JP5478336B2 - 光伝送方法、光伝送システム、光送信機、光受信機 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバを用いてディジタルデータ信号を伝送する光伝送方法、光伝送システム、光送信機、光受信機に関する。

近年、ディジタル光伝送システムの大容量化が進められている。ところが、ディジタル光伝送システムが大容量化するのに伴い、１シンボルに割り当てられる光量が少なくなり、所望の通信品質を確保することが困難になる。このため、受信感度が高く、所望の通信品質を確保できる光伝送方式が要望されている。なお、受信感度を高くし、高い信号品質を確保するために、送受信機の構成が複雑化したのでは、大容量化によるコストメリットが相殺されてしまう。

無線や有線のディジタル伝送においては、受信感度を改善する方法のひとつとして、トレリス符号化伝送が有効であることが知られている。通常のトレリス符号化は、ｎビットのデータ信号を（ｎ＋１）ビットにトレリス符号化し、Ｍ（＝２^ｎ＋１)値の多値変調を行って、伝送している。トレリス符号化伝送は、高速モデム、衛星放送などで実用化されており、また、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex：直交周波数分割多重）伝送とともに用いられることもある（例えば非特許文献１、非特許文献２）。光伝送においても、トレリス符号化による受信感度の改善が注目されている。

また、光信号の伝送には、偏波変調が用いられる場合がある。偏波変調の場合の偏波分離は、偏向ビームスプリッタを使用する方法の他、非特許文献３に記載されているように、コヒーレント受信を行い、ディジタル信号処理により分離する方法がある。

E. Biglieri他 "Introduction to Trellis-Coded Modulation with Applications" Macmillian Publishing Company, 1991. Schlegel, "Trellis Coding" IEEE Press, NY, 1997. Han Sun, Kuang-Tsan Wu, and Kim Roberts, "Real-time measurements of a 40 Gb/s coherent system," Opt. Express 16, 873-879 （2008)

光伝送する場合の変調方式としては、一般的に４値のＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：位相偏移変調）変調が使用される。ＱＰＳＫ変調は、互いに直角位相関係にあるＩ軸とＱ軸とからなるＩＱ平面上に、４値（２ビット）の符号をマッピングするものである。ＱＰＳＫ変調では、このように４値の符号がマッピングされるが、さらに、多値化して、伝送レートを上げるために、８値のＰＳＫ変調、１６値ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation：直交振幅変調）を用いるようにしたものもある。

しかしながら、光伝送の場合、多値化すると、レーザー光の安定性・雑音特性に与える影響が大きくなる。また、光変調器の非直線応答性により符号点配置を均一にすることが難しいことなどから、耐雑音特性が理論特性以上に劣化してしまうという問題がある。

上述の問題に鑑み、本発明は、耐雑音特性を向上させ、受信感度の向上が図れる光伝送方法、光伝送システム、光送信機、光受信機を提供することを目的とする。

［１］上述の課題を解決するために、本発明に係る光伝送方法は、送信データをトレリス符号化し、光変調して送信する光伝送方法において、前記トレリス符号を光変調する際に、トレリス符号化で得られた符号のうち奇数の符号により多値変調したレーザー光と、トレリス符号化で得られた符号のうち偶数の符号により多値変調したレーザー光とを異なる偏波に切り替える偏波変調を行うことを特徴とする。

［２］また、本発明に係る光伝送方法は、上記に記載の光伝送方法において、前記光変調は、４相位相変調と２偏波変調とを組み合わせた変調であり、前記トレリス符号は２状態若しくは８状態のトレリス符号であることを特徴とする。

［３］本発明に係る光伝送システムは、送信データをトレリス符号化し、トレリス符号化で得られた符号のうち奇数の符号により多値変調したレーザー光と、トレリス符号化で得られた符号のうち偶数の符号により多値変調したレーザー光とを異なる偏波に切り替える偏波変調を行う光変調で得られた光信号を送信する光送信機と、前記光送信機から光信号を受信し、受信した光信号に含まれる異なる偏波のレーザー光に分離し、異なる偏波のレーザー光それぞれを光電変換して得られる電気信号に対するトレリス復号によりデータを復号する光受信機と
を備えることを特徴とする。

［４］本発明に係る光送信機は、送信データをトレリス符号化するトレリス符号化手段と、前記符号化手段によるトレリス符号化で得られた符号のうち奇数の符号により多値変調したレーザー光と、トレリス符号化で得られた符号のうち偶数の符号により多値変調したレーザー光とを異なる偏波に切り替える偏波変調を行う光変調手段とを備えることを特徴とする。

［５］本発明に係る光受信機は、送信データをトレリス符号化して得られた符号のうち奇数の符号により多値変調したレーザー光と、トレリス符号化して得られた符号のうち偶数の符号により多値変調したレーザー光とを異なる偏波に切り替える偏波変調で得られた光信号を受信する受信手段と、前記受信手段により受信した光信号に含まれる異なる偏波のレーザー光に分離し、異なる偏波のレーザー光それぞれを光電変換して得られる電気信号に対するトレリス復号によりデータを復号する復号手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、送信するデータをトレリス符号で符号化し、多値変調と偏波変調とを組み合わせて光変調して伝送しているので、最短符号間距離を大きくすることができ、耐雑音特性を向上させることができる。そして、耐雑音特性の向上により光通信における受信感度を向上させることができる。

本発明の実施形態における光伝送システムの構成を示すブロック図である。 同実施形態における符号のマッピングを示すＩＱ平面図である。 同実施形態におけるＱＰＳＫ変調器及び偏波変調器の具体例のブロック図である。 同実施形態におけるＱＰＳＫ変調器及び偏波変調器の他の具体例のブロック図である。 ２状態トレリス符号のトレリス線図である。 ８ＰＳＫ変調の符号のマッピングを示すＩＱ平面図である。 ８状態トレリス符号の場合のトレリス線図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の光伝送システムの構成を示すブロック図である。この光伝送システムは、光送信機１と、光受信機２と、光ファイバ３とから構成される。

図１に示すように、光送信機１は、光源１０と、トレリス符号化器１１と、ＱＰＳＫ変調器（４相位相変調器）１２と、偏波変調器１３と、ドライバ１４及び１５とを備えている。光源１０は、キャリア光となるレーザー光を出射する。光源１０から出射されるレーザー光は、ＱＰＳＫ変調器１２に供給される。

トレリス符号化器１１は、ｎビットの送信データを示す信号をトレリス符号により（ｎ＋１）ビットに符号化する。例えば（ｎ＝２）の場合には、２ビットのデータ信号は、トレリス符号化器１１で３ビットに符号化される。このトレリス符号化は、公知の技術により行うことができる。例えば、非特許文献１及び２に記載の技術により、送信データを符号化することができる。
トレリス符号化器１１は、トレリス符号化した３ビットの符号（Ｉ，Ｑ，Ｄ信号）を、ドライバ１４及び１５を介して、ＱＰＳＫ変調器１２及び偏波変調器１３に出力する。

ＱＰＳＫ変調器１２及び偏波変調器１３は、トレリス符号化器１１から出力される符号に応じて、光源１０から出射されるレーザー光に対してＱＰＳＫ変調と偏波変調とを組み合わせて光変調を行う。
図２（Ａ）は、ＱＰＳＫ変調器１２で偶数となる符号をマッピングするときのＩＱ平面の配置を示し、図２（Ｂ）は奇数となる符号をマッピングするときのＩＱ平面の配置を示している。トレリス符号化器１１からは、３ビットの符号「０」〜「７」が出力される。なお、ここで、符号「０」は３ビットの符号「０００」であり、符号「７」は３ビットの符号「１１１」に相当する。ＱＰＳＫ変調器１２により、これらの符号の中で、偶数となる符号「０」、「２」、「４」、「６」は、図２（Ａ）に示すようにＩＱ平面上にマッピングされ、奇数となる符号「１」、「３」、「５」、「７」は、図２（Ｂ）に示すようにＩＱ平面上にマッピングされる。

ＱＰＳＫ変調器１２は、入力されるＩ、Ｑ信号に応じて、入力されるレーザー光に対して変調（マッピング）をし、変調したレーザー光を偏波変調器１３に出力する。偏波変調器１３は、入力されるＤ信号に応じて、偶数の符号により変調されたレーザー光をＸ偏波として出力し、奇数の符号により変調されたレーザー光をＹ偏波として出力する。このようにして、２偏波のＱＰＳＫ変調された光信号は、必要に応じて光増幅された後、光ファイバ３を介して、光受信機２に送信される。

なお、ここでは、（Ｍ＝８）値の符号を用いているため、変調器として４値のＱＰＳＫ変調器１２が用いられている。トレリス符号の多値数と、変調器（ＱＰＳＫ変調器１２）の多値数及び偏波変調器（偏波変調器１３）の偏波数との関係は、符号の多値数をＭ、変調器における多値数をＶ、偏波変調器における偏波数をＷとすると（但し、Ｍ、Ｖ、Ｗは整数）、（Ｍ＝Ｖ×Ｗ）の関係となる。
また、（Ｍ＝１６）値の符号化を用いる場合、例えば、８相位相変調器と、偏波偏重器とを組み合わせて光送信機を構成するようにしてもよい。

図３は、ＱＰＳＫ変調器１２及び偏波変調器１３の具体例である。
図３において、トレリス符号化器１１（図１）から出力されるＩ成分及びＱ成分のＩ、Ｑ信号は、ドライバ５１及びドライバ５２を介して、光位相変調器５５及び光位相変調器５６にそれぞれ供給される。また、Ｄ信号である偏波情報Ｄは、ドライバ５３を介して偏波変調器５７に供給される。光位相変調器５５は、Ｉ成分のＩ信号に応じて、入力されるレーザー光に対して移相πの光変調をする。光位相変調器５６は、Ｑ成分のＱ信号に応じて、光位相変調器５５から出力されるレーザー光に対して（π／２）の移相の光変調をする。このように、光位相変調器５５と光位相変調器５６とでは、互いに９０度位相の異なる光信号で光変調が行われる。そして、偏波変調器５７は、入力される偏波情報Ｄに応じて、光位相変調器５６から出力されるレーザー光の偏波をＸ偏波とＹ偏波とのいずれか一方に切り替える。これにより、２偏波のＱＰＳＫ変調の光信号が出力される。

図４は、ＱＰＳＫ変調器１２及び偏波変調器１３の他の具体例である。図４において、Ｉ成分の信号はドライバ６１を介して光位相変調器６５に供給される。Ｑ成分の信号はドライバ６２を介して光位相変調器６６に供給される。また、Ｄ信号である偏波情報Ｄは、ドライバ６３を介して偏波変調器６７に供給される。

入力された光信号は、２つの光路に分岐される。光位相変調器６５は、Ｉ成分のＩ信号に応じて、分岐された一方の光路のレーザー光に対して移相πの光位相変調をする。また、光位相変調器６６は、Ｑ成分のＱ信号に応じて、分岐された他方の光路のレーザー光に対して移相πの光位相変調をする。移相器６８は、光位相変調器６６により光位相変調されたレーザー光に対して、移相（π／２）の光変調をする。

このように、２つの光路に分岐されたレーザー光は、一方の光路の光信号が、Ｉ成分で変調され、他方の光路の光信号が、Ｑ成分で変調された後に移相π／２の位相シフトをされる。そして、変調されたそれぞれのレーザー光は、合成される。そして、偏波変調器６７は、偏波情報Ｄに応じて、合成されたレーザー光をＸ偏波とＹ偏波とのいずれか一方に切り替える。これにより、２偏波のＱＰＳＫ変調の光信号が出力される。

次に、光受信機２について説明する。図１に示すように、光受信機２は、光ハイブリッド回路２１と、局部発光源２２と、光電変換及びＡ／Ｄ変換器２３と、補償回路２４と、トレリス復号化器２５とから構成される。

図１において、光ファイバ３を介して、光送信機１から送信されるレーザー光は、光ハイブリッド回路２１に入力される。光ハイブリッド回路２１は、受信するレーザー光と、局部発光源２２から入力される局部発光とをミキシングすることで、受信光の位相成分を抽出する。また、光ハイブリッド回路２１は、Ｘ偏波のレーザー光と、Ｙ偏波のレーザー光とを分離する。光ハイブリッド回路２１により分離されたＸ偏波及びＹ偏波のレーザー光は、光電変換及びＡ／Ｄ変換器２３に出力される。

光電変換及びＡ／Ｄ変換器２３は、光ハイブリッド回路２１の出力を、光信号から電気信号へ変換し、アナログの電気信号をディジタル化する。光電変換及びＡ／Ｄ変換器２３の出力は、補償回路２４を介して、トレリス復号化器２５に出力される。補償回路２４は、入力されたディジタル信号に対して、偏波補償、波形歪み補償、位相推定による位相補償等の処理を行う。トレリス復号化器２５は、トレリス遷移状態を考慮し、例えば、ビタビアルゴリズムを用いて、軟判定処理と最尤復号により、補償回路２４から入力されるディジタル信号に対してトレリス復号によりデータを復号して出力する。

なお、上述のＸ偏波のレーザー光と、Ｙ偏波のレーザー光とを分離する偏波分離は、公知の技術により行うことができる。例えば、偏向ビームスプリッタを使用する方法の他、コヒーレント受信を行い、ディジタル信号処理により分離する方法を用いもよい。（非特許文献３）。

通常のトレリス符号化では、トレリス符号化された８値の符号を、８値のＰＳＫ変調を行って送信している。これに対して、本実施形態では、上述のように、ＱＰＳＫ変調と２偏波変調とを併せて用いることで、通常のトレリス符号化（８値ＰＳＫ変調）に比べて、符号間距離が大きくなり、耐雑音性の向上を図ることができる。このことについて、以下に説明する。

トレリス符号化では、状態の遷移がトレリス線図により示される。図５は、２状態４値トレリス符号のトレリス線図を示している。２状態トレリス符号では、状態Ｓ１、状態Ｓ２の２つの状態を取り得る。図５において、状態Ｓ１、状態Ｓ２の各々から４値の各符号に対応して各々４本の線が出ており、状態Ｓ１では、上から順に、符号「０」、符号「４」、符号「２」、符号「６」に対応する４本の線が出ており、このトレリス線図に従って状態が遷移する。状態Ｓ２では、上から順に、符号「１」、符号「５」、符号「３」、符号「７」に対応する４本の線が出ており、このトレリス千図に従って状態が遷移する。

例えば、図５に示した２状態トレリス線図において、状態Ｓ１から状態Ｓ１に遷移するには、次のようなものがある。

状態遷移（ａ）：状態Ｓ１から符号「２」を出力して状態Ｓ２に移動し、次に、状態Ｓ２から符号「１」を出力して状態Ｓ１に戻ってくる。
状態遷移（ｂ）：状態Ｓ１から符号「２」を出力して状態Ｓ２に移動し、次に、符号「５」を出力して状態Ｓ１に戻ってくる。
状態遷移（ｃ）：状態Ｓ１から符号「４」を出力して状態Ｓ１にとどまる。

他に、状態Ｓ１から符号「２」を出力して状態Ｓ２に移動した後、符号「３」若しくは符号「７」を出力して状態Ｓ２にとどまり、次に状態Ｓ１に戻ってくる場合があるが、それらの符号間距離は明らかに状態遷移（ａ）若しくは状態遷移（ｂ）の場合よりも長いので、ここではその計算を省略する。

８ＰＳＫ変調では、図６に示すように、符号「０」〜「７」がＩＱ平面上でマッピングされる。図６では、通常の８ＰＳＫにおいて８つの符号点は単位長さ１の円周上に等間隔に配置され、各符号点を符号「０」から符号「７」に順次対応させている。この場合、符号「０」から各符号までの符号間距離は、以下のようになる。ここで、符号ａと符号ｂとの距離をｄ^２（ａ，ｂ）と書き表している。

ｄ^２（０，１）＝４ｓｉｎ^２（π／８）＝０．５８６
ｄ^２（０，２）＝２
ｄ^２（０，３）＝４ｓｉｎ^２（３π／８）＝３．４１４
ｄ^２（０，４）＝４
ｄ^２（０，５）＝４ｓｉｎ^２（３π／８）＝３．４１４
ｄ^２（０，６）＝２
ｄ^２（０，７）＝４ｓｉｎ^２（π／８）＝０．５８６

よって、通常の８ＰＳＫ変調を用いた場合に、各々の距離を計算すると、状態遷移（ａ）の場合には、符号「２」を出力して、符号「１」を出力しているので、符号間距離は、以下のようになる。

ｄ^２（０，２）＋ｄ^２（０，１）＝２＋０．５８６＝２．５８６

状態遷移（ｂ）の場合には、符号「２」を出力して、符号「５」を出力しているので、符号間距離は、以下のようになる。

ｄ^２（０，２）＋ｄ^２（０，５）＝２＋３．４１４＝５．４１４

状態遷移（ｃ）の場合には、符号「４」を出力するので、符号間距離は以下のようになる。

ｄ^２（０，４）＝４

以上の結果から、８ＰＳＫ変調を用いた場合には、符号間距離が最短となるのは、（ａ）の状態Ｓ１から符号「２」を出力して状態Ｓ２に移動し、次に、状態Ｓ２から符号「１」を出力して状態Ｓ１に戻ってくる場合であることが分かる。そして、このときの符号間距離は、２．５８６である。

トレリス符号を用いない場合のＱＰＳＫの最小符号間距離は、（ｄ^２（０，２）＝２）であるので、上述のように、２状態トレリス符号化で８ＰＳＫ変調を行った場合の符号化利得は、以下のようになる。

１０ｌｏｇ（２．５８６／２）＝１．１ｄＢ

これに対して、本実施形態では、前述したように、偶数となる符号は図２（Ａ）に示したようにマッピングされ、奇数となる符号は図２（Ｂ）に示したようにマッピングされる。本実施形態の２偏波トレリスにおいて、偏波をまたぐ遷移（Ｘ偏波からＹ偏波、あるいはＹ偏波からＸ偏波）をする場合の符号間距離は、偏波の分離度に依存する。１０ｄＢの分離度がある場合、偏波間を遷移することにより、受信するレーザー光に１０倍の強度差が生じるため遷移の判定を間違うことはない。さらに、光受信機２におけるディジタル信号処理、光学的処理（偏光ビームスプリッタ）等による偏波分離度は、一般に、２０ｄＢ以上である。
したがって、符号間距離の計算において、同一偏波における最短符号間距離に比べ十分に大きい距離とみなすことができる。以下の計算において、偏波間の符号間距離を無限大とする。
この場合、偶数となる符号間の距離は、以下のようになる。

ｄ^２（０，１’）≫１
ｄ^２（０，２）＝２
ｄ^２（０，３’）≫１
ｄ^２（０，４）＝４
ｄ^２（０，５’）≫１
ｄ^２（０，６）＝２
ｄ^２（０，７’）≫１

上述の考察から、本実施形態の場合の各々の距離を計算すると、状態遷移（ａ）の場合には、符号「２」を出力して、符号「１」を出力しており、符号「２」はＸ偏波で、符号「１」はＹ偏波であり、偏波分離度は十分であるので、符号間距離は十分に大きいと判断できる。

状態遷移（ｂ）の場合は、符号「２」を出力して、符号「５」を出力しており、符号「２」はＸ偏波で、符号「５」はＹ偏波であり、偏波分離度は十分であるので、符号間距離は十分に大きいと判断できる。

状態遷移（ｃ）の場合は、符号「４」を出力するので、その符号間距離は、以下のようになる。

ｄ^２（０，４）＝４

よって、本実施形態の場合には、状態遷移（ｃ）の状態Ｓ１から符号「４」を出力して状態Ｓ１にとどまる場合の符号間距離「２」が最小符号間距離となる。したがって、本発明のＱＰＳＫに対する符号化利得は、以下のようになる。

１０ｌｏｇ（４／２）＝３ｄＢ

以上のように、２状態トレリス符号で、状態Ｓ１から状態Ｓ１に遷移した場合、８値ＰＳＫ変調では、最小符号間距離は２．５８６である。これに対して、４ＰＳＫ変調と２偏波変調を用いた本実施形態では、最小符号間距離は４となる。このように、本実施形態では、４ＰＳＫ変調と２偏波変調を用いることで、通常の８ＰＳＫ変調を用いる場合に比べて、最小符号間距離を長くすることができ、耐雑音性の向上を図ることができる。

なお、偏波分離が全く行われない場合（０ｄＢ）には、偏波間の符号間距離がゼロ、すなわち、ｄ^２（０，１’）＝０であり、状態遷移（ａ）による経路の距離ｄ^２（０，２）＋ｄ^２（０，１’）＝２が最短となるため、トレリス符号化による利得を得ることができない。

また、上述の説明では、２状態トレリス符号を用いたが、他のトレリス符号の場合にも、本実施形態では、最小符号間距離が長くなり、耐雑音性の向上が図れる。例えば、８状態トレリス符号を用いた場合の符号間距離は、以下のようになる。

図７は、８状態トレリス符号の場合のトレリス線図を示している。８状態トレリス符号では、状態Ｓ１から状態Ｓ８の８つの状態が取り得る。前述と同様に、状態Ｓ１から状態Ｓ１に遷移する場合の符号間距離について考察する。８状態トレリス符号の場合には、図７に示すトレリス線図から、以下のものがある。

状態遷移（ｄ）状態Ｓ１から符号「４」を出力して状態Ｓ２に移動し、符号「１」を出力して状態Ｓ５に移動し、符号「２」を出力して状態Ｓ１に戻ってくる。
状態遷移（ｅ）Ｓ１から符号「２」を出力して状態Ｓ３に移動し、符号「４」を出力して状態Ｓ１に戻ってくる（破線）。
状態遷移（ｆ）状態Ｓ１から符号「６」を出力して状態Ｓ４に移動し、符号「７」を出力して状態Ｓ７に移動し、符号６を出力して状態Ｓ１に戻ってくる。

他に、状態Ｓ１から符号「２」を出力して状態Ｓ２に移動した後、符号「３」若しくは符号「７」を出力して状態Ｓ２にとどまり、次に状態Ｓ１に戻ってくる場合があるが、この場合の符合間距離は、明らかに状態遷移（ｄ）、若しくは状態遷移（ｅ）の場合よりも長いので、その計算を省略する。

通常の８値ＰＳＫ変調では、状態遷移（ｄ）の場合には、符号「４」と、符号「１」と、符号「２」とを出力するので、その符号間距離は、以下のようになる。

ｄ^２（０，４）＋ｄ^２（０，１）＋ｄ^２（０，２）＝４＋０．５８６＋２＝６．５８６

状態遷移（ｅ）の場合には、符号「２」と符号「４」とを出力しているので、その符号間距離は、以下のようになる。

ｄ^２（０，２）＋ｄ^２（０，４）＝２＋４＝６

状態遷移（ｆ）の場合には、符号「６」と、符号「７」と、符号「６」とを出力しているので、その符号間距離は、以下のようになる。

ｄ^２（０，６）＋ｄ^２（０，７）＋ｄ^２（０，６）＝２＋０．５８６＋２＝４．５８６

よって、通常の８値ＰＳＫ変調では、最小符号間距離は４．５８６となり、符号化利得は、以下のようになる。

１０ｌｏｇ（４．５８６／２）＝３．６ｄＢ

これに対して、本実施形態の場合に、状態Ｓ１、状態Ｓ３、状態Ｓ５、状態Ｓ７をＸ偏波、状態Ｓ２、状態Ｓ４、状態Ｓ６、状態Ｓ８をＹ偏波とした場合、奇数の状態から偶数の状態に遷移する場合の符号間距離、例えば、状態Ｓ１から状態Ｓ２へ遷移する場合の符号間距離は、非常に大きいので、最短符号間距離の算出において、考慮する必要はない。

本実施形態では、状態遷移（ｄ）の場合には、状態Ｓ１から状態Ｓ２に遷移するので、符号間距離は十分に大きいと判断できる。

状態遷移（ｅ）の場合には、状態Ｓ１、状態Ｓ３、状態Ｓ１への遷移であり、符号「２」と符号「４」とを出力しているので、その符号間距離は、以下のようになる。

ｄ^２（０，２）＋ｄ^２（０，４）＝２＋４＝６

状態遷移（ｆ）の場合には、状態Ｓ１から状態Ｓ４に遷移するので、符号間距離は十分に大きいと判断できる。

よって、本実施形態では、状態遷移（ｅ）が最小符号間距離となり、このときの最小符号間距離は６となり、ＱＰＳＫに対する符号化利得は、以下のようになる。

１０ｌｏｇ（６／２））＝４．７ｄＢ

このように、８状態トレリス符号の場合も、本実施形態では、通常の８値ＰＳＫ変調によるトレリス符号化に比べて、符号間距離が大きくなり、耐雑音特性が向上する。以上、２状態トレリス符号と８状態トレリス符号に関して説明したが、他の状態数の場合も同様である。

また、偏波多重伝送の場合には波長あたりの伝送パワーは２倍となるため、変調速度を２倍とし、さらに送信パワーを２倍とすることで偏波多重と同等の伝送特性と雑音特性を得ることができる。さらに、本発明を適用することにより、偏波多重伝送と同等の伝送速度を実現しつつ符号化利得による耐雑音特性を得ることができる。
このように、本実施形態では、多値変調と、偏波変調とを組み合わせることにより、符号化利得を向上させることができる。すなわち、耐雑音特性を向上させることができ、通常のトレリス符号化変調と比較しても符号化利得を向上させることができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

例えば、上述の実施形態では、２状態トレリス符号では、偶数となる符号をＸ偏波、奇数となる符号をＹ偏波としたが、符号「０」〜「３」をＸ偏波に割り当て、符号「４」〜「７」をＹ偏波に割り当てるようにしてもよい。このように符号を割り当てたとしても、Ｘ偏波からＹ偏波への遷移を含む場合には、符号間距離が大きくなるので、符号化利得を向上させることができる。
また、８状態トレリス符号では、状態Ｓ０〜Ｓ３をＸ偏波、状態Ｓ４〜Ｓ７をＹ偏波としても良い。

また、上述の実施形態では、送信装置において、送信データを２ビットとする構成を示したが、異なるビット数の送信データごとに符号化を行い送信するようにしてもよい。その場合、トレリス符号化器は、ｎビットの入力に対して（ｎ＋１）ビットの出力をし、ｎ値の多値変調と、偏波変調とを組み合わせた構成としてもよい。

１…光送信機、２…光受信機、３…光ファイバ、１０…光源、１１…トレリス符号化器、１２…ＱＰＳＫ変調器、１３，５７，６７…偏波変調器、２１…光ハイブリッド回路、２２…局部発光源、２３…光電変換及びＡ／Ｄ変換器、２４…補償回路、２５…トレリス復号化器、５５，５６，６５，６６…光位相変調器，６８…移相器

Claims (5)

1. 送信データをトレリス符号化し、光変調して送信する光伝送方法において、
   前記トレリス符号を光変調する際に、トレリス符号化で得られた符号のうち奇数の符号により多値変調したレーザー光と、トレリス符号化で得られた符号のうち偶数の符号により多値変調したレーザー光とを異なる偏波に切り替える偏波変調を行う
   ことを特徴とする光伝送方法。
2. 前記光変調は、４相位相変調と２偏波変調とを組み合わせた変調であり、前記トレリス符号は２状態若しくは８状態のトレリス符号である
   ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送方法。
3. 送信データをトレリス符号化し、トレリス符号化で得られた符号のうち奇数の符号により多値変調したレーザー光と、トレリス符号化で得られた符号のうち偶数の符号により多値変調したレーザー光とを異なる偏波に切り替える偏波変調を行う光変調で得られた光信号を送信する光送信機と、
   前記光送信機から光信号を受信し、受信した光信号に含まれる異なる偏波のレーザー光に分離し、異なる偏波のレーザー光それぞれを光電変換して得られる電気信号に対するトレリス復号によりデータを復号する光受信機と
   を備えることを特徴とする光伝送システム。
4. 送信データをトレリス符号化するトレリス符号化手段と、
   前記符号化手段によるトレリス符号化で得られた符号のうち奇数の符号により多値変調したレーザー光と、トレリス符号化で得られた符号のうち偶数の符号により多値変調したレーザー光とを異なる偏波に切り替える偏波変調を行う光変調手段と
   を備えることを特徴とする光送信機。
5. 送信データをトレリス符号化して得られた符号のうち奇数の符号により多値変調したレーザー光と、トレリス符号化して得られた符号のうち偶数の符号により多値変調したレーザー光とを異なる偏波に切り替える偏波変調で得られた光信号を受信する受信手段と、
   前記受信手段により受信した光信号に含まれる異なる偏波のレーザー光に分離し、異なる偏波のレーザー光それぞれを光電変換して得られる電気信号に対するトレリス復号によりデータを復号する復号手段と
   を備えることを特徴とする光受信機。

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