JP2015008459A - 適合実効速度における光伝送のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適合実効速度における光伝送のための方法および装置を提供する。【解決手段】送信端末と受信端末との間において一次光信号Ｓ１によりデジタル・データ１１を送信する方法は、送信端末と受信端末との間の光波劣化を特徴づける等級１２を決定するステップと、光波の劣化を特徴づける等級１２の減少関数により送信チャネル１３の個数（Ｎλ）を決定するステップと、デジタル・データ１１を複数の送信チャネル１３に分配するステップと、送信チャネル１３に分配されたデジタル・データ１１を使用して種々の波長の光信号１５を変調するステップと、光信号１５の波長多重化により一次光信号Ｓ１を生成するステップと、送信端末から受信端末へ、少なくとも送信チャネル１３の個数（Ｎλ）を含む送信構成１０２を送るステップとを含む。【選択図】図２

Description

本発明は、実効データ転送速度が伝播チャネル上の擾乱の関数として適合される光信号伝送方法に関する。本発明は、かかる方法を実行するために設計された光信号伝送装置にも関する。

光信号による通信は、光の伝播を使用して２つの離隔点間の通信チャネル上で情報を伝送する既知の技術である。それは、人工衛星相互間または人工衛星と地上固定端末間に情報を交換するためにすでに使用されおり、また、地上光ファイバ電気通信ネットワークにおいて一般的に使用されている。光信号、たとえば有効データにより変調されたレーザー・ビームは、送信端末から受信端末に送られる。一般的に、光伝送装置の通信チャネルは、何もない空間（大気圏、宇宙）、海洋環境、光導波路または光に対して透明なその他の媒体とすることができる。これらの種々の媒体経由で光信号を伝送する状態は、時間的または空間的に変化するであろう。これらの擾乱は、受信端末により受信される光信号の質の劣化を引き起こし（減衰信号、ランダム位相）、かつ伝送されたデータを変化させることがある。

図１に示すように、人工衛星Ｓには、一次光信号Ｓ_１を使用してデジタル信号を地上Ｔに位置する受信端末Ｔ_Ｒに送る送信端末Ｔ_Ｅが設けられる。地球の大気は、２つの端末間の信号伝播を乱し、それによりデジタル・データの伝送エラーを引き起こすことがある。光伝送を通信チャネル上の擾乱Ｐに適合させる種々の技術が開発されてきた。レーザー信号により送られるデジタル・データの符号化率をレーザー・ビームの伝播状態の関数として適合させるレーザー信号使用光伝送方法について記述する仏国特許第２９５７２１４号明細書は、特に有名である。光伝送に対するこれらの擾乱Ｐの影響を考慮するために受信端末から送られて送信端末により受信される二次光信号Ｓ_２の使用が知られている。送信端末により受信される二次光信号Ｓ_２により特徴づけられる光信号の伝播状態は、符号化率ひいては実効速度をリアル・タイムで適合させることを可能にする。低い符号化率は、高度に擾乱される光伝送の場合に使用する。この場合、送出される信号中の実効デジタル・データは、高い冗長性を有している。

既知の解決方法による実効速度の適合は、中程度の振幅の擾乱の場合にのみ、またはインターレースに関係する場合に限られた継続時間の著しい擾乱の場合にのみ、伝送の継続を可能にする。著しい減衰が起きた場合、または実際に予測可能なインターレース期間との関係において長過ぎる期間にわたり減衰が起きた場合、これらの既知の方法は、満足できる実効速度を提供しない。したがって、送信チャネル上の長期擾乱中に伝送される実効速度を最善に適合化しつつ、この期間内において実効速度の適合の微調整を可能にする光伝送方法を使用することが望ましい。

仏国特許発明第２９５７２１４号明細書

本発明の目的は、波長多重化と可変レート符号化の両方を使用して光波の伝送状態の長い変動期間にわたり実効速度を最善に適合化することにより、これらの問題を克服する代替解決方法を提案することである。

この目的のために、本発明は、送信端末と受信端末間において一次光信号を使用するデジタル・データ伝送方法に関する。この方法は、
− 送信端末と受信端末間の光波劣化を特徴づける等級を決定するステップと、
− 光波劣化を特徴づける等級の第１階段状減少関数により送信チャネルの個数を決定するステップと、
− 複数の送信チャネルにデジタル・データを分配するステップと、
− 送信チャネル数と同数の種々の波長の光信号を変調するステップであって、これらの光信号のそれぞれは、送信チャネルの１つにそれぞれ分配されたデジタル・データにより変調されるステップと、
− 光信号の波長多重化により一次光信号を生成するステップと、
− 送信端末から受信端末へ送信設定を送るステップであって、この送信設定は、少なくとも送信チャネルの個数を含むステップと
を含むことを特徴とする。

本発明は、送信端末および受信端末を含む、一次光信号を使用してデジタル・データを伝送する装置にも関し、前記送信端末は、
− 複数の送信チャネルにデジタル・データを分配し、かつそれを送信する手段を含む処理装置と、
− 種々の波長の光信号を送り出すことができる光源であって、これらの光源のそれぞれは、処理装置により送信チャネル上で送信されるデジタル・データの関数として前記光源の光信号を変調する手段を有する、光源と、
− 光源により送り出された光信号の波長多重化により一次光信号を生成することができる波長マルチプレクサと、
− 送信端末と受信端末間の光波劣化を特徴づける等級を決定する手段と、
− 処理装置に設けられ、光源の個数以下の多数の送信チャネルにデジタル・データを分配することができる分配モジュールと、
− 処理装置に設けられ、光波劣化を特徴づける等級の階段状減少関数により送信チャネル数を決定することができる制御モジュールと、
− 送信チャネル数以下の多数の光源の起動手段であって、一次光信号は、このように起動された光源により送り出される光信号を多重化することにより生成され、光信号のそれぞれは、デジタル・データにより変調される、手段と
を含む。

以下の図面において例示として示す実施形態の詳細記述において、本発明について、さらに説明するとともにその他の長所についても触れる。

すでに言及した図１は、この方法を実現できる人工衛星と地球との間の光伝送の例を示す。 図２は、本発明による光伝送送信端末の主要な機能モジュールを示す。 図３は、本発明による光伝送受信端末の主要な機能モジュールを示す。 図４ａは、本発明の第１実施形態による送信端末の機能構造を示す。 図４ｂは、本発明の第１実施形態による受信端末の機能構造を示す。 図５ａは、本発明の第２実施形態による送信端末の機能構造を示す。 図５ｂは、本発明の第２実施形態による受信端末の機能構造を示す。 図６は、本発明の第３実施形態による受信端末の機能構造を示す。 図７は、既知先行技術による光伝送方法の動作原理を示す。 図８ａは、本発明の変形による光伝送方法の動作原理を示す。 図８ｂは、本発明の変形による光伝送方法の動作原理を示す。

簡略化のため、すべての図面において同じ要素は同じ参照記号により示されている。

光信号によりデジタル・データを送信する装置は、第１に送信端末Ｔ_Ｅおよび第２に受信端末Ｔ_Ｒを含み、それらの主要機能モジュールを、それぞれ、図２および図３に示す。

図２に示すとおり、送信端末Ｔ_Ｅは、以下を含む：
− デジタル・データ１１を送信チャネル１３に分配、かつ送信する手段を含む処理装置１０、
− 種々の波長の光信号１５を送り出すことができる光源１４であって、光源１４のそれぞれは、前記光源１４の光信号１５を送信チャネル１３上に処理装置１０により送られてきたデジタル・データ１１の関数として変調する手段を含む、光源１４、
− 光源１４により送り出された光信号１５の波長多重化により光信号１７を生成することができる波長マルチプレクサ１６、
− 波長マルチプレクサ１６により送り出された光信号１７の増幅により一次光信号Ｓ_１を生成することができる光出力増幅器１８、
− 一次光信号Ｓ_１を受信端末Ｔ_Ｒに送信する光インターフェース１９、
− 受信端末Ｔ_Ｒにより送信された二次光信号Ｓ_２を受信する光インターフェース２０であって、送信端末Ｔ_Ｅと受信端末Ｔ_Ｒとの間の光波劣化を特徴づける等級１２は、受信端末Ｔ_Ｒにより送信端末Ｔ_Ｅに送られた光信号Ｓ_２の受信により測定される、光インターフェース２０。この段階で注目すべきは、この光受信インターフェース２０は、本発明による装置の１つの選択肢であることである。この劣化に関する予測が利用できる場合、この光受信インターフェースを設ける必要はない、
− 三次信号Ｓ_３を受信端末Ｔ_Ｒに送信する装置１００であって、三次信号Ｓ_３は、受信端末Ｔ_Ｒが一次光信号Ｓ_１経由で送り出された実効データ１１を処理することを可能にする送信設定１０２を伝える、装置１００。以下において述べるように、送信設定１０２は、受信端末Ｔ_Ｒが一次光信号Ｓ_１を処理できるようにするために、少なくとも、実効データの伝送に使用された送信チャネル１３の個数を含む。この段階で注目するべきは、送信装置１００は、本発明による装置の１つの選択肢であることである。両端末間の送信設定１０２の送信を可能にする別案選択肢について、以下において詳述する；これらの別案選択肢は、送信装置１００の設置を必要としない。

図３に示すとおり、受信端末Ｔ_Ｒは、以下を含む：
− 送信端末Ｔ_Ｅにより送り出された一次光信号Ｓ_１を受信する光インターフェース２１、
− 一次光信号Ｓ_１を増幅することにより光信号２３を生成することができる光増幅器２２、
− 光信号２３を逆多重化することにより種々の波長の光信号２５を生成することができる波長デマルチプレクサ２４、
− 種々の波長の光信号２５のそれぞれを電気信号２７に変換することができる変換器２６、
− 電気信号２７を再結合して送信端末Ｔ_Ｅにより送信されたデジタル・データ１１を再構成する手段を含む処理装置２８、
− 光源２９および二次光信号Ｓ_２を送信端末Ｔ_Ｅに送信することができる光送信インターフェース３０。光受信インターフェース２０の場合のように、この光送信インターフェース３０の設置は、本発明の１つの選択肢である。光波の劣化に関する予測が利用できる場合、この光受信インターフェース３０を設ける必要はない、
− 送信端末Ｔ_Ｅにより送り出された三次信号Ｓ_３を受信する装置１０１；この三次信号は、受信端末Ｔ_Ｒが一次光信号Ｓ_１を処理することを可能にする送信設定１０２を伝達する。送信装置１００の場合と同様に、受信装置の設置は、本発明における１つの選択肢である。受信装置１０１の設置を必要としない別案選択肢の詳細について以下において述べる。

送信端末Ｔ_Ｅと受信端末Ｔ_Ｒとの間の光波の伝送状態は、送信端末により二次光信号Ｓ_２の受信特性（送信端末Ｔ_Ｅと受信端末Ｔ_Ｒとの間の光波劣化を特徴づける等級１２と呼ばれる）により測定される。これは、伝送状態を表す等級を送信装置にリアル・タイムで与え、それにより送信装置がデジタル・データの送信を連続的に適合させることを可能にする。このように、本発明による送信端末は、送信端末Ｔ_Ｅと受信端末Ｔ_Ｒとの間の光波劣化を特徴づける等級１２を測定する手段を含んでいる。有利なことに、光波劣化を特徴づける等級１２は、送信端末Ｔ_Ｅにより受信される二次光信号Ｓ_２の受信出力または受信方向である。別の実施形態では、送信端末Ｔ_Ｅと受信端末Ｔ_Ｒとの間の光波の伝送状態も既知であり、既定の様態で進行する。それは、たとえば、人工衛星の軌道情報に基づいて予測することができる。

送信装置は、論理的に、最大送信チャネル数Ｎ_ｍａｘと呼ばれる同数の光源１４および変換器２６を含んでいる。以下において詳しく述べるように、送信装置は、最大送信チャネル数Ｎ_ｍａｘの増大につれて広くなる擾乱範囲に対処することを可能にする。しかし、この数が大き過ぎる場合、ハードウェアの問題がより複雑化する。

本発明は、第１に、多重化される波長の数を送信端末と受信端末との間の光波の伝送状態に適合させる光伝送方法に関する。これを行うために、本発明による方法は、
− 送信端末Ｔ_Ｅと受信端末Ｔ_Ｒとの間の光波劣化を特徴づける等級１２を決定するステップと、
− 光波劣化を特徴づける等級１２の第１階段状減少関数により送信チャネル１３の個数Ｎλを決定するステップと、
− デジタル・データ１１を送信チャネル１３に分配するステップと、
− 送信チャネル数Ｎλと同数の種々の波長の光信号１５を変調するステップであって、これらの光信号１５のそれぞれは、送信チャネル１３の１つにそれぞれ分配されるデジタル・データ１１により変調されるステップと、
− 光信号１５の波長多重化により一次光信号（Ｓ_１）を生成するステップと、
− 送信設定１０２を送信端末Ｔ_Ｅから受信端末Ｔ_Ｒへ送り出すステップであって、送信設定１０２は、少なくとも、送信チャネル１３の個数Ｎλを含むステップと
を含む。

送信端末と受信端末との間のデジタル・データ伝送セッション中、この方法は、伝送状態に適するように送信チャネル１３の個数をリアル・タイムで適合させる。したがって、伝送状態が良好である場合、この方法は、大きい数Ｎλの送信チャネル、たとえば、最大送信チャネル数Ｎ_ｍａｘに等しい個数の送信チャネルを使用する。多重化後に得られる光信号のビット・レートは、光源のビット・レートの和に等しく、増幅器１８により与えられる光出力は、使用される種々の光源１４間で共用される。伝送状態が悪化した場合、使用する送信チャネル１３の個数を低減することにより信号の質を維持することが可能である。したがって、増幅段階後において増幅器１８により与えられる一次光信号Ｓ_１の光出力は、低減された個数の光源１４に集中され、受信信号対雑音比の改善およびその効果としての受信端末により受信されるデジタル・データのビット誤り率の低減に役立つ。

伝送の質を改善するために、送出されるデジタル・データを符号化することも可能である。符号化は、一般的に、送出されるデジタル・データに実効情報との関係における冗長性を付加することを含む。たとえば、システマティック・コードの場合、この冗長性は、伝送後に受信される実効信号中の潜在的誤りを検出するパリティ・ビットを付加することを含み得る。したがって、送信されるビット・レートは、実効情報の２進値に対応する実効ビット・レートと符号化操作により生ずる冗長ビット・レートの和となる。一般的に、システマティックまたは非システマティック・コードいずれの場合も、符号化率ηは、実効ビット・レートとエンコーダの出力、すなわち、符号化後の出力ビット・レートと間の比として定義される。

有利なことに、この方法は、
− 光波劣化を特徴づける等級１２の第２減少関数を使用して符号化率ηを決定するステップと、
− 上記により決定された符号化率ηに従って、送信チャネル１３のそれぞれに分配されたデジタル・データ１１を符号化するステップと
を含む。

この場合、送信設定１０２は、送信チャネル１３の個数Ｎλのほかに、受信端末Ｔ_Ｒにより受信された実効データの適合復号を可能にする符号化率ηを含む。

デジタル・データを処理する別の技術は、送信されるデータのインターレースを含む。この技術は、一定の誤り訂正符号の訂正能力を、その誤り訂正符号をそのままで使用する場合よりも長い誤りビット・シーケンスに拡張することを可能にする。このような誤りビット・シーケンスは、伝送状態が比較的長い期間にわたり激しく劣化した場合に生ずることがある。インターレースの原理は、符号化されたビットを送信する前に所定の方法に従って混合し、受信後に復号する前にそれらの順序を同じ方法に従って元に戻すことである。したがって、伝播チャネルにおいて長時間継続した減衰事象により著しく劣化された信号サンプルは、使用されるコードの訂正能力を超えないより短い誤りシーケンスにわたり分散される。

有利なことに、この方法は、送信チャネル１３のそれぞれに分配されたデジタル・データ１１を対象とするインターレース・ステップを含む。この場合、送信設定１０２は、送信チャネル１３の個数Ｎλ、および可能性として符号化率η、使用されたインターレース方法に関する設定情報（受信端末Ｔ_Ｒにより受信された実効データの適合逆インターレースを可能にする）も含む。かかる設定情報は、インターレースをオプションとすること、またはいくつかの事前定義インターレース関数から選択することを可能にする。インターレースが波形により決定される場合には、送信設定を送る必要はない。

送信設定１０２を受信端末に送るために、三次信号Ｓ_３を受信端末Ｔ_Ｒの装置１０１に送る装置１００を送信端末Ｔ_Ｅ上に設けることを含む第１のオプションに言及した。有利なことに、三次信号Ｓ_３は、実際の実効データを送るためにすでに使用されているものすべてと異なる波長、すなわち、実効データ１１を運ぶ光信号１５の波長と異なる波長を有する光信号とすることができる。この場合、送信装置１００は、レーザー光源、光信号の変調機能、符号化機能、可能性として出力増幅器、および可能性として伝播環境との結合を可能にする光インターフェース（たとえば、空間光伝送の場合の副望遠鏡）を含むことができる。ここで、三次信号Ｓ_３を送り出す装置１００の光インターフェースは、二次信号Ｓ_２を受信する光インターフェース２０と結合され得ることにも注目するべきである。

受信後、受信装置１０１は、したがって、受信インターフェース（たとえば、望遠鏡）および可能性として入力増幅、復調および復号機能を含む。この光伝送は低速とし、それにより非常に高い符号化率および通信チャネル上の擾乱Ｐに対して非常に頑健なリンクを可能にすることが好ましい。したがって、伝送状態が非常に厳しく劣化している場合、送信設定１０２の伝送リンクの喪失は、伝送状態が実効データの伝送のためには悪過ぎることを必然的に意味する。注目すべきことは、この付加送信装置が、受信端末の方向・捕捉・追尾システムのための自動追跡ビーコンのようなその他の機能も果たし得ることである。

別の実施形態では、三次信号Ｓ_３は、ハイパー周波数信号とすることができる。この場合、有利なことに既知の人工衛星地上間伝送技術を使用することができる。送信されるデータの数量、すなわち、送信設定１０２の内容は、この場合、非常に少なく、したがってその送信は特に問題をもたらさないからである。

三次信号Ｓ_３の送信装置または受信装置１００、１０１の設置を必要とせずに、送信設定１０２の受信端末への送出を可能にする代案選択肢について、以下において述べる。

図４ａおよび４ｂは、それぞれ、本発明の第１実施形態による送信端末および受信端末の機能構造を示す。

上述したように、伝送装置の送信端末は、デジタル・データ１１を分配するために使用される処理装置１０を含んでいる。この伝送装置は、したがって、並列化モジュールとも呼ばれ、処理装置１０に設けられる分配モジュール４０を含んでいる。このモジュールは、デジタル・データ１１を最大送信チャネル数Ｎ_ｍａｘ以下のＮλ個の送信チャネル１３に分配することができる。通信セッション中、送信チャネル１３の個数Ｎλは、可変であり、波劣化を特徴づける等級の関数として調整される。処理装置１０に設けられる制御モジュール４１は、光波劣化を特徴づける等級１２の第１階段状減少関数により送信チャネル１３のこの個数Ｎλを決定することができる。

処理装置１０は、送信チャネル１３のそれぞれに分配されたデジタル・データ１１の符号化モジュールおよび／またはインターレース・モジュール４２も含んでいる。通信セッション中、符号化モジュール４２のそれぞれで使用される符号化率ηは、可変であり、光波劣化を特徴づける等級１２の関数として調整される。制御モジュール４１は、光波劣化を特徴づける等級１２の第２減少関数を使用してこの符号化率ηを決定することができる。

送信チャネル１３に分配され、好ましくは符号化かつインターレース化される実効データ１１は、次に光源１４により生成される光信号１５を変調するために使用される。この装置は、したがって、送信チャネル１３の個数Ｎλに等しい個数の光源１４を起動する手段を含んでいる。これらの起動手段は、とりわけ、送信チャネル１３に分配されたデジタル・データを供給された光源からの光ビームの放射を可能にする光スイッチを含んでいる。

次に、前記起動手段により起動された光源１４から放射された光信号１５を多重化することにより一次光信号Ｓ_１が生成され、かつ光信号１５のそれぞれがデジタル・データ１３により変調される。波長マルチプレクサ１６は、図４ａ上でＷＤＭと表記されているが、これは、Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ（波長分割多重化）を表す。マルチプレクサ１６により送信された光信号１７の光出力は、所定の合計光出力に従って送信前に増幅され得る。

上述したように、送信設定１０２は、専用装置および三次信号Ｓ_３を使用して送ることができる。それは、一次光信号Ｓ_１を使用して送ることもできる。図４ａおよび４ｂは、第１の可能な実施形態に従って行われる一次光信号Ｓ_１によるこの場合の送信を示している。この第１実施形態では、少なくとも送信チャネル個数Ｎλおよび該当する場合に符号化率および／またはインターレース方法に関する設定情報を含む送信設定１０２が制御モジュール４１により決定されて符号化モジュール１０３に送られ、次に時分割多重化（図４ａのモジュール１０４）により光搬送波の１つに挿入される。したがって、有利なことにこの方法は、符号化後に、送信設定１０２と送信チャネル１３の１つに分配された実効データ１１の時分割多重化ステップを含み、それに可能性として、マルチプレクサから出力されたデータのインターレース・ステップ（図４ａのモジュール１０５）が続く。設定情報の伝送をより頑健にするために２つのデータ・ストリーム（送信設定および実効データ）について相異なる符号化率を使用することが可能である。この設定情報を送るために必要な非常に低い速度を考えると、実効速度に対する影響は極めて限定される。チャネルの１つが他のチャネルとの関係において選び出されないようにするために、図４ａに示すように、チャネルの構造は、時分割マルチプレクサを含めて、送信および受信において、繰り返し可能であり、かつデータ並列化を単純化するために経路のすべてを同一とすることによりすべてのチャネルに適用することができる。さらに、設定情報が限られた量のデータを表すことを考えると、それが実効データ転送速度に及ぼす影響は小さい。

伝送装置の受信端末は、送信端末の機能的構造の機能的「ミラー」構造を有している。したがって、波長逆多重化および光情報のデジタル情報への変換（変換器２６）を含むステップに続き、この方法は、電気信号２７のそれぞれのデインターレースおよび復号のステップを含む。この第１実施形態では、送信設定１０２は、送信設定１０２を運ぶチャネルについて行われるこのデインターレースおよび復号のステップ中に再構成される。処理装置２８の制御モジュール４５に送られるこの送信設定は、デインターレースおよび復号モジュール４３に必要な情報、特に符号化率および送信端末において使用されたインターレース方法に関する設定情報を与えることを可能にする。さらに、送信チャネルの個数Ｎλが直列化モジュール４４に与えられる。このモジュールは、送信チャネルの可変個数にリアル・タイムで適合することによりデジタル・データ１１を再構成することができる。換言すると、この方法は、送信設定を使用してリアル・タイムで設定される受信端末により受信されるデジタル・データ１１の再構成ステップを含んでいる。

図５ａぉよび５ｂは、それぞれ、本発明の第２実施形態による送信端末および受信端末の機能構造を示している。この第２実施形態は、図４ａおよび４ｂに示したものと同じモジュールをいくつか含んでいる。図５ａおよび５ｂに示したこれらのモジュールについては、説明を繰り返さない。第２の実施形態は、送信設定１０２を送るために使用する手段において第１実施形態から異なっている。この第２の場合には、送信設定は、アナログ過変調モジュールと呼ばれる機能モジュール１１０を使用して光搬送路の１つの過変調により受信端末に送信される。とりわけ、通常約１０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの低周波過変調を使用する。それは、電気信号のベースバンド・スペクトラムの外側に配置されるパイロット・トーンすなわち無線周波副搬送波の形態で高速実効データに重畳される。実効データを送信するために使用される信号のデジタル変調を考えると、この信号は、仮に影響を受けるとしても、使用される構成に関する情報（波長数、符号化率等）を含む一般的に約数パーセントの低振幅アナログ過変調を加えることにより、ほとんど影響を受けない。特に、周波数変調による副搬送波を使用して使用設定を符号化することができる。受信端末では、図５ｂに示すように、送信設定は、電気ドメインにおいて、すなわち、光／電気変換後に、変換器２６を使用して行う適切なフィルタリングにより再構成される。したがって、この方法は、有利なことに、送信設定１０２を使用する光信号１５の１つに対するアナログ過変調ステップを含む。

図６は、本発明の第３実施形態による受信端末の機能構造を示す。この実施形態では、送信設定は、専用光／電気変換器１２０を使用して再構成される。最後に、注目すべきことは、別の可能な実施形態では、もっぱら帯域外信号チャネルを実現するために追加波長を使用することである。この信号情報を送信するために必要な非常に低い速度を前提にすると、この信号の出力は、実効データを送るために使用される波長との関係において非常に低くすることができ、したがって実効データ信号の光出力に悪影響を及ぼさない。実際に、光増幅器は、一定光出力で動作し、かつこの出力を使用される種々の波長間に分配する。この後者の実施形態は、送信設定１０２を送るために特定の波長を必要とする欠点を有するが、実効データ１１を送るために使用されるチャネルに影響を及ぼさないという長所を備えている。

図７は、既知先行技術による光伝送方法であって、符号化率が適合される方法の動作原理を示す。図８ａは、本発明の第１の側面による光伝送方法であって、送信チャネルの個数が伝送状態に適合される方法の動作原理を示す。図８ｂは、本発明の第２の側面による光伝送方法であって、符号化率および送信チャネルの個数が伝送状態に適合される方法の動作原理を示す。

これらの３つの図は、送信端末と受信端末との間の光損失の関数としての実効データ転送速度を示している。これらの実験的図表では、受信時にゼロに近いビット誤り率を要求し、復号後の閾値として既知の要求条件を表す１０^−１２を使用している。図７では、伝送装置は、４０ギガビット／秒（Ｇｂｐｓ）の公称総合ビット・レート（誤り訂正コードにより挿入された冗長ビットを含む）の光源を含んでいる。光損失の関数として調整される可変符号化率を使用する。光損失ゼロのときに９０％の符号化率を使用する。この場合の実効データ転送速度は３６Ｇｂｐｓである。光損失の増加とともに、符号化率を低減してゼロに近いビット誤り率を維持する。中程度の大きさの光損失の場合に効果的なこの技術は、光損失がより高い場合には無効となる。

図８ａでは、伝送装置は、それぞれ、１０Ｇｂｐｓの公称総合ビット・レートおよび多重化手段を有する４つの光源を含んでいる。光損失が限られている場合、本発明による方法は、多数の送信チャネルを使用し、かつ実効レートは４つの波長に分配する。送信チャネルのそれぞれについて、９０％の固定符号化率を使用する。光損失がゼロである場合、実効データ転送速度は、３６Ｇｂｐｓである。光損失の増加とともに、この方法は、送信チャネルの個数を低減する。光損失が高い場合、たとえば４〜６ｄＢの間にある場合、ただ１個の光源を使用する。

図８ｂの伝送装置も、それぞれ１０Ｇｂｐｓの公称ビット・レートを有する４個の光源を含んでいる。この場合、この装置は、多重化手段および可変比率符号化手段も含んでいる。光損失が限定されている場合、本発明による方法は、多数の送信チャネルを使用し、かつ実効レートは４つの波長に分配する。光損失の増大とともに、符号化率を徐々に低減する。この光損失が所定の閾値より大きい場合、本発明による方法は、使用するチャネル数を低減する。したがって、処理装置１０の制御モジュール４１において図８ｂの包絡線６０を使用して送信チャネル１３の個数および符号化率ηを各瞬間において決定することができる。

したがって、符号化率の適合は、有利なことに、伝送状態の比較的な小さい変動に対応する実効レートの調整を可能にする。多重化チャネルの個数の適合と符号化率の適合の組み合わせは、広い範囲の伝送状態に対する対応とこの範囲内における実効レートの微調整の両方を可能にする。この設定は、たとえば、データを中継する人工衛星の場合に特に有利である。通信セッション中、人工衛星は、多量のデータ、たとえば画像を固定地上端末に送信しなければならない。この種類の人工衛星は、一般的に低軌道にあり、通信セッションの継続期間は短いので、この期間中のデータ転送を最適化することは有益である。この方法は、通信セッションの各瞬間において測定された伝送状態の関数として適切な個数のチャネルを選択する。誤り率を許容限界内に保ちつつ実効レートを最適化するために、この方法は、符号化率も使用して実効レートを調整する。この二重適合は、有利なことに、所与の利用可能な光出力、たとえば飽和状態で使用される光学増幅器により与えられる光出力に対応して実効レートを最適化することを可能にする。

Claims (17)

1. 送信端末（Ｔ_Ｅ）と受信端末（Ｔ_Ｒ）との間においてデジタル・データ（１１）を一次光信号（Ｓ_１）により伝送する方法であって、
   − 前記送信端末（Ｔ_Ｅ）と前記受信端末（Ｔ_Ｒ）との間の光波劣化を特徴づける等級（１２）を決定するステップと、
   − 光波劣化を特徴づける前記等級（１２）の第１階段状減少関数により送信チャネル（１３）の個数（Ｎλ）を決定するステップと、
   − 前記デジタル・データ（１１）を前記送信チャネル（１３）に分配するステップと、
   − 送信チャネル（１３）数（Ｎλ）と同数の種々の波長の光信号（１５）を変調するステップであって、これらの前記光信号（１５）のそれぞれは、前記送信チャネル（１３）の１つに個々に分配されたデジタル・データ（１１）により変調されるステップと、
   − 前記光信号（１５）の波長多重化により前記一次光信号（Ｓ_１）を生成するステップと、
   − 前記送信端末（Ｔ_Ｅ）から前記受信端末（Ｔ_Ｒ）へ送信設定（１０２）を送るステップであって、前記送信設定（１０２）は、少なくとも送信チャネル（１３）の個数（Ｎλ）を含むステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. − 光信号劣化を特徴づける前記等級（１２）の第２減少関数を使用して符号化率（η）を決定するステップと、
   − 前記送信チャネル（１３）のそれぞれに分配された前記デジタル・データ（１１）を先に決定された符号化率（η）に従って符号化するステップであって、前記符号化率（η）は、実効ビット・レートとエンコーダから送り出される出力ビット・レートとの間の比として定義され、前記送信設定（１０２）は前記符号化率（η）も含むステップと
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記送信チャネル（１３）のそれぞれに分配された前記デジタル・データ（１１）のインターレース・ステップを含む方法であって、前記送信構成（１０２）は、インターレース設定に関する情報も含む、請求項１および２のいずれか一項に記載の方法。
4. 光波劣化を特徴づける前記等級（１２）が前記送信端末（Ｔ_Ｅ）において、前記受信端末（Ｔ_Ｒ）により送信されて前記送信端末（Ｔ_Ｅ）により受信された二次光信号（Ｓ_２）を測定することにより決定される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 光波劣化を特徴づける前記等級（１２）が所定の関数を使用する計算により決定される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記送信設定（１０２）と前記送信チャネル（１３）の少なくとも１つに分配された実効データ（１１）の時分割多重化ステップを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記送信設定（１０２）を使用して行う前記光信号（１５）の１つのアナログ過変調ステップを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記送信設定（１０２）を使用してリアル・タイムで設定される前記受信端末（Ｔ_Ｒ）により受信された前記デジタル・データ（１１）の再構成ステップを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 送信端末（Ｔ_Ｅ）および受信端末（Ｔ_Ｒ）を含み、一次光信号（Ｓ_１）を使用してデジタル・データ（１１）を送信する装置であって、前記送信端末（Ｔ_Ｅが、
   − デジタル・データ（１１）を複数の送信チャネル（１３）に分配し、かつ送り出す手段を含む処理装置（１０）と、
   − 種々の波長の光信号（１５）を送り出すことができる光源（１４）であって、前記光源（１４）のそれぞれは、前記光源（１４）の前記光信号（１５）を前記処理装置（１０）により送信チャネル（１３）に送り出されたデジタル・データ（１１）の関数として変調する手段を有する、光源（１４）と、
   − 前記光源（１４）により送り出された光信号（１５）の波長多重化により前記一次光信号（Ｓ_１）を生成することができる波長マルチプレクサ（１６）と
   を含み、
   − 前記送信端末（Ｔ_Ｅ）と前記受信端末（Ｔ_Ｒ）との間の光波劣化を特徴づける等級（１２）を決定する手段と、
   − 前記処理装置（１０）に設けられ、前記デジタル・データ（１１）を光源（１４）の個数以下の個数（Ｎλ）の送信チャネル（１３）に分配することができる分配モジュール（４０）と、
   − 前記処理装置（１０）に設けられ、光波劣化を特徴づける前記等級（１２）の階段状減少関数により送信チャネル（１３）の個数（Ｎλ）を決定することができる制御モジュール（４１）と、
   − 送信チャネル（１３）の個数（Ｎλ）に等しい個数の光源（１４）の起動手段であって、前記一次光信号（Ｓ_１）は、上述のように起動された前記光源（１４）から送り出された前記光信号（１５）を多重化することにより生成され、前記光信号（１５）のそれぞれは、デジタル・データ（１１）により変調される、手段と
   をさらに含むことを特徴とする装置。
10. 前記送信端末（Ｔ_Ｅ）の前記処理装置（１０）が前記送信チャネル（１３）のそれぞれに分配されるデジタル・データ（１１）の符号化モジュールも含む装置であって、前記符号化は、前記制御モジュール（４１）により光波劣化を特徴づける前記等級（１２）の減少関数により決定される可変符号化率（η）により特徴づけられ、前記符号化率（η）は、実効ビット・レートとエンコーダから出力されるビット・レートとの間の比として定義される、請求項９に記載の装置。
11. 前記送信端末（Ｔ_Ｅ）の前記処理モジュール（１０）が前記送信チャネル（１３）のそれぞれに分配されるデジタル・データ（１１）のインターレース・モジュールも含む、請求項９または１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記受信端末（Ｔ_Ｒ）が二次光信号（Ｓ_２）を前記送信端末（Ｔ_Ｅ）に送り出すことができる光源（２９）および光送信インターフェース（３０）を含み、かつ前記送信端末（Ｔ_Ｅ）の前記特徴づけ等級（１２）を決定する前記手段が前記二次光信号（Ｓ_２）を受信することができる前記二次光信号（Ｓ_２）の光受信インターフェース（２０）を含む装置であって、前記送信端末（Ｔ_Ｅ）と前記受信端末（Ｔ_Ｒ）との間の光波劣化を特徴づける前記等級（１２）は、前記光信号（Ｓ_２）の受信により測定される、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記送信端末（Ｔ_Ｅ）が前記一次光信号（Ｓ_１）を増幅する光出力増幅器（１８）を含む、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 前記送信端末（Ｔ_Ｅ）が三次信号（Ｓ_３）を前記受信端末（Ｔ_Ｒ）に送信する装置（１００）を含み、かつ前記受信端末（Ｔ_Ｒ）が前記三次信号（Ｓ_３）を受信する装置（１０２）を含む装置であって、前記三次信号（Ｓ_３）は、前記一次光信号（Ｓ_１）により送られた前記実効データ（１１）の前記受信端末（Ｔ_Ｒ）による処理を可能にする送信チャネル（１３）の個数（Ｎλ）を少なくとも含む送信設定（１０２）を伝達する、請求項９〜１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記三次信号（Ｓ_３）が前記実効データ（１１）を運ぶ前記光信号（１５）の前記波長と異なる波長を有する光信号である、請求項１４に記載の装置。
16. 前記三次信号（Ｓ_３）がハイパー周波数信号である、請求項１４に記載の装置。
17. 前記受信端末（Ｔ_Ｒ）が、
    − 前記一次光信号（Ｓ_１）を逆多重化することにより種々の波長の光信号（２５）を生成することができる波長デマルチプレクサ（２４）と、
    − 種々の波長の前記光信号（２５）のそれぞれを電気信号（２７）に変換することができる変換器（２６）と、
    − 電気信号（２７）を再結合して前記送信端末（Ｔ_Ｅ）により送信された前記デジタル・データ（１１）を再構成する手段を含む処理装置（２８）と
    を含む、請求項９〜１３のいずれか一項に記載の装置。