JP4641013B2

JP4641013B2 - 光通信システム

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Publication number: JP4641013B2
Application number: JP2006238438A
Authority: JP
Inventors: 學吉野; 準基三鬼
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2006-09-04
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2026-09-04
Also published as: JP2008061149A

Description

本発明は、符号化した光信号を送受信する光ＣＤＭ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘ）方式の光通信システムに関する。

既設の光通信システムに影響を与えずに、既設の光通信システムに新たに光通信システムを追加する方法として、光ＣＤＭ方式が有望視されている。光ＣＤＭ方式では、広帯域の光周波数幅又は時間幅に拡散符号に従って光信号を拡散することで、その符号化利得により、既設の光通信システムに影響を与えない弱い強度の光信号で通信することが可能となるためである。

ここで、消光比８〜１２ｄＢと想定される既設の光通信システムに影響を与えない光信号の強度レベルは、その数％と十分小さなものが要求される。従って、既設の光通信システムにおいて伝送する光信号の強度は、追加する光ＣＤＭ方式の光通信システムにおいて伝送する光信号の強度と比較して極めて大きい。そのため、光ＣＤＭ方式の光通信システムにとっては既設の光通信システムにおいて伝送する光信号が妨害光として作用する。このような妨害光に対する十分な符号化利得の確保は、光周波数帯域幅の拡大を要するため、光伝送路における波長分散に起因する信号波形の劣化により制限される問題がある。また、光検波器が飽和する問題がある。

このような問題を解決する方法として、光信号を構成する各光チップに入力される光の強度を一定の値で制限するハードリミッタの技術がある（例えば、特許文献１及び非特許文献１を参照。）。

特開平１１−１８６９８４号公報ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＤｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎｏｆＭｕｌｔｉｐｌｅ−ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＨａｒｄ−ＬｉｍｉｔｉｎｇＲｅｃｅｉｖｅｒｆｏｒＲｅｄｕｃｉｎｇＭＡＩＮｏｉｓｅｉｎａ２−ＤＴｉｍｅ−ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＯＣＤＭＡＳｙｓｔｅｍ（Ｐ．Ｅｂｒａｈｉｍｉ他、ＥＣＯＣ２００３Ｔｈ１．５．３）

しかし、符号間干渉を十分に抑制できるバイポーラ符号及び擬似バイポーラ符号を用いる場合、符号間干渉を抑制するためのハードリミッタによる抑制の下限は、符号化された光信号を構成する光チップ毎に使用中の全光信号の入力の総和がある光チップに到達しうる最大の強度となる。互いに直交する符号化系列に属する符号で符号化した一群の光信号をすべて用いる場合、あるチップに到達しうる最大の光チップ数と、符号が合致する復号器で復号した時の光信号を構成する光チップ数とが略等しい。そのため、妨害光の影響を軽減するためにハードリミッタによる抑制の下限をさげると、多重数が制限される問題がある。

また、妨害光を受信する光チップを復号対象としない方法が推測されるが、この方法は以下に示す問題がある。ここで、擬似バイポーラ符号として用いられるＭ系列符号に従って符号化した光信号を例に説明する。符号長をＬ（＝２ｋ＋１）とすると、送信側で光を送信して受信側でプラスとして取り扱う光チップはｋ＋１で、送信側で光を送信せず受信側でマイナスとして取り扱う光チップはｋとなる。符号の特性から復号器の符号に合致する符号で符号化した光信号を構成する光チップは、全てプラスとして加算される。また、復号器の符号に合致しない符号で符号化した光信号を構成する光チップは、受信側でプラスとマイナスとで半分ずつ加算されることで相殺され、符号間干渉が無くなる。

しかし、妨害光が混入した１チップを復号対象としないと復号器の符号に合致しない符号で符号化した光信号を構成する光チップが相殺されなくなるため、符号間干渉が発生する。図８に、光信号を７チップＭ系列とした場合の、使用光信号数と残留干渉チップ数との関係を示す。ここで、残留干渉チップ数とは、復号対象としない符号で符号化した光信号を構成する光チップで相殺されない光チップの数とする。図８には、破線が残留干渉チップ数の最大値、実線が残留干渉チップ数の平均値及び点線が残留干渉チップ数の最小値を示す。図８に示すように、残留干渉チップ数は、光信号を符号化した符号の特性から、確率的には、使用光信号数の半分であるが、通信中の光信号を符号化した符号と妨害光の混入した光チップ（以後、「妨害光が混入した光チップ」を「妨害光混入チップ」と記す。）との関係により、使用光信号数又はｋ＋１の大きい方が上限となる。従って、許容できる残留干渉チップ数が多重数の上限となる問題がある。

図９に、符号長とＱ値との関係を示す。なお、図９は、符号長Ｌと同じ数のＬ個の光信号を多重化した場合の図であり、図９の矢印は、Ｑ値が６．０３であることを示す（但し、符号誤り率が１０^−９のとき。）。Ｑ値は、影響を明確にするため、符号間干渉の残留のみを雑音とした。図９の矢印に示すように、符号誤り率１０^−９に要するＱ値は、略６であるので、この残留干渉による影響を抑制するためには、符号長１２７以上が必要である。

本発明は、前記課題を解決するため、妨害光信号存在下での符号誤り率の向上、符号長或いは光信号を構成する使用中の光チップの数の縮小及び多重数の増大を可能とする光通信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１発明に係る光通信システムは、光受信器が、妨害光が混入した光信号を構成する光チップを検出して復号対象とせず、かつ、復号対象としない符号で符号化した光信号を復号した光チップの復号後の強度の総和の均衡が改善する光チップを復号対象としないことを特徴とする。

具体的には、第１発明に係る光通信システムは、所定の符号に従って符号化され、複数の光チップで構成される光信号を送信する光送信器と、前記光信号を受信し、前記光信号を構成する前記光チップをそれぞれ復号対象とする前記符号に従ってプラス又はマイナスとして復号する光受信器と、を備える光通信システムであって、前記符号は、前記光信号を、前記光信号の符号化に用いた前記符号を復号対象として復号する前記光受信器で受信して復号すると、復号した前記光チップの復号後の強度の総和がプラス又はマイナスの所定の閾値以上となり、及び、前記光信号を、前記光信号の符号化に用いていない前記符号を復号対象として復号する前記光受信器で受信して復号すると、復号した前記光チップの復号後の強度の総和が略均衡し、前記光受信器は、妨害光が混入した前記光信号を構成する前記光チップを検出して復号対象とせず、かつ、復号対象としない前記符号で符号化した前記光信号を復号した前記光チップの復号後の強度の総和の均衡が改善する前記光チップを復号対象としない、ことを特徴とする。

上記光通信システムは、妨害光混入時に復号化が不能となる事態を改善し、符号間干渉の残留を抑制することができる。従って、符号誤り率の向上、符号長或いは光信号を構成する光チップの数の縮小及び多重数の増大を可能とする光通信システムを提供することができる。

前記光信号を、前記光信号の符号化に用いていない前記符号を復号対象として復号する前記光受信器は、復号対象としない前記符号で符号化した前記光信号を構成する前記光チップでプラスとして復号される前記光チップとマイナスとして復号される前記光チップとの復号後の強度の総和が０となる前記光チップを復号対象としないことが好ましい。

上記光通信システムは、符号間干渉を最小にすることができる。

上記目的を達成するために、第２発明に係る光通信システムは、光送信器が、妨害光が混入した光信号を構成する光チップを検出して、同一の符号に対応する複数の光信号の相対応する光チップから妨害光が混入していない光チップをそれぞれ同数選択して復号対象とすることを特徴とする。

具体的には、第２発明に係る光通信システムは、所定の符号に従って符号化され、複数の光チップで構成される光信号を送信する光送信器と、前記光信号を受信し、前記光信号を構成する前記光チップをそれぞれ復号対象とする前記符号に従ってプラス又はマイナスとして復号する光受信器と、を備える光通信システムであって、前記所定の符号は、複数のチップから構成され、前記光信号は、前記所定の符号を構成する前記チップに対応する前記光チップから構成され、かつ、前記所定の符号を構成する少なくとも１の前記チップに対応する前記光チップが複数あり、前記符号は、前記光信号を、前記光信号の符号化に用いた前記符号を復号対象として復号する前記光受信器で受信して復号すると、復号した前記光チップの復号後の強度の総和がプラス又はマイナスの所定の閾値以上となり、及び、前記光信号を、前記光信号の符号化に用いていない前記符号を復号対象として復号する前記光受信器で受信して復号すると、復号した前記光チップの復号後の強度の総和が略均衡し、前記光受信器は、妨害光が混入した前記光信号を構成する前記光チップを検出して、同一の前記符号に対応する複数の前記光信号の相対応する前記光チップから前記妨害光が混入していない前記光チップをそれぞれ同数選択して復号対象とする、ことを特徴とする。

上記光通信システムは、妨害光混入時に復号化が不能となる事態を回避し、符号間干渉の残留を発生させない。従って、符号誤り率の向上、符号長或いは光信号を構成する光チップの使用数の縮小及び多重数の増大を可能とする光通信システムを提供することができる。さらに、第１発明に係る光通信システムと比べて、復号対象とする符号で符号化された光信号の復号後の強度を同一に保つことができる。

前記光送信器は、所定の同一の前記符号に従って符号化された前記複数の光チップで構成される前記光信号を複数連結して送信し、前記複数の光信号を構成する前記光チップは、時間領域及び光周波数領域の少なくとも一方が異なることが好ましい。

上記目的を達成するために、第３発明に係る光通信システムは、光送信器が、妨害光が混入した光信号を構成する光チップを検出して復号対象とせず、妨害光が混入した光チップに相当し、かつ、妨害光が混入していない予備の光チップの送信を光受信器に指示し、妨害光が混入した光チップの代わりに指示に従って送信された予備の光チップを復号対象に含めることを特徴とする。

具体的には、第３発明に係る光通信システムは、所定の符号に従って符号化された複数の光チップ及び指示に従って送信する予備の前記光チップで構成される光信号を送信する光送信器と、前記光信号を受信し、前記光信号を構成する前記光チップをそれぞれ復号対象とする前記符号に従ってプラス又はマイナスとして復号する光受信器と、を備える光通信システムであって、前記符号は、前記光信号を、前記光信号の符号化に用いた前記符号を復号対象として復号する前記光受信器で受信して復号すると、復号した前記光チップの復号後の強度の総和がプラス又はマイナスの所定の閾値以上となり、及び、前記光信号を、前記光信号の符号化に用いていない前記符号を復号対象として復号する前記光受信器で受信して復号すると、復号した前記光チップの復号後の強度の総和が略均衡し、前記光受信器は、妨害光が混入した前記光信号を構成する前記光チップを検出して復号対象とせず、前記妨害光が混入した前記光チップに相当し、かつ、前記妨害光が混入していない前記予備の光チップの送信を前記光受信器に指示し、前記妨害光が混入した前記光チップの代わりに前記指示に従って送信された前記予備の光チップを復号対象に含める、ことを特徴とする。

上記光通信システムは、妨害光混入時に復号が不能となる事態を回避し、符号間干渉の残留を発生させない。従って、符号誤り率の向上、符号長或いは光信号を構成する光チップの使用数の縮小及び多重数の増大を可能とする光通信システムを提供することができる。さらに、上記光通信システムは、符号化に用いた符号の各チップに対応するそれぞれ複数の光チップによって冗長化していないので、少ない光チップ数で同様の効果が得られる。

前記光送信器及び前記光受信器は、前記光信号の符号化に用いた前記符号を復号対象として復号する前記光受信器で受信して復号すると、一方がプラス及び他方がマイナスとして復号される前記光チップの組み合わせ、かつ、前記光信号の符号化に用いていない前記符号を復号対象として復号する前記光受信器で受信して復号すると、両方ともプラス又はマイナスとなる前記光チップの組み合わせがある前記光信号を、送受信することが好ましい。

上記光通信システムは、符号間干渉の残留をより抑制することができる。

本発明は、符号誤り率の向上、符号長或いは光信号を構成する光チップの使用数の縮小及び多重数の増大を可能とする光通信システムを提供することができる。

添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。また、同一部材及び同一部位には同一符号を付した。

（第１実施形態）
図１を用いて、第１実施形態に係る光通信システムの例について説明する。図１に、光通信システム１００の概略図を示した。光通信システム１００は、所定の符号に従って符号化され、複数の光チップで構成される光信号を送信する光送信器１０と、光信号を受信し、光信号を構成する光チップをそれぞれ復号対象とする符号に従ってプラス又はマイナスとして復号する光受信器２０と、を備える光通信システム１００であって、符号は、光信号を、光信号の符号化に用いた符号を復号対象として復号する光受信器２０で受信して復号すると、復号した光チップの復号後の強度の総和がプラス又はマイナスの所定の閾値以上となり、及び、光信号を、光信号の符号化に用いていない符号を復号対象として復号する光受信器２０で受信して復号すると、復号した光チップの復号後の強度の総和が略均衡し、光受信器２０は、妨害光が混入した光信号を構成する光チップを検出して復号対象とせず、かつ、復号対象としない符号で符号化した光信号を復号した光チップの復号後の強度の総和の均衡が改善する光チップを復号対象としない、ことを特徴とする。

光通信システム１００は、例えば、ＰＯＮ（ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）であり、３個の光送信器１０ａ，１０ｂ，１０ｃ、光スプリッタ６０ａ並びに３個の光受信器２０ａ，２０ｂ，２０ｃ及び光スプリッタ６０ｂからなる光受信器２０を備える。光スプリッタ６０ａは、光送信器１０ａ，１０ｂ，１０ｃに接続される。光伝送媒体５０としては、例えば、光ファイバ又は光導波路がある。

図１に示すように、光受信器２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、光伝送媒体５０の一部を共有する。光ＣＤＭ方式では、光受信器２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、それぞれが有する符号と同一の符号で符号化された受信対象の光信号のみ復号化が可能であり、それぞれが有する符号と異なる符号で符号化された受信対象以外の光信号を受信しても復号化できない。よって、光伝送媒体５０の一部の共有が可能となり、光通信システム１００は、ＰＯＮに適する。なお、図１には示していないが、光通信システム１００は、１個の光送信器１０と１個の光受信器２０とを備えても良い。

図２を用いて、光送信器１０について説明する。図２に、光送信器１０の概略図を示した。光送信器１０は、例えば、光を出力する光源１２、光源１２が出力した光をデータに基づいて変調して変調信号光を出力する変調器１４及び変調器１４から出力される変調信号光を光信号９０に変換して出力する符号器１６を有する。

光送信器１０は、例えば、送信するデータの値がマーク又はスペースのときに符号化に用いた符号を構成するチップの値が１であるチップに対応する光チップで構成される光信号９０を送信する。なお、各光信号９０の符号化に用いる符号として符号を構成するチップの値が１と０と或いは１と−１との数が平衡するアダマール符号を用いる場合は、伝送するデータの値がマーク及びスペースのそれぞれに対して符号化に用いる符号を構成するチップの値が１のチップに対応する光チップで構成される光信号９０、符号化に用いる符号を構成するチップの値が０のチップに対応する光チップで構成される光信号９０を送信する場合であっても妨害光の混入がないために、ある光チップを復号対象としない以前には符号間干渉が発生しない。

図３に、光受信器２０の第１形態の概略図を示す。図３に示すように、光受信器２０は、例えば、復号器３０及び選択器４０を有する。復号器３０は、光周波数チップ毎に光チップを分波させる分波器３２、符号のチップの値が１及び０である光チップをそれぞれ合波する合波器３４ａ，３４ｂ及び分波されたチップであって光信号９０を符号化した符号のチップで「１１１００１０」の１に相当するチップをプラスとして、かつ、０に相当するチップをマイナスとして、それぞれ光検波の後に加える差動光検波器３６を有する。

なお、光受信器２０が「１１１００１０」の７チップからなるＭ系列の光周波数領域で符号化した光信号９０を受信する例で説明するが、この光信号９０に限定されず、異なる符号長の符号で符号化した光信号９０又は異なる符号系列であるアダマール符号等を用いて符号化した光信号９０であっても良い。また、符号化に用いた符号のチップの順序と光チップの光周波数軸上の順序とが異なっていても良い。

分波器３２には、光信号９０が入力される。分波器３２としては、例えば、ＡＷＧ（ＡｒｒａｙｅｄＷａｖｅｇｕｉｄｅＧｒａｔｉｎｇ）、ラティスフィルタ、ＦＩＲ（ＦｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ、マッハツェンダーフィルタ又は誘電体多層膜フィルタがあり、光信号９０に適合した光フィルタであれば制限されない。なお、図３において、復号器３０は、光周波数領域で拡散した場合であるが、時間領域で拡散、時間と光周波数との２次元領域で拡散又は位相領域で拡散しても良い。時間領域で拡散した場合であれば、例えば、分波器３２は、時間領域の符号に対応する遅延を付与する遅延器と光スプリッタとを有しても良い（図３には図示していない。）。時間と光周波数との２次元領域で拡散した場合であれば、例えば、分波器３２は、所定の光周波数チップに所定の遅延を付与するために、光周波数に依存するＡＷＧと遅延線とを有しても良い（図３には図示していない。）。また、分波器３２は、ＦＢＧ（ＦｉｂｅｒＢｒａｇｇＧｒａｔｉｎｇ）によって反射させて所定の光周波数チップに所定の遅延をあたえるものであっても良い（図３には図示していない。）。

選択器４０は、例えば、符号情報９２及び妨害光情報９４に基づいて切り替えを指示する指示器４２及び所定のチップを復号対象としない切替器４４を有する。

図４に、光受信器２１の第２形態の概略図を示す。図３と図４との差異は、選択器４０の配置及び合波器３４ａ，３４ｂと差動光検波器３６との代わりに合成器３８と光検波器群３７とを有することである。図３の光受信器２０は、差動光検波器３６の前に選択器４０を有するため、光検波器２つと一方の出力から他方の出力を減算する合成器からなる差動光検波器３６が１つで良い。一方、図４の光受信器２１は、選択器４０で選択するチップの数だけ、ここでは、７個の光検波器からなる光検波器群３７が必要となる。また、図３に示すような差動光検波器３６の前に選択器４０を有する構成であっても、図４に示すように選択器４０で選択するチップの数だけ光検波器と、符号のチップの値が１に相当するチップをプラスとし、符号のチップの値が０に相当するチップをマイナスとして加減算する合成器３８と、を有しても良い。

図４に示すように、光チップ毎に検波した後に電気的手段の加減算で復号する場合、光チップ毎に検波した出力を光信号９０を符号化する符号間で分岐させ、それぞれの符号に応じて加減算する合成器３８を有しても良い。これによって、光処理を異なる符号で符号化した光信号９０間で共有できる効果がある。

なお、選択器４０は、ＯＮ／ＯＦＦの切り換えができるスイッチでも良く、増倍率を略０から所定値の間で変更できる増幅器でも良い。さらに、図４の光受信器２１において、選択器４０は、光検波器群３７を構成する各光検波器のそれぞれの光検波のＯＮ／ＯＦＦで代用しても良く、ＡＰＤ（ＡｖａｌａｎｃｈｅＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）の場合はその増倍率を変更することによって代用しても良い。時間領域の拡散においてゲートスイッチの開閉で復号対象となるチップを選択する場合は、ゲートスイッチを選択器４０のスイッチとして流用しても良い。積分等の電気処理により光信号９０を光検波した後に処理する場合は、電気処理の過程で該当するチップを復号対象としないことで選択器４０を置き変えても良い。また、コヒーレント検波する場合は、局発光の停止、位相又は周波数を所定の値からずらすことで選択器４０を置き換えても良い。さらに、光受信器２０，２１は、出力を識別する識別器及び分散補償器を必要に応じて備えても良い（図３及び図４には示していない。）。

以下、光受信器２０，２１の動作について説明する。光受信器２０，２１は、例えば、以下の動作を行なう。
（１）妨害光の混入により復号が困難となる場合、妨害光が混入したチップを復号対象としない
（２）さらに、妨害光が混入したチップ以外のチップを復号対象としないことで、復号対象以外の符号で符号化した光信号でプラス及びマイナスとして扱うチップの復号後の強度の総和の均衡が改善する場合、妨害光が混入したチップ以外のチップであって復号後の強度の総和の均衡が改善するチップを復号対象としない

図５に、光信号を符号化した符号を構成するチップの値が１のチップに妨害光が混入した場合の例として「１１１００１０」の符号の第１のチップに混入した例の残留干渉チップ数を示す。図５（ａ）は、妨害光混入チップのみ復号対象とせず、図５（ｂ）〜（ｄ）は、妨害光混入チップと、妨害光混入チップ以外のチップであって妨害光混入チップの逆の値を有するチップ、すなわち、それぞれ第４チップ、第５チップ又は第７チップを復号対象としない場合である。また、図６に、光信号を構成するチップの値が０のチップに妨害光が混入した場合の例として「１１１００１０」の符号の第７のチップに混入した例の残留干渉チップ数を示す。図６（ａ）は、妨害光混入チップのみ復号対象とせず、図６（ｂ）〜（ｅ）は、妨害光混入チップと、妨害光混入チップ以外のチップであって妨害光混入チップの逆の値を有するチップ、すなわち、それぞれ第２チップ、第３ップ、第６チップ又は第１チップを復号対象としない場合である。例えば、妨害光混入チップの値が１であれば、妨害光混入チップの逆の値を有するチップの値は０となり、妨害光混入チップの値が０であれば、妨害光混入チップの逆の値を有するチップの値は１となる。

ここで、復号対象チップの行の下向き矢印は、当該チップを復号に用いないことを意味する。プラス記号又はマイナス記号は、それぞれ符号で加算又は減算を行なうチップであることを意味する。他光信号１〜６の１と０との値は、それぞれ復号対象以外の符号を構成するチップの値である。他光信号１〜６の残留干渉チップ数の列の値は、その符号による光信号によるプラス又はマイナス付きの残留干渉チップ数である。自光信号の残留干渉チップ数の列の値は、他光信号１〜６の残留干渉チップ数の総和である。なお、残留干渉チップ数の値が０のものを網掛けで示した。

第１実施形態に係る光通信システムでは、光送信器及び光受信器は、光信号の符号化に用いた符号を復号対象として復号する光受信器で受信して復号すると、一方がプラス及び他方がマイナスとして復号される光チップの組み合わせ、かつ、光信号の符号化に用いていない符号を復号対象として復号する光受信器で受信して復号すると、両方ともプラス又はマイナスとなる光チップの組み合わせがある符号系列で符号化した光信号を、送受信することが好ましい。このとき、妨害光混入チップを含み、復号対象の光信号を符号化した符号を構成するチップの値が０と１となる組み合わせの中から通信中の復号対象以外の光信号を符号化した符号を構成するチップの値が０と０又は１と１となる組み合わせとなる光信号が最も多いチップを選択することがより好ましい。妨害光混入チップが復号側で１、すなわち、加算として扱う光チップと、妨害光混入チップが復号側で０、すなわち、減算として扱う光チップと、に入力する復号対象以外の光信号を符号化した符号を構成するチップの値が１と１となる組み合わせである場合、以下のようになる。加算として扱う光チップに１が入力され、減算として扱う光チップに１が入力され、加算として扱う光チップの値と減算として扱う光チップの値との和が０となり、均衡する。また、妨害光混入チップが復号側で１、すなわち、加算として扱う光チップと、妨害光混入チップが復号側で０、すなわち、減算として扱う光チップと、に入力する復号対象以外の光信号を符号化した符号を構成するチップの値が０と０となる組み合わせである場合、以下のようになる。加算として扱う光チップに０が入力され、減算として扱う光チップに０が入力され、加算として扱う光チップの値と減算として扱う光チップの値との和が０となり、均衡する。よって、第１実施形態に係る光通信システムは、符号間干渉の残留をより抑制することができる。なお、復号から除外すると光チップに対応する復号対象以外の光信号を符号化した符号を構成するチップの値が０と１又は１と０となる組み合わせの通信中の光信号の数だけ、残留干渉チップ数が積みあがる。

第１実施形態に係る光通信システムでは、光信号を、光信号の符号化に用いていない符号を復号対象として復号する光受信器は、復号対象としない符号で符号化した光信号を構成する光チップでプラスとして復号される光チップとマイナスとして復号される光チップとの復号後の強度の総和が０となる光チップを復号対象としないことが好ましい。上記のような好ましい組み合わせ、すなわち、妨害光混入チップと加減算が逆の光チップから１光チップを選択して復号対象から除外することで残留干渉が低減できる場合、その光チップを復号対象としないことで、符号間干渉を最小にすることができる。

なお、妨害光混入チップのみを復号対象としない場合は、妨害光混入チップが復号側で１、すなわち、加算として扱う光チップである場合は、復号対象以外の符号で符号化した光信号の各残留干渉チップ数は非正の値となり、妨害光混入チップが復号側で０、すなわち、減算として扱う光チップである場合は、残留干渉チップ数は非負の値をとる。また、複数の光チップを復号対象としない場合は、残留干渉チップ数は正及び負の値をとる。

以上説明したように通信中の光信号と、光信号と復号対象としない光チップとによる残留干渉の組み合わせに関する情報を用いて、光受信器は、復号対象以外の符号で符号化した各光信号で、復号器におけるプラスの光チップ数とマイナスの光チップ数との不均衡が最小となる光チップの組み合わせを復号対象としない。ここで、光チップの組み合わせには、妨害光の強度が無視できる程度に低い場合には妨害光混入チップを復号対象から除外しない組み合わせ、妨害光混入チップのみを復号対象としない組み合わせ、及び、妨害光混入チップ以外の光チップも含めて復号対象としない組み合わせがある。

図７に、第１実施形態に係る光通信システムの使用光信号数と残留干渉チップ数との関係を示す。ここで、光信号は、７チップＭ系列である。図７には、破線が残留干渉チップ数の最大値、実線が残留干渉チップ数の平均値及び点線が残留干渉チップ数の最小値を示す。図８と比較して、使用光信号数が少ない場合には、残留干渉チップ数は、略半分となっている。このようにして、第１実施形態に係る光通信システムは、妨害光混入による復号化が不能となる事態を改善し、その際に発生しうる符号間干渉の残留を抑制することができる。従って、符号誤り率の向上、符号長或いは光信号を構成する光チップの数の縮小及び多重数の増大を可能とする光通信システムを提供することができる。

なお、上記では、１光チップに妨害光が混入した例で説明したが、複数の光チップに妨害光が混入した場合も同様に処理することができる。また、送信するデータの値がマーク又はスペースのときに光信号を符号化した符号を構成するチップの値が１の光チップのみを送信する場合を例として説明したが、以下の場合のようにしても良い。光信号を符号化した符号を構成するチップの値が１のチップと、光信号を符号化した符号を構成するチップの値が０であれば−１として復号されるチップと、を送信し、それぞれに１と−１とを乗じて復号化しても良い。すなわち、妨害光混入チップを含み、復号対象の光信号を符号化した符号を構成するチップの値が０と１となる組み合わせの中から通信中の復号対象以外の光信号を符号化した符号を構成するチップの値が０と０又は１と１となる組み合わせとなる光信号が最も多い光チップを選択する。言い換えれば、妨害光混入チップを含み、復号対象の光信号を符号化した符号を構成するチップの値が１と−１となる組み合わせの中から通信中の復号対象以外の光信号を符号化した符号を構成するチップの値が−１と−１又は１と１として復号される光チップの組み合わせとなる光信号が最も多い光チップを選択する。ここで、バイポーラ符号のとる値として１及び−１を例として説明したが、例えば、０及びπであっても良く、受信時に加減算により受信対象以外の光信号による出力が０となり、均衡すれば良い。また、バイポーラ符号のとる値が、例えば、０、π／２、π及び３π／２の４値であっても良い。更に、光チップの強度が略等しいことを前提に説明したが、複数の光チップ同士の組み合わせで均衡している場合は、それぞれを１つの光チップのように処理すれば同様である。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る光通信システムは、所定の符号に従って符号化され、複数の光チップで構成される光信号を送信する光送信器と、光信号を受信し、光信号を構成する光チップをそれぞれ復号対象とする符号に従ってプラス又はマイナスとして復号する光受信器と、を備える光通信システムであって、所定の符号は、複数のチップから構成され、光信号は、所定の符号を構成するチップに対応する光チップから構成され、かつ、所定の符号を構成する少なくとも１のチップに対応する光チップが複数あり、符号は、光信号を、光信号の符号化に用いた符号を復号対象として復号する光受信器で受信して復号すると、復号した光チップの復号後の強度の総和がプラス又はマイナスの所定の閾値以上となり、及び、光信号を、光信号の符号化に用いていない符号を復号対象として復号する光受信器で受信して復号すると、復号した光チップの復号後の強度の総和が略均衡し、光受信器は、妨害光が混入した光信号を構成する光チップを検出して、同一の符号に対応する複数の光信号の相対応する光チップから妨害光が混入していない光チップをそれぞれ同数選択して復号対象とする、ことを特徴とする。

第２実施形態に係る光通信システムは、第１実施形態に係る光通信システムとは選択器の動作が異なる。光送信器は、光信号を符号化した符号を構成する各チップに対応した複数の光チップを送信する。

第２実施形態に係る光通信システムでは、光送信器は、所定の同一の符号に従って符号化された複数の光チップで構成される光信号を複数連結して送信し、複数の光信号を構成する光チップは、時間領域及び光周波数領域の少なくとも一方が異なることが好ましい。光送信器は、例えば、光信号を符号化する符号として「１１１００１０」を用いるのであれば、同一の符号を繰り返し使用して２個連結した「１１１００１０１１１００１０」に対応して符号化した光チップからなる光信号を送信する。なお、符号のチップの順のままで連結しているが、光受信器と光送信器で対応が一致すれば順番を入れ替えても良い。光受信器は、２個連結した符号「１１１００１０１１１００１０」から連結前の１符号「１１１００１０」のそれぞれに対応する１光チップを選択して復号に用いる。この選択の際に、妨害光混入チップを復号対象としない。ここで、ビートノイズやショットノイズの最小化のために使用する光チップの数を最小化するように、符号の各チップに対応して１つの光チップを選択するとした。なお、連結前の１光信号のそれぞれに対応する１光チップを選択するとしたが、復号に用いる光チップの数が同じであれば良いので、妨害光が混入していない場合には、２光チップを用いて復号しても良い。

以下に、符号化に用いる１つの符号に対して３つの光信号を連結した光信号を用いた例で示す。符号化に用いる符号を構成するチップをＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４とする。連結前の光信号ａ，ｂ，ｃはそれぞれ光チップｆ１ａ，ｆ２ａ，ｆ３ａ，ｆ４ａ，ｆ１ｂ，ｆ２ｂ，ｆ３ｂ，ｆ４ｂ，ｆ１ｃ，ｆ２ｃ，ｆ３ｃ，ｆ４ｃから構成する。妨害光が混入していない場合、各符号を構成するチップに対してそれぞれ同数の光チップを選択して復号する。同数であるので、３チップ、２チップ及び１チップずつのいずれを選択しても良い。符号化利得の最大化の観点からは、妨害光が混入していない場合は、３チップが望ましい。妨害光混入の光チップがｆ１ａとｆ２ｂである場合、各符号を構成するチップに対応する妨害光が混入していない光信号を構成する光チップは、２チップ以上であるので、各符号を構成するチップに対してそれぞれ同数の光信号を構成する光チップから２チップ又は１チップを選択する。妨害光混入の光チップがｆ１ａとｆ２ｂである場合、符号を構成するチップＣ１に対応する光チップで妨害光が混入していないのはｆ１ｃのみなので符号を構成する各チップに対応する妨害光が混入していない光チップをそれぞれ１チップ選択すれば良い。

光受信器は、複数の光チップに妨害光が混入した場合には、各光信号の光チップから妨害光が混入していない光チップを符号化に用いた符号の各チップに対応する光チップと同数選択することが好ましい。このようにして、本願第２実施形態に係る光通信システムは、妨害光混入時の復号化が不能となる事態を回避し、符号間干渉の残留を発生させない。従って、符号誤り率の向上、符号長或いは光信号を構成する光チップの使用数の縮小及び多重数の増大を可能とする光通信システムを提供することができる。

なお、第２実施形態に係る光通信システムは、第１実施形態に係る光通信システムの機能を備えても良い。すなわち、第２実施形態に係る光通信システムは、妨害光が混入した光チップ以外の光チップを復号対象としないことで、受信対象以外の光信号でプラスとマイナスとして扱う光チップの復号後の強度の総和の均衡が改善する場合に、妨害光が混入した光チップ以外の光チップであって復号後の強度の総和の均衡が改善する光チップを復号対象としない機能を備えても良い。第２実施形態に係る光通信システムは、上記の機能を備えることで、光信号を符号化した符号の特定のチップに対応する全光チップに妨害光が混入していない場合は残留干渉チップ数がなく、全光チップに混入している場合にも残留干渉を低減する効果がある。

（第３実施形態）
第３実施形態に係る光通信システムは、所定の符号に従って符号化された複数の光チップ及び指示に従って送信する予備の前記光チップで構成される光信号を送信する光送信器と、光信号を受信し、光信号を構成する光チップをそれぞれ復号対象とする符号に従ってプラス又はマイナスとして復号する光受信器と、を備える光通信システムであって、符号は、光信号を、光信号の符号化に用いた符号を復号対象として復号する光受信器で受信して復号すると、復号した光チップの復号後の強度の総和がプラス又はマイナスの所定の閾値以上となり、及び、光信号を、光信号の符号化に用いていない符号を復号対象として復号する光受信器で受信して復号すると、復号した光チップの復号後の強度の総和が略均衡し、光受信器は、妨害光が混入した光信号を構成する光チップを検出して復号対象とせず、妨害光が混入した光チップに相当し、かつ、妨害光が混入していない予備の光チップの送信を光受信器に指示し、妨害光が混入した光チップの代わりに指示に従って送信された予備の光チップを復号対象に含める、ことを特徴とする。

第３実施形態に係る光通信システムは、第２実施形態に係る光通信システムを改良したものである。また、第３実施形態に係る光通信システムは、妨害光が混入するまでは、予備チップは復号に用いない。妨害光が混入した場合、妨害光混入チップを復号対象としないことは、第１及び第２実施形態に係る光通信システムと同様である。従って、第３実施形態に係る光通信システムは、符号誤り率の向上、符号長或いは光信号を構成する光チップの使用数の縮小及び多重数の増大を可能とする光通信システムを提供することができる。さらに、第３実施形態に係る光通信システムは、光受信器と光送信器とが協調した処理を行なうことで、予備チップを必要なときのみ送受信するので、第２実施形態に係る光通信システムと同様に残留干渉チップがなく、光信号を構成する光チップの数を第２実施形態に係る光通信システムより低減できる。

なお、第３実施形態に係る光通信システムは、第１実施形態に係る光通信システムの機能を備えても良い。すなわち、第３実施形態に係る光通信システムは、妨害光が混入した光チップ以外の光チップを復号対象としないことで、受信対象以外の光信号でプラスとマイナスとして扱う光チップの復号後の強度の総和の均衡が改善する場合に、妨害光が混入した光チップ以外の光チップであって復号後の強度の総和の均衡が改善する光チップを復号対象としない機能を備えても良い。第３実施形態に係る光通信システムは、上記の機能を備えることで、予備の光チップを超える数の光チップに妨害光が混入している場合にも残留干渉を低減することができる。

また、第３実施形態に係る光通信システムは、第２実施形態に係る光通信システムの機能を備えても良い。このようにして、光信号を符号化した符号のあるチップに対応する複数の光チップに妨害光が混入している場合の対処が強化できる。また、光受信器から指示があった際、光送信器が送信可能な予備のチップの組み合わせを多く残しておく、いわゆる、予備のチップの使い果たし対策の強化ができる。

第３実施形態に係る光通信システムは、第１及び第２実施形態に係る光通信システムの機能を備えても良い。この場合、第３実施形態に係る光通信システムは、第１及び第２実施形態に係る光通信システムの効果を兼ね備えることができる。

本発明に係る光通信システムは、ＰＯＮをはじめとする光通信網等で利用することができる。

第１実施形態に係る光通信システムの概略図である。第１実施形態に係る光送信器の概略図である。第１実施形態に係る光受信器の第１形態の概略図である。第１実施形態に係る光受信器の第２形態の概略図である。光信号を構成するチップの値が１のチップに妨害光が混入した場合の残留干渉チップ数を示し、（ａ）は、妨害光混入チップのみ復号対象とせず、（ｂ）〜（ｄ）は、妨害光混入チップと、妨害光混入チップ以外のチップであって妨害光混入チップの逆の値を有するチップと、を復号対象としない場合の図である。光信号を構成するチップの値が０のチップに妨害光が混入した場合の残留干渉チップ数を示し、（ａ）は、妨害光混入チップのみ復号対象とせず、（ｂ）〜（ｅ）は、妨害光混入チップと、妨害光混入チップ以外のチップであって妨害光混入チップの逆の値を有するチップと、を復号対象としない場合の図である。第１実施形態に係る光通信システムの使用光信号数と残留干渉チップ数との関係を示した図である。従来の光通信システムの使用光信号数と残留干渉チップ数との関係を示した図である。従来の光通信システムの符号長とＱ値との関係を示した図である。

符号の説明

１００光通信システム
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ光送信器
１２光源
１４変調器
１６符号器
２０，２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２１光受信器
３０復号器
３２分波器
３４ａ，３４ｂ合波器
３６差動光検波器
３７光検波器群
３８合成器
４０選択器
４２指示器
４４切替器
５０光伝送媒体
６０ａ，６０ｂ光スプリッタ
９０光信号
９２符号情報
９４妨害光情報

Claims

所定の符号に従って符号化され、複数の光チップで構成される光信号を送信する光送信器と、
前記光信号を受信し、前記光信号を構成する前記光チップをそれぞれ復号対象とする前記符号に従ってプラス又はマイナスとして復号する光受信器と、を備える光通信システムであって、
前記符号は、前記光信号を、前記光信号の符号化に用いた前記符号を復号対象として復号する前記光受信器で受信して復号すると、復号した前記光チップの復号後の強度の総和がプラス又はマイナスの所定の閾値以上となり、及び、前記光信号を、前記光信号の符号化に用いていない前記符号を復号対象として復号する前記光受信器で受信して復号すると、復号した前記光チップの復号後の強度の総和が略均衡し、
前記光受信器は、妨害光が混入した前記光信号を構成する前記光チップを検出して復号対象とせず、かつ、復号対象としない前記符号で符号化した前記光信号を復号した前記光チップの復号後の強度の総和の均衡が改善する前記光チップを復号対象としない、ことを特徴とする光通信システム。
前記光信号を、前記光信号の符号化に用いていない前記符号を復号対象として復号する前記光受信器は、復号対象としない前記符号で符号化した前記光信号を構成する前記光チップでプラスとして復号される前記光チップとマイナスとして復号される前記光チップとの復号後の強度の総和が０となる前記光チップを復号対象としないことを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
少なくとも異なる複数の光周波数の光チップを用いた所定の符号に従って符号化され、複数の光チップで構成される光信号を合波して送信する光送信器と、
前記光信号を受信し、光周波数毎に分波し、前記光信号を構成する前記光チップをそれぞれ復号対象とする前記符号に従ってプラス又はマイナスとして復号する光受信器と、を備える光通信システムであって、
前記所定の符号は、複数のチップから構成され、
前記光信号は、前記所定の符号を構成する前記チップに対応する前記光チップから構成され、かつ、前記所定の符号を構成する少なくとも１の前記チップに対応する前記光チップが複数あり、
前記符号は、前記光信号を、前記光信号の符号化に用いた前記符号を復号対象として復号する前記光受信器で受信して復号すると、復号した前記光チップの復号後の強度の総和がプラス又はマイナスの所定の閾値以上となり、及び、前記光信号を、前記光信号の符号化に用いていない前記符号を復号対象として復号する前記光受信器で受信して復号すると、復号した前記光チップの復号後の強度の総和が略均衡し、
前記光受信器は、前記光信号より強度が強い妨害光が混入した前記光信号を構成する前記光チップを検出して、
同一の前記符号に対応する複数の前記光信号の相対応する前記光チップから前記妨害光が混入していない前記光チップをそれぞれ同数選択して復号対象とする、ことを特徴とする光通信システム。
前記光送信器は、所定の同一の前記符号に従って符号化された前記複数の光チップで構成される前記光信号を複数連結して送信し、
前記複数の光信号を構成する前記光チップは、時間領域及び光周波数領域の少なくとも一方が異なることを特徴とする請求項３に記載の光通信システム。
所定の符号に従って符号化された複数の光チップ及び指示に従って送信する予備の光チップで構成される光信号を送信する光送信器と、
前記光信号を受信し、前記光信号を構成する前記光チップをそれぞれ復号対象とする前記符号に従ってプラス又はマイナスとして復号する光受信器と、を備える光通信システムであって、
前記符号は、前記光信号を、前記光信号の符号化に用いた前記符号を復号対象として復号する前記光受信器で受信して復号すると、復号した前記光チップの復号後の強度の総和がプラス又はマイナスの所定の閾値以上となり、及び、前記光信号を、前記光信号の符号化に用いていない前記符号を復号対象として復号する前記光受信器で受信して復号すると、復号した前記光チップの復号後の強度の総和が略均衡し、
前記光受信器は、前記光信号より強度が強い妨害光が混入した前記光信号を構成する前記光チップを検出して復号対象とせず、前記妨害光が混入した前記光チップに相当し、かつ、前記妨害光が混入していない前記予備の光チップのみの追加の送信を前記光受信器に指示し、前記妨害光が混入した前記光チップの代わりに前記指示に従って送信された前記予備の光チップを復号対象に含める、ことを特徴とする光通信システム。
前記光送信器及び前記光受信器は、前記光信号の符号化に用いた前記符号を復号対象として復号する前記光受信器で受信して復号すると、一方がプラス及び他方がマイナスとして復号される前記光チップの組み合わせ、かつ、前記光信号の符号化に用いていない前記符号を復号対象として復号する前記光受信器で受信して復号すると、両方ともプラス又はマイナスとなる前記光チップの組み合わせがある前記光信号を、送受信することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光通信システム。