JP2017507510A - サイクルスリップ訂正のためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

システム及び方法は、送信されるデータのビットを第１及び第２のパリティチェックビットで符号化して連続するビットのブロックを生成するためのパリティビット符号器（２０２）を含む。ビットのブロックの各々は、光波長上に変調されて受信機に送信される複数の対応のＱＡＭシンボルにグレイマッピングされる。デマッパ（３０４）は、第１及び第２のパリティビットによって示されるパリティを用いて９０度及び１８０度サイクルスリップを訂正する。【選択図】図２

Description

本発明は、サイクルスリップ訂正のためのシステム及び方法に関する。

波長分割多重化（ＷＤＭ）光通信システムでは、多数の異なる光キャリア波長がデータで個別に変調されて変調光信号を生成する。変調光信号は、統合信号に合成され、光伝送経路を介して受信機に送信される。受信機はデータを検出及び復調する。

光通信システムで使用され得る変調の一種として、位相シフトキーイング（ＰＳＫ）がある。様々なバリエーションのＰＳＫによると、光波長の位相又は位相遷移が、１以上のビットを符号化するシンボルを表すように、光波長の位相を変調することによってデータが伝送される。バイナリ位相シフトキーイング（ＢＰＳＫ）変調法では、例えば、２位相が用いられてシンボルあたり１ビットを表す。直交位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）変調法では、４位相が用いられてシンボルあたり２ビットを符号化する。他の位相シフトキーイング形式として、差動位相シフトキーイング（ＤＰＳＫ）形式、並びにリターントゥゼロＤＰＳＫ（ＲＺ−ＤＰＳＫ）及び偏波多重ＱＰＳＫ（ＰＤＭ−ＱＰＳＫ）のようなＰＳＫ及びＤＰＳＫ形式の変形がある。

複数の情報ビットが単一の伝送シンボルに符号化されることになるＱＰＳＫなどの変調形式は、一般にマルチレベル変調形式ともいわれる。マルチレベル変調技術は、例えば、伝送速度を増加させ、チャネル間隔を減少させ、それによりＷＤＭシステムの各チャネルのスペクトル効率（ＳＥ）を増加させることを可能とするのに使用されてきた。１つのスペクトル効率の良いマルチレベル変調形式は直交振幅変調（ＱＡＭ）である。ＱＡＭ信号では、例えば、シンボルあたり複数ビットを符号化するのに、位相シフトキーイング及び振幅シフトキーイングの組合せを用いて情報が変調される。１６−ＱＡＭ変調形式を、例えば、シンボルあたり４ビットを符号化するのに用いることができる。ＰＳＫ変調法（例えば、ＢＰＳＫ及びＱＰＳＫ）は、ＱＡＭの１つのレベル（例えば、それぞれ２ＱＡＭ及び４ＱＡＭ）ともいえる。

例えば、ＱＡＭ法を用いる位相変調光通信システムでは、受信機は、コヒーレント検出、例えばホモダイン又はヘテロダイン検出を用いて変調光信号を検出するコヒーレント受信機となり得る。受信機に関してここで使用される場合の用語「コヒーレント」とは、受信信号を復調するためのローカル発振器（ＬＯ）を含む受信機のことをいう。受信信号を処理して復調データを供給するようなシステムでは、デジタル信号処理（ＤＳＰ）を行うことができる。受信信号のデジタル信号処理は速度及び柔軟性を与え、波長分散、偏波モード分散などのような光伝送経路に関連する非線形性の補正を含む種々の機能を実行するのに使用され得る。

位相変調システムのためのコヒーレント検出法は、絶対位相検出を利用することがある。絶対位相検出は、推定位相に基づいて受信データストリームにおける各ビットの値に関する決定、例えばソフト決定を行うことを伴う。残念ながら、Ｍ^２−ＱＡＭ、例えばＱＰＳＫ及び１６ＱＡＭについては、信号コンステレーションは角度π／２の位相回転の下で不変である。推定位相を判定するのに使用されるキャリア位相推定器は、角度θと角度θ＋π／２の間を区別できない。結果として、推定されたキャリア位相は、現在の安定動作点から、隣接安定動作点の誘引力の領域に押し込まれることになり、これにより信号コンステレーションがπ／２だけ事実上回転する。この現象をサイクルスリップという。サイクルスリップによって、サイクルスリップのイベント後に大量の決定エラーが発生し得る。サイクルスリップの影響は、情報シンボルの差動復号化を用いることによって実際のスリップの継続時間に制限され得る。しかし、差動復号化は、絶対位相検出の約２倍のビットエラーレートを有することになる。

サイクルスリップを訂正するための１つの手法は、既知の情報シンボルにパイロットシンボルを導入することである。受信パイロットシンボルと既知の情報シンボルとの間の位相差を計算することによってパイロットシンボルのキャリア位相は明確に推定され得るので、パイロットシンボルは位相の曖昧さをなくす。しかし、パイロットシンボルのオーバーヘッドによってシンボルレートが大きくなり、感度ペナルティがもたらされる。これに対処するために、パイロットシンボルが長い期間で挿入され得る。一般に、サイクルスリップが検出されてキャリア位相の基準が訂正されるまでに、パイロットシンボル間のシンボル数の約半分の期間を要することになる。訂正を行うのに要する時間は、検出データにおけるバーストエラーをもたらすことになる。

本開示を、以下の図面を参照して例示としてここに説明する。同様の符号は同様の部分を示す。

図１は、本開示によるシステムの一例の実施形態のブロック図である。 図２は、本開示による送信機の一例の実施形態のブロック図である。 図３は、本開示による受信機の一例の実施形態のブロック図である。 図４は、本開示による一例の送信機の変調出力を模式的に示す。 図５は、本開示によるシステムにおける９０度及び１８０度位相エラーに対応付けられたシンボルを示すように相互接続されたコンステレーション点を有する１６−ＱＡＭ信号の一例の実施形態のコンステレーション図である。 図６は、本開示によるシステムにおける１８０度位相エラーの発生に応じた同相及び直交ビットのビット変化を模式的に示す。 図７は、本開示によるシステムのデマッパにおいて有用なＢＰＳ／ＭＰアルゴリズムのブロック図である。 図８は、図７に示すＢＰＳ／ＭＰアルゴリズムの試験位相ブロックにおいて有用な平方距離計算の例を示す。 図９は、本開示によるシステムの性能を示すシンボル数に対する実際及び推定の位相のプロットを含む。 図１０は、本開示によるシステムの性能を示すＯＳＮＲに対するＢＥＲのプロットを含む。 図１１は、本開示による一例の方法を示すフローチャートである。 図１２は、本開示による他の例の方法を示すフローチャートである。

本開示は、光信号データ検出に関し、より詳細には、光通信システムにおけるサイクルスリップを訂正するためのシステム及び方法に関する。概略として、本開示によるシステムは、２個のパリティチェックビットとともに送信される複数のビット、例えば、ｎビットのデータを符号化して、連続するビットのブロック、例えば、ｎ＋２ビットのブロックを与える。ビットのブロックの各々は、光キャリア上に変調されて受信機に送信される複数の対応のＱＡＭシンボルにグレイマッピングされる。受信機はシンボルを検出し、サイクルスリップを修正する。一実施形態では、例えば、ビットの各ブロックに対応付けられたシンボルは、第１及び第２のパリティビットによって示された正しいパリティを有するシンボルを選択することによって復号されることができる。有利なことに、信号は、３６０度位相面全体にわたって位相の曖昧さなしに受信機において検出可能である。

ここで使用する「グレイマップ」又は「グレイマッピング」とは、隣接コードワードが１ビットだけ異なるようにビットの連続集合の各々に符号が割り当てられ、追加のビットをデータストリームに付加することを伴わない公知のグレイマッピング法のことをいう（すなわち、グレイマッピングはオーバーヘッドを有しない）。ここで使用される用語「結合される」とは、それによって１つのシステム要素により搬送される信号が、「結合される」要素に与えられるような任意の接続、結合、リンクなどをいう。そのような「結合される」装置、又は信号及び装置は、必ずしも相互に直接接続されず、そのような信号を操作又は修正する中間構成要素又は装置によって分離されていてもよい。

図１は、本開示によるＷＤＭ伝送システム１００の一例の実施形態の簡略化されたブロック図である。伝送システムは、複数の光チャネルを光情報経路１０２上で送信端末１０４から、遠隔位置にある１以上の受信端末１０６に伝送するように作用する。例示のシステム１００は、チャネルを送信機から５０００ｋｍ以上離れた受信機に伝送するために構成された長距離海底システムであってもよい。例示の実施形態は光システムの関連で記載され、長距離ＷＤＭ光学システムとの関係において有用であるが、ここに記載される広範な概念は、他のタイプの信号を送受信する他の通信システムにおいても実施され得る。

当業者であれば、システム１００は説明の容易化のために大幅に簡略化されたポイントトゥポイントシステムとして図示されていることを認識するはずである。例えば、送信端末１０４及び受信端末１０６は、もちろん、双方とも送受信機として構成されてもよく、それによって各々が送信機能及び受信機能の双方を実行するように構成され得る。ただし、説明の容易化のために、端末は、ここでは送信機能又は受信機能に関してのみ図示及び記載される。開示によるシステム及び方法が多種多様なネットワーク要素及び構成に取り入れられ得ることが理解されるはずである。ここで説明する例示の実施形態は、限定ではなく、例示のみとして提供される。

説明する例示の実施形態では、複数の送信機ＴＸ１、ＴＸ２・・・ＴＸＮの各々は対応の入力ポート１０８−１、１０８−２・・・１０８−Ｎでデータ信号を受信し、データ信号を対応の波長λ_１、λ_２・・・λ_Ｎで送信する。送信機ＴＸ１、ＴＸ２・・・ＴＸＮの１以上は、本開示による態様で対応の波長でデータを変調するように構成されることができる。送信機は、もちろん、説明の容易化のために大幅に簡略化された形式で示されている。当業者であれば、データ信号を所望の振幅及び変調でその対応の波長で送信するために構成された電気的及び光学的部品を各送信機が含み得ることを認識するはずである。

伝送波長又はチャネルは、複数の経路１１０−１、１１０−２・・・１１０−Ｎでそれぞれ搬送される。データチャネルは、マルチプレクサ又はコンバイナ１１２によって光経路１０２上で統合信号に合波される。光情報経路１０２は、光ファイバ導波路、光増幅器、光学フィルタ、分散補償モジュール並びに他の能動及び受動部品を含み得る。

統合信号は、１以上の遠隔受信端末１０６で受信される。デマルチプレクサ１１４は、波長λ_１、λ_２・・・λ_Ｎの伝送チャネルを、対応の受信機ＲＸ１、ＲＸ２・・・ＲＸＮに結合された対応の経路１１６−１、１１６−２・・・１１６−Ｎ上に分離する。受信機ＲＸ１、ＲＸ２・・・ＲＸＮの１以上は、反復復号化を用いて伝送信号を復調するように構成され、対応の出力データ信号を対応の出力経路１１８−１、１１８−２、１１８−３、１１８−Ｎ上に供給することができる。

図２は、本開示による一例の送信機２００の簡略化されたブロック図である。説明の簡略化及び容易化のため、ここではｎビットのブロックを第１及び第２のパリティビットで符号化してｎ＋２ビットのブロックを供給することに関して実施形態を説明する。しかし、本開示によるシステムは、第１及び第２のパリティビットを含む他の構成においても提供され得るものであり、追加の符号化ビットを含み得ることが理解される。したがって、ここに説明する例示の実施形態は、限定ではなく、例示として与えられる。

説明する例示の実施形態２００は、パリティビット符号器２０２、グレイマッパ２０４、並びに符号化及び変調された出力をキャリア波長λ_Ｎ上に供給するための連続波レーザ２０８の出力を変調する変調器２０６を含む。パリティビット符号器２０２は、第１及び第２の対応のパリティビットで入力経路１１８−Ｎ上に供給されたデータストリームの各ｎ個の情報ビットを符号化するように構成され得る。パリティビット符号器２０２の出力は、ｎ＋２ビットの連続するブロック、すなわち、ｎ個の情報ビットに第１及び第２のパリティビットを加えたものを含む。

パリティビット符号器の符号化出力は、グレイマッパ２０４に結合される。グレイマッパ２０４は、ｎ＋２ビットの各ブロックを対応の複数のＱＡＭシンボルにマッピングするように構成される。ｎ＋２ビットの各ブロックに対応付けられた複数のＱＡＭシンボルは、変調器２０６を用いて連続波レーザ２０８の光キャリア波長λ_Ｎ上に変調される。変調器２０６は、任意の周知の変調方法を用いて複数のＱＡＭシンボルをキャリア波長λ_Ｎ上に変調することができる。変調器２０６の符号化、マッピング及び変調された出力は、ＷＤＭシステムにおけるマルチプレクサ１１２（図１）に結合され得る。

有利なことに、パリティビット符号器２０２によってｎビットのブロックに付加された第１のパリティビットは、周知の態様において、対応のｎ個の情報ビットにおける１の値を有するビットの数が偶数であるのか奇数であるのかを特定する。パリティビット符号器２２０によってｎビットのブロックに付加された第２のパリティビットは、周知の態様において、ｎ＋２個のビットのブロックに対応付けられたＱＡＭシンボルの同相ビット（又は直交ビット）における１の値を有するビットの数が偶数であるのか奇数であるのかを特定する。

周知のように、パリティビットは偶数パリティビット又は奇数パリティビットとなり得る。偶数パリティを用いる場合、パリティビットは、パリティビットに対応付けられたｎ個の情報ビット（パリティビットを含まず）における１の数が奇数の場合には１の値にセットされる。ｎ個の情報ビットにおける１の数が既に偶数の場合には、偶数パリティビットは０にセットされる。奇数パリティを用いる場合、パリティビットは、パリティビットに対応付けられたｎ個の情報ビット（パリティビットを含まず）における１の数が偶数の場合に１にセットされる。ｎ個の情報ビットにおける１の数が既に奇数の場合には、奇数パリティビットは０にセットされる。パリティビット符号器２０２において入力データの各ｎビットを偶数又は奇数パリティビットで符号化するためのハードウェア及びソフトウェア構成は、当業者には周知である。

図３は、本開示による一例の受信機３００の簡略化されたブロック図である。説明する例示の実施形態３００は、光信号検出器３０２及びデマッパ３０４を含む。検出器３０２は周知のコヒーレント受信機、例えば、偏波ダイバシティコヒーレント受信機を含むことができ、その周知のコヒーレント受信機は、光キャリア波長λ_Ｎ上で信号を受信し、変調器２０６（図２）によって光キャリア波長λ_Ｎ上に変調されたＱＡＭシンボルを表す１以上の対応の電気的出力（例えば、偏波多重変調フォーマットにおいて各偏波に対応付けられた出力）に光信号を変換するように構成されている。

デマッパ３０４は、デジタル信号処理（ＤＳＰ）回路３０８の一部として構成され得る。一般に、ＤＳＰは、例えば、直接に及び／又はソフトウェアインストラクションの制御下で、特定のインストラクションシーケンスを実行するために構成された１以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及び／又は特殊用途プロセッサを用いた信号処理を伴う。検出器すなわちコヒーレント受信機を内蔵する受信機、及びコヒーレント受信機のデジタル出力を処理するためのキャリア位相推定を用いるＤＳＰ回路の一例は、米国特許第８２９５７１３号に記載され、その教示が参照としてここに取り込まれる。

図２及び３の双方を参照すると、ＤＳＰ回路３０８は、検出器３０２の出力を処理し、入力１０８−Ｎで送信機２００に供給されたデータを再生する出力を供給することができる。デマッパ３０４は、検出器３０２の電気的出力を受信し、キャリア位相推定機能を用いて、グレイマッパ２０４によって適用されたマッピングを逆処理し、パリティビット符号器２０２によって適用されたパリティビットを除去する。デマッパの出力は、入力１０８−Ｎで送信機２００に供給されたデータのｎ−３ビットの連続するブロックを表すデマッピング出力である。

デマッピングは、例えば、最大事後確率（ＭＡＰ）検出器を用いて実行され得る。本開示によるシステムにおけるデマッパ３０４は、パリティビット符号器２０２によって適用されるパリティビットで示されるパリティを用いてサイクルスリップの訂正をもたらすことができる。ある実施形態では、例えば、デマッパ３０４は、パリティビットを用いて、サイクルスリップの訂正を自動的にもたらすようにデマッピングを実行することができる。

パリティビット符号器２０２の出力で与えられるｎ＋２ビット（ｎ個の情報ビット及び２個の対応のパリティビット）のブロックは、グレイマッパ２０４によって複数のＱＡＭ信号に様々な態様でマッピングされ得る。一実施形態では、例えば、グレイマッパ２０４は、パリティビット符号器２０２の出力においてｎ＋２連続ビットの各ブロックを奇数のＱＡＭシンボルにマッピングすることができる。例えば、１２個の連続するビット（１０個の情報ビット及び２個の対応のパリティビット）は３個の１６−ＱＡＭシンボルにマッピングされ、６個の連続するビット（４個の情報ビット及び２個の対応のパリティビット）は３個のＱＰＳＫ（４−ＱＡＭ）シンボルにマッピングされるなどとなる。この構成によると、奇数のＱＡＭシンボルの各グループに対応付けられたｎ＋２ビットの各ブロックは、第１のパリティビットが情報ビットのＸＯＲから生成されるのか、又は情報ビットのＸＮＯＲから生成されるのかに応じて、偶数又は奇数の「１」を有することになる。さらに、奇数のＱＡＭシンボルの合成同相ビット（又は直交ビット）は第２のパリティビットによって示されたパリティを有することになる。受信機３００において、奇数のＱＡＭシンボルは、第１及び第２のパリティビットによって示される正しいパリティを有する複数のグレイマッピングされたＱＡＭシンボルに対応付けられるビットを選択するように構成されたＭＡＰ検出器を用いてデマッパ３０４によってデマッピングされ得る。

例えば、図４は、本開示による変調出力４００を模式的に示し、パリティビット符号器２０２は、各連続する１０個の情報ビット（ｎ＝１０）を２個のパリティビットで符号化して１２ビットのブロックをグレイマッパ２０４に供給する。図５は、１６−ＱＡＭ信号のグレイマッピングを示すコンステレーション図５０２である。周知の態様において、図５のコンステレーション図は、各ＱＡＭシンボルの振幅及び位相を示す複数のコンステレーション点を、シンボルに対応付けられたビット（コードワード）とともに示す。

説明の実施形態では、グレイマッパ２０４は、１２ビット（１０個の情報ビット及び２個の対応のパリティビット）の各連続するブロックを、各シンボルが図５に示すコンステレーション図のコンステレーション点にマッピングされる状態で、３個の１６−ＱＡＭシンボルにマッピングする。図示するように、得られる変調信号は、パリティビット符号器２０２の出力で与えられる１２ビットの各連続するブロックに対応付けられた３個の１６−ＱＡＭシンボルの連続する群を含む。奇数パリティが使用される場合、パリティビット符号器は、ｎ＋２ビットの各ブロックに対応付けられた３個の１６−ＱＡＭシンボルの連続するグループに対応付けられたビットにおける「１」の個数が奇数であることを示す第１の奇数パリティビットを符号化する。さらに、パリティビット符号器は、ｎ＋２ビットの各ブロックに対応付けられた３個の１６−ＱＡＭシンボルの連続するグループの合成同相ビット（又は直交ビット）における「１」の個数が奇数であることを示す第２の奇数パリティビットを符号化する。説明する実施形態は、パリティビット符号器２０２によって与えられる奇数パリティビットとの関係で記載されるが、当業者であれば、パリティビット符号器が代替的に偶数パリティビットで各ｎ個の情報ビットを符号化し得ることを認識するはずである。

受信機３００において、デマッパ３０４は、パリティビット符号器２０２によって符号化された第１及び第２のパリティビット、並びに（１）マッピングされたビットに対応付けられたパリティは各シンボルについて各９０度位相回転後に変化し、（２）各シンボルの同相（Ｉ）ビット及び各シンボルの直交（Ｑ）ビットは各１８０度位相回転後に変化する、という被グレイマッピングＭ^２−ＱＡＭの特性を用いることによってサイクルスリップを検出及び訂正することができる。この特性は、コンステレーション点を相互接続する四角形５０４、５０６、５０８及び５１０によって図５に示される。各四角形の角部は、隣接角部のコンステレーション点から９０度となるコンステレーション点に位置決めされる。任意のコンステレーション点について、（１）そこから±９０度となるコンステレーション点は異なるパリティを有し、（２）そこから±１８０度となるコンステレーション点は、同相ビット、すなわち、説明する実施形態では各シンボルに対する２つの最大有効ビット（ＭＢＳ）、及び直交ビット、すなわち、説明する実施形態では各シンボルに対する２つの最小有効ビット（ＬＳＢ）を異なるパリティで有する。

例えば、ビット（１１１０）に対応付けられた１６−ＱＡＭシンボルは、９０度位相回転後にビット（００１１）又はビット（１００１）に対応付けられた１６−ＱＡＭシンボルに変化することになる。ビット（１１１０）は、ビット（００１１）又はビット（１００１）と比べて異なるパリティを有する。図６は、図５においてＡが付された１６−ＱＡＭシンボルに対応付けられたビット、及び図５における１６−ＱＡＭシンボルＢに対応付けられた、シンボルＡから１８０度位相回転にあるビットを模式的に示す。図示するように、シンボルＡに対応付けられた同相ビット（２つのＭＳＢ）及び直交ビット（２つのＬＳＢ）は、シンボルＢに対応付けられたビットに対して１８０度位相回転でパリティを変化させる。

この規則は、Ｍをシンボルによって符号化されたビットの数として、グレイマッピングでの任意のＭ^２−ＱＡＭについて当てはまる。特に、Ｍ^２−ＱＡＭについて、シンボルＩ＋Ｑｉが、ｌｏｇ_２（Ｍ）個のバイナリビットを実部（Ｉ）及び虚部又は直交（Ｑ）部の双方において独立してＭパルス振幅変調（ＰＡＭ）にマッピングすることによって生成される。図６における例について説明したように、１６−ＱＡＭシンボルは、２個の同相（Ｉ）ビット及び２個の直交（Ｑ）ビットを含む。実数としてのＩ及びＱ並びにグレイマッピングを用いると、ＰＡＭは、
Ｐａｒｉｔｙ（Ｉ）≠Ｐａｒｉｔｙ（−Ｉ）、及び
Ｐａｒｉｔｙ（Ｑ）≠Ｐａｒｉｔｙ（−Ｑ）
というプロパティを有する。これは、グレイマッピングを用いると、逆の符号を有する２つの最も近いシンボルは、これらの２つのシンボルのパリティが異なるように１ビット差のみを有するためである。ＱＡＭシンボルのパリティは、
Ｐａｒｉｔｙ（Ｉ＋Ｑｉ）＝Ｐａｒｉｔｙ（Ｉ） ＸＯＲ Ｐａｒｉｔｙ（Ｑ）
Ｐａｒｉｔｙ（Ｉ−Ｑｉ）＝Ｐａｒｉｔｙ（Ｉ） ＸＯＲ Ｐａｒｉｔｙ（−Ｑ）
となる。したがって、
Ｐａｒｉｔｙ（Ｉ＋Ｑｉ）≠Ｐａｒｉｔｙ（Ｉ−Ｑｉ）
となる。

一方、Ｍ^２−ＱＡＭシンボルの実部と虚部の入替えによってパリティは変化しない。
Ｐａｒｉｔｙ（Ｉ−Ｑｉ）＝Ｐａｒｉｔｙ（−Ｑ＋Ｉｉ）
したがって、シンボル（Ｉ＋Ｑｉ）ｅ^ｊπ／２＝−Ｑ＋Ｉｉのπ／２位相回転によって、例えば図５に示すように、パリティが変化する。さらに、
Ｐａｒｉｔｙ（Ｉ）≠Ｐａｒｉｔｙ（−Ｉ）、及び
Ｐａｒｉｔｙ（Ｑ）≠Ｐａｒｉｔｙ（−Ｑ）
であるので、Ｍ^２−ＱＡＭシンボルの同相及び直交ビットのパリティは１８０度位相回転で変化する。

グレイマッピングされたＭ^２−ＱＡＭシンボルに対応付けられたビットのパリティは９０度位相回転ごとに変化し、シンボルの同相及び直交ビットのパリティは１８０度位相回転ごとに変化するので、ｎ＋２ビット（ｎ個の情報ビット及び２個の対応のパリティビット）のブロックを奇数のＱＡＭシンボル、すなわち、１個のシンボル、３個のシンボル、５個のシンボルなどへのマッピングは、９０度位相回転及び１８０度位相回転（サイクルスリップ）を検出して訂正するのに使用可能であり、それにより位相面の３６０度全体においてサイクルスリップを検出及び訂正する能力を与えることができる。

例えば、シンボルの全てのビットのパリティが奇数となるとともに全ての同相（Ｉ）ビットのパリティが偶数となるようにｎ＋２ビットが３個のＭ^２−ＱＡＭシンボルにマッピングされるシステムでは、以下の表１が位相回転に対するパリティ変化を示す。

本開示によるシステムでは、上述のパリティ特性を、様々な態様で９０度及び１８０度位相回転を訂正するのに使用することができる。例えば、１２ビットが３個の１６−ＱＡＭシンボルにマッピングされる実施形態において位相回転／サイクルスリップを訂正するのに、デマッパ３０４において、最尤（ＭＬ）位相推定が続く変形ブラインド位相サーチ（ＢＰＳ）アルゴリズムを実行することができる。ＢＰＳアルゴリズムは周知であり、フィードフォワード構成を採用する。ハイブリッドＢＰＳ及びＭＬ位相推定方法は、ＢＰＳにおける位相回転のステップ数を減少させることで知られている。一方、本開示によるシステムは第１及び第２のパリティビットを用いて位相の曖昧さを除去するため、デマッパ３０４は、図７に模式的に示すように、全２π位相面においてＮ個の試験キャリア位相角φ_ｊによって信号Ｙの受信ブロックを回転することができる。

図７に示す各試験位相ステップにおいて、回転シンボルＸ_ｊは、図８に示すように、対応の最大事後確率（ＭＡＰ）検出器に供給される（本例の実施形態では）３個のシンボルのＭ個のグループに分離される。ＭＡＰテーブルは、上記表１に示す０度位相回転でパリティのプロパティを満足するように設計され得る。ＭＡＰ検出器からの平方距離を、
によって計算することができる。なお、［Ｘ_３ｍ］、［Ｘ_３ｍ＋１］、［Ｘ_３ｍ＋２］は、回転されたシンボルＸ_３ｍ、Ｘ_３ｍ＋１、Ｘ_３ｍ＋２からの最小平方距離を与えるようにＭＡＰテーブルから選択される。そして、最適位相角が、最小平方距離を特定することによって選択され、２段目のＭＬ位相推定器に対する粗い推定として使用され得る。

ＭＬ位相推定では、位相角の微調整が、
として計算され得る。したがって、回復されたシンボルのブロックは、
となる。

図９及び１０は、ブロックサイズＹの３０個のシンボル及び実際のキャリア位相ノイズでのＭＬ位相推定が続く上述の変形ＢＰＳアルゴリズムを用いるシステムの性能を示す。図９は、本開示によるシステムにおける変形ＢＰＳ／ＭＬ位相追跡を用いるシンボル数に対する実際の及び検出されたキャリア位相のプロット９０２及び９０４を含む。図示するように、あるブロックのデータから次のブロックのデータへのエラー伝搬がなく、サイクルスリップが回避される。図１０は、３個の１６ＱＡＭシンボル（１２ビット）にマッピングされるｎ＝１０個の情報ビット及び２個のパリティビット並びに変形ＢＰＳ／ＭＬ位相追跡を用いる本開示によるシステムにおけるライン幅性能を示す光信号対ノイズ比に対するビットエラーレート（ＢＥＲ）のプロット１００２を含む。

図１１は、本開示による方法１１００を示すフローチャートである。処理１１０２は、第１及び第２のパリティビットで複数のビット、例えば、ｎビットの信号を符号化して連続するビットのブロック、例えば、ｎ＋２ビットのブロックを与えることを含む。連続するビットのブロックは対応する複数のＱＡＭシンボルにグレイマッピングされ（１１０４）、それは変調光信号を与えるように光キャリア波長上に変調される（１１０６）。変調光信号が検出されて（１１０８）電気信号を与え、複数のＱＡＭシンボルが電気信号からデマッピングされて（１１１０）複数のビットを表すデマッパ出力を与える。第１及び第２のビットによって示されるパリティが用いられて（１１１２）９０度及び１８０度サイクルスリップの訂正をもたらす。

本開示はまた、概略として、１８０度サイクルスリップを訂正するのに一群のＱＡＭシンボルの同相又は直交ビットのパリティを示すパリティビットを使用することに向けられる。図１２は、本開示による１８０度サイクルスリップの訂正の方法１２００を示すフローチャートである。処理１２０２は、連続するビットのブロックを与えるようにパリティビットで信号の複数のビットを符号化することを含む。連続するビットのブロックは、対応する複数のＱＡＭシンボルにグレイマッピングされ（１２０４）、これによりバリティビットは、複数のＱＡＭシンボルによって表される全ての同相又は直交ビットのパリティを表し、ＱＡＭシンボルが光キャリア波長上に変調されて（１２０６）変調光信号を与える。変調光信号が検出されて（１２０８）電気信号を与え、複数のＱＡＭシンボルが電気信号からデマッピングされて（１２１０）複数のビットを表すデマッパ出力を与える。パリティビットによって示されるパリティが用いられて（１２１２）１８０度サイクルスリップの訂正をもたらす。

図１１及び１２は例示の実施形態による種々の処理を示すが、図１１又は図１２に図示する処理の全てが他の実施形態に必要なわけではないことが理解されるべきである。もちろん、本開示の他の実施形態では、図１１及び／若しくは図１２に図示する処理並びに／又はここで説明する他の処理が、図面のいずれにも具体的に示されないがそれでも本開示に完全に従う態様で組み合わせられ得ることがここで充分に考慮される。したがって、１つの図面に厳密に示されない構成及び／又は処理に向けられる特許請求の範囲は、本開示の範囲及び内容のうちにあるものとみなされる。

開示の一形態によると、複数のビットを第１のパリティビット及び第２のパリティビットで符号化して連続するビットのブロックを与えるように構成されたパリティビット符号器、パリティビット符号器に結合され、ブロックの１つずつを対応の複数の直交振幅変調（ＱＡＭ）シンボルにマッピングするように構成されたグレイマッパ、グレイマッパに結合され、グレイマッパの出力に応じて光信号を変調して対応の複数のＱＡＭシンボルを備える変調光信号を与えるように構成された変調器、変調光信号を受信し、光信号を表す電気信号を与えるための検出器、及び電気信号に応じて複数のビットを表すデマッパ出力を与えるように構成されたデマッパであって、さらに、第１及び第２のパリティビットによって示されるパリティを用いて９０度及び１８０度サイクルスリップの訂正をもたらすように構成されたデマッパを含むシステムが提供される。

開示の他の形態によると、連続するビットのブロックを与えるように複数のビットを第１及び第２のパリティビットで符号化するステップ、連続するビットのブロックを対応の複数のＱＡＭシンボルにグレイマッピングするステップであって、それにより第１のパリティビットが、複数のＱＡＭシンボルによって表される全てのビットのパリティを示し、第２のパリティビットが、複数のＱＡＭシンボルによって表される全ての同相又は直交ビットのパリティを表す、ステップ、変調光信号を与えるように複数のＱＡＭシンボルを光キャリア波長上に変調するステップ、電気信号を与えるように変調光信号を検出するステップ、複数のビットを表すデマッパ出力を与えるように電気信号から複数のＱＡＭシンボルをデマッピングするステップ、並びに９０度及び１８０度サイクルスリップの訂正をもたらすように第１及び第２のパリティビットによって示されるパリティを用いるステップを含む方法が提供される。

開示の他の形態によると、連続するビットのブロックを与えるように複数のビットをパリティビットで符号化するステップ、連続するビットのブロックを対応の複数のＱＡＭシンボルにグレイマッピングし、それによりパリティビットは複数のＱＡＭシンボルによって表される全ての同相又は直交ビットのパリティを表す、ステップ、変調光信号を与えるように複数のＱＡＭシンボルを光キャリア波長上に変調するステップ、電気信号を与えるように変調光信号を検出するステップ、複数のビットを表すデマッパ出力を与えるように電気信号から複数のＱＡＭシンボルをデマッピングするステップ、及び１８０度サイクルスリップの訂正をもたらすようにパリティビットによって示されるパリティを用いるステップを含む方法が提供される。

ここに記載される方法の実施形態は、プロセッサ及び／又は他のプログラム可能な装置を用いて実施できる。この目的のため、ここに記載される方法は、１以上のプロセッサによって実行されたときに当該方法を実行するようにそこに記憶されたインストラクションを有する有形のコンピュータ可読記憶媒体で実施できる。したがって、例えば、送信機及び／又は受信機は、ここに記載される処理を実行する（例えば、ファームウェア又はソフトウェアでの）インストラクションを記憶する記憶媒体（不図示）を含み得る。記憶媒体は、任意のタイプの有形媒体、例えば、フロッピーディスク、光学ディスク、コンパクトディスク読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、再書込み可能コンパクトディスク（ＣＤ−ＲＷ）及び電磁光学ディスクを含む任意のタイプのディスク、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ダイナミック及びスタティックＲＡＭなどのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、消去可能プログラマブル読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラマブル読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、磁気若しくは光学カードなどの半導体装置、又は電子的インストラクションを記憶するのに適した任意のタイプの媒体を含み得る。

ここでのいずれのブロック図も、開示の原理を具現する例示的回路の概念的な図を表していることが当業者には分かるはずである。同様に、いずれのフローチャート、フロー図、状態遷移図、疑似符号などはコンピュータ可読媒体において実質的に表され、コンピュータ又はプロセッサによって、そのようなコンピュータ又はプロセッサが明示的に示されているか否かにかかわらず、そのように実行され得る種々の処理を表すことが分かるはずである。ソフトウェアモジュール、又は単にソフトウェアであることが示唆されるモジュールは、フローチャートの要素又は処理ステップ及び／若しくはテキストの記述の実行を示す他の要素の任意の組合せとしてここに示され得る。そのようなモジュールは、明示的に又は暗に示されるハードウェアによって実行され得る。

任意の機能的ブロックを含む図面に示す種々の要素の機能は、専用ハードウェア又は適切なソフトウェアとの関連でソフトウェアを実行することができるハードウェアの使用によって与えられる。プロセッサによって与えられる場合、機能は、単一の専用プロセッサによって、単一の共有プロセッサによって、又はそのいくつかは共有され得る複数の個別のプロセッサによって与えられる。さらに、用語「プロセッサ」又は「コントローラ」の明示的な使用は、ソフトウェアを実行することができるハードウェアを排他的に意味するものと解釈されるべきではなく、暗に、限定ではなく、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ネットワークプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ソフトウェアを記憶するための読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び不揮発性ストレージを含み得る。他の従来的な及び／又はカスタムのハードウェアも含まれ得る。

いずれかの実施形態において使用される「回路」は、例えば、単独で又は任意の組合せにおいて、ハードウェア回路、プログラム可能な回路、状態機械回路、及び／又はプログラム可能な回路によって実行されるインストラクションを記憶するファームウェアを備え得る。少なくとも１つの実施形態において、送信機及び受信機は１以上の集積回路を備え得る。「集積回路」は、例えば、ただし限定するわけではなく、半導体集積回路チップなどの、デジタル、アナログ若しくは混合信号用の半導体装置及び／又は小型電子装置であればよい。

Claims (12)

1. 複数のビットを第１のパリティビット及び第２のパリティビットで符号化して、連続するビットのブロックを与えるように構成されたパリティビット符号器（２０２）、
   前記パリティビット符号器（２０２）に結合され、前記ビットのブロックの１つずつを対応の複数の直交振幅変調（ＱＡＭ）シンボルにマッピングするように構成されたグレイマッパ（２０４）、
   前記グレイマッパ（２０４）に結合され、前記グレイマッパ（２０４）の出力に応じて光信号を変調して前記対応の複数のＱＡＭシンボルを備える変調光信号を与えるように構成された変調器（２０６）、
   前記変調光信号を受信し、前記光信号を表す電気信号を与えるための検出器（３０２）、及び
   前記電気信号に応じて前記複数のビットを表すデマッパ出力を与えるように構成されたデマッパ（３０４）であって、さらに、前記第１及び第２のパリティビットによって示されるパリティを用いて９０度及び１８０度サイクルスリップの訂正をもたらすように構成されたデマッパ（３０４）
   を備えたシステム。
2. 前記第１のパリティビットが、前記複数のＱＡＭシンボルによって表される全てのビットのパリティを示し、前記第２のパリティビットが、前記複数のＱＡＭシンボルによって表される全ての同相又は直交ビットのパリティを表す、請求項１に記載のシステム。
3. 前記複数のビットがｎビットからなり、連続するビットのブロックがｎ＋２ビットからなる、請求項１に記載のシステム。
4. 前記複数のＱＡＭシンボルが奇数個のＱＡＭシンボルを備える、請求項１に記載のシステム。
5. 前記ＱＡＭシンボルがＭ^２−ＱＡＭシンボルである、請求項１に記載のシステム。
6. 前記デマッパ（３０４）が、最尤（ＭＬ）位相推定が続く変形ブラインド位相サーチ（ＢＰＳ）アルゴリズムを位相の曖昧さなく用いて前記デマッパ出力を与えるように構成された、請求項１に記載のシステム。
7. 連続するビットのブロックを与えるように複数のビットを第１及び第２のパリティビットで符号化するステップ（１１０２）、
   前記連続するビットのブロックを対応の複数のＱＡＭシンボルにグレイマッピングするステップ（１１０４）であって、それにより前記第１のパリティビットが、前記複数のＱＡＭシンボルによって表される全てのビットのパリティを示し、前記第２のパリティビットが、前記複数のＱＡＭシンボルによって表される全ての同相又は直交ビットのパリティを表す、ステップ（１１０４）、
   変調光信号を与えるように前記複数のＱＡＭシンボルを光キャリア波長上に変調するステップ（１１０６）、
   電気信号を与えるように前記変調光信号を検出するステップ（１１０８）、
   前記複数のビットを表すデマッパ出力を与えるように前記電気信号から前記複数のＱＡＭシンボルをデマッピングするステップ（１１１０）、及び
   ９０度及び１８０度サイクルスリップの訂正をもたらすように前記第１及び第２のパリティビットによって示されるパリティを用いるステップ（１１１２）
   を備える方法。
8. 前記第１のパリティビットが、前記複数のＱＡＭシンボルによって表される全てのビットのパリティを示し、前記第２のパリティビットが、前記複数のＱＡＭシンボルによって表される全ての同相又は直交ビットのパリティを表す、請求項７に記載の方法。
9. 前記複数のビットがｎビットからなり、連続するビットのブロックがｎ＋２ビットからなる、請求項７に記載の方法。
10. 前記複数のＱＡＭシンボルが奇数個のＱＡＭシンボルを備える、請求項７に記載の方法。
11. 前記ＱＡＭシンボルがＭ^２−ＱＡＭシンボルである、請求項７に記載の方法。
12. 前記デマッピングするステップが、最尤（ＭＬ）位相推定が続く変形ブラインド位相サーチ（ＢＰＳ）アルゴリズムを位相の曖昧さなく用いて実行される、請求項５に記載の方法。