JP6180665B2 - 光通信システムおよび光通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、データ信号を符号化して通信を行う光通信システムおよびこの光通信システムに用いられる光通信装置に関する。

イーサネット（登録商標）やＵＳＢ３．０等を用いた通信において、シリアルデータに対してクロック成分を埋め込むために、８Ｂ１０Ｂ符号のようなＤＣバランスを調整する符号化が広く使用されている。また、大容量光伝送を実現するために課題となる信号対雑音電力比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）性能を改善するために、２値位相偏移変調（ＢＰＳＫ：Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）や４値位相偏移変調（ＱＰＳＫ：Ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）などの位相偏移変調を用いてデータ伝送を行う場合がある。位相偏移変調を用いた場合、通信路における雑音や波形歪みなどに起因して位相スリップが生じ、受信側の基準位相によって受信されるデータの１と０が反転する場合がある。

これらの位相スリップによるデータ反転を回避するため、差動符号化により反転を防ぐ必要があった。また、差動符号化等を行わない場合は位相スリップによる信号反転状態を検出するために参照信号を挿入することが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１４−００３５０７号公報

しかしながら、上記方法では送信側では８Ｂ１０Ｂなどの符号化を行った後に差動符号化や参照信号の挿入を行う必要があり、また、受信側では８Ｂ１０Ｂなどの復号化を行う前に差動復号化や参照信号の参照を行う必要があり、機器の構成が制限されるという問題があった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、差動符号化や参照信号の挿入を行うことなく、通信装置間の通信におけるデータの反転を判定する光通信システムおよび光通信装置を得ることを目的とする。

この発明に係る光通信システムは、第１の通信装置と光通信路によって接続された第２の通信装置を備える光通信システムであって、第１の通信装置は、符号化されることにより反転しても同じコードを示すビット列からなる第１のデータを生成し、符号化されることにより反転した場合に異なるコードを示すビット列からなる第２のデータを生成するデータ生成部と、データ生成部により生成されたデータを符号化する符号化部と、符号化部により符号化された第１のデータおよび第２のデータを続けて第２の通信装置に送信する送信器と、を備え、第２の通信装置は、第１の通信装置よりデータを受信する受信器と、受信器で受信したデータを復号化する復号化部と、復号化されたデータが第１のデータに続く第２のデータを含んでいない場合に、光通信路を介して受信した信号が反転していると判定する反転判定部と、を備える。

また、係る光通信システムは、第１の通信装置と、第１の通信装置と光通信路によって接続された第２の通信装置と、第１の通信装置から送信されたデータを第２の通信装置を介して受信する第３の通信装置とを備える光通信システムであって、第１の通信装置は、符号化されることにより反転しても同じコードを示すビット列からなる第１のデータを生成し、符号化されることにより反転した場合に異なるコードを示すビット列からなる第２のデータを生成するデータ生成部と、データ生成部により生成されたデータを符号化する符号化部と、符号化部により符号化された第１のデータおよび第２のデータを続けて第２の通信装置に送信する送信器と、を備え、第２の通信装置は、第１の通信装置よりデータを受信する受信器と、受信器で受信したデータを復号化する復号化部と、を備え、第３の通信装置は、復号化部で復号化されたデータが第１のデータに続く第２のデータを含んでいない場合に、光通信路を介して第２の通信装置が受信した信号が反転していると判定する反転判定部、を備える。

また、この発明に係る光通信装置は、対向通信装置と光通信路によって接続された光通信装置であって、対向通信装置より送信された、符号化されることにより反転しても同じコードを示すビット列からなる第１のデータおよび符号化されることにより反転した場合に異なるコードを示すビット列からなる第２のデータを続けて受信する受信器と、受信器で受信したデータを復号化する復号化部と、復号化されたデータが第１のデータに続く第２のデータを含んでいない場合に、光通信路を介して受信した信号が反転していると判定する反転判定部と、を備える。

本発明によれば、光通信路によって接続された通信装置間において、差動符号化や参照信号の挿入を行うことなく、通信装置間の通信におけるデータの反転を判定することができる。

この発明の実施の形態１に係る光通信システムの構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る光通信システムの８Ｂ１０Ｂ符号化におけるコードの割り当てを示す図である。 この発明の実施の形態１に係る光通信システムの動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る送信側通信装置より送信されるデータ信号を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る反転判定部における判定の手順を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る光通信システムの８Ｂ１０Ｂコードの受信信号を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る光通信システムの構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３に係る光通信システムの構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３に係る通信装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３に係る符号変換処理で使用する符号変換表を示す図である。 この発明の実施の形態３に係る符号変換動作を示す図である。 この発明の実施の形態１〜３に係る通信装置を実現する処理回路を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態にかかる光通信システムおよび光通信装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
本発明を適用した光通信システムの実施の形態１について図面を参照して説明する。図１に、本実施の形態に係る光通信システムの構成を表すブロック図を示す。図１において、光通信システムは通信装置１と通信装置２を備えており、光通信路４により接続されている。ここでは、通信装置１を第１の通信装置である送信側の通信装置、通信装置２を第２の通信装置である受信側の通信装置とし、通信装置１から通信装置２にデータ信号を送信する場合を例にとり説明する。

２つの通信装置間の通信では、送信するデータ信号に対し、８Ｂ１０Ｂ符号を用いて符号化された信号が送受信される。８Ｂ１０Ｂ符号化は、高速シリアル伝送に用いられる符号化方式であり、８Ｂ１０Ｂ符号化が適用されたデータ伝送では、８ビットのデータを１０ビットのデータに変換してデータ転送を行う。また、８Ｂ１０Ｂ符号化が適用されたデータ伝送では、あらかじめ定められた変換テーブルによって、データ信号をシンボルへと変換する。図２に、８Ｂ１０Ｂ符号の変換テーブルの一部を示す。８Ｂ１０Ｂ符号化では、上位３ビットと下位５ビットに分けて、上位３ビットに対しては３ビットを４ビットに変換する３Ｂ４Ｂ変換を行い、下位５ビットに対しては５ビットを６ビットに変換する５Ｂ６Ｂ変換を行う。

ビット列の中の１の個数から０の個数を引いたものをディスパリティ（Ｄｉｓｐａｒｉｔｙ）と呼ぶ。特にデータストリーム中の連続したディスパリティの累計をＲＤ（Ｒｕｎｎｉｎｇ Ｄｉｓｐａｒｉｔｙ）と呼ぶ。８Ｂ１０Ｂ符号のシンボルには現在のＲＤ（ＣＲＤ：Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｒｕｎｎｉｎｇ Ｄｉｓｐａｒｉｔｙ）が正(＋)のときに変換されるものと負(−)のときに変換されるものの２種類が存在する。８Ｂ１０Ｂ符号化方式では、ＣＲＤが正か負かによって、次に送付するシンボルを変更することで、「０」および「１」の一方が６ビット以上連続しないようにするとともに、「１」と「０」の数のバランスを均等にしており、ＤＣバランスに依存する問題を解決するようになっている。

また、符号化されたデータ信号を光信号に変換する変調方式として、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）などの位相偏移変調を用いた場合を想定するが、適用する変調方式に制限を加えるものではなく、ＤＰ−ＢＰＳＫ信号、ＤＰ−１６ＱＡＭ信号、その他の信号に対しても容易に拡張可能である。位相偏移変調を用いた場合は、光通信路の雑音や波形歪みに起因する位相スリップが生じ、受信側の基準位相によってデータの１と０が反転して認識され、大規模な連続誤りが生じる可能性がある。

図１において、通信装置１はデータ生成部１１、８Ｂ１０Ｂ符号化部１２、光送受信器１３を備えている。データ生成部１１は、図１においては省略した外部装置から入力された情報に基づいて、通信装置２に対して送信するデータ（通信データ）を生成するデータ生成部である。また、データ生成部１１は、通信装置１および通信装置２間の同期をとるための同期信号を生成する。ここでは、同期信号として「Ｋ２８．５」のコードを使用するものとする。「Ｋ２８．５」は、図２に示すように、８Ｂ１０Ｂ符号化部１１により符号化されることにより、ＣＲＤ＋およびＣＲＤ−のビット列がそれぞれ「１１００００ ０１０１」と「００１１１１ １０１０」となり、ＣＲＤ＋とＣＲＤ−との間ですべてのビットで反転した関係にある。すなわち、符号化されることにより反転しても同じコードを示すビット列である（第１のデータ）。

データ生成部１１は、上述した同期信号「Ｋ２８．５」の後に、「Ｄ３．１」のデータ信号を生成する。図２に示すように「Ｄ３．１」は、８Ｂ１０Ｂ符号化部１２によって符号化されることにより、ＣＲＤ＋およびＣＲＤ−のビット列がいずれも「１１０００１ １００１」となり、ＣＲＤ＋とＣＲＤ−との間では同一の関係となる。また、このＣＲＤ＋およびＣＲＤ−が反転した場合、「００１１１０ ０１１０」となり、「Ｄ２８．６」を示すコードとなる。すなわち、符号化されることにより反転した場合に異なるコード（「Ｄ２８．６」）を示すビット列となる（第２のデータ）。

８Ｂ１０Ｂ符号化部１２は、データ生成部１１で生成された第１のデータ、第２のデータおよび通信データについて８Ｂ１０Ｂ符号化を行う符号化部である。上述したように、第１のデータは８Ｂ１０Ｂ符号化を行うことにより、反転した場合においても同じコードを示すビット列となる。また、第２のデータは８Ｂ１０Ｂ符号化を行うことにより、反転した場合に異なるコードを示すビット列となる。

光送受信器１３は、８Ｂ１０Ｂ符号化部１２において符号化されたデータに位相偏移変調を行って光信号に変換し、光通信路４に出力する。また、８Ｂ１０Ｂ符号化部１２により符号化された第１のデータおよび第２のデータを続けて第２の通信装置に送信する送信器である。

通信装置２は、光送受信器２１、反転部２２、８Ｂ１０Ｂ復号化部２３、反転判定部２４を備えている。光送受信器２１は、通信装置１から送信された光信号を受信し、データ信号（電気信号）への復調を行う受信器である。反転部２２は、反転判定部２４において、光送受信器２１により受信したデータ信号が「反転」していると判断された場合に、それ以降のデータ信号を反転させて、８Ｂ１０Ｂ復号化部２３に出力する。信号を反転させるための方法はどのようなものを用いてもよいが、ここでは、マルチプレクサまたはＥＸＯＲ回路を用いるものとする。

マルチプレクサを用いる場合、光送受信器２１より送付されたデータ信号を分岐させ、一方にＮＯＴ回路を挿入することにより反転させる。マルチプレクサにおいて、分岐させた信号の一方を選択して出力させるが、「反転」と判定された場合には、分岐させた信号のうちＮＯＴ回路にて反転させたデータ信号を出力する。また、ＥＸＯＲ回路を用いる場合には、光送受信器２１より送付されたデータ信号をＥＸＯＲ回路の一方の入力とし、もう一方の入力を、「反転」と判定された場合には「１」、「反転」と判定されていない場合には「０」を入力することとなる。なお、電気信号の段階で反転させる場合について示したが、光信号の段階で行ってもよく、光送受信器にてローカル光、または受信光の位相をずらすことにより、反転させるようにしてもよい。

８Ｂ１０Ｂ復号化部２３は、光送受信器２１で受信されたデータ信号について、８Ｂ１０Ｂ復号化を行う復号化部である。８Ｂ１０Ｂ復号化部２３は、反転判定部２２において「反転」と判定され、反転部２４において反転動作を行う場合には、この反転されたデータ信号に対して８Ｂ１０Ｂ復号化を行う。反転判定部２４は、８Ｂ１０Ｂ復号化部２３にて復号化されたデータ信号が、通信装置１から送信された信号が光通信路等において位相スリップが生じ、反転したビット列として復調されたか否かを判定する。反転判定部２４は、第１のコードの後に第２のコード以外のコードがある場合に、光通信路を介して受信した信号が反転していると判定する。

光通信路４は、光ファイバなどの光伝送路であり、通信装置１と通信装置２とを接続する。なお、人工衛星間の通信などのレーザ光を用いた通信の場合には、中空を伝送する場合も含む。

本実施の形態に係る光通信システムの動作について説明する。
図３は、送信および受信の動作を示すフローチャートである。まず、送信側での動作について説明する。データ生成部１１において、反転判定用のデータ信号を作成し（ステップＳ１０）、８Ｂ１０Ｂ符号化部１２に出力する。ここで、反転判定用のデータ信号として、「Ｋ２８．５」「Ｋ２８．５」「Ｄ３．１」を用いることを、予め通信装置１と通信装置２との間で取り決めておく。「Ｋ２８．５」「Ｋ２８．５」と通常の同期信号と区別している。したがって、データ生成部１１で生成したデータ列に反転判定用の１０ビットのデータ「１１００００ ０１０１」「００１１１１ １０１０」「１１０００１ １００１」を付加して８Ｂ１０Ｂ符号化部１２から出力する。「Ｋ２８．５」と「Ｄ３．１」は必ずしも連続して送信する必要はなく、受信側の通信装置２と送信側の通信装置１とを予め取り決めておけば、「Ｋ２８．５」と「Ｄ３．１」との間に別のデータ信号が挿入されていてもよい。また、反転しても同じデータを示すビット列と、反転すると異なるデータを示すビット列との組み合わせであれば、「Ｋ２８．５」および「Ｋ３．１」以外であっても反転判定が可能である。また、反転しても同じデータを示すビット列は必ずしも２つである必要はなく、送信側の通信装置１と受信側の通信装置２が予め取り決めておけば、１個以上のビット列で反転判定が可能である。同様に、反転すると異なるデータを示すビット列も必ずしも１つである必要はなく、送信側通信装置１と受信側通信装置２が予め取り決めておけば、１個以上のビット列で反転判定が可能である。

また、データ生成部１１では、図１では記載しない外部装置より入力された情報に基づいて通信用のデータ信号を作成し、８Ｂ１０Ｂ符号化部１２に出力する。通信用のデータ信号は、先頭に同期用の「Ｋ２８．５」を設け、それに続いて通信データを生成する。生成した通信用のデータ信号は、８Ｂ１０Ｂ符号化部１２に出力される。

データ生成部１１において生成されたデータ信号は、８Ｂ１０Ｂ符号化部１２において８Ｂ１０Ｂ符号化される（ステップＳ１１）。符号化されたデータ信号は、光送受信器１３において光信号に変換され、光通信路４を介して通信装置２に送信される（ステップＳ１２）。図４は、送信されるデータ信号の順番を示す図である。ＣＲＤの正負に応じて、「Ｋ２８．５ ＣＲＤ＋」「Ｋ２８．５ ＣＲＤ−」「Ｄ３．１ ＣＲＤ＋」が送信されたのち、通信用として「Ｋ２８．５ ＣＲＤ−」および通信データが送信される。

次に、受信側での動作について説明する。通信装置１より送信された光信号は、通信装置２の光送受信器２１において受信され、データ信号に復調される（ステップＳ１３）。復調されたデータ信号は、反転部２２を介して８Ｂ１０Ｂ復号化部２３に出力され、８Ｂ１０Ｂ復号化部２３において、復号化される（ステップＳ１４）。この段階では、受信したデータ信号が「反転」していると判定されていないため、反転部２２では受信したデータ信号をそのまま８Ｂ１０Ｂ復号化部２３に転送する。反転判定部２４において、復号化されたデータ信号のうち反転判定用のデータ信号について判定処理が実施され（ステップＳ１５）、「反転」と判定された場合には、反転判定部２４はその旨を反転部２２に通知し、反転部２２において通信用のデータ信号に対して反転処理を行う（ステップＳ１６）。一方、反転していないと判定された場合には、反転部２２には通知は行わず、反転部２２は光送受信器２１から入力されたデータ信号をそのまま８Ｂ１０Ｂ復号化部２３に出力し、データ通信が開始される（ステップＳ１７）。以上のような動作を行うことにより、反転していると判断して、通信装置２に入力信号を反転することで、通信装置１側で意図した信号を受信することができる。上記シーケンスでは通信開始時に一度行い、その後位相が反転しない事が望ましいが、通信中に位相の反転が危惧される場合においては、通信データ間に上記シーケンスを挿入し、定期的に信号反転を判定・修正することで誤りを低減することができる。

反転判定部２４における「反転」しているか否かの判定の手順について説明する。図５は、反転判定部２４における判定の手順を示すフローチャートである。また、図６は、受信信号を示す図である。反転判定部２４は、８Ｂ１０Ｂ復号化部２３より出力された信号に同期信号（「Ｋ２８．５」）が含まれるか否かを検出する（ステップＳ２０）。「Ｋ２８．５」を検出し、再度「Ｋ２８．５」を検出した場合（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、反転判定用のデータ信号と判断する（ステップＳ２１）。ここで、「Ｋ２８．５」は反転した場合でもあっても復号化可能であり、いずれの場合であっても「Ｋ２８．５」を示す８ｂｉｔ値「０ｘＢＣ」となる。通信装置１より送信された反転判定用のデータ信号は「Ｋ２８．５」「Ｋ２８．５」「Ｄ３．１」であるため、次に受信したデータが、８ｂｉｔ値「０ｘ２３」である場合には、反転していない通常の受信と判定する（ステップＳ２２）。一方で、「Ｄ３．１」は反転した場合でも異なるデータとなるが復号は可能であり、「Ｄ２８．６」となる。次に受信したデータが、８ｂｉｔ値「０ｘＤＣ」である場合には、「反転」していると判断し、反転部２２に通知する（ステップＳ２３）。

実施の形態１に係る光通信システムでは、以上のような構成をしており、符号化されることにより反転しても同じコードを示すビット列からなる第１のデータ、および、符号化されることにより反転した場合に異なるコードを示すビット列からなる第２のデータを続けて送付することにより、受信側の通信装置において容易に信号が反転して受信しているかどうかを判定することができる。したがって、差動符号化等を行うことなく、光通信路の雑音や波形歪みなどに起因する位相スリップによって生じるビット列の反転の有無を判定することができる。

ここでは、上述の第１のデータおよび第２のデータを１度送付して、反転判定部において判定する場合については示したが、これに限ったものではなく、複数回（例えば１０回）送付して、あらかじめ定められた一定の割合（例えば８回）以上「反転」と判定された場合に、受信したデータ信号が反転していると判定するような構成としてもよい。これにより、一時的に位相スリップが生じた場合などに、誤って反転処理を行うことを抑制することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、受信側の通信装置においてデータ信号の反転動作を行う場合について示したが、実施の形態２では、受信側の通信装置において「反転」と判定した場合に、その旨を送信側の通信装置に通知し、送信側の通信装置において反転動作を行う場合について示す。図７に、実施の形態２に係る光通信システムの構成を表すブロック図を示す。

実施の形態２に係る光通信システムは、通信装置１ａおよび２ａにより構成されている。通信装置１ａを第１の通信装置である送信側の通信装置、通信装置２ａを第２の通信装置である受信側の通信装置とし、通信装置１ａから通信装置２ａにデータ信号を送信する場合を例にとり説明する。通信装置１ａは、実施の形態１の通信装置１に対して反転部１４を追加し、光送受信器１３を光送受信器１３ａに置き換えたものである。通信装置２ａは、実施の形態１の通信装置２から反転部２２を削除し、光送受信器２１を光送受信器２１ａに置き換えたものである。なお、光送受信器２１ａはデータ信号（電気信号）を８Ｂ１０Ｂ復号化２３へ出力する。

図７において、図１と同じ符号が付されている構成要素は、実施の形態１で説明した構成要素と同一または相当の構成要素を示している。図１と同じ符号が付されている構成要素については説明を省略する。実施の形態２に係る光通信システムは、実施の形態１では受信側の通信装置２が備えていた反転部を送信側の通信装置１ａが備えるようにしたものである。通信装置１ａに備えられた反転部１４は、実施の形態１に係る通信装置２に備えられていた反転部２２と同様の構成であり、かつ同様の機能を有している。反転部１４は、受信側の通信装置２より受信したデータ信号が「反転」している旨の通知を受けた場合には、８Ｂ１０Ｂ符号化部１２より出力されたデータ信号の反転動作を行う。また、送信側の光送受信器１３ａは、実施の形態１の光送受信器１３が実行する処理と同様の処理を実行し、さらに、通信装置２ａより上述の受信したデータ信号が「反転」している旨の通知を受けた場合には、この通知を反転部１４に転送する。また、受信側の光送受信器２１ａは、実施の形態１の光送受信器２１が実行する処理と同様の処理を実行し、さらに、反転判定部２４により受信したデータ信号が「反転」していると判断された場合に、その旨の通知を通信装置１ａに対して行う。すなわち、光送受信器２１ａは判定通知手段としての動作を実施する。

次に、動作について説明する。
動作を示すフローチャートは、図３に示す場合とほぼ同様である。また、ステップＳ１０〜ステップＳ１４に示す動作については実施の形態１に示す場合と同様であり、説明を省略する。なお、８Ｂ１０Ｂ符号化部１２で８Ｂ１０Ｂ符号化されたデータ信号は反転部１４に入力されるが、通信装置２ａより通知を「反転」と判定された旨の通知を受けていない状態では、反転部１４では、そのままデータ信号を転送することとなり、実施の形態１における送信側の通信装置１と同様の光信号を出力することとなる。

ステップＳ１５において、通信装置２ａの反転判定部２４によって受信したデータ信号が反転していると判定された場合には、反転判定部２４は、その旨を記述した通知を作成し、光送受信器２１ａに送付する。光送受信器２１ａは、反転判定部２４より受領した通知を光信号に変換し、光通信路４を介して通信装置１ａに送付する。なお、この通知は必ずしも光通信路４を用いる必要はなく、別途設けられた無線システムなどを用いても本発明が成り立つことは言うまでもない。

通信装置２ａより、通知を受領した光送受信器１３ａは、その旨を反転部１４に通知する。通知を受けた反転部１４では、それ以降に８Ｂ１０Ｂ符号化部１２より出力されたデータ信号に対して反転処理を行う（ステップＳ１６）。反転処理については、実施の形態１で示した処理を行うものとし、マルチプレクサまたはＥＸＯＲ回路を用いるものとする。

反転処理が行われたデータ信号は、光送受信器１３ａにおいて光信号に変換され、光通信路４を介して通信装置２ａへ送信される。光通信路４において位相スリップが生じることとなるが、反転処理が行われたデータ信号について光信号を送信しているため通信装置２ａでは、正常な状態で信号を受信することができる。

実施の形態２に係る光通信システムでは、以上のような構成をしており、実施の形態１と同様の効果が得られ、差動符号化等を行うことなく、光通信路の雑音や波形歪みなどに起因する位相スリップによって生じるビット列の反転の有無を判定することができる。

実施の形態３．
実施の形態１では、受信側の通信装置２で反転判定を行い「反転」を検出すると受信側の通信装置２がビット列の反転処理を行う光通信システムについて説明を行った。また、実施の形態２では、受信側の通信装置２ａで反転判定を行い「反転」を検出すると、その旨を送信側の通信装置１ａに通知し、通信装置１ａがビット列の反転処理を行う光通信システムについて説明を行った。すなわち、実施の形態１，２の光通信システムでは、光信号の受信側の通信装置２，２ａが反転判定を行い、「反転」を検出すると、光信号の受信側の通信装置２または光信号の送信側の通信装置１ａがビット列を反転させることとした。これに対して、実施の形態３の光通信システムにおいては、光信号の受信側の通信装置では反転判定を行わずに電気信号を他の通信装置へ送信し、電気信号を受信した他の通信装置が反転判定およびビット列の反転処理を実行する。

実施の形態３の光通信システムの構成例を図８に示す。図８に示したように、実施の形態３に係る光通信システムは、通信装置１、通信装置２ｂおよび通信装置３を備えている通信装置１と通信装置２ｂとが光通信路４により接続され、通信装置２ｂと通信装置３が通信路５で接続されている。光通信路４は、実施の形態１，２の光通信路４と同じものである。通信路５は、電気信号を送受信するための有線または無線の通信路である。ここでは、通信装置１がデータ信号を送信する第１の通信装置（送信側の通信装置）、通信装置２ｂが通信装置１から受信したデータ信号を通信装置３へ送信する第２の通信装置（送受信側の通信装置）、通信装置３が通信装置１から送信されたデータ信号を通信装置２ｂを介して受信する第３の通信装置（受信側の通信装置）として説明を行う。

通信装置１は、実施の形態１の通信装置１と同じものである。通信装置２ｂは、実施の形態１の通信装置２から反転部２２および反転判定部２４を削除し、送受信器２５を追加して、通信装置１から受信したデータを通信装置３へ転送するようにしたものである。通信装置３は、送受信器３１、反転判定部３２および符号変換部３３を備える。

通信装置２ｂの送受信器２５は、８Ｂ１０Ｂ復号化部２３にて復号化されたデータ信号を、通信路５を介して通信装置３へ送信する。送受信器２５は、データ信号を通信装置３へ送信する際、符号化処理、変調処理などを適宜実施する。

通信装置３の送受信器３１は、通信装置２ｂからデータ信号を受信し、反転判定部３２へ出力する。送受信器３１は、通信装置２ｂから信号を受信すると、復調処理、復号処理などを適宜実施し、通信装置２ｂが送信したデータ信号を復元する。送受信器３１は、復元したデータ信号を反転判定部３２および符号変換部３３へ出力する。

反転判定部３２は、実施の形態１に係る通信装置２に備えられていた反転判定部２４と同様の構成であり、かつ同様の機能を有し、反転判定部２４と同様の方法によりデータ信号が反転しているか否かを判定する。反転判定部３２は、データ信号が反転しているか否かの判定結果を符号変換部３３へ通知する。

符号変換部３３は、反転判定部３２よりデータ信号が「反転」している旨の通知を受けた場合、送受信器３１から受け取ったデータ信号に対して符号変換処理を実行する。符号変換処理の詳細については後述する。

本実施の形態に係る光通信システムの動作について説明する。なお、通信装置１の動作は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

図９は、実施の形態３に係る光通信システムの通信装置２ｂおよび３の動作例を示すフローチャートであり、通信装置１から送信されたデータ信号を受信する場合の動作を示している。図９のステップＳ３０およびＳ３１は通信装置２ｂで実行される処理、ステップＳ３２、Ｓ３３およびＳ３４は通信装置３で実行される処理である。

通信装置１から送信されたデータ信号を光通信路４経由で受信する通信装置２ｂは、受信信号に同期信号（「Ｋ２８．５」）が含まれるか否かを確認し（ステップＳ３０）、同期信号が含まれない場合（ステップＳ３０：Ｎｏ）、ステップＳ３０の処理を繰り返す。通信装置２ｂにおいては、光送受信器２１がこのステップＳ３０の処理を実行する。通信装置２ｂは、受信信号に同期信号が含まれている場合（ステップＳ３０：Ｙｅｓ）、８Ｂ１０Ｂ復号化処理を実行する（ステップＳ３１）。通信装置２ｂにおいては、８Ｂ１０Ｂ復号化部２３がステップＳ３１の処理を実行する。通信装置２ｂは、８Ｂ１０Ｂ復号化処理を実行して得られた復号後のデータ信号を通信装置３へ送信し、これを通信装置３が受信する。通信装置２ｂにおいては送受信器２５がデータ信号を送信し、通信装置３においては送受信器３１がデータ信号を受信する。

通信装置２ｂからデータ信号を受信した通信装置３は、受信したデータ信号が反転しているか否か、すなわちデータ信号の全ビットが反転した状態か否かを判定する（ステップＳ３２）。データ信号が反転している場合（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、通信装置３は、通信装置２ｂから受信したデータ信号に対して符号変換処理を開始し、各ビットを正しい状態に戻す（ステップＳ３３）。符号変換処理の詳細については後述する。通信装置３においては、反転判定部３２がステップＳ３２の処理を実行し、符号変換部３３がステップＳ３３の処理を実行する。反転判定部３２は、実施の形態１，２の反転判定部２４と同様の方法でデータ信号が反転しているか否かを判定する。反転判定部３２は、データ信号が反転していると判定すると、その旨を符号変換部３３に通知し、この通知を受けた符号変換部３３は、送受信器３１から入力されたデータ信号に対する符号変換処理を開始する。通信装置３は、符号変換処理が実施され、データ信号が有効なデータに変換されると変換後のデータの受信を開始する（ステップＳ３４）。

符号変換部３３が実行する符号変換処理について、図１０および図１１を参照しながら説明する。図１０は、符号変換部３３が符号変換処理で使用する符号変換表である。図１１は、符号変換部３３の符号変換動作の一例を示す図であり、通信装置１から送信されたデータ信号（送信データ）を１段目に示し、通信装置２ｂを介して通信装置３が受信した、反転した状態の受信データ信号（反転受信時）を２段目に示し、符号変換部３３が符号変換処理を実施した後の受信データ信号（符号変換実施後）を３段目に示している。

図１１の１段目および２段目に示したように、データ反転が発生すると、「Ｄ３．１」のデータ信号（コード）は「Ｄ２８．６」のデータ信号（コード）に変換された状態で受信され、「Ｄ０．１」のデータ信号は「Ｄ０．６」のデータ信号として受信される。「Ｋ２８．５」および「Ｄ０．０」の各データ信号は元の状態のまま受信される。

そのため、符号変換部３３は、データ反転が発生した旨の通知を反転判定部３２から受けた場合、図１０に示した符号変換表を使用して、送受信器３１から入力されたデータ信号（反転後のコード）を正しいデータ信号（反転前のコード）に変換する。具体的には、符号変換部３３は、「Ｄ２８．６」のデータ信号が入力されると「Ｄ３．１」のデータ信号に変換して出力し、「Ｄ０．６」のデータ信号が入力されると「Ｄ０．１」のデータ信号に変換して出力する。また、符号変換部３３は、「Ｄ０．０」および「Ｋ２８．５」のデータ信号が入力された場合はそのまま出力する。

図９に示した動作の説明に戻り、データ信号が反転していない場合（ステップＳ３２：Ｎｏ）、通信装置３は、符号変換処理は実行せずに、有効なデータとして受信する（ステップＳ３４）。この場合、符号変換部３３は、送受信器３１から入力されたデータ信号をそのまま出力する。

実施の形態３に係る光通信システムでは、以上のような構成をしており、実施の形態１，２と同様の効果が得られ、差動符号化等を行うことなく、光通信路の雑音および波形歪みなどに起因する位相スリップによって生じるビット列の反転の有無を判定することができる。また、光信号を終端する通信装置２ｂに接続された通信装置３において反転が発生しているか否かの判定および反転が発生した場合の符号変換を実行するようにしたため、通信装置２ｂの負荷を軽減できるというメリットがある。これは通信装置２ｂが衛星に搭載され、通信装置３が地上局である場合に、衛星側で行う処理を軽減できるというメリットがある。

なお、本実施の形態では、反転判定部３２および符号変換部３３を通信装置３が備えることとしたが、反転判定部３２の処理、すなわち、データ信号が反転しているか否かの判定を、実施の形態１，２と同様に通信装置２ｂで行うようにしてもよい。この場合、通信装置２ｂは、データ信号が反転していると判定すると、その旨を通信装置３に通知する。

各実施の形態で説明した通信装置を実現するハードウェアについて説明する。実施の形態１〜３で説明したデータ生成部１１、８Ｂ１０Ｂ符号化部１２、反転部１４，２２、８Ｂ１０Ｂ復号化部２３、反転判定部２４，３２および符号変換部３３は、図１２に示した処理回路１００で実現可能である。

処理回路１００は、プロセッサ１０１、メモリ１０２、入力回路１０３および出力回路１０４を含んで構成されている。プロセッサ１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）、システムＬＳＩ（Large Scale Integration）などである。メモリ１０２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスクまたはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等である。

データ生成部１１、８Ｂ１０Ｂ符号化部１２、反転部１４，２２、８Ｂ１０Ｂ復号化部２３、反転判定部２４，３２および符号変換部３３は、それぞれに対応するプログラムをメモリ１０２から読み出してプロセッサ１０１が実行することにより実現できる。入力回路１０３は、プロセッサ１０１が処理する情報、メモリ１０２が記憶する情報などを外部から受け取る際に使用し、出力回路１０４は、プロセッサ１０１が生成した情報、メモリ１０２が記憶している情報を外部へ出力する際に使用する。

データ生成部１１、８Ｂ１０Ｂ符号化部１２、反転部１４，２２、８Ｂ１０Ｂ復号化部２３、反転判定部２４，３２および符号変換部３３の一部または全てを専用のハードウェアにより実現してもよい。この場合、上記の各部は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせた処理回路で実現する。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，１ａ 通信装置（送信側）、２，２ａ，３ 通信装置（受信側）、２ｂ 通信装置（送受信側）、４ 光通信路、１１ データ生成部、１２ ８Ｂ１０Ｂ符号化部、１３ 光送受信器（送信側）、１４ 反転部、２１ 光送受信器（受信側）、２２ 反転部、２３ ８Ｂ１０Ｂ復号化部、２４，３２ 反転判定部、３１送受信器、３３ 符号変換部。

Claims (11)

1. 第１の通信装置と光通信路によって接続された第２の通信装置を備える光通信システムであって、
   前記第１の通信装置は、
   符号化されることにより反転しても同じコードを示すビット列からなる第１のデータを生成し、符号化されることにより反転した場合に異なるコードを示すビット列からなる第２のデータを生成するデータ生成部と、
   前記データ生成部により生成されたデータを符号化する符号化部と、
   前記符号化部により符号化された前記第１のデータおよび前記第２のデータを続けて前記第２の通信装置に送信する送信器と、
   を備え、
   前記第２の通信装置は、
   前記第１の通信装置よりデータを受信する受信器と、
   前記受信器で受信したデータを復号化する復号化部と、
   前記復号化されたデータが前記第１のデータに続く前記第２のデータを含んでいない場合に、前記光通信路を介して受信した信号が反転していると判定する反転判定部と、
   を備えたことを特徴とする光通信システム。
2. 前記第２の通信装置は、
   前記反転判定部において反転していると判定された場合、前記受信器により受信したデータを反転させ、前記復号化部に出力する反転部、
   を備えることを特徴とする請求項１記載の光通信システム。
3. 前記第２の通信装置は、
   前記反転判定部において反転していると判定された場合、前記第１の通信装置にその旨を通知する判定通知手段、
   を備え、
   前記第１の通信装置は、
   前記判定通知手段により反転している旨を通知された場合、前記符号化部により符号化されたデータを反転させ、前記送信器に出力する反転部、
   を備えること、
   を特徴とする請求項１記載の光通信システム。
4. 前記第２の通信装置に接続され、前記復号化部で復号された後のデータを受信する第３の通信装置を備え、
   前記第２の通信装置は、
   前記反転判定部において反転していると判定された場合、前記第３の通信装置にその旨を通知する判定通知手段、
   を備え、
   前記第３の通信装置は、
   前記判定通知手段により反転している旨を通知された場合、前記第２の通信装置から受信したデータを前記反転が発生する前のデータに変換する符号変換部、
   を備えること、
   を特徴とする請求項１記載の光通信システム。
5. 第１の通信装置と、前記第１の通信装置と光通信路によって接続された第２の通信装置と、前記第１の通信装置から送信されたデータを前記第２の通信装置を介して受信する第３の通信装置とを備える光通信システムであって、
   前記第１の通信装置は、
   符号化されることにより反転しても同じコードを示すビット列からなる第１のデータを生成し、符号化されることにより反転した場合に異なるコードを示すビット列からなる第２のデータを生成するデータ生成部と、
   前記データ生成部により生成されたデータを符号化する符号化部と、
   前記符号化部により符号化された前記第１のデータおよび前記第２のデータを続けて前記第２の通信装置に送信する送信器と、
   を備え、
   前記第２の通信装置は、
   前記第１の通信装置よりデータを受信する受信器と、
   前記受信器で受信したデータを復号化する復号化部と、
   を備え、
   前記第３の通信装置は、
   前記復号化部で復号化されたデータが前記第１のデータに続く前記第２のデータを含んでいない場合に、前記光通信路を介して前記第２の通信装置が受信した信号が反転していると判定する反転判定部、
   を備えること、
   を特徴とする光通信システム。
6. 前記第３の通信装置は、
   前記反転判定部において反転していると判定された場合、前記第２の通信装置から受信したデータを前記反転が発生する前のデータに変換する符号変換部、
   を備えること、
   を特徴とする請求項５記載の光通信システム。
7. 前記符号化部で行う符号化は、８Ｂ１０Ｂ符号化であり、
   前記データ生成部は、８Ｂ１０Ｂ符号化において各コードに割り当てられたＣＲＤ（Current Running Disparity）プラスおよびＣＲＤマイナスの関係が反転関係にある第１のデータを生成し、ＣＲＤプラスおよびＣＲＤマイナスが、反転関係になく、ＣＲＤプラスおよびＣＲＤマイナスのいずれもが、反転した場合異なるコードを示すビット列からなるデータを生成し、
   前記復号化部は、８Ｂ１０Ｂ復号化を行うこと、
   を特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光通信システム。
8. 前記送信器は、複数回にわたって前記第１のデータおよび第２のデータを前記第２の通信装置に送信し、
   前記反転判定部は、前記第１のデータに続くデータが、あらかじめ定められた割合以上の前記第２のデータでない場合に、反転していると判定すること、
   を特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光通信システム。
9. 対向通信装置と光通信路によって接続された光通信装置であって、
   前記対向通信装置より送信された、符号化されることにより反転しても同じコードを示すビット列からなる第１のデータおよび符号化されることにより反転した場合に異なるコードを示すビット列からなる第２のデータを続けて受信する受信器と、
   前記受信器で受信したデータを復号化する復号化部と、
   前記復号化されたデータが前記第１のデータに続く前記第２のデータを含んでいない場合に、前記光通信路を介して受信した信号が反転していると判定する反転判定部と、
   を備えたことを特徴とする光通信装置。
10. 前記反転判定部において反転していると判定された場合、前記受信器により受信したデータを反転させ、前記復号化部に出力する反転部、
    を備えることを特徴とする請求項９記載の光通信装置。
11. 前記反転判定部において反転していると判定された場合、前記対向通信装置にその旨を通知する判定通知手段を備えること、
    を特徴とする請求項９記載の光通信装置。

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