JP4641013B2 - 光通信システム - Google Patents

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本発明は、符号化した光信号を送受信する光CDM(Code Division Multiplex)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 Experimental Demonstration of Multiple−Wavelength Hard−Limiting Receiver for Reducing MAI Noise in a 2−D Time−Wavelength OCDMA System(P.Ebrahimi他、ECOC2003 Th1.5.3)
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(Passive Optical Network)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(Arrayed Waveguide Grating)、ラティスフィルタ、FIR(Finite Impulse Response)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(Fiber Bragg Grating)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(Avalanche Photo Diode)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 (6)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
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