JP2016506665A - 光データ伝送の方法 - Google Patents

Abstract

光データ伝送の方法を提案する。データビットに依存し、２つ以上のコンスタレーション方式に従って光信号を変調することにより、そのデータビットがデータシンボルの形で伝送される。データビットは、偶数個のデータビットを含むデータビットの組をそれぞれ表す第１のデータシンボルを生成することにより伝送される。第１のデータシンボルは、光信号を第１のコンスタレーション方式に従って変調することにより生成される。さらに、データビットは、奇数個のデータビットを含むデータビットの組をそれぞれ表す第２のデータシンボルを生成することにより伝送される。第２のデータシンボルは、光信号を第２のコンスタレーション方式に従って変調することにより生成される。第１および第２のデータシンボルは、第１および第２のデータシンボルが時間でインターリーブされるように、既定のシンボル伝送速度で生成される。

Description

本発明は、光データ伝送の方法および光データ伝送装置に関する。

データを伝送するための、最近の重要な解決策は、光データ伝送に頼ることである。データビットを伝送するには、１つまたは複数のシンボルを、光伝送信号を使用して伝送してもよく、ここでデータシンボルは１組のデータビットを表す。

シンボルは、データシンボルとも呼ばれ、光搬送波信号の位相および／または振幅を、このシンボルにより表されるデータビットの組に依存して変調することにより伝送される。光搬送波信号の変調は、それぞれの変調フォーマットのコンスタレーション方式に従って行われる。

位相変調に頼る変調フォーマットの１つの重要な候補は、二相位相シフトキーイング（ＢＰＳＫ）のフォーマットである。ＢＰＳＫでは、光搬送波信号の位相が、２つの離散した位相値のうち１つの値をとるように変調される。よって、ＢＰＳＫでは、１つのシンボルは１つのデータビットを表す。

位相変調を行う変調フォーマットの、もう１つの重要な候補は、四相位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）であり、四相振幅変調（４ＱＡＭ）とも呼ばれる。ＱＰＳＫでは、光搬送波信号の位相は、４つの離散した位相値のうち１つをとるように変調される。よって、ＱＰＳＫでは、１つのシンボルは、伝送される２つのデータビットを表す。

もう１つの重要な変調フォーマットの候補は８ＱＡＭで、この場合は、光搬送波信号の位相および振幅がデータビットの組に依存して変調され、データビットの組はデータシンボルで表される。光搬送波信号の位相および振幅は、対応するコンスタレーション方式の８つの離散した値のうち１つをとるように変調される。よって、８ＱＡＭでは、１つのシンボルは３つのデータビットを表す。

Ｗ．Ａ．Ｓｅｔｈａｒｅｓ、Ｇ．Ａ．ＲｅｙおよびＪｒ．Ｃ．Ｒ．Ｊｏｈｎｓｏｎ、「Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ Ｂｌｉｎｄ Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｇｎａｌ ｗｉｔｈ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｍｏｄｕｌｕｓ」、ＩＥＥＥ Ｐｒｏｃ．、ＩＣＡＳＳＰ、１９８９年４月、９７２−９７５頁

光データ伝送の方法を提案する。提案される方法では、データビットに依存し、２つ以上のコンスタレーション方式に従って光信号を変調することにより、データビットがデータシンボルの形で伝送される。

データビットは、偶数個のデータビットを含むデータビットの組をそれぞれ表す第１のデータシンボルを生成することにより伝送される。第１のデータシンボルは、光信号を第１のコンスタレーション方式に従って変調することにより生成される。

さらに、データビットは、奇数個のデータビットを含むデータビットの組をそれぞれ表す第２のデータシンボルを生成することにより伝送される。第２のデータシンボルは、光信号を第２のコンスタレーション方式に従って変調することにより生成される。

好ましくは、光信号は光搬送波信号である。

第１および第２のデータシンボルは既定のシンボル伝送速度で生成され、第１および第２のデータシンボルが時間でインターリーブされる。

提案される方法の利点を把握するために、以下の態様を考慮することが必要である。

１つのデータシンボルが特定数のデータビットを表す特定の変調フォーマットを使用してデータビットを伝送し、特定のシンボル伝送速度で伝送を行うとき、データ伝送は、結果として得られるそれぞれのデータ伝送速度で行われる。伝送のデータ伝送速度を向上したいが、同時に同じシンボル伝送速度を維持したい場合は、向上したデータ伝送速度でのデータ伝送を、対応する、より多くのコンスタレーション点をもつコンスタレーション方式での変調フォーマットが使用されるように行われなければならない。コンスタレーション点が増加することにより、１つのデータシンボルが表すデータビットの数も増加する。

対応する特定数のコンスタレーション点をもつ、ある特定の変調フォーマットと、より多くのコンスタレーション点をもつ別の特定の変調フォーマットの転送能力を比較すると、後者の変調フォーマットでのコンスタレーション点相互の距離は、前者の変調フォーマットでのコンスタレーション点相互の距離に比べて減少している。よって、後者の変調フォーマットは、光伝送信号に影響するノイズアーティファクトなどのアーティファクトに影響されやすい。

したがって、受信側で同じビット誤り率を達成しようとする場合、光伝送距離が長くなるにつれて伝送アーティファクトが増加するので、より多くのコンスタレーション点をもつ後者の変調フォーマットの使用は、前者の特定変調フォーマットと比較して短い光伝送範囲でのみ適切に動作する。この効果は、範囲縮小とも呼ばれる。

例えば、前述したように光搬送波信号を介してシンボルの形でデータを伝送しようとする場合、特定のビット誤り率のためにカバーすべき必要な伝送距離は、例えば４ＱＡＭなどの特定の第１の変調フォーマットでカバーできる最大伝送距離より短いことがある。同時に、この伝送距離は、例えば８ＱＡＭなどの第２の変調フォーマットでカバーできる最大伝送距離より長いこともある。その結果、カバーすべき伝送距離が、例えば４ＱＡＭなどの第１の変調フォーマットによってカバーできる最大伝送距離よりも短いにもかかわらず、第１の変調フォーマットが使用されることになる。例えば８ＱＡＭなどの第２の変調フォーマットでは、対応するコンスタレーション方式のコンスタレーション点は、より伝送アーティファクトに影響されやすく、ビット誤り率が許容最大ビット誤り率を超えることになるので、第２の変調フォーマットを使用するデータ伝送は実現不可能である。

換言すれば、すべてのデータシンボルの伝送に、対応するコンスタレーション方式をもつただ１つの変調フォーマットが使用されるデータ伝送に頼る場合は、特定の粒度で第１と第２の変調フォーマットの間を切り替わる可能性のみがある。所与の例では、第１の変調フォーマットが４ＱＡＭで第２の変調フォーマットが８ＱＡＭであり、この粒度は４ＱＡＭの２ビットから８ＱＡＭの３ビットへの増加により与えられ、これは５０％すなわち１．５倍のデータ増加に等しい。

本明細書で提案される方法は、光データ伝送において、すべてのデータシンボルの伝送に同じ変調フォーマットを使用するという原理から離れる。その代わり、第１のデータシンボルが、第１の変調フォーマットの第１のコンスタレーション方式に従って生成され、第２のデータシンボルが、第２の変調フォーマットの第２のコンスタレーション方式に従って生成され、ここで第１の変調フォーマットは第２の変調フォーマットとは異なっており、結果として得られる第１および第２のデータシンボルはインターリーブされる。第１のデータシンボルは偶数個のデータビットを表し、第２のデータシンボルは奇数個のデータビットを表す。

獲得される利点は、データ伝送に変調フォーマットを混在させて使用することにより、データ伝送の異なる粒度を増加させられることである。詳細には、前述の例に関係して、第１のコンスタレーション方式をもつ第１の変調フォーマットは４ＱＡＭのフォーマットでもよく、その場合、第１のデータシンボルは２つのデータビットを表す。第２のコンスタレーション方式をもつ８ＱＡＭの第２の変調フォーマットでは、第２のデータシンボルは３つのデータビットを表す結果になる。よって、１つのデータシンボルが２つのデータビットを表す、ただ１つの４ＱＡＭの変調フォーマットを使用するデータ伝送と比較して、データ伝送速度は１．２５倍に向上する。

提案される方法は、より細かい粒度でデータ伝送速度を向上させるという利点をもつだけではなく、提案されるデータ伝送は平均して、コンスタレーション方式の次に多くのコンスタレーション点をもつ次に高位な変調フォーマットを使用してデータを伝送する場合ほどには伝送アーティファクトの影響を受けにくい。所与の例では、本明細書で提案される、交互に入れ替わる２つの異なる変調フォーマット４ＱＡＭおよび８ＱＡＭのデータシンボルをもつデータ伝送は、変調フォーマット８ＱＡＭのみを使用するデータ伝送ほどには、例えば交差位相変調やその他のアーティファクトなどの伝送アーティファクトに影響されにくい。よって、提案される方法によって達成され得るカバー可能な伝送距離は、次に高位な変調フォーマットを利用することによるカバー可能な伝送距離より長いが、この例では４ＱＡＭである最初の変調フォーマットによってカバー可能な伝送距離よりは短く、データ伝送速度は向上する。

よって、提案される伝送方法では、より高位な変調フォーマットを利用するデータ伝送ではカバーできない可能性のある特定の伝送距離にわたる伝送について、データ伝送速度を向上させることができる。同時に、提案される伝送方法では、例えば４ＱＡＭなどの最初の変調フォーマットを利用する伝送よりも高いデータ伝送速度が達成される。よって、提案される伝送方法では、より粒度の細かいデータ伝送速度の光データ伝送および、より細かいカバー可能な伝送距離の粒度が可能になる。

一実施形態による、提案される光データ伝送装置を示す図である。 第１および第２のデータシンボルを示す図である。 異なる変調フォーマットのコンスタレーション方式を示す図である。 さらに別の実施形態による、提案される光データ伝送装置を示す図である。 時間を合わせたデータシンボルのインターリーブおよび、異なって偏光された光信号の異なる偏光面を示す図である。 時間を合わせたデータシンボルのインターリーブおよび、異なって偏光された光信号の異なる偏光面を示す図である。 時間を合わせたデータシンボルのインターリーブおよび、異なって偏光された光信号の異なる偏光面を示す図である。 提案されるレシーバの構造を示す図である。 異なるコンスタレーション方式に対する達成可能なビット誤り率を示す図である。 異なる伝送方法に対する結果のＱ^２値を示す図である。 異なって偏光された光信号に利用される異なる変調フォーマットの異なるコンスタレーション方式の結果を示す図である。

図１は、提案される光伝送装置ＯＴＤを示す。装置ＯＴＤは符号化ユニットＥＵを備え、このユニットは情報ビットＩＢを受信し、情報ビットＩＢをデータビットＤＢの列に符号化する。データビットＤＢは、シリアライザＳＥＲによりデータビットの組に分割されてから、ビットからシンボルへのマッピングユニットＭＡＰに提供される。ある時刻に、シリアライザＳＥＲは、偶数個のデータビットを含むデータビットの組を提供する。次に続く時刻に、シリアライザＳＥＲは、奇数個のデータビットを含むデータビットの組を提供する。好ましくは、最初の組にはＮ個のデータビットが含まれ、ここでＮは偶数であり、次に続く組にはＮ＋１個のデータビットが含まれる。

ある時刻から次の時刻の間に、シリアライザＳＥＲにより提供されるそれぞれのデータビットの組は、データビットの数が交互に偶数個と奇数個に切り替わる。マッピングユニットＭＡＰは、提供されたデータビットの組をそれぞれの変調フォーマットのそれぞれのシンボルにマッピングする。最初の時刻に、マッピングユニットＭＡＰは第１のデータシンボルを生成し、このシンボルは偶数個のデータビットを含む第１の組を表す。次の時刻に、マッピングユニットＭＡＰは第２のデータシンボルを生成し、このシンボルは奇数個のデータビットを含む第２の組を表す。マッピングユニットＭＡＰは、直交信号成分ＱＸおよび同相信号成分ＩＸをそれぞれ生成することによって、データシンボルを生成する。信号成分ＱＸおよびＩＸは、好ましくはデジタル値であり、次にデジタル−アナログ変換器ＤＡＣによって、それぞれ電気的成分ＱＸＥおよびＩＸＥに変換される。変調ユニットＭＯＤは、光信号生成ユニットＯＳＧにより提供される光搬送波信号ＯＣＳを、信号成分ＱＸＥおよびＩＸＥを使用して変調する。よって、装置ＯＴＤは、光信号ＯＣＳを第１のコンスタレーション方式に従って変調することによって第１のデータシンボルを生成し、装置ＯＴＤはまた、光信号ＯＣＳを第２のコンスタレーション方式に従って変調することによって第２のデータシンボルを生成する。変調結果の光信号ＯＳは、次に光インタフェースＯＩＦに提供される。

次に、第１および第２のデータシンボルの生成について、図２を参照しながら詳細に説明する。

図２は、図１に関して説明した装置により生成される、データシンボルＳ１、…、Ｓ８からなるシリーズＳＥＲ１を示す。データシンボルＳ１、…、Ｓ８は、それぞれの時刻ｔ１、…、ｔ８に生成される。図２は、これらのシンボルＳ１、…、Ｓ８の時間ｔにわたるパワーＰを示す。

図１のシリアライザＳＥＲが、最初の時刻ｔ１に、この例では２個のデータビットである偶数個のデータビットをマッピング装置ＭＡＰに提供するので、マッピング装置ＭＡＰは第１のデータシンボルＳ１を生成し、このシンボルは偶数個のデータビットを含むデータビットの組を表す。さらに、シリアライザＳＥＲが、この例では３個のデータビットである奇数個のデータビットをもつデータビットの組をマッピング装置ＭＡＰに提供するので、装置ＭＡＰは、奇数個のデータビットを表す第２のデータシンボルＳ２を生成する。

シリアライザＳＥＲは、連続する時刻ｔ１、…、ｔ８にわたって偶数個のデータビットと奇数個のデータビットの間を交互に切り替わる。並行して、マッピング装置ＭＡＰもまた、連続する時刻ｔ１、…、ｔ８の間で使用する変調フォーマットを交互に切り替える。このことにより、時間でインターリーブされた第１のデータシンボルＳ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７および第２のデータシンボルＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８が生成される。

図２に示す例では、第１のデータシンボルＳ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７を生成するために使用される、対応する第１のコンスタレーション方法をもつ第１の変調フォーマットは４ＱＡＭのフォーマットであり、第１のデータシンボルＳ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７の１つは２個のデータビットを表す。さらに、第２のデータシンボルＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８を生成するために使用される、対応する第２のコンスタレーション方法をもつ第２の変調フォーマットは８ＱＡＭのフォーマットであり、第２のデータシンボルＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８の１つは３個のデータビットを表す。

４ＱＡＭの変調フォーマットのみを利用する伝送と比較して、図２に示される伝送方法の平均データ伝送速度は、１．２５倍に向上する。４ＱＡＭおよび８ＱＡＭの例は、これらに制限されない例としてのみ挙げられている。

図２に示す提案される伝送方法を４ＱＡＭの変調フォーマットのみを利用する伝送と比較すると、データ伝送速度は１．２５倍に向上するが、同時に、提案される方法によって達成可能なカバー可能伝送範囲は、４ＱＡＭの変調フォーマットのみを利用する伝送と比較して縮小される。それでも、提案される光伝送方法では、同じビット誤り率および同じ伝送条件を与えられた場合、８ＱＡＭの変調フォーマットのみを利用する伝送方法よりも、長い伝送距離をカバーすることができる。これは、伝送されるシンボルＳ１、…、Ｓ８の平均的な感度が、提案された伝送方式では、８ＱＡＭの変調フォーマットのみを利用する場合のデータシンボルの感度よりも小さいことに起因する。よって、提案される方法では、同じビット誤り率において、この例の８ＱＡＭなどの次に高位な変調フォーマットに完全に切り替える場合よりも長い光伝送距離を達成しながら、データ伝送速度を向上させることができる。

第１のデータシンボルＳ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７は、好ましくは、第１のパワーレベルで送信され、第２のデータシンボルＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８は、第２のパワーレベルで送信される。さらに、第１と第２のパワーレベルのパワー比は、好ましくは、既定の値に選択される。この値は、好ましくは、第１および第２のデータシンボルシーケンスが既定の長さの同じ光伝送チャネルまたは光伝送リンクの上を伝送される場合に、第１のデータシンボルＳ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７のビット誤り率が第２のデータシンボルシーケンスＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８と同じになるように選択される。

第１のデータシンボルＳ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７を生成するためにＱＰＳＫ、つまり４ＱＡＭを使用し、第２のデータシンボルＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８を生成するために８ＱＡＭを使用する場合、第２のパワーレベルは、第１のパワーレベルより約４ｄＢ高く選択される。その利点について、次に、図３を参照しながら詳細に説明する。

図３の右側は、この例では４ＱＡＭの方式である第１の変調方法のコンスタレーション方式ＣＳ１を示す。さらに、図３の左側は、この例では８ＱＡＭの方式である第２の変調方法のコンスタレーション方式ＣＳ２を示す。コンスタレーション方式ＣＳ１およびＣＳ２で最大パワーレベルとして使用されるパワーレベル間のパワー比は、既定のパワー比となるように選択される。好ましくは、４ＱＡＭと８ＱＡＭの例では、コンスタレーション方式ＣＳ２をもつ第２の変調フォーマットの第２のパワーレベルが、第１のコンスタレーション方式ＣＳ１をもつ第１の変調フォーマットの第１のパワーレベルより約４ｄＢ高くなるようにパワー比が選択される。

特定の既定パワー比を達成するようにパワーレベルを選択する場合は、第１の変調方法のためのコンスタレーション方式ＣＳ１のコンスタレーション点ＣＰ１は、第２の変調方法のための第２のコンスタレーション方式ＣＳ２の内側のコンスタレーション点ＣＰ２と一致する。第１のコンスタレーション方式ＣＳ１のコンスタレーション点ＣＰ１と第２のコンスタレーション方式ＣＳ２の内側リング上のコンスタレーション点ＣＰ２が一致するという事実には、受信側で、偏光多重分離にただ２つのリングのみを使用するマルチモジュラスアルゴリズムが使用可能であるという利点がある。

図４は、さらに別の実施形態による、提案される光データ伝送装置ＯＴＤ２を示す。装置ＯＴＤ２は、符号化ユニットＥＵで情報ビットＩＢを受信し、符号化ユニットＥＵは、情報ビットＩＢをデータビットＤＢに符号化する。前述したように、シリアライザＳＥＲ２が、偶数個のデータビットからなる第１の組および奇数個のデータビットからなる第２の組をマッピングユニットＭＡＰに提供する。変調ユニットＭＯＤが光搬送波信号ＯＣＳｘを受信し、この信号は本質的に第１の偏光面内にある。信号ＯＣＳｘは、信号ＯＣＳを、第１の偏光面にある第１の偏光信号ＯＣＳｘと、第１の偏光面と直交する第２の偏光面にある第２の偏光信号ＯＣＳｙに分解することによって生成される。この分解は、偏光多重化装置ＰＭによって行われる。変調ユニットＭＯＤは信号ＯＣＳｘを変調し、結果の変調信号ＭＯＳｘを偏光ビーム結合器ＰＢＣに提供する。

シリアライザＳＥＲ２は、奇数個のデータビットを含む第３のデータビットの組をマッピングユニットＭＡＰ２に提供する。さらに、シリアライザＳＥＲ２は、偶数個のデータビットを含む第４のデータビットの組をマッパーＭＡＰ２に提供する。マッパーＭＡＰ２は、第３のデータビットの組を第３のデータシンボルにマッピングし、第４のデータビットの組を第４のデータシンボルにマッピングする。結果の直交信号値Ｑｙおよび同相信号値Ｉｙは、対応する電気的直交信号成分Ｑｙｅおよび対応する電気的同相信号成分Ｉｙｅを生成するデジタル−アナログ変換器ＤＡＣに提供される。成分ＱｙｅおよびＩｙｅは、次に、変調信号ＭＯＳｙを生成するために、偏光信号ＯＣＳｙを変調する変調ユニットＭＯＤ２に使用される。次に信号ＭＯＳｙが偏光ビーム結合器ＰＢＣに提供され、偏光ビーム結合器ＰＢＣは信号ＭＯＳｘとＭＯＳｙを結合して、結合光信号ＰＭＯＳを生成する。信号ＰＭＯＳは次に、光インタフェースＯＩＦに提供される。

次に、図５ａおよび図５ｂを参照しながら、シリアライザＳＥＲ２からマッパーＭＡＰ２への第３のデータビットの組および第４のデータビットの組の提供ならびに、マッパーＭＡＰ２による第３のデータシンボルおよび第４のデータシンボルの生成について詳細に説明する。

図５ａは、図２を参照して前述したように、シンボルのシリーズＳＥＲ１を示す。図５ｂには、シリアライザＳＥＲ２と図４のマッパーＭＡＰ２が共同して生成するデータシンボルＳ１１、…、Ｓ１８が、時刻ｔ１、…、ｔ８にわたって示されている。図５ｂの時刻ｔ１、…、ｔ８は、図５ａの時刻ｔ１、…、ｔ８と一致する。よって、図５ｂは、シンボルＳ１１、…Ｓ１８からなるシリーズＣＲ２を示す。

前述したように、図４のシリアライザＳＥＲ２は、第１の時刻ｔ１に、奇数個のデータビットを含む、あるデータビットの組を提供する。これは、図５ｂに、８ＱＡＭを変調フォーマットとする例によって示されており、ここでデータシンボルは奇数個のデータビットを表す。さらに、マッパーＭＡＰ２は、この時刻ｔ１に、シンボルＳ１１を生成する。

次の時刻ｔ２に、図４のシリアライザＳＥＲ２は、前述の、偶数個のデータビットをもつ第４のデータビットの組を図４のマッパーＭＡＰ２に提供する。これは、図５ｂに、時刻ｔ２で使用される変調フォーマット４ＱＡＭの表示で示されている。図４のマッパーＭＡＰ２は、この時刻ｔ２に、図５ｂに示されるデータシンボルＳ１２を生成し、このデータシンボルは偶数個のデータビットを表す。データビットを含むデータビットの組と偶数個のデータビットを含む他方のデータビットの組の提供は、時刻ｔ、…、ｔ８にわたって発生する。さらに、それぞれのデータシンボルＳ１１、…、Ｓ１８の生成は、光信号ＯＣＳｙが、第１および第２のコンスタレーション方式を交互に使用して変調されるように行われる。よって、前述の第３および第４のデータシンボルは既定のシンボル伝送速度で生成され、ここで第３のデータシンボルＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１５、Ｓ１７と第４のデータシンボルＳ１２、Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ１８は時間でインターリーブされる。

図５ｃは、データシンボルＳ１１、…、Ｓ１８の伝送と同じ時刻ｔ１、…、ｔ８の第１のデータシンボルＳ１、…、Ｓ８の伝送の調整を示す。第１のデータシンボルＳ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７は、第３のデータシンボルＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１５、Ｓ１７とそれぞれ同じ時刻ｔ１、ｔ３、ｔ５、ｔ７に伝送される。さらに、第２のデータシンボルＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８は、第４のデータシンボルＳ１２、Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ１８とそれぞれ同じ時刻ｔ２、ｔ４、ｔ６、ｔ８に伝送される。

好ましくは、第３のデータシンボルのパワーレベルは、前述した第２のパワーレベルとして選択され、第４のデータシンボルのパワーレベルは前述した第１のパワーレベルとして選択され、ここで第１と第２のパワーレベルのパワー比は、既定の値に選択される。このことの利点については、図２のシンボルＳ１、…、Ｓ８に関して詳細に前述した。

さらに、異なるデータシンボルを同期することには、図５ｃにシリーズＳＥＲ３として示すように、異なるシンボルの全体的なパワーレベルＰｘ＋Ｐｙが一定のパワーレベルになるという利点がある。このことにより、光システムの監視についてパワー変動の問題を回避できる。さらに、伝送される偏光の間のパワー差を防ぐことにより、一般に監視目的についての問題の発生が回避される。換言すれば、伝送される２つの信号ＭＯＳｘおよびＭＯＳｙの合計の光パワープロファイルが一定なので、パワー変動が回避される。

図６は、受信サイトで使用されてもよい受信装置ＲＸの一実施形態を示す。受信装置ＲＸは、受信される光信号ＲＯＳを受信し、信号ＲＯＳはコヒーレントミキサＣＭ内で、ローカルの発振器信号ＬＯが生成する信号と混合される。信号ＬＯは、フォトダイオードＰＤＯによって電気領域から光領域へ変換される。コヒーレントミキサＣＭが結果として提供する信号成分は、次に光領域から電気領域に、それぞれのフォトダイオードＰＤを使用して変換される。次に、電気領域で、これらの信号成分は、アナログ−デジタル変換装置ＡＤＣによるアナログ−デジタル変換のためにサンプリングされる。これにより、１つの偏光面のための直交信号成分ＱＸおよび同相信号成分ＩＸ、ならびに他方の直交する偏光面のための直交信号成分ＱＹおよび同相信号成分ＩＹが生成される。さらなるステップＤＲで、歪み補正および再サンプリングが行われる。好ましくは、ステップＴＲでタイミングリカバリが行われる。

偏光多重分離は、文献、Ｗ．Ａ．Ｓｅｔｈａｒｅｓ、Ｇ．Ａ．ＲｅｙおよびＪｒ．Ｃ．Ｒ．Ｊｏｈｎｓｏｎ、「Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ Ｂｌｉｎｄ Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｇｎａｌ ｗｉｔｈ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｍｏｄｕｌｕｓ」、ＩＥＥＥ Ｐｒｏｃ．、ＩＣＡＳＳＰ、１９８９年４月、９７２−９７５頁に記載のマルチモジュラスアルゴリズムを使用して、ステップＰＤＭＸで行われる。

偏光多重分離のステップＰＤＭＸは、シンボル値のシーケンスＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４を提供する。シンボルシーケンスＶ１は、第１のデータシンボルのために推定された値から成る。シンボルシーケンスＶ２は、第２のデータシンボルのために推定された値から成る。シンボルシーケンスＶ３は、第３のデータシンボルのために推定された値から成る。シンボルシーケンスＶ４は、第４のデータシンボルのために推定された値から成る。

生成されたシーケンスＶ１、…、Ｖ４のシンボル値は、ステップＦＯで行われる周波数オフセットリカバリならびにステップＰＲで行われる位相リカバリの対象となることができる。

結果のデータシンボルおよびデータビットは、次に、ステップＦＥＣＤで行われる前方誤り復号化の対象となることができる。

図７は、ある光信号対雑音比ＳＮＲについて異なる変調フォーマットに達成される対数ビット誤り率ＬＢを示す。

第１のビット誤り率曲線ＢＥＲＣ１は、変調フォーマットＱＰＳＫを使用する伝送で達成される対数ビット誤り率ＬＢを示す。他方の、第２のビット誤り率曲線ＢＥＲＣ２は、データ変調フォーマット８ＱＡＭを使用するデータ伝送で達成される対数ビット誤り率ＬＢを示す。

ビット誤り率を、例えば対数ビット誤り率−３などの既定の閾値より下に維持しようとする場合、ＱＰＳＫの方法では、８ＱＡＭの方法で処理し得る信号対雑音比よりも約４ｄＢ低い信号対雑音比ＳＮＲを処理することができる。

図８は、光伝送距離ＯＤＴ上での異なる変調フォーマットのｄＢのＱ^２値Ｑを示す。第１の曲線Ｃ１は、各偏光信号にＱＰＳＫで偏光多重化を行った場合に達成されるＱ^２値を示す。曲線Ｃ２は、各偏光信号に８ＱＡＭの変調方法で偏光多重化を行った場合に達成されるＱ^２値を示す。

曲線Ｃ３は、提案される方法を利用した場合に達成されるＱ^２値を示し、この方法では、偏光多重化は、偏光された各光信号が、連続する時刻について、この例では４ＱＡＭおよび８ＱＡＭである変調方式を交互に切り替えて変調されるように行われる。曲線Ｃ３によれば、提案される方法では、明らかに、８ＱＡＭのみを利用する偏光多重化の方法と同じＱ^２値での伝送距離よりも長い伝送距離ＯＤＴに対して同じＱ^２値が達成される。また、曲線Ｃ３によれば、提案される方法は、偏光される各光信号の変調に４ＱＡＭまたはＱＰＳＫでの偏光多重の方法を使用する場合よりも短い伝送距離ＯＤＴに対しても、同じＱ^２値が達成される。提案される方法では、各偏光信号にＱＰＳＫのみを利用する場合よりも高いデータ伝送速度が達成されるということに留意されたい。

一実施形態による、提案される光データ伝送装置を示す図である。 第１および第２のデータシンボルを示す図である。 異なる変調フォーマットのコンスタレーション方式を示す図である。 さらに別の実施形態による、提案される光データ伝送装置を示す図である。 時間を合わせたデータシンボルのインターリーブおよび、異なって偏光された光信号の異なる偏光面を示す図である。 時間を合わせたデータシンボルのインターリーブおよび、異なって偏光された光信号の異なる偏光面を示す図である。 時間を合わせたデータシンボルのインターリーブおよび、異なって偏光された光信号の異なる偏光面を示す図である。 提案されるレシーバの構造を示す図である。 異なるコンスタレーション方式に対する達成可能なビット誤り率を示す図である。 異なる伝送方法に対する結果のＱ^２値を示す図である。

Claims (10)

1. 光データ伝送の方法であって、
   データビット（ＤＢ）に依存し、２つ以上のコンスタレーション方式に従って光信号（ＯＳＣ）を変調することにより、前記データビット（ＤＢ）をデータシンボルの形で伝送するステップを含み、
   前記光信号（ＯＳＣ）を第１のコンスタレーション方式に従って変調することにより、偶数個のデータビットを含むデータビットの組をそれぞれ表す第１のデータシンボル（Ｓ１、Ｓ３、…、Ｓ７）を生成するステップと、
   前記光信号（ＯＳＣ）を第２のコンスタレーション方式に従って変調することにより、奇数個のデータビットを含むデータビットの組をそれぞれ表す第２のデータシンボル（Ｓ２、Ｓ４、…、Ｓ８）を生成するステップと、
   前記第１（Ｓ１、Ｓ３、…、Ｓ７）および前記第２（Ｓ２、Ｓ４、…、Ｓ８）のデータシンボルが時間でインターリーブされるように、前記第１および第２のデータシンボルを既定のシンボル伝送速度で生成するステップと
   をさらに含む、方法。
2. 前記第１のデータシンボル（Ｓ１、Ｓ３、…、Ｓ７）を、第１のパワーレベルで伝送するステップと、
   前記第２のデータシンボル（Ｓ２、Ｓ４、…、Ｓ８）を、第２のパワーレベルで伝送するステップとをさらに含み、
   前記第１および前記第２のパワーレベルが既定の値に選択される、請求項１に記載の光データ伝送の方法。
3. 前記第１のデータシンボル（Ｓ１、Ｓ３、…、Ｓ７）が、それぞれＮ個のデータビットの組を表し、Ｎが偶数であり、
   前記第２のデータシンボル（Ｓ２、Ｓ４、…、Ｓ８）が、それぞれＮ＋１個のデータビットの組を表す、
   請求項１または２に記載の光データ伝送の方法。
4. 前記第２のパワーレベルが前記第１のパワーレベルより約４ｄＢ高くなるように、前記第１および前記第２のパワーレベルの前記パワー比が選択される、請求項２に記載の光データ伝送の方法。
5. 前記光信号が第１の偏光面にある第１の光信号（ＯＣＳｘ）であり、
   前記第１の偏光面と直交する第２の偏光面にある光信号である第２の光信号（ＯＣＳｙ）を、前記データビットに依存し、前記２つ以上のコンスタレーション方式に従って変調することにより、前記データビットをデータシンボルの形で伝送するステップをさらに含む、請求項２に記載の光データ伝送の方法であって、
   前記第２の光信号（ＯＣＳｙ）が前記第１の偏光面と直交する第２の偏光面にある光信号であり、
   前記第２の光信号を前記第２のコンスタレーション方式に従って変調することにより、前記奇数個のデータビットを含むデータビットの組をそれぞれ表す第３のデータシンボル（Ｓ１１、Ｓ１３、…、Ｓ１７）を生成するステップと、
   前記光信号を前記第１のコンスタレーション方式に従って変調することにより、前記偶数個のデータビットを含むデータビットの組をそれぞれ表す第４のデータシンボル（Ｓ１２、Ｓ１４、…、Ｓ８１）を生成するステップと、
   前記第３（Ｓ１１、Ｓ１３、…、Ｓ１７）および前記第４（Ｓ１２、Ｓ１４、…、Ｓ１８）のデータシンボルが時間でインターリーブされるように、前記第３および前記第４のデータシンボルを前記既定のシンボル伝送速度で生成するステップとをさらに含み、
   前記第１のデータシンボル（Ｓ１、Ｓ３、…、Ｓ７）および前記第３のデータシンボル（Ｓ１１、Ｓ１３、…、Ｓ１７）がそれぞれ同じ時刻（ｔ１、ｔ３、ｔ５、ｔ７）に伝送され、前記第２のデータシンボル（Ｓ２、Ｓ４、…、Ｓ８）および前記第４のデータシンボル（Ｓ１２、Ｓ１４、…、Ｓ１８）がそれぞれさらに同じ時刻（ｔ２、ｔ４、ｔ６、ｔ８）に伝送されるよう前記データシンボルが伝送される、請求項２に記載の光データ伝送の方法。
6. 前記第３のデータシンボル（Ｓ１１、Ｓ１３、…、Ｓ１７）を、前記第２のパワーレベルで伝送するステップと、
   前記第４のデータシンボル（Ｓ１２、Ｓ１４、…、Ｓ１８）を、前記第１のパワーレベルで伝送するステップとをさらに含み、
   前記第１および前記第２のパワーレベルが既定の値に選択される、請求項５に記載の光データ伝送の方法。
7. 前記第３のデータシンボル（Ｓ１１、Ｓ１３、…、Ｓ１７）が、それぞれＮ＋１個のデータビットの組を表し、
   前記第４のデータシンボル（Ｓ１２、Ｓ１４、…、Ｓ１８）が、それぞれＮ個のデータビットの組を表す、
   請求項５または６に記載の光データ伝送の方法。
8. 前記第２のパワーレベルが前記第１のパワーレベルより約４ｄＢ高くなるように、前記第１および前記第２のパワーレベルの前記パワー比が選択される、請求項６に記載の光データ伝送の方法。
9. データビット（ＤＢ）に依存し、２つ以上のコンスタレーション方式に従って光信号（ＯＳＣ）を変調することにより、前記データビット（ＤＢ）をデータシンボルの形で伝送するよう動作可能な光データ伝送装置（ＯＴＤ）であって、
   前記光信号（ＯＳＣ）を第１のコンスタレーション方式に従って変調することにより、偶数個のデータビットを含むデータビットの組をそれぞれ表す第１のデータシンボル（Ｓ１、Ｓ３、…、Ｓ７）を生成し、
   前記光信号（ＯＳＣ）を第２のコンスタレーション方式に従って変調することにより、奇数個のデータビットを含むデータビットの組をそれぞれ表す第２のデータシンボル（Ｓ２、Ｓ４、…、Ｓ８）を生成し、
   前記第１（Ｓ１、Ｓ３、…、Ｓ７）および前記第２（Ｓ２、Ｓ４、…、Ｓ８）のデータシンボルが時間でインターリーブされるように、前記第１および前記第２のデータシンボルを既定のシンボル伝送速度で生成することにより変調を行う、光データ伝送装置。
10. 前記光信号が第１の偏光面にある第１の光信号（ＯＣＳｘ）であり、
    さらに前記データビット（ＤＢ）に依存し、前記２つ以上のコンスタレーション方式に従って第２の光信号（ＯＣＳｙ）を変調することにより、前記データビットをデータシンボルの形で伝送するように動作可能な、請求項９に記載の光データ伝送装置（ＯＴＤ２）であって、
    前記第２の光信号が前記第１の偏光面と直交する第２の偏光面にある光信号であり、
    前記第２の光信号を前記第２のコンスタレーション方式に従って変調することにより、前記奇数個のデータビットを含むデータビットの組をそれぞれ表す第３のデータシンボル（Ｓ１１、Ｓ１３、…、Ｓ１７）を生成し、
    前記光信号を前記第１のコンスタレーション方式に従って変調することにより、前記偶数個のデータビットを含むデータビットの組をそれぞれ表す第４のデータシンボル（Ｓ１２、Ｓ１４、…、Ｓ１８）を生成し、
    前記第３（Ｓ１１、Ｓ１３、…、Ｓ１７）および前記第４（Ｓ１２、Ｓ１４、…、Ｓ１８）のデータシンボルが時間でインターリーブされるように、前記第３および前記第４のデータシンボルを前記既定のシンボル伝送速度で生成することにより変調を行い、
    前記第１のデータシンボル（Ｓ１、Ｓ３、…、Ｓ７）および前記第３のデータシンボル（Ｓ１１、Ｓ１３、…、Ｓ１７）がそれぞれ同じ時刻（ｔ１、ｔ３、ｔ５、ｔ７）に伝送され、前記第２のデータシンボル（Ｓ２、Ｓ４、…、Ｓ８）および前記第４のデータシンボル（Ｓ１２、Ｓ１４、…、Ｓ１８）がそれぞれさらに同じ時刻（ｔ２、ｔ４、ｔ６、ｔ８）に伝送されるよう前記データシンボルを伝送する、請求項９に記載の光データ伝送装置（ＯＴＤ２）。

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