JP2014086762A - 光伝送システム及び光伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光伝送路を用いた通信の伝送性能を改善する。
【解決手段】光伝送システム１は、伝送符号列を光信号に変換して送信する光送信機１０と、光信号を受信し、伝送符号列を生成する光受信機２００とを備える。光送信機１０は、伝送符号列に含まれる符号のそれぞれについて、時間的に離間して同一又は所定変換規則により変換された符号が複数回出現するように多重化する多重化符号列生成部９０ａと、多重化符号列生成部９０ａにおいて生成された多重化符号列を光信号に変換して送信する光送信部９０ｂを有し、光受信機２００は、光送信機１０から送信された光信号を受信して符号列に変換する光受信部２４０と、光受信部２４０によって変換された符号列に含まれる、相互に対応する複数の符号の値に基づいて符号の識別を行うことにより、伝送符号列を再生する伝送符号列再生部３８０を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光伝送システム及び光伝送方法に関する。

近年、光伝送路を用いることにより、高速で伝送符号列等の送受信を行う、光送受信システムの開発が行われている。

光送受信システムに用いる技術として、直交偏波多重およびデジタルコヒーレント受信方式が注目されている。

直交偏波多重は、光の電磁波としての性質を活用し、偏波を用いることで信号チャネルを多重化する方法である。より具体的には、直交偏波多重は、光が横波であって進行方向に直角な二つの偏波成分を持つことから、この二つの偏波成分に独立した情報をのせて多重化し、より多くの情報を伝送する方法である。

デジタルコヒーレント受信方式は、コヒーレント光通信技術にデジタル信号処理を活用する方法であって、例えば受信側では、伝送された光信号と、設置された局部発振機とを干渉させることにより、そのビート信号を使用して情報を受信する。

特許文献１には、Ｘ偏波信号とＹ偏波信号とを分離して信号の伝送を行う光伝送システムであって、２つの偏波信号のうちのいずれがＸ偏波信号かＹ偏波信号かを判別する、光伝送システムが記載されている。

特許文献２には、送信装置において、信号光を位相変調し、さらに隣接ビット同士の偏波方向を直交させ、受信装置では受信した信号光と、その信号光を偶数データ分だけ遅延させた信号光を干渉させることにより遅延検波を行う光伝送システムが記載されている。

特許文献３には、隣接する２つのパルスの偏波状態の同じスロットどうしを合成することで、光パルスが一部重なった場合であってもビット誤りを起こさない差動位相シフトキーイング光伝送システムが記載されている。

特許文献４には、ＤＳＫ方式の符号誤り率改善特性の効果を発揮できるディジタル通信装置が記載されている。

特開２０１１−１８８０４４号公報 特開２００９−０２７５２５号公報 特開２０１０−０５０７３５号公報 特開昭６１−２８０１３６号公報

しかしながらコヒーレント光を用いた光伝送路において、隣接チャネルによる非線形光学効果の影響などの時間的に変動して発生する劣化により、伝送性能が低下する場合がある。そのため、受信感度は元の伝送符号列をそのまま伝送した場合と同等であり、非線形光学効果等による劣化が小さい光伝送システムが望まれていた。

本発明にかかる光伝送システムは、伝送符号列を光信号に変換して送信する光送信機と、前記光信号を受信し、伝送符号列を生成する光受信機とを備える光伝送システムであって、前記光送信機は、前記伝送符号列に含まれる符号のそれぞれについて、時間的に離間して同一又は所定変換規則により変換された符号が複数回出現するように多重化する多重化符号列生成部と、前記多重化符号列生成部において生成された多重化符号列を光信号に変換して送信する光送信部を有し、前記光受信機は、前記光送信機から送信された光信号を受信して符号列に変換する光受信部と、前記光受信部によって変換された符号列に含まれる、相互に対応する複数の符号の値に基づいて符号の識別を行うことにより、伝送符号列を再生する伝送符号列再生部を有する。

また本発明にかかる光伝送方法は、伝送符号列を光信号に変換して送信し、前記光信号を受信し、伝送符号列を生成する光伝送方法であって、前記伝送符号列に含まれる符号のそれぞれについて、時間的に離間して同一又は所定変換規則により変換された符号が複数回出現するように多重化するステップと、前記生成された多重化符号列を光信号に変換して送信するステップと、送信された光信号を受信して符号列に変換するステップと、変換された符号列に含まれる、相互に対応する複数の符号の値に基づいて符号の識別を行うことにより、伝送符号列を再生するステップを有する。

本発明によれば、光伝送路を用いた通信の伝送性能を改善できる。

実施の形態１にかかる光送受信システムの構成図である。 実施の形態１にかかる光送信機における符号列を示す図である。 実施の形態１にかかる光受信機における符号列を示す図である。 実施の形態２にかかる光送受信システムの構成図である。 実施の形態２にかかる光送信機における符号列を示す図である。 実施の形態２にかかる光受信機における符号列を示す図である。 実施の形態３にかかる光送受信システムの構成図である。 実施の形態３にかかるＱＰＳＫ変調方式を示す図である。 実施の形態３にかかる光送信機における符号列を示す図である。 実施の形態３にかかる光受信機における符号列を示す図である。

＜実施の形態１＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、光送受信システム１の構成を示した図である。光送受信システム１は、光送信機１０と、光ファイバ伝送路１００と、光受信機２００を備える。

光送信機１０は、多重化符号列生成部９０ａと、光送信部９０ｂを備える。

多重化符号列生成部９０ａは、送信側遅延発生部３０と、多重部４０を備える。

送信側遅延発生部３０は、入力された伝送符号列にビット遅延を付与することで、新たな伝送符号列を生成する、伝送符号列生成部である。具体的には、送信側遅延発生部３０は、光送信機１０に入力された第１の伝送符号列２０ａに対し、Ｍ（Ｍは自然数）ビット遅延を付与することにより第２の伝送符号列２０ｂを生成し、多重部４０に出力する。

多重部４０は、第１の伝送符号列２０ａと第２の伝送符号列２０ｂを交互に選択して多重し、２倍の符号速度で伝送する多重化符号列５０を生成する。より具体的には、多重部４０は、光送信機１０に入力された第１の伝送符号列２０ａと、送信側遅延発生部３０から出力された第２の伝送符号列２０ｂを入力する。多重部４０は、第１の伝送符号列２０ａから符号Ｂを選択し、符号Ｂ０を生成する。次に、多重部４０は、第２の伝送符号列２０ｂから符号Ａを選択し、符号Ａ１を生成する。ここで、符号Ｂと符号Ｂ０は同一の符号であり、符号Ａと符号Ａ１は同一の符号である。多重部４０は、生成した符号Ｂ０やＡ１を時系列に並べることにより、第１の伝送符号列２０ａや第２の伝送符号列２０ｂに比べて２倍の符号速度で伝送する、多重化符号列５０を生成する。多重部４０は、多重化符号列５０をコヒーレント光送信器６０に出力する。

光送信部９０ｂは、コヒーレント光送信器６０を備える。

コヒーレント光送信器６０は、入力された多重化符号列５０を信号光７０に変換して出力する。より具体的には、コヒーレント光送信器６０は、多重化符号列５０を信号光７０に変換し、光ファイバ伝送路１００を介して、光受信機２００に送信する。

光ファイバ伝送路１００は、コヒーレント光送信器６０から出力された信号光７０を、光受信機２００が受信するまでの伝送経路である。

光受信機２００は、光受信部２４０と、デジタル信号処理回路３００を備える。

光受信部２４０は、コヒーレント光受信器２１０と、ＡＤ変換器２２０を備える。

コヒーレント光受信器２１０は、コヒーレント光送信器６０から受信した信号光７０を、電気信号に変換する。またコヒーレント光受信器２１０は、信号光７０を変換することにより生成した電気信号を、ＡＤ変換器２２０に出力する。ここで、コヒーレント光受信器２１０が生成する電気信号は、アナログ信号である。

ＡＤ変換器２２０は、コヒーレント光受信器２１０から入力された電気信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器２２０は、生成したデジタル信号を、デジタル信号処理回路３００に出力する。

デジタル信号処理回路３００は、半固定等化回路３１０と、可変等化回路３２０と、伝送符号列再生部３８０を備える。

半固定等化回路３１０は、信号光７０が光ファイバ伝送路１００を介して送信された際の、波長分散の補償を行う。より具体的には、半固定等化回路３１０は、ＡＤ変換器２２０から入力された第１の受信信号２３０ａについて、波長分散の影響を受けていない状態の信号となるように補正する。半固定等化回路３１０は、補正した信号を、可変等化回路３２０に出力する。

可変等化回路３２０は、偏波変動および偏波分散の補償を行う。より具体的には、可変等化回路３２０は、半固定等化回路３１０から入力した信号について、偏波変動および偏波分散の補償を行った第１の受信信号２３０ａを生成し、受信側遅延発生部３３０と、加算部３４０に出力する。

伝送符号列再生部３８０は、受信側遅延発生部３３０と、加算部３４０と、識別部３６０を備える。

受信側遅延発生部３３０は、入力された信号に遅延を付与する回路である。具体的には、受信側遅延発生部３３０は、可変等化回路３２０から入力された第１の受信信号２３０ａに対し、Ｎ（Ｎは自然数）ビットの遅延を付与することにより、遅延受信信号を生成する。ここで遅延受信信号を、第２の受信信号２３０ｂとする。受信側遅延発生部３３０は、第２の受信信号２３０ｂを加算部３４０に出力する。

加算部３４０は、入力された２つの信号の加算を行う。具体的には、加算部３４０は、可変等化回路３２０から入力した第１の受信信号２３０ａと、受信側遅延発生部３３０から入力した第２の受信信号２３０ｂを加算し、加算信号３５０を生成する。加算部３４０は、加算信号３５０を識別部３６０に出力する。

識別部３６０は、加算部３４０から入力した加算信号３５０のうち、同じ符号のものから生成された符号どうしが加算されたビットの符号を識別し、伝送符号列３７０として出力する。

次に、光送受信システム１の動作について説明する。最初に、信号送信側である光送信機１０の動作について説明する。
図２は、多重部４０が、第１の伝送符号列２０ａと第２の伝送符号列２０ｂから、多重化符号列５０を生成する様子を示している。

光送信機１０において、２分された第１の伝送符号列２０ａが、送信側遅延発生部３０と多重部４０に入力される。

送信側遅延発生部３０は、第１の伝送符号列２０ａに対し、Ｍビットの遅延を付与することで第２の伝送符号列２０ｂを生成し、多重部４０に出力する。
ここで、第１の伝送符号列２０ａ及び第２の伝送符号列２０ｂは、それぞれ符号Ａ、Ｂ、Ｃ・・・で構成されており、符号Ａ、Ｂ、Ｃ・・・はそれぞれ１ビットである。送信側遅延発生部３０は、第２の伝送符号列２０ｂを生成するために、第１の伝送符号列２０ａに対し１．５ビットの遅延を付与しているものとして説明する。

多重部４０は、第１の伝送符号列２０ａと第２の伝送符号列２０ｂを多重化することで、多重化符号列５０を生成し、コヒーレント光送信器６０に出力する。

より具体的には、多重部４０は、ｔ１〜ｔ２において、第１の伝送符号列２０ａから符号Ｂを選択する。また多重部４０では、ｔ２〜ｔ３において、第２の伝送符号列２０ｂから符号Ａを選択する。このとき多重部４０は、ｔ１〜ｔ２において、多重化符号列５０として符号Ｂ０を出力する。また多重部４０は、ｔ２〜ｔ３において、多重化符号列５０として符号Ａ１を出力する。

次に多重部４０は、ｔ３〜ｔ４において、第１の伝送符号列２０ａから符号Ｃが選択する。多重部４０は、ｔ３〜ｔ４において、多重化符号列５０として符号Ｃ０を出力する。

次に多重部４０は、ｔ４〜ｔ５において、第２の伝送符号列２０ｂから符号Ｂを選択する。多重部４０は、ｔ４〜ｔ５において、多重化符号列５０として符号Ｂ１を出力する。なお、符号Ｂ０と符号Ｂ１は同一の符号である。

以下同様に処理を行うことで、多重化符号列５０には、３ビットごとに同一の符号から生成された符号が含まれる状態となる。

コヒーレント光送信器６０は、多重化符号列５０を信号光７０に変換し、光ファイバ伝送路１００を介して、光受信機２００に送信する。例えばコヒーレント光送信器６０は、多重化符号列５０に記録されている符号の値が０であれば振幅が０、符号の値が１であれば振幅が１０である波形を送信する。

次に、信号受信側である光受信機２００の動作について説明する。図３は、第１の受信信号２３０ａと第２の受信信号２３０ｂから、加算信号３５０を生成することで、伝送符号列３７０を生成する様子を示している。

コヒーレント光受信器２１０は、コヒーレント光送信器６０から受信した信号光７０を、アナログ信号に変換し、ＡＤ変換器２２０に出力する。

ＡＤ変換器２２０は、コヒーレント光受信器２１０から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、半固定等化回路３１０に出力する。ここで、光ファイバ伝送路１００において、振幅方向に最大で５にあたるノイズが加えられると仮定すると、０を表す波形の振幅は０〜５、１を表す波形の振幅は５〜１５となる。例えばＡＤ変換器２２０は、アナログ信号の振幅の値を、０〜１５の１６段階に量子化して、半固定等化回路３１０に出力する。

半固定等化回路３１０は、ＡＤ変換器２２０から入力された信号を、光ファイバ伝送路１００を介して送受信した際の、波長分散の影響を受けていない状態の信号となるように補正する。半固定等化回路３１０は、補正した信号を、可変等化回路３２０に出力する。

可変等化回路３２０は、半固定等化回路３１０から入力した信号について、偏波変動および偏波分散の補償を行うことにより第１の受信信号２３０ａを生成し、受信側遅延発生部３３０と、加算部３４０に出力する。

受信側遅延発生部３３０は、可変等化回路３２０から入力された第１の受信信号２３０ａに対し、Ｎビットの遅延を付与することにより第２の受信信号２３０ｂを生成し、加算部３４０に出力する。より具体的には、受信側遅延発生部３３０は、光送信機１０の送信側遅延発生部３０において第２の伝送符号列２０ｂに与えられている遅延が１．５ビットであることに基づき、第１の受信信号２３０ａに対して１．５ビットの遅延を付与することで、第２の受信信号２３０ｂを生成する。

加算部３４０は、入力された２つの信号の加算を行う。具体的には、加算部３４０は、可変等化回路３２０から入力された第１の受信信号２３０ａと、受信側遅延発生部３３０から入力された第２の受信信号２３０ｂを加算することで、加算信号３５０を生成し、識別部３６０に出力する。

具体的には、加算部３４０が、入力した第１の受信信号２３０ａと第２の受信信号２３０ｂを加算すると、同一の符号から生成された符号が加算されたビットと、異なる符号から生成された符号が加算されたビットが交互に現れる。
例えば図３において、ｔ１１〜ｔ１２間では、第１の受信信号２３０ａの符号はＢ１であり、第２の受信信号２３０ｂの符号はＢ０であって、同一の符号から生成されたものである。このときの加算信号３５０は、Ｂ１＋Ｂ０である。ｔ１２〜ｔ１３間では、第１の受信信号２３０ａの符号はＤ０であり、第２の受信信号２３０ｂの符号はＡ１であって、異なる符号から生成された符号である。このときの加算信号３５０は、Ｄ０＋Ａ１である。さらにｔ１３〜ｔ１４間では、第１の受信信号２３０ａの符号はＣ１であり、第２の受信信号２３０ｂの符号はＣ０であって、同一の符号から生成されたものである。このときの加算信号３５０は、Ｃ１＋Ｃ０である。

識別部３６０は、加算部３４０から入力した加算信号３５０のうち、同一の符号から生成された符号が加算されたビットの信号の符号を識別し、伝送符号列３７０を出力する。例えば識別部３６０は、加算信号３５０のうちＢ１＋Ｂ０などが加算されているビットを抽出する。その後、例えば識別部３６０は、Ｂ１＋Ｂ０からは符号Ｂを生成し、伝送符号列３７０として出力する。典型的には、識別部３６０は、加算信号３５０の奇数ビットのみを抽出することによって、同一の符号から生成された符号が加算されているビットの抽出を行う。

ここで例えば、符号Ｂ１の量子化された振幅の値が１１であり、符号Ｂ０の量子化された振幅の値が８であるとすると、Ｂ１＋Ｂ０は１９である。ＡＤ変換器２２０の動作に基づき、符号が１を表す波形の振幅は５〜１５であるため、Ｂ１とＢ０の２つの振幅を加算すると、１０〜３０が１を表す値となる。したがって識別部３６０では、Ｂ１＋Ｂ０が１９であれば、符号Ｂは１であるものとして、伝送符号列３７０を生成する。
同様にして、符号が０を表す波形の振幅は０〜５であるため、２つの振幅を量子化した値を加算すると、０〜１０が０を表す値となる。例えばＣ１＋Ｃ０＝６であれば、識別部３６０は、符号Ｃは０であるものとして、伝送符号列３７０を生成する。

これにより、デジタルコヒーレント光伝送方式において、送信側で伝送符号列を複製して時間多重により伝送することで、光ファイバ伝送路中で発生する時間的に変動する様々な劣化、例えば隣接チャネルによる非線形効果の影響等を分散することができる。光ファイバ伝送路中の非線形光学効果の影響を低く抑えることができるため、高密度波長多重を行った光伝送システムにおける最大伝送距離を延伸することができる。
伝送信号の符号速度は元の伝送符号列の２倍になるため、そのままでは受信感度が３ｄＢ低下するが、受信側で２系列の受信信号を加算した後に識別する処理を行い、これによって受信感度を３ｄＢ改善できる。このため受信感度としては元の伝送符号列をそのまま伝送した場合と同等になる。

なお上記の実施例では、送信側遅延発生部３０において、第２の伝送符号列２０ｂは、第１の伝送符号列２０ａに対して１．５ビットの遅延が与えることで生成するものとして説明したが、２．５ビットの遅延や、３．５ビットの遅延が与えられていても良い。言い換えると、送信側遅延発生部３０において付与するＭビットの遅延について、Ｍ＝ｋ＋０．５（ｋは自然数）とすることができる。

＜実施の形態２＞
図４は、光送受信システム２の構成を示した図である。光送受信システム２は、光送信機１１と、光ファイバ伝送路１０１と、光受信機２０１を備える。

光送信機１１は、多重化符号列生成部９１ａと、光送信部９１ｂを備える。

多重化符号列生成部９１ａは、送信側遅延発生部３１を備える。

送信側遅延発生部３１は、入力された符号列にビット遅延を付与することで、新たな伝送符号列を生成する、伝送符号列生成部である。送信側遅延発生部３１は、第１の伝送符号列２１ａに対し、Ｍビット遅延を付与することにより第２の伝送符号列２１ｂを生成し、コヒーレント光送信器６１ｂに出力する。

光送信部９１ｂは、コヒーレント光送信器６１ａと、コヒーレント光送信器６１ｂと、偏波多重部８１を備える。

コヒーレント光送信器６１ａは、入力された符号列をＸ偏光の信号光に変換して送信する、Ｘ偏光用のコヒーレント光送信器である。より具体的には、コヒーレント光送信器６１ａは、入力された第１の伝送符号列２１ａを構成する符号を、Ｘ偏光の信号光７１ａに変換して、偏波多重部８１に出力する。

コヒーレント光送信器６１ｂは、入力された符号列をＹ偏光の信号光に変換して送信する、Ｙ偏光用のコヒーレント光送信器である。より具体的には、コヒーレント光送信器６１ｂは、送信側遅延発生部３１から入力された第２の伝送符号列２１ｂを構成する符号を、Ｙ偏光の信号光７１ｂに変換して、偏波多重部８１に出力する。

偏波多重部８１は、Ｘ偏光の信号光７１ａとＹ偏光の信号光７１ｂを偏波多重して信号光７１を生成し、光ファイバ伝送路１０１を介して光受信機２０１に送信する。

光ファイバ伝送路１０１は、偏波多重部８１から出力された信号光７１を、光受信機２０１が受信するまでの伝送経路である。

光受信機２０１は、光受信部２４１と、デジタル信号処理回路３０１を備える。光受信機２０１は、偏波ダイバーシチコヒーレント光受信方式を用いた受信機である。

光受信部２４１は、コヒーレント光受信器２１１と、ＡＤ変換器２２１ａ、２２１ｂを備える。

コヒーレント光受信器２１１は、偏波多重部８１から受信した信号光７１を、互いに直交する偏波成分に分けて電気信号に変換し、一方をＡＤ変換器２２１ａに出力し、他方をＡＤ変換器２２１ｂに出力する。なおコヒーレント光受信器２１１が生成する電気信号は、アナログ信号である。

ＡＤ変換器２２１ａ、２２１ｂは、コヒーレント光受信器２１１から入力された電気信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器２２１ａは、生成したデジタル信号を、デジタル信号処理回路３０１の半固定等化回路３１１ａに出力する。ＡＤ変換器２２１ｂは、生成したデジタル信号を、デジタル信号処理回路３０１の半固定等化回路３１１ｂに出力する。

デジタル信号処理回路３０１は、半固定等化回路３１１ａ、３１１ｂと、可変等化回路３２１ａ、３２１ｂと、伝送符号列再生部３８１を備える。

半固定等化回路３１１ａ、３１１ｂは、信号光７１が光ファイバ伝送路１０１を介して送信された際の、波長分散の補償を行う。半固定等化回路３１１ａは、ＡＤ変換器２２１ａから入力されたデジタル信号について補正を行い、可変等化回路３２１ａに出力する。半固定等化回路３１１ｂは、ＡＤ変換器２２１ｂから入力されたデジタル信号について補正を行い、可変等化回路３２１ｂに出力する。

可変等化回路３２１ａ、３２１ｂは、偏波分散の補償およびＸ偏波成分とＹ偏波成分の分離を行う。可変等化回路３２１ａは、半固定等化回路３１１ａから入力した信号について偏波分散の補償を行い、Ｘ偏波成分に分離された第１の受信信号２３１ａを生成して、受信側遅延発生部３３１に出力する。可変等化回路３２１ｂは、半固定等化回路３１１ｂから入力した信号について偏波偏波分散の補償を行い、Ｙ偏波成分に分離された第２の受信信号２３１ｂを生成して、加算部３４１に出力する。

伝送符号列再生部３８１は、受信側遅延発生部３３１と、加算部３４１と、識別部３６１を備える。

受信側遅延発生部３３１は、入力された信号に遅延を付与する回路である。具体的には、受信側遅延発生部３３１は、可変等化回路３２１ａから入力された第１の受信信号２３１ａに対し、Ｎビットの遅延を付与することで、遅延受信信号を生成する。ここで、遅延受信信号を第３の受信信号２３１ｃとする。受信側遅延発生部３３１は、第３の受信信号２３１ｃを、加算部３４１に出力する。

加算部３４１は、入力された２つの信号の加算を行う。具体的には、加算部３４１は、可変等化回路３２１ｂから入力した第２の受信信号２３１ｂと、受信側遅延発生部３３１から入力した第３の受信信号２３１ｃを加算し、加算信号３５１を生成する。加算部３４１は、加算信号３５１を識別部３６１に出力する。

識別部３６１は、加算部３４１から入力した加算信号３５１のうち、同じ符号が加算されたビットの符号を識別し、伝送符号列３７１として出力する。

次に、光送受信システム２の動作について説明する。最初に、信号送信側である光送信機１１の動作について説明する。

光送信機１１において、２分された第１の伝送符号列２１ａが、送信側遅延発生部３１とコヒーレント光送信器６１ａに入力される。なお、第１の伝送符号列２１ａを構成する符号を符号Ａ０、Ｂ０、Ｃ０・・・とする。

送信側遅延発生部３１は、第１の伝送符号列２１ａに対し、Ｍビットの遅延を付与することで第２の伝送符号列２１ｂを生成し、コヒーレント光送信器６１ｂに出力する。第２の伝送符号列２１ｂを構成する符号を符号Ａ１、Ｂ１、Ｃ１・・・とする。符号Ａ０とＡ１、符号Ｂ０とＢ１は同一の符号であり、他の符号についても同様である。

コヒーレント光送信器６１ａは、第１の伝送符号列２１ａに基づいてＸ偏光の信号光７１ａを生成し、偏波多重部８１に出力する。例えばコヒーレント光送信器６１ａは、符号の値が０であれば振幅０、符号の値が１であれば振幅１０である波形を出力する。

コヒーレント光送信器６１ｂは、送信側遅延発生部３１から入力された第２の伝送符号列２１ｂに基づいてＹ偏光の信号光７１ｂを生成し、偏波多重部８１に出力する。例えばコヒーレント光送信器６１ｂは、符号の値が０であれば振幅０、符号の値が１であれば振幅１０である波形を出力する。

偏波多重部８１は、Ｘ偏光の信号光７１ａと、Ｙ偏光の信号光７１ｂを偏波多重し、信号光７１を生成する。
図５は、偏波多重部８１に入力されるＸ偏光の信号光７１ａと、Ｙ偏光の信号光７１ｂである。Ｘ偏光の信号光７１ａの符号Ａ０、Ｂ０、Ｃ０・・・は、それぞれ１ビットであり、Ｙ偏光の信号光７１ｂの符号Ａ１、Ｂ１、Ｃ１・・・は、それぞれ１ビットである。送信側遅延発生部３１によって付与された遅延により、Ｙ偏光の信号光７１ｂは、Ｘ偏光の信号光７１ａに対して、１．５ビットだけ遅延した状態である。偏波多重部８１は、信号光７１を、光ファイバ伝送路１０１を介して光受信機２０１に送信する。

次に、信号受信側である光受信機２０１の動作について説明する。

コヒーレント光受信器２１１は、偏波多重部８１から受信した信号光７１について、互いに直交する偏波成分に分けてアナログ信号に変換し、一方をＡＤ変換器２２１ａに出力し、他方をＡＤ変換器２２１ｂに出力する。

ＡＤ変換器２２１ａは、コヒーレント光受信器２１１から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、半固定等化回路３１１ａに出力する。

ＡＤ変換器２２１ｂは、コヒーレント光受信器２１１から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、半固定等化回路３１１ｂに出力する。
ここで、光ファイバ伝送路１０１において、振幅方向に最大で５にあたるノイズが加えられると仮定すると、０を表す波形の振幅は０〜５、１を表す波形の振幅は５〜１５となる。例えばＡＤ変換器２２１ａ、２２１ｂは、アナログ信号の振幅の値を、０〜１５の１６段階に量子化する。

半固定等化回路３１１ａは、ＡＤ変換器２２１ａから入力された信号を、光ファイバ伝送路１０１を介して送受信した際の、波長分散の影響を受けていない状態の信号となるように補正する。半固定等化回路３１１ａは、補正した信号を、可変等化回路３２１ａに出力する。

半固定等化回路３１１ｂは、ＡＤ変換器２２１ｂから入力された信号を、光ファイバ伝送路１０１を介して送受信した際の、波長分散の影響を受けていない状態の信号となるように補正する。半固定等化回路３１１ｂは、補正した信号を、可変等化回路３２１ｂに出力する。

可変等化回路３２１ａは、半固定等化回路３１１ａから入力した信号について、偏波変動および偏波分散の補償を行うことにより第１の受信信号２３１ａを生成し、受信側遅延発生部３３１に出力する。

可変等化回路３２１ｂは、半固定等化回路３１１ｂから入力した信号について、偏波変動および偏波分散の補償を行うことにより第２の受信信号２３１ｂを生成し、加算部３４１に出力する。

受信側遅延発生部３３１は、可変等化回路３２１ａから入力された第１の受信信号２３１ａに対し、Ｎビットの遅延を付与することにより第３の受信信号２３１ｃを生成し、加算部３４１に出力する。より具体的には、受信側遅延発生部３３１は、光送信機１１の送信側遅延発生部３１において第２の伝送符号列２１ｂに与えられている遅延が１．５ビットであるため、第１の受信信号２３１ａに対して、１．５ビットの遅延を付与することで第３の受信信号２３１ｃを生成する。

加算部３４１は、入力された２つの信号の加算を行う。具体的には、加算部３４１は、可変等化回路３２１ｂから入力された第２の受信信号２３１ｂと、受信側遅延発生部３３１から入力された第３の受信信号２３１ｃを加算することで、加算信号３５１を生成し、識別部３６１に出力する。

ここで、図６は、第２の受信信号２３１ｂと第３の受信信号２３１ｃから、加算信号３５１を生成し、伝送符号列３７１を生成する様子を示している。具体的には、受信側遅延発生部３３１は、第１の受信信号２３１ａに対して１．５ビットの遅延を付与することで第３の受信信号２３１ｃを生成する。これにより、加算部３４１は、第２の受信信号２３１ｂと第３の受信信号２３１ｃで同じ符号の要素が加算される。言い換えると、ｔ１１〜ｔ１２間において、第３の受信信号２３１ｃの要素はＡ０、第２の受信信号２３１ｂの要素はＡ１であることに基づき、加算部３４１は、加算信号Ａ０＋Ａ１を生成する。また、ｔ１２〜ｔ１３間では、第３の受信信号２３１ｃの要素はＢ０、第２の受信信号２３１ｂの要素はＢ１であることに基づき、加算部３４１は、加算信号Ｂ０＋Ｂ１を生成する。以下、他の要素についても同様である。

識別部３６１は、加算部３４１から入力した加算信号３５１を識別し、伝送符号列３７１を出力する。例えば図６において、識別部３６１は、加算信号３５１のＡ０＋Ａ１から、符号Ａを生成する。その後、識別部３６１は、生成した符号Ａを伝送符号列３７１として出力する。他の符号についても同様である。

ここで例えば、符号Ｂ０の量子化された振幅の値が８であり、符号Ｂ１の量子化された振幅の値が１１であるとすると、Ｂ０＋Ｂ１は１９である。ＡＤ変換器２２１ａ、２２１ｂの動作に基づき、符号が１を表す波形の振幅は５〜１５であるため、Ｂ０とＢ１の２つの振幅を加算すると、１０〜３０が１を表す値となる。したがって識別部３６１では、Ｂ０＋Ｂ１が１９であれば、符号Ｂは１であるものとして、伝送符号列３７１を生成する。同様にして、符号が０を表す波形の振幅は０〜５であるため、２つの振幅を量子化した値を加算すると、０〜１０が０を表す値となる。例えばＣ０＋Ｃ１＝６であれば、識別部３６１は、符号Ｃは０であるものとして、伝送符号列３７１を生成する。

これにより、偏波直交方式を用いたデジタルコヒーレント光伝送方式において、送信側で伝送符号列を複製し、時間をずらして2つの偏波を用いて二重に伝送することができる。信号を二重化しない場合に比べて伝送信号のボーレートは２倍になるため、そのままでは受信感度が３ｄＢ低下するが、受信側で２つの偏波を用いて送られてきた受信信号を加算した後に識別処理しており、これによって受信感度が３ｄＢ改善している。このため受信感度としては、信号を二重化せずにそのまま伝送した場合と同等になる。
一方、本発明によると、元の伝送符号列と複製した伝送符号列について、時間と偏波をずらして伝送しているため、光ファイバ伝送路中で発生する時間的に変動する様々な劣化、例えば隣接チャネルによる非線形効果の影響等が分散される。

＜実施の形態３＞
図７は、光送受信システム３の構成を示した図である。光送受信システム３は、光送信機１２と、光ファイバ伝送路１０２と、光受信機２０２を備える。

光送信機１２は、多重化符号列生成部９２ａと、光送信部９２ｂを備える。

多重化符号列生成部９２ａは、符号変換部３２と、多重部４２を備える。

符号変換部３２は、入力された伝送符号列を相補符号に変換することで、新たな伝送符号列を生成する、伝送符号列生成部である。ここで図８は、コンスタレーション図上におけるＱＰＳＫ変調方式の伝送信号のマッピングを示したものである。ＱＰＳＫ変調方式では１タイムスロットで同時に２ビットの符号を一組として伝送する。ここでＩＱ軸の原点をはさんで対称に位置する符号、すなわち（００）と（１１）、（１０）と（０１）はお互いに相補的な符号であり、対応する変調信号は互いにπだけ位相がずれている。
符号変換部３２は、光送信機１２に入力された第１の伝送符号列２２ａを入力し、第２の伝送符号列２２ｂを生成して、多重部４２に出力する。第２の伝送符号列２２ｂは、第１の伝送符号列２２ａに対し、相補符号列である。

多重部４２は、入力された２つの符号列を多重する回路である。具体的には多重部４２は、第１の伝送符号列２２ａと、符号変換部３２から出力された第２の伝送符号列２２ｂを入力して多重し、多重化符号列５２を生成する。多重部４２は、多重化符号列５２をコヒーレント光送信器６２に出力する。

光送信部９２ｂは、コヒーレント光送信器６２を備える。

コヒーレント光送信器６２は、入力された多重化符号列５２を信号光７２に変換し、光ファイバ伝送路１０２を介して、光受信機２０２に送信する。

光ファイバ伝送路１０２は、コヒーレント光送信器６２から出力された信号光７２を、光受信機２０２が受信するまでの伝送経路である。

光受信機２０２は、光受信部２４２と、デジタル信号処理回路３０２を備える。

光受信部２４２は、コヒーレント光受信器２１２と、ＡＤ変換器２２２を備える。

コヒーレント光受信器２１２は、コヒーレント光送信器６２から受信した信号光７２を、電気信号に変換し、ＡＤ変換器２２２に出力する。ここで、コヒーレント光受信器２１２が生成する電気信号は、アナログ信号である。

ＡＤ変換器２２２は、コヒーレント光受信器２１２から入力された電気信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器２２２は、生成したデジタル信号を、デジタル信号処理回路３０２に出力する。

デジタル信号処理回路３０２は、半固定等化回路３１２と、可変等化回路３２２と、伝送符号列再生部３８２を備える。

半固定等化回路３１２は、信号光７２が光ファイバ伝送路１０２を介して送信された際の、波長分散の補償を行う。より具体的には、半固定等化回路３１２は、ＡＤ変換器２２２から入力された信号について、波長分散の影響を受けていない状態の信号となるように補正する。半固定等化回路３１２は、補正した信号を、可変等化回路３２２に出力する。

可変等化回路３２２は、偏波変動および偏波分散の補償を行う。より具体的には、可変等化回路３２２は、半固定等化回路３１２から入力した信号について、偏波変動および偏波分散の補償を行った第１の受信信号２３２ａを生成し、受信側遅延発生部３３２と、減算部３４２に出力する。

伝送符号列再生部３８２は、受信側遅延発生部３３２と、減算部３４２と、識別部３６２を備える。

受信側遅延発生部３３２は、入力された信号に遅延を付与する回路である。具体的には、受信側遅延発生部３３２は、可変等化回路３２２から入力された第１の受信信号２３２ａに対し、２タイムスロット分の遅延を付与することにより遅延受信信号を生成する。ここで、遅延受信信号を第２の受信信号２３２ｂとする。受信側遅延発生部３３２は、第２の受信信号２３２ｂを、減算部３４２に出力する。

減算部３４２は、入力された２つの信号の減算を行う。具体的には、減算部３４２は、可変等化回路３２２から入力した第１の受信信号２３２ａと、受信側遅延発生部３３２から入力した第２の受信信号２３２ｂを減算し、差分信号３５２を生成する。減算部３４２は、差分信号３５２を識別部３６２に出力する。

識別部３６２は、減算部３４２から入力した差分信号３５２のうち、同じ符号が減算されたビットの符号を識別し、伝送符号列３７２として出力する。

次に、光送受信システム３の動作について説明する。最初に、信号送信側である光送信機１２の動作について説明する。

光送信機１２において、２分された第１の伝送符号列２２ａが、符号変換部３２と多重部４２に入力される。

符号変換部３２は、第１の伝送符号列２２ａに対し、符号の変換を行うことで第２の伝送符号列２２ｂを生成し、多重部４２に出力する。図９は、第１の伝送符号列２２ａと、第２の伝送符号列２２ｂに基づき、多重化符号列５２を生成する状態を示した図である。第１の伝送符号列２２ａが例えばＡ（００）,Ｂ（１０）,Ｃ（１１）,Ｄ（００）,Ｅ（０１）・・・であった場合、第２の伝送符号列２２ｂはＡ'（１１）,Ｂ'（０１）,Ｃ'（００）,Ｄ'（１１）,Ｅ'（１０）・・・となる。

多重部４２は、第１の伝送符号列２２ａと第２の伝送符号列２２ｂを多重化することで、多重化符号列５２を生成し、コヒーレント光送信器６２に出力する。具体的には、多重部４２では、第１の伝送符号列２２ａと、第２の伝送符号列２２ｂが交互に多重され、多重化符号列５２はＡ（００），Ｂ（１０），Ａ'（１１），Ｂ'（０１），Ｃ（１１），Ｃ'（００），Ｄ'（１１),Ｄ（００），Ｅ（０１）・・・となる。

コヒーレント光送信器６２は、多重化符号列５２をＱＰＳＫ変調された信号光７２に変換し、光ファイバ伝送路１０２を介して、光受信機２０２に送信する。

次に、信号受信側である光受信機２０２の動作について説明する。

コヒーレント光受信器２１２は、コヒーレント光送信器６２から受信した信号光７２を、アナログ信号に変換し、ＡＤ変換器２２２に出力する。

ＡＤ変換器２２２は、コヒーレント光受信器２１２から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、半固定等化回路３１２に出力する。

半固定等化回路３１２は、ＡＤ変換器２２２から入力された信号を、光ファイバ伝送路１０２を介して送受信した際の、波長分散の影響を受けていない状態の信号となるように補正する。半固定等化回路３１２は、補正した信号を、可変等化回路３２２に出力する。

可変等化回路３２２は、半固定等化回路３１２から入力した信号について、偏波変動および偏波分散の補償を行うことにより第１の受信信号２３２ａを生成し、受信側遅延発生部３３２と、減算部３４２に出力する。

受信側遅延発生部３３２は、可変等化回路３２２から入力された第１の受信信号２３２ａに対し、２タイムスロット分の遅延を付与することにより、第２の受信信号２３２ｂを生成し、減算部３４２に出力する。

減算部３４２は、入力された２つの信号の減算を行う。具体的には、減算部３４２は、可変等化回路３２２から入力された第１の受信信号２３２ａと、受信側遅延発生部３３２から入力された第２の受信信号２３２ｂを減算することで、差分信号３５２を生成し、識別部３６２に出力する。

図１０は、第１の受信信号２３２ａと第２の受信信号２３２ｂに基づいて、差分信号３５２を生成し、伝送符号列３７２を生成した状態を示した図である。
減算部３４２は、第２の受信信号２３２ｂのＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆのタイムスロットに対しては第１の受信信号２３２ａのＡ'、Ｂ'、Ｃ'、Ｄ'、Ｅ'、Ｆ'を減算する。両者は互いに相補的、すなわち同符号の位相がπだけずれた信号であるため、減算すると振幅が２倍のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆという信号となる。これに対して、減算部３４２は、第２の受信信号２３２ｂのＡ'、Ｂ'、Ｃ'、Ｄ'のタイムスロットに対しては、相関関係がない第１の受信信号２３２ａのＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆを減算し、その差分信号３５２はＡ'−Ｃ、Ｂ'−Ｄ、Ｃ'−Ｅ、Ｄ'−Ｆというランダムな信号になる。

識別部３６２は、差分信号３５２のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆのタイムスロットに対して信号識別を行い、伝送符号列３７２を出力する。例えば識別部３６２は、特定の周波数ｆ０のクロックでシリアルパラレル変換を行い、ｆ０／２のタイミングで読みだすことで、差分信号３５２から信号を取り出す。

これにより、デジタルコヒーレント光伝送方式において、送信側で元の信号と相補関係にある伝送符号列を複製し、時間をずらして二重に伝送することができる。伝送信号の符号速度は元の伝送符号列の２倍になるため、そのままでは受信感度が３ｄＢ低下するが、受信側で２系列の互いに相補関係にある信号を減算した後に識別する処理を行なっており、これによって減算を行った後の振幅は２倍となり、受信感度は３ｄＢ改善される。このためトータルの受信感度としては元の伝送符号列をそのまま伝送した場合と同等になる。
一方、本発明によると、元の伝送符号列と複製した伝送符号列を、時間をずらして多重した状態で伝送しているため、光ファイバ伝送路中で発生する時間的に変動する様々な劣化、例えば隣接チャネルによる非線形効果の影響等が分散される。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば実施の形態２において、光送信機１１で遅延が付与される偏波信号は、Ｘ偏波信号であってもよくＹ偏波信号であっても良い。なおこの場合には、光受信機２０１において遅延が付与される信号も、光送信機１１で遅延が付与される偏波方向に基づいて変更する必要がある。

１ 光送受信システム
２ 光送受信システム
３ 光送受信システム
１０、１１、１２ 光送信機
３０、３１ 送信側遅延発生部
３２ 符号変換部
４０、４２ 多重部
５０、５２ 多重化符号列
６０、６１ａ、６１ｂ、６２ コヒーレント光送信器
８１ 偏波多重部
９０ａ、９１ａ、９２ａ 多重化符号列生成部
９０ｂ、９１ｂ、９２ｂ 光送信部
１００、１０１、１０２ 光ファイバ伝送路
２００、２０１、２０２ 光受信機
２１０、２１０、２１２ コヒーレント光受信器
２２０、２２１ａ、２２１ｂ、２２２ ＡＤ変換器
２４０、２４１、２４２ 光受信部
３００、３０１、３０２ デジタル信号処理回路
３１０、３１１ａ、３１１ｂ、３１２ 半固定等化回路
３２０、３２１ａ、３２１ｂ、３２２ 可変等化回路
３３０、３３１、３３２ 受信側遅延発生部
３４０、３４１ 加算部
３４２ 減算部
３６０、３６１、３６２ 識別部
３８０、３８１、３８２ 伝送符号列再生部

Claims (9)

1. 伝送符号列を光信号に変換して送信する光送信機と、前記光信号を受信し、伝送符号列を生成する光受信機とを備える光伝送システムであって、
   前記光送信機は、
   前記伝送符号列に含まれる符号のそれぞれについて、時間的に離間して同一又は所定変換規則により変換された符号が複数回出現するように多重化する多重化符号列生成部と、
   前記多重化符号列生成部において生成された多重化符号列を光信号に変換して送信する光送信部を有し、
   前記光受信機は、
   前記光送信機から送信された光信号を受信して符号列に変換する光受信部と、
   前記光受信部によって変換された符号列に含まれる、相互に対応する複数の符号の値に基づいて符号の識別を行うことにより、伝送符号列を再生する伝送符号列再生部を有する光伝送システム。
2. 前記伝送符号列再生部は、前記光受信部によって変換された符号列に含まれる符号の値と、相互に対応する複数の符号が実質的に同一タイミングとなるように当該符号列を遅延させることにより生成した遅延符号列に含まれる符号の値に基づいて符号の識別を行うことを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
3. 前記多重化符号列生成部は、
   前記伝送符号列を所定量遅延させて遅延符号列を生成する手段と、
   生成した遅延符号列と、前記伝送符号列のそれぞれより、符号を交互に抽出し、時分割多重することによって多重化符号列を生成する手段とを有することを特徴とする請求項１又は２記載の光伝送システム。
4. 前記多重化符号列生成部は、
   前記伝送符号列を所定量遅延させて遅延符号列を生成する手段と、
   前記伝送符号列と、前記遅延符号列とを出力する手段とを有し、
   前記光送信部は、
   前記伝送符号列を第１の偏光の信号光に変換する手段と、
   前記遅延符号列を第２の偏光の信号光に変換する手段と、
   前記第１の偏光の信号光と、前記第２の偏光の信号光を偏波多重する手段とを有し、
   前記光受信部は、
   前記光送信機から送信された光信号を受信して伝送符号列と、前記遅延符号列に変換する手段を有し、
   前記伝送符号列再生部は、
   前記伝送符号列に対して前記多重化符号列生成部において遅延させた遅延量に応じた遅延量だけ遅延させる手段と、
   前記伝送符号列に含まれる符号の値と、前記遅延符号列において対応する符号の値に基づいて符号の識別を行う手段とを有する請求項１又は２記載の光伝送システム。
5. 前記伝送符号列再生部は、相互に対応する複数の符号の値を加算し、加算後の値と閾値とを比較することにより、符号の識別を行うことを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の光伝送システム。
6. 前記多重化符号列生成部は、
   伝送符号列に含まれる２ビットの符号からなる第１のタイムスロットを複数含む第１の伝送符号列と、前記第１のタイムスロットに含まれる２ビットの符号の相補符号を含む第２のタイムスロットを複数含む第２の伝送符号列とを生成する手段と、
   前記第１の伝送符号列から抽出された二つの第１のタイムスロットと、前記第２の伝送符号列から抽出された二つの第２のタイムスロットとを交互に連続させることにより多重化する手段とを有し、
   前記光送信部は、前記第１、第２のタイムスロットに含まれる２ビットの符号に応じて位相を決定して、ＱＰＳＫ変調方式で変調することにより光信号に変換し、
   前記光受信部は、
   前記光送信機から送信された光信号を受信して復調することにより、符号列に変換する手段を有し、
   前記伝送符号列再生部は、
   前記符号列に対して所定遅延量だけ遅延させる手段と、
   前記符号列に含まれる符号の値と、遅延させた符号列において対応する相補符号である符号の値に基づいて符号の識別を行う手段とを有することを特徴とする請求項１又は２記載の光伝送システム。
7. 前記伝送符号列再生部は、
   前記符号列に含まれる符号の値と、遅延させた符号列において対応する相補符号である符号の値を減算する手段と、
   減算結果に基づいて符号の識別を行う手段を有することを特徴とする請求項６記載の光伝送システム。
8. 前記光信号は、コヒーレント光であることを特徴とする請求項１〜７記載の光伝送システム。
9. 伝送符号列を光信号に変換して送信し、前記光信号を受信し、伝送符号列を生成する光伝送方法であって、
   前記伝送符号列に含まれる符号のそれぞれについて、時間的に離間して同一又は所定変換規則により変換された符号が複数回出現するように多重化するステップと、
   前記生成された多重化符号列を光信号に変換して送信するステップと、
   送信された光信号を受信して符号列に変換するステップと、
   変換された符号列に含まれる、相互に対応する複数の符号の値に基づいて符号の識別を行うことにより、伝送符号列を再生するステップを有する光伝送方法。

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