CN109314579A - 光传输方法和光传输系统 - Google Patents

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Abstract

对单系统的1个单位或多系统的各1个单位的信息进行映射处理(112)，使得在多个时隙之间成为2个以上的正交的斯托克斯向量，传输根据该映射处理后的电信号生成的光信号。在接收侧，进行接收到的光信号向电信号的转换，与以在所述多个时隙之间成为正交的斯托克斯向量的方式配置的上述映射处理对应地，选择似然度较高的比特信息，由此，进行转换成单系统的1个单位或多系统的各1个单位的信息的解映射处理(322)。

Description

光传输方法和光传输系统
技术领域
本发明涉及发送、传输和接收光信号的光传输方法和光传输系统。
背景技术
为了通过光纤进行长距离大容量传输，其课题在于高密度的信号复用、偏振状态的管理以及光纤非线性光学效应的克服。
在光发送装置中，使多个光载波或光子载波(Sub carrier)载置不同信息来进行高密度波长复用，由此，能够增大每个光纤的传输容量。这里，将进行复用的光载波和光子载波分别称作信道。并且，通过对调制方式进行多值化，也能够实现传输容量的增大。
作为实现长距离传输或大容量传输的方法，如m值相位调制(m-ary Phase-ShiftKeying：mPSK)、m值正交振幅调制(m-ary Amplitude Modulation：mQAM)那样，增加信号点，增加每一个符号的传输比特数，由此能够增大传输容量。在mPSK和mQAM中，在光发送装置中一般对同相位轴(In-Phase轴：I轴)和正交相位轴(Quadrature-Phase轴：Q轴)分配信号。
并且，公知有通过使用偏振复用方式(Polarization Multiplexing)使每一个符号的传输比特数增加至2倍的方式。在偏振复用方式中，能够独立地对正交的2个偏振分量即垂直偏振和水平偏振分配信号。
在偏振复用mPSK/mQAM方式中，使用如下的数字相干方式：通过数字信号处理对在接收端进行相干检波而得到的电信号进行补偿，相干检波是指使本振光源和接收信号混合干涉来进行检波。在该数字相干方式中，广泛使用偏振复用(Dual-Polarization：DP)4值相位调制(Quadrature PSK：QPSK)方式(例如参照非专利文献1、2)。
mPSK和mQAM的m一般取2的n次方(n：1以上的整数)，能够进行n比特的信息通信。另一方面，正在研讨通过对这些一般的信号点配置进行制约来实现性能改善的编码调制(例如参照非专利文献3、4)。
简言之，考虑设在一个块中进行通信的比特数为(n-1)，另一方面，作为信号点，在一个块中准备n个比特，通过通信对象的(n-1)比特的异或生成1比特的奇偶校验比特，利用n比特的信号点进行通信。作为构成一个块码的方法，一般集中处理正交2个偏振、正交2个相位、多个时隙等，在坐标轴的数量为N的情况下，称作N维调制。在N维调制中，与码长较长的纠错码相比，性能改善量是有限的。
另一方面，能够简易地改变信息比特数与奇偶校验比特数的关系，频率利用效率的灵活变更比较容易。例如，实现3bit/symbol的偏振开关QPSK(Polarization Switched-QPSK：PS-QPSK)作为实现4bit/symbol的一般的DP-QPSK与实现2bit/symbol的DP-2值相位调制(Binary Phase-Shift Keying：BPSK)(例如参照非专利文献5)的中间解是有力的。
在进行长距离光传输的情况下，为了确保接收端的信号品质，需要与比特率、调制方式、检波方式等对应的光信号功率与噪声功率比，因此，需要以较高光功率进行信号传输。此时，由于在光纤中产生的非线性光学效应而引起的波形失真使信号品质劣化。非线性光学效应大致能够分成在信道内产生的效应和在信道间产生的效应。
作为在信道内产生的非线性光学效应，可举出自相位调制(Self-PhaseModulation：SPM)。作为更加狭义的定义，SPM被分类成信道内自相位调制(Intra-channelSPM：ISPM)、信道内交叉相位调制(Intra-channel Cross-Phase Modulation：IXPM)、信道内四光波混合(Intra-channel Four-Wave Mixing：IFWM)等。作为在信道间产生的非线性光学效应，可举出交叉相位调制(Cross-Phase Modulation：XPM)、四光波混合(Four-WaveMixing：FWM)、交叉偏振调制(Cross Polarization Modulation：XPolM)等。
总之，在信号的光功率密度较高的情况下，在传输距离较长的情况下显著产生非线性光学效应。并且，关于在信道间产生的非线性光学效应，在传输路径的局部波长分散较小的情况下或波长复用的信道的波长间隔较窄的情况下，各信道的光信号的偏振状态在传输路径内较长地具有相关性。在相互作用持续的情况下，品质劣化显著。
在偏振复用信号中，偏振状态根据垂直偏振与水平偏振的光相位差而变化。因此，垂直偏振中载置的信号与水平偏振中载置的信号的关系影响到信号的偏振状态。
在偏振复用信号中，与单一偏振信号同样，也受到偏振依赖性的劣化事项的影响。例如，偏振依赖性损失(Polarization Dependent Loss：PDL)在正交偏振之间造成信号功率差，特别是对信号功率降低的一侧的分量带来显著劣化。并且，XPolM带来通过光接收装置内的自适应滤波器的偏振分离未完全去除的高速偏振干涉，使信号品质劣化。
以往，为了抑制单一偏振信号的偏振依赖性劣化事项，使用偏振扰频(例如参照非专利文献6)。通常，以10kHz以上的量级进行偏振扰频，还产生高次谐波。这在使用直接检波的光传输系统中不成为问题。另一方面，在数字相干方式中，光接收装置内的自适应滤波器中的偏振分离的追随速度存在极限，因此，无法直接应用对单一偏振信号应用的偏振扰频。
与此相对，报告了不需要自适应滤波器的追随且符号同步的偏振扰频的应用(例如参照非专利文献7)。
并且，报告了通过应用编码调制对多个时隙之间的偏振状态进行管理的方法(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：US2014/0133865号公报
非专利文献
非专利文献1：Optical Internetworking Forum,“100G Ultra Long Haul DWDMFramework Document”,2009年6月
非专利文献2：E.Yamazaki,外27名,“Fast optical channel recovery in fielddemonstration of 100-Gbit/s Ethernet(注册商标)over OTN using real-time DSP”,Optics Express,vol.19,no.14,pp.13179-13184,2011
非专利文献3：E.Agrell,外1名,“Power efficient modulation formats incoherent transmission systems”,Journal of Lightwave Technology,vol.27,no.22,pp.5115-5126,2009
非专利文献4：D.Millar,外6名,“High-dimensionalmodulation for coherentoptical communications systems”,Optics Express,vol.22,no.7,pp.8798-8812,2014
非专利文献5：M.Salsi,外7名,“Recent advances in submarine opticalcommunication systems”,Bell Labs Technical Journal,vol.14,no.4,pp.131-148,2010
非专利文献6：F.Bruyere,外4名,“Demonstration of an optimal polarizationscrambler for long-haul optical amplifier systems”,Photonics TechnologyLetters,vol.6,no.9,pp.1153-1155,1994
非专利文献7：K.Matsuda,外2名,“DSP-based symbol-wise SOP scrambling forpolarization-multiplexed QAM signals”,SPPcom,SpS4D.1,2015
发明内容
发明要解决的课题
根据上述非专利文献3、4记载的现有技术(PS-QPSK)，根据数据图案在偏振状态中产生偏移，因此，其课题在于针对偏振依赖性的劣化事项(偏振依赖性损失、交叉偏振调制等)的耐力较低。
本发明正是为了解决上述课题而完成的，其目的在于，提供提高针对偏振依赖性劣化事项的耐力的光传输方法和光传输系统。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，在本发明的光传输方法中，对单系统的1个单位或多系统的各1个单位的信息进行映射处理，使得在多个时隙之间成为2个以上的正交的斯托克斯向量，传输根据所述映射处理后的电信号生成的光信号，进行接收到的光信号向电信号的转换，与以在所述多个时隙之间成为正交的斯托克斯向量的方式配置的所述映射处理对应地，选择似然度较高的比特信息，由此，进行转换成所述单系统的1个单位或多系统的各1个单位的信息的解映射处理。
并且，在本发明中，提供一种光传输系统，其中，所述光传输系统具有：光发送部，其具有映射部和光信号生成部，该映射部对单系统的1个单位或多系统的各1个单位的信息进行映射处理，使得在多个时隙之间成为2个以上的正交的斯托克斯向量，该光信号生成部将所述映射处理后的电信号转换成光信号；光传输部，其传输由光发送部生成的光信号；以及光接收部，其具有光信号检测部和解映射部，该光信号检测部检测从所述光传输部传输的所述光信号并转换成电信号，该解映射部针对所述电信号，与以在所述多个时隙之间成为正交的斯托克斯向量的方式配置的所述映射处理对应地，选择似然度较高的比特信息，由此，进行转换成所述单系统的1个单位或多系统的各1个单位的信息的解映射处理。
发明效果
本发明的光传输方法构成为，对单系统的1个单位或多系统的各1个单位的信息进行映射处理，使得在多个时隙之间成为2个以上的正交的斯托克斯向量，在接收侧，与以在所述多个时隙之间成为正交的斯托克斯向量的方式配置的上述映射处理对应地，选择似然度较高的比特信息，由此，进行转换成单系统的1个单位或多系统的各1个单位的信息的解映射处理。因此，发挥如下的效果：能够通过简易的信号处理和硬件结构进行提高了针对偏振依赖性劣化事项的耐力的光传输。
附图说明
图1是示出使用本发明的实施方式1的光传输方法的光传输系统的结构例的框图。
图2是示出图1中使用的光发送部的结构例的框图。
图3是示出图2中使用的发送电处理部的结构例的框图。
图4是示出图2中使用的光信号生成部的结构例的框图。
图5是示出图1中使用的光接收部的结构例的框图。
图6是示出图5中使用的光信号检测部的结构例的框图。
图7是示出图5中使用的接收电处理部的结构例的框图。
图8是示出图3中使用的映射部的结构例的框图。
图9是示出图7中使用的解映射部的结构例的框图。
图10是示出本发明的实施方式1～4的光传输系统的整体结构例的框图。
图11是示出本发明的实施方式1～3的光传输方法和光传输系统的整体处理例的流程图。
图12是示出本发明的实施方式1的光传输方法的映射的概念的图。
图13是示出通过本发明的实施方式1的光传输方法生成的光信号的偏振状态的概念的图。
图14是示出非专利文献3中记载的现有方式即PS-QPSK的映射方法的概念的图。
图15是示出非专利文献3中记载的现有方式即PS-QPSK的偏振状态的概念的图。
图16是示出本发明的实施方式2的光传输方法的映射的概念的图。
图17是示出本发明的实施方式3的光传输方法的映射的概念的图。
图18是示出本发明的实施方式4的光传输方法的映射的概念的图。
图19是示出本发明的实施方式4的光传输方法的整体处理例的流程图。
具体实施方式
下面，根据上述附图对本发明的各实施方式的光传输方法和光传输系统进行详细说明。另外，本发明不由这些实施方式限定。
实施方式1
图1示出使用本发明的实施方式1的光传输方法的光传输系统的结构例。光传输系统1具有光发送部100、由光纤和光中继器等构成的传输路径即光传输部200以及光接收部300。在光传输系统中，当从光发送部100发送光信号时，通过光传输部200，光接收部300接收光信号。
图2示出上述光发送部100的结构例，该光发送部100具有发送电处理部110和光信号生成部120。在后述的光传输系统1的动作说明中适当进行各部的动作说明。
图3示出上述光发送部100中的发送电处理部110的结构例，该发送电处理部110具有码处理部111、映射部112和发送波形处理部113。在后述的光传输系统1的动作说明中适当进行各部的动作说明。
图4示出上述光发送部100中的光信号生成部120的结构例，该光信号生成部120具有数字/模拟转换器51、调制器驱动器52、光源53和偏振复用I/Q光调制器54。在后述的光传输系统1的动作说明中适当进行各部的动作说明。
图5示出上述光接收部300的结构例，该光接收部300具有光信号检测部310和接收电处理部320。在后述的光传输系统1的动作说明中适当进行各部的动作说明。
图6示出上述光接收部300的光信号检测部310的结构例，该光信号检测部310具有本振光源61、相干接收器62和模拟/数字转换器63。在后述的光传输系统1的动作说明中适当进行各部的动作说明。
图7示出上述光接收部300的接收电处理部320的结构例，该接收电处理部320具有接收波形处理部321、解映射部322和解码处理部323。在后述的光传输系统1的动作说明中适当进行各部的动作说明。
图8示出上述映射部112的内部结构例，该映射部112具有比特蓄积部11、比特附加部12、物理通道/时隙分配部13和物理通道顺序控制部14。在后述的光传输系统1的动作说明中适当进行各部的动作说明。
图9示出上述解映射部322的内部结构例，该解映射部322具有符号蓄积部21、比特似然度计算部22和逻辑通道顺序控制部23。在后述的光传输系统1的动作说明中适当进行各部的动作说明。
图10示出以上说明的本实施方式1和后述实施方式2～4的光传输系统的整体结构例。
在该例子中，光发送接收器401-A和光发送接收器401-B经由光纤传输路径201-A和201-B进行双向通信。另外，关于光发送接收器401-A的结构，对图中的标号标注A，关于光发送接收器401-B的物理结构，对图中的标号标注B。
下面再次示出上述图1～7所示的各部的结构及其差异。
图2所示的发送电处理部110的内部功能即图3中记载的码处理部111、映射部112和发送波形处理部113作为数字信号处理LSI-71内部的逻辑电路进行安装。在图10中表示成数字处理电路(发送侧)81。
图2所示的光信号生成部120的内部功能即图4所示的数字/模拟转换器51作为数字信号处理LSI-71内部的模拟/数字混合电路进行安装。
图5所示的光信号检测部310的内部功能即图6所示的模拟/数字转换器63作为数字信号处理LSI-71内部的模拟/数字混合电路进行安装。
图5所示的接收电处理部320的内部功能即图7所示的接收波形处理部321、解映射部322和解码处理部323作为数字信号处理LSI-71内部的逻辑电路进行安装。在图10中表示成数字处理电路(接收侧)82。
图11针对以上说明的本实施方式1的光传输方法和后述实施方式2、3的光传输方法，以流程图的形式总结出处理流程。
接着，参照图10的结构例和图11的流程图说明如下动作：在图1所示的光传输系统1中，从光发送部100发送光信号，通过光传输部200，光接收部300接收光信号。
光发送部100对从外部输入的逻辑信号进行以下说明的处理。
发送电处理部110的码处理部111对从外部输入的2值数据信号即逻辑信号进行纠错编码(步骤S1)。码处理部111将纠错编码后的逻辑信号输出到映射部112。
输入到码处理部111的逻辑信号例如是OTU4(Optical Transport Unit Level4)帧化的数据信号。在纠错编码时，例如，蓄积数帧的OTU4帧信号，并且应用颠倒比特排列的交织处理等，通过冗余度为25％或50％左右的低密度奇偶校验码计算并附加奇偶校验比特。
图3所示的映射部112以6比特单位实现纠错编码后的逻辑信号，该6比特由双系统的3比特信号构成。
在该映射部112中，在比特蓄积部11中蓄积6比特。
另外，比特的蓄积方法可以根据来自未图示的外部的请求而变化。
在比特附加部12中，针对双系统中的第1系统的3比特信号b0、b1、b2，通过3比特的异或生成1比特，得到第4比特的信号b3(步骤S2)。这相当于单一奇偶校验检查编码，上述第1系统的4比特信号b0、b1、b2、b3中的逻辑“1”的数量成为偶数。另一方面，针对双系统中的第2系统的3比特信号b4、b5、b6，使这3比特的异或反转而生成1比特，得到第4比特的信号b7(步骤S2)。上述第2系统的4比特信号b4、b5、b6、b7中的逻辑“1”的数量成为奇数。这样，生成双系统的4比特信号b0～b7。
另外，比特附加方法也可以根据来自未图示的外部的请求而变化。
在物理通道/时隙分配部13中，将第1系统的4比特信号中的b0分配给正交2个偏振中的X偏振、正交2个相位中的I轴、连续的2个时隙中的时隙1即XI1通道；将b1分配给正交2个偏振中的X偏振、正交2个相位中的Q轴、连续的2个时隙中的时隙1即XQ1通道；将b2分配给正交2个偏振中的Y偏振、正交2个相位中的I轴、连续的2个时隙中的时隙2即YI2通道；将b3分配给正交2个偏振中的Y偏振、正交2个相位中的Q轴、连续的2个时隙中的时隙2即YQ2通道(步骤S3)。
并且，将第2系统的4比特信号中的b4分配给正交2个偏振中的Y偏振、正交2个相位中的I轴、连续的2个时隙中的时隙1即YI1通道；将b5分配给正交2个偏振中的Y偏振、正交2个相位中的Q轴、连续的2个时隙中的时隙1即YQ1通道；将b6分配给正交2个偏振中的X偏振、正交2个相位中的I轴、连续的2个时隙中的时隙2即XI2通道；将b7分配给正交2个偏振中的X偏振、正交2个相位中的Q轴、连续的2个时隙中的时隙2即XQ2通道(步骤S3)。
另外，物理通道/时隙分配方法也可以根据来自未图示的外部的请求而变化。
如上所述，在物理通道/时隙分配部13中，在对XI1、XQ1、YI1、YQ1、XI2、XQ2、YI1、YQ2进行映射后，在物理通道顺序控制部14中，按照时间序列顺序排列2个时隙的信号，将XI、XQ、YI、YQ这4个通道的信号输出到发送波形处理部113(步骤S4)。
图12中示出上述映射处理的概念。通过组合2个时隙的3比特四维的编码调制，相当于虚拟地进行6比特八维调制。通过后续处理将这样生成的电信号转换成光信号。信号点成为偏振复用QPSK信号的补集。
图13中示出生成的光信号的偏振的概念。连续的2个时隙中的一方的偏振状态成为线偏振，另一方的偏振状态成为圆偏振。频率利用效率成为3bit/symbol。
这里，简单说明上述非专利文献3记载的现有方式即PS-QPSK的映射和偏振状态，以进行比较。
图14是该PS-QPSK的映射的概念。闭合在1个时隙内进行3比特四维的编码。例如，针对3比特的信息比特，通过它们的异或生成第4比特作为奇偶校验，将其分配给XI、XQ、YI、YQ这4个物理通道。
这4个通道相当于粗线所示的部分(以下的例子中也同样)。例如，在包含这4个通道的第1时隙的情况下，X1由XI1和XQ1构成，Y1由YI1和YQ1构成。与上述实施方式1的方法同样，该情况下的频率利用效率成为3bit/symbol。
图15中示出该情况下的偏振状态的概念。根据信息比特，取处于正交关系的2个线偏振中的任意一方。因此，根据比特序列，持续取特定的偏振状态，针对偏振依赖性的劣化事项的耐力劣化。图15的上侧所示的偏振状态(倾斜+/-45度线偏振)在庞加莱球上表示成斯托克斯向量S2上的偏振状态。
与此相对，在本实施方式中，通过组合2个时隙的3比特四维信号(b0～b3；b4～b7)的编码调制，进行成为2个正交的斯托克斯向量的映射处理。图13中的左侧的2个偏振状态是斯托克斯向量S2上的点(与图15同样)。图13中的右侧的2个偏振状态(向左转的圆偏振和向右转的圆偏振)在庞加莱球上表示成斯托克斯向量S3上的偏振状态。斯托克斯向量S2和斯托克斯向量S3在庞加莱球上处于正交关系(除此之外，水平/垂直线偏振在庞加莱球上表示成斯托克斯向量S1上的偏振状态)。
偏振状态这样地变化，因此，针对偏振依赖性的劣化事项的耐力得到提高。
另外，时隙也可以不相邻，并且，不限于2个时隙。
返回本实施方式的图3，发送波形处理部113对从映射部112输入的映射后的4个通道的信号进行信号谱整形等处理，将XI、XQ、YI、YQ这4个通道的信号输出到光信号生成部120(步骤S5)。光信号生成部120根据从发送电处理部110的发送波形处理部113输入的4个通道的信号生成光信号，将其输出到光传输部200。
这里，通过图4对光信号生成部120的动作进行详细说明。
光信号生成部120的数字/模拟转换器51对从发送电处理部110的发送波形处理部113输入的4个通道信号(数字信号)进行数字/模拟转换，将转换后的模拟信号输出到调制器驱动器52(步骤S6)。
例如，在从发送电处理部110的发送波形处理部113输入的数字信号由XI通道、XQ通道、YI通道、YQ通道这4个通道构成的情况下，数字/模拟转换器51对4个通道分别进行数字/模拟转换处理。数字/模拟转换器51将这4个通道的模拟信号输出到调制器驱动器52。
调制器驱动器52对从数字/模拟转换器51输入的模拟信号进行放大，将放大后的模拟信号输出到偏振复用I/Q光调制器54(步骤S7)。例如，在从数字/模拟转换器51输入的模拟信号由XI通道信号、XQ通道信号、YI通道信号、YQ通道信号这4个通道构成的情况下，调制器驱动器52对4个通道分别进行放大处理。调制器驱动器52将4个通道的放大后的模拟信号输出到偏振复用I/Q光调制器54。
光源53例如生成沿着C带的ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector：国际电信联盟-电信标准化部门)栅格的波长即ITU-T G694.1基准的1530nm～1565nm的C段的无调制光，将其输出到偏振复用I/Q光调制器54。
偏振复用I/Q光调制器54通过从调制器驱动器52输入的放大后的模拟电信号对从光源53输入的无调制光进行调制，将其输出到光传输部200(步骤S8)。
光传输部200传输从光发送部100中的光信号生成部120的偏振复用I/Q调制器54输入的光信号，将其输出到光接收部300(步骤S9)。光传输部200的结构除了传输路径光纤以外，例如还假设包含由波长选择性开关(Wavelength Selective Switch：WSS)、ArrayedWaveguide Grating(AWG：阵列波导光栅)、交织器(Interleaver)、光耦合器等构成的光合波分波装置、损失补偿用的光放大器和波长分散补偿用的光纤等。
图5所示的光接收部300中的光信号检测部310检测到从光传输部200输入的光信号时，将光信号转换成电数字信号，将其输出到接收电处理部320。在光信号检测部310中，如图6所示，本振光源61例如以沿着C带的ITU-T栅格的波长生成无调制光，将其输出到偏振分集型累积相干接收器即相干接收器62。本振光源61振荡出的无调制光的波长需要与从光传输部200向相干接收器62输入的光信号的载波或子载波波长大致一致。
相干接收器62使从光传输部200输入的光信号和从本振光源61输入的无调制光混合干涉来进行检波，将其转换成电信号，将该电信号输出到模拟/数字转换器63(步骤S10)。
相干接收器62分成以本振光为基准的X’偏振I’轴分量、X’偏振Q’轴分量、Y’偏振I’轴分量和Y’偏振Q’轴分量这4个通道来检测接收信号。这4个通道的光信号分别被转换成电信号，放大到后级处理所需要的振幅并进行输出。另外，对X’、Y’、I’和Q’分别赋予“’”，但是，这是为了表示在光接收部300中，根据接收到的光信号得到的正交2个偏振分量、正交2个相位分量不一定与由光发送部100生成的各通道的正交2个偏振分量、正交2个相位分量相同。
在模拟/数字转换器63中，对从相干接收器62输入的电信号进行模拟/数字转换，并将其输出到接收电处理部320(步骤S11)。所述模拟/数字转换在X’I’、X’Q’、Y’I’、Y’Q’这4个通道中分别进行处理。
如图7所示，在接收电处理部320中的接收波形处理部321中，对从光信号检测部310内部的模拟/数字转换器63输入的电信号(数字信号)，进行在光发送部100内的光信号生成部120、光传输部200和光接收部300内的光信号检测部310中产生的物理延迟差、波长分散、频带狭窄等波形失真的补偿，以及偏振模式分散、偏振状态变化、符号定时偏移、载波或子载波与本振光的光频率差和光相位差的补偿，对发送信号的XI通道、XQ通道、YI通道、YQ通道和连续的2个时隙进行复原并输出到解映射部322(步骤S12)。复原后的信号的信号点成为偏振复用QPSK信号的补集。
图7所示的解映射部322根据从接收波形处理部321输入的4个通道和2个时隙的信号、XI1、XQ1、YI1、YQ1、XI2、XQ2、YI1、YQ2进行解映射。
这是指图9所示的符号蓄积部21蓄积2个时隙的4个通道的信号并用于后级处理。符号蓄积方法可以根据来自未图示的外部的请求而变化。
在比特似然度计算部22中，根据由4个通道/2个时隙构成的八维信号对原来的比特进行复原。八维信号中的XI1、XQ1、YI2、YQ2这4个通道(相当于图12的时隙1-2之间的从左上侧到右下侧的交叉状的粗线部分)是第1系统的四维，载置有3个比特(b0、b1、b2)的信息。从2的3次方即8种组合中选择看似恰当的3比特的组合。也可以组合进行赋予置信度信息的软判定。并且，YI1、YQ1、XI2、XQ2这4个通道(相当于图12的时隙1-2之间的从右上侧到左下侧的交叉状的粗线部分)是第2系统的四维，载置有3个比特(b4、b5、b6)的信息。同样从8种组合中选择看似恰当的3比特的组合(步骤S13)。这也可以组合进行赋予置信度信息的软判定。
在该双系统的解映射处理中，能够应用纠错解码处理中一般使用的Max-LogMAP法或Min-sum法等。
该比特似然度计算方法可以根据来自未图示的外部的请求而变化。
在逻辑通道顺序控制部23中，针对通过比特似然度计算部22中的处理而得到的合计6比特(b0、b1、b2、b4、b5、b6)以及根据情况而由其置信度信息构成的信息，进行顺序控制以使其与图3所示的码处理部111中的编码匹配，将其输出到解码处理部323。逻辑通道顺序控制方法可以根据来自未图示的外部的请求而变化。
在解码处理部323中，对从解映射部322输入的解映射后的信息进行纠错解码(步骤S14)。
在纠错解码时，例如，蓄积数帧的OTU4帧信号，并且，对应于由码处理部111进行的纠错编码而应用使比特的排列复原的解交织处理等，并且，按照低密度奇偶校验码的码规则进行解码处理，将解码后的信号输出到未图示的外部。
如以上说明的那样，根据本实施方式1，能够设连续的2个时隙中的一方的偏振状态为线偏振，设另一方的偏振状态为圆偏振(参照图13)，因此，能够针对偏振依赖性的劣化事项(主要在光传输部200中产生)提高耐力。即使依赖于光发送部100、光传输部200和光接收部300内部的光学系统而使偏振状态相对变化，例如，针对30Gbaud的信号，偏振变化也提前100kHz左右，因此，可以说在1000符号左右的时间内大致稳定。
在上述专利文献1中，为了实现与本实施方式1相同的3bit/symbol(每2个偏振)的频率利用效率而需要6比特八维调制，在解映射时需要从2的6次方即64种中进行搜索，解映射的计算负荷相对较大。
与此相对，在本实施方式1中，作为码规则，充其量为3比特四维调制，因此，在光接收部300内部的解映射部322中分别进行8种搜索处理即可，解映射的计算负荷较小。由此，还发挥能够进行高效的电路安装这样的效果。
实施方式2
图16示出本发明的实施方式2的光传输方法的映射的概念。光传输系统的结构与实施方式1相同，但是，不同之处在于光发送部100内部的发送电处理部110内部的映射部112和光接收部300内部的接收电处理部320内部的解映射部322的各动作。
映射部112以6比特单位将纠错编码后的逻辑信号作为双系统的3比特信号进行处理。在映射部112中的比特蓄积部11中蓄积6比特。
比特的蓄积方法可以根据来自未图示的外部的请求而变化。
在映射部112中的比特附加部12中，针对第1系统的3比特信号b0、b1、b2，通过3比特的异或生成1比特，得到第4比特的信号b3。这相当于单一奇偶校验编码，第1系统的4比特信号b0、b1、b2、b3中的逻辑“1”的数量成为偶数。
另一方面，针对第2系统的3比特信号b4、b5、b6，使与3比特之间的异或反转而生成1比特，得到第4比特的信号b7。第2系统的4比特信号b4、b5、b6、b7中的逻辑“1”的数量成为奇数。这样生成双系统的4比特信号b0～b7。比特附加方法也可以根据来自未图示的外部的请求而变化。至此与实施方式1相同。
在映射部112中的物理通道/时隙分配部13中，将第1系统的4比特信号中的b0分配给正交2个偏振中的X偏振、正交2个相位中的I轴、连续的2个时隙中的时隙1即XI1通道；将b1分配给正交2个偏振中的X偏振、正交2个相位中的Q轴、连续的2个时隙中的时隙1即XQ1通道；将b2分配给正交2个偏振中的X偏振、正交2个相位中的I轴、连续的2个时隙中的时隙2即XI2通道；将b3分配给正交2个偏振中的X偏振、正交2个相位中的Q轴、连续的2个时隙中的时隙2即XQ2通道。
并且，将第2系统的4比特信号中的b4分配给正交2个偏振中的Y偏振、正交2个相位中的I轴、连续的2个时隙中的时隙1即YI1通道；将b5分配给正交2个偏振中的Y偏振、正交2个相位中的Q轴、连续的2个时隙中的时隙1即YQ1通道；将b6分配给正交2个偏振中的Y偏振、正交2个相位中的I轴、连续的2个时隙中的时隙2即YI2通道；将b7分配给正交2个偏振中的Y偏振、正交2个相位中的Q轴、连续的2个时隙中的时隙2即YQ2通道。
物理通道/时隙分配方法也可以根据来自未图示的外部的请求而变化。
如上所述，对XI1、XQ1、YI1、YQ1、XI2、XQ2、YI1、YQ2进行映射，通过物理通道顺序控制部14按照时间序列顺序排列2个时隙的信号，将XI、XQ、YI、YQ这4个通道的信号输出到发送波形处理部113。
这样，通过组合2个3比特四维的编码调制，相当于虚拟地进行6比特八维调制。通过后续处理将这样生成的电信号转换成光信号。信号点成为偏振复用QPSK信号的补集。生成的光信号的偏振的概念与实施方式1相同如图13所示，连续的2个时隙中的一方的偏振状态成为线偏振，另一方的偏振状态成为圆偏振。频率利用效率也与实施方式1相同，成为3bit/symbol。
解映射部322根据从接收波形处理部321输入的4个通道和2个时隙的信号、XI1、XQ1、YI1、YQ1、XI2、XQ2、YI1、YQ2进行解映射处理。符号蓄积部21蓄积2个时隙的4个通道的信号并用于后级处理。符号蓄积方法可以根据来自未图示的外部的请求而变化。
在比特似然度计算部22中，根据由4个通道/2个时隙构成的八维信号对原来的比特进行复原。八维信号中的XI1、XQ1、XI2、XQ2这4个通道(相当于图16的时隙1-2之间的上侧的粗线部分)是第1系统的四维，载置有3个比特(b0、b1、b2)的信息。从2的3次方即8种组合中选择看似恰当的3比特的组合。也可以组合进行赋予置信度信息的软判定。并且，YI1、YQ1、YI2、YQ2这4个通道(相当于图16的时隙1-2之间的下侧的粗线部分)是第2系统的四维，载置有3个比特(b4、b5、b6)的信息。同样从8种组合中选择看似恰当的3比特的组合。这也可以组合进行赋予置信度信息的软判定。在该双系统的解映射处理中，能够应用纠错解码处理中一般使用的Max-LogMAP法或Min-sum法等。比特似然度计算方法可以根据来自未图示的外部的请求而变化。
在逻辑通道顺序控制部23中，针对通过比特似然度计算部22中的处理而得到的合计6比特(b0、b1、b2、b4、b5、b6)以及根据情况而由其置信度信息构成的信息，进行顺序控制以使其与码处理部111中的编码匹配，将其输出到解码处理部323。
实施方式3
图17示出本发明的实施方式3的光传输方法的映射的概念。光传输系统的结构与实施方式1相同，但是，不同之处在于光发送部100内部的发送电处理部110内部的映射部112和光接收部300内部的接收电处理部320内部的解映射部322的各动作。
映射部112以6比特单位将纠错编码后的逻辑信号作为双系统的3比特信号进行处理。在映射部112中的比特蓄积部11中蓄积6比特。
比特的蓄积方法可以根据来自未图示的外部的请求而变化。
在映射部112中的比特附加部12中，针对第1系统的3比特信号b0、b1、b2，通过3比特的异或生成1比特，得到第4比特的信号b3。这相当于单一奇偶校验编码，第1系统的4比特信号b0、b1、b2、b3中的逻辑“1”的数量成为偶数。另一方面，针对第2系统的3比特信号b4、b5、b6，使与3比特之间的异或反转而生成1比特，得到第4比特的信号b7。第2系统的4比特信号b4、b5、b6、b7中的逻辑“1”的数量成为奇数。这样生成双系统的4比特信号b0～b7。比特附加方法也可以根据来自未图示的外部的请求而变化。
至此与实施方式1和实施方式2相同。
在映射部112中的物理通道/时隙分配部13中，将第1系统的4比特信号中的b0分配给正交2个偏振中的X偏振、正交2个相位中的I轴、连续的2个时隙中的时隙1即XI1通道；将b1分配给正交2个偏振中的X偏振、正交2个相位中的Q轴、连续的2个时隙中的时隙1即XQ1通道；将b2分配给正交2个偏振中的Y偏振、正交2个相位中的I轴、连续的2个时隙中的时隙1即YI1通道；将b3分配给正交2个偏振中的Y偏振、正交2个相位中的Q轴、连续的2个时隙中的时隙1即YQ1通道。这里，组合4个物理通道(XI、XQ、YI、YQ)和时隙编号，新定义成通道。
并且，将第2系统的4比特信号中的b4分配给正交2个偏振中的X偏振、正交2个相位中的I轴、连续的2个时隙中的时隙2即XI2通道；将b5分配给正交2个偏振中的X偏振、正交2个相位中的Q轴、连续的2个时隙中的时隙2即XQ2通道；将b6分配给正交2个偏振中的Y偏振、正交2个相位中的I轴、连续的2个时隙中的时隙2即YI2通道；将b7分配给正交2个偏振中的Y偏振、正交2个相位中的Q轴、连续的2个时隙中的时隙2即YQ2通道。
物理通道/时隙分配方法也可以根据来自未图示的外部的请求而变化。
如上所述，对XI1、XQ1、YI1、YQ1、XI2、XQ2、YI1、YQ2进行映射，通过物理通道顺序控制部14按照时间序列顺序排列时隙的信号，将XI、XQ、YI、YQ这4个通道的信号输出到发送波形处理部113。
通过组合2个3比特四维的编码调制，相当于虚拟地进行6比特八维调制。通过后续处理将这样生成的电信号转换成光信号。信号点成为偏振复用QPSK信号的补集。生成的光信号的偏振的概念与实施方式1和实施方式2相同如图13所示。连续的2个时隙中的一方的偏振状态成为线偏振，另一方的偏振状态成为圆偏振。频率利用效率也与实施方式1相同，成为3bit/symbol。
解映射部322根据从接收波形处理部321输入的4个通道和2个时隙的信号、XI1、XQ1、YI1、YQ1、XI2、XQ2、YI1、YQ2进行解映射。解映射部322中的符号蓄积部21蓄积2个时隙的4个通道的信号并用于后级处理。符号蓄积方法可以根据来自未图示的外部的请求而变化。
在解映射部322中的比特似然度计算部22中，根据由4个通道/2个时隙构成的八维的信号对原来的比特进行复原。八维信号中的XI1、XQ1、YI1、YQ1这4个通道(相当于图17的时隙1中的X偏振-Y偏振之间的上下的粗线部分)是第1系统的四维，载置有3个比特(b0、b1、b2)的信息。从2的3次方即8种组合中选择看似恰当的3比特的组合。也可以组合进行赋予置信度信息的软判定。并且，XI2、XQ2、YI2、YQ2这4个通道(相当于图17的时隙2中的X偏振-Y偏振之间的上下的粗线部分)是第2系统的四维，载置有3个比特(b4、b5、b6)的信息。同样从8种组合中选择看似恰当的3比特的组合。这也可以组合进行赋予置信度信息的软判定。在该双系统的解映射处理中，能够应用纠错解码处理中一般使用的Max-LogMAP法或Min-sum法等。比特似然度计算方法可以根据来自未图示的外部的请求而变化。
在解映射部322中的逻辑通道顺序控制部23中，针对通过比特似然度计算部22中的处理而得到的合计6比特(b0、b1、b2、b4、b5、b6)以及根据情况而由其置信度信息构成的信息，进行顺序控制以使其与码处理部111中的编码匹配，将其输出到解码处理部323。
实施方式4
图18示出本发明的实施方式4的光传输方法的映射的概念。光传输系统的结构与实施方式1相同，但是，不同之处在于光发送部100内部的发送电处理部110内部的映射部112和光接收部300内部的接收电处理部320内部的解映射部322的各动作。
图19针对本实施方式4的光传输方法，利用流程图总结出处理流程，下面，参照该流程图进行说明。
映射部112以单系统7比特单位对纠错编码后(步骤S21)的逻辑信号进行处理。在比特蓄积部11中蓄积7比特。比特的蓄积方法可以根据来自未图示的外部的请求而变化。
在比特附加部12中，针对7比特信号b0、b1、b2、b3、b4、b5、b6，使异或反转而生成1比特，得到第8比特的信号b7(步骤S21)。8比特信号b0～b7中的逻辑“1”的数量成为奇数。这样生成单系统的8比特信号b0～b7。比特附加方法也可以根据来自未图示的外部的请求而变化。
在物理通道/时隙分配部13中，将单系统的8比特信号中的b0分配给正交2个偏振中的X偏振、正交2个相位中的I轴、连续的2个时隙中的时隙1即XI1通道；将b1分配给正交2个偏振中的X偏振、正交2个相位中的Q轴、连续的2个时隙中的时隙1即XQ1通道；将b2分配给正交2个偏振中的Y偏振、正交2个相位中的I轴、连续的2个时隙中的时隙1即YI1通道；将b3分配给正交2个偏振中的Y偏振、正交2个相位中的Q轴、连续的2个时隙中的时隙1即YQ1通道；将b4分配给正交2个偏振中的X偏振、正交2个相位中的I轴、连续的2个时隙中的时隙2即XI2通道；将b5分配给正交2个偏振中的X偏振、正交2个相位中的Q轴、连续的2个时隙中的时隙2即XQ2通道；将b6分配给正交2个偏振中的Y偏振、正交2个相位中的I轴、连续的2个时隙中的时隙2即YI2通道；将b7分配给正交2个偏振中的Y偏振、正交2个相位中的Q轴、连续的2个时隙中的时隙2即YQ2通道(步骤S23)。这相当于图18的时隙1-2之间和X偏振-Y偏振之间的上下的粗线部分。
物理通道/时隙分配方法也可以根据来自未图示的外部的请求而变化。
如上所述，对XI1、XQ1、YI1、YQ1、XI2、XQ2、YI1、YQ2进行映射，通过物理通道顺序控制部14按照时间序列顺序排列2个时隙的信号，将XI、XQ、YI、YQ这4个通道的信号输出到发送波形处理部113(步骤S24、S25)。
本实施方式的光传输方法相当于进行7比特八维的编码调制。通过后续处理将这样生成的电信号转换成光信号并进行传输(步骤S6～S29)。信号点成为偏振复用QPSK信号的补集。生成的光信号的偏振的概念与实施方式1和实施方式2相同如图11所示。连续的2个时隙中的一方的偏振状态成为线偏振，另一方的偏振状态成为圆偏振。频率利用效率高于实施方式1～3，成为3.5bit/symbol。
解映射部322根据从接收波形处理部321输入的4个通道和2个时隙的信号、XI1、XQ1、YI1、YQ1、XI2、XQ2、YI1、YQ2进行解映射(步骤S30～S32)。符号蓄积部21蓄积2个时隙的4个通道的信号并用于后级处理。符号蓄积方法可以根据来自未图示的外部的请求而变化。
在比特似然度计算部22中，根据由4个通道/2个时隙构成的八维信号对原来的比特进行复原(步骤S33、S34)。针对该八维信号载置有7个比特(b0～b6)的信息。从2的7次方即128种组合中选择看似恰当的7比特的组合。也可以组合进行赋予置信度信息的软判定。128种搜索的处理负荷较高，因此，在解映射处理中，应用为了实现高效的纠错解码处理而一般使用的Min-Sum法等，由此期望实现处理负荷减少。
比特似然度计算方法可以根据来自未图示的外部的请求而变化。
在逻辑通道顺序控制部23中，针对通过比特似然度计算部22中的处理而得到的合计7比特(b0～b6)以及根据情况而由其置信度信息构成的信息，进行顺序控制以使其与码处理部111中的编码匹配，将其输出到解码处理部323。
逻辑通道顺序控制方法可以根据来自未图示的外部的请求而变化。
在上述专利文献1记载的方法中，为了实现与本实施方式相同的3.5bit/symbol(每2个偏振)的频率利用效率，无法仅通过QPSK的信号点配置来应对，而是组合8PSK的信号点配置，因此，硬件和信号处理要求的精度和电路安装负荷较高。在本实施方式中，仅使用QPSK的信号点配置，因此，抑制这些精度要求和电路安装负荷的上升，还发挥能够进行高效的电路安装这样的效果。
在本发明中，假设主要使用每信道的符号率作为1Gsymbol/s～100Gsymbol/s的范围。但是，本发明并非将符号率限定于上述范围。也可以在多个信道之间混合不同符号率的信号。
在上述实施方式1～4中，以使用偏振复用QPSK信号(4bit/symbоl)的补集作为信号点配置为前提进行了说明。由此，将原来4bit/symbоl的频率利用效率降到3～3.5bit/symbоl，由此得到编码增益，并且，在接近的时隙之间使斯托克斯向量正交，能够提高针对偏振依赖性的劣化事项的耐力。通过提高作为基本的调制方式的多值度，还能够进一步改善频率利用效率。
本发明的光传输方法和光传输系统在长距离大容量光传输中是有用的。
以上的实施方式所示的结构示出本发明的内容的一例，也可以与其他公知技术进行组合，还可以在不脱离本发明主旨的范围内省略、变更结构的一部分。
标号说明
1：光传输系统；11：比特蓄积部；12：比特附加部；13：物理通道/时隙分配部；14：物理通道顺序控制部；21：符号蓄积部；22：比特似然度计算部；23：逻辑通道顺序控制部；51：数字/模拟转换器；52：调制器驱动器；53：光源；54：偏振复用I/Q光调制器；61：本振光源；62：相干接收器；63：模拟/数字转换器；71：数字信号处理LSI；81：数字处理电路(发送侧)；82：数字处理电路(接收侧)；100：光发送部；110：发送电处理部；120：光信号生成部；111：码处理部；112：映射部；113：发送波形处理部；200：光传输部；201：光纤传输路径；300：光接收部；310：光信号检测部；320：接收电处理部；321：接收波形处理部；322：解映射部；323：解码处理部；401：光发送接收器。

Claims (10)

1.一种光传输方法，其中，
对单系统的1个单位或多系统的各1个单位的信息进行映射处理，使得在多个时隙之间成为2个以上的正交的斯托克斯向量，
传输根据所述映射处理后的电信号生成的光信号，
进行接收到的光信号向电信号的转换，
与以在所述多个时隙之间成为正交的斯托克斯向量的方式配置的所述映射处理对应地，选择似然度较高的比特信息，由此，进行转换成所述单系统的1个单位或多系统的各1个单位的信息的解映射处理。
2.根据权利要求1所述的光传输方法，其中，
在所述映射处理中，对双系统中的各3比特1个单位的信息进行映射，使得在相邻的2个时隙之间成为2个正交的斯托克斯向量。
3.根据权利要求2所述的光传输方法，其中，
在所述映射处理中，根据所述双系统中的第1系统的3比特1个单位的信息，通过单奇偶校验码生成第4比特，使根据第2系统的3比特1个单位的信息通过单奇偶校验码生成的比特反转而生成第4比特，由此，进行映射以成为所述2个正交的斯托克斯向量。
4.根据权利要求3所述的光传输方法，其中，
在所述映射处理中，作为所述斯托克斯向量，针对正交2个偏振(X/Y)、正交2个相位(I/Q)和2个时隙(1/2)，将所述第1系统的4比特信号分配给XI1、XQ1、YI2、YQ2这4个通道，将所述第2系统的4比特信号分配给YI1、YQ1、XI2、XQ2这4个通道。
5.根据权利要求3所述的光传输方法，其中，
在所述映射处理中，作为所述斯托克斯向量，针对正交2个偏振(X/Y)、正交2个相位(I/Q)和2个时隙(1/2)，将所述第1系统的4比特信号分配给XI1、XQ1、XI2、XQ2这4个通道，将所述第2系统的4比特信号分配给YI1、YQ1、YI2、YQ2这4个通道。
6.根据权利要求3所述的光传输方法，其中，
在所述映射处理中，作为所述斯托克斯向量，针对正交2个偏振(X/Y)、正交2个相位(I/Q)和2个时隙(1/2)，将所述第1系统的4比特信号分配给XI1、XQ1、YI1、YQ1这4个通道，将所述第2系统的4比特信号分配给XI2、XQ2、YI2、YQ2这4个通道。
7.根据权利要求1所述的光传输方法，其中，
在所述映射处理中，对单系统中的7比特1个单位的信息进行映射，使得在相邻的2个时隙之间成为2个正交的斯托克斯向量。
8.根据权利要求7所述的光传输方法，其中，
在所述映射处理中，作为所述斯托克斯向量，使7比特1个单位的信息单系统中的通过单奇偶校验码生成的比特反转而生成第8比特，由此，进行映射以成为所述2个正交的斯托克斯向量。
9.根据权利要求8所述的光传输方法，其中，
在所述映射处理中，作为所述斯托克斯向量，针对正交2个偏振(X/Y)、正交2个相位(I/Q)和时隙(1/2)，将单系统的8比特信号分配给XI1、XQ1、YI1、YQ1、XI2、XQ2、YI2、YQ2这8个通道。
10.一种光传输系统，其中，所述光传输系统具有：
光发送部，其具有映射部和光信号生成部，该映射部对单系统的1个单位或多系统的各1个单位的信息进行映射处理，使得在多个时隙之间成为2个以上的正交的斯托克斯向量，该光信号生成部将所述映射处理后的电信号转换成光信号；
光传输部，其传输由光发送部生成的光信号；以及
光接收部，其具有光信号检测部和解映射部，该光信号检测部检测从所述光传输部传输的所述光信号并转换成电信号，该解映射部针对所述电信号，与以在所述多个时隙之间成为正交的斯托克斯向量的方式配置的所述映射处理对应地，选择似然度较高的比特信息，由此，进行转换成所述单系统的1个单位或多系统的各1个单位的信息的解映射处理。
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