JP6581059B2 - 容量切り替え装置、送信側信号処理装置、受信側信号処理装置及び光伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、容量切り替え装置、送信側信号処理装置、受信側信号処理装置及び光伝送システムに関する。

近年光通信トラフィックの増大に伴い、４００ＧｂＥ（ギガビットイーサネット（登録商標））や１ＴｂＥ（テラビットイーサネット（登録商標））などの大容量クライアント信号を光伝送基幹網に収容する需要が期待され、チャネル容量の拡大が求められている（例えば、非特許文献１参照)。１チャネル当たりの容量が４００Ｇｂｐｓ（ギガビット毎秒）や１Ｔｂｐｓ（テラビット毎秒）となるような伝送の実現に向けて、信号の変調速度の向上や、１シンボル当たりの情報量を増やす多値化技術（例えば、非特許文献３参照）、チャネルを構成するキャリア数の増加といった方向性の検討がされているが、いずれの方向性でも現用の１００Ｇｂｐｓシステム（例えば、非特許文献２参照）よりもチャネル当たりの消費電力の増大が見込まれる（例えば、非特許文献３参照)。

特許第４５５７４８６号公報 特開２０１５−１８８１６５号公報

Yutaka Miyamoto, Akihide Sano, Takayuki Kobayashi, "The Challenge for the Next Generation OTN Based on 400Gbps and Beyond", National Fiber Optic Engineers Conference, OSA Technical Digest(Optical Society of America, 2012), 2012年, paper NTu2E.3 OIF(Optical Internetworking Forum), "100G Ultra Long Haul DWDM Framework Document", 2009年6月30日 Chuandong Li, Zhuhong Zhang, Jun Chen, Tao Ding, Faisal Shah, Jeebak Mitra, Hui Xiang, Xiuguo Cui, "Advanced DSP for Single-Carrier 400-Gb/s PDM-16QAM", Optical Fiber Communication Conference, OSA Technical Digest(Optical Society of America, 2016), 2016年3月, paper W4A.4 総務省，「我が国のインターネットにおけるトラフックの集計・試算」，平成26年3月14日，［2016年7月19日検索］，インターネット<URL:http://www.soumu.go.jp/menu_news/s-news/01kiban04_02000077.html>

上記のような、大容量チャネル信号が実現した際には、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）の消費電力は現在よりもさらに大きくなることが見込まれ、近年伝送装置の消費電力増大に伴い電気コストの課題が顕在化している。ＤＳＰの消費電力は、非特許文献３に示すように、チャネル容量の拡大に伴い増加する。一方、実際のトラフィック需要は、例えば非特許文献４に示すように、日内変動が大きい。現状、ＤＳＰは伝送容量をオペレーション中に適応的に可変する機能が存在せず、最大時のトラフィック容量に合わせて過剰となっている。

上記事情に鑑み、本発明は、トラフィックの変動に合わせて信号処理のための消費電力を低減することができる容量切り替え装置、送信側信号処理装置、受信側信号処理装置及び光伝送システムを提供することを目的としている。

本発明の一態様は、伝送容量が異なる複数の伝送方式の中から適用する伝送方式をトラフィックに関する情報に基づいて決定し、送信データを設定した送信信号を生成する送信側信号処理装置に決定した前記伝送方式の適用を指示する処理と、前記送信側信号処理装置からの受信信号に受信処理を行う受信側信号処理装置に伝送方式に応じた復調方式の適用を指示する復調切り替え装置に対して決定した前記伝送方式の情報を通知する処理又は前記送信側信号処理装置が送信信号に設定する送信データに、決定した前記伝送方式の情報を付加する処理とを行う制御部を備え、複数の前記伝送方式は、コヒーレント光差動符号変調と、コヒーレント光符号変調と、異なる多値度の適応変調とのうち１以上を含む、容量切り替え装置である。

本発明の一態様は、容量切り替え装置において伝送容量が異なる複数の伝送方式の中から決定された伝送方式により、送信データを設定した送信信号を生成する送信側信号処理部を備え、前記送信側信号処理部は、決定された前記伝送方式で指示された変調方式より、前記送信データをシンボルにマッピングする変調部を備え、前記送信側信号処理部はさらに、決定された前記伝送方式によりコヒーレント光差動符号変調が指示された場合に、前記変調部によりマッピングされたシンボルの時系列信号にコヒーレント光差動符号変調を行って送信信号を生成するコヒーレント光差動符号変調部と、決定された前記伝送方式によりコヒーレント光符号変調が指示された場合に、前記変調部によりマッピングされたシンボルの時系列信号にコヒーレント光符号変調を行って送信信号を生成するコヒーレント光符号変調部との一方又は両方を有する、送信側信号処理装置である。

本発明の一態様は、上述の送信側信号処理装置であって、前記コヒーレント光差動符号変調部は、前記変調部によりマッピングされたシンボルの時系列信号を、１シンボル当たりの拡散符号長の整数倍の長さのブロックに分割し、分割された前記ブロックの間で差動コーディング処理を行って差動信号ブロックを生成する差動エンコード部と、前記差動エンコード部が生成した前記差動信号ブロックに対して、前記拡散符号長の整数倍の長さのランダム系列の拡散符号を用いて演算を行い、差動拡散系列を生成する符号拡散部とを備える。

本発明の一態様は、上述の送信側信号処理装置であって、前記変調部によりマッピングされたシンボルの時系列信号のボーレートと前記拡散符号長との乗算により得られる見かけのボーレートは一定である。

本発明の一態様は、容量切り替え装置において伝送容量が異なる複数の伝送方式の中から決定された伝送方式により受信信号の復調及び復号を行う受信側信号処理部を備え、前記受信側信号処理部は、決定された前記伝送方式によりコヒーレント光差動符号変調に対応した復調方式が指示された場合に、コヒーレント光差動符号変調された前記受信信号を復調するコヒーレント光差動符号復調部と、決定された前記伝送方式によりコヒーレント光符号変調に対応した復調方式が指示された場合に、コヒーレント光符号変調された受信信号を復調するコヒーレント光符号復調部との一方又は両方を有し、前記受信側信号処理部はさらに、前記コヒーレント光差動符号復調部又は前記コヒーレント光符号復調部が復調した前記受信信号の復号を行う復号部を備える、受信側信号処理装置である。

本発明の一態様は、上述の受信側信号処理装置であって、前記コヒーレント光差動符号復調部は、決定された前記伝送方式によりコヒーレント光符号変調に対応した復調方式が指示された場合に、前記受信信号の受信データ系列を、１シンボル当たりの逆拡散符号長の整数倍の長さのブロックに分割し、分割した前記ブロックに差動デコーディングを行い、前記コヒーレント光符号復調部は、前記受信信号の受信データ系列を、１シンボル当たりの逆拡散符号長の整数倍の長さのブロックに分割し、分割した前記ブロックに、決定された前記伝送方式により指示されたランダム拡散符号を用いて逆拡散処理を行う。

本発明の一態様は、上述の受信側信号処理装置であって、前記復号部は、前記受信信号に、決定された前記伝送方式により指示されたイタレーション回数の軟判定前方誤り訂正復号を行う。

本発明の一態様は、上述の容量切り替え装置と、光送信機と、復調切り替え装置と、光受信機とを有する光伝送システムであって、前記光送信機は、上述の送信側信号処理装置と、前記送信側信号処理装置が生成した電気信号の送信信号を光信号に変換して光伝送路に出力する電気光変換装置とを備え、前記復調切り替え装置は、前記容量切り替え装置から通知された伝送方式に応じた復調方式の適用を前記光受信機に指示する制御部を備え、前記光受信機は、前記光伝送路により伝送された前記光信号を電気信号の受信信号に変換する光電気変換装置と、上述の受信側信号処理装置とを備える光伝送システムである。

本発明により、トラフィックの変動に合わせて信号処理のための消費電力を低減することが可能となる。

第１の実施形態による光伝送システムの全体構成図である。 第２の実施形態による光伝送システムの全体構成図である。 同実施形態による光伝送システムの全体構成図である。 同実施形態による光伝送システムの全体構成図である。 第３の実施形態による送信側信号処理装置の構成図である。 同実施形態による送信側信号処理装置の構成図である。 同実施形態による送信側信号処理装置の構成図である。 同実施形態による送信側信号処理装置の構成図である。 図５の送信側信号処理装置におけるデータ系列の経路を示す図である。 図５の送信側信号処理装置におけるデータ系列の経路を示す図である。 図５の送信側信号処理装置におけるデータ系列の経路を示す図である。 図５の送信側信号処理装置におけるデータ系列の経路を示す図である。 図５の送信側信号処理装置におけるデータ系列の経路を示す図である。 図５の送信側信号処理装置におけるデータ系列の経路を示す図である。 第４の実施形態によるＤＣＳＫ変調の処理を示す概念図である。 第５の実施形態による受信側信号処理装置の構成図である。 同実施形態による受信側信号処理装置の構成図である。 同実施形態による受信側信号処理装置の構成図である。 図１６の受信側信号処理装置におけるデータ系列の経路を示す図である。 図１６の受信側信号処理装置におけるデータ系列の経路を示す図である。 図１６の受信側信号処理装置におけるデータ系列の経路を示す図である。 図１６の受信側信号処理装置におけるデータ系列の経路を示す図である。 図１６の受信側信号処理装置におけるデータ系列の経路を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
光伝送システムにおいて信号処理を行うＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）の消費電力はチャネル容量の拡大に伴い増加する一方、実際のトラフィック需要は日内変動が大きい。そこで、本発明の実施形態では、ＤＳＰの伝送容量をトラフィック変動に合わせて変更可能とすることにより、消費電力の低減を可能とする。この実現のためには、光伝送システムに、トラフィック状況に合わせてチャネル容量の変更を可能とする機能が必要となる。

この要件を満たす光伝送システムを提供するため、本実施形態ではデータの伝送に、コヒーレント光差動符号変調（Coherent Optical Differential Code Shift Keying：ＣＯ−ＤＣＳＫ）信号を主信号として用いる、コヒーレント光符号変調（Coherent Optical Code Shift Keying：ＣＯ−ＣＳＫ）信号を主信号として用いる、又は、適応変調により主信号の多値度を可変とする。ＣＯ−ＤＣＳＫ変調はＤＣＳＫ（Differential Code Shift Keying）変調を光伝送に拡張した方式であり、後述する第４の実施形態において詳細を説明するＤＣＳＫ変調である。また、ＣＯ−ＣＳＫ変調は、後述する第４の実施形態において詳細を説明するＣＳＫ（Code Shift Keying）変調である。
以下に実施形態の詳細を説明する。

［第１の実施形態］
第１の実施形態では、容量可変光コヒーレントシステムの全体構成と容量切り替えの手段について説明する。容量可変光コヒーレントシステムは、伝送容量を可変とすることができるコヒーレント通信システムである。

図１は、第１の実施形態による光伝送システム１の全体構成図である。光伝送システム１は、容量可変光コヒーレントシステムの一例である。光伝送システム１は、適応容量切り替え装置１１と、光送信機１２と、適応復調切り替え装置１３と、光受信機１４とを備える。なお、光送信機１２が適応容量切り替え装置１１を内部に備えてもよく、光受信機１４が適応復調切り替え装置１３を内部に備えてもよい。

適応容量切り替え装置１１は、制御部１１１を備える。制御部１１１は、光送信機１２におけるデータの伝送方式を適応的に切り替える。光送信機１２に指示する伝送方式は、変調方式を含み、符号化方式などをさらに含みうる。

光送信機１２は、適応容量切り替え装置１１の制御を受けて適切な伝送容量の伝送方式により送信信号を生成する方式可変光送信機である。光送信機１２は、送信側信号処理装置１２１と、電気光変換装置１２２とを備える。送信側信号処理装置１２１は、適応容量切り替え装置１１から指示された伝送方式により、送信データが設定された電気信号の送信信号を生成する。電気光変換装置１２２は、送信側信号処理装置１２１が生成した送信信号を電気信号から光信号に変換し、光伝送路を介して光受信機１４に出力する。

適応復調切り替え装置１３は、制御部１３１を備える。制御部１３１は、光受信機１４が受信する光信号の伝送方式に応じて、光受信機１４における復調方式や復号方式を適応的に切り替える。

光受信機１４は、複数の伝送方式の受信処理が可能であり、適応復調切り替え装置１３から指示された伝送方式により、信号の受信処理を行う方式可変光受信機である。光受信機１４は、光電気変換装置１４１と、受信側信号処理装置１４２とを備える。光電気変換装置１４１は、光伝送路により伝送された光信号を電気信号の受信信号に変換し、受信側信号処理装置１４２に出力する。受信側信号処理装置１４２は、適応復調切り替え装置１３から指示された伝送方式により、光電気変換装置１４１から入力した受信信号を復調及び復号する受信処理を行う。

なお、適応復調切り替え装置１３からの指示を受けず、光受信機１４の受信側信号処理装置１４２が受信信号の伝送方式を判断し、判断した伝送方式により、光電気変換装置１４１から入力した受信信号に受信処理を行ってもよい。この場合、光伝送システム１は、適応復調切り替え装置１３を備えなくてもよい。

本実施形態において、伝送方式には、例えば、偏波多重ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation：直交位相振幅変調）変調、単一偏波ＱＡＭ変調、偏波多重ＤＣＳＫ変調、単一偏波ＤＣＳＫ変調、偏波多重ＣＳＫ変調、単一偏波ＣＳＫ変調などの変調方式を用いることができるが、ハイブリッド変調等他の信号方式を用いてもよい。

適応容量切り替え装置１１の制御部１１１及び適応復調切り替え装置１３の制御部１３１により、トラフィック状況に合わせて伝送容量をオペレーション中に適応的に変更することで、光送信機１２及び光受信機１４における消費電力の削減効果が得られる。トラフィック状況は、例えば、光送信機１２から送信する対象のデータの所定時間当たりのデータ量や、過去のトラフィックのデータなどから得ることができる。

［第２の実施形態］
本実施形態では、容量切り替え手段の例について説明する。
第１の実施形態の容量可変光コヒーレントシステムにおいて、容量切り替え（伝送方式切り替え）をパケットロスなく、通信を中断せずにヒットレスに行いたい場合、送受信機の連携が必要となる。この送受信機の連携の例を以下に示す。

図２〜図４を用いて、送受信連携容量切り替えコヒーレント通信システムの例を説明する。送受信連携容量切り替えコヒーレント通信システムは、送受信機間で容量切り替えに関する連携を行う容量可変光コヒーレントシステムである。

図２は、光伝送システム２の全体構成図である。光伝送システム２は、送受信連携容量切り替えコヒーレント通信システムの一例である。同図において、図１に示す第１の実施形態による光伝送システム１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。光伝送システム２は、適応容量切り替え装置２１と、光送信機１２と、適応復調切り替え装置２３と、光受信機１４とを備える。

適応容量切り替え装置２１は、バッファメモリ２１１と、制御部２１２とを備える。バッファメモリ２１１は、光送信機１２から送信する対象のデータである送信データを一時的に記憶する。制御部２１２は、所定時間にバッファメモリ２１１に記憶される送信データのデータ量に基づいてデータの伝送方式を決定し、決定した伝送方式を光送信機１２の送信側信号処理装置１２１に指示する。この指示は、決定した伝送方式による信号生成処理（例えば、変調や符号化の処理）のために必要な情報を含み得る。さらに、制御部２１２は、決定した伝送方式の情報を、適応復調切り替え装置２３に通知する。

適応復調切り替え装置２３は、制御部２３１を備える。制御部２３１は、適応容量切り替え装置２１から受信した伝送方式の情報に基づき、光受信機１４が信号の受信処理に適用する伝送方式を指示する。なお、伝送方式の情報には、決定した伝送方式による受信処理(例えば、復調や復号の処理）に必要な情報が含まれ得る。

例えば、適応容量切り替え装置２１の制御部２１２は、決定した伝送方式の情報を、制御用チャネル（例えば、特許文献２参照）などを用いて、容量切り替え前に適応復調切り替え装置２３に通知する。これにより、無瞬断で伝送方式の切り替えを行うことができるという効果が得られる。

図３は、光伝送システム３の全体構成図である。光伝送システム３は、送受信連携容量切り替えコヒーレント通信システムの一例である。同図において、図１に示す第１の実施形態による光伝送システム１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。光伝送システム３は、適応容量切り替え装置３１と、光送信機１２と、光受信機３４とを備える。

適応容量切り替え装置３１は、バッファメモリ３１１と、制御部３１２とを備える。バッファメモリ３１１は、光送信機１２から送信する対象のデータである送信データを一時的に記憶する。制御部３１２は、所定時間にバッファメモリ３１１に記憶される送信データのデータ量に基づいてデータの伝送方式を決定し、決定した伝送方式を光送信機１２の送信側信号処理装置１２１に指示する。この指示は、決定した伝送方式による信号生成処理（例えば、変調や符号化の処理）のために必要な情報を含み得る。さらに、制御部３１２は、決定した伝送方式の情報をバッファメモリ３１１に記憶される送信データのＯＨ（オーバーヘッド）に設定する。ＯＨに設定される伝送方式の情報には、伝送方式の切り替えタイミングの情報や、決定した伝送方式による信号生成処理（例えば、変調や符号化の処理）のために必要な情報を含み得る。

光送信機１２の送信側信号処理装置１２１は、適応容量切り替え装置３１がバッファメモリ３１１から読み出した送信データを入力する。送信データのＯＨには、伝送方式の情報が設定されている。送信側信号処理装置１２１は、適応容量切り替え装置３１から指示された伝送方式により、送信データが設定された電気信号の送信信号を生成する。なお、送信側信号処理装置１２１は、適応容量切り替え装置３１からの伝送方式の指示を、送信データとは異なる信号により適応容量切り替え装置３１から受信してもよく、送信データのＯＨに設定された伝送方式の情報に基づいて、適応容量切り替え装置３１からの伝送方式の指示を取得してもよい。

光受信機３４は、光電気変換装置１４１と、受信側信号処理装置３４２とを備える。受信側信号処理装置３４２は、光電気変換装置１４１から入力した電気信号のＯＨに設定される伝送方式の情報を取得し、取得した情報が示す伝送方式により、光電気変換装置１４１から入力した受信信号に対して受信処理を行う。

上記により、適応容量切り替え装置３１の制御部３１２は、伝送方式の情報を送信データのＯＨなどに付加することにより容量切り替え前に光受信機３４に通知することができるため、無瞬断の伝送方式の切り替えが可能となるという効果が得られる。

図４は、光伝送システム４の全体構成図の例を示す。光伝送システム４は、送受信連携容量切り替えコヒーレント通信システムの一例である。同図において、図１に示す第１の実施形態による光伝送システム１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。光伝送システム４は、適応容量切り替え装置４１と、光送信機１２と、適応復調切り替え装置４３と、光受信機１４とを備える。

適応容量切り替え装置４１は、パターン記憶装置４１１と、制御部４１２とを備える。パターン記憶装置４１１は、切り替えパターンデータを記憶する。切り替えパターンデータは、トラフィック・パターンから予め設定した伝送方式と、その伝送方式の切り替え時間とを対応付けたデータである。パターン記憶装置４１１に記憶される切り替えパターンデータは、例えば、制御部４１２により、光送信機１２が光受信機１４へ送信した送信データ又は光信号のトラフィック・パターンに基づき予め設定される。制御部４１２は、パターン記憶装置４１１に記憶される切り替えパターンデータに従って時間で伝送方式の切り替えを光送信機１２に指示する。

適応復調切り替え装置４３は、パターン記憶装置４３１と、制御部４３２とを備える。パターン記憶装置４３１は、上記と同様の切り替えパターンデータを記憶する。すなわち、切り替えパターンデータは、トラフィック・パターンから予め設定した伝送方式と、その伝送方式の切り替え時間とを対応付けたデータである。パターン記憶装置４３１に記憶される切り替えパターンデータは、例えば、制御部４３２により、光受信機１４が光送信機１２から受信した光信号又は受信データのトラフィック・パターンに基づき予め設定される。あるいは、パターン記憶装置４３１に記憶される切り替えパターンデータは、適応容量切り替え装置４１が記憶する切り替えパターンデータに基づき生成されたものでもよい。制御部４３２は、パターン記憶装置４３１に記憶される切り替えパターンデータに従って時間で伝送方式の切り替えを光受信機１４に指示する。

このように、適応容量切り替え装置４１のパターン記憶装置４１１及び適応復調切り替え装置４３のパターン記憶装置４３１に切り替えパターンデータを記憶しておき、これらの切り替えパターンデータに基づいて任意時間で伝送方式の切り替えを行う機構を光伝送システムに組み込む。なお、過去のトラフィック・パターンよりも送信データのデータ量が急激に多くなった時などは、光送信機１２から全ての送信データを送信できないことによるパケットロスの発生を許容する。

［第３の実施形態］
本実施形態では、方式可変光送信機が備える送信側信号処理装置の例を説明する。
図５は、送信側信号処理装置５３の構成例を示す図である。同図に示す適応容量切り替え装置５１には、例えば、第１の実施形態の適応容量切り替え装置１１、第２の実施形態の適応容量切り替え装置２１、３１、４１のいずれかを用いることができる。適応容量切り替え装置５１は、制御信号により伝送方式の情報を送信側信号処理装置５３へ通知する。また、バッファメモリ５２は、方式可変光送信機が備えてもよく、第２の実施形態の適応容量切り替え装置２１が備えるバッファメモリ２１１又は適応容量切り替え装置３１が備えるバッファメモリ３１１でもよい。

送信側信号処理装置５３は、電気段において、送信信号の生成を行う。送信側信号処理装置５３は、例えば、第１の実施形態及び第２の実施形態の光送信機１２が備える送信側信号処理装置１２１として用いられる。送信側信号処理装置５３は、インターリーバ５３１と、擬似ランダム系列生成部５３２と、擬似ランダム系列演算部５３３と、変調部５３４と、差動エンコード部５３５と、符号拡散部５３６と、スイッチ５４１、５４２、５４３とを備える。

Ｘ偏波側の擬似ランダム系列生成部５３２、擬似ランダム系列演算部５３３、変調部５３４、差動エンコード部５３５、符号拡散部５３６、スイッチ５４２、スイッチ５４３をそれぞれ、擬似ランダム系列生成部５３２−１、擬似ランダム系列演算部５３３−１、変調部５３４−１、差動エンコード部５３５−１、符号拡散部５３６−１、スイッチ５４２−１、スイッチ５４３−１と記載する。また、Ｙ偏波側の擬似ランダム系列生成部５３２、擬似ランダム系列演算部５３３、変調部５３４、差動エンコード部５３５、符号拡散部５３６、スイッチ５４２、スイッチ５４３をそれぞれ、擬似ランダム系列生成部５３２−２、擬似ランダム系列演算部５３３−２、変調部５３４−２、差動エンコード部５３５−２、符号拡散部５３６−２、スイッチ５４２−２、スイッチ５４３−２と記載する。

インターリーバ５３１は、バッファメモリ５２から出力された送信データ系列をインターリーブする。具体的には、インターリーバ５３１は、送信データ系列において、Ｘ偏波により送信するデータからなる送信データ系列を擬似ランダム系列演算部５３３−１に出力し、Ｙ偏波により送信するデータからなる送信データ系列を擬似ランダム系列演算部５３３−２に出力する。

擬似ランダム系列生成部５３２及び擬似ランダム系列演算部５３３は、送信データ系列の偏波状態をランダム化する擬似ランダム化部として動作する。擬似ランダム系列生成部５３２は、擬似ランダム系列を生成する。擬似ランダム系列演算部５３３−ｉ（ｉ＝１，２）は、擬似ランダム系列生成部５３２−ｉにより生成された擬似ランダム系列を用いて、送信データ系列に所定の演算を行う。

単一偏波多重信号を生成する際に、光信号の偏波状態をランダム化する必要性から、擬似ランダム系列演算部５３３は、Ｘ偏波生成用の送信データ系列とＹ偏波生成用の送信データ系列に、それぞれ異なる擬似ランダム系列を適用する機能を有する。偏波状態のランダム化ができれば、例えば、用いる擬似ランダム系列生成部５３２をスイッチで切り替えるなど他の手法を用いてもよい。

変調部５３４は、例えば、多値度が可変の適応変調などの複数の変調方式をサポートする。変調部５３４−ｉ（ｉ＝１，２）は、擬似ランダム系列演算部５３３−ｉから出力された送信データ系列に、例えばＦＥＣ（forward error correction：前方誤り訂正）符号化などの符号化処理を行う。変調部５３４は、符号化処理によって得られた送信データ系列を、適応容量切り替え装置５１から受信した伝送方式の情報により示される変調方式により信号空間ダイヤグラム上の点にマップし、時系列の送信シンボル系列を生成するシンボルマッピング部として動作する。

差動エンコード部５３５及び符号拡散部５３６は、適応容量切り替え装置５１からの制御を受けて、送信シンボル系列にＤＣＳＫ変調を行い、ＤＣＳＫ信号を生成するコヒーレント光差動符号変調部として動作する。また、差動エンコード部５３５を用いない場合、符号拡散部５３６は、送信シンボル系列にＣＳＫ変調を行い、ＣＳＫ信号を生成するコヒーレント光符号変調部として動作する。

差動エンコード部５３５−ｉ（ｉ＝１，２）は、変調部５３４−ｉにより変調された送信シンボル系列である低容量信号に差動エンコードを行い、差動低容量信号を生成する。低容量信号とは、最大容量信号に対して、ＤＣＳＫ変調、ＣＳＫ変調、多値度を下げた変調などにより容量を低容量化した信号である。また、最大容量主信号とは、光送受信機で変復調しうる最大容量の主信号である。

符号拡散部５３６−ｉ（ｉ＝１，２）は、差動エンコード部５３５−ｉにより生成された差動低容量信号又はスイッチ５４２−ｉから出力された送信シンボル系列に拡散処理を行って拡散信号を生成する。なお、同図では、送信信号を４レーンのＯＴＮ（Optical Transport Network）により送信するため、符号拡散部５３６又はスイッチ５４３から出力された送信信号を各レーンに対応して分割している。

送信側信号処理装置５３は、適応容量切り替え装置５１から制御信号により指示された伝送方式に基づいてスイッチ５４１、５４２、５４３を開閉する。

スイッチ５４１は、インターリーバ５３１を使用するか否かを切り替える。バッファメモリ５２から読み出された送信データは、スイッチ５４１が閉じているときはインターリーバ５３１に入力されずに後段に出力され、スイッチ５４１が開いているときはインターリーバ５３１に入力される。つまり、スイッチ５４１は、適応容量切り替え装置５１からの制御を受けて、送信データ系列をＸ偏波及びＹ偏波それぞれにより送信するデータに分割して偏波多重を行うか、Ｘ偏波及びＹ偏波に同じ送信データ系列を出力して擬似偏波多重を行うかを切り替える偏波多重選択部として動作する。擬似偏波多重を行う場合、Ｘ偏波の送信データ系列とＹ偏波系列の送信データ系列は同じであり、これらの送信データ系列は差動エンコード部５３５−１、５３５−２まで同じ方式で変調されるが、Ｘ偏波側の符号拡散部５３６−１とＹ偏波側の符号拡散部５３６−２とでは、異なる拡散符号を用いて拡散処理を行う。

スイッチ５４２は、差動エンコード部５３５を使用するか否かを切り替える。変調部５３４−ｉ（ｉ＝１，２）から出力された送信シンボル系列は、スイッチ５４２−ｉが閉じているときは差動エンコード部５３５−ｉに入力されずに後段に出力され、スイッチ５４２−ｉが開いているときは差動エンコード部５３５−ｉに入力される。

スイッチ５４３は、符号拡散部５３６を使用するか否かを切り替える。差動エンコード部５３５−ｉから出力された差動低容量信号又はスイッチ５４２−ｉ（ｉ＝１，２）から出力された送信シンボル系列は、スイッチ５４３−ｉが閉じているときは符号拡散部５３６−ｉに入力されずに後段に出力され、スイッチ５４３−ｉが開いているときは符号拡散部５３６−ｉに入力される。

なお、図６のように差動コーディング部がない構成や、図７のように擬似ランダム化部を持たない構成、又は、図８のように差動コーディングも擬似ランダム化部ももたない構成を用いてもよい。

図６は、送信側信号処理装置５３ａの構成図である。同図において、図５に示す送信側信号処理装置５３と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。送信側信号処理装置５３ａが図５に示す送信側信号処理装置５３と異なる点は、差動エンコード部５３５及びスイッチ５４２を備えない点である。

図７は、送信側信号処理装置５３ｂの構成図である。同図において、図５に示す送信側信号処理装置５３と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。送信側信号処理装置５３ｂが図５に示す送信側信号処理装置５３と異なる点は、擬似ランダム化部である擬似ランダム系列生成部５３２及び擬似ランダム系列演算部５３３を備えない点である。

図８は、送信側信号処理装置５３ｃの構成図である。同図において、図５に示す送信側信号処理装置５３と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。送信側信号処理装置５３ｃが図５に示す送信側信号処理装置５３と異なる点は、擬似ランダム系列生成部５３２及び擬似ランダム系列演算部５３３と、差動エンコード部５３５及びスイッチ５４２とを備えない点である。

続いて、図９〜図１５を用いて、図５に示す送信側信号処理装置５３におけるデータ系列の経路を説明する。

図９は、偏波多重ＱＡＭ変調の場合の送信側信号処理装置５３におけるデータ系列の経路を示す図である。偏波多重ＱＡＭ変調の場合、スイッチ５４１は開いた状態であり、スイッチ５４２、５４３は閉じた状態である。送信側信号処理装置５３は、バッファメモリ５２から読み出された送信データ系列をインターリーバ５３１に入力する。インターリーバ５３１は、入力した送信データ系列をＸ偏波により送信するデータからなる送信データ系列と、Ｙ偏波により送信するデータからなる送信データ系列とに分割する。送信側信号処理装置５３は、Ｘ偏波により送信する送信データ系列を擬似ランダム系列演算部５３３−１に出力し、Ｙ偏波により送信する送信データ系列を擬似ランダム系列演算部５３３−２に出力する。擬似ランダム系列演算部５３３−１、５３３−２はそれぞれ、擬似ランダム系列生成部５３２−１、５３２−２により生成された擬似ランダム系列を用いて、送信データ系列に所定の演算を行う。変調部５３４−１、５３４−２は、適応容量切り替え装置５１からの指示に従った多値度の偏波多重ＱＡＭ変調により送信データ系列を変調し、送信シンボル系列を生成する。変調部５３４−１、５３４−２により生成された送信シンボル系列は、電気光変換装置１２２に出力される。

図１０は、単一偏波ＱＡＭ変調の場合の送信側信号処理装置５３におけるデータ系列の経路を示す図である。偏波多重ＱＡＭ変調の場合、スイッチ５４１、５４２、５４３は閉じた状態である。送信側信号処理装置５３は、バッファメモリ５２から読み出された送信データ系列を擬似ランダム系列演算部５３３−１、５３３−２に入力する。擬似ランダム系列演算部５３３−１、５３３−２以降の送信データ処理は、図９に示す偏波多重ＱＡＭ変調の場合と同様である。ただし、変調部５３４は、適応容量切り替え装置５１からの指示に従った多値度の単一偏波ＱＡＭ変調により送信データ系列を変調する。

図１１は、偏波多重ＤＣＳＫ変調の場合の送信側信号処理装置５３におけるデータ系列の経路を示す図である。偏波多重ＤＣＳＫ変調の場合、スイッチ５４１、５４２、５４３は開いた状態である。送信側信号処理装置５３が送信データ系列をインターリーバ５３１に入力してから、擬似ランダム系列演算部５３３−１、５３３−２がそれぞれ、擬似ランダム系列を用いて送信データ系列に所定の演算を行うまでの送信データ処理は、図９に示す偏波多重ＱＡＭ変調の場合と同様である。変調部５３４−１、５３４−２は、適応容量切り替え装置５１に指示された変調方式（例えば、適応変調）により送信データ系列を変調し、送信シンボル系列を生成する。差動エンコード部５３５−１、５３５−２はそれぞれ、変調部５３４−１、５３４−２により生成された送信シンボル系列である低容量信号に差動エンコードを行い、差動低容量信号を生成する。符号拡散部５３６−１、５３６−２はそれぞれ、差動エンコード部５３５−１、５３５−２により生成された差動低容量信号に拡散処理を行い、差動拡散信号を生成する。符号拡散部５３６−１、５３６−２により生成された差動拡散信号は、電気光変換装置１２２に出力される。

図１２は、単一偏波ＤＣＳＫ変調の場合の送信側信号処理装置５３におけるデータ系列の経路を示す図である。単一偏波ＤＣＳＫ変調の場合、スイッチ５４１は閉じた状態、スイッチ５４２、５４３は開いた状態である。送信側信号処理装置５３は、バッファメモリ５２から読み出された送信データ系列を擬似ランダム系列演算部５３３−１、５３３−２に入力する。以降の送信データ処理は、図１１に示す偏波多重ＤＣＳＫ変調の場合と同様である。

図１３は、偏波多重ＣＳＫ変調の場合の送信側信号処理装置５３におけるデータ系列の経路を示す図である。偏波多重ＣＳＫ変調の場合、スイッチ５４１、５４３は開いた状態、スイッチ５４２は閉じた状態である。送信側信号処理装置５３が送信データ系列をインターリーバ５３１に入力してから、擬似ランダム系列演算部５３３−１、５３３−２がそれぞれ、擬似ランダム系列を用いて送信データ系列に所定の演算を行うまでの送信データ処理は、図９に示す偏波多重ＱＡＭ変調の場合と同様である。変調部５３４−１、５３４−２は、適応容量切り替え装置５１に指示された変調方式（例えば、適応変調）により送信データ系列を変調し、送信シンボル系列を生成する。符号拡散部５３６−１、５３６−２はそれぞれ、変調部５３４−１、５３４−２により生成された送信シンボル系列に拡散処理を行い、拡散信号を生成する。符号拡散部５３６−１、５３６−２により生成された拡散信号は、電気光変換装置１２２に出力される。

図１４は、単一偏波ＣＳＫ変調の場合の送信側信号処理装置５３におけるデータ系列の経路を示す図である。単一偏波ＣＳＫ変調の場合、スイッチ５４１、５４２は閉じた状態、スイッチ５４３は開いた状態である。送信側信号処理装置５３は、バッファメモリ５２から読み出された送信データ系列を擬似ランダム系列演算部５３３−１、５３３−２に入力する。以降の送信データ処理は、図１３に示す偏波多重ＣＳＫ変調の場合と同様である。

なお、図９〜図１４では、擬似ランダム化部を動作させる例を説明したが、適応容量切り替え装置５１から指示により、擬似ランダム化部は動作させずに送信データ系列を変調部５３４に入力してもよい。
上記のように、送信側信号処理装置５３は、適応容量切り替え装置５１から指示された伝送方式により送信信号を生成する。

［第４の実施形態］
本実施形態では、ＤＣＳＫ変調及びＣＳＫ変調の処理について説明する。
図１５は、ＤＣＳＫ変調の処理を示す概念図である。ここで、Ｋは低容量信号のボーレート、Ｎは差動ブロック長、Ｍは（低容量信号の）１シンボル当たりの拡散符号長、Ｎ＊Ｍはランダム拡散符号の拡散符号長、Ｍ＊Ｋは見かけのボーレートである。つまり、見かけのボーレートとは、符号拡散前の低容量信号のボーレートＫと１シンボル当たりの拡散符号長Ｍを乗算したボーレートＭ＊Ｋである。

ＤＣＳＫ変調では、まずボーレートがＫの低容量信号を、ブロック長Ｎおきに差動コーディングする。これにより、ボーレートがＫの差動低容量信号が生成される。この差動低容量信号に対して、１シンボル当たりの拡散符号長がＭとなるように、ブロック長Ｎのブロック全体に対して、Ｎ＊Ｍ個の拡散用ビットからなるランダム拡散符号を乗算する。これにより符号が拡散され、見かけのボーレートがＭ＊Ｋの差動拡散信号が生成される。

ブロック長Ｎを可変にすることで、１シンボル当たりの拡散符号長Ｍが短い場合でも、ブロック全体での拡散符号を長くとることができる。よって、低容量信号をランダムに符号拡散することが可能となり、生成された差動拡散信号のスペクトラム形状が特徴的になることを防ぐ効果が得られる。

低容量信号から差動低容量信号を生成する差動エンコード処理は、差動エンコード部５３５により行われ、差動低容量信号とランダム拡散符号から差動拡散信号を生成する拡散処理は符号拡散部５３６により行われる。すなわち、差動エンコード部５３５は、変調部５３４から出力された送信シンボルの時系列信号を、１ビット当たりの拡散符号長ＭのＮ倍に相当する長さのブロックに分割し、ブロック間での差動コーディング処理を行う。符号拡散部５３６は、差動エンコード部５３５が生成した差動信号ブロックに対して、１ビット当たりの拡散符号長ＭをＮ倍した拡散符号長（Ｍ＊Ｎ）のランダム拡散符号を乗算し、差動拡散系列を生成する。なお、ランダム拡散符号を生成する任意拡散符号長ランダム系列生成部（図示せず）を、符号拡散部５３６内に備えてもよく、送信側信号処理装置５３内に備えてもよく、適応容量切り替え装置５１内に備えてもよい。

なお、ＤＣＳＫ変調を行う場合は、事前に光送受信機で共有した１シンボルあたりの拡散符号長Ｍと、ブロック長Ｎとを用いる。そのため、適応容量切り替え装置５１は、ＤＣＳＫ変調を行うと判断した場合は、伝送方式の情報に１シンボルあたりの拡散符号長Ｍの値及びブロック長Ｎの値を設定して、送信側信号処理装置５３と、適応復調切り替え装置１３、２３又は光受信機３４とに通知する。

適応容量切り替え装置５１は、所望の伝送容量に合わせて低容量信号のボーレートＫ、差動ブロック長Ｎ、１シンボル当たりの拡散符号長Ｍを変更する。適応容量切り替え装置５１は、これらの値を変更する場合、見かけのボーレートＭ＊Ｋが変わらないようにする。例えば、見かけのボーレートＭ＊Ｋを、光送信機と光受信機における最大のボーレートとする。見かけのボーレートＭ＊Ｋが一定であるため、光受信機は１シンボル当たりの拡散符号長Ｍの値を取得できれば、低容量信号のボーレートＫの値を得ることができる。

ＣＳＫ変調とＤＣＳＫ変調との違いは、差動コーディングを行わないことである。従って、拡散処理においては、低容量信号にランダム拡散符号を乗算して、拡散信号を生成する。ただし、ＣＳＫ変調を行う場合は、事前に光送受信機で共有したランダム拡散符号と、ブロック長Ｎとを用いる。そのため、適応容量切り替え装置５１は、ＣＳＫ変調を行うと判断した場合は、伝送方式の情報にランダム拡散符号とブロック長Ｎの値を設定して、送信側信号処理装置５３と、適応復調切り替え装置１３、２３又は光受信機３４とに通知する。なお、送信側信号処理装置５３が使用するランダム拡散符号を決定する場合、適応容量切り替え装置５１は、送信側信号処理装置５３からランダム拡散符号を取得し、適応復調切り替え装置１３、２３又は光受信機３４に通知する。

［第５の実施形態］
本実施形態では、方式可変光受信機が備える受信側信号処理装置の例を説明する。
図１６は、方式可変光受信機が備える受信側信号処理装置６２の構成図である。同図に示す適応復調切り替え装置６１には、例えば、第１の実施形態の適応復調切り替え装置１３、第２の実施形態の適応復調切り替え装置２３、４３のいずれかを用いることができる。適応復調切り替え装置６１は、制御信号により伝送方式の情報を受信側信号処理装置６２へ通知する。

受信側信号処理装置６２は、例えば、第１の実施形態及び第２の実施形態の光受信機１４が備える受信側信号処理装置１４２として用いられる。受信側信号処理装置６２は、電気段において受信信号の受信処理を行い、適応復調切り替え装置６１の制御により、受信信号系列の形態に応じて受信処理を変更する。受信側信号処理装置６２は、波長分散補償部６２１と、第１適応等化器６２２と、系列差動デコーダ６２３と、逆拡散部６２４と、第２適応等化器６２５と、周波数オフセット補償部６２６と、位相オフセット補償部６２７と、軟判定誤り訂正符号デコーダ６２８と、硬判定誤り訂正符号デコーダ６２９と、スイッチ６３１、６３２、６３３、６３４、６３５とを備える。なお、受信側信号処理装置６２を、第２の実施形態の光受信機３４が備える受信側信号処理装置３４２として用いる場合、受信側信号処理装置６２は、送信信号に設定されているＯＨから伝送方式の情報を取得し、適応復調切り替え装置６１と同様の動作を行う制御部をさらに備える。

波長分散補償部６２１は、受信側信号処理装置６２が入力した受信データ系列の波長分散を補償する。第１適応等化器６２２は、波長分散補償部６２１が波長分散を補償した受信データ系列に対して適応等化処理を行い、Ｘ偏波の受信データ系列とＹ偏波の受信データ系列に分離する。

系列差動デコーダ６２３は、適応復調切り替え装置６１の制御により、受信データ系列に対してＤＣＳＫ復調を行うコヒーレント光差動符号復調部である。系列差動デコーダ６２３は、適応復調切り替え装置６１が制御信号により通知した伝送方式の情報から１ビット当たりの拡散符号長Ｍ及びブロック長Ｎを取得する。系列差動デコーダ６２３は、差動拡散信号である受信データ系列を、逆拡散符号長Ｍ＊Ｎのブロックに分割し、逆拡散符号長ブロック系列の差動デコーディングを行う。これにより、図１５に示す差動拡散信号から低容量信号を表すＭ＊Ｎビットの受信データ系列が得られる。系列差動デコーダ６２３は、差動デコーディングを行って得られたＭ＊Ｎビットの受信データ系列を低容量信号のボーレートＫに変換し、Ｎビットの低容量信号の受信データ系列を得る。

逆拡散部６２４は、適応復調切り替え装置６１の制御により、受信データ系列に対してＣＳＫ復調を行うコヒーレント光符号復調部である。逆拡散部６２４は、適応復調切り替え装置６１が制御信号により通知した伝送方式の情報から拡散符号とブロック長Ｎを取得する。逆拡散部６２４は、拡散信号である受信データ系列を、１シンボル当たりの拡散符号長ＭのＮ倍の長さのブロックに分割する。逆拡散部６２４は、分割したブロックに拡散符号を用いて逆拡散処理を行い、Ｎビットの低容量信号の受信データ系列を得る。

第２適応等化器６２５は、受信データ系列に対して線形ひずみ補償を行う適応等化処理を行う。周波数オフセット補償部６２６は、受信データ系列に対して周波数オフセット補償を行う。位相オフセット補償部６２７は、受信データ系列に対して、位相オフセットを補償する。

軟判定誤り訂正符号デコーダ６２８は、受信データ系列に対してＦＥＣの軟判定復号処理を行う。軟判定誤り訂正符号デコーダ６２８は、デマッピング部６２８１と、軟判定復号部６２８２とを備える。デマッピング部６２８１は、位相オフセット補償部６２７から出力された受信シンボル系列のデマッピングを行う。軟判定復号部６２８２は、デマッピング部６２８１から出力された受信シンボル系列に対してＦＥＣの軟判定復号を行う。硬判定誤り訂正符号デコーダ６２９は、受信データ系列に対してＦＥＣの硬判定復号処理を行う。

受信側信号処理装置６２は、適応復調切り替え装置６１から制御信号により指示された伝送方式に基づいてスイッチ６３１、６３２、６３３、６３４、６３５を開閉する。

スイッチ６３１は、第１適応等化器６２２を使用するか否かを切り替える。波長分散補償部６２１からの出力は、スイッチ６３１が閉じているときには第１適応等化器６２２に入力されずに後段に出力され、スイッチ６３１が開いているときには第１適応等化器６２２に入力される。

スイッチ６３２は、系列差動デコーダ６２３又は逆拡散部６２４を使用するか否かを切り替える。第１適応等化器６２２又はスイッチ６３１からの出力は、スイッチ６３２が閉じているときには系列差動デコーダ６２３にも逆拡散部６２４にも入力されずに後段に出力され、スイッチ６３２が開いているときには系列差動デコーダ６２３又は逆拡散部６２４に入力される。スイッチ６３２が開いているときに、系列差動デコーダ６２３と逆拡散部６２４のいずれに入力されるかは、適応復調切り替え装置６１の制御に従う。

スイッチ６３３は、第２適応等化器６２５又は周波数オフセット補償部６２６を使用するか否かを切り替える。系列差動デコーダ６２３、第２適応等化器６２５又はスイッチ６３２からの出力は、スイッチ６３３が閉じているときには第２適応等化器６２５にも周波数オフセット補償部６２６にも入力されずに後段に出力され、スイッチ６３３が開いているときには第２適応等化器６２５又は周波数オフセット補償部６２６に入力される。スイッチ６３３が開いているときに、第２適応等化器６２５と受信側信号処理装置６２のいずれに入力されるかは、適応復調切り替え装置６１の制御に従う。

スイッチ６３４は、軟判定誤り訂正符号デコーダ６２８を使用するか否かを切り替える。位相オフセット補償部６２７からの出力は、スイッチ６３４が閉じているときには軟判定誤り訂正符号デコーダ６２８に入力されずに後段に出力され、スイッチ６３４が開いているときには軟判定誤り訂正符号デコーダ６２８に入力される。

スイッチ６３５は、硬判定誤り訂正符号デコーダ６２９を使用するか否かを切り替える。軟判定誤り訂正符号デコーダ６２８又はスイッチ６３４からの出力は、スイッチ６３５が閉じているときには硬判定誤り訂正符号デコーダ６２９に入力されずに後段に出力され、スイッチ６３５が開いているときには硬判定誤り訂正符号デコーダ６２９に入力される。

上記構成により、例えば、受信データ系列がＤＣＳＫ信号であった場合、受信側信号処理装置６２は、適応復調切り替え装置６１の制御により、ＤＣＳＫ復調を行う系列差動デコーダ６２３を動作させ、必要であれば、さらに、小型の適応等化器である第２適応等化器６２５を用いることもできる。また、受信データ系列が差動コーディングされていない符号拡散信号であった場合、受信側信号処理装置６２は、適応復調切り替え装置６１の制御により、逆拡散部６２４及び周波数オフセット補償部６２６を動作させることもできる。また、受信データ系列が多値ＱＡＭ信号であった場合、受信側信号処理装置６２は、適応復調切り替え装置６１の制御により、第１適応等化器６２２と周波数オフセット補償部６２６を動作させる。いずれの受信データ系列の場合でも、受信側信号処理装置６２は、位相オフセット補償部６２７を用いて、位相オフセットを補償する。

軟判定誤り訂正符号デコーダ６２８のデマッピング部６２８１は、位相オフセット補償部６２７から出力された受信データ系列のデマッピングを行う。軟判定復号部６２８２は、デマッピング部６２８１から出力された受信シンボル系列に対して、必要があればＦＥＣの軟判定復号を行う。ただし、軟判定復号部６２８２は、イタレーションの回数を適応復調切り替え装置６１からの指示に従って調整することで、低消費電力化を図る。そして、受信側信号処理装置６２は、最後に硬判定誤り訂正符号デコーダ６２９によりＦＥＣの硬判定復号を行う。

なお、図１７のように差動デコード部がない構成や、図１８のように逆拡散部を持たない構成を用いてもよい。

図１７は、受信側信号処理装置６２ａの構成図である。同図において、図１６に示す受信側信号処理装置６２と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。受信側信号処理装置６２ａが図１６に示す受信側信号処理装置６２と異なる点は、系列差動デコーダ６２３を備えない点である。

図１８は、受信側信号処理装置６２ｂの構成図である。同図において、図１６に示す受信側信号処理装置６２と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。受信側信号処理装置６２ａが図１６に示す受信側信号処理装置６２と異なる点は、逆拡散部６２４を備えない点である。

続いて、図１９〜図２３を用いて、図１６に示す受信側信号処理装置６２におけるデータ系列の経路を説明する。

図１９は、偏波多重ＱＡＭ復調の場合の受信側信号処理装置６２におけるデータ系列の経路を示す図である。偏波多重ＱＡＭ変調の場合、スイッチ６３１、６３３、６３４、６３５は開いた状態であり、スイッチ６３２は閉じた状態である。第１適応等化器６２２は、波長分散補償部６２１が波長分散を補償した受信データ系列に対して、適応等化処理を行う。周波数オフセット補償部６２６は、第１適応等化器６２２が適応等化処理を行った受信データ系列に対して周波数オフセット補償を行う。位相オフセット補償部６２７は、周波数オフセット補償部６２６が周波数オフセット補償を行った受信データ系列に対して、位相オフセットを補償する。軟判定誤り訂正符号デコーダ６２８は、位相オフセットが補償された受信データ系列に対してＦＥＣの軟判定復号処理を行う。さらに、硬判定誤り訂正符号デコーダ６２９は、軟判定誤り訂正符号デコーダ６２８により軟判定復号された受信データ系列に対してＦＥＣの硬判定復号処理を行う。

図２０は、偏波多重ＤＣＳＫ復調の場合の受信側信号処理装置６２におけるデータ系列の経路を示す図である。偏波多重ＤＣＳＫ復調の場合、スイッチ６３１、６３２、６３３、６３４、６３５は開いた状態である。第１適応等化器６２２は、波長分散補償部６２１が波長分散を補償した受信データ系列に対して、適応等化処理を行う。系列差動デコーダ６２３は、第１適応等化器６２２が適応等化処理を行って受信データ系列に対してＤＣＳＫ復調を行う。第２適応等化器６２５は、系列差動デコーダ６２３によりＤＣＳＫ復調された受信データ系列に対して適応等化処理を行う。位相オフセット補償部６２７は、第２適応等化器６２５が適応等化処理を行った受信データ系列に対して、位相オフセットを補償する。以降の処理は、図１９に示す偏波多重ＱＡＭ復調の場合の受信処理と同様である。

図２１は、単一偏波ＤＣＳＫ復調の場合の受信側信号処理装置６２におけるデータ系列の経路を示す図である。単一偏波ＤＣＳＫ復調の場合、スイッチ６３２、６３４、６３５は開いた状態であり、スイッチ６３１、６３３は閉じた状態である。系列差動デコーダ６２３は、波長分散補償部６２１が波長分散を補償した受信データ系列に対してＤＣＳＫ復調を行う。位相オフセット補償部６２７は、系列差動デコーダ６２３によりＤＣＳＫ復調された受信データ系列に対して、位相オフセットを補償する。以降の処理は、図１９に示す偏波多重ＱＡＭ復調の場合の受信処理と同様である。

図２２は、偏波多重ＣＳＫ復調の場合の受信側信号処理装置６２におけるデータ系列の経路を示す図である。偏波多重ＣＳＫ復調の場合、スイッチ６３１、６３２、６３３、６３４、６３５は開いた状態である。第１適応等化器６２２は、波長分散補償部６２１が波長分散を補償した受信データ系列に対して、適応等化処理を行う。逆拡散部６２４は、第１適応等化器６２２が適応等化処理を行った受信データ系列に対してＣＳＫ復調を行う。周波数オフセット補償部６２６は、逆拡散部６２４がＣＳＫ復調した受信データ系列に対して周波数オフセット補償を行う。以降の処理は、図１９に示す偏波多重ＱＡＭ復調の場合の受信処理と同様である。

図２３は、単一偏波ＣＳＫ復調の場合の受信側信号処理装置６２におけるデータ系列の経路を示す図である。偏波多重ＣＳＫ復調の場合、スイッチ６３１は閉じた状態であり、スイッチ６３２、６３３、６３４、６３５は開いた状態である。逆拡散部６２４は、波長分散補償部６２１が波長分散を補償した受信データ系列に対してＣＳＫ復調を行う。以降の処理は、図２２に示す偏波多重ＣＳＫ復調の場合の受信処理と同様である。

なお、軟判定誤り訂正符号デコーダ６２８、硬判定誤り訂正符号デコーダ６２９に関しては、変調方式の要求ＯＳＮＲ（Optical Signal-to-Noise Ratio）と伝送後の着信ＯＳＮＲの値によっては用いたり、用いなかったりしてよい。また、第２適応等化器６２５に関しても同様である。
受信信号系列の形態に応じて受信側信号処理装置６２における信号処理を変えることで、過剰な受信処理を行うことを抑制し、消費電力の削減効果が得られる。

上述した実施形態によれば、トラフィック需要が少ないときに伝送方式を変更することによって、低消費電力化が実現できる。また、上述した実施形態において用いられる低容量主信号は、ＤＣＳＫ変調信号も、ＣＳＫ変調信号も、多値度可変変調信号も最大容量主信号と比較して雑音耐力が高いため、受信側での信号の復調処理を簡易化することで、低消費電力化を実現することができる。

受信側信号処理装置において、消費電力が高い処理は、適応等化処理、軟判定誤り訂正復号処理である。そこで、適応容量切り替え装置は、例えば、伝送容量が少ないときにはＤＣＳＫ変調、伝送容量が多いときには適応変調、それらの間の伝送容量のときにはＣＳＫ変調を適用する。これは、ＤＣＳＫ変調、ＣＳＫ変調の適応等化処理の負担が、適応変調のときの適応等化処理よりも少なく、適応等化処理において消費される電力を少なくすることが可能となるためである。また、適応容量切り替え装置は、伝送容量が少ないほど適応変調の１シンボル当たりの情報量である多値度を低くする。多値度が低いと信頼性が高くなるために軟判定におけるイタレーションの回数を少なくすることができ、軟判定誤り訂正符号デコーダにおける消費電力を低減することができる。また、適応容量切り替え装置は、伝送容量が少ない場合は単一偏波、多い場合は偏波多重とする。単一偏波の場合は、Ｘ偏波とＹ偏波に分離するための適応等化処理を行わなくてもよいために、受信側信号処理装置における消費電力量を低減することができる。

さらに、本実施形態による低容量主信号は見かけのボーレートを最大容量主信号のボーレートと合わせることで、最大容量主信号と同一の光パワースペクトルを有することが可能である。また偏波状態のランダム性も確保されるため、非線形性を介した隣接チャネルへのクロストークは、最大容量主信号のそれと同様であり、光伝送路の設計を見直す必要は無い。例えば、光受信機と光送信機の間に中継を行う装置があったとしても、その装置の設定を変更する必要がない。
加えて、伝送容量切り替え時は、例えば、オーバーヘッドや、特許文献２のような制御用チャネルを用いて変調方式の変更を予め受信側に通知することで、伝送容量切り替え時のパケットロスを防ぐことが可能である。

以上説明した実施形態によれば、光伝送システムは、容量切り替え装置（例えば、適応容量切り替え装置１１、２１、３１、４１、５１）と、送信データを設定した送信信号を生成する光送信機と、復調切り替え装置（例えば、適応復調切り替え装置１３、２３、４３、６１）と、光送信機からの受信信号に受信処理を行う光受信機とを有する。

容量切り替え装置の制御部は、伝送容量が異なる複数の伝送方式の中から適用する伝送方式をトラフィックに関する情報に基づいて決定する。制御部は、光送信機に、決定した伝送方式の適用を指示する。さらに、制御部は、伝送方式に応じた復調方式の適用を光受信機に指示する復調切り替え装置に対して、決定した伝送方式の情報を通知する処理、又は、光送信機が送信信号に設定する送信データに、決定した伝送方式の情報を付加する。複数の伝送方式は、コヒーレント光差動符号変調と、コヒーレント光符号変調と、異なる多値度の適応変調とのうち１以上を含む。

光送信機は、送信側信号処理装置と、送信側信号処理装置が生成した電気信号の送信信号を光信号に変換して光伝送路に出力する電気光変換装置とを備える。送信側信号処理装置は、伝送容量が異なる複数の伝送方式の中から決定された伝送方式により、送信データを設定した送信信号を生成する送信側信号処理部を備える。送信側信号処理部は、容量切り替え装置により決定された伝送方式で指示された変調方式より、送信データをシンボルにマッピングする変調部を備える。送信側信号処理部はさらに、コヒーレント光差動符号変調部と、コヒーレント光符号変調部との一方又は両方を有する。コヒーレント光差動符号変調部は、決定された伝送方式によりコヒーレント光差動符号変調が指示された場合に、変調部によりマッピングされたシンボルの時系列信号にコヒーレント光差動符号変調を行って送信信号を生成する。コヒーレント光符号変調部は、決定された伝送方式によりコヒーレント光符号変調が指示された場合に、変調部によりマッピングされたシンボルの時系列信号にコヒーレント光符号変調を行って送信信号を生成する。

コヒーレント光差動符号変調部は、差動エンコード部と、符号拡散部とを備える。差動エンコード部は、変調部によりマッピングされたシンボルの時系列信号を、１シンボル当たりの拡散符号長ＭのＮ倍（Ｎは整数）の長さのブロックに分割し、分割されたブロックの間で差動コーディング処理を行って差動信号ブロックを生成する。符号拡散部は、生成された差動信号ブロックに対して、拡散符号長ＭのＮ倍の長さのランダム系列の拡散符号を用いて演算を行い、差動拡散系列を生成する。
また、変調部によりマッピングされたシンボルの時系列信号のボーレートＫと拡散符号長Ｍとの乗算により得られる見かけのボーレートＭ＊Ｋを一定としてもよい。

光受信機は、光伝送路により伝送された光信号を電気信号の受信信号に変換する光電気変換装置と、受信側信号処理装置とを備える。受信側信号処理装置は、伝送容量が異なる複数の伝送方式の中から決定された伝送方式により受信信号の復調及び復号を行う受信側信号処理部を備える。受信側信号処理部は、コヒーレント光差動符号復調部と、コヒーレント光符号復調部との一方又は両方を有する。コヒーレント光差動符号復調部は、決定された伝送方式によりコヒーレント光差動符号変調に対応した復調方式が指示された場合に、コヒーレント光差動符号変調された受信信号を復調する。コヒーレント光符号復調部は、決定された伝送方式によりコヒーレント光符号変調に対応した復調方式が指示された場合に、コヒーレント光符号変調された受信信号を復調する。受信側信号処理部はさらに、コヒーレント光差動符号復調部又はコヒーレント光符号復調部が復調した受信信号の復号を行う復号部を備える。

コヒーレント光差動符号復調部は、受信信号の受信データ系列を、１シンボル値の逆拡散符号長ＭのＮ倍（Ｎは整数）の長さのブロックに分割し、分割したブロックに差動デコーディングを行う。また、コヒーレント光符号復調部は、受信信号の受信データ系列を、１シンボル値の逆拡散符号長ＭのＮ倍（Ｎは整数）の長さのブロックに分割し、分割したブロックに、決定された伝送方式により指示されたランダム拡散符号を用いて逆拡散処理を行う。
復号部は、受信信号に、決定された伝送方式により指示されたイタレーション回数の軟判定前方誤り訂正復号を行う。

上述した実施形態による適応容量切り替え装置１１、２１、３１、４１、５１、適応復調切り替え装置１３、２３、４３、６１、送信側信号処理装置１２１、５３、５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、受信側信号処理装置１４２、３４２、６２、６２ａ、６２ｂの一部の機能は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現するようにしてもよく、コンピュータで実現するようにしてもよい。コンピュータで実現する場合、それらの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。コンピュータシステムは、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備える。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。またプログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１１…適応容量切り替え装置
１２…光送信機
１３…適応復調切り替え装置
１４…光受信機
２１…適応容量切り替え装置
２３…適応復調切り替え装置
３１…適応容量切り替え装置
３４…光受信機
４１…適応容量切り替え装置
４３…適応復調切り替え装置
５１…適応容量切り替え装置
５２…バッファメモリ
５３、５３ａ、５３ｂ、５３ｃ…送信側信号処理装置
６１…適応復調切り替え装置
６２、６２ａ、６２ｃ…受信側信号処理装置
１１１…制御部
１２１…送信側信号処理装置
１２２…電気光変換装置
１３１…制御部
１４１…光電気変換装置
１４２…受信側信号処理装置
２１１…バッファメモリ
２１２…制御部
２３１…制御部
３１１…バッファメモリ
３１２…制御部
３４２…受信側信号処理装置
５３１…インターリーバ
５３２−１、５３２−２…擬似ランダム系列生成部
５３３−１、５３３−２…擬似ランダム系列演算部
５３４−１、５３４−２…変調部
５３５−１、５３５−２…差動エンコード部
５３６−１、５３６−２…符号拡散部
５４１…スイッチ
５４２−１、５４２−２…スイッチ
５４３−１、５４３−２…スイッチ
６２１…波長分散補償部
６２２…第１適応等化器
６２３…系列差動デコーダ
６２４…逆拡散部
６２５…第２適応等化器
６２６…周波数オフセット補償部
６２７…位相オフセット補償部
６２８…軟判定誤り訂正符号デコーダ
６２９…硬判定誤り訂正符号デコーダ
６３１…スイッチ
６３２…スイッチ
６３３…スイッチ
６３４…スイッチ
６３５…スイッチ

Claims (8)

1. 伝送容量が異なる複数の伝送方式の中から適用する伝送方式をトラフィックに関する情報に基づいて決定し、送信データを設定した送信信号を生成する送信側信号処理装置に決定した前記伝送方式の適用を指示する処理と、前記送信側信号処理装置からの受信信号に受信処理を行う受信側信号処理装置に伝送方式に応じた復調方式の適用を指示する復調切り替え装置に対して決定した前記伝送方式の情報を通知する処理又は前記送信側信号処理装置が送信信号に設定する送信データに、決定した前記伝送方式の情報を付加する処理とを行う制御部を備え、
   複数の前記伝送方式は、コヒーレント光差動符号変調を含む、
   ことを特徴とする容量切り替え装置。
2. 伝送容量が異なる複数の伝送方式の中から適用する伝送方式をトラフィックに関する情報に基づいて決定し、決定した前記伝送方式の情報を、受信側信号処理装置に伝送方式に応じた復調方式の適用を指示する復調切り替え装置に対して通知する処理又は決定した前記伝送方式の情報を送信データに付加する処理を行う容量切り替え装置から決定された前記伝送方式の指示を受け、指示された前記伝送方式により、受信側信号処理装置への送信データを設定した送信信号を生成する送信側信号処理部を備え、
   前記送信側信号処理部は、
   決定された前記伝送方式で指示された変調方式より、前記送信データをシンボルにマッピングする変調部を備え、
   前記送信側信号処理部はさらに、
   決定された前記伝送方式によりコヒーレント光差動符号変調が指示された場合に、前記変調部によりマッピングされたシンボルの時系列信号にコヒーレント光差動符号変調を行って送信信号を生成するコヒーレント光差動符号変調部と、
   決定された前記伝送方式によりコヒーレント光符号変調が指示された場合に、前記変調部によりマッピングされたシンボルの時系列信号にコヒーレント光符号変調を行って送信信号を生成するコヒーレント光符号変調部との一方又は両方を有する、
   ことを特徴とする送信側信号処理装置。
3. 前記コヒーレント光差動符号変調部は、
   前記変調部によりマッピングされたシンボルの時系列信号を、１シンボル当たりの拡散符号長の整数倍の長さのブロックに分割し、分割された前記ブロックの間で差動コーディング処理を行って差動信号ブロックを生成する差動エンコード部と、
   前記差動エンコード部が生成した前記差動信号ブロックに対して、前記拡散符号長の整数倍の長さのランダム系列の拡散符号を用いて演算を行い、差動拡散系列を生成する符号拡散部とを備える、
   ことを特徴とする請求項２に記載の送信側信号処理装置。
4. 前記変調部によりマッピングされたシンボルの時系列信号のボーレートと前記拡散符号長との乗算により得られる見かけのボーレートは一定である、
   ことを特徴とする請求項３に記載の送信側信号処理装置。
5. 伝送容量が異なる複数の伝送方式の中から適用する伝送方式をトラフィックに関する情報に基づいて決定し、送信データを設定した送信信号を生成する送信側信号処理装置に決定した前記伝送方式の適用を指示する容量切り替え装置から、決定された前記伝送方式の適用の指示を復調切り替え装置を介して受信し、又は、前記容量切り替え装置が前記送信データに設定した、決定された前記伝送方式の情報を取得し、決定された前記伝送方式により受信信号の復調及び復号を行う受信側信号処理部を備え、
   前記受信側信号処理部は、
   決定された前記伝送方式によりコヒーレント光差動符号変調に対応した復調方式が指示された場合に、コヒーレント光差動符号変調された前記受信信号を復調するコヒーレント光差動符号復調部と、
   決定された前記伝送方式によりコヒーレント光符号変調に対応した復調方式が指示された場合に、コヒーレント光符号変調された受信信号を復調するコヒーレント光符号復調部との一方又は両方を有し、
   前記受信側信号処理部はさらに、
   前記コヒーレント光差動符号復調部又は前記コヒーレント光符号復調部が復調した前記受信信号の復号を行う復号部を備える、
   ことを特徴とした受信側信号処理装置。
6. 前記コヒーレント光差動符号復調部は、決定された前記伝送方式によりコヒーレント光符号変調に対応した復調方式が指示された場合に、前記受信信号の受信データ系列を、１シンボル当たりの逆拡散符号長の整数倍の長さのブロックに分割し、分割した前記ブロックに差動デコーディングを行い、
   前記コヒーレント光符号復調部は、前記受信信号の受信データ系列を、１シンボル当たりの逆拡散符号長の整数倍の長さのブロックに分割し、分割した前記ブロックに、決定された前記伝送方式により指示されたランダム拡散符号を用いて逆拡散処理を行う、
   ことを特徴とする請求項５に記載の受信側信号処理装置。
7. 前記復号部は、前記受信信号に、決定された前記伝送方式により指示されたイタレーション回数の軟判定前方誤り訂正復号を行う、
   ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の受信側信号処理装置。
8. 容量切り替え装置と、光送信機と、復調切り替え装置と、光受信機とを有する光伝送システムであって、
   前記容量切り替え装置は、
   伝送容量が異なる複数の伝送方式の中から適用する伝送方式をトラフィックに関する情報に基づいて決定し、送信データを設定した送信信号を生成する送信側信号処理装置に決定した前記伝送方式の適用を指示する処理と、前記送信側信号処理装置からの受信信号に受信処理を行う受信側信号処理装置に伝送方式に応じた復調方式の適用を指示する前記復調切り替え装置に対して決定した前記伝送方式の情報を通知する処理又は前記送信側信号処理装置が送信信号に設定する送信データに、決定した前記伝送方式の情報を付加する処理とを行う制御部を備え、
   複数の前記伝送方式は、コヒーレント光差動符号変調と、コヒーレント光符号変調と、
   異なる多値度の適応変調とのうち１以上を含み、
   前記光送信機は、
   前記送信側信号処理装置と、
   前記送信側信号処理装置が生成した電気信号の送信信号を光信号に変換して光伝送路に出力する電気光変換装置とを備え、
   前記送信側信号処理装置は、
   前記容量切り替え装置において伝送容量が異なる複数の伝送方式の中から決定された前記伝送方式により、送信データを設定した送信信号を生成する送信側信号処理部を備え、
   前記送信側信号処理部は、
   決定された前記伝送方式で指示された変調方式より、前記送信データをシンボルにマッピングする変調部を備え、
   前記送信側信号処理部はさらに、
   決定された前記伝送方式によりコヒーレント光差動符号変調が指示された場合に、前記変調部によりマッピングされたシンボルの時系列信号にコヒーレント光差動符号変調を行って送信信号を生成するコヒーレント光差動符号変調部と、
   決定された前記伝送方式によりコヒーレント光符号変調が指示された場合に、前記変調部によりマッピングされたシンボルの時系列信号にコヒーレント光符号変調を行って送信信号を生成するコヒーレント光符号変調部との一方又は両方を有し、
   前記復調切り替え装置は、
   前記容量切り替え装置から通知された前記伝送方式に応じた復調方式の適用を前記光受信機に指示する制御部を備え、
   前記光受信機は、
   前記光伝送路により伝送された前記光信号を電気信号の受信信号に変換する光電気変換装置と、
   前記受信側信号処理装置とを備え、
   前記受信側信号処理装置は、
   前記容量切り替え装置において伝送容量が異なる複数の伝送方式の中から決定された前記伝送方式により前記受信信号の復調及び復号を行う受信側信号処理部を備え、
   前記受信側信号処理部は、
   決定された前記伝送方式によりコヒーレント光差動符号変調に対応した復調方式が指示された場合に、コヒーレント光差動符号変調された前記受信信号を復調するコヒーレント光差動符号復調部と、
   決定された前記伝送方式によりコヒーレント光符号変調に対応した復調方式が指示された場合に、コヒーレント光符号変調された受信信号を復調するコヒーレント光符号復調部との一方又は両方を有し、
   前記受信側信号処理部はさらに、
   前記コヒーレント光差動符号復調部又は前記コヒーレント光符号復調部が復調した前記受信信号の復号を行う復号部を備える、
   ことを特徴とする光伝送システム。

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