JP2016523492A - 偏波分割多重化およびｑｐｓｋを用いる光データ伝送の方法 - Google Patents

Abstract

光データ伝送の方法が提案される。本方法は様々なステップを含む。データビットの少なくとも１つのストリームが受信される。データビットのセットが連続論理状態にマッピングされる。論理状態は、ＱＰＳＫマッピングに従ってかつ分割集合規則に従って選択される２つの初期ＱＰＳＫシンボルの各セットに対応する。論理状態は差動符号化規則に従って差動符号化される。差動符号化された論理状態では、２つの結果として生じるＱＰＳＫシンボルの各セットは、ＱＰＳＫマッピングに従ってかつ分割集合規則に従って導出される。２つのＱＰＳＫシンボルの符号化されたセットは偏波分割多重化を用いて伝送される。差動符号化規則は、初期ＱＰＳＫシンボルの一方の差動符号化をもたらすが、初期ＱＰＳＫシンボルの他方の差動符号化をもたらさない。

Description

本発明は、偏波分割多重化（ＰＤＭ：ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）および位相変調を用いる光データ伝送のための方法およびデバイスに関する。

光伝送信号によりデータを伝送するために、伝送データに基づいて光信号の位相を変調することは優れた手法である。位相変調のそのような１つ手法が二位相偏移変調（ＢＰＳＫ：ｂｉｎａｒｙ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）であり、この手法では、光信号の位相が２つの明瞭な異なる状態をとる可能性があり、これら２つの状態の各々が、伝送データビットの０または１のどちらかを示す。位相変調のさらなる手法が四位相偏移変調（ＱＰＳＫ：ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）であり、この手法では、伝送信号の位相が４つの明瞭な異なる状態のうち１つをとる可能性があり、そのような状態の各々が伝送データの２つのデータビットを示す。したがって、ＱＰＳＫでは、データ伝送ビットは、１セット当たり２つの伝送ビットのセットとして、異なる伝送シンボルにマッピングされる。４つのシンボルのそのようなものの各々は、ＱＰＳＫコンステレーションスキームのコンステレーションポイントで表される。

光伝送方法のデータ転送速度を増加させるために、やはり偏波分割多重化（ＰＤＭ）のコンセプトを適用することがさらなる優れた手法である。ＰＤＭでは、特定の波長の第１の光伝送信号が、ＱＰＳＫ変調方式に従ってかつ第１の伝送データに基づいて変調されてもよく、この第１の伝送信号は第１の偏波状態を有する。さらに、同じ波長の、しかし第１の偏波状態に対して直角の偏波状態の、さらなる光伝送信号が、ＱＰＳＫ変調方式に従ってかつさらなる伝送データに基づいて変調されてもよい。受信側で、前述の伝送信号の両方を含む、結果として生じる全体的な光伝送信号は、異なる光伝送信号の偏波特性を考慮に入れることにより、２つの受信された伝送信号に分解することができる。

前述されている通りＰＤＭおよびＱＰＳＫを併用するデータ伝送に依存している場合、これは、いわゆる４次元（４Ｄ）変調フォーマットと考えられてもよく、第１の光信号のＱＰＳＫシンボルの実部および虚部により２次元が与えられ、第２の光信号のＱＰＳＫシンボルの実部および虚部によりさらなる２次元が与えられる。ＰＤＭおよびＱＰＳＫ変調に加えてやはり適用されてもよい、さらなる優れた技法が、集合分割の技法である。集合分割では、２つの組み合わされたＱＰＳＫシンボルの異なるあり得る状態全てではなく、あり得る状態のうちのサブセットのみが選択される。例えば、第１の光信号は、ＱＰＳＫコンステレーションスキームの４つの可能なシンボル（またはコンステレーションポイント）のいずれかをとる可能性があり、一方、第２の光信号は、ＱＰＳＫコンステレーションスキームの４つの可能なシンボル（またはコンステレーションポイント）のうちの２つだけをとることができる。換言すれば、状態が２つの選択されたＱＰＳＫシンボルの組合せにより定められるが、ＱＰＳＫシンボルの１つが可能なシンボル値のサブセットのみをとることを可能にすることにより、状態の数が減少する。

第１のＱＰＳＫシンボルは、ＱＰＳＫコンステレーションスキームの異なる４つのコンステレーションポイントにより１シンボル当たり２ビットを伝送するのに使用されてもよく、一方、第２のＱＰＳＫシンボルはＱＰＳＫコンステレーションスキームの４つの異なる可能なシンボル値のうちの２つのみをとり得るため、第２のＱＰＳＫシンボルは１シンボル当たり１ビットのみを伝送するのに使用されてもよいので、集合分割としての、サブセットが異なるコンステレーションポイントのそのような選択は、一方では、集合分割を適用しないことと比較して全体的なデータ転送速度を減少させる。他方では、異なるＱＰＳＫシンボルの異なるＱＰＳＫシンボル値（またはコンステレーションポイント）が選択され得るので、そのような集合分割は、互いに対する選択されたＱＰＳＫシンボル値のユークリッド距離が最大にされ、したがって、集合分割に起因するＱＰＳＫシンボル値またはＱＰＳＫコンステレーションポイントが、集合分割を実施しない場合より大きい、互いに対する全体的な距離を有するように、データ伝送をよりロバストにすることを可能にする。

ＱＰＳＫなどの位相変調方式によりデータを伝送する場合、伝送されたデータシンボルの位相は、位相推定後に受信側で推定され、次いで、位相補正ステップにおいて補正される。そのような位相補正は、位相スリップとも呼ばれる、いわゆるサイクルスリップを引き起こし、そのようなサイクルスリップは、ＱＰＳＫ位相方式では、π／２の倍数の角度でのコンステレーションスキームの回転をもたらす可能性があり、したがって、サイクルスリップの継続中に受信側でデータエラーを引き起こす可能性がある。

光データ伝送の方法が提案される。本方法は様々なステップを含む。

データビットの少なくとも１つのストリームが受信される。

好ましくはグレイ（Ｇｒａｙ）マッピングに従って、データビットのセットが連続論理状態にマッピングされる。論理状態は、ＱＰＳＫマッピングに従ってかつ集合分割規則に従って選択される２つの初期ＱＰＳＫシンボルの各セットに対応する。

論理状態は、差動符号化規則に従って差動符号化される。

差動符号化された論理状態では、２つの結果として生じるＱＰＳＫシンボルの各セットは、ＱＰＳＫマッピングに従ってかつ集合分割規則に従って導出される。

２つのＱＰＳＫシンボルの符号化されたセットは、偏波分割多重化を用いて伝送される。

差動符号化規則は、初期ＱＰＳＫシンボルの一方の差動符号化をもたらすが、初期ＱＰＳＫシンボルの他方の差動符号化をもたらさない。

提案されている方法の利点を獲得するために、以下の態様は考慮に入れられなければならない。

前述されている通り、光データ信号による伝送のためにＱＰＳＫ、ＰＤＭ、および集合分割の技法を組み合わせることが優れた手法である。データ伝送がサイクルスリップの発生により阻害されることに因り、受信側での差動符号化および受信側での差動復号が、そのようなサイクルスリップに起因する連続データエラーを防止するために必要とされる。一方で、１つの時点におけるサイクルスリップの発生およびさらなる複数の連続する時点の間のこのサイクルスリップの持続に関して、差動符号化および差動復号の技法は、複数の連続する時点のほとんどに関して、データエラーを除去することを可能にする。これは、サイクルスリップが発生するその時点と次の単一の連続する時点とにおける差動復号後に発生するデータエラーを犠牲にして得られる。さらなる後続の時点の間、差動符号化および差動復号の方式はデータエラーを除去する。言及された２つの時点の間の差動復号後のこれらの結果として生じるエラーは、エラー乗算とも呼ばれる結果である。

提案された方法は、前述のエラー乗算に起因する伝送エラーを補償するために、受信側で軟判定復号を用いる反復デマッピングの形で差動復号に依存することを可能にする方法において、ＱＰＳＫ、ＰＤＭ、および集合分割の技法を併用することを可能にする。このように、この差動符号化を用いると、ＢＣＪＲアルゴリズムなどのアルゴリズムを用いる反復デマッパにより差動復号が依然として実施され得るので、本明細書において提案されている、伝送されたデータシンボルの差動符号化を実施する選択された方法は、明らかに有利である。

様々な実施形態による正確な設計および正確な振る舞いは、後に詳細に記載される。

第１の実施形態による、光データ伝送のための提案されているデバイスの図である。 第１の実施形態によるＱＰＳＫシンボルの図である。 第１の実施形態によるＱＰＳＫシンボルの図である。 第１の実施形態によるＱＰＳＫシンボルの図である。 第１の実施形態のための受信デバイスの図である。 第２の実施形態による光伝送デバイスの図である。 第２の実施形態によるＱＰＳＫシンボルの図である。 第２の実施形態によるＱＰＳＫシンボルの図である。 第２の実施形態によるＱＰＳＫシンボルの図である。 第２の実施形態のための受信デバイスの図である。 選択された集合分割による、ＱＰＳＫシンボルのマッピングの図である。 選択された集合分割による、状態のＱＰＳＫシンボル値の図である。 図７ａに既に示されている、選択された状態の図である。 異なる状態の差動符号化を示す状態機械の図である。 異なる状態へのデータビットのグレイマッピングの値の図である。 差動符号化の実装形態の図である。 伝送ビットの差動符号化の一般的なブロック概略図である。 選択された差動符号化スキームの入力値および出力値の表である。

図１は、ビットストリームＢＳを受信する光伝送デバイスＯＤ１を示し、デバイスＯＤ１は、ステップＬＳにおいて、３ビットのセットを対応する状態にマッピングする。この３データビットのマッピングは、図９ａに示されているように実施されることが好ましい。図９ａは、それに基づいて、３ビットのセット内のデータビットのいわゆるバイナリ（ｂｉｎａｒｙ）グレイマッピングが０から７までの範囲の値のうちの１つをとる状態に対して実施される、表を示す。

図１に戻ると、導出された状態の各々は、ステップＤＥにおいて差動符号化される。差動符号化ＤＥのこのステップは後に詳細に記載される。

差動符号化ＤＥのステップの結果として生じる状態は、次いで、マッピングステップＭＳにおいて、対応する第１のＱＰＳＫシンボルＱＰＳＫ１およびまた対応する第２のＱＰＳＫシンボルＱＰＳＫ２を差動符号化された状態から導出することにより、伝送される。このマッピングは、後に図２ａから図２ｃまでに関して詳細に記載される。

選択された第１のＱＰＳＫシンボルＱＰＳＫ１に基づいて、対応する同相信号成分Ｉｘおよび対応する四値信号成分Ｑｘが生成され、それらは次いで、各デジタルアナログ変換器ＤＡＣにより電気信号に変換される。これらの信号は、次いで、変調ユニットＭＯＤ１のマッハツェンダー（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）変調器ＭＺＭ１に供給される。さらに、選択された第２のＱＰＳＫシンボルＱＰＳＫ２に基づいて、対応する同相信号成分Ｉｙおよび対応する直角分Ｑｙが生成され、各デジタルアナログ変換器ＤＡＣに供給され、この変換器は対応する電気信号を生成する。これらの信号は、次いで、変調ＭＯＤ１の別のマッハツェンダー変調器ＭＺＭ２に供給される。

変調ユニットＭＯＤ１は、信号生成ユニットＳＧＵから光信号ＯＳを受信する。変調ユニットＭＯＤ１は、異なるマッハツェンダー変調器ＭＺＭ１およびＭＺＭ２に向けて、信号ＯＳから、互いに対して直角の各偏波状態の各光信号ＯＳ１、ＯＳ２を生成する偏波多重器ＰＭを含む。マッハツェンダー変調器ＭＺＭ１およびＭＺＭ２は、次いで、各信号成分Ｉｘ、ＱｘおよびＩｙ、Ｑｙを用いて、直角偏波状態の各光信号ＯＳ１およびＯＳ２を変調する。結果として生じる伝送信号ＴＳ１およびＴＳ２は、次いで、全体的な光伝送信号ＴＳを生み出すために、偏波ビームコンバイナＰＢＣにおいて組み合わせられる。

図２ａおよび図２ｂは、異なるＱＰＳＫシンボルＱＰＳＫ１およびＱＰＳＫ２の各コンステレーションポイントを示す。前に概説されている通り、図９ａの表に示されている通り、ビットのセットは３データビットを含む。そのような３ビットのセットに関して、２つの左端のビットは、２つの最上位ビット（ＭＳＢ：ｍｏｓｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｂｉｔ）と見なされてもよい。ここで図２ａおよび図２ｂに戻って来ると：伝送される３データビットのうちのこれら２つのビットを示すために、第１のシンボルＱＰＳＫ１は、図２ａに示されているコンステレーションポイントのいずれかをとる可能性がある。集合分割が実施され、そこでは、第１のシンボルＱＰＳＫ１の所与の選択に対して、同じ時点において、図２ｂに示されている通り、第２のシンボルＱＰＳＫ２は４つの可能なコンステレーションポイントのうちの２つだけをとることができる。

図９ａは、２つのシンボルＱＰＳＫ１およびＱＰＳＫ２により同じ時点において伝送される３データビットのセットのマッピングを示す。１０進状態番号へのデータビットのマッピングは図９ａの表に示されている。グレイマッピングにより、データビットのセットの２つの最上位ビットは、第１のシンボルＱＰＳＫ１により示される。したがって、状態０は図２ａのポイントＰ１１により示され、一方、状態０と状態１との間の区別が、図２ｂの第２のシンボルＱＰＳＫ２のポイントＰ２１またはポイントＰ２３のどちらかを選択することにより可能である。したがって、データビットのセットの最下位ビットはシンボルＱＰＳＫ２の選択により示される。集合分割が実施され、そこでは、シンボルＱＰＳＫ１のポイントＰ１１またはポイントＰ１３のどちらかの選択がシンボルＱＰＳＫ２のポイントＰ２１またはポイントＰ２３のどちらかの選択のみを可能にする。さらに、シンボルＱＰＳＫ１のポイントＰ１２またはポイントＰ１４のどちらかを選択する場合、これは図２ｂのシンボルＱＰＳＫ２のポイントＰ２２またはポイントＰ２４のどちらかの選択のみを可能にする。そのようなグレイマッピングのための異なるシンボルＱＰＳＫ１およびＱＰＳＫ２の異なるコンステレーションポイントの厳密な選択は、図７ｂに詳細に示されており、ここで変数ｉは虚数を示す。

換言すれば、２つの最上位ビットは、第１のシンボルＱＰＳＫ１のコンステレーションポイント（またはシンボル値）の選択により示され、一方、第３のビットとしての最下位ビットは、第２のシンボルＱＰＳＫ２のコンステレーションポイント（またはシンボル値）の選択により示される。

図２ｃは、時間ｔにわたって、同じ時点における異なるシンボルＱＰＳＫ１およびＱＰＳＫ２の選択されたコンステレーションポイント（またはシンボル値）の可能な組合せを示し、シンボルＱＰＳＫ１はｘ偏波面において伝送され、一方、シンボルＱＰＳＫ２はｙ偏波面において伝送される。換言すれば、３データビットのセットの伝送が、同じ時点における２つの異なるＱＰＳＫシンボルの伝送を用いて実施され、４次元ＱＰＳＫシンボルが集合分割により制限されて、選択された全体的なシンボルを８つの異なるシンボルの組合せ（または８つの異なるシンボル状態）に減少させる。

図７ａは、選択された集合分割と併せた、選択されたマッピングの図を示す。２つのＱＰＳＫシンボルのセットを、４次元ＱＰＳＫシンボルとしてのＱＰＳＫ１およびＱＰＳＫ２のセットと解釈してもよく、さらに、両ＱＰＳＫシンボルＱＰＳＫ１およびＱＰＳＫ２に関して同じ振幅を仮定し、図７ａは４次元ＱＰＳＫシンボルの２次元図と解釈され得る。ＱＰＳＫシンボルＱＰＳＫ１、ＱＰＳＫ２は位相の４つの離散値、すなわち−３π／４、−π／４、＋π／４、３π／４をとる可能性がある。状態０、…、７は、それらの対応するＱＰＳＫシンボルＱＰＳＫ１およびＱＰＳＫ２の位相値（Ａｒｇ｛｝）に基づいて示される。同じ２つの最上位ビットを共有する２つの状態、例えば状態０および状態１、が、第１のシンボルＱＰＳＫ１の位相が同じである状態のグループを形成し、一方、このグループのこれら２つのシンボルに関して、第２のシンボルＱＰＳＫは異なることがはっきりと認められる。マッピングおよび集合分割の所与の選択では、第１のシンボルＱＰＳＫ１に関して同一の位相値を有する２つの状態は、第２のシンボルＱＰＳＫ２のそれらの位相値が異なり、それはπの差である。これらの状態は、共通のグループまたは象限インデックス（ｑｕａｄｒａｎｔ ｉｎｄｅｘ）、この例ではインデックス０、を有する。図７ａから分かる通り、同様の考えが状態のその他のセットに関しても有効である。

図７ａに示されている通りに状態のコンステレーションを要約すると、ＱＰＳＫシンボルＱＰＳＫ１およびＱＰＳＫ２の組合せによりもたらされる異なる４次元シンボルは、シンボルの４つのグループまたはセットに分けられ、これらのセットは、第１のシンボルＱＰＳＫ１に関するπ／２の大きさの位相差で互いに移行される。所与の状態番号Ｘ＝０、…、７では、セットインデックスＺは、
Ｚ＝［Ｘ−ｍｏｄ（Ｘ，２）］／２ ∈｛０，１，２，３｝
として与えられる。

状態のセットのインデックスは図７ａの下手側に示されている。セット０、…、３の各々に関して、各状態は第２のシンボルＱＰＳＫ２に関してπの位相差を有し、一方、それらは第１のシンボルＱＰＳＫ１に関して同じ位相を共有する。さらに、全ての状態は、第１のシンボルＱＰＳＫ１に関してπ／２の位相差だけそれらの次の隣接する状態のいずれかとは異なり、一方、それらはまた、第２のシンボルＱＰＳＫ２に関してπ／２の位相差だけそれらの次の隣接する状態とは異なる。

図８ａは、図７ａに関して前述されている通り、異なる状態のマッピングを示す。さらに、図８ｂは、その状態への差動符号化およびそれらのインデックス０、…、３の各セットのための選択規則の結果を説明する状態機械を示す。そのような差動符号化は、光データ伝送中にサイクルスリップが予期される場合に有利である。

選択された差動符号化規則は、ここで詳細に説明される。インデックスｋを有する状態Ｘの時間離散シーケンスを仮定して、前の時点の出力値Ｘｏｕｔ（ｋ−１）および現在の時点の入力値Ｘ（ｋ）を用いて結果として生じる出力値Ｘｏｕｔ（ｋ）を導出することにより、差動符号化が実施される。前述の通り、状態値Ｘは状態番号０、…、７の１つを表す。

差動符号化規則は、
Ｘｏｕｔ（ｋ）＝２＊ｍｏｄ｛｛［Ｘｏｕｔ（ｋ−１）−ｍｏｄ（Ｘｏｕｔ（ｋ−１），２）］／２＋［Ｘｉｎ（ｋ）−ｍｏｄ（Ｘｉｎ（ｋ），２）］／２｝，４｝＋ｍｏｄ（Ｘｉｎ（ｋ），２）
により与えられる。

この符号化規則のための厳密な値が図１１の表に示されている。

選択された差動符号化規則の結果は、ここで、図８ａに関して記載される。図８ｂは、所与の時点において、Ｓ０と示されているインデックスＺ＝０を有するセットの状態が前の時点において伝送されているという例のための差動符号化規則のインデックスＺ＝０、…、３のセットの１つからの遷移を示す。次の発生時点の状態がインデックス１のセットからである場合、差動符号化規則はインデックス０を有するセットからインデックス１のセットへの遷移をもたらす。さらなる遷移が図８ｂの図に認められる。所与の差動符号化規則を要約すると、この規則は、π／２の倍数での位相回転または位相スリップに対して、次の連続する時点の次のシンボルＱＰＳＫ１に関して１つの時点の第１のシンボルＱＰＳＫ１を保護する。第２のシンボルＱＰＳＫ２はこの差動符号化規則によって保護されない。そのような符号化規則の選択の利点は、可能なエラー乗算に起因する多数の差動符号化を補償する、軟判定復号器による反復デマッピングのために、差動符号化されたシンボルが受信側で使用されてもよいことにある。シンボルＱＰＳＫ１のみが差動符号化され、一方、シンボルＱＰＳＫ２は差動符号化されないことに因り、これは可能である。

図１０は、図１の伝送デバイスにおいて実施される一般的なステップを示す。ビットＢ１、Ｂ２、Ｂ３を有する３データビットのビットストリームＢＳは、シンボルマッピングのステップＳＭにおいて各状態番号にマッピングされなければならない。これは状態番号０、…、７の各状態をもたらす。次に、結果として生じる状態値は、前述されている通り、ステップＤＥにおいて差動符号化される。結果として生じる差動符号化された状態値は、次いで、マッピングのステップＭＳに与えられ、そこでＱＰＳＫシンボルＱＰＳＫ１およびＱＰＳＫ２の各対が生成される。シンボルマッピングＭのステップＳＭは、図１の論理状態ＬＳのステップに対応する。

図１０に与えられている一般的なステップは、図９ｂに示されているように実施されることが好ましい。受信されたビットＢ１、Ｂ２、Ｂ３は、以下の方法で使用される。最上位ビットとしての２つのビットＢ１およびＢ２は、ＤＥＣと示されている差動ＱＰＳＫ符号化の標準ステップに与えられ、一方、結果として生じる出力値Ｂ１’およびＢ２’は、第３のビットＢ３と共にステップＰＣに与えられ、ステップＰＣはビットＢ１’、Ｂ２’、Ｂ３’のセットにおいてパリティチェックを実施する。結果として生じるパリティチェックビットＢ４は、次いで、その他のビットＢ３、Ｂ２’およびＢ１’と共に標準マッピングステップＳＭＡＰに与えられ、この標準マッピングステップは図１または図１０のマッピングステップＭＳに対応している。本明細書において、ビットＢ１’およびＢ２’はＱＰＳＫ１シンボルにマッピングされ、ビットＢ３およびＢ４はＱＰＳＫ２シンボルにマッピングされる。結果として生じるシンボルＱＰＳＫ１およびＱＰＳＫ２は、次いで、図１に関して前述されている通り、変調に使用される。情報を差動符号化することは、ここで、第１の最上位ビットおよび第２の最上位ビットを使用して、シンボルパリティのための最下位ビットの符号化におけるＱＰＳＫコンステレーションのためにｋ回のπ／２位相回転を符号化することとして理解され得る。

上記を要約すると、本明細書において提案されているように実施される符号化は、計８つの独立した４次元シンボルを使用することを可能にし、シンボルの各々は３ビットを符号化することができる。この技法は、普通の２次元フォーマットに必要とされるほとんどのハードウェアの再使用を可能にする。

図３は、図１に関して記載されているように伝送デバイスＯＤ１によりデータ伝送が実施された場合に使用され得る受信デバイスＲＤ１２を示す。

受信された光信号ＲＳは、各光ダイオードＰＤへ電気信号を供給するコヒーレントミキサＣＭの内部で、局部発振器ＬＯにより供給される局部発振信号ＬＯＳと混合される。光ダイオードＰＤにより供給される、結果として生じる電気信号は、次いで、各アナログデジタル変換器ＡＤＣによりサンプリングされ、ｘ偏波面としての第１の偏波面のための推定された同相信号成分Ｉｘ’および推定された直角信号成分Ｑｘ’に至る。

さらに、これは、ｙ偏波面としての第２の偏波面のための同相信号成分Ｉｙ’および直角信号成分Ｑｙ’に至る。

処理ステップＳＴ１において、デスキューイングおよび再サンプリングが実施され、一方、ステップＳＴ２において、タイミング再生が得られる。ステップＳＴ３において、定包絡線基準アルゴリズム（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｍｏｄｕｌｕｓ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）であるＣＭＡアルゴリズムを用いて偏波多重分離が実施される。

さらに、ステップＳＴ４において、周波数再生が実施され、一方、ステップＳＴ５において、キャリア位相再生が実施される。結果として生じる信号は、次いで、４次元デマッパＳＴ６および差動復号器ＳＴ７において使用される。

提案されている差動符号化規則を用いることにより、ステップＳＴ６のデマッパおよび差動復号器ＳＴ７を使用することが実施されてもよく、一方、ステップＳＴ７における差動符号化は、軟判定復号を用いた反復デマッピングステップとして実現され得る。

図３に示されている所与の実装形態では、周波数オフセット再生のステップＳＴ４およびキャリア位相再生のステップＳＴ５は、所与の実装形態のための両偏波の値全てに関して一緒に実施されなければならないことが重要であることが留意されなければならない。

図４は、第２の実施形態による代替的伝送デバイスＯＤ２を示す。

３ビットのうちのビットストリームＢＳ１は、論理状態ステップＬＳ２において、前述の通り、可能な状態０、…、７のうちの１つにマッピングされる。ステップＤＥにおいて、差動符号化が前述の通り実施され、一方、ステップＭＳは、各シンボルＱＰＳＫ１およびＱＰＳＫ２への、差動符号器ＤＥによりもたらされる、結果として生じる状態のマッピングを実施する。結果として生じるシンボル値は、次いで、デジタルアナログ変換器ＤＡＣにより、各シンボルＱＰＳＫ１およびＱＰＳＫ２を表す各電気値に変換される。本実施形態では、マッピングが実施され、そこでは、第１の時点Ｔ１において、第１のシンボルＱＰＳＫ１の実数成分および虚数成分が与えられ、一方、次の時点Ｔ２において第２のシンボルＱＰＳＫ２の実数成分および虚数成分が与えられる。換言すれば、図４に示されている実装形態は、シンボルＱＰＳＫ１およびシンボルＱＰＳＫ２が与えられず、同じ時点において各偏波光信号により伝送されるが、連続する時点ｔ１およびｔ２において１つの同一偏波状態の１つの同一光信号により伝送される図１の実装形態とは異なる。それらの実数成分および虚数成分を有するシンボルＱＰＳＫ１およびＱＰＳＫ２は、次いで、図１に関して前述されている通り、変調ユニットＭＯＤ１に与えられる。これは第１の偏波伝送信号ＴＳ１’をもたらす。

別のビットストリームＢＳ２が受信され、論理状態マッピングＬＳならびに差動符号化ＤＥおよびマッピングステップＭＳにおけるマッピングを経て、マッピングステップＭＳは、シンボルＱＰＳＫ１およびＱＰＳＫ２とは無関係であるが、シンボルＱＰＳＫ１およびシンボルＱＰＳＫ２の図２、図７および図８に関して前述されているものと同じマッピングを有する同種のシンボルと見なされ得る、結果として生じるシンボルＱＰＳＫ１’およびＱＰＳＫ２’をもたらす。したがって、結果として生じる実数成分シンボルＱＰＳＫ１’および虚数成分シンボルＱＰＳＫ２’は、次いで、連続する時点ｔ１およびｔ２において、結果として生じる信号ＴＳ２’によりこれらのシンボルを伝送する変調ユニットＭＯＤ１に与えられる。信号ＴＳ２’は、全体的な伝送信号ＴＳ’を生み出すために、信号ＴＳ１’と組み合わせられる。

図５ａはＱＰＳＫ１’のシンボル値のための選択を示し、一方、図５ｂはＱＰＳＫ２’のシンボル値のための選択を示す。これらの選択は、図７ａおよび図７ｂに関して前述されている通り、異なるシンボルのマッピングに関して考慮されなければならない。

図５ｃは、偏波面ｘの信号上での時点ｔ１におけるシンボルＱＰＳＫ１の伝送および偏波面ｘと一緒の同信号上での次の時点ｔ２におけるシンボルＱＰＳＫ２の伝送を示す。

図６は、第２の実施形態による、提案されている受信デバイスＲＤ２を示す。図６の受信デバイスＲＤ２は、処理ステップＳＴ４、ＳＴ５、ＳＴ６およびＳＴ７が一緒にではなく別個のステップとして実施されるという点において、図３に関して前述されている受信デバイスとは異なる。例えば、周波数オフセット再生が、両方の伝送された偏波状態信号のために一緒に実施される必要がなく、独立して実施されてもよい。同じことはキャリア位相再生ならびにデマッピングおよび差動復号にも当てはまる。

様々な処理ステップが、図１から図１１に関して詳細に説明された。図１および図４の伝送デバイスＯＤ１およびＯＤ２はそのような処理ステップを実施するように動作可能である。

Claims (10)

1. 光データ伝送の方法であって、
   − データビット（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）の少なくとも１つのストリーム（ＢＳ）を受信するステップと、
   − 前記データビット（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）のセットを連続論理状態にマッピングするステップであり、前記論理状態は、ＱＰＳＫマッピングに従ってかつ集合分割規則に従って選択される２つの初期ＱＰＳＫシンボルの各初期セットに対応する、マッピングするステップと、
   − 差動符号化規則に従って、前記論理状態を差動符号化するステップと、
   − 前記差動符号化された論理状態に関して、前記ＱＰＳＫマッピングに従ってかつ前記集合分割規則に従って、２つの結果として生じるＱＰＳＫシンボル（ＱＰＳＫ１、ＱＰＳＫ２）の各セットを導出するステップと、
   − 偏波分割多重化を用いて、２つのＱＰＳＫシンボルの前記符号化されたセットを伝送するステップと
   を含み、
   前記初期セットの第１の初期ＱＰＳＫシンボルが差動符号化されるが、前記初期セットの他方の初期ＱＰＳＫシンボルが差動符号化されないように、前記差動符号化規則がＱＰＳＫシンボルの初期セットの差動符号化を引き起こす、方法。
2. 前記差動符号化規則が、π／２の倍数での位相回転に対して前記第１の初期ＱＰＳＫシンボルを保護するために、前記第１の初期ＱＰＳＫシンボルの差動符号化をもたらす、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記位相回転がサイクルスリップである、
   請求項２に記載の方法。
4. 前記集合分割規則が、前記集合分割規則に従って選択されるＱＰＳＫシンボルのユークリッド距離を最大にする、
   請求項１に記載の方法。
5. ＱＰＳＫシンボルのセットの第１のＱＰＳＫシンボルのコンステレーションポイントの所与の選択のための前記集合分割規則に従って、ＱＰＳＫシンボルの前記セットの第２のＱＰＳＫシンボルが、２つの可能なコンステレーションポイントのうちの１つだけをとり得る、
   請求項４に記載の方法。
6. データビットのセットが３データビット（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）を含む、
   請求項１に記載の方法。
7. ３ビットの前記セットの２つの最上位ビットが第１のＱＰＳＫシンボル（ＱＰＳＫ１）の選択により示され、一方、３ビットの前記セットの最下位ビットが他方のＱＰＳＫシンボル（ＱＰＳＫ２）の選択により示される、
   請求項６に記載の方法。
8. 第１の符号化されたＱＰＳＫシンボル（ＱＰＡＫ１）が、第１の時点において、第１の偏波状態を有する第１の光ＰＤＭ信号（ＴＳ１）を用いて伝送され、
   第２の符号化されたＱＰＳＫシンボルが、前記第１の時点において、前記第１の偏波状態に対して直角の第２の偏波状態を有する第２の光ＰＤＭ信号（ＴＳ２）を用いて伝送される、
   請求項１に記載の方法。
9. 第１の符号化されたＱＰＳＫシンボルが、第１の時点において、第１の偏波状態を有する第１の光ＰＤＭ信号（ＴＳ１’）を用いて伝送され、
   第２の符号化されたＱＰＳＫシンボルが、次の連続する時点において、前記第１の光ＰＤＭ信号（ＴＳ１’）を用いて伝送される、
   請求項１に記載の方法。
10. 光伝送デバイスであって、
    − データビット（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）の少なくとも１つのストリーム（ＢＳ）を受信するステップと、
    − 前記データビットのセットを連続論理状態にマッピングするステップであり、前記論理状態は、ＱＰＳＫマッピングに従ってかつ集合分割規則に従って選択される２つの初期ＱＰＳＫシンボルの各初期セットに対応する、マッピングするステップと、
    − 差動符号化規則に従って、前記論理状態を差動符号化するステップと、
    − 前記差動符号化された論理状態に関して、前記ＱＰＳＫマッピングに従ってかつ前記集合分割規則に従って、２つの結果として生じるＱＰＳＫシンボル（ＱＰＳＫ１、ＱＰＳＫ２）の各セットを導出するステップと、
    − 偏波分割多重化を用いて、２つのＱＰＳＫシンボルの前記符号化されたセットを伝送するステップとを行うように動作可能であり、
    前記初期セットの第１の初期ＱＰＳＫシンボルが差動符号化されるが、前記初期セットの他方の初期ＱＰＳＫシンボルが差動符号化されないように、ＱＰＳＫシンボルの初期セットの差動符号化を引き起こす差動符号化規則を用いる、光伝送デバイス。

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