JP2019016877A - 光伝送装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光伝送装置及び方法に関し、少ない計算量で非線形劣化を抑制する。【解決手段】送信候補生成部２０１は、信号点に関する複数の集合２０５毎に、送信データ系列２０４を信号空間の集合２０５内の信号点にマッピングすることにより送信候補を生成する。摂動量計算部２０２は、送信候補生成部２０１により集合２０５毎に取得された候補の夫々について、次の計算を実行する。摂動量計算部２０２は、生成された候補自身とそれから所定個数前までの決定済みの各シンボルの信号電界のベクトル情報に基づいて非線形効果による信号電界の摂動量を非線形成分として計算する。送信候補選択部２０３は、摂動量計算部２０２が計算した集合２０５毎の非摂動量のうち、最も小さいものに対応する候補を選択し、送信信号として決定し、それを偏波多重光信号に生成する。【選択図】図２

Description

偏波多重光信号を送信する光伝送装置及び方法に関する。

光信号の伝送容量を大きくする技術の１つとして偏波多重方式が実用化されている。偏波多重方式では、互いに直交する１組の偏波を利用して信号を伝送することができる。

光信号が光ファイバ中を伝搬するとき、非線形効果が発生し、伝送誤り率の増加等により伝送品質及び伝送効率が劣化する。このため、偏波多重方式において、非線形特性を補償することにより、伝送品質及び伝送効率を向上させることが課題である。

非線形特性を補償する従来技術として例えば、非線形予等化法（Ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ Ｐｒｅ−Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ：ＰＰＤ）と呼ばれる技術が知られている（例えば、特許文献１、非特許文献１）。非線形予等化法では、光ファイバ中を伝搬する光特性を記述するシュレディンガーの非線形方程式を、近似的に解くことにより、偏波多重光信号の自己位相変調による非線形振幅が算出される。この算出方式によれば、光受信器に到着した光信号の電界情報は、非線形効果による摂動成分Δｕを含んでいる。このため、非線形予等化法では、光送信器において送信信号から予め摂動成分Δｕを差し引くことにより、光受信器において、摂動成分が補償された光信号を受信することができる。

特開２０１２−０７５０９７号公報

Zhenning Tao,"Multiplier-Free Intrachannel Nonlinearity Compensation Algorithm Operating at Symbol Rate", JOURNA OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 29, NO. 17, SEPTEMBER 1, 2011

上述した非線形予等化法は、非線形成分を補償する効果は大きいが、実現するための計算量が非常に多い。このため、光送信器において非線形予等化法による補償処理を実施した場合に、光送信器の消費電力が大きくなってしまう。

本発明の１つの側面に係る目的は、少ない計算量で非線形劣化を抑制する構成及び方法を提供することである。

態様の一例に係る光伝送装置は、送信データ系列を光搬送波の特性に関して定義された信号空間内の信号点にマッピングさせたシンボルを送信する光伝送装置であって、送信データ系列を第１グループに属する信号点にマッピングすることにより第１シンボルを生成し、送信データ系列を第２グループに属する信号点にマッピングすることにより第２シンボルを生成する送信候補生成部と、送信候補生成部により生成されたシンボルの夫々について、生成されたシンボルと生成されたシンボルより前に生成されたシンボルの信号電界のベクトル情報に基づいて、信号電界の摂動量を計算する摂動量計算部と、第１シンボルと第２シンボルのうち、摂動量が小さいシンボルを送信信号として決定する送信候補選択部と、を備える。

少ない計算量で非線形劣化を抑制することができる。

光通信システムの構成例を示すブロック図である。 送信側光伝送装置の構成例を示すブロック図である。 集合の構成例を示す図である。 摂動量計算部の一動作例を説明する図である。 摂動量計算部の他の動作例を説明する図である。 受信側光伝送装置の構成例を示すブロック図である。 受信側光伝送装置の動作例を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための種々の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。これらの実施形態は、例示的なものであり、本発明を限定するものではない。当業者が本発明を容易に理解できるようにするために、光通信システムを一例として取り上げて本発明の実施形態について記載する。ただし、本発明の実施形態は、非線形による特性劣化が存在するすべての通信システムに適用できる。

図１は、光通信システムの構成例を示すブロック図である。この光通信システムでは、送信側光伝送装置１０１は、送信データ系列を振幅や位相などの光搬送波の特性に関して定義された信号空間内の信号点にマッピングさせて送信する。ここで、光搬送波は、例えば偏波多重光信号における垂直偏波及び水平偏波である。信号空間は、光搬送波の特性として、垂直偏波に対する位相変調、振幅変調、又は直角位相振幅変調と、水平偏波に対する位相変調、振幅変調、又は直角位相振幅変調のうちの何れか１つの組合せに関して定義されるものである。

送信側光伝送装置１０１により送信された信号は、光ファイバ１０４と光デバイス１０３（光アンプ、分散補償光ファイバ等）を通過した後、受信側光伝送装置１０２に到着する。

＜第１の実施形態＞
図２は、第１の実施形態としての、図１の送信側光伝送装置１０１の構成例を示すブロック図である。送信データ系列２０４を入力とし、送信候補生成部２０１とそれに付随する信号点の集合２０５、摂動量計算部と、送信候補選択部２０３とからなり、偏波多重光信号２０６を出力とする。

送信側光伝送装置１０１の基本動作について、以下に説明する。
非特許文献１又は特許文献１に記載の技術に従えば、光ファイバ中を伝搬する光特性を記述するシュレディンガーの非線形方程式を、摂動的、近似的に解くことにより、偏波多重信号の自己位相変調による非線形振幅について、以下の式が得られる。

ここで、ｕは信号電界振幅、ｕ₀ は信号電界振幅の線形成分、Δuは信号電界振幅の非線形成分、Ｐ₀ は信号ピークパワー、Ａは信号電界のベクトルである。ｍ、ｎは、非線形振幅を算出する対象となるシンボルである目標シンボルを基準とし、それより何シンボル前もしくは後のシンボルかを表すサフィックスである。目標シンボルの詳細については、図４を用いて後述する。ｘ、ｙは、偏波多重信号のｘ偏波成分、ｙ偏波成分を表すサフィックスである。Ｃは、伝送路パラメータにより決まる係数である。

図２の摂動量計算部２０２は、上記数１式で例示される演算を実行することにより、信号電界振幅の非線形成分のｘ偏波成分Δｕ_x とｙ偏波成分Δｕ_y を算出し、それらの和として信号電界の非線形成分Δｕ（以下、摂動量）を算出する。

今、送信時において、送信データ系列２０４は既知である。また送信データ系列２０４が光ファイバ１０４（図１）等の中でどのように非線形振幅に作用するかも、前述した数１式より明らかである。よって、非線形振幅が大きくなるような送信データ系列２０４に対して、予め変更を施したのちに送信することで、非線形劣化を抑えることを考える。

第１の実施形態の一実施例では、ＤＰ−ＱＰＳＫ（Ｄｕａｌ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：２重偏波４位相偏移変調）方式を基に説明する。まず、ＤＰ−ＱＰＳＫのＸ偏波およびＹ偏波それぞれについて、各偏波の同相成分を表すI軸（Ｉｎ Ｐｈａｓｅ）と、各偏波の直行位相成分を表すＱ軸（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ）とからなる直交座標が定義される。Ｘ偏波のＩ軸及びＱ軸をそれぞれ「Ｘ−Ｉ」及び「Ｘ−Ｑ」、Ｙ偏波のＩ軸及びＱ軸をそれぞれ「Ｙ−Ｉ」及び「Ｙ−Ｑ」と表す。この場合、ＤＰ−ＱＰＳＫの信号空間内の１シンボルは、Ｘ−Ｉ軸の値０又は１、Ｘ−Ｑ軸の値０又は１、Ｙ−Ｉ軸の値０又は１、及びＹ−Ｑ軸の値０又は１の組合せで決まる。従って、ＤＰ−ＱＰＳＫの信号空間では、２⁴ ＝１６個のシンボルを定義することができる。言い換えれば、ＤＰ−ＱＰＳＫは、多次元変調方式の一形態としての４次元変調方式とみなすことができ、１６個の信号点が４次元空間上に存在することになる。

上述の一実施例では、Ｘ−Ｉ軸、Ｘ−Ｑ軸、Ｙ−Ｉ軸、及びＹ−Ｑ軸の各値０又は１で決まる信号空間が、図３に示されるように、集合１と集合２の２つの集合に分割される。そして、３ビットずつの送信データ系列２０４が、図３に示されるように、集合１と集合２に重複してマッピングされる。例えば図３において、送信データ系列２０４“００１”は、集合１内の（Ｘ−Ｉ，Ｘ−Ｑ，Ｙ−Ｉ，Ｙ−Ｑ）＝（１，１，１，１）で決まる信号点にマッピングされる。また、送信データ系列２０４“００１”は、集合２内の（Ｘ−Ｉ，Ｘ−Ｑ，Ｙ−Ｉ，Ｙ−Ｑ）＝（１，１，１，０）で決まる信号点にもマッピングされる。送信データ系列２０４の他の各値も同様に、集合１内の信号点と集合２内の信号点にマッピングされる。

つまり、図２の送信候補生成部２０１は、順次入力する送信データ系列２０４を３ビットずつ区切り、それを、図２の集合２０５に対応する図３の対応関係に従って、集合１内のシンボルと集合２内のシンボルに重複してマッピングすることで２つの集合毎の送信候補を生成する。このため本来ＤＰ−ＱＰＳＫは４ビット／シンボルの伝送が可能であるが、３ビット／シンボルに減少する。

次に、図２の摂動量計算部２０２の動作について説明する。図４は、ＤＰ−ＱＰＳＫにおける図２の摂動量計算部２０２の一動作例を説明する図である。図４において、目標シンボルは、摂動量計算部２０２が非線形効果による摂動量を算出する対象とするシンボルである。この場合、摂動量計算部２０２は、摂動量の算出にあたって、目標シンボルと、目標シンボルの１つ前に決まっているシンボルと、目標シンボルの１つ後のシンボルを考慮する。そして、目標シンボルの１つ後のシンボルが、これから選択されるべきシンボル（以下「選択シンボル」と呼ぶ）になる。図４において、Ａ_0,x とＡ_0,y はそれぞれ、目標シンボルのＸ偏波の信号電界ベクトルとＹ偏波の信号電界ベクトルである。また、Ａ_1,x とＡ_1,y はそれぞれ、目標シンボルの１つ前のシンボルのＸ偏波の信号電界ベクトルとＹ偏波の信号電界ベクトルである。更に、Ａ_-1,xとＡ_-1,yはそれぞれ、目標シンボルの１つ後のシンボルである選択シンボルのＸ偏波の信号電界ベクトルとＹ偏波の信号電界ベクトルである。

上述のように、目標シンボルの１つ前のシンボルと目標シンボルは既に決まっているシンボルであるため、目標シンボルの１つ前のシンボルの信号電界ベクトルＡ_1,x とＡ_1,y 、及び目標シンボルの信号電界ベクトルＡ_0,x とＡ_0,y は、既知である。

一方、目標シンボルの１つ後のシンボルである選択シンボルのＡ_-1,xとＡ_-1,yは、これから決定されるべき未知のシンボルに関する信号電界ベクトルである。

摂動量計算部２０２はまず、送信情報取得部２０１により集合１に対してマッピングされたシンボルを選択シンボルとして、その信号電界ベクトルをＡ_-1,x及びＡ_-1,yと置く。そして、摂動量計算部２０２は、選択シンボルに関するＡ_-1,x及びＡ_-1,yと、決定済みのＡ_0,x 及びＡ_0,y （目標シンボル）と、Ａ_1,x 及びＡ_1,y （１つ前のシンボル）とに基づき、数１式の演算を実行する。この結果、集合１に属する候補が選択された場合のΔｕ＝Δｕ_x ＋Δｕ_y が摂動量として算出される。

摂動量計算部２０２は次に、送信情報取得部２０１により集合２に対してマッピングされたシンボルを選択シンボルとして、その信号電界ベクトルをＡ_-1,x及びＡ_-1,yと置く。そして、摂動量計算部２０２は、新たな選択シンボルに関するＡ_-1,x及びＡ_-1,yと、集合１の場合と同じ決定済みのＡ_0,x 及びＡ_0,y と、Ａ_1,x 及びＡ_1,y とに基づき、数１式の演算を実行する。この結果、集合２に属する候補が選択された場合のΔｕ＝Δｕ_x ＋Δｕ_y が摂動量として算出される。

送信候補選択部２０３は、摂動量計算部２０２が集合１及び集合２に対してそれぞれ計算したΔｕのうち、小さいほうのΔｕに対応する候補を選択し、送信信号として決定し、偏波多重光信号２０６を生成する。
以上の図４の動作が、１シンボルずつシフトされて順次実行される。

次に、受信側光伝送装置１０２の基本動作について、以下に説明する。
受信側光伝送装置１０２で受信された信号は硬判定され、Ｘ、Ｙ偏波合わせて４ビット／シンボルのデータを得る。送信側光伝送装置の集合２０５に照らして３ビット／シンボルのデータに対応づけられ、送信データ系列が完全に再現される。

＜第１の実施形態の拡張その１＞
図５は、図２の摂動量計算部２０２の図４に対応する動作を前後３シンボルに拡張した例を説明する図である。図５において、目標シンボルの意味は図４の場合と同様である。この動作例の場合、摂動量計算部２０２は、摂動量の算出にあたって、目標シンボルと、目標シンボルの３つ前までのシンボルと、目標シンボルの３つ後までのシンボルを考慮する。そして、目標シンボルの３つ後のシンボルが、これから選択されるべき選択シンボルになる。図５において、Ａ_0,x とＡ_0,y はそれぞれ、目標シンボルのＸ偏波の信号電界ベクトルとＹ偏波の信号電界ベクトルであり、図４の場合と同様である。また、Ａ_1,x とＡ_1,y 、Ａ_2,x とＡ_2,y 、及びＡ_3,x とＡ_3,y はそれぞれ、目標シンボルの１つ前、２つ前、及び３つ前のシンボルのＸ偏波の信号電界ベクトルとＹ偏波の信号電界ベクトルである。加えて、Ａ_-1,xとＡ_-1,y及びＡ_-2,xとＡ_-2,yはそれぞれ、目標シンボルの１つ後及び２つ後のシンボルのＸ偏波の信号電界ベクトルとＹ偏波の信号電界ベクトルである。更に、Ａ_-3,xとＡ_-3,yは、目標シンボルの３つ後の選択シンボルのＸ偏波の信号電界ベクトルとＹ偏波の信号電界ベクトルである。

上述のように、目標シンボルの３つ前のシンボルから目標シンボルの２つ後のシンボルまでは既に決まっているシンボルであるため、Ａ_3,x とＡ_3,y 、Ａ_2,x とＡ_2,y 、Ａ_1,x とＡ_1,y 、Ａ_-1,xとＡ_-1,y、及びＡ_-2,xとＡ_-2,yは、既知である。

一方、目標シンボルの３つ後のシンボルのＡ_-3,xとＡ_-3,yは、これから決定されるべき未知の選択シンボルに関する信号電界ベクトルである。

摂動量計算部２０２はまず、送信候補生成部２０１により集合１に対してマッピングされたシンボルを選択シンボルとして、その信号電界ベクトルをＡ_-3,x及びＡ_-3,yと置く。そして、摂動量計算部２０２は、選択シンボルに関するＡ_-3,x及びＡ_-3,yと、決定済みのＡ_-2,x及びＡ_-2,yと、Ａ_-1,x及びＡ_-1,yと、Ａ_0,x 及びＡ_0,y と、Ａ_1,x 及びＡ_1,y と、Ａ_2,x 及びＡ_1,y と、Ａ_3,x 及びＡ_3,y とに基づいて、数１式の演算を実行する。この結果、集合１に属する候補が選択された場合のΔｕ＝Δｕ_x ＋Δｕ_y が摂動量として算出される。

摂動量計算部２０２は次に、送信候補生成部２０１により集合２に対してマッピングされたシンボルを選択シンボルとして、その信号電界ベクトルをＡ_-3,x及びＡ_-3,yと置く。摂動量計算部２０２は、新たな選択シンボルに係るＡ_-3,x及びＡ_-3,yと、集合１の場合と同じ決定済みのＡ_-2,x及びＡ_-2,yと、Ａ_-1,x及びＡ_-1,yと、Ａ_0,x 及びＡ_0,y と、Ａ_1,x 及びＡ_1,y と、Ａ_2,x 及びＡ_1,y と、Ａ_3,x 及びＡ_3,y とに基づき数１式の演算を実行する。この結果、集合２に属する候補が選択された場合のΔｕ＝Δｕ_x ＋Δｕ_y が摂動量として算出される。

図５の場合における送信候補選択部２０３の動作は、図４の場合と同様である。送信候補選択部２０３は、摂動量計算部２０２が集合１及び集合２に対してそれぞれ計算したΔｕのうち、小さいほうのΔｕに対応する候補を選択し、送信信号として決定し偏波多重光信号２０６を生成する。

以上の図５の動作が、図４の場合と同様に、１シンボルずつシフトされて順次実行される。

摂動量計算部２０２での演算において、図５の場合には目標シンボルに対して前後３シンボル分ずつが考慮されるため、目標シンボルに対して前後１シンボル分ずつのみが考慮される図４の場合に比較して、計算量は多くなるが、生成された偏波多重光信号２０６の摂動量は減少し、より精密に非線形抑圧を行える。

更に、特には図示しないが、目標シンボルの前後５シンボル、合計１１シンボルを考慮した場合であっても、計算量は十分に少なくて済み、この場合、数１式の演算で計算される摂動量Δｕを、何も対処しない場合に比べて約８割にすることができる。

＜第１の実施形態の拡張その２＞
次に、第１の実施形態の他の実施例として、偏波多重方式として、より多値度を上げた例えばＤＰ−８ＰＳＫ（２重偏波８位相偏移変調）方式を採用することができる。この変調方式は、本来６ビット／シンボルの伝送能力を持ち、また、これを４次元変調方式とみなすならば、６４個の信号点が４次元空間上に存在する。この信号空間を例えば４つの集合２０５に分割した場合、６ビットのうち２ビットが集合の選択に消費される。送信候補選択部２０３では、送信候補生成部２０１で設定された４つの集合２０５のうち、摂動量計算部２０２で数１式から求まる摂動量Δｕが最も小さい候補が選択される。伝送性能は６ビット−２ビット＝４ビット／シンボルで、ＤＰ−ＱＰＳＫと等しくなるが、４つの候補から摂動量が最も小さくなる場合を選択できるため、上述したＤＰ−ＱＰＳＫが採用される実施例の場合に比べ、より精密に非線形抑圧を行える。

このように、信号点の集合２０５の分割数は、多くするほど精密な非線形抑圧ができるが、そのぶん伝送能力が小さくなることになるので、伝送路条件によって、最適な分割数を選ぶことが必要である。ＤＰ−１６ＱＡＭ（Ｄｕａｌ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−１６Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：２重偏波直角位相振幅変調）方式などの更に多値度の大きな変調方式も、同様に第１の実施形態を適用することができる。

以上説明した第１の実施形態の方式により、伝送容量は減少するが、従来に比べ少ない計算量で非線形効果を抑圧できるため、伝送距離を伸ばすことができる。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態で述べた受信方式を改良した第２の実施形態を説明する。

前述したように、図１の送信側光伝送装置１０１では、１シンボルで送信できるビット数の一部が集合２０５の選択のために消費されている。その選択の規則は、数１式に従って明らかなため、選択に消費されたビットを受信側光伝送装置１０２で誤り検出／訂正に生かすことを考える。

図６は、第２の実施形態としての、図１の受信側光伝送装置１０２の構成例を示すブロック図である。受信されたシンボル６０５を判定するシンボル判定部６０１と、判定されたシンボルがどの集合に属しているか特定する集合特定部６０２と、その集合が正しく選択されているかを判定する集合判定部６０３と、その判定が正しくない場合訂正する受信データ訂正部６０４からなり、受信データ６０６が決定される。

図７は、図６の構成を有する受信側光伝送装置１０２の動作例を示すフローチャートである。例えば、第１の実施形態における図５で説明した目標シンボルの前後３シンボルまで考慮する場合における受信側光伝送装置１０２の動作を説明する。

まず、シンボルが受信される（ステップＳ７０１）。これは、例えばＤＰ−ＱＰＳＫにおける通常の復調処理である。

次に、図６のシンボル判定部６０１及び集合特定部６０２が、受信されたシンボル６０５に対して硬判定処理を実施することにより、シンボル判定と集合の特定を実行する（ステップＳ７０２）。この結果、受信されたシンボル６０５が、図３に例示された１６パターンのシンボルのうちの何れかであると判定され、同時に、そのシンボルにおいて集合１又は集合２のどちらが選択されたのかも明らかになる。

次に、図６のシンボル判定部６０２が、ステップＳ７０２で判定したシンボルから7つ前までのシンボルを考慮して、送信側の光伝送装置における摂動量計算部２０２、及び送信候補選択部２０３と同様の処理を実行し、その結果と比較して正しい集合が選ばれているか否かを判定する（ステップＳ７０３）。正しい集合が選ばれているか否かの判定基準は摂動量が小さい方の集合が選ばれているかである。

ステップＳ７０３での判定の結果、正しい集合が選ばれていると判定されれば、受信されたシンボル６０５に対応するデータ系列が、受信データ６０６として出力され、受信側光伝送装置１０２における後段の処理が進められる。

一方、ステップＳ７０３での判定の結果、正しい集合が選ばれていないと判定された場合は、図６の受信データ訂正部６０４が次の処理を実行する。受信データ訂正部６０４は、硬判定前の受信値を取得し（図７の破線）、ステップＳ７０２の硬判定処理で特定された集合とは別の集合の信号点との対数尤度比（ＬＬＲ：Ｌｏｇ−Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｒａｔｉｏ）を計算する。受信データ訂正部６０４は、計算した対数尤度比が最も小さいシンボルに対応するデータ系列を、図６の受信データ６０６として出力する（以上、ステップＳ７０５）。

以上の様に、第２の実施形態の受信側光伝送装置１０２は、送信側光伝送装置１０１で選択された集合に関する情報を用いて、受信されたシンボル６０５に対して誤り検出／訂正を実行することができる。

以上の各実施形態に関して、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
送信データ系列を光搬送波の特性に関して定義された信号空間内の信号点にマッピングさせたシンボルを送信する光伝送装置であって、
前記送信データ系列を第１グループに属する信号点にマッピングすることにより第１シンボルを生成し、前記送信データ系列を第２グループに属する信号点にマッピングすることにより第２シンボルを生成する送信候補生成部と、
前記送信候補生成部により生成されたシンボルの夫々について、前記生成されたシンボルと前記生成されたシンボルより前に生成されたシンボルの信号電界のベクトル情報に基づいて、信号電界の摂動量を計算する摂動量計算部と、
前記第１シンボルと前記第２シンボルのうち、前記摂動量が小さいシンボルを送信信号として決定する送信候補選択部と、
を備える光伝送装置。
（付記２）
前記光搬送波は偏波多重光信号における垂直偏波及び水平偏波であり、前記信号空間は、前記垂直偏波に対する位相変調、振幅変調、又は直角位相振幅変調のうちの何れか１つと、前記水平偏波に対する位相変調、振幅変調、又は直角位相振幅変調のうちの何れか１つの組合せによって定まる多次元変調として定義される、付記１に記載の光伝送装置。
（付記３）
前記送信候補生成部は、前記送信データ系列である所定ビットの入力データを前記第１グループに属する信号点である第１の偏波における信号点および前記第２グループに属する信号点である第２の偏波における信号点にマッピングする複数の異なるマッピングパターンを生成し、
前記摂動量計算部は、目標シンボルよりも前に送信される第１の所定数のシンボルの電界情報および前記目標シンボルよりも後に送信される第２の所定数のシンボルの信号電界のベクトル情報に基づいて前記目標シンボルの信号電界の振幅の非線形成分を計算する計算部を含み、
前記送信候補選択部は、前記送信候補生成部が生成する前記複数の異なるマッピングパターンの中から、前記計算部により計算される非線形成分が小さくなるマッピングパターンを選択する選択部と、前記選択部により選択されるマッピングパターンで、前記所定ビットの入力データを前記第１の偏波における信号点および前記第２の偏波における信号点にマッピングすることにより、前記目標シンボルよりも後に送信される、前記目標シンボルからカウントして前記第２の所定ビット番目のシンボルを生成するマッパと、前記マッパによるマッピングに応じて偏波多重光信号を生成する生成部とを含む、
ことを特徴とする付記１又は２に記載の光伝送装置。
（付記４）
前記送信候補生成部は、前記送信データ系列を前記信号空間内の信号点に直接マッピングするときのビット数から前記第１グループ及び前記第２グループを特定するためのビット数を差し引いたビット数の前記送信データ系列を前記第１グループ及び前記第２グループの夫々に重複して前記信号空間の前記第１グループに属する信号点及び前記第２グループに属する信号点に夫々マッピングすることにより、前記第１のグループに対応する前記第１シンボル及び前記第２グループに対応する前記第２シンボルを取得する、付記１乃至３の何れかに記載の光伝送装置。
（付記５）
付記１乃至４の何れかに記載の光伝送装置から送信されたシンボルを受信する光伝送装置であって、
受信されたシンボルを判定するシンボル判定部と、
前記受信されたシンボルが送信側の前記光伝送装置での生成に使用されたどの集合に属するかを特定する集合特定部と、
前記シンボル判定部が判定したシンボルに対して、送信側の前記光伝送装置における前記摂動量計算部、及び前記送信候補選択部と同様の処理を実行することにより選択した集合が前記集合特定部が特定した集合と一致するか否かを判定することによって、前記集合特定部が特定した集合が正しいか否かを判定する集合判定部と、
前記集合判定部が前記集合特定部が特定した集合が正しくないと判定した場合に、前記受信されたシンボルの受信値について前記集合特定部が特定した集合と別の集合内の各シンボルの信号値との対数尤度比を計算し、前記計算した対数尤度比が最も小さいシンボルに対応するデータ系列を受信データとして訂正する受信データ訂正部と、
を備える光伝送装置。
（付記６）
前記集合特定部は、前記受信されたシンボルが前記信号空間内のどの領域の信号点に対応するかを特定することにより、前記領域に対応して割り当てられている集合を特定する、付記５に記載の光伝送装置。
（付記７）
送信データ系列を光搬送波の特性に関して定義された信号空間内の信号点にマッピングさせて送信する光伝送方法であって、
取り得る信号を分割して得られる複数の集合を用い、その集合毎に、前記送信データ系列を前記信号空間の前記集合内の信号点にマッピングし、
前記集合毎にマッピングされた候補の夫々について、それ自身とそれ自身から所定個数前までの決定済みの各シンボルの信号電界のベクトル情報に基づいて、非線形効果による信号電界の摂動量を計算し、
前記計算した前記集合毎の摂動量のうち、最も小さいものに対応する候補を選択し、送信信号として決定し、それを偏波多重光信号に生成する、光伝送方法。
（付記８）
付記７に記載の光伝送方法で送信されたシンボルを受信する光伝送方法であって、
受信されたシンボルを判定し、
前記受信されたシンボルが送信側の前記光伝送装置での生成に使用されたどの集合に属するかを特定し、
前記判定したシンボルに対して送信側の前記光伝送装置における前記摂動量計算部、及び前記送信候補選択部と同様の処理を実行することにより選択した集合が前記特定した集合と一致するか否かを判定することによって、前記特定した集合が正しいか否かを判定し、
前記特定した集合が正しくないと判定した場合に、前記受信されたシンボルの受信値について前記特定した集合と別の集合内の各シンボルの信号値との対数尤度比を計算し、前記計算した対数尤度比が最も小さいシンボルに対応するデータ系列を受信データとして訂正する、光伝送方法。

１００ 光通信システム
１０１ 送信側光伝送装置
１０２ 受信側光伝送装置
１０３ 光デバイス
１０４ 光ファイバ
２０１ 送信情報取得部
２０２ 摂動量計算部
２０３ 送信情報変更部
２０４ 送信データ系列
２０５ 集合
２０６ 偏波多重光信号
６０１ 集合特定部
６０２ シンボル判定部
６０３ 集合判定部
６０４ 受信データ訂正部
６０５ 受信されたシンボル
６０６ 受信データ

Claims (8)

1. 送信データ系列を光搬送波の特性に関して定義された信号空間内の信号点にマッピングさせたシンボルを送信する光伝送装置であって、
   前記送信データ系列を第１グループに属する信号点にマッピングすることにより第１シンボルを生成し、前記送信データ系列を第２グループに属する信号点にマッピングすることにより第２シンボルを生成する送信候補生成部と、
   前記送信候補生成部により生成されたシンボルの夫々について、前記生成されたシンボルと前記生成されたシンボルより前に生成されたシンボルの信号電界のベクトル情報に基づいて、信号電界の摂動量を計算する摂動量計算部と、
   前記第１シンボルと前記第２シンボルのうち、前記摂動量が小さいシンボルを送信信号として決定する送信候補選択部と、
   を備える光伝送装置。
2. 前記光搬送波は偏波多重光信号における垂直偏波及び水平偏波であり、前記信号空間は、前記垂直偏波に対する位相変調、振幅変調、又は直角位相振幅変調のうちの何れか１つと、前記水平偏波に対する位相変調、振幅変調、又は直角位相振幅変調のうちの何れか１つの組合せによって定まる多次元変調として定義される、請求項１に記載の光伝送装置。
3. 前記送信候補生成部は、前記送信データ系列である所定ビットの入力データを前記第１グループに属する信号点である第１の偏波における信号点および前記第２グループに属する信号点である第２の偏波における信号点にマッピングする複数の異なるマッピングパターンを生成し、
   前記摂動量計算部は、目標シンボルよりも前に送信される第１の所定数のシンボルの電界情報および前記目標シンボルよりも後に送信される第２の所定数のシンボルの信号電界のベクトル情報に基づいて前記目標シンボルの信号電界の振幅の非線形成分を計算する計算部を含み、
   前記送信候補選択部は、前記送信候補生成部が生成する前記複数の異なるマッピングパターンの中から、前記計算部により計算される非線形成分が小さくなるマッピングパターンを選択する選択部と、前記選択部により選択されるマッピングパターンで、前記所定ビットの入力データを前記第１の偏波における信号点および前記第２の偏波における信号点にマッピングすることにより、前記目標シンボルよりも後に送信される、前記目標シンボルからカウントして前記第２の所定ビット番目のシンボルを生成するマッパと、前記マッパによるマッピングに応じて偏波多重光信号を生成する生成部とを含む、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光伝送装置。
4. 前記送信候補生成部は、前記送信データ系列を前記信号空間内の信号点に直接マッピングするときのビット数から前記第１グループ及び前記第２グループを特定するためのビット数を差し引いたビット数の前記送信データ系列を前記第１グループ及び前記第２グループの夫々に重複して前記信号空間の前記第１グループに属する信号点及び前記第２グループに属する信号点に夫々マッピングすることにより、前記第１のグループに対応する前記第１シンボル及び前記第２グループに対応する前記第２シンボルを取得する、請求項１乃至３の何れかに記載の光伝送装置。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の光伝送装置から送信されたシンボルを受信する光伝送装置であって、
   受信されたシンボルを判定するシンボル判定部と、
   前記受信されたシンボルが送信側の前記光伝送装置での生成に使用されたどの集合に属するかを特定する集合特定部と、
   前記シンボル判定部が判定したシンボルに対して、送信側の前記光伝送装置における前記摂動量計算部、及び前記送信候補選択部と同様の処理を実行することにより選択した集合が前記集合特定部が特定した集合と一致するか否かを判定することによって、前記集合特定部が特定した集合が正しいか否かを判定する集合判定部と、
   前記集合判定部が前記集合特定部が特定した集合が正しくないと判定した場合に、前記受信されたシンボルの受信値について前記集合特定部が特定した集合と別の集合内の各シンボルの信号値との対数尤度比を計算し、前記計算した対数尤度比が最も小さいシンボルに対応するデータ系列を受信データとして訂正する受信データ訂正部と、
   を備える光伝送装置。
6. 前記集合特定部は、前記受信されたシンボルが前記信号空間内のどの領域の信号点に対応するかを特定することにより、前記領域に対応して割り当てられている集合を特定する、請求項５に記載の光伝送装置。
7. 送信データ系列を光搬送波の特性に関して定義された信号空間内の信号点にマッピングさせて送信する光伝送方法であって、
   取り得る信号を分割して得られる複数の集合を用い、その集合毎に、前記送信データ系列を前記信号空間の前記集合内の信号点にマッピングし、
   前記集合毎にマッピングされた候補の夫々について、それ自身とそれ自身から所定個数前までの決定済みの各シンボルの信号電界のベクトル情報に基づいて、非線形効果による信号電界の摂動量を計算し、
   前記計算した前記集合毎の摂動量のうち、最も小さいものに対応する候補を選択し、送信信号として決定し、それを偏波多重光信号に生成する、光伝送方法。
8. 請求項７に記載の光伝送方法で送信されたシンボルを受信する光伝送方法であって、
   受信されたシンボルを判定し、
   前記受信されたシンボルが送信側の前記光伝送装置での生成に使用されたどの集合に属するかを特定し、
   前記判定したシンボルに対して送信側の前記光伝送装置における前記摂動量計算部、及び前記送信候補選択部と同様の処理を実行することにより選択した集合が前記特定した集合と一致するか否かを判定することによって、前記特定した集合が正しいか否かを判定し、
   前記特定した集合が正しくないと判定した場合に、前記受信されたシンボルの受信値について前記特定した集合と別の集合内の各シンボルの信号値との対数尤度比を計算し、前記計算した対数尤度比が最も小さいシンボルに対応するデータ系列を受信データとして訂正する、光伝送方法。

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