタル変調された信号または伝送路符号を使用して伝送媒体に毎秒加えられる別個のシンボルの変化または信号事象の数である。対応するビットレートは、使用される変調方式またはコンスタレーションでの、ボーレートと１シンボルあたりのビット数との積である。
【０００５】
欧州特許出願第０６３７８８０号は、複数のデータストリームを搬送するために単一の光搬送波が複数のデータアクセスノードで連続的に変調される多元アクセスネットワーク通信システムを開示する。米国特許出願公開第２０１１／００６９９７５号は、コヒーレント光検波器を使用してマルチキャリア光信号のサブバンドが検出される光ＯＦＤＭシステムを開示する。米国特許出願公開第２０１３／０２４３４３０号は、ＷＤＭ光信号の各波長が、ペイロードデータに加えて監視チャネルを搬送する光学システムを開示する。米国特許出願公開第２０１３／０２３６１９５号は、たとえば、受信した光信号をコヒーレントで検出し、デジタル化する前に、光領域における所望の信号処理の一部を実施するために、ホスト光受信機で使用され得るフィードフォワードイコライザを開示する。しかしながら、これらの光学システムは、従来の光ＯＦＤＭ伝送方式に相当するスペクトル効率よりも高いスペクトル効率を実現するようには設計されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願第０６３７８８０号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／００６９９７５号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１３／０２４３４３０号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１３／０２３６１９５号明細書
【特許文献５】米国特許第６，５３５，２８９号明細書
【特許文献６】米国特許第６，６４６，７４６号明細書
【特許文献７】米国特許第７，１６２，１６５号明細書
【特許文献８】米国特許第８，３３５，４４０号明細書
【特許文献９】米国特許第７，２６０，３７０号明細書
【特許文献１０】米国特許第６，９９３，３１１号明細書
【特許文献１１】米国特許出願公開第２００７／０２９７８０６号明細書
【特許文献１２】米国特許出願公開第２０１１／００３８６３１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従来技術の欠陥は、たとえば請求項１に示されるように対処されてもよい。
【０００８】
開示された光伝送システムのいくつかの実施形態は、ボーレートよりも小さいスペクトル間隔とした２つ以上の変調された光搬送波を使用して情報を送信するように構成されている。開示された光伝送システムにおける例示的な光受信機は、対応する光送信機（複数可）において異なる変調された光搬送波上に符号化した個々のデータストリームを光受信機が回復できるようにするために、隣り合う変調された光搬送波同士のスペクトルの重なりによって生じるキャリア間干渉の影響を相殺することを対象にしたＦＤ−ＭＩＭＯ信号処理を実施するように構成された信号等化器を備える。有利には、光伝送システムのいくつかの実施形態は、光ＯＦＤＭ伝送方式によってサポートされるスペクトル効率よりも高いスペクトル効率を実現することが可能であり得る。
【０００９】
いくつかの実施形態では、開示された光伝送システムは、偏波分割多重化された光信号を送信するように構成されていてもよい。
【００１０】
１つの実施形態によれば、第１のフィルタリングされた電気信号および第２のフィルタリングされた電気信号を、受信した変調された光信号に基づいて生成するように構成された光検波器であって、受信した変調された光信号が、（ｉ）選択されたボーレートで、第１のデータストリームを符号化して載せた第１の変調された光搬送波であって、第１の搬送周波数をもつ前記第１の変調された光搬送波、および（ｉｉ）選択されたボーレートで、第２のデータストリームを符号化して載せた第２の変調された光搬送波であって、第２の搬送周波数をもつ前記第２の変調された光搬送波を有し、第１と第２の搬送周波数が、選択されたボーレートよりも小さい周波数間隔で互いに隔てられている、光検波器を備える光受信機が提供される。光受信機は、第１のデータストリームおよび第２のデータストリームを回復するために、第１および第２のフィルタリングされた電気信号を処理するように構成された信号プロセッサをさらに備える。
【００１１】
別の実施形態によれば、選択されたボーレートで、第１のデータストリームを符号化して載せた第１の変調された光搬送波を生成するように構成された第１の光送信機であって、前記第１の変調された光搬送波が第１の搬送周波数を有する、第１の光送信機と、選択されたボーレートで、第２のデータストリームを符号化して載せた第２の変調された光搬送波を生成するように構成された第２の光送信機であって、前記第２の変調された光搬送波が第２の搬送周波数を有し、第１と第２の搬送周波数が、選択されたボーレートよりも小さい周波数間隔で互いに隔てられている、第２の光送信機と、光ファイバリンクを介した伝送のために、第１の変調された光搬送波と第２の変調された光搬送波を結合するように構成された光結合器とを備える装置が提供される。
【００１２】
さらに別の実施形態によれば、それぞれの中間周波数を有する各電気キャリア波を生成するようにそれぞれが構成された複数の電気中間周波数生成器であって、隣接する中間周波数の間隔が選択されたボーレートよりも小さい、電気中間周波数生成器と、複数の変調された電気搬送波のそれぞれ１つを生成するために、複数のデータストリームのそれぞれ１つを使用して、選択されたボーレートで各電気キャリア波を変調するようにそれぞれが構成された複数の電気変調器と、変調されたマルチキャリア電気信号を生成するために、複数の変調された電気搬送波を結合するように構成された電気信号結合器と、変調されたマルチキャリア電気信号に基づいて光キャリア波を変調することによって、変調された光信号を生成するように構成された光変調器とを備える光送信機が提供される。
【００１３】
さらに別の実施形態によれば、第１のフィルタリングされた電気信号および第２のフィルタリングされた電気信号を、受信した変調された光信号に基づいて生成するように構成された光検波器であって、受信した変調された光信号が、（ｉ）選択されたボーレートで、第１のデータストリームを符号化して載せた第１の変調された光搬送波であって、第１の搬送周波数をもつ前記第１の変調された光搬送波、および（ｉｉ）選択されたボーレートで、第２のデータストリームを符号化して載せた第２の変調された光搬送波であって、第２の搬送周波数をもつ前記第２の変調された光搬送波を有する、光検波器と、第１のフィルタリングされた電気信号を第１の電気ベースバンド信号に変換し、第２のフィルタリングされた電気信号を第２の電気ベースバンド信号に変換し、第１の変調された光搬送波と第２の変調された光搬送波の部分的なスペクトルの重なりによるキャリア間干渉の影響を緩和するために、第１の入力として、第１の電気ベースバンド信号を受信するように構成され、第２の入力として、第２の電気ベースバンド信号を受信するようにさらに構成され、第１の等化された電気信号をその第１の出力として、また第２の等化された電気信号を、その第２の出力として生成するように構成されたＭＩＭＯ等化処理を、第１および第２の電気ベースバンド信号に施し、第１の等化された電気信号に基づいて第１のデータストリームを回復し、第２の等化された電気信号に基づいて第２のデータストリームを回復するように構成された信号プロセッサとを備える光受信機が提供される。
【００１４】
本発明の種々の実施形態の他の態様、特徴、および利点は、一例として以下の詳細な説明および添付の図面からより完全に明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本開示の一実施形態による光伝送システムの構成図である。
【図２Ａ】本開示の一実施形態による、図１の光伝送システムで生成された中間周波数信号のスペクトルのグラフである。
【図２Ｂ】本開示の一実施形態による、図１の光伝送システムで生成された中間周波数信号のスペクトルのグラフである。
【図２Ｃ】本開示の一実施形態による、図１の光伝送システムで生成された中間周波数信号のスペクトルのグラフである。
【図３】本開示の一実施形態による、図１の光伝送システムで使用され得る信号処理方法のフローチャートである。
【図４】本開示の一実施形態による、図１の光伝送システムで使用され得る光送信機の構成図である。
【図５】本開示の一実施形態による、図１の光伝送システムで使用され得る光ヘテロダイン検波器の構成図である。
【図６】本開示の一実施形態による、図１の光伝送システムで使用され得るデジタル信号プロセッサの構成図である。
【図７】本開示の一実施形態による、図６のデジタル信号プロセッサで使用され得る有限インパルス応答フィルタの構成図である。
【図８】本開示の一実施形態による、図６のデジタル信号プロセッサで使用され得るＭＩＭＯ等化器の構成図である。
【図９】本開示の代替実施形態による、図１の光伝送システムで使用され得る光送信機９００の構成図である。
【図１０】本開示の一実施形態による、図５に示される光ヘテロダイン検波器の代わりに使用され得る光イントラダイン検波器の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本開示の一実施形態による光伝送システム１００の構成図を示す。光伝送システム１００は、たとえば以下でさらに説明されるように、周波数ダイバーシティ多入力多出力（ＦＤ−ＭＩＭＯ）信号処理を使用するように構成されている。簡単に言えば、光伝送システム１００は、（少なくとも）２つのデータストリーム、それぞれｄａｔａ１とｄａｔａ２を符号化して載せた（少なくとも）２つの変調された光搬送波を移送するように構成されている。前記変調された光搬送波は、互いに時間および空間に関して重なる光ファイバリンク１４０を介して並行して送信され、次いで、たとえば以下でさらに説明されるように、光ファイバリンクの出口端で処理されて、データストリームｄａｔａ１およびｄａｔａ２を回復する。
【００１７】
光伝送システム１００において使用される２つの変調された光搬送波の搬送周波数同士の関係は、式（１）によって記述される：
┃ｆ１−ｆ２┃＜Ｒ  （１）
式中、ｆ１とｆ２はそれぞれ第１と第２の搬送周波数であり、Ｒはボーレートである。１つの実施形態において、┃ｆ１−ｆ２┃／Ｒは約０．９よりも小さく、約０．２よりも大きい。代替実施形態では、┃ｆ１−ｆ２┃／Ｒは約０．７よりも小さく、約０．４よりも大きい。さらに別の代替実施形態では、┃ｆ１−ｆ２┃／Ｒ≒０．６である。例示的な一実施形態では、ｆ１およびｆ２の値は２００ＴＨｚ程度であり、Ｒの値は１０÷１００ＧＨｚ程度である（ただし通常はＧボーの単位を使用して示される）。
【００１８】
光伝送システム１００は、図１に示されるように、光ファイバリンク１４０の入口端に結合された２つの光送信機（１１０１および１１０２を付してある）を有する。光送信機１１０１は、電気入力ポート１０２１を介してデータストリームｄａｔａ１を受信するように構成されている。光送信機１１０２は、同様に、電気入力ポート１０２２を介してデータストリームｄａｔａ２を受信するように構成されている。
【００１９】
光送信機１１０１はデータストリームｄａｔａ１をデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１１２１に印加する。ＤＳＰ１１２１はデータストリームｄａｔａ１を処理して電気デジタル信号１１４１および１１４２を生成する。そのような処理としては、限定はしないが、前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号化、コンスタレーションマッピング、電子的分散前置補償、およびパルス整形を挙げることができ、これらは、たとえば当技術分野で知られているように実施される。コンスタレーションマッピングのステップで使用されるコンスタレーションは、たとえば、直角位相振幅変調（ＱＡＭ）のコンスタレーションまたは４位相偏移変調（ＱＰＳＫ）のコンスタレーションであり得る。
【００２０】
各信号間隔（光シンボルに対応するシンボル期間またはタイムスロットとも呼ばれる）では、信号１１４１と１１４２は、データストリームｄａｔａ１からのデータの各部分に基づいて選択された対応するコンスタレーション点（シンボル）の同相（Ｉ）成分と直角位相（Ｑ）成分をそれぞれ表すデジタル値を搬送する。デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）１１８１および１１８２は、デジタル信号１１４１と１１４２をアナログ形態に変換して、電気駆動信号Ｉ１とＱ１をそれぞれ生成する。次いで、駆動信号Ｉ１およびＱ１は、光学Ｉ−Ｑ変調器１２４１を駆動するために従来のように使用される。駆動信号Ｉ１およびＱ１に基づいて、光学Ｉ−Ｑ変調器１２４１は、レーザ源１２０１から供給された光ビーム１２２１を変調して、変調された光信号１２６１を生成する。光ビーム１２２１は搬送周波数ｆ１を有し、したがって、変調された光信号１２６１は上述の２つの変調された光搬送波のうちの最初のものである。
【００２１】
光送信機１１０２は概して光送信機１１０１に類似しており、（上記と）同様の処理をデータストリームｄａｔａ２に適用して、変調された光信号１２６２を生成するように構成されている。具体的には、類似の英数字を付して指定された光送信機１１０２および１１０１の要素は類似の機能を有し、ここでは、その機能の説明は光送信機１１０２に関して繰り返されない。ただし、光送信機１１０１と１１０２の間の１つの差は、光送信機１１０２のレーザ源１２０２によって生成される光ビーム１２２２が搬送周波数ｆ２を有することである。したがって、変調された光信号１２６２は上述の２つの変調された光搬送波のうちの２番目のものである。
【００２２】
ビーム結合器１２８は、変調された光信号１２６１と１２６２を結合して光出力信号１３０を生成し、光出力信号１３０は次いで光ファイバリンク１４０の入口端に印加され、そこを通ってその出口端に移送され、出口端で光信号１４２として現れる。光信号１４２は、光信号１３０と同じ２つの変調された光搬送波を有するが、光ファイバリンク１４０に生じるノイズならびにさまざまな線形および非線形の歪みならびに損傷によって、さらに影響を受ける。
【００２３】
光伝送システム１００は、図１に示されるように、光ファイバリンク１４０の出口端に結合された光受信機１５０をさらに有する。光受信機１５０は、レーザ源１２０３によって生成された局部発振器信号１２２３を使用して光信号１４２を中間周波数電気信号１５８に変換するように構成された光ヘテロダイン検波器１５４を備える。１つの実施形態において、局部発振器信号１２２３は、搬送周波数ｆ１およびｆ２との以下の関係をもつ光周波数ｆ３を有する：
┃ｆ３−０．５×┃ｆ１−ｆ２┃┃≧２Ｒ  （２）
式中、Ｒはボーレートである。光ヘテロダイン検波器１５４として使用され得る例示的な光ヘテロダイン検波器は、たとえば、米国特許第６，５３５，２８９号、同第６，６４６，７４６号、および同第７，１６２，１６５号に開示されており、これらのすべては、引用によりその全体が本明細書に組み込まれている。
【００２４】
図２Ａ−２Ｃは、本開示の一実施形態による、中間周波数電気信号１５８（図１）のスペクトルをグラフで示す。具体的には、図２Ａは、光送信機１１０１のみが送信中で、光送信機１１０２がオフにされているときの中間周波数信号１５８のスペクトルを示す。図２Ｂは、光送信機１１０２のみが送信中で、光送信機１１０１がオフにされているときの中間周波数信号１５８のスペクトルを示す。図２Ｃは、光送信機１１０１と１１０２の両方が送信中のときの中間周波数信号１５８のスペクトルを示す。図２Ａ−２Ｃに表される測定値は、光伝送システム１００の以下の構成に対応する：
Ｒ＝１０ＧボーでのＱＰＳＫ変調、
┃ｆ１−ｆ２┃≒６ＧＨｚ、および
┃ｆ３−０．５×┃ｆ１−ｆ２┃┃≒２８ＧＨｚ。
【００２５】
図１に戻ると、光受信機１５０は、それぞれが中間周波数電気信号１５８の各複製を受信するように構成されたバンドパスフィルタ１６０１および１６０２をさらに備える。バンドパスフィルタ１６０１は、受信した中間周波数信号１５８の複製をフィルタリングして、フィルタリングされた電気信号１６２１を生成する。バンドパスフィルタ１６０２は同様に、受信した中間周波数信号１５８の複製をフィルタリングして、フィルタリングされた電気信号１６２２を生成する。
【００２６】
例示的な一実施形態では、バンドパスフィルタ１６０１と１６０２は、異なるそれぞれの通過帯域を有する。たとえば、バンドパスフィルタ１６０１は、中間周波数ｆＩＦ１＝┃ｆ３−ｆ１┃をほぼ中心とし、およそＲの３ｄＢ幅を有するスペクトルバンドを通過させるように構成されていてもよい。バンドパスフィルタ１６０２は同様に、中間周波数ｆＩＦ２＝┃ｆ３−ｆ２┃をほぼ中心とし、およそＲの３ｄＢ幅を有するスペクトルバンドを通過させるように構成されていてもよい。
【００２７】
１つの実施形態において、バンドパスフィルタ１６０１と１６０２は、以下の式（３ａ）−（３ｂ）によって記述される伝達関数Ｆ１（ｆ）とＦ２（ｆ）をそれぞれ有していてもよい：
Ｆ１（ｆ）＝Ｆ０（ｆ−ｆＩＦ１）  （３ａ）
Ｆ２（ｆ）＝Ｆ０（ｆ−ｆＩＦ２）  （３ｂ）
式中、ｆは周波数であり、Ｆ０（ｆ）は、ゼロ周波数において最大値を有し、ゼロ周波数に対してほぼ対称な伝達関数である。
【００２８】
アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１６８１および１６８２は、フィルタリングされた電気信号１６２１および１６２２をデジタル形態に変換し、得られたデジタル電気信号１７０１および１７０２を処理のためにＤＳＰ１７２に印加する。ＤＳＰ１７２は、ＦＤ−ＭＩＭＯ信号処理方法を使用してデジタル電気信号１７０１および１７０２を処理し、その例示的な実施形態は図３を参照しながら以下で説明される。前記処理に基づいて、ＤＳＰ１７２はデータストリームｄａｔａ１およびｄａｔａ２を回復し、回復されたデータストリームを、それぞれ電気出力ポート１７６１と１７６２を介して外部の回路に送る。
【００２９】
図３は、本開示の一実施形態による、ＤＳＰ１７２（図１）で使用され得る信号処理方法のフローチャートを示す。
【００３０】
ステップ３０２では、ＤＳＰ１７２はデジタル電気信号１７０１および１７０２のベースバンドへのダウンコンバートを実行する。デジタル電気信号１７０１および１７０２は、フィルタリングされた電気信号１６２１および１６２２のデジタル形態であり、これは中間周波数信号であることを想起されたい。デジタル領域において、周波数ダウンコンバートは、たとえば、デジタル電気信号１７０１および１７０２を複素数値の形態に変換し、対応する複素数値をｅｘｐ［−ｊπ（ｆＩＦ１＋ｆＩＦ２）ｔ］倍にすることによって実施され得るもので、式中、ｔは時間である。このように、光ファイバリンク１４０（図１参照）を介して光送信機１５０によって受信された２つの変調された光搬送波に対応するスペクトルバンドは、ゼロ周波数について対称な位置に周波数が下方シフトされる。たとえば、ｆＩＦ１＞ｆＩＦ２の場合、デジタル電気信号１７０１から導出されるダウンコンバートされた複素数値のデジタル信号は、スペクトルが正の周波数に位置し、デジタル電気信号１７０２から導出されるダウンコンバートされた複素数値のデジタル信号は、スペクトルが負の周波数に位置する。
【００３１】
ステップ３０４では、ＤＳＰ１７２は、ステップ３０２で生成された２つのダウンコンバートされた複素数値のデジタル信号のそれぞれについて個別の周波数オフセット補正を実施する。具体的には、正の周波数をもつダウンコンバートされた複素数値のデジタル信号はｅｘｐ［−ｊπ┃ｆＩＦ１−ｆＩＦ２┃ｔ］倍にされる。負の周波数をもつダウンコンバートされた複素数値のデジタル信号も同様に、ｅｘｐ［ｊπ┃ｆＩＦ１−ｆＩＦ２┃ｔ］倍にされる。ステップ３０４は、質的には、２つの検出されたベースバンド信号の搬送周波数ダイバーシティを除去するステップと解釈され得る。
【００３２】
ステップ３０６では、ＤＳＰ１７２は、ＭＩＭＯ等化処理を施して、ステップ３０６で生成された信号に存在するキャリア間干渉の影響を緩和する。そのような影響は中間周波数帯でのスペクトルの重なりのせいで存在し、この重なりは、たとえば図２Ａおよび図２Ｂに示されたスペクトルによって示される。そのスペクトルの重なりは、今度は、式（１）で表される搬送周波数の関係および変調された光信号１２６１と１２６２の類似のスペクトルの重なりの結果となる。
【００３３】
ステップ３０６のＭＩＭＯ等化処理は、質的には、たとえば概ね以下の数学的問題を解くことを対象としているとみなされ得る。変調された光信号１２６１と１２６２に対応するデジタルベースバンド信号は、それぞれＸ１（ｆ）とＸ２（ｆ）であると想定する。ステップ３０４で生成された２つのデジタルベースバンド信号をＹ１（ｆ）およびＹ２（ｆ）と記す。ＤＳＰ１７２で実施されるＭＩＭＯ等化処理は次いで、（Ｙ１（ｆ）、Ｙ２（ｆ））に基づいて（Ｘ１（ｆ）、Ｘ２（ｆ））を回復する必要がある。
【００３４】
（Ｘ１（ｆ）、Ｘ２（ｆ））と（Ｙ１（ｆ）、Ｙ２（ｆ））の間の関係は、光伝送システム１００で実施される信号伝搬および処理をたどることによって理解され得る。１つの実施形態において、この関係は、たとえば以下によって表され得る：
【数１】
2016536819.tif 000024
式中、ａおよびｂは、光ファイバリンク１４０（図１）を介した、それぞれ第１と第２の変調されたキャリアの伝搬を示す複素数であり、Ｆ０（ｆ）は、式（３ａ）−（３ｂ）に関して既に導入され、上で説明されたフィルタ伝達関数である。したがって、（Ｘ１（ｆ）、Ｘ２（ｆ））を求めるために、ＤＳＰ１７２は式（４）に表された２×２行列の逆を求める必要がある。前記逆行列をＨ−１（ｆ）と記載すれば、元のベースバンド信号は以下の式（５）を用いて計算され得る：
【数２】
2016536819.tif 000025
【００３５】
式（４）および（５）は周波数領域におけるＭＩＭＯ等化処理を示すことに留意されたい。同様に、この処理は、たとえば１つまたは複数のマルチタップ有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを使用して時間領域で実施されることもある。時間領域透過処理の式が公式化されると、適切に構築された費用関数または誤り関数を使用して、ブラインドのＭＩＭＯ透過処理用にＦＩＲフィルタを適切に構成するための適した（たとえば、最小二乗平均、ＬＭＳ、または定包絡線基準、ＣＭＡ）アルゴリズムを動作させることができる。この目的で使用され得る誤り関数の例は、図６を参照しながら以下で説明される。ステップ３０６のＭＩＭＯ等化処理で使用され得る例示的なＣＭＡ実装は、たとえば、米国特許第８，３３５，４４０号、同第７，２６０，３７０号、および同第６，９９３，３１１号に開示されており、これらのすべては、引用によりその全体が本明細書に組み込まれている。
【００３６】
ステップ３０８では、ステップ３０６で生成された等化されたデジタル信号が使用されて、コンスタレーションマッピングのステップ中にＤＳＰ１１２１および１１２２によって生成された対応する元のコンスタレーションシンボルを推定する。
【００３７】
ステップ３１０では、ステップ３０８で生成された推定コンスタレーションシンボルが、有効な（ｏｐｅｒａｔｉｖｅ）コンスタレーションを使用して対応するデータストリームに変換され、前記データストリームはＦＥＣ復号処理を受けて、可能性のある誤りを除去し、データストリームｄａｔａ１およびｄａｔａ２を回復する。
【００３８】
図４−７は、偏波分割多重化された（ＰＤＭ）光信号の送信に適合させるように光伝送システム１００（図１）を修正するために使用され得るさまざまな回路／デバイスの構成図を示す。具体的には、図４は、光送信機１１０１および１１０２（図１）のそれぞれを置き換えるのに使用され得る光送信機４００の構成図を示す。図５は、光ヘテロダイン検波器１５４（図１）を置き換えるのに使用され得る光ヘテロダイン検波器５００の構成図を示す。図６は、ＤＳＰ１７２（図１）を置き換えるのに使用され得るＤＳＰ６００の構成図を示す。図７は、ＤＳＰ１７２（図１）またはＤＳＰ６００（図６）で使用され得るＦＩＲフィルタ７００の構成図を示す。
【００３９】
図４は、本開示の一実施形態による、光伝送システム１００（図１）で使用され得る光送信機４００の構成図を示す。光送信機４００は、電気入力ポート１０２とビーム結合器１２８（図１参照）を結合したものとして図４に図示されている。例示的な一実施形態では、光送信機４００の第１の実例（複製）は、光送信機１１０１を置き換えるために、電気入力ポート１０２１とビーム結合器１２８の間で結合され、光送信機４００の第２の実例は、光送信機１１０２（図１参照）を置き換えるために、電気入力ポート１０２２とビーム結合器１２８の間で結合され得る。次いで、光送信機４００の第１の実例におけるレーザ源４２０は、搬送周波数ｆ１をもつ光を発生させるように構成され、光送信機４００の第２の実例におけるレーザ源４２０は、同様に、搬送周波数ｆ２をもつ光を発生させるように構成されている。
【００４０】
光送信機４００は、入力データストリームを電気入力ポート１０２から受信するように構成されたＤＳＰ４１２を有する。ＤＳＰ４１２は、受信した入力データストリームを処理して、電気デジタル信号４１４１−４１４４を生成する。各信号間隔において、信号４１４１と４１４２は、Ｘ偏光の光を使用する伝送を意図した、対応するコンスタレーションシンボルのＩとＱの成分を表すデジタル値をそれぞれ搬送する。信号４１４３および４１４４は、同様に、Ｙ偏光の光を使用する伝送を意図した、対応するコンスタレーションシンボルのＩとＱの成分を表すデジタル値をそれぞれ搬送し、ここでＹ偏光はＸ偏光とほぼ直交する。
【００４１】
光送信機４００の電気−光（Ｅ／Ｏ）変換器（フロントエンド回路と呼ばれることもある）４１６は、デジタル信号４１４１−４１４４を変調された光出力信号４３０に変換する。具体的には、ＤＡＣ４１８１と４１８２は、デジタル信号４１４１と４１４２をアナログ形態に変換して、それぞれ駆動信号ＩＸとＱＸを生成する。次いで、駆動信号ＩＸおよびＱＸは、Ｉ−Ｑ変調器４２４Ｘを駆動するために従来のように使用される。駆動信号ＩＸおよびＱＸに基づいて、Ｉ−Ｑ変調器４２４Ｘは、レーザ源４２０によって供給される光のＸ偏光のビーム４２２Ｘを変調し、それによって、変調された光信号４２６Ｘを生成する。
【００４２】
ＤＡＣ４１８３と４１８４は、同様に、デジタル信号４１４３と４１４４をアナログ形態に変換して、それぞれ駆動信号ＩＹとＱＹを生成する。駆動信号ＩＹおよびＱＹに基づいて、Ｉ−Ｑ変調器４２４Ｙは、レーザ源４２０によって供給される光のＹ偏光のビーム４２２Ｙを変調し、それによって、変調された光信号４２６Ｙを生成する。
【００４３】
偏光ビーム結合器４２８は変調された光信号４２６Ｘと４２６Ｙを結合して光出力信号４３０を生成し、光出力信号４３０はビーム結合器１２８（図１）に送られる。
【００４４】
図５は、本開示の一実施形態による、光伝送システム１００（図１）で使用され得る光ヘテロダイン検波器５００の構成図を示す。図１に示された光ヘテロダイン検波器１５４と同様に、光ヘテロダイン検波器５００は、レーザ１２０３および光ファイバリンク１４０（図１参照）の出口端からの光入力を受け取るように構成され得る。光ヘテロダイン検波器５００によって生成された中間周波数電気信号５５８Ｘと５５８Ｙのそれぞれが、中間周波数電気信号１５８（図１参照）と同様にフィルタリングされ、デジタル化され得る。
【００４５】
光ヘテロダイン検波器５００は、光ヘテロダイン検波器１５４の２つの実例（複製）を備え、この実例は、図５ではそれぞれ１５４Ｘと１５４Ｙが付されている。偏光ビームスプリッタ５０２１と５０２２は、図５に示されるように、Ｘ偏光の入力をヘテロダイン検波器１５４Ｘに、またＹ偏光の入力をヘテロダイン検波器１５４Ｙに与えるように動作する。具体的には、偏光ビームスプリッタ５０２１は、（ｉ）光送信機４００（図４）または光送信機９００（図９）などの遠隔光送信機から受信した変調された光信号のＸ偏光とＹ偏光を分離し、（ｉｉ）得られる偏光された光信号をヘテロダイン検波器１５４Ｘと１５４Ｙの各信号ポートに送り込むように構成されている。偏光ビームスプリッタ５０２２は、同様に、（ｉ）レーザ１２０３（図１）から受信した局部発振器信号のＸ偏光とＹ偏光を分離し、（ｉｉ）得られる偏光された局部発振器信号をヘテロダイン検波器１５４Ｘと１５４Ｙの各局部発振器ポートに送り込むように構成されている。
【００４６】
図６は、本開示の一実施形態による、光伝送システム１００（図１）で使用され得るＤＳＰ６００の構成図を示す。具体的には、ＤＳＰ６００は、光ヘテロダイン検波器５００（図５）とともに動作するように設計され、（フィルタリングされた中間周波数の）デジタル電気信号６０２１−６０２４を受信するように構成されている。デジタル電気信号６０２１と６０２３はＸ偏光に対応し、信号１５８（図１参照）からデジタル電気信号１７０１と１７０２をそれぞれ生成する処理に使用されるのと同様にして、信号５５８Ｘ（図５）から生成される。デジタル電気信号６０２２と６０２４はＹ偏光に対応し、信号１５８からデジタル電気信号１７０１と１７０２をそれぞれ生成する処理に使用されるのと同様にして、信号５５８Ｙ（図５）から生成される。
【００４７】
デジタル電気信号６０２１−６０２４は、方法３００（図３）のステップ３０２を実施するように構成されたダウンコンバータ６１０に印加される。例示的な一実施形態では、ダウンコンバータ６１０は４つの複素数値乗算器を含み（図６に明示的には示されていない）、それぞれ、各複素数値の信号にｅｘｐ［−ｊπ（ｆＩＦ１＋ｆＩＦ２）ｔ］を掛けるように構成されている。得られる複素数値のベースバンド信号は信号６１２１−６１２４である。
【００４８】
ベースバンド信号６１２１−６１２４は、方法３００（図３）のステップ３０４を実施するように構成された乗算器６１６１−６１６４に印加される。具体的には、乗算器６１６１と６１６２は、それぞれベースバンド信号６１２１と６１２２にｅｘｐ［−ｊπ（ｆＩＦ１−ｆＩＦ２）ｔ］を掛けるように動作する。得られる周波数オフセット補正された信号は、それぞれ信号６１８１と６１８２である。乗算器６１６３と６１６４は、同様に、それぞれベースバンド信号６１２３と６１２４にｅｘｐ［ｊπ（ｆＩＦ１−ｆＩＦ２）ｔ］を掛けるように動作する。得られる周波数オフセット補正された信号は、それぞれ信号６１８３と６１８４である。
【００４９】
周波数オフセット補正された信号６１８１−６１８４は、方法３００（図３）のステップ３０６を実施するように構成された構成可能なＦＩＲフィルタ（図６には個別に図示せず、図７参照）のバンク６３０に印加される。この特定の実施形態では、バンク６３０は、たとえば図８に示されているような、相互に接続された同じ長さの１６個の構成可能なＦＩＲフィルタを有する。フィルタバンク６３０によって生成される、得られる等化された信号は信号６３４１−６３４４である。
【００５０】
例示的な一実施形態では、フィルタバンク６３０は、４成分の入力および４成分の出力について公式化された、以下の式（６）によって表される、式（５）の時間領域についての同等なものに対応する信号処理を実施するように構成されている：
【数３】
2016536819.tif 000026
式中、ｘ１−ｘ４は、単一のシンボル期間にバンク６３０によって生成された等化された信号６３４１−６３４４の値であり、ベクトル
【数４】
2016536819.tif 000027
のそれぞれは、バンク６３０からの１６個の構成可能なＦＩＲフィルタのそれぞれ１つを表し、ベクトル
【数５】
2016536819.tif 000028
のそれぞれは、周波数オフセット補正された信号６１８１−６１８４のそれぞれ１つからの値の列を表す。ベクトル
【数６】
2016536819.tif 000029
および
【数７】
2016536819.tif 000030
のそれぞれはＮ個の成分を有し、Ｎはバンク６３０のＦＩＲフィルタにおけるタップの数である。具体的には、ベクトル
【数８】
2016536819.tif 000031
のそれぞれは、周波数オフセット補正された信号６１８１−６１８４のそれぞれ１つによって最後のＮ個のシンボル期間に供給される値からなる。ベクトル
【数９】
2016536819.tif 000032
のそれぞれは、バンク６３０（図７も参照）の各ＦＩＲフィルタで使用されるフィルタ係数Ｃ１−ＣＮからなる。フィルタ係数Ｃ１−ＣＮの値は経時的に変更されることがあり、誤り更新信号６２４に基づいて生成される制御信号６２８を介してフィルタコントローラ６２６によって設定される。動作中、バンク６３０における異なるＦＩＲフィルタは、典型的には、係数Ｃ１−ＣＮのうちの異なるそれぞれの組を使用するように構成されている。
【００５１】
１つの実施形態において、誤り更新信号６２４は、信号６１８１−６１８４および６３４１−６３４４から誤り推定器６４０によって導出される誤り推定値に基づいて生成される。誤り推定器６４０は、１６個のそのような誤り推定値を生成するように構成され、推定値のそれぞれは次いで、バンク６３０における１６個のＦＩＲフィルタのそれぞれ１つの係数Ｃ１−ＣＮをフィルタコントローラ６２６が適切に調節できるようにするために使用される。たとえば、ＰＤＭ−ＱＰＳＫのコンスタレーションでは、誤り推定器６４０は、以下のような誤り推定値ｅｍｎ（式中、ｍ＝１、２、３、４、ｎ＝１、２、３、４）の組を生成するように構成され得る：
ｅｍｎ（ｋ）＝（１−｜ｙｍ（ｋ）｜２）ｙｍ（ｋ）ｘｎ＊（ｋ）  （７）
式中、ｋはシンボル期間のカウンタであり、ｙｍ（ｋ）はｋ番目のシンボル期間における信号６１８ｍの値であり、ｘｎ（ｋ）はｋ番目のシンボル期間における信号６３４ｎの値であり、「＊」の記号は複素共役を示す。誤り推定器６４０とフィルタコントローラ６２６の間に結合された回路は、以下の誤り推定値ｅｍｎに基づいて帰納的に更新することによって、平均推定誤りＥｍｎを追跡する：
Ｅｍｎ（ｋ）＝Ｅｍｎ（ｋ−１）＋μｅｍｎ（ｋ）  （８）
式中、μは誤り重み付け係数である。各シンボル期間において、平均推定誤りＥｍｎは誤り更新信号６２４を介してフィルタコントローラ６２６に提供される。次いで、フィルタコントローラ６２６は、平均推定誤りＥｍｎを使用して、バンク６３０における１６個のＦＩＲフィルタのそれぞれについて適応的に係数Ｃ１−ＣＮを選択する。
【００５２】
等化された信号６３４１−６３４４は、方法３００（図３）のステップ３０８を実施するように構成されたコンスタレーションマッパ６５０に印加される。１つの実施形態において、コンスタレーションマッパ６５０は、（ｉ）等化された信号６３４ｎによって供給される値と、有効な（ｏｐｅｒａｔｉｖｅ）コンスタレーションのさまざまなコンスタレーション点との間の距離を計算し、（ｉｉ）最も近いコンスタレーション点を、対応する送信されたシンボルの推定値として選択するように構成されていてもよい。推定コンスタレーションシンボルの得られたシーケンスはシーケンス６５４１−６５４４である。
【００５３】
シーケンス６５４１−６５４４は誤り訂正モジュール６６０に印加され、可能性のある誤り（存在する場合）を除去するために、そこでＦＥＣ復号処理を受ける。誤りが訂正された後、誤り訂正モジュール６６０は、出力データストリームｄａｔａ１Ｘ、ｄａｔａ１Ｙ、ｄａｔａ２Ｘ、およびｄａｔａ２Ｙを生成し、ここで、下付き文字のＸおよびＹは、光ファイバリンク１４０（図１）を介して対応するデータストリームが送信されたときに使用された偏光を示す。まとめると、データストリームｄａｔａ１Ｘおよびｄａｔａ１Ｙはデータストリームｄａｔａ１（図１参照）のすべてのデータを有する。データストリームｄａｔａ２Ｘおよびｄａｔａ２Ｙは、同様に、データストリームｄａｔａ２のすべてのデータを有する。
【００５４】
図７は、本開示の一実施形態による、フィルタバンク６３０（図６）における１６個のＦＩＲフィルタのいずれかまたはそれぞれを実装するために使用され得る有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ７００の構成図を示す。
【００５５】
フィルタ７００は、入力信号７０２を受信し、フィルタリングされた出力信号７３２を生成するように構成されている。フィルタ７００は、（ｉ）Ｎ−１個の遅延要素７１０１−７１０Ｎ−１、（ｉｉ）Ｎ個の乗算器７２０１−７２０Ｎ、および（ｉｉｉ）加算器７３０を備えるＮタップＦＩＲフィルタである。遅延要素７１０１−７１０Ｎ−１のそれぞれは、時間遅延τを導入するように構成されており、時間遅延τはその継続時間がシンボル期間に等しい。乗算器７２０１−７２０Ｎのそれぞれは、入力信号７０２の対応する遅延された複製にそれぞれの複素数値の係数Ｃｉを掛けるように構成され、ｉ＝１、２、…、Ｎである。加算器７３０は、フィルタリングされた出力信号７３２を生成するために、乗算器７２０１−７２０Ｎによって生成された出力信号同士を加算するように構成されている。１つの実施形態において、ＦＩＲフィルタ７００におけるタップの数（Ｎ）は、２と１２の間であり得る。代替実施形態では、著しく大きい数、たとえば約５００のタップが使用されてもよい。
【００５６】
図８は、本開示の一実施形態による、フィルタバンク６３０（図６）を実装するために使用され得るＭＩＭＯ等化器８００の構成図を示す。具体的には、Ｋ＝４に対応するＭＩＭＯ等化器８００の一実施形態は、ＤＳＰ６００（図６）におけるフィルタバンク６３０として動作するように構成され得る。種々の代替実施形態では、パラメータＫは、１よりも大きい任意の正の整数になるように選択され得る。
【００５７】
動作中、入力端子ＩＮ１−ＩＮＫのそれぞれは、信号６１８１−６１８４（図６）のうちの１つなどのデジタル入力信号を受信する。次いで、出力端子ＯＵＴ１−ＯＵＴＫのそれぞれは、信号６３４１−６３４４（図６）のうちの１つなどの各出力信号を出力する。ｈｉｊを付された処理ブロック（ｉ＝１、２、…、Ｋ、かつｊ＝１、２、…、Ｋ）のそれぞれは、フィルタ７００（図７）などの各ＦＩＲフィルタを表す。フィルタｈｉｊごとのフィルタ係数Ｃ１−ＣＮは、制御信号バス８０２を介して、フィルタコントローラ６２６（図６）などの対応するコントローラによってプログラムされる。既に示したように、異なるフィルタｈｉｊにおけるフィルタ係数Ｃ１−ＣＮの適切な各組を使用することによって、ＭＩＭＯ等化器８００は、キャリア間干渉の悪影響を実質的に相殺することができ、偏波多重分離などの他の有用な動作をいくつか実行できる可能性がある。
【００５８】
図９は、本開示の代替実施形態による、光伝送システム１００（図１）で使用され得る光送信機９００の構成図を示す。具体的には、光信号１３０（図１）に代わって、光送信機９００によって生成された変調された光信号９３０が、光ファイバリンク１４０の入口端に印加され得る。変調された光信号９３０は、Ｋ個の変調された光搬送波を有する。光ファイバリンク１４０の出口端で受信されると、変調された光信号９３０は、たとえば、ＭＩＭＯ等化器８００（図８）を使用するＤＳＰによって、対応する光受信機において処理され得る。
【００５９】
光送信機９００は、それぞれの中間周波数をもつ電気キャリア波を生成するようにそれぞれが構成された中間周波数（ＩＦ）生成器９０６１−９０６Ｋを備える。隣接する中間周波数同士の間隔は、ボーレートＲよりも小さい。ＩＦ生成器９０６１−９０６Ｋによって生成された各電気キャリア波は、次いで、電気変調器９１０１−９１０Ｋのそれぞれ１つにおいて、データストリームｄａｔａ１−ｄａｔａＫのそれぞれ１つを使用して変調される。得られる変調された電気搬送波９１２１−９１２ＫのそれぞれはボーレートＲを有する。
【００６０】
変調された電気搬送波９１２１−９１２Ｋは電気信号結合器９１４において結合され、得られる変調されたマルチキャリア電気信号９１６が駆動回路９１８に印加される。駆動回路９１８は、変調されたマルチキャリア電気信号９１６を、Ｉ−Ｑ変調器９２４を駆動するのに適した対応する電気駆動信号９２２に変換するように動作する。変換処理は、たとえば、信号９１６を増幅し、得られる増幅された信号に適切な直流バイアスを印加することを含み得る。Ｉ−Ｑ変調器９２４は、レーザ源９２０によって供給される光キャリア波を変調することによって、電気駆動信号９２２をたとえば約１９０ＴＨｚの光周波数範囲にアップコンバートするように動作する。Ｉ−Ｑ変調器９２４によって生成される光出力信号は光信号９３０である。既に示したように、光信号９３０はＫ個の変調された光搬送波を有する。光信号９３０における変調された光搬送波の間隔は、ＩＦ生成器９０６１−９０６Ｋによって生成される電気キャリア波の周波数の間隔とほぼ同じである。
【００６１】
対応する光受信機（たとえば、図１の１５０）における光ヘテロダイン検波に関して種々の実施形態が前述されてきたが、いくつかの実施形態は、たとえば、図１０を参照しながら後述するように、光イントラダイン検波を使用して機能するように構成されることもある。
【００６２】
図１０は、本開示の一実施形態による、光ヘテロダイン検波器５００（図５）の代わりに使用され得る光イントラダイン検波器１０００の構成図を示す。検波器１０００は、光ファイバリンク１４０（図１参照）からＰＤＭ光信号を受信するように構成され、このＰＤＭ光信号を４つの電気信号１０３８ａ−１０３８ｄに変換するように動作し、ここで、電気信号１０３８ａと１０３８ｂは、受信されたＰＤＭ光信号のＸ偏光のＩとＱの成分を表し、電気信号１０３８ｃと１０３８ｄは、受信されたＰＤＭ光信号のＹ偏光のＩとＱの成分を表す。次いで、信号１０３８ａ−１０３８ｄのそれぞれは２つの複製に分割されてもよく、複製のそれぞれは、電気信号１５８（図１）に適用されたものと同様のフィルタリングを受けてもよい。ただし、フィルタリングに変更が１点あり、対応するフィルタが今回はベースバンド内かまたはそれに比較的近い通過帯域を有し、フィルタ１６０（図１）のような中間周波数範囲内ではない。得られるフィルタリングされた電気信号はデジタルの複素数値に変換され、適切に修正された実施形態のＤＳＰ６００（図６）において処理されてもよい。修正の１つは、ダウンコンバータ６１０（図６）が省略されるか、またはバイパスされてよいことであり得る。別の修正は、乗算器６１６１−６１６４（図６）が、周波数オフセット補正を実行するために、他の適切な増倍率を適用するように構成されていてもよいことであり得る。
【００６３】
検波器１０００は、適切に同調させたレーザ源１２０３によって生成され得る局部発振器光信号を使用して、偏光ダイバーシティイントラダイン検波方式を実施する。偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０２２ａ−１０２２ｂは、光入力信号をそれぞれのＸ偏光およびＹ偏光の成分に分解し、これらは１００２Ｘ、１０１２Ｘ、１００２Ｙ、および１０１２Ｙを付す。これらの偏光成分は次いで光ハイブリッド１０２６に送られる。
【００６４】
光ハイブリッド１０２６において、偏光成分１００２Ｘ、１０１２Ｘ、１００２Ｙ、および１０１２Ｙのそれぞれは、たとえば、従来の３ｄＢのパワースプリッタ（図１０に明示的には示されていない）を使用して２つの（減衰した）複製に分割される。次いで、移相器１０２８ａ−１０２８ｂをそれぞれ使用して、約９０度（π／２ラジアン）の相対的位相シフトが、成分１０１２Ｘの１つの複製および成分１０１２Ｙの１つの複製に加えられる。信号１００２Ｘ、１０１２Ｘ、１００２Ｙ、および１０１２Ｙのさまざまな複製が、図１０に示すように４つの光信号混合器３０を使用して互いに光学的に混合され、混合器によって作り出される混合された信号は、８つの光検波器（たとえば、フォトダイオード）１０３６によって検出される。光検波器１０３６は、図１０に示すように対になって配置され、各光検波器対の出力は、電気信号１０３８ａ−１０３８ｄの対応する１つである。光検波器１０３６のこの構成は、ノイズを減らし、ＤＣ平衡を良くするのに役立つ差動的な構成である。代替実施形態では、検波器１０００は、１つの光信号混合器３０につき、対応する光信号をシングルエンド方式で検出するように構成された４つの光検波器１０３６を有してもよい。
【００６５】
検波器１０００で使用するのに適した例示的な光ハイブリッドは、たとえば、米国特許出願公開第２００７／０２９７８０６号および同第２０１１／００３８６３１号に記載されており、その両方とも、引用によりその全体が本明細書に組み込まれている。
【００６６】
図１−１０を参照しながら上で開示された一実施形態によれば、受信した変調された光信号（たとえば、図１の１４２）に基づいて、第１のフィルタリングされた電気信号（たとえば、図１の１７０１）および第２のフィルタリングされた電気信号（たとえば、図１の１７０２）を生成するように構成された光検波器（たとえば、図１の１５４と、１６０１−１６０２と、１６８１−１６８２との組合せ）を備える装置が提供される。受信した変調された光信号は、（ｉ）選択されたボーレート（たとえば、式（１）のＲ）で、第１のデータストリーム（たとえば、図１のｄａｔａ１）を符号化して載せた第１の変調された光搬送波（たとえば、図１の１２６１）であって、第１の搬送周波数（たとえば、式（１）のｆ１）を有する前記第１の変調された光搬送波、および（ｉｉ）選択されたボーレートで、第２のデータストリーム（たとえば、図１のｄａｔａ２）を符号化して載せた第２の変調された光搬送波（たとえば、図１の１２６２）であって、第２の搬送周波数（たとえば、式（１）のｆ２）をもつ前記第２の変調された光搬送波を有し、第１と第２の搬送周波数は、選択されたボーレートよりも小さい周波数間隔で互いに隔てられている。第２のフィルタリングされた電気信号は、第１のフィルタリングされた電気信号とは異なる。装置は、第１のデータストリームと第２のデータストリームを回復するために、第１と第２のフィルタリングされた電気信号を処理するように構成された信号プロセッサ（たとえば、図１の１７２）をさらに備える。
【００６７】
上記の装置のいくつかの実施形態では、周波数間隔は、選択されたボーレートの約９０％よりも小さい。
【００６８】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、周波数間隔は、選択されたボーレートの約８０％よりも小さいが、選択されたボーレートの約２０％よりも大きい。
【００６９】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、光検波器は、受信した変調された光信号を局部発振器光信号（たとえば、図１の１２２３）と混合することによって、受信した変調された光信号を第１の中間周波数の電気信号（たとえば、図１の１５８、図５の５５８Ｘ）に変換するように構成された第１のヘテロダイン検波器（たとえば、図１および図５の１５４）と、第１のフィルタリングされた電気信号を生成するために、第１の中間周波数の電気信号の第１の複製をフィルタリングするように構成された第１のバンドパスフィルタ（たとえば、図１の１６０１）と、第２のフィルタリングされた電気信号を生成するために、第１の中間周波数の電気信号の第２の複製をフィルタリングするように構成された第２のバンドパスフィルタ（たとえば、図１の１６０２）とを備える。
【００７０】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、光検波器は光イントラダイン検波器（たとえば、図１０の１０００）を備える。
【００７１】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、局部発振器光信号は、周波数間隔の中間から少なくとも２Ｒだけ離調された第３の搬送周波数（たとえば、式（２）のｆ３）を有し、ここで、Ｒは選択されたボーレートである。
【００７２】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、第１のバンドパスフィルタは、第１の中間周波数（たとえば、式（３ａ）のｆＩＦ１）をほぼ中心とする第１のスペクトルバンドを通過させるように構成され、第２のバンドパスフィルタは、第１の中間周波数とは異なる第２の中間周波数（たとえば、式（３ｂ）のｆＩＦ２）をほぼ中心とする第２のスペクトルバンドを通過させるように構成されている。
【００７３】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、第１の中間周波数と第２の中間周波数は、選択されたボーレートよりも小さい周波数間隔で互いに隔てられ、第１と第２のスペクトルバンドのそれぞれは、およそ選択されたボーレートの３ｄＢ幅を有する。
【００７４】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、光検波器は、受信した変調された光信号を第１の（たとえば、Ｘ）偏光成分および第２の（たとえば、Ｙ）偏光成分に分割するように構成された偏光ビームスプリッタ（たとえば、図５の５０２１）と、第２の偏光成分を局部発振器光信号のそれぞれの（たとえば、図５のＹ偏光）偏光成分と混合することによって、第２の偏光成分を第２の中間周波数の電気信号（たとえば、図５の５５８Ｙ）に変換するように構成された第２のヘテロダイン検波器（たとえば、図５の１５４Ｙ）とをさらに備える。第１のヘテロダイン検波器（たとえば、図５の１５４Ｘ）は、第１の偏光成分を第１の中間周波数の電気信号（たとえば、図５の５５８Ｘ）に変換するように構成されている。
【００７５】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、光検波器は、第３のフィルタリングされた電気信号を生成するために、第２の中間周波数の電気信号の第１の複製をフィルタリングするように構成された第３のバンドパスフィルタ（たとえば、図１の１６０１の追加の複製）と、第４のフィルタリングされた電気信号を生成するために、第２の中間周波数の電気信号の第２の複製をフィルタリングするように構成された第４のバンドパスフィルタ（たとえば、図１の１６０２の追加の複製）とをさらに備える。信号プロセッサ（たとえば、図６の６００）は、第１のデータストリームおよび第２のデータストリームを回復するために、第３および第４のフィルタリングされた電気信号を処理するようにさらに構成されている。
【００７６】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、信号プロセッサは、第１の電気ベースバンド信号（たとえば、図６の６１８１）および第２の電気ベースバンド信号（たとえば、図６の６１８３）を生成するために、異なる個々の周波数量によって（たとえば、図３のステップ３０２−３０４を用いて）、第１のフィルタリングされた電気信号および第２のフィルタリングされた電気信号を個別にダウンコンバートするように構成された電子回路（たとえば、図６の６１０、６１６１−６１６４）と、第１の変調された光搬送波と第２の変調された光搬送波のスペクトルの重なりによるキャリア間干渉の影響を少なくとも部分的に除去するために、第１および第２の電気ベースバンド信号に等化処理（たとえば、式（５）および（６）に対応）を施すように構成されたＭＩＭＯ等化器（たとえば、図６の６３０、図８の８００）とを備える。信号プロセッサは、前記等化処理の結果、ＭＩＭＯ等化器によって生成された複数の等化された電気信号（たとえば、図６の６３４１−６３４４）に基づいて、第１のデータストリームおよび第２のデータストリームを回復するように構成されている。
【００７７】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、ＭＩＭＯ等化器は、複数の構成可能な有限インパルス応答フィルタ（たとえば、図７の７００、図８のｈｉｊ）を備える。信号プロセッサは、前記複数の構成可能な有限インパルス応答フィルタの異なるフィルタを構成するために使用されるそれぞれのフィルタ係数の組（たとえば、図７のＣ１−ＣＮ）を、１つまたは複数の誤り推定値に基づいて適応的に設定するように構成されたフィルタコントローラ（たとえば、図６の６２６）をさらに備え、前記１つまたは複数の誤り推定値は、第１および第２の電気ベースバンド信号および複数の等化された電気信号に基づいて（たとえば、式（７）−（８）に表されるように）生成される。
【００７８】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、受信した変調された光信号は、選択されたボーレートで、１つまたは複数のそれぞれの追加のデータストリーム（たとえば、…ｄａｔａＫ、図９）を符号化して載せた１つまたは複数の追加の変調された（たとえば、図９の９００によって生成される）光搬送波をさらに有し、前記１つまたは複数の追加の変調された光搬送波のそれぞれがもつ各搬送周波数は、受信した変調された光における（周波数に関して）最も近い変調された光搬送波がもつ搬送周波数から、選択されたボーレートよりも小さいそれぞれの周波数間隔で隔てられ、光検波器は、受信した変調された光信号に基づいて、１つまたは複数の追加のフィルタリングされた電気信号（たとえば、図８のＩＮ１−ＩＮＫに対応）を生成するようにさらに構成され、信号プロセッサは、１つまたは複数のそれぞれの追加のデータストリームを回復するために、前記１つまたは複数の追加のフィルタリングされた電気信号を、第１および第２のフィルタリングされた電気信号とともに処理するようにさらに構成されている。
【００７９】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、装置は、光ファイバリンク（たとえば、図１の１４０）を介して光検波器に光学的に結合され、受信した変調された光信号を光検波器に印加するように構成された光送信機（たとえば、図９の９００）をさらに備える。
【００８０】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、光ファイバリンク（たとえば、図１の１４０）は、シングルモードファイバまたはマルチモードファイバを含む。
【００８１】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、装置は、光ファイバリンク（たとえば、図１の１４０）の少なくとも一部分をさらに備える。
【００８２】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、光送信機は、それぞれの中間周波数を有する各電気キャリア波を生成するようにそれぞれが構成された複数の電気中間周波数生成器（たとえば、図９の９０６１−９０６Ｋ）であって、隣接する中間周波数の間隔が選択されたボーレートよりも小さい、電気中間周波数生成器と、複数の変調された電気搬送波（たとえば、図９の９１２１−９１２Ｋ）のそれぞれ１つを生成するために、第１のデータストリーム、第２のデータストリーム、および１つまたは複数の追加のデータストリームのそれぞれ１つを使用して各電気キャリア波を変調するようにそれぞれが構成された複数の電気変調器（たとえば、図９の９１０１−９１０Ｋ）と、変調されたマルチキャリア電気信号（たとえば、図９の９１６）を生成するために、複数の変調された電気搬送波を結合するように構成された電気信号結合器（たとえば、図９の９１４）と、変調されたマルチキャリア電気信号に基づいて光キャリア波を変調することによって、受信した変調された光信号を生成するように構成された光変調器（たとえば、図９の９２４）とを備える。
【００８３】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、信号プロセッサは、複数の等化された電気信号のそれぞれを、推定コンスタレーションシンボルの各シーケンス（たとえば、図６の６５４１−６５４４）に変換するように構成されたコンスタレーションマッパ（たとえば、図６の６５０）と、第１のデータストリームおよび第２のデータストリームを回復するために、コンスタレーションマッパによって生成された推定コンスタレーションシンボルのシーケンスに誤り訂正処理を施すように構成された誤り訂正モジュール（たとえば、図６の６６０）とをさらに備える。
【００８４】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、装置は、光ファイバリンク（たとえば、図１の１４０）を介して光検波器に光学的に結合され、受信した変調された光信号を光検波器に印加するように構成された１つまたは複数の光送信機（たとえば、図１の１１０１−１１０２、図４の４００、図９の９００）をさらに備える。
【００８５】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、１つまたは複数の光送信機は、第１の変調された光搬送波を生成するように構成された第１の光送信機（たとえば、図１の１１０１）と、第２の変調された光搬送波を生成するように構成された第２の光送信機（たとえば、図１の１１０２）とを含む。装置は、受信した変調された光信号を生成するために、第１と第２の変調された光搬送波を結合するように構成された光結合器（たとえば、図１の１２８）をさらに備える。
【００８６】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、１つまたは複数の光送信機は、それぞれの中間周波数を有する各電気キャリア波を生成するようにそれぞれが構成された複数の電気中間周波数生成器（たとえば、図９の９０６１−９０６Ｋ）であって、隣接する中間周波数の間隔が選択されたボーレートよりも小さい、電気中間周波数生成器と、複数の変調された電気搬送波（たとえば、図９の９１２１−９１２Ｋ）のそれぞれ１つを生成するために、第１のデータストリーム、第２のデータストリーム、および１つまたは複数の追加のデータストリームのそれぞれ１つを使用して各電気キャリア波を変調するようにそれぞれが構成された複数の電気変調器（たとえば、図９の９１０１−９１０Ｋ）と、変調されたマルチキャリア電気信号（たとえば、図９の９１６）を生成するために、複数の変調された電気搬送波を結合するように構成された電気信号結合器（たとえば、図９の９１４）と、変調されたマルチキャリア電気信号に基づいて光キャリア波を変調することによって、受信した変調された光信号を生成するように構成された光変調器（たとえば、図９の９２４）とを備える。
【００８７】
図１−１０を参照しながら上で開示された別の実施形態によれば、選択されたボーレート（たとえば、式（１）のＲ）で、第１のデータストリーム（たとえば、図１のｄａｔａ１）を符号化して載せた第１の変調された光搬送波（たとえば、図１の１２６１）を生成するように構成された第１の光送信機（たとえば、図１の１１０１）であって、前記第１の変調された光搬送波が第１の搬送周波数（たとえば、式（１）のｆ１）を有する、第１の光送信機と、選択されたボーレートで、第２のデータストリーム（たとえば、図１のｄａｔａ２）を符号化して載せた第２の変調された光搬送波（たとえば、図１の１２６２）を生成するように構成された第２の光送信機（たとえば、図１の１１０２）であって、前記第２の変調された光搬送波が第２の搬送周波数（たとえば、式（１）のｆ２）を有し、第１と第２の搬送周波数が、選択されたボーレートよりも小さい周波数間隔で互いに隔てられている、第２の光送信機と、光ファイバリンク（たとえば、図１の１４０）を介した伝送のために、第１の変調された光搬送波と第２の変調された光搬送波を結合するように構成された光結合器（たとえば、図１の１２８）とを備える装置が提供される。
【００８８】
上記の装置のいくつかの実施形態では、周波数間隔は、選択されたボーレートの約９０％よりも小さい。
【００８９】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、周波数間隔は、選択されたボーレートの約８０％よりも小さいが、選択されたボーレートの約２０％よりも大きい。
【００９０】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、第１のデータストリームは、第１のサブストリーム（たとえば、図６のｄａｔａ１Ｘ）および第２のサブストリーム（たとえば、図６のｄａｔａ１Ｙ）を含み、第１の光送信機（たとえば、図４の４００）は、第１の変調された光搬送波の第１の（たとえば、Ｘ）偏光に第１のサブストリームを符号化し、第１の変調された光搬送波の第２の（たとえば、Ｙ）偏光に第２のサブストリームを符号化するように構成され、前記第２の偏光は第１の偏光とほぼ（たとえば、１０度差以内）直交している。
【００９１】
図１−１０を参照しながら上で開示されたさらに別の実施形態によれば、それぞれの中間周波数を有する各電気キャリア波を生成するようにそれぞれが構成された複数の電気中間周波数生成器（たとえば、図９の９０６１−９０６Ｋ）であって、隣接する中間周波数の間隔が選択されたボーレート（たとえば、式（１）のＲ）よりも小さい、電気中間周波数生成器と、複数の変調された電気搬送波（たとえば、図９の９１２１−９１２Ｋ）のそれぞれ１つを生成するために、複数のデータストリーム（たとえば、図９のｄａｔａ１−ｄａｔａＫ）のそれぞれ１つを使用して、選択されたボーレートで各電気キャリア波を変調するようにそれぞれが構成された複数の電気変調器（たとえば、図９の９１０１−９１０Ｋ）と、変調されたマルチキャリア電気信号（たとえば、図９の９１６）を生成するために、複数の変調された電気搬送波を結合するように構成された電気信号結合器（たとえば、図９の９１４）と、変調されたマルチキャリア電気信号に基づいて光キャリア波を変調することによって、変調された光信号（たとえば、図９の９３０）を生成するように構成された光変調器（たとえば、図９の９２４）とを備える装置が提供される。
【００９２】
いくつかの実施形態では、上記のＦＤ−ＭＩＭＯ処理は、光伝送システム１００に使用される２つの変調された光搬送波の搬送周波数間の関係が以下の式（９）で記述されるとき、比較的強いキャリア間干渉を示す伝送方式に適応され得る：
Ｒ＜┃ｆ１−ｆ２┃＜５Ｒ  （９）
対応する実施形態は、第１のフィルタリングされた電気信号および第２のフィルタリングされた電気信号を、受信した変調された光信号に基づいて生成するように構成された光検波器（たとえば、図１の１５４と、１６０１−１６０２と、１６８１−１６８２と、図５の５００ならびに信号５５８Ｘおよび５５８Ｙをフィルタリングするように構成された対応するフィルタ、または図１０の１０００および信号１０３８ａ−１０３８ｄをフィルタリングするように構成された対応するフィルタとの組合せ）であって、受信した変調された光信号が、（ｉ）選択されたボーレートで、第１のデータストリームを符号化して載せた第１の変調された光搬送波であって、第１の搬送周波数をもつ前記第１の変調された光搬送波、および（ｉｉ）選択されたボーレートで、第２のデータストリームを符号化して載せた第２の変調された光搬送波であって、第２の搬送周波数をもつ前記第２の変調された光搬送波を有する、光検波器を備える装置を提供する。装置は、（ｉ）第１のフィルタリングされた電気信号を第１の電気ベースバンド信号に変換し、（ｉｉ）第２のフィルタリングされた電気信号を第２の電気ベースバンド信号に変換し、（ｉｉｉ）第１の変調された光搬送波と第２の変調された光搬送波の部分的なスペクトルの重なりによるキャリア間干渉の影響を緩和するために、第１の入力として、第１の電気ベースバンド信号（たとえば、図６の６１８の１つ）を受信するように構成され、第２の入力として、第２の電気ベースバンド信号（たとえば、図６の６１８の別の１つ）を受信するようにさらに構成され、第１の等化された電気信号（たとえば、図６の６３４の１つ）をその第１の出力として、また第２の等化された電気信号（たとえば、図６の６３４の別の１つ）をその第２の出力として生成するように構成されたＭＩＭＯ等化処理を（たとえば、図６の６３０を用いて）第１および第２の電気ベースバンド信号に施し、（ｉｖ）第１の等化された電気信号に基づいて第１のデータストリームを回復し、（ｖ）第２の等化された電気信号に基づいて第２のデータストリームを回復するように構成された信号プロセッサ（たとえば、図６の６００）をさらに備える。
【００９３】
上記の装置のいくつかの実施形態では、信号プロセッサは、複数の構成可能な有限インパルス応答フィルタ（たとえば、図７の７００、図８の８００）を備える。信号プロセッサは、前記複数の構成可能な有限インパルス応答フィルタの異なるフィルタを構成するために使用されるそれぞれのフィルタ係数の組を、１つまたは複数の誤り推定値に基づいて適応的にプログラムするように構成された電子フィルタコントローラ（たとえば、図６の６２６）をさらに備え、前記１つまたは複数の誤り推定値は、第１および第２の電気ベースバンド信号ならびに第１および第２の等化された電気信号に基づいて生成される。
【００９４】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、第１と第２の搬送周波数は、選択されたボーレートよりも大きい周波数間隔で互いに隔てられている。
【００９５】
上記の装置のうちの任意のもののいくつかの実施形態では、第１と第２の搬送周波数は、３Ｒよりも小さい周波数間隔で互いに隔てられており、ここで、Ｒは選択されたボーレートである。
【００９６】
本発明は例示的な実施形態に関連して説明されてきたが、この説明は限定的な意味に解釈されることは意図されていない。説明された実施形態のさまざまな修正形態だけでなく、本発明が関係する分野の当業者には明らかな本発明の他の実施形態も、添付の特許請求の範囲に表されるような本発明の原理および範囲の中にあると考えられる。
【００９７】
明示的に別段の定めがある場合を除き、各数値および範囲は、「約」または「およそ」という語が数値または範囲の値の前に付いているように、近似として解釈されるべきである。
【００９８】
本発明の性質を説明するために記載および図示された部品の細部、材料、および配置のさまざまな変更が、添付の特許請求の範囲に表されるような本発明の範囲から逸脱することなく当業者によってなされ得ることがさらに理解されよう。
【００９９】
特許請求の範囲における図の番号および／または図の参照符号の使用は、特許請求の範囲の解釈を容易にするために、クレームされる主題の１つまたは複数の可能な実施形態を特定することが意図されている。そのような使用は、必ずしもそれらの請求項の範囲を対応する図面に示された実施形態に限定するものとして解釈されるべきではない。
【０１００】
以下の方法の請求項における要素は、それが存在する場合、対応する符号の付いた特定の順序で記載されるが、請求項の記載がそれらの要素の一部または全部を実施するための特定の順序を特に示唆していない場合は、それらの要素は必ずしもその特定の順序で実施されることに限定されることは意図されていない。
【０１０１】
本明細書において「１つの実施形態」または「一実施形態」への言及は、その実施形態とともに記載される特定の特徴、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得ることを意味する。本明細書のさまざまな場所に「１つの実施形態では」という語句が現れることは、必ずしもすべてが同じ実施形態を指すわけではなく、別個または代替の実施形態が必ずしも他の実施形態と相互排他的であるわけでもない。同じことが「実装」という用語にも当てはまる。
【０１０２】
また、この説明の目的のために、「結合する（ｃｏｕｐｌｅ）」、「結合している（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）」、「結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」、「接続する（ｃｏｎｎｅｃｔ）」、「接続している（ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ）」、または「接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」という用語は、エネルギーが２つ以上の要素間で移送可能で、また、必須ではないが、１つまたは複数の追加の要素の介在が企図される、当技術分野で知られているかまたは今後開発される方法を指す。逆に、「直接的に結合された」、「直接的に接続された」などの用語は、そのような追加の要素がないことを示唆する。
【０１０３】
説明および図は本発明の原理を示すにすぎない。したがって、本明細書には明示的な説明も図示もないが、本発明の原理を具現化し、かつ本発明の趣旨および範囲に含まれるさまざまな配置を当業者は考案できることが認識されよう。さらに、本明細書に記載されるあらゆる例は、本発明者（ら）が当技術分野の発展に貢献させた本発明の原理および概念についての読者の理解を助ける教示目的のものでしかないことが主として明白に意図され、そのような具体的に記載される例および条件には限定されないと解釈されるべきである。さらに、本発明の原理、態様、および実施形態、ならびにその具体的な例を記載する本明細書におけるあらゆる記述は、その均等物を包含することが意図されている。
【０１０４】
「プロセッサ」および「コントローラ」と記載された任意の機能ブロックを含む、図に示された種々の要素の機能は、専用のハードウェアだけでなく、ソフトウェアを実行することが可能なハードウェアを適切なソフトウェアと連携して使用することによって実現され得る。プロセッサによって実現されるとき、機能は、単一の専用プロセッサ、単一の共用プロセッサ、または一部が共用であり得る複数の個々のプロセッサによって実現されてもよい。さらに、「プロセッサ」または「コントローラ」という用語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行することが可能なハードウェアのみを指すものとして解釈されるべきではなく、限定はしないが、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ネットワークプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ソフトウェアを記憶するための読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および不揮発性記憶装置を暗黙的に含み得る。従来および／またはカスタムの他のハードウェアも含まれ得る。同様に、図に示された任意のスイッチは概念的なものでしかない。それらの機能は、プログラム論理の動作によって、専用論理によって、プログラム制御と専用論理の相互作用によって、または手動によって行われてもよく、特定の技術は、より具体的には文脈から理解されるように、実施者によって選択可能である。
【０１０５】
本明細書における任意の構成図は、本発明の原理を具現化する例示の回路構成の概念図を表すことが当業者によって理解されるはずである。同様に、フローチャート、流れ図、状態遷移図、擬似コードなどはいずれも、コンピュータ可読媒体の中に実質的に表され、したがって、コンピュータまたはプロセッサが明示的に示されているかどうかにかかわらず、そのようなコンピュータまたはプロセッサによって実行され得る種々の処理を表すことが理解されよう。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信した変調された光信号を局部発振器光信号と混合することによって、受信した変調された光信号を第１の中間周波数の電気信号に変換するように構成された第１のヘテロダイン検波器であって、受信した変調された光信号が、（ｉ）選択されたボーレートで、第１のデータストリームを符号化して載せた第１の変調された光搬送波であって、第１の搬送周波数をもつ前記第１の変調された光搬送波、および（ｉｉ）選択されたボーレートで、第２のデータストリームを符号化して載せた第２の変調された光搬送波であって、第１の搬送周波数とは異なる第２の搬送周波数をもつ前記第２の変調された光搬送波を有する、第１のヘテロダイン検波器と、
第１の中間周波数の電気信号の第１のスペクトルバンドを通過させることによって、第１のフィルタリングされた電気信号を生成するように構成された第１のバンドパスフィルタであって、前記第１のスペクトルバンドが第１の中間周波数をほぼ中心とする、第１のバンドパスフィルタと、
第１の中間周波数の電気信号の第２のスペクトルバンドを通過させることによって第２のフィルタリングされた電気信号を生成するように構成された第２のバンドパスフィルタであって、第１と第２の中間周波数の間の周波数差の絶対値が、選択されたボーレートよりも小さくなるように、前記第２のスペクトルバンドが、第１の中間周波数とは異なる第２の中間周波数をほぼ中心とする、第２のバンドパスフィルタと、
第１のフィルタリングされた電気信号に対応する第１のデジタルベースバンド信号および第２のフィルタリングされた電気信号に対応する第２のデジタルベースバンド信号に等化処理を施すことによって、複数の等化された電気信号を生成するように構成された電子ＭＩＭＯ等化器と
を備え、
複数の等化された電気信号に基づいて第１のデータストリームおよび第２のデータストリームを回復するように構成された、装置。
【請求項２】
周波数差が、選択されたボーレートの約９０％よりも小さいが、選択されたボーレートの約１０％よりも大きい、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
第１の搬送周波数と第２の搬送周波数が周波数差だけ互いに異なり、
第１および第２のスペクトルバンドのそれぞれがほぼボーレートの３ｄＢ幅を有するように、第１と第２のバンドパスフィルタが、それぞれ第１と第２のスペクトルバンドを整形するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
受信した変調された光信号を第１の偏光成分と第２の偏光成分に分割するように構成された偏光ビームスプリッタと、
第２の偏光成分を局部発振器光信号のそれぞれの偏光成分と混合することによって、第２の偏光成分を第２の中間周波数の電気信号に変換するように構成された第２のヘテロダイン検波器と
をさらに備え、
第１のヘテロダイン検波器が、第１の偏光成分を第１の中間周波数の電気信号に変換するように構成され、
装置が、
第２の中間周波数の電気信号の第１のスペクトルバンドを通過させることによって、第３のフィルタリングされた電気信号を生成するように構成された第３のバンドパスフィルタと、
第２の中間周波数の電気信号の第２のスペクトルバンドを通過させることによって、第４のフィルタリングされた電気信号を生成するように構成された第４のバンドパスフィルタと
をさらに備え、
電子ＭＩＭＯ等化器が、第３のフィルタリングされた電気信号に対応する第３のデジタルベースバンド信号および第４のフィルタリングされた電気信号に対応する第４のデジタルベースバンド信号に等化処理を施すことによって、複数の等化された電気信号を生成するようにさらに構成され、
装置が、第１のデータストリームおよび第２のデータストリームを回復するために、第３および第４のフィルタリングされた電気信号を処理するようにさらに構成された、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
第１のデジタルベースバンド信号および第２のデジタルベースバンド信号を生成するために、異なるそれぞれの周波数量によって、第１のフィルタリングされた電気信号および第２のフィルタリングされた電気信号を個別にダウンコンバートするように構成された電子回路をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
電子ＭＩＭＯ等化器が、複数の構成可能な有限インパルス応答フィルタを備え、
装置が、前記複数の構成可能な有限インパルス応答フィルタの異なるフィルタを構成するために使用されるそれぞれのフィルタ係数の組を、１つまたは複数の誤り推定値に基づいて適応的にプログラムするように構成されたフィルタコントローラであって、前記１つまたは複数の誤り推定値が、第１および第２のデジタルベースバンド信号および複数の等化された電気信号に基づいて生成される、フィルタコントローラをさらに備える、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
受信した変調された光信号が、選択されたボーレートで、１つまたは複数のそれぞれの追加のデータストリームを符号化して載せた１つまたは複数の追加の変調された光搬送波をさらに有し、
前記１つまたは複数の追加の変調された光搬送波のそれぞれがもつ各搬送周波数が、受信した変調された光における最も近い変調された光搬送波の搬送周波数から、選択されたボーレートよりも小さいそれぞれの周波数間隔で隔てられており、
装置が、第１の中間周波数の電気信号の１つまたは複数の追加のスペクトルバンドを通過させることによって、１つまたは複数の追加のフィルタリングされた電気信号を生成するように構成された１つまたは複数の追加のバンドパスフィルタをさらに備え、
装置が、１つまたは複数のそれぞれの追加のデータストリームを回復するために、前記１つまたは複数の追加のフィルタリングされた電気信号を、第１および第２のフィルタリングされた電気信号とともに処理するようにさらに構成されている、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
光ファイバリンクを介して第１のヘテロダイン検波器に光学的に結合され、受信した変調された光信号を第１のヘテロダイン検波器に印加するように構成された光送信機をさらに備え、光送信機が、
それぞれの中間周波数を有する各電気キャリア波を生成するようにそれぞれが構成された複数の電気中間周波数生成器であって、隣接する中間周波数の間隔が選択されたボーレートよりも小さい、電気中間周波数生成器と、
複数の変調された電気搬送波のそれぞれ１つを生成するために、第１のデータストリーム、第２のデータストリーム、および１つまたは複数の追加のデータストリームのそれぞれ１つを使用して各電気キャリア波を変調するようにそれぞれが構成された複数の電気変調器と、
変調されたマルチキャリア電気信号を生成するために、複数の変調された電気搬送波を結合するように構成された電気信号結合器と、
変調されたマルチキャリア電気信号を使用して光キャリア波を変調することによって、受信した変調された光信号を生成するように構成された光変調器と
を備える、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
第１の変調された光搬送波を生成するように構成された第１の光送信機と、
第２の変調された光搬送波を生成するように構成された第２の光送信機と、
受信した変調された光信号を生成するために、第１と第２の変調された光搬送波を結合するように構成された光結合器と
をさらに備え、
第１と第２の搬送周波数が、周波数差だけ互いに隔てられている、請求項１に記載の装置。
【国際調査報告】
2016536819.tif 000033
2016536819.tif 000034
2016536819.tif 000035