JP6824472B1

JP6824472B1 - 符号化器及び光送信機

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Publication number: JP6824472B1
Application number: JP2020528065A
Authority: JP
Inventors: 啓介小島; 吉田　剛; 剛吉田; 俊昭秋濃; ミラー、デイビッド; パーソンズ、キーラン
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-03-05
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2021-02-03
Anticipated expiration: 2038-12-28
Also published as: CN111788808B; JP2021503860A; US10320486B1; WO2019171738A1; EP3729757A1; EP3729757B1; CN111788808A

Abstract

シンボルから光データ符号を生成する符号化器は、シンボルマッピング及び符号化を実行し、シンボルマッピングは、位相角に対応する円形グリッドを含む第１の振幅リング及び第２の振幅リングを有する第１の信号点配置図フォーマットを提供することと、位相角に対応する円形グリッドを含む第１の振幅リング及び第２の振幅リングを有する第２の信号点配置図フォーマットを提供することと、第１の信号点配置図フォーマット及び第２の信号点配置図フォーマットのうちの一方にシンボルの第１の部分を適用して、円形グリッドのうちの１つを備えた第１の振幅リング及び第２の振幅リングのうちの一方によってシンボルの第１の部分を表すことと、第１の信号点配置図フォーマット及び第２の信号点配置図フォーマットのうちの別の方にシンボルの第２の部分を適用して、円形グリッドのうちの１つを備えた第１の振幅リング及び第２の振幅リングのうちの一方によってシンボルの第２の部分を表すこととを実行する。第１の信号点配置図及び第２の信号点配置図は、３つの異なる方法でサブキャリア変調にマッピングすることができる。

Description

本発明は、光信号送信機及び光信号符号化器並びに変調符号を生成する方法に関し、より詳細には、定モジュラスフォーマットを用いるコヒーレント光通信用の光信号送信機及び光通信システム、並びにこれらの定モジュラスフォーマットを用いてサブキャリアを配置する方法に関する。

ファイバ非線形性は、通常、光通信の伝送距離を決定する際の制限因子である。ファイバ非線形性を軽減する方法のうちの１つは、マルチサブキャリア（ＭＳＣ：multi-subcarrier）変調を使用することである。２ＧＢ〜４ＧＢのサブキャリアから構成されるＭＳＣ変調は、耐非線形性に関して最適であることが、理論的にかつ実験的に実証されている。これは、サブキャリアが狭いほどサブキャリア間のコヒーレンスが低減するという事実に起因する。

４次元（４Ｄ）定モジュラス変調フォーマットもまた、従来の３１ＧＢｄ〜３４ＧＢｄ波長領域多重（ＷＤＭ：wavelength domain multiplexed）チャネルにおける従来の変調フォーマットと比較して、耐非線形性を有することが示されている。

本発明では、ＭＣＳに４Ｄ定モジュラスフォーマットを適用する。２つの相補的振幅信号を含む４Ｄ定モジュラス信号を二重偏波光信号上にマッピングすることには、複数の選択肢がある。この対は、同じタイムスロットの２つの偏波、同じ偏波の２つのタイムスロット、又は同じタイムスロット及び同じ偏波の２つのサブキャリアにわたってマッピングすることができる。特に、ＭＳＣの場合、３つ目の選択肢は実現性のあるオプションであり、その理由は、そうした２つのサブキャリアは単一の送信機から生成することができるためである。一方、従来のシングルキャリア送信機はこの選択肢を提供することができない。

いくつかの実施形態は、光符号化器は、シンボルから光データ符号を生成するという認識に基づく。例えば、シンボルから光データ符号を生成する符号化器は、シンボルマッピングプログラム及び符号化プログラムを実行するプロセッサと、このプロセッサに関連する、シンボルマッピングプログラム及び符号化プログラムを記憶するメモリとを備える。シンボルマッピングプログラムは、プロセッサに、位相角に対応する円形グリッドを含む第１の振幅リング及び第２の振幅リングを有する第１の信号点配置図（constellation：コンステレーション）フォーマットを提供することと、位相角に対応する円形グリッドを含む第１の振幅リング及び第２の振幅リングを有する第２の信号点配置図フォーマットを提供することと、第１の信号点配置図フォーマット及び第２の信号点配置図フォーマットのうちの一方にシンボルの第１の部分を適用して、円形グリッドのうちの１つを含む第１の振幅リング及び第２の振幅リングのうちの一方によってシンボルの第１の部分を表すことと、第１の信号点配置図フォーマット及び第２の信号点配置図フォーマットのうちの別の方にシンボルの第２の部分を適用して、円形グリッドのうちの１つを含む第１の振幅リング及び第２の振幅リングのうちの一方によってシンボルの第２の部分を表すことと、タイムスロットに従って配置されたスーパーチャネルの対を提供することであって、スーパーチャネルの各々は、サブチャネル番号に割り当てられたサブキャリアを含み、シンボルの第１の部分及び第２の部分は、一対のサブキャリアに割り当てられ、一対のサブキャリアのパワーの和は、およそ所定値となるように選択され、スーパーチャネルの各々は、サブキャリアシンボルレートに対応するサブキャリアによって均一に分割される、提供することとを実行させる。符号化プログラムは、プロセッサに、第１の信号点配置図フォーマット及び第２の信号点配置図フォーマットのうちの一方に従って円形グリッドのうちの１つを含む第１の振幅リング及び第２の振幅リングのうちの一方を用いて、シンボルの第１の部分を光データ符号の第１のサブセットに符号化することと、第１の信号点配置図フォーマット及び第２の信号点配置図フォーマットのうちの別の方に従って円形グリッドのうちの１つを含む第１の振幅リング及び第２の振幅リングのうちの一方を用いて、シンボルの第２の部分を光データ符号の第２のサブセットに符号化することとを実行させる。

さらに、本発明のいくつかの実施形態は、光送信機を開示する。光送信機は、第１の変調信号及び第２の変調信号を生成しかつ送信するように構成された符号化器デバイスを備える。符号化器デバイスは、シンボルマッピングプログラム及び符号化プログラムを実行するプロセッサと、このプロセッサに関連する、シンボルマッピングプログラム及び符号化プログラムを記憶するメモリとを備える。シンボルマッピングプログラムは、プロセッサに、位相角に対応する円形グリッドを含む第１の振幅リング及び第２の振幅リングを有する第１の信号点配置図フォーマットを提供することと、位相角に対応する円形グリッドを含む第１の振幅リング及び第２の振幅リングを有する第２の信号点配置図フォーマットを提供することと、第１の信号点配置図フォーマット及び第２の信号点配置図フォーマットのうちの一方にシンボルの第１の部分を適用して、円形グリッドのうちの１つを含む第１の振幅リング及び第２の振幅リングのうちの一方によってシンボルの第１の部分を表すことと、第１の信号点配置図フォーマット及び第２の信号点配置図フォーマットのうちの別の方にシンボルの第２の部分を適用して、円形グリッドのうちの１つを含む第１の振幅リング及び第２の振幅リングのうちの一方によってシンボルの第２の部分を表すことと、タイムスロットに従って配置されたスーパーチャネルの対を提供することであって、スーパーチャネルの各々は、サブチャネル番号に割り当てられたサブキャリアを含み、シンボルの第１の部分及び第２の部分は、一対のサブキャリアに割り当てられ、一対のサブキャリアのパワーの和は、およそ所定値となるように選択され、スーパーチャネルの各々は、サブキャリアシンボルレートに対応するサブキャリアによって均一に分割されるように、提供することとを実行させる。符号化プログラムは、プロセッサに、第１の信号点配置図フォーマット及び第２の信号点配置図フォーマットのうちの一方に従って円形グリッドのうちの１つを含む第１の振幅リング及び第２の振幅リングのうちの一方を用いて、シンボルの第１の部分を光データ符号の第１のサブセットに符号化することと、第１の信号点配置図フォーマット及び第２の信号点配置図フォーマットのうちの別の方に従って円形グリッドのうちの１つを含む第１の振幅リング及び第２の振幅リングのうちの一方を用いて、シンボルの第２の部分を光データ符号の第２のサブセットに符号化することとを実行させる。光送信機は、連続波（ＣＷ）光信号を送信するように構成されたＣＷ光源と、このＣＷ光源のＣＷ光信号をＣＷ光信号の第１の部分及び第２の部分に分割するように構成された偏波ビームスプリッタと、符号化器デバイスに接続された第１の変調器であって、ＣＷ光信号の第１の部分を受信しかつ変調して、第１の変調信号に従って第１の変調された光搬送波信号を生成する、第１の変調器と、符号化器デバイスに接続された第２の変調器であって、ＣＷ光信号の第２の部分を受信しかつ変調して、第２の変調信号に従って第２の変調された光搬送波信号を生成する、第２の変調器と、第１の変調された光搬送波信号と第２の変調された光搬送波信号とを結合して、変調された光搬送波信号を生成しかつ送信するように構成されたビームコンバイナとを更に備える。

別の実施形態は、シンボルマッピング方法は、メモリと通信するプロセッサを用いてシンボルから光データを生成するという認識に基づく。シンボルマッピング方法は、所定の位相角に対応する円形グリッドを含む第１の振幅リング及び第２の振幅リングを有する第１の信号点配置図フォーマットを提供するステップと、所定の相角に対応する円形グリッドを含む第１の振幅リング及び第２の振幅リングを有する第２の信号点配置図フォーマットを提供するステップと、第１の信号点配置図フォーマット及び第２の信号点配置図フォーマットのうちの一方にシンボルの第１の部分を適用して、円形グリッドのうちの１つを含む第１の振幅リング及び第２の振幅リングのうちの一方によってシンボルの第１の部分を表すステップと、第１の信号点配置図フォーマット及び第２の信号点配置図フォーマットのうちの別の方にシンボルの第２の部分を適用して、円形グリッドのうちの１つを含む第１の振幅リング及び第２の振幅リングのうちの一方によってシンボルの第２の部分を表すステップと、タイムスロットに従って配置されたスーパーチャネルの対を提供するステップであって、スーパーチャネルの各々は、サブチャネル番号に割り当てられた複数のサブキャリアを含み、スーパーチャネルの各々は、サブキャリアシンボルレートに対応するサブキャリアによって均一に分割され、シンボルの第１の部分及び第２の部分は、一対のサブキャリアに割り当てられ、一対のサブキャリアのパワーの和は、およそ所定値となるように選択されるように、提供するステップとを含む。

本発明の実施形態による、光信号送信機２００を含む光通信１００を示す図である。本発明の実施形態による４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマットの第１の信号点配置図を示す図である。本発明の実施形態による４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマットの第２の信号点配置図を示す図である。本発明の実施形態による、２つの偏波及び２つのタイムスロットを用いる、相補的振幅により４Ｄ信号をマッピングするタイプＡを示す概略図である。本発明の実施形態による、２つの偏波及び２つのタイムスロットを用いる、相補的振幅により４Ｄ信号をマッピングするタイプＢを示す概略図である。本発明の実施形態による、近傍周波数（サブチャネル）とともに２つの偏波及び１つのタイムスロットを用いる相補的振幅により４Ｄ信号をマッピングするタイプＣを示す概略図である。本発明の実施形態による５ビット／シンボル変調フォーマットのマッピングルールの概要を示す図である。本発明の実施形態による６ビット／シンボル変調フォーマットのマッピングルールの概要を示す図である。本発明の実施形態による７ビット／シンボル変調フォーマットのマッピングルールの概要を示す図である。本発明の実施形態による５ビット／シンボル変調フォーマットの一例を示す図である。本発明の実施形態による５ビット／シンボル変調フォーマットの一例を示す図である。本発明の実施形態による６ビット／シンボル変調フォーマットの一例を示す図である。本発明の実施形態による６ビット／シンボル変調フォーマットの一例を示す図である。本発明の実施形態による７ビット／シンボル変調フォーマットの一例を示す図である。本発明の実施形態による７ビット／シンボル変調フォーマットの一例を示す図である。本発明の実施形態による５Ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫのストークス空間表現図である。本発明の実施形態による７Ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫのストークス空間表現図である。本発明の実施形態によるマルチサブキャリア変調構成を示す概略図である。本発明の実施形態による、各サブキャリアについての出射パワーの関数としてのスパン損失バジェット（span loss budget）のシミュレーション結果を示す図である。本発明の実施形態による、各サブキャリアについての出射パワーの関数としてのスパン損失バジェットのシミュレーション結果を示す図である。ボーレートの関数としての４Ｄ定モジュラスフォーマット及び従来のフォーマットの３つのマッピングタイプのピークスパン損失バジェットを示す図である。

本発明の様々な実施形態が、図面を参照して以下で説明される。図面は縮尺どおり描かれておらず、類似の構造又は機能の要素は、図面全体にわたって同様の参照符号によって表されることに留意されたい。図面は、本発明の特定の実施形態の説明を容易にすることのみを意図することにも留意されたい。図面は、本発明の網羅的な説明として意図されるものでもなければ、本発明の範囲を限定するものとして意図されるものでもない。加えて、本発明の特定の実施形態と併せて説明される態様は、必ずしもその実施形態に限定されず、本発明の任意の他の実施形態において実施することができる。

光通信システムにおいてファイバ非線形性を除去するために、マルチサブキャリア変調（ＭＳＣ）を用いることができる。ＭＳＣは、ファイバ非線形性の影響を軽減するために２ＧＢ〜４ＧＢサブキャリアから構成される。また、４次元（４Ｄ）定モジュラス変調フォーマット等の変調技法は、従来の変調フォーマットと比較して耐非線形性を提供することができ、二重偏波光信号に４Ｄ定モジュラス信号をマッピングすることには複数の選択肢がある。

本発明によるいくつかの実施形態は、以下に、ＭＳＣに関連する相補的振幅信号を対にすることに関する４Ｄ定モジュラスフォーマットのマッピングの選択肢について開示する。４Ｄ定モジュラス変調の各シンボルは、１つのタイムスロット、例えば２つの偏波、又は各偏波に対して２つのタイムスロットに配置することができる。４Ｄ信号は、１つのタイムスロットにおいてＸ偏波及びＹ偏波にマッピングすることができる。また、４Ｄ信号は、２つのタイムスロット又は２つの近傍サブキャリアにマッピングすることができる。

図１Ａは、本発明のいくつかの実施形態による、光信号送信機２００を含む光通信システム１００を示す。図に示すように、光ファイバ３００は、光ファイバ３００を介して光信号を送信する光信号送信機２００に接続されている。

光信号送信機２００は、レーザーダイオード等の連続波光搬送波源１０（ＣＷ１０）と、符号化器デバイス２０と、偏波ビームスプリッタ３０と、ｘ偏波変調器２１０と、ｙ偏波変調器２２０と、偏波ビームコンバイナ５０とを備える。

ｘ偏波変調器２１０は、第１の変調器２３０と、第２の変調器２４０と、導波路Ｓｘ、Ｓｘ１、Ｓｘ１’、Ｓｘ２、Ｓｘ２’及びＳｘ’と、導波路Ｓｘ２’内に配置されたπ／２位相シフタ４０とを備える。

ｙ偏波変調器２２０は、第３の変調器２５０と、第４の変調器２６０と、導波路Ｓｙ、Ｓｙ１、Ｓｙ１’、Ｓｙ２、Ｓｙ２’、Ｓｙ’と、導波路Ｓｙ２’内に配置されたπ／２位相シフタ４５とを備える。

第１の変調器２３０、第２の変調器２４０、第３の変調器２５０及び第４の変調器２６０は、マッハツェンダー干渉計、可変光減衰器、位相変調器等から構築することができる。

符号化器デバイス２０は、誤り訂正回路２５、符号化回路２６及びドライバ回路２７と、プロセッサ（図示せず）に接続されたメモリ（図示せず）と、符号化器デバイス２０の外部のデータ記憶デバイス又はデータ通信ケーブルと接続可能な入力／出力（Ｉ／Ｏ）部（図示せず）とを備える。符号化器デバイス２０の符号化フォーマットを新たな符号化フォーマットに変更する必要があるとき、光信号変調用の符号化器デバイス２０の符号化フォーマットが新しくされ、光送信機２００が新たな符号化フォーマットに従って変調された光搬送波信号を送信するように、Ｉ／Ｏ部を介して新たなプログラムを符号化器デバイス２０に導入することができる。Ｉ／Ｏ部及びメモリは、符号化器デバイス２０とは別個に、光送信機２００に配置することができる。

符号化器デバイス２０は、データバスＳ０を介してデータセットを受信すると、誤り訂正回路２５及び符号化回路２６を用いて、所定の変調フォーマット方式に従って、所定の誤り訂正を含む符号化されたデータセットを生成するデータ処理を実行する。続いて、ドライバ回路２７は、符号化されたデータセットの変調ドライバ信号を第１の変調器２３０、第２の変調器２４０、第３の変調器２５０及び第４の変調器２６０にそれぞれ送信する。この場合、所定の変調フォーマット方式は、本発明のいくつかの実施形態によれば、４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマット方式に基づく５ビット／シンボル変調フォーマット、６ビット／シンボル変調フォーマット、７ビット／シンボル変調フォーマット又は時間ハイブリッド４次元変調フォーマットとすることができる。

４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマット方式に基づく５ビットシンボル変調フォーマット、６ビットシンボル変調フォーマット、７ビットシンボル変調フォーマット及び時間ハイブリッド４次元変調フォーマットを含む、符号化器デバイス２０で使用される符号化フォーマットは、続くセクションで提供する。

ＣＷ１０は、光搬送波を生成し、ＣＷと偏波ビームスプリッタ３０とを接続する導波路ＣＷＳを介して偏波ビームスプリッタ３０に送信する。偏波ビームスプリッタ３０は、この光搬送波をＸ偏波搬送波及びＹ偏波搬送波に分割する。

Ｘ偏波搬送波は、導波路Ｓｘを通って誘導され、導波路Ｓｘ１及びＳｘ２を介して第１のＸ偏波搬送波及び第２のＸ偏波搬送波に分離される。第１のＸ偏波搬送波は、導波路Ｓｘ１を介して第１の変調器２３０に導入され、第２のＸ偏波搬送波は、導波路Ｓｘ２を介して第２の変調器２４０に導入される。符号化器デバイス２０のドライバ回路２７から供給される変調ドライバ信号に従って、第１のＸ偏波搬送波は第１の変調器２３０によって変調され、第２のＸ偏波搬送波は第２の変調器２４０によって変調され、その結果、変調された第１のＸ偏波搬送波及び変調された第２のＸ偏波搬送波がもたらされる。

この場合、変調された第１のＸ偏波搬送波の振幅及び変調された第２のＸ偏波搬送波の振幅は、符号化器デバイス２０からの変調ドライバ信号に従って、異なるように構成される。例えば、変調された第１のＸ偏波搬送波の振幅が所定の振幅より小さいとき、変調された第２のＸ偏波搬送波の振幅は所定の振幅より大きい。このプロセスにより、変調された第１のＸ偏波搬送波と変調された第２のＸ偏波搬送波との和に対してほぼ定パワーを生成することが可能になる。

変調された第２のＸ偏波搬送波は、π／２位相シフタ４０を通過した後、変調された第１のＸ偏波搬送波とマージし、その結果、マージされた、変調されたＸ偏波搬送波がもたらされる。

Ｙ偏波搬送波は、導波路Ｓｙを通って誘導され、導波路Ｓｙ１及びＳｙ２を介して第１のＹ偏波搬送波及び第２のＹ偏波搬送波に分離される。第１のＹ偏波搬送波は、導波路Ｓｙ１を介して第３の変調器２５０に導入され、第２のＹ偏波搬送波は、導波路Ｓｙ２を介して第４の変調器２６０にそれぞれ導入される。符号化器デバイス２０のドライバ回路２７から供給される変調ドライバ信号に従って、第１のＹ偏波搬送波は第３の変調器２５０によって変調され、第２のＹ偏波搬送波は第４の変調器２６０によって変調され、その結果、変調された第１のＹ偏波搬送波及び変調された第２のＹ偏波搬送波がもたらされる。

この場合、変調された第１のＹ偏波搬送波の振幅及び変調された第２のＹ偏波搬送波の振幅は、符号化器デバイス２０からの変調ドライバ信号に従って、異なるように構成される。例えば、変調された第１のＹ偏波搬送波の振幅が所定の振幅より小さいとき、変調された第２のＹ偏波搬送波の振幅は所定の振幅より大きい。

このプロセスにより、変調された第１のＹ偏波搬送波と変調された第２のＹ偏波搬送波との和に対してほぼ定パワーを生成することが可能になる。

変調された第２のＹ偏波搬送波は、π／２位相シフタ４５を通過した後、変調された第１のＹ偏波搬送波とマージし、その結果、マージされた、変調されたＹ偏波搬送波がもたらされる。

マージされた、変調されたＸ偏波搬送波と、マージされた、変調されたＹ偏波搬送波とは、偏波ビームコンバイナ５０において結合され、その結果、光搬送波信号がもたらされる。この光搬送波信号は、光ファイバ３００を介して伝播する。

本発明の実施形態によれば、変調された第１のＸ偏波搬送波と変調された第２のＸ偏波搬送波との和はほぼ定パワーとすることができ、変調された第１のＹ偏波搬送波と変調された第２のＹ偏波搬送波との和はほぼ定パワーとすることができ、光信号送信機２００から送信される光搬送波信号はほぼ定パワーになる。これは、コヒーレント光通信システムに対して実質的な利点である可能性があり、その理由は、光ファイバ内を伝播している間の潜在的な非線形効果が回避可能であるためである。

４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマット方式
図１Ｂ及び図１Ｃは、４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマットの信号点配置図を示す。これらの信号点配置図は、様々な方法で配置することができる２つの信号点配置図を含む。

図１Ｂは、Ｘ偏波又はＹ偏波のいずれでもあり得る、一方の偏波の同相成分を示すＸＩ軸と、同じ偏波の直交成分を示すＸＱ軸とを含む第１の信号点配置図である。第１の信号点配置図は、振幅値を示す第１の振幅半径ｒ１及び第２の振幅半径ｒ２を有する第１の振幅リングＲｘ１及び第２の振幅リングＲｘ２を含む。第１の振幅リングＲｘ１及び第２の振幅リングＲｘ２は、図１Ｂに示すように位相角θｘによって決まる円形グリッドを形成する。第１の振幅リングＲｘ１及び第２の振幅リングＲｘ２上の円形グリッドの各々には、｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］｝の形態としての３つのビットと、１つのパリティビットＢ［６］とが割り当てられる。３つのビット｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］｝は、｛０００｝〜｛１１１｝の範囲であり、パリティビットＢ［６］は、「０」と「１」との間で変動する。

図１Ｃは、Ｘ偏波又はＹ偏波のいずれでもあり得る、一方の偏波の同相成分を示すＹＩ軸と、同じ偏波の直交成分を示すＹＱ軸とを含む第２の信号点配置図である。第２の信号点配置図は、振幅値を示す第１の振幅半径ｒ１及び第２の振幅半径ｒ２を有する第１の振幅リングＲｙ１及び第２の振幅リングＲｙ２を含む。第１の振幅リングＲｙ１及び第２の振幅リングＲｙ２は、図１Ｃに示すように位相角θｙによって決まる円形グリッドを形成する。第１の振幅リングＲｙ１及び第２の振幅リングＲｙ２上の円形グリッドの各々には、｛Ｂ［３］Ｂ［４］Ｂ［５］｝の形態としての３つのビットと、１つのパリティビットＢ［７］とが割り当てられる。３つのビット｛Ｂ［３］Ｂ［４］Ｂ［５］｝は、｛０００｝〜｛１１１｝の範囲であり、パリティビットＢ［７］は、「０」と「１」との間で変動する。

４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマットマッピングタイプ
サブキャリア変調は、変調信号が複数のサブキャリアからなる場合である。この多重化は、デジタル領域でもＲＦ領域でも行うことができる。コヒーレント光変調に適用される場合、Ｘ偏波及びＹ偏波のサブキャリアは、通常、独立して変調される。

図２Ａ〜図２Ｃは、４Ｄ信号が光信号にいかにマッピングされるかを示す。これらの図では、各タイムスロットは、それぞれＸ偏波及びＹ偏波に割り当てられた２つのスーパーチャネルからなる。各スーパーチャネルは、周波数領域において多重化された複数のサブキャリアからなる。

図２Ａは、タイプＡと呼ぶ場合を示し、そこでは、相補的振幅リングを含むシンボルの２つの部分が、２つの偏波において対応するサブキャリアにマッピングされている。各偏波において厳密に同じサブキャリア数を有することは絶対に必要であるとは限らないが、同じサブキャリア数を有する偏波は同じ伝播速度を有し、より長い距離にわたって強度変動を無効にするため、概して有利である。この構成では、２つの偏波におけるサブチャネルのパワーの和は一定であるため、自己位相変調（ＳＰＭ）及び相互位相変調（ＸＰＭ）は強力に抑制される。

図２Ｂは、タイプＢと呼ぶ場合を示し、そこでは、相補的振幅リングを含むシンボルの２つの部分が、同じ偏波の２つの連続したタイムスロットにおいて対応するサブキャリアにマッピングされている。先行する場合と同様に、各タイムスロットにおいて厳密に同じサブキャリア数を有することは絶対に必要であるとは限らないが、同じサブキャリア数を有するタイムスロットは同じ伝播速度を有し、より長い距離にわたって強度変動を無効にするため、概して有利である。このマッピングタイプの利益は、２つのタイムスロットにわたるサブチャネルのパワーの和が各偏波において一定であるため、相互偏波変調（ＸＰｏｌＭ：cross polarization modulation）が強力に抑制される、ということである。

図２Ｃは、タイプＣと呼ぶ場合を示し、そこでは、相補的振幅リングを含むシンボルの２つの部分が、同じスーパーチャネルにおける近傍サブキャリアにマッピングされている。先行する場合と同様に、各サブキャリアにおいて近傍サブキャリアを有することは絶対に必要であるとは限らないが、近傍サブキャリアは最も近い伝播速度を有し、より長い距離にわたって２つの近傍サブキャリアのパワーの和が一定に維持され、ＳＰＭ、ＸＰＭ及びＸＰｏｌＭを全体的に抑制するため、概して有利である。

５ビットシンボル変調フォーマット
５ビット／シンボル（５ビット／シンボル：１シンボルが５ビットによって表される）変調フォーマットについて、図１Ｂ及び図１Ｃを用いることによって説明する。５ビット／シンボル変調フォーマットは、第１の信号点配置図及び第２の信号点配置図の各々に配置された２つの振幅リングを有するグレーマッピングされた８値位相シフトキーイング（８ＰＳＫ）を用いた４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマット方式に基づいて実施される。第１の信号点配置図の振幅リングＲｘ１及びＲｘ２は、図１Ｂに示すように、位相角を示す３つのビットによって特定される円形グリッドと、パリティビットによって特定される振幅値を示す半径とを有する。さらに、第２の信号点配置図の振幅リングＲｙ１及びＲｙ２は、図１Ｃに示すように、位相角を示す３つのビットによって特定される円形グリッドと、パリティビットによって特定される振幅値を示す半径とを有する。

図３Ａもまた、５ビット／シンボル変調フォーマットのマッピングルールの概要を示す。ビットアレイ｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］Ｂ［３］Ｂ［４］Ｂ［５］Ｂ［６］Ｂ［７］｝は、この図では｛ｂ０ｂ１ｂ２ｂ３ｂ４ｂ５ｂ６ｂ７｝によって表されることに留意すべきである。図示するように、｛ｂ０ｂ１ｂ２｝及び｛ｂ３ｂ４ｂ５｝は、グレーマッピングされた位相であり、ビットｂ５は、追加のビットであり、ビットｂ６及びｂ７は、振幅値を示すパリティビットである。より具体的な説明は後に与える。

本発明の一実施形態による５ビット変調フォーマットに基づいて、５ビット符号語は、第１のサブセット｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］｝を第１の信号点配置図上にマッピングし、第２のサブセット｛Ｂ［３］Ｂ［４］｝を第２の信号点配置図上にマッピングすることによって、光データ符号に符号化された｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］Ｂ［３］Ｂ［４］｝の５つの情報ビットによって表される。

５ビットシンボルの第１のサブセットを第１の信号点配置図上に、及び第２のサブセットを第２の信号点配置図上にマッピングする手順は、８つのビット｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］Ｂ［３］Ｂ［４］Ｂ［５］Ｂ［６］Ｂ［７］｝を用いることによって実行される。

これらの８つのビットは、｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］Ｂ［３］Ｂ［４］｝の５つの情報ビットと、｛Ｂ［５］Ｂ［６］Ｂ［７］｝のパリティビットとから構成される。パリティビットＢ［５］は、符号語ビット｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］｝の排他的論理和（ＸＯＲ）演算によって求められ、この演算は以下の式によって表される。

さらに、パリティビットＢ［６］は、以下の論理演算によって求められる。

パリティビット｛Ｂ［６］，Ｂ［７］｝は、互いに相補的であるように構成され、したがって、それらの関係は以下の式によって表される。

追加のビットＢ［５］は、この例では、５ビットシンボルの第１のサブセットからＸＯＲ演算によって作成されるが、変調フォーマット方式の設計に従って、５ビットシンボルからのビットの他の組合せを用いることができることに留意されたい。さらに、変調フォーマット方式の設計に従って別の論理演算を実行することができる。

パリティビットＢ［５］及びＢ［６］が得られると、ビットＢ［２］は、式（２）及び（３）における論理ＸＯＲ演算に共通して利用されることにも留意されたい。他の実施形態では、論理演算に対して、Ｂ［０］、Ｂ［１］、Ｂ［３］又はＢ［４］等の５ビットシンボルにおける別の符号語ビットを選択することができる。

例えば、パリティビットＢ［６］が、式（２）のＸＯＲ演算後に「０」であると求められると、パリティビットＢ［７］は、式（３）に従って「１」になり、それにより、第１のサブセット｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］｝は、第１の信号点配置図の第１の振幅リングＲｘ１上のグリッド上に配置される。この場合、第１の振幅リングＲｘ１上の円形グリッドは、第１の振幅リングＲｘ１上の円形グリッドの３つのビットが、５ビットシンボルの第１のサブセットの｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］｝に対応するように選択される。続いて、第２のサブセット｛Ｂ［３］Ｂ［４］Ｂ［５］｝は、「１」を示すパリティビットＢ［７］に従って第２の信号点配置図の第２の振幅リングＲｙ２上のグリッド上に配置される。この場合、第２の振幅リングＲｙ２上の円形グリッドは、第２の振幅リングＲｙ２上の円形グリッドの３つのビットが第２のサブセットの｛Ｂ［３］Ｂ［４］Ｂ［５］｝に対応するように選択される。したがって、与えられた５ビットシンボルに対して、第１の振幅リングＲｘ１上の円形グリッドは、ｒ１の振幅値と、第１の振幅リングＲｘ１上に配置された３つのビット｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］｝によって決まる位相角とを指定し、第２の振幅リングＲｙ２上の円形グリッドは、ｒ２の振幅値と、第２の振幅リングＲｙ２上に配置された３つのビット｛Ｂ［３］Ｂ［４］Ｂ［５］｝によって決まる位相角とを指定する。

別の例では、パリティビットＢ［６］が、式（２）のＸＯＲ演算後に「１」であると求められると、パリティビットＢ［７］は、式（３）に従って「０」になり、それにより、第１のサブセット｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］｝は、第１の信号点配置図の第２の振幅リングＲｘ２上のグリッド上に配置される。この場合、第２の振幅リングＲｘ２上の円形グリッドは、第２の振幅リングＲｘ２上の円形グリッドの３つのビットが、５ビットシンボルの第１のサブセットの｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］｝に対応するように選択される。続いて、第２のサブセット｛Ｂ［３］Ｂ［４］Ｂ［５］｝は、「０」を示すパリティビットＢ［７］に従って第２の信号点配置図の第１の振幅リングＲｙ１上のグリッド上に配置される。この場合、第１の振幅リングＲｙ１上の円形グリッドは、第１の振幅リングＲｙ１上の円形グリッドの３つのビットが第２のサブセットの｛Ｂ［３］Ｂ［４］Ｂ［５］｝に対応するように選択される。

図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の一実施形態による５ビット／シンボル変調フォーマットの一例を示す。アドレス「１ｏ」〜「８ｏ」及び「１ｉ」〜「８ｉ」が、３つのビット｛０００｝〜｛１１１｝の代わりに振幅リングＲｘ１、Ｒｘ２、Ｒｙ１及びＲｙ２上の円形グリッドに配置されている。

この場合、シンボルの第１のサブセットが、第１の信号点配置図におけるリングＲｘ１上のグリッド（１ｏ）に割り当てられるとき、このシンボルの第２のサブセットは、第２の信号点配置図におけるリングＲｙ２上に割り当てられる２つのあり得る円形グリッド（１ｉ及び５ｉ）を有し、別のシンボルの第１のサブセットが、第１の信号点配置図におけるリングＲｘ２上のグリッド（１ｉ）に割り当てられるとき、このシンボルの第２のサブセットは、第２の信号点配置図におけるリングＲｙ１上に割り当てられる２つの円形グリッド（４ｏ及び８ｏ）を有する。

したがって、与えられた５ビットシンボルに対し、第２の振幅リングＲｘ２上の円形グリッドは、ｒ２の振幅値と、第２の振幅リングＲｘ２上に配置された３つのビット｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］｝によって決まる位相角とを指定し、第１の振幅リングＲｙ１上の円形グリッドは、ｒ１の振幅値と、第１の振幅リングＲｙ１上に配置された３つのビット｛Ｂ［３］Ｂ［４］Ｂ［５］｝によって決まる位相角とを指定する。

６ビットシンボル変調フォーマット
６ビット／シンボル（６ビットシンボル：１シンボルが６ビットによって表される）変調フォーマットについて、以下、図２Ａ及び図２Ｂを用いることによって説明する。５ビット／シンボル変調フォーマットの場合と同様に、６ビット／シンボル変調フォーマットは、第１の信号点配置図及び第２の信号点配置図の各々に配置された２つの振幅リングを有するグレーマッピングされた８値位相シフトキーイング（８ＰＳＫ）を用いた４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマット方式に基づいて実行される。第１の信号点配置図の振幅リングＲｘ１及びＲｘ２は、図２Ａに示すように、位相角を示す３つのビットによって特定される円形グリッドと、パリティビットによって特定される振幅値を示す半径とを有する。さらに、第２の信号点配置図の振幅リングＲｙ１及びＲｙ２は、図２Ｂに示すように、位相角を示す３つのビットによって特定される円形グリッドと、パリティビットによって特定される振幅値を示す半径とを有する。

図３Ｂもまた、６ビット／シンボル変調フォーマットのマッピングルールの概要を示す。符号語ビット｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］Ｂ［３］Ｂ［４］Ｂ［５］Ｂ［６］Ｂ［７］｝は、この図では｛ｂ０ｂ１ｂ２ｂ３ｂ４ｂ５ｂ６ｂ７｝によって表されることに留意すべきである。図示するように、｛ｂ０ｂ１ｂ２｝及び｛ｂ３ｂ４ｂ５｝は、グレーマッピングされた位相であり、ビットｂ６及びｂ７は、振幅値を示すパリティビットである。より具体的な説明は後に与える。

本発明の一実施形態による６ビット変調フォーマットに基づいて、第１のサブセット｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］｝を第１の信号点配置図上にマッピングし、第２のサブセット｛Ｂ［３］Ｂ［４］Ｂ［５］｝を第２の信号点配置図上にマッピングすることによって、｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］Ｂ［３］Ｂ［４］Ｂ［５］｝の６つの情報ビットによって表された６シンボルが光データ符号に符号化される。

６ビットシンボルの第１のサブセットを第１の信号点配置図上に、及び第２のサブセットを第２の信号点配置図上にマッピングする手順は、８つのビット｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］Ｂ［３］Ｂ［４］Ｂ［５］Ｂ［６］Ｂ［７］｝を用いることによって実行される。これらの８つのビットは、｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］Ｂ［３］Ｂ［４］Ｂ［５］｝と、パリティビット｛Ｂ［６］，Ｂ［７］｝とから構成され、そこでは、これらのビットの各々は符号語ビットである。符号語ビットＢ［６］は、以下のように表される符号語ビット｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］Ｂ［３］Ｂ［４］Ｂ［５］｝の排他的論理和（ＸＯＲ）演算によって求められる。

例えば、符号語ビットＢ［６］が、式（４）のＸＯＲ演算後に「０」であると求められると、パリティビットＢ［７］は、式（５）に従って「１」になり、それにより、第１のサブセット｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］｝は、リングＲｘ１上のグリッド上に配置される。この場合、リングＲｘ１上の円形グリッドは、リングＲｘ１上の円形グリッドの３つのビットが、６ビットシンボルの第１のサブセットの｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］｝に対応するように選択される。続いて、第２のサブセット｛Ｂ［３］Ｂ［４］Ｂ［５］｝は、「１」を示すパリティビットＢ［７］に従ってリングＲｙ２上のグリッド上に配置される。この場合、リングＲｙ２上の円形グリッドは、リングＲｙ２上の円形グリッドの３つのビットが６ビットシンボルの第２のサブセットの｛Ｂ［３］Ｂ［４］Ｂ［５］｝に対応するように選択される。したがって、振幅リングＲｘ１、Ｒｘ２、Ｒｙ１及びＲｙ２上の円形グリッドの各々は、６ビットシンボルの各サブセットの位相角及び振幅値を指定する。

図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の一実施形態による６ビット／シンボル変調フォーマットの一例を示す。グリッドアドレス「１ｏ」〜「８ｏ」及び「１ｉ」〜「８ｉ」が、３つのビット｛０００｝〜｛１１１｝の代わりに振幅リングＲｘ１、Ｒｘ２、Ｒｙ１及びＲｙ２上の円形グリッドに配置されている。

この場合、シンボルの第１のサブセットが、第１の信号点配置図におけるリングＲｘ１上のグリッド（１ｏ）に割り当てられるとき、このシンボルの第２のサブセットは、第２の信号点配置図におけるリングＲｙ２上に割り当てられる４つのあり得る円形グリッド（１ｉ、３ｉ、５ｉ及び７ｉ）を有し、別のシンボルの第１のサブセットが、第１の信号点配置図におけるリングＲｘ２上のグリッド（１ｉ）に割り当てられるとき、このシンボルの第２のサブセットは、第２の信号点配置図におけるリングＲｙ１上に割り当てられる４つの円形グリッド（２ｏ、４ｏ、６ｏ及び８ｏ）を有する。

７ビットシンボル変調フォーマット
図３Ｃは、７ビット／シンボル変調フォーマットのマッピングルールの概要を示す。７ビット／シンボル（７ビットシンボル：１シンボルが７ビットによって表される）について、以下、詳細に説明する。

５ビット／シンボル変調フォーマット及び６ビット／シンボル変調フォーマットの場合と同様に、７ビット／シンボル変調フォーマットは、第１の信号点配置図及び第２の信号点配置図の各々に配置された２つの振幅リングを有するグレーマッピングされた８値位相シフトキーイング（８ＰＳＫ）を用いた４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ変調フォーマット方式に基づいて実行される。第１の信号点配置図の振幅リングＲｘ１及びＲｘ２は、図２Ａに示すように、位相角を示す３つのビットによって特定される円形グリッドと、パリティビットによって特定される振幅値を示す半径とを有する。さらに、第２の信号点配置図の振幅リングＲｙ１及びＲｙ２は、図２Ｂに示すように、位相角を示す３つのビットによって特定される円形グリッドと、パリティビットによって特定される振幅値を示す半径とを有する。

７ビットシンボルは、｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］Ｂ［３］Ｂ［４］Ｂ［５］Ｂ［６］｝の７つの情報ビットによって表される。７ビットシンボルは、第１のサブセット｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］Ｂ［３］｝と第２のサブセット｛Ｂ［４］Ｂ［５］Ｂ［６］｝とに分割される。パリティビットＢ［７］は、以下の式によって表される論理演算によって作成される。

この場合、第１のサブセット｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］Ｂ［３］｝は、ビットＢ［３］を第１のサブセットのパリティビットとして用いることによって第１の信号点配置図に適用される。ビットの残り｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］｝は、パリティビットＢ［３］の値に応じて、振幅リングＲｘ１及びＲｘ２のうちの一方の上のグリッドを特定するために用いられる。第２のサブセット｛Ｂ［４］Ｂ［５］Ｂ［６］｝は、パリティビットＢ［７］の値に応じて振幅リングＲｙ１及びＲｙ２のうちの一方のグリッドを特定するために第２の信号点配置図に適用される。

例えば、７ビットシンボルの符号語ビットＢ［３］が「０」を示しているとき、パリティビットＢ［７］は「１」になり、リングＲｘ１上のグリッドは、リングＲｘ１上の円形グリッドの３つのビットが７ビットシンボルの第１の３つのビット｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］｝に対応するように選択される。その結果、７ビットシンボルの第１のサブセット｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］Ｂ［３］｝は、リングＲｘ１の半径ｒ１によって示される振幅値と、円形グリッドによって示される位相角とを特定するように符号化される。さらに、第２のサブセット｛Ｂ［４］Ｂ［５］Ｂ［６］｝は、リングＲｙ２上の円形グリッドの３つのビットが７ビットシンボルの第２のサブセットの第２の３つのビット｛Ｂ［３］Ｂ［４］Ｂ［５］｝に対応するようにリングＲｙ２上のグリッドを選択するために適用される。

さらに、７ビットシンボルの符号語ビットＢ［３］が「１」を示しているとき、パリティビットＢ［７］は「０」になり、リングＲｘ２上のグリッドは、リングＲｘ２上の円形グリッドの３つのビットが７ビットシンボルの第１の３つのビット｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］｝に対応するように選択される。その結果、７ビットシンボルの第１のサブセット｛Ｂ［０］Ｂ［１］Ｂ［２］Ｂ［３］｝は、リングＲｘ１の半径ｒ１によって示される振幅値と、円形グリッドによって示される位相角とを特定するように符号化される。さらに、第２のサブセット｛Ｂ［４］Ｂ［５］Ｂ［６］｝は、リングＲｙ２上の円形グリッドの３つのビットが７ビットシンボルの第２のサブセットの第２の３つのビット｛Ｂ［３］Ｂ［４］Ｂ［５］｝に対応するようにリングＲｙ２上のグリッドを選択するために適用される。

図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の一実施形態による７ビット／シンボル変調フォーマットの一例を示す。グリッドアドレス「１ｏ」〜「８ｏ」及び「１ｉ」〜「８ｉ」が、３つのビット｛０００｝〜｛１１１｝の代わりに振幅リングＲｘ１、Ｒｘ２、Ｒｙ１及びＲｙ２上の円形グリッドに配置されている。

この場合、シンボルの第１のサブセットが、第１の信号点配置図におけるリングＲｘ１上のグリッド（１ｏ）に割り当てられるとき、第２のサブセットは、第２の信号点配置図におけるリングＲｙ２上の全てのあり得る円形グリッド（１ｉ〜８ｉ）に割り当てることができる。

図７Ａ及び図７Ｂは、５Ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ及び７Ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫのストークス空間表現図を示す。両フォーマットにおいて、信号符号は、５Ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ及び７Ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫを介する通信で用いられる総パワーが一定であることを示すストークス球の表面上に配置される。

ファイバ非線形性は、通常、光通信の伝送距離を決定する際の制限因子である。ファイバ非線形性を軽減する方法のうちの１つは、マルチサブキャリア（ＭＳＣ）変調を使用することである。従来の直交振幅変調（ＱＡＭ）フォーマットに基づく２ＧＢｄ〜４ＧＢｄのサブキャリアから構成されるＭＳＣ変調は、耐非線形性に関して最適であることが、理論的にかつ実験的に実証されている。これは、サブキャリア帯域幅が狭いほどサブキャリア間のコヒーレンスが低減するという事実に起因する。したがって、相互位相変調（ＸＰＭ）及び相互偏波変調（ＸＰｏｌＭ）によってもたらされる非線形性を著しく低減させることができる。同時に、より多くのチャネルが、四光波混合（ＦＷＭ：four wave mixing）効果を促進する。したがって、２ＧＢｄ〜４ＧＢｄの最適なサブキャリアボーレートがある。

４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫファミリーの利点は３つの部分からなる。すなわち、（１）加法性白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）条件下での優れた信号対雑音比（ＳＮＲ）特性（すなわち、線形性能）、（２）優れた非線形伝送特性、及び（３）異なるスペクトル効率での多数の変調フォーマットである。この場合は、上述したチャネルマッピングタイプＡの特別な場合であり、サブキャリアの数は１である。上記利点の全てが、ＭＳＣ変調の場合に引き継がれる。

８０ｋｍのスタンダードシングルモードファイバ（ＳＳＭＦ）の５０スパンのリンクを用いるシミュレーションを行う。図８は、本発明の実施形態による、マルチサブキャリア変調構成を示す概略図を示す。各サブキャリアは、３２ＧＢｄ、１６ＧＢｄ、．．．、１ＧＢｄ、及びロールオフパラメータが０．０１であるルートレイズドコサイン（ＲＲＣ：root raised cosine）フィルタを用いて変調される。サブキャリアチャネル間隔は、ボーレートの１．０１倍である。サブキャリアの総数は、総帯域幅が同一であるように選択される。この場合、ＧＭＩは、陰影がつけられた領域にわたって平均される。各サブキャリアの総帯域幅を固定した。中心近くの陰影が付けられたサブキャリアは、ビット誤り率（ＢＥＲ）を表わす代替的な方法にほぼ等しい一般化相互情報量（ＧＭＩ）を計算するために使用した。

図９は、各サブキャリアに対してＳｔａｒ−８ＱＡＭが使用される場合の、各サブキャリアについての出射パワーの関数としてのスパン損失バジェット（各スパンに対してどれくらいの光バジェットが許容されるか）のシミュレーション結果を示す。出射パワーが増大するに従い、ファイバ非線形性に起因して、スパン損失バジェットが飽和する。しかしながら、ボーレートが低減するに従い、ＭＣＳ効果に起因して、ピークスパン損失バジェットが増大する。

図１０は、２つの偏波にわたって一対のサブキャリアに対して６ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫ（選択肢Ａ）が使用される場合の、各サブキャリアについての出射パワーの関数としてのスパン損失バジェット（各スパンに対してどれくらいの光バジェットが許容されるか）のシミュレーション結果を示す。Ｓｔａｒ−８ＱＡＭの場合と比較して、６ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫは、４Ｄ定モジュラス特性に起因して、はるかに高いピークスパン損失バジェットを示す。

図１１は、ボーレートの関数としてのピークスパン損失バジェットを示す。ここでは、Ｓｔａｒ−８ＱＡＭと６ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫの３つのマッピングタイプとを比較した。全体として、６ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫの全てのマッピングタイプが、Ｓｔａｒ−８ＱＡＭの場合より著しく高いピークスパン損失バジェットを与える。これは、各サブキャリアの構成要素として６ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫを使用する利点を明確に示す。場合によっては、サブキャリアボーレートは、１ＧＢｄ〜１００ＧＢｄ又は１ＧＢｄ〜３２ＧＢｄの範囲であり得る。さらに、６ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫの利益は、サブキャリアボーレートが１ＧＢｄ〜５ＧＢｄの範囲にあるときにより高くなる。さらに、場合によっては、サブキャリアボーレートは、２ＧＢｄ〜４ＧＢｄの範囲にあり得る。６ｂ４Ｄ−２Ａ８ＰＳＫの３つのマッピングタイプがほぼ等しく良好な結果を示すという事実により、実際に実施されるとき、シンボルをサブキャリアにいかにマッピングするかにおいて十分な柔軟性があることが示される。

相対的な性能差は、ファイバプラント特性によって決まる。例えば、２つの信号点配置図が同じタイムスロットの２つの偏波にマッピングされる場合（タイプＡ）、自己位相変調（ＳＰＭ）及びＸＰＭは強力に抑制されるが、ＸＰｏｌＭは抑制されない。一方、２つの信号点配置図が同じ偏波の２つのタイムスロットにマッピングされる場合（タイプＢ）、各偏波のパワーは、２つのタイムスロットにわたって平均されるとき、一定である。これにより、ＸＰｏｌＭは強力に抑制されるが、ＳＰＭ及びＸＰＭは必ずしも抑制されない。したがって、ファイバプラントが強力なＸＰｏｌＭを有する場合、タイプＢを選択することが有益である。システムが、再構成可能であり、ファイバプラント特性に従ってマッピングタイプのうちの１つを選択することができる場合、さらなる性能の向上が得られる。

変調フォーマットは、スーパーチャネルにわたって同一である必要はない。変調フォーマットは、異なるスペクトル効率を有することができる。代替的に、変調フォーマットは、時間ハイブリッドとすることができ、すなわち、時間領域において異なる変調フォーマットを多重化することができる。

シミュレーションでは、２つの半径の比を０．６５であるように選択し、それは、非線形伝送特性に対してほぼ最適である。概して、２つのパワーレベルの変動を最小限にすることと、ユークリッド距離を最大限にすることとのバランスをとるために、０．５〜０．８が選択される。

本発明の上記で説明した実施形態は、多数の方法のうちの任意のもので実施することができる。例えば、実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア又はそれらの組み合わせを用いて実施することができる。ソフトウェアで実施される場合、ソフトウェアコードは、単一のコンピューターに設けられるのか又は複数のコンピューター間に分散されるのかにかかわらず、任意の適したプロセッサ又はプロセッサの集合体において実行することができる。そのようなプロセッサは、１つ以上のプロセッサを集積回路部品に有する集積回路として実装することができる。ただし、プロセッサは、任意の適したフォーマットの回路類を用いて実装することができる。

また、本発明の実施形態は、例が提供された方法として実施することができる。この方法の一部として実行される動作は、任意の適切な方法で順序付けすることができる。したがって、動作が示したものと異なる順序で実行される実施形態を構築することができ、これには、例示の実施形態では一連の動作として示されたにもかかわらず、いくつかの動作を同時に実行することを含めることもできる。

請求項の要素を修飾する、特許請求の範囲における「第１」、「第２」等の序数の使用は、それ自体で、１つの請求項の要素の別の請求項の要素に対する優先順位も、優位性も、順序も暗示するものでもなければ、方法の動作が実行される時間的な順序も暗示するものでもなく、請求項の要素を区別するために、単に、或る特定の名称を有する１つの請求項の要素を、同じ（序数の用語の使用を除く）名称を有する別の要素と区別するラベルとして用いられているにすぎない。

Claims

シンボルから光データ符号を生成する符号化器であって、
シンボルマッピングプログラム及び符号化プログラムを実行するプロセッサと、
前記プロセッサに関連する、前記シンボルマッピングプログラム及び前記符号化プログラムを記憶するメモリと、
を備え、
前記シンボルマッピングプログラムは、前記プロセッサに、
位相角に対応する円形グリッドを含む第１の振幅リング及び第２の振幅リングを有する第１の信号点配置図フォーマットを提供することと、
前記位相角に対応する前記円形グリッドを含む前記第１の振幅リング及び前記第２の振幅リングを有する第２の信号点配置図フォーマットを提供することと、
前記第１の信号点配置図フォーマット及び前記第２の信号点配置図フォーマットのうちの一方に前記シンボルの第１の部分を適用して、前記円形グリッドのうちの１つを含む前記第１の振幅リング及び前記第２の振幅リングのうちの一方によって前記シンボルの前記第１の部分を表すことと、
前記第１の信号点配置図フォーマット及び前記第２の信号点配置図フォーマットのうちの別の方に前記シンボルの第２の部分を適用して、前記円形グリッドのうちの１つを含む前記第１の振幅リング及び前記第２の振幅リングのうちの一方によって前記シンボルの前記第２の部分を表すことと、
タイムスロットに従って配置されたスーパーチャネルの対を提供することであって、前記スーパーチャネルの各々は、サブチャネル番号に割り当てられたサブキャリアを含み、前記シンボルの前記第１の部分及び前記第２の部分は、一対のサブキャリアに割り当てられ、前記一対のサブキャリアのパワーの和は、所定値となるように選択され、前記スーパーチャネルの各々は、サブキャリアシンボルレートに対応する前記サブキャリアによって均一に分割されるように、提供することと、
を実行させ、
前記符号化プログラムは、前記プロセッサに、
前記第１の信号点配置図フォーマット及び前記第２の信号点配置図フォーマットのうちの前記一方に従って前記円形グリッドのうちの前記１つを含む前記第１の振幅リング及び前記第２の振幅リングのうちの前記一方を用いて、前記シンボルの前記第１の部分を前記光データ符号の第１のサブセットに符号化することと、
前記第１の信号点配置図フォーマット及び前記第２の信号点配置図フォーマットのうちの前記別の方に従って前記円形グリッドのうちの前記１つを含む前記第１の振幅リング及び前記第２の振幅リングのうちの前記一方を用いて、前記シンボルの前記第２の部分を前記光データ符号の第２のサブセットに符号化することと、
を実行させる、符号化器。
各々の前記スーパーチャネルの対は、第１の部分及び第２の部分からなり、前記対の前記第１の部分は、前記第１の信号点配置図フォーマットに割り当てられ、前記対の前記第２の部分は、前記第２の信号点配置図フォーマットに割り当てられる、請求項１に記載の符号化器。
前記第１の振幅リング及び前記第２の振幅リングの半径の比は、０．５〜０．８の範囲に設定される、請求項１に記載の符号化器。
前記シンボルの前記第１の部分及び前記第２の部分は、前記スーパーチャネルのうちの少なくとも１つに配置される、請求項１に記載の符号化器。
前記サブキャリアシンボルレートの各々は、１ギガボーレート（ＧＢｄ）〜１００ＧＢｄの範囲にある、請求項１に記載の符号化器。
前記シンボルの前記第１の部分及び前記第２の部分は、前記スーパーチャネルのうちの同一のものに配置され、前記シンボルの前記第１の部分及び前記第２の部分は、前記スーパーチャネルのうちの前記同一のものの２つのサブキャリアに、前記２つのサブキャリアが所定数の前記サブキャリアを介して離れているように配置される、請求項１に記載の符号化器。
前記所定数はゼロである、請求項６に記載の符号化器。
前記シンボルの前記第１の部分は、前記対の前記第１の部分の第１のサブチャネル番号に割り当てられ、前記シンボルの前記第２の部分は、前記対の前記第２の部分の第２のサブチャネル番号に割り当てられ、前記第１のサブチャネル番号は前記第２のサブチャネル番号と同一である、請求項２に記載の符号化器。
前記シンボルの前記第１の部分及び前記第２の部分は、それぞれ、連続的な第１のスーパーチャネル及び第２のスーパーチャネルの第１のサブチャネル番号及び第２のサブチャネル番号に割り当てられ、前記第１のスーパーチャネル及び前記第２のスーパーチャネルの両方は、前記対の前記第１の部分及び前記第２の部分のうちの一方に属し、前記第１のサブチャネル番号は、前記第２のサブチャネル番号と同一である、請求項１に記載の符号化器。
前記第１の信号点配置図フォーマットがＸ偏波信号点配置図である場合、前記第２の信号点配置図フォーマットはＹ偏波信号点配置図であり、前記第１の信号点配置図フォーマットが前記Ｙ偏波信号点配置図である場合、前記第２の信号点配置図フォーマットはＸ偏波信号点配置図である、請求項１に記載の符号化器。
偏波及びタイムスロット毎の前記サブキャリアの総数は１である、請求項１０に記載の符号化器。
前記第１の信号点配置図フォーマット及び前記第２の信号点配置図フォーマットは、６ビット−４次元符号化変調フォーマットによって表される、請求項１に記載の符号化器。
前記第１の信号点配置図フォーマット及び前記第２の信号点配置図フォーマットは、７ビット−４次元符号化変調フォーマットによって表される、請求項１に記載の符号化器。
前記第１の信号点配置図フォーマット及び前記第２の信号点配置図フォーマットは、複数の４次元定モジュラスフォーマットによって表される、請求項１に記載の符号化器。
前記第１の信号点配置図フォーマット及び前記第２の信号点配置図フォーマットのマッピングは、再構成可能であり、ファイバ伝送特性に応じて選択することができる、請求項１に記載の符号化器。
第１の変調信号及び第２の変調信号を生成しかつ送信するように構成された、請求項１に記載の符号化器と、
連続波（ＣＷ）光信号を送信するように構成されたＣＷ光源と、
前記ＣＷ光源の前記ＣＷ光信号を前記ＣＷ光信号の第１の部分及び第２の部分に分割するように構成された偏波ビームスプリッタと、
前記符号化器に接続された第１の変調器であって、前記ＣＷ光信号の前記第１の部分を受信しかつ変調して、前記第１の変調信号に従って第１の変調された光搬送波信号を生成する、第１の変調器と、
前記符号化器に接続された第２の変調器であって、前記ＣＷ光信号の前記第２の部分を受信しかつ変調して、前記第２の変調信号に従って第２の変調された光搬送波信号を生成する、第２の変調器と、
前記第１の変調された光搬送波信号と前記第２の変調された光搬送波信号とを結合して、変調された光搬送波信号を生成しかつ送信するように構成されたビームコンバイナと、
を備える、光送信機。
各々の前記スーパーチャネルの対は、第１の部分及び第２の部分からなり、前記対の前記第１の部分は、前記第１の信号点配置図フォーマットに割り当てられ、前記対の前記第２の部分は、前記第２の信号点配置図フォーマットに割り当てられる、請求項１６に記載の光送信機。
前記シンボルの前記第１の部分及び前記第２の部分は、前記スーパーチャネルのうちの同一のものに配置され、前記シンボルの前記第１の部分及び前記第２の部分は、前記スーパーチャネルのうちの前記同一のものの２つのサブキャリアに、前記２つのサブキャリアが所定数の前記サブキャリアを介して離れているように配置される、請求項１６に記載の光送信機。
前記シンボルの前記第１の部分は、前記対の前記第１の部分の第１のサブチャネル番号に割り当てられ、前記シンボルの前記第２の部分は、前記対の前記第２の部分の第２のサブチャネル番号に割り当てられ、前記第１のサブチャネル番号は前記第２のサブチャネル番号と同一である、請求項１７に記載の光送信機。
前記シンボルの前記第１の部分は、前記対の前記第１の部分の第１のサブチャネル番号に割り当てられ、前記シンボルの前記第２の部分は、前記対の前記第２の部分の第２のサブチャネル番号に割り当てられ、前記第１のサブチャネル番号は前記第２のサブチャネル番号と同一である、請求項１６に記載の光送信機。
前記第１の信号点配置図フォーマットがＸ偏波信号点配置図に基づく場合、前記第２の信号点配置図フォーマットはＹ偏波信号点配置図に基づき、前記第１の信号点配置図フォーマットがＹ偏波信号点配置図に基づく場合、前記第２の信号点配置図フォーマットはＸ偏波信号点配置図に基づく、請求項１６に記載の光送信機。