JP6886114B2 - 光伝送システム、光送信装置および光受信装置 - Google Patents

光伝送システム、光送信装置および光受信装置 Download PDF

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Description

本発明は、光伝送システム、光送信装置および光受信装置に関する。
データ通信の需要増大に伴い、大容量トラヒックの伝送を可能とする、光信号変調技術および光信号多重技術を用いた光伝送ネットワークが普及しつつある。特に、短距離向けの高速光伝送技術として、イーサネット（登録商標）の一方式である１００ＧｂＥ ＬＲ−４が知られている。ここで用いられる伝送方式は、１００Ｇｂｐｓ（Gigabit per second）データ伝送を、複数の異なる波長を有する光信号を用いて行う、多チャンネル光伝送である。例えば、１００ＧｂＥ ＬＲ−４では、４つの波長（以下、各波長を「チャンネル」と呼ぶ）によってそれぞれ２５Ｇｂｐｓのデータ伝送が行われることで、全体として１００Ｇｂｐｓのデータ伝送が実現される。イーサネット（登録商標）では１．３μｍ（micrometre）帯の波長を用いる方式が大半を占めており、１００ＧｂＥ ＬＲ−４でも１．３μｍ帯が用いられている。シングルモードファイバのゼロ分散波長がおおよそ１．３μｍであるため、１．３μｍ帯を用いた光伝送では、波長分散による波形劣化を考慮する必要がないという利点がある。
将来的にイーサネット（登録商標）技術を応用して８００Ｇｂｐｓのデータ伝送を実現することを考えると、例えば８波の波長を用いてそれぞれのチャンネルで１００Ｇｂｐｓのデータ伝送を行うことで、全体として８００Ｇｂｐｓのデータ伝送を実現する方法が考えられる。この方法を用いた場合、使用するチャンネル数は８となる。イーサネット（登録商標）ではチャンネルの周波数間隔として８００ＧＨｚ（Gigahertz）を用いることが規定されており、８チャンネル中の最短波長チャネルにおける波長分散量はおよそ−５ｐｓ（pico second）／ｎｍ（nanometre）／ｋｍ（kilometre）となる。
１００ＧｂＥ ＬＲ−４に倣って伝送距離を１０ｋｍと想定した場合、最短波側のチャンネルにおける累積波長分散は−５０ｐｓ／ｎｍ程度となる。すなわち、最短波のチャンネルは、−５０ｐｓ／ｎｍの波長分散により、波形劣化が発生することとなる。波長分散が波形劣化に与える影響は、チャンネルの伝送速度に依存し、伝送速度が高ければ高いほど、より大きな波形劣化が発生する。
このような状況を想定すると、１．３μｍ帯を用いた光伝送システムであっても、波長分散の影響を無視することができなくなる。特に、短距離向け光伝送システムではコスト低減の観点から、直接検波を用いることを前提としているため、デジタルコヒーレント光伝送方式のような受信器での分散補償を実施することができない。コヒーレント方式でない直接検波方式に対しては、比較的長距離な光伝送システムの分散補償に、光学可変分散補償モジュールを用いる場合がある（非特許文献１）。
しかしながら、イーサネット（登録商標）等の短距離向け光伝送システムでは、コスト低減、サイズ低減の観点から、光学可変分散補償モジュールを適用することは困難である。したがって、短距離向け光伝送システムでは、伝送ファイバの波長分散は、光信号の品質に直接影響を及ぼすものとなる。一方で、最長波のチャンネルは、イーサネット（登録商標）で用いられる一般的なシングルモードファイバのゼロ分散波長と概ね等しい波長であるため、波長分散の影響をほとんど受けることがない。
このような状況を鑑みると、８００Ｇｂｐｓデータ伝送等の将来の短距離光伝送技術を実現する上で、チャンネル間の信号品質のばらつきが光伝送システム全体における信号品質を劣化させる主要因となることが考えられる。
上記事情に鑑み、本発明は、チャンネル間の信号品質のばらつきを平準化し、光伝送システム全体における信号品質を改善することができる光伝送システム、光送信装置および光受信装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、光ファイバ伝送路を介して接続される送信部と受信部の間で、Ｄ個のチャンネルを介して光信号を伝送する光伝送システムにおいて、前記送信部は、ＤチャンネルのＮ値信号Ａ１，Ａ２，…，ＡＤを、Ｄ次元ユークリッド空間上に、Ｄ次元正方格子状にマッピングするシンボルマッピング部と、マッピングされたシンボルを各チャンネル軸に対して非対称なシンボル配置に変換する非対称変換部と、各シンボルにビットを割り当てるビット割り当て部と、各チャンネルの最大強度を１に規格化する規格化部と、チャンネルｄのＮ値信号であるＡｄ（ｄ＝１，２，…，Ｄ）のデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換部と、前記ＤＡ変換部から送出される前記アナログ信号を用いて、レーザ光源から送出された光に変調を施すことで、前記アナログ信号と同様の光変調信号を生成する光変調器と、を備え、前記受信部は、各チャンネルの光信号を直接検波もしくはコヒーレント検波することでアナログ電気信号を生成する受光器と、各アナログ電気信号を各デジタル信号に変換するＡＤ変換部と、各デジタル信号の最大強度を１に規格化する規格化部と、最も信号品質劣化の小さいチャンネルであるチャンネル１のデジタル信号をＮ−１倍する第１増倍部と、チャンネルｄ（ｄ＝２，３，…，Ｄ）のデジタル信号をそれぞれ２（Ｎ−０．５）倍するＤ−１個の第２増倍部と、任意のタップ数を有し、デジタルフィルタ処理を施すＦＩＲフィルタ部と、Ｄ次元ユークリッド空間に受信信号をマッピングするシンボルマッピング部と、前記受信信号と各シンボル点とのユークリッド距離が最小となるシンボル、もしくは受信信号の尤度が最大となるシンボルを、判定後のシンボルとするシンボル判定部と、前記送信部によって設定されたビット割り当てに基づいて、判定後のシンボルＳからビット情報を抽出し、送信ビット列を復元するビット抽出部と、を備える光伝送システムである。
また、本発明の一態様は、光ファイバ伝送路を介して接続される光受信装置へ、Ｄ個のチャンネルを介して光信号を送信する光送信装置において、ＤチャンネルのＮ値信号Ａ１，Ａ２，…，ＡＤを、Ｄ次元ユークリッド空間上に、Ｄ次元正方格子状にマッピングするシンボルマッピング部と、マッピングされたシンボルを各チャンネル軸に対して非対称なシンボル配置に変換する非対称変換部と、各シンボルにビットを割り当てるビット割り当て部と、各チャンネルの最大強度を１に規格化する規格化部と、チャンネルｄのＮ値信号であるＡｄ（ｄ＝１，２，…，Ｄ）のデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換部と、前記ＤＡ変換部から送出される前記アナログ信号を用いて、レーザ光源から送出された光に変調を施すことで、前記アナログ信号と同様の光変調信号を生成する光変調器と、を備える光送信装置である。
また、本発明の一態様は、上記の光送信装置であって、前記非対称変換部は、Ａ１以外の成分の和が奇数となるシンボルに対してシンボル位置をＢ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，…，ＡＤ）に変換する。
また、本発明の一態様は、光ファイバ伝送路を介して接続される上記の光送信装置から、Ｄ個のチャンネルを介して光信号を受信する光受信装置において、各チャンネルの光信号を直接検波もしくはコヒーレント検波することでアナログ電気信号を生成する受光器と、各アナログ電気信号を各デジタル信号に変換するＡＤ変換部と、各デジタル信号の最大強度を１に規格化する規格化部と、最も信号品質劣化の小さいチャンネルであるチャンネル１のデジタル信号をＮ−１倍する第１増倍部と、チャンネルｄ（ｄ＝２，３，…，Ｄ）のデジタル信号をそれぞれ２（Ｎ−０．５）倍するＤ−１個の第２増倍部と、任意のタップ数を有し、デジタルフィルタ処理を施すＦＩＲフィルタ部と、Ｄ次元ユークリッド空間に受信信号をマッピングするシンボルマッピング部と、前記受信信号と各シンボル点とのユークリッド距離が最小となるシンボル、もしくは受信信号の尤度が最大となるシンボルを、判定後のシンボルとするシンボル判定部と、前記光送信装置によって設定されたビット割り当てに基づいて、判定後のシンボルＳからビット情報を抽出し、送信ビット列を復元するビット抽出部と、を備える光受信装置である。
また、本発明の一態様は、上記の光送信装置であって、前記非対称変換部は、以下の変換規則に基づいてシンボル位置を変換する。
［変換規則］
ＡＤ≡０（ｍｏｄ（１＋（Ｄ−１）（Ｄ−２）／２））のときは、なにもしない。
ＡＤ≡Ｇ（ｍｏｄ（１＋（Ｄ−１）（Ｄ−２）／２））のとき、
Ａａ→Ａａ＋０．５
Ａｂ→Ａｂ＋０．５
と変換する。
ここで、
ＡＤ：グループ番号（ＡＤ＝０，１，…，Ｎ−１）、
（Ｄ−１）（Ｄ−２）／２：Ｄ−１次元ユークリッド空間内の任意の２つの基底（チャンネル軸）が張る平面の、定義可能な数、
Ｇ：基底ａ（チャンネルａ軸）と基底ｂ（チャンネルｂ軸）で張られる平面、
Ｄ：最も信号品質劣化の大きいチャンネル、
である。
なお、「Ｍ１≡Ｍ２（ｍｏｄ Ｍ０）」（Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２は整数）は、Ｍ１をＭ０で割った剰余がＭ２をＭ０で割った剰余に等しいことを示しており、０≦Ｍ２＜Ｍ０の場合には、「Ｍ１ ｍｏｄ Ｍ０＝Ｍ２」のように表記することもある。
また、本発明の一態様は、光ファイバ伝送路を介して接続される上記の光送信装置から、Ｄ個のチャンネルを介して光信号を受信する光受信装置において、各チャンネルの光信号を直接検波もしくはコヒーレント検波することでアナログ電気信号を生成する受光器と、各アナログ電気信号を各デジタル信号に変換するＡＤ変換部と、各デジタル信号の最大強度を１に規格化する規格化部と、チャンネルｄ（ｄ＝１，２，…，Ｄ−１）のデジタル信号をそれぞれ２（Ｎ−０．５）倍するＤ−１個の第１増倍部と、最も信号品質劣化の大きいチャンネルであるチャンネルＤのデジタル信号をＮ−１倍する第２増倍部と、任意のタップ数を有し、デジタルフィルタ処理を施すＦＩＲフィルタ部と、Ｄ次元ユークリッド空間に受信信号をマッピングするシンボルマッピング部と、前記受信信号と各シンボル点とのユークリッド距離が最小となるシンボル、もしくは受信信号の尤度が最大となるシンボルを、判定後のシンボルとするシンボル判定部と、前記光送信装置によって設定されたビット割り当てに基づいて、判定後のシンボルＳからビット情報を抽出し、送信ビット列を復元するビット抽出部と、を備える光受信装置である。
また、本発明の一態様は、上記の光送信装置であって、Ｄ＝３の場合において、
前記非対称変換部は、以下の変換規則に基づいてシンボル位置を変換する。
［変換規則］
Ａ３≡０（ｍｏｄ４）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３）
Ａ３≡１（ｍｏｄ４）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，Ａ３）
Ａ３≡２（ｍｏｄ４）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，Ａ３）
Ａ３≡３（ｍｏｄ４）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２＋０．５，Ａ３）
と変換する。
また、本発明の一態様は、光ファイバ伝送路を介して接続される上記の光送信装置から、Ｄ個のチャンネルを介して光信号を受信する光受信装置において、各チャンネルの光信号を直接検波もしくはコヒーレント検波することでアナログ電気信号を生成する受光器と、各アナログ電気信号を各デジタル信号に変換するＡＤ変換部と、各デジタル信号の最大強度を１に規格化する規格化部と、チャンネルｄ（ｄ＝１，２）のデジタル信号を２（Ｎ−０．５）倍する２個の第１増倍部と、最も信号品質劣化の大きいチャンネルであるチャンネル３のデジタル信号をＮ−１倍する第２増倍部と、任意のタップ数を有し、デジタルフィルタ処理を施すＦＩＲフィルタ部と、３次元ユークリッド空間に受信信号をマッピングするシンボルマッピング部と、前記受信信号と各シンボル点とのユークリッド距離が最小となるシンボル、もしくは受信信号の尤度が最大となるシンボルを、判定後のシンボルとするシンボル判定部と、前記光送信装置によって設定されたビット割り当てに基づいて、判定後のシンボルＳからビット情報を抽出し、送信ビット列を復元するビット抽出部と、を備える光受信装置である。
また、本発明の一態様は、上記の光送信装置であって、Ｄ＝４の場合において、前記非対称変換部は、以下の規則に基づいてシンボル位置を変換する。
［変換規則］
Ａ４≡０（ｍｏｄ８）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４）
Ａ４≡１（ｍｏｄ８）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，Ａ３，Ａ４）
Ａ４≡２（ｍｏｄ８）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，Ａ３，Ａ４）
Ａ４≡３（ｍｏｄ８）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２＋０．５，Ａ３，Ａ４）
Ａ４≡４（ｍｏｄ８）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２＋０．５，Ａ３＋０．５，Ａ４）
Ａ４≡５（ｍｏｄ８）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，Ａ３＋０．５，Ａ４）
Ａ４≡６（ｍｏｄ８）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，Ａ３＋０．５，Ａ４）
Ａ４≡７（ｍｏｄ８）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３＋０．５，Ａ４）
と変換する。
また、本発明の一態様は、光ファイバ伝送路を介して接続される上記の光送信装置から、Ｄ個のチャンネルを介して光信号を受信する光受信装置において、各チャンネルの光信号を直接検波もしくはコヒーレント検波することでアナログ電気信号を生成する受光器と、各アナログ電気信号を各デジタル信号に変換するＡＤ変換部と、各デジタル信号の最大強度を１に規格化する規格化部と、チャンネルｄ（ｄ＝１，２，３）のデジタル信号を２（Ｎ−０．５）倍する３個の第１増倍部と、最も信号品質劣化の大きいチャンネルであるチャンネル４のデジタル信号をＮ−１倍する第２増倍部と、任意のタップ数を有し、デジタルフィルタ処理を施すＦＩＲフィルタ部と、４次元ユークリッド空間に受信信号をマッピングするシンボルマッピング部と、前記受信信号と各シンボル点とのユークリッド距離が最小となるシンボル、もしくは受信信号の尤度が最大となるシンボルを、判定後のシンボルとするシンボル判定部と、前記光送信装置によって設定されたビット割り当てに基づいて、判定後のシンボルＳからビット情報を抽出し、送信ビット列を復元するビット抽出部と、を備える光受信装置である。
また、本発明の一態様は、上記の光送信装置であって、Ｄ＝５の場合において、前記非対称変換部は、以下の規則に基づいてシンボル位置を変換する。
［変換規則］
Ａ５≡０（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５）
Ａ５≡１（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４＋０．５，Ａ５）
Ａ５≡２（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３＋０．５，Ａ４＋０．５，Ａ５）
Ａ５≡３（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３＋０．５，Ａ４，Ａ５）
Ａ５≡４（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２＋０．５，Ａ３＋０．５，Ａ４，Ａ５）
Ａ５≡５（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２＋０．５，Ａ３＋０．５，Ａ４＋０．５，Ａ５）
Ａ５≡６（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２＋０．５，Ａ３，Ａ４＋０．５，Ａ５）
Ａ５≡７（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，Ａ３，Ａ４＋０．５，Ａ５）
Ａ５≡８（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，Ａ３＋０．５，Ａ４＋０．５，Ａ５）
Ａ５≡９（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，Ａ３＋０．５，Ａ４，Ａ５）
Ａ５≡１０（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，Ａ３＋０．５，Ａ４，Ａ５）
Ａ５≡１１（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，Ａ３＋０．５，Ａ４＋０．５，Ａ５）
Ａ５≡１２（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，Ａ３，Ａ４＋０．５，Ａ５）
Ａ５≡１３（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５）
Ａ５≡１４（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，Ａ３，Ａ４，Ａ５）
Ａ５≡１５（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２＋０．５，Ａ３，Ａ４，Ａ５）
と変換する。
また、本発明の一態様は、光ファイバ伝送路を介して接続される上記の光送信装置から、Ｄ個のチャンネルを介して光信号を受信する光受信装置において、各チャンネルの光信号を直接検波もしくはコヒーレント検波することでアナログ電気信号を生成する受光器と、各アナログ電気信号を各デジタル信号に変換するＡＤ変換部と、各デジタル信号の最大強度を１に規格化する規格化部と、チャンネルｄ（ｄ＝１，２，３，４）のデジタル信号を２（Ｎ−０．５）倍する４個の第１増倍部と、最も信号品質劣化の大きいチャンネルであるチャンネル５のデジタル信号をＮ−１倍する第２増倍部と、任意のタップ数を有し、デジタルフィルタ処理を施すＦＩＲフィルタ部と、５次元ユークリッド空間に受信信号をマッピングするシンボルマッピング部と、前記受信信号と各シンボル点とのユークリッド距離が最小となるシンボル、もしくは受信信号の尤度が最大となるシンボルを、判定後のシンボルとするシンボル判定部と、前記光送信装置によって設定されたビット割り当てに基づいて、判定後のシンボルＳからビット情報を抽出し、送信ビット列を復元するビット抽出部と、を備える光受信装置である。
また、本発明の一態様は、上記の光送信装置であって、前記ビット割り当て部は、チャンネル軸方向以外の方向に隣接するシンボルとのハミング距離が１となるようにビット割り当てを行う。
また、本発明の一態様は、上記の光送信装置であって、前記ビット割り当て部は、Ｄ次元ユークリッド空間上に配置したシンボルをチャンネルＤ以外のチャンネル軸で張られたＤ−１次元ユークリッド空間に射影し、Ｄ−１次元ユークリッド空間上で隣接するシンボルとのハミング距離が１となるようにビット割り当てを行う。
本発明によれば、光伝送システム全体における信号品質を改善することができる。
特別な符号化を行わない場合における信号品質劣化を示す図である。 多次元符号化変調を行った場合における、２次元ユークリッド空間上のシンボル配置と信号品質劣化を示す図である。 第１の実施形態による光伝送システムの送信部構成を示すブロック図である。 非対称変換部によって符号化処理を施されたシンボルのシンボル配置を示す図である。 ビット割り当て部によって割り当てられたビット割り当ての一例を示す図である。 規格化部によって規格化処理を施されたシンボルのシンボル配置を示す図である。 第１の実施形態による光伝送システムの受信部構成を示すブロック図である。 シンボルマッピングによってマッピングされた受信信号のシンボル配置を示す図である。 受信シンボルとシンボル判定部によって判定された最近接シンボルの一例を示す図である。 従来のＰＡＭ４信号２チャンネルから構成される伝送システムの波長分散耐力を示す図である。 第１の実施形態による光伝送システムによって多次元符号化変調された信号に対する波長分散耐力を示す図である。 ２チャンネル４値信号を多次元符号化変調した際のビット割り当て手順の模式図である。 第４の実施形態による光伝送システムの送信部構成を示すブロック図である。 第４の実施形態による光伝送システムの受信部構成を示すブロック図である。 Ｄ＝３，Ｎ＝４の場合における多次元符号化されたシンボルのシンボル配置を示す図である。 Ｄ＝３，Ｎ＝４の場合における３次元ユークリッド空間上のシンボル配置の一部を示す図である。 Ｄ＝３，Ｎ＝３の場合における多次元符号化されたシンボルのシンボル配置を示す図である。 Ｄ＝３，Ｎ＝３の場合における３次元ユークリッド空間上のシンボル配置の一部を示す図である。 ３次元ユークリッド空間上のシンボル配置を２次元ユークリッド空間に射影した図である。 ４次元ユークリッド空間上のシンボル配置を２次元ユークリッド空間に射影した図である。 受信信号における各シンボルの尤度のイメージを示す図である。
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態による光伝送システムについて、図面を参照しながら説明する。第１の実施形態による光伝送システムは、複数の異なる波長を有する光信号を用いて、光ファイバ伝送路を介して接続される送信部（光送信装置）と受信部（光受信装置）との間でのデータ伝送を行う、多チャンネル光伝送システムである。
一般的な強度変調方式として、ＰＡＭ４（4-Level Pulse Amplitude Modulation：４値パルス振幅変調）方式が知られている。ＰＡＭ４方式は、２ｂｉｔのデータ情報を０，１，２，３の４値の強度信号に割り当てることで、２ｂｉｔ／ｓｙｍｂｏｌの伝送を実現する。第１の実施形態による光伝送システムは、複数のＰＡＭ４信号に対して多次元符号化変調を適用することで、チャンネル間の信号品質ばらつきを平準化し、光伝送システム全体における信号品質を改善する。
以下に、２チャンネルの４値信号に、本発明の多次元変調を適用する手順を示す。符号化前のチャンネル１の信号をＡ１（Ａ１＝０，１，２，３）、符号化前のチャンネル２の信号をＡ２（Ａ２＝０，１，２，３）とした場合、２次元ユークリッド空間上の表記として、Ｂ＝（Ａ１，Ａ２）と表現することができる。このときのシンボル配置を、図１に示す。図１（Ａ）は、Ａ１とＡ２に特に特別な符号化を行わない場合のシンボル配置に相当する。このようなシンボル配置である場合において、チャンネル２に著しい信号品質劣化が発生すると、図１（Ｂ）に示すように多くのシンボル誤りが発生してしまい、システム全体のビット誤り率が大きくなってしまう。これにより、システム性能の劣化が招かれることとなる。
第１の実施形態では、チャンネル１とチャンネル２に対して多次元符号化変調を適用することで、図２（Ａ）に示すようなシンボル配置を実現する。このようなシンボル配置である場合において、チャンネル２に著しい信号品質劣化が発生すると、図２（Ｂ）に示すように、図１（Ｂ）に示したシンボル誤りと比較してシンボル誤りが軽減される。これにより、システム性能の劣化を防ぐことが可能となり、伝送距離の長延化や伝送容量の向上が実現される。
［送信部の構成］
以下、光伝送システムの送信部の構成について説明する。
図３に、第１の実施形態による光伝送システムの送信部構成を示す。図３に示すように、第１の実施形態による光伝送システムの送信部１ａは、シンボルマッピング部１１と、非対称変換部１２と、ビット割り当て部１３と、規格化部１４と、ＤＡ（Digital to Analog：デジタル−アナログ）変換部１５と、光強度変調器１６（１６−１、１６−２）と、レーザ光源１７（１７−１、１７−２）と、波長合波器１８と、を含んで構成される。
送信部１ａは、シンボルマッピング部１１において、２チャンネルの４値信号Ａ１，Ａ２を、２次元ユークリッド空間上に、２次元正方格子状にマッピングする。このマッピングにより、２チャンネルの４値信号Ｂ＝（Ａ１，Ａ２）は、以下の１６のシンボルで表現されることとなる。ここでは、Ａ２の値に基づいて、４つのグループにグループ分けがなされている。
［グループ０］
Ｂ＝（０，０）
Ｂ＝（１，０）
Ｂ＝（２，０）
Ｂ＝（３，０）
［グループ１］
Ｂ＝（０，１）
Ｂ＝（１，１）
Ｂ＝（２，１）
Ｂ＝（３，１）
［グループ２］
Ｂ＝（０，２）
Ｂ＝（１，２）
Ｂ＝（２，２）
Ｂ＝（３，２）
［グループ３］
Ｂ＝（０，３）
Ｂ＝（１，３）
Ｂ＝（２，３）
Ｂ＝（３，３）
次に、送信部１ａは、非対称変換部１２において、グループ番号が奇数であるグループ（ここではグループ１とグループ３）のシンボルのＡ１成分を、１／２増加させる符号化処理を施す。これにより、以下に示す１６個のシンボルが生成され、図４に示すシンボル配置が実現される。
［グループ０］
Ｂ＝（０，０）
Ｂ＝（１，０）
Ｂ＝（２，０）
Ｂ＝（３，０）
［グループ１］
Ｂ＝（０．５，１）
Ｂ＝（１．５，１）
Ｂ＝（２．５，１）
Ｂ＝（３．５，１）
［グループ２］
Ｂ＝（０，２）
Ｂ＝（１，２）
Ｂ＝（２，２）
Ｂ＝（３，２）
［グループ３］
Ｂ＝（０．５，３）
Ｂ＝（１．５，３）
Ｂ＝（２．５，３）
Ｂ＝（３．５，３）
再び図３に戻って説明する。
次に、送信部１ａは、ビット割り当て部１３にて各シンボルにビットを割り当てる。ここでは、送信部１ａは、１６（＝２４）シンボルにビットを割り当てるため、４ビットを１６個のシンボルに割り当てる。この際、送信部１ａは、上下左右に隣接するシンボル（チャンネル軸方向に隣接するシンボル）とのハミング距離が２、かつ、斜めに隣接するシンボルとのハミング距離が１になるようにビット割り当てを行う。
この場合におけるビット割り当ての一例を、図５に示す。このようなビット割り当てが行われることで、チャンネル２に対する信号品質劣化がシステムの品質劣化の支配的な要因である場合には、疑似的にグレイ符号（交番二進符号）が成り立つ。すなわち、シンボル誤りに対するビット誤りが最小化されることとなる。
再び図３に戻って説明する。
次に、送信部１ａは、規格化部１４において、各基底（ここでは各チャンネル軸）の最大強度を１に規格化する。すなわち、送信部１ａは、Ａ１の値を１／３．５倍し、Ａ２の値を１／３倍する。これにより、以下に示す１６個のシンボルが生成され、図６に示すシンボル配置が実現される。
［グループ０］
Ｂ＝（０，０）
Ｂ＝（１／３．５，０）
Ｂ＝（２／３．５，０）
Ｂ＝（３／３．５，０）
［グループ１］
Ｂ＝（０．５／３．５，１／３）
Ｂ＝（１．５／３．５，１／３）
Ｂ＝（２．５／３．５，１／３）
Ｂ＝（１，１／３）
［グループ２］
Ｂ＝（０，２／３）
Ｂ＝（１／３．５，２／３）
Ｂ＝（２／３．５，２／３）
Ｂ＝（３／３．５，２／３）
［グループ３］
Ｂ＝（０．５／３．５，１）
Ｂ＝（１．５／３．５，１）
Ｂ＝（２．５／３．５，１）
Ｂ＝（１，１）
再び図３に戻って説明する。
次に、送信部１ａは、ＤＡ変換部１５において、Ａ１のデジタル信号をアナログ信号に変換し、Ａ２のデジタル信号をアナログ信号に変換する。送信部１ａは、ＤＡ変換部１５から送出されるアナログ信号を用いて、光強度変調器１６（１６−１、１６−２）によってレーザ光源１７（１７−１、１７−２）から送出された光に強度変調を施す。これにより、アナログ信号と同様の光強度変調信号が生成される。各光信号は、波長合波器１８によって合波され、光ファイバ伝送路へ送出される。
［受信部の構成］
以下、光伝送システムの受信部の構成について説明する。
図７に、第１の実施形態による光伝送システムの受信部構成を示す。図７に示すように、第１の実施形態による光伝送システムの受信部２ａは、波長分波器２１と、受光器２２（２２−１、２２−１）と、ＡＤ（Analog to Digital：アナログ−デジタル）変換部２３（２３−１、２３−２）と、規格化部２４（２４−１、２４−２）と、増倍部２５（第１増倍部２５−１、第２増倍部２５−２）と、ＦＩＲ（Finite Impulse Response：有限インパルス応答）フィルタ部２６（２６−１、２６−２）と、シンボルマッピング部２７と、シンボル判定部２８と、ビット抽出部２９と、を含んで構成される。
光ファイバ伝送路を伝搬してきた光信号は、波長分波器２１によって分波され、チャンネルごとに受光器２２（２２−１、２２−２）によって直接検波される。検波された光信号はアナログ電気信号に変換され、ＡＤ変換部２３（２３−１、２３−２）によってデジタル信号に変換される。受信部２ａは、各規格化部２４（２４−１、２４−２）で各デジタル信号の最大強度を１に規格化したうえで、第１増倍部２５−１ではチャンネル１のデジタル信号を３倍し、第２増倍部２５−２ではチャンネル２のデジタル信号を７倍（＝３．５×２倍）する。
その後、任意のタップ数を有するＦＩＲフィルタを備えるＦＩＲフィルタ部２６（２６−１、２６−２）にてデジタルフィルタ処理が施されたうえで、シンボルマッピング部２７により、２次元ユークリッド空間に受信信号がマッピングされる。これにより、図８に示すようなシンボル配置が得られる。
再び図７に戻って説明する。
ＦＩＲフィルタ部２６−１からの出力とＦＩＲフィルタ部２６−２からの出力をそれぞれｙｉ（ｉ＝１，２）とすると、ｙｉ（ｉ＝１，２）は、それぞれ以下の式（１）で表される。
Figure 0006886114
ここで、ｘｉはＦＩＲフィルタ部２６（２６−１、２６−２）への入力データである。引数のｎは、時系列データとしてｎ番目のデータであることを意味する。Ｐはタップ数を表す。ｈｉｊ（ｉ＝１，２）はＦＩＲフィルタ部２６−ｉのｊ番目のタップ係数を表す。
受信部２ａは、シンボル判定部２８にて、前記受信信号と各シンボル点とのユークリッド距離を算出し、最も値の小さいシンボル（最近接シンボル）を、判定後のシンボルとする。最近接シンボルをＳ＝（ｓ１，ｓ２）とすると、最近接シンボルと受信信号とのユークリッド距離は以下の式（２）で表される。また、図９に、受信シンボルと最近接シンボルの一例を示す。
Figure 0006886114
再び図７に戻って説明する。
各タップ係数の更新値（更新後の値と更新前の値の差分）Δｈｉｊ（ｉ＝１，２）は、｜ｅ｜２に対する最急降下法に基づき、以下の式（３）のとおりとなる。ここで、（ｎ−ｊ）はｘｉの引数である。式（３）の導出には、式（１）および式（２）が用いられる。
Figure 0006886114
ここで、μはステップサイズパラメータであり、運用者が任意に設定可能なパラメータである。
受信部２ａは、ビット抽出部２９にて、送信部１ａにおいて設定されたビット割り当てに基づいて、判定後のシンボルＳからビット情報を抽出し、送信ビット列を復元する。
図１０に、従来のＰＡＭ４信号２チャンネルから構成される伝送システムの波長分散耐力を示す。また、図１１に、第１の実施形態による光伝送システムによって多次元符号化変調された信号に対する波長分散耐力を示す。各チャンネルの伝送速度は１１２Ｇｂｐｓ、システム全体の伝送容量は２２４Ｇｂｐｓ（＝１１２Ｇｂｐｓ×２チャンネル）である。図１０および図１１の横軸は受信信号パワー（単位：ｄＢｍ（decibel milliwatts））を、縦軸はチャンネル１とチャンネル２の平均ビット誤り率を表している。各プロットは、累積波長分散値が０〜７０ｐｓ／ｎｍの場合の特性を示している。
図１０に示すように、従来のＰＡＭ４信号２チャンネルから構成される伝送システムでは、−６０ｐｓ／ｎｍの波長分散値において著しい信号品質劣化が発生する。一方で、図１１に示すように、第１の実施形態による光伝送システムでは、−６５ｐｓ／ｎｍの波長分散であっても、軽微な信号品質劣化のみとなっている。この結果は、第１の実施形態による光伝送システムの適用によって、システム性能の向上が実現されることを意味する。
＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態による光伝送システムについて、図面を参照しながら説明する。以下に、２チャンネル４値信号を多次元符号化変調した際のビット割り当て手順を示す。手順の模式図を図１２に示す。
［手順１］
Ｂ＝（０，０）のシンボルにビット０１０１を割り当てる。
［手順２］
０１０１の最初の２ｂｉｔを固定し、シンボル（０，０）から右上に向かって、０１→００→１０→１１と割り当てる。
［手順３］
次に、０１０１の最後の２ｂｉｔを固定し、シンボル（０，０）から左上に向かって０１→００と割り当てる。ここで、（０，０）に対する左上のシンボルは（７，１）である。
［手順４］
０００１の最初の２ｂｉｔを固定し、シンボル（７，１）から右上に向かって、０１→００→１０→１１と割り当てる。
［手順５］
一周してシンボル（７，１）に戻ってきたら、０００１の最後の２ｂｉｔを固定し、左上のシンボルに向かって００→１０と割り当てる。ここで、（７，１）に対する左上のシンボルは（６，２）である。
［手順６］
１００１の最初の２ｂｉｔを固定し、シンボル（６，２）から右上に向かって、０１→００→１０→１１と割り当てる。
［手順７］
一周してシンボル（６，２）に戻ってきたら、１００１の最後の２ｂｉｔを固定し、左上のシンボルに向かって１０→１１と割り当てる。ここで、（６，２）に対する左上のシンボルは（５，３）である。
［手順８］
１１０１の最初の２ｂｉｔを固定し、シンボル（５，３）から右上に向かって、０１→００→１０→１１と割り当てる。
以上の手順に従ってビット割り当てが実施されることにより、上下左右に隣接するシンボルとのハミング距離が２で、斜めに隣接するシンボルとのハミング距離が１となるビット割り当てが実現される。
＜第３の実施形態＞
以下、本発明の第３の実施形態による光伝送システムについて、図面を参照しながら説明する。
［送信部の構成］
以下、光伝送システムの送信部（以下、「送信部１ｃ」という）の構成について説明する。第３の実施形態による光伝送システムの送信部構成は、図３に示した第１の実施形態による光伝送システムの送信部構成と同様である。
送信部１ｃは、シンボルマッピング部１１において、２チャンネルのＮ値信号Ａ１，Ａ２を、２次元ユークリッド空間上に、２次元正方格子状にマッピングする。このマッピングにより、２チャンネルのＮ値信号Ｂ＝（Ａ１，Ａ２）は、以下のＮ２のシンボルで表現されることとなる。ここでは、Ａ２の値に基づいて、Ｎ個のグループにグループ分けがなされている。ただし、Ｎは偶数であることとする。
［グループ０］
Ｂ＝（０，０）
Ｂ＝（１，０）
…
Ｂ＝（Ｎ−１，０）
［グループ１］
Ｂ＝（０，１）
Ｂ＝（１，１）
…
Ｂ＝（Ｎ−１，１）
………
［グループＮ−１］
Ｂ＝（０，Ｎ−１）
Ｂ＝（１，Ｎ−１）
…
Ｂ＝（Ｎ−１，Ｎ−１）
次に、送信部１ｃは、非対称変換部１２において、グループ番号が奇数であるグループのシンボルのＡ１成分を、１／２増加させる符号化処理を施す。これにより、以下に示すＮ２個のシンボルが生成され、図４に示したシンボル配置をＮ値信号に拡張したシンボル配置が得られる。
［グループ０］
Ｂ＝（０，０）
Ｂ＝（１，０）
…
Ｂ＝（Ｎ−１，０）
［グループ１］
Ｂ＝（０．５，１）
Ｂ＝（１．５，１）
…
Ｂ＝（Ｎ−１＋０．５，１）
………
［グループＮ−１］
Ｂ＝（０．５，Ｎ−１）
Ｂ＝（１．５，Ｎ−１）
…
Ｂ＝（Ｎ−１＋０．５，Ｎ−１）
再び図３に戻って説明する。
次に、送信部１ｃは、ビット割り当て部１３にて各シンボルにビットを割り当てる。ここでは、送信部１ｃは、Ｎ２シンボルにビットを割り当てるため、２Ｌｏｇ（Ｎ）ビットをＮ２個のシンボルに割り当てる。ここで、対数の底は２である。この際、送信部１ｃは、上下左右に隣接するシンボル（チャンネル軸方向に隣接するシンボル）とのハミング距離が２、かつ、斜めに隣接するシンボルとのハミング距離が１になるようにビット割り当てを行う。
このようなビット割り当てが行われることで、チャンネル２に対する信号品質劣化がシステムの品質劣化の支配的な要因である場合には、疑似的にグレイ符号が成り立つ。すなわち、シンボル誤りに対するビット誤りが最小化されることとなる。
次に、送信部１ｃは、規格化部１４において、各基底（ここでは各チャンネル軸）の最大強度を１に規格化する。すなわち、送信部１ｃは、Ａ１の値を１／（Ｎ−１＋０．５）倍し、Ａ２の値を１／（Ｎ−１）倍する。これにより、以下に示すＮ２個のシンボルが生成され、図６に示したシンボル配置をＮ値信号に拡張したシンボル配置が得られる。
［グループ０］
Ｂ＝（０，０）
Ｂ＝（１／（Ｎ−０．５），０）
…
Ｂ＝（（Ｎ−１）／（Ｎ−０．５），０）
［グループ１］
Ｂ＝（０．５／（Ｎ−０．５），１／（Ｎ−１））
Ｂ＝（１．５／（Ｎ−０．５），１／（Ｎ−１））
…
Ｂ＝（１，１／（Ｎ−１））
………
［グループＮ−１］
Ｂ＝（０．５／（Ｎ−０．５），１）
Ｂ＝（１．５／（Ｎ−０．５），１）
…
Ｂ＝（１，１）
再び図３に戻って説明する。
次に、送信部１ｃは、ＤＡ変換部１５において、Ａ１のデジタル信号をアナログ信号に変換し、Ａ２のデジタル信号をアナログ信号に変換する。送信部１ｃは、ＤＡ変換部１５から送出されるアナログ信号を用いて、光強度変調器１６（１６−１、１６−２）によってレーザ光源１７（１７−１、１７−２）から送出された光に強度変調を施す。これにより、アナログ信号と同様の光強度変調信号が生成される。各光信号は、波長合波器１８によって合波され、光ファイバ伝送路へ送出される。
［受信部の構成］
以下、光伝送システムの受信部（以下、「受信部２ｃ」という）の構成について説明する。第３の実施形態による光伝送システムの受信部構成は、図７に示した第１の実施形態による光伝送システムの受信部構成と同様である。
光ファイバ伝送路を伝搬してきた光信号は、波長分波器２１によって分波され、チャンネルごとに受光器２２（２２−１、２２−１）によって直接検波される。検波された光信号はアナログ電気信号に変換され、ＡＤ変換部２３（２３−１、２３−２）によってデジタル信号に変換される。受信部２ｃは、各規格化部２４（２４−１、２４−２）で各デジタル信号の最大強度を１に規格化したうえで、第１増倍部２５−１ではチャンネル１のデジタル信号をＮ−１倍し、第２増倍部２５−２ではチャンネル２のデジタル信号を２（Ｎ−０．５）倍する。
その後、任意のタップ数を有するＦＩＲフィルタを備えるＦＩＲフィルタ部２６（２６−１、２６−２）にてデジタルフィルタ処理が施されたうえで、シンボルマッピング部２７により、２次元ユークリッド空間に受信信号がマッピングされる。これにより、図８に示したシンボル配置をＮ値信号に拡張したシンボル配置が得られる。
再び図７に戻って説明する。
ＦＩＲフィルタ部２６−１からの出力とＦＩＲフィルタ部２６−２からの出力をそれぞれｙｉ（ｉ＝１，２）とすると、ｙｉ（ｉ＝１，２）は、それぞれ上記の式（１）で表される。
受信部２ｃは、シンボル判定部２８にて、前記受信信号と各シンボル点とのユークリッド距離を算出し、最も値の小さいシンボル（最近接シンボル）を、判定後のシンボルとする。最近接シンボルをＳ＝（ｓ１，ｓ２）とすると、最近接シンボルと受信信号とのユークリッド距離は上記の式（２）で表される。
各タップ係数の更新値（更新後の値と更新前の値の差分）Δｈｉｊ（ｉ＝１，２）は、｜ｅ｜２に対する最急降下法に基づき、上記の式（３）のとおりとなる。
受信部２ｃは、ビット抽出部２９にて、送信部１ｃにおいて設定されたビット割り当てに基づいて、判定後のシンボルＳからビット情報を抽出し、送信ビット列を復元する。
＜第４の実施形態＞
以下、本発明の第４の実施形態による光伝送システムについて、図面を参照しながら説明する。
［送信部の構成］
以下、光伝送システムの送信部の構成について説明する。
図１３に、第４の実施形態による光伝送システムの送信部構成を示す。図１３に示すように、第４の実施形態による光伝送システムの送信部１ｄは、シンボルマッピング部１１と、非対称変換部１２と、ビット割り当て部１３と、規格化部１４と、ＤＡ変換部１５と、光強度変調器１６（１６−１、１６−２、…、１６−Ｄ）と、レーザ光源１７（１７−１、１７−２、…、１７−Ｄ）と、波長合波器１８と、を含んで構成される。
送信部１ｄは、シンボルマッピング部１１において、ＤチャンネルのＮ値信号Ａ１，Ａ２，…，ＡＤを、Ｄ次元ユークリッド空間上に、Ｄ次元正方格子状にマッピングする。このマッピングにより、ＤチャンネルのＮ値信号Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，…，ＡＤ）は、以下のＮＤ個のシンボルで表現されることとなる。ここで、Ａｄ＝０，１，２，…，Ｎ−１（ｄ＝１，２，…，Ｄ）であり、Ｄはマルチチャンネル伝送システムのチャンネル数である。
次に、送信部１ｄは、非対称変換部１２において、以下の式（４）を満足するシンボルＢ＝（Ａ１，Ａ２，…，ＡＤ）のシンボル位置を、Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，…，ＡＤ）に変換する。
Figure 0006886114
ここで、式（４）におけるｎは自然数である。式（４）は、Ａ１以外の成分の和が奇数の場合に相当している。
次に、送信部１ｄは、ビット割り当て部１３にて各シンボルにビットを割り当てる。ここでは、送信部１ｄは、ＮＤ個のシンボルにビットを割り当てるため、ＤＬｏｇ（Ｎ）ビットをＮＤ個のシンボルに割り当てる。ここで、対数の底は２である。この際、送信部１ｄは、チャンネル軸方向以外の方向に隣接するシンボルとのハミング距離が１となるようにビット割り当てを行う。
このようなビット割り当てが行われることで、チャンネル１以外のチャンネルに対する信号品質劣化がシステムの品質劣化の支配的な要因である場合には、疑似的にグレイ符号が成り立つ。すなわち、シンボル誤りに対するビット誤りが最小化されることとなる。
次に、送信部１ｄは、規格化部１４において、各基底（ここでは各チャンネル軸）の最大強度を１に規格化する。すなわち、送信部１ｄは、Ａ１の値を１／（Ｎ−１＋０．５）倍し、それ以外の値、すなわちＡ２，Ａ３，…，ＡＤの値を１／（Ｎ−１）倍する。これにより、多次元符号化されたＮＤ個のシンボルが生成され、図６に示したシンボル配置をＤチャンネルＮ値信号に拡張したシンボル配置が得られる。
次に、送信部１ｄは、ＤＡ変換部１５において、Ａｄ（ｄ＝１，２，…，Ｄ）のデジタル信号をアナログ信号に変換する。送信部１ｄは、ＤＡ変換部１５から送出されるアナログ信号を用いて、光強度変調器１６（１６−１、１６−２、…、１６−Ｄ）によってレーザ光源１７（１７−１、１７−２、…、１７−Ｄ）から送出された光に強度変調を施す。これにより、アナログ信号と同様の光強度変調信号が生成される。各光信号は、波長合波器１８によって合波され、光ファイバ伝送路へ送出される。
［受信部の構成］
以下、光伝送システムの受信部の構成について説明する。
図１４に、第３の実施形態による光伝送システムの受信部構成を示す。図１４に示すように、第４の実施形態による光伝送システムの受信部２ｄは、波長分波器２１と、受光器２２（２２−１、２２−２、…、２２−Ｄ）と、ＡＤ変換部２３（２３−１、２３−２、…、２３−Ｄ）と、規格化部２４（２４−１、２４−２、…、２４−Ｄ）と、増倍部２５（第１増倍部２５−１、第２増倍部２５−２、…、第Ｄ増倍部２５−Ｄ）と、ＦＩＲフィルタ部２６（２６−１、２６−２、…、２６−Ｄ）と、シンボルマッピング部２７と、シンボル判定部２８と、ビット抽出部２９と、を含んで構成される。
光ファイバ伝送路を伝搬してきた光信号は、波長分波器２１によって分波され、チャンネルごとに受光器２２（２２−１、２２−２、…、２２−Ｄ）によって直接検波される。検波された光信号はアナログ電気信号に変換され、ＡＤ変換部２３（２３−１、２３−２、…、２３−Ｄ）によってデジタル信号に変換される。受信部２ｄは、各規格化部２４（２４−１、２４−２、…、２４−Ｄ）で各デジタル信号の最大強度を１に規格化したうえで、第１増倍部２５−１ではチャンネル１のデジタル信号をＮ−１倍し、第ｄ増倍部２５−ｄ（ｄ＝２，３，…，Ｄ）ではチャンネルｄのデジタル信号を２（Ｎ−０．５）倍する。
その後、任意のタップ数を有するＦＩＲフィルタを備えるＦＩＲフィルタ部２６（２６−１、２６−２…、２６−Ｄ）にてデジタルフィルタ処理が施されたうえで、シンボルマッピング部２７により、Ｄ次元ユークリッド空間に受信信号がマッピングされる。これにより、図８に示したシンボル配置をＤチャンネルＮ値信号に拡張したシンボル配置が得られる。
再び図１４に戻って説明する。
ＦＩＲフィルタ部２６−ｉからの出力をｙｉ（ｉ＝１，２，…，Ｄ）とすると、ｙｉ（ｉ＝１，２，…，Ｄ）は、それぞれ以下の式（５）で表される。
Figure 0006886114
ここで、引数のｎは、時系列データとしてｎ番目のデータであることを意味する。Ｐはタップ数を表す。ｈｉｊ（ｉ＝１，２，…，Ｄ）はＦＩＲフィルタ部２６−ｉのｊ番目のタップ係数を表す。
受信部２ｄは、シンボル判定部２８にて、前記受信信号と各シンボル点とのユークリッド距離を算出し、最も値の小さいシンボル（最近接シンボル）を、判定後のシンボルとする。最近接シンボルをＳ＝（ｓ１，ｓ２，…，ｓＤ）とすると、最近接シンボルと受信信号とのユークリッド距離は以下の式（６）で表される。
Figure 0006886114
各タップ係数の更新値（更新後の値と更新前の値の差分）Δｈｉｊ（ｉ＝１，２，…，Ｄ）は、｜ｅ｜２に対する最急降下法に基づき、以下の式（７）のとおりとなる。ここで、（ｎ−ｊ）はｘｉの引数である。式（７）の導出には、式（５）および式（６）が用いられる。
Figure 0006886114
ここで、μはステップサイズパラメータであり、運用者が任意に設定可能なパラメータである。
受信部２ｄは、ビット抽出部２９にて、送信部１ｄにおいて設定されたビット割り当てに基づいて、判定後のシンボルＳからビット情報を抽出し、送信ビット列を復元する。
＜第５の実施形態＞
以下、本発明の第５の実施形態による光伝送システムについて、図面を参照しながら説明する。
第４の実施形態による光伝送システムは、１つのチャンネルが他のＤ−１チャンネルの信号品質劣化を肩代わりすることによって全体の信号品質を平準化し、光伝送システム全体における信号品質を改善する。一方、以下に説明する第５の実施形態による光伝送システムは、１チャンネルの信号品質劣化を残りのＤ−１チャンネルが肩代わりすることによって全体の信号品質を平準化し、光伝送システム全体における信号品質を改善することを特徴とする。
［送信部の構成］
以下、光伝送システムの送信部（以下、「送信部１ｅ」という）の構成について説明する。第５の実施形態による光伝送システムの送信部構成は、図１３に示した第４の実施形態による光伝送システムの送信部構成と同様である。
送信部１ｅは、シンボルマッピング部１１において、ＤチャンネルのＮ値信号Ａ１，Ａ２，…，ＡＤを、Ｄ次元ユークリッド空間上に、Ｄ次元正方格子状にマッピングする。このマッピングにより、ＤチャンネルのＮ値信号Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，…，ＡＤ）は、以下のＮＤ個のシンボルで表現されることとなる。ここで、Ａｄ＝０，１，２，…，Ｎ−１（ｄ＝１，２，…，Ｄ）であり、Ｄはマルチチャンネル伝送システムのチャンネル数である。以下において、最も顕著な信号品質劣化が現れるチャンネルのチャンネル番号をチャンネルＤとする。
ＤチャンネルのＮ値信号Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，…，ＡＤ）は、以下のようにグループ分けがなされる。
［ＡＤ＝０の場合：グループ０］
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，…，０）
［ＡＤ＝１の場合：グループ１］
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，…，１）
………
［ＡＤ＝Ｎ−１の場合：グループＮ−１］
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，…，Ｎ−１）
次に、送信部１ｅは、非対称変換部１２において、シンボルＢ＝（Ａ１，Ａ２，…，ＡＤ）のシンボル位置を、以下の変換規則に基づいて変換する。ここでは、ＡＤをグループ番号（ＡＤ＝０，１，…，Ｎ−１）とする。Ｄ−１次元ユークリッド空間内では、任意の２つの基底（チャンネル軸）が張る平面を定義することが可能であり、平面の数は（Ｄ−１）（Ｄ−２）／２個となる。以下に示す変換規則では、この平面を順番に、平面１，平面２，…，平面（Ｄ−１）（Ｄ−２）／２と名付けることとする。また、平面Ｇは基底ａ（チャンネルａ軸）と基底ｂ（チャンネルｂ軸）で張られる平面であるものとする。
［変換規則］
ＡＤ≡０（ｍｏｄ（１＋（Ｄ−１）（Ｄ−２）／２））のときは、なにもしない。
ＡＤ≡Ｇ（ｍｏｄ（１＋（Ｄ−１）（Ｄ−２）／２））のときは、
Ａａ→Ａａ＋０．５
Ａｂ→Ａｂ＋０．５
と変換する。
上記変換規則に対する理解を助けるため、具体的なケースについて以下に示す。
（Ｄ＝４，Ｎ＝４の場合）
上記変換規則に基づく具体的な変換例を以下に示す。非対称変換部１２にて変換が行われる前のシンボルは、Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４）となる。ここで、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４＝０，１，２，３であるため、シンボルの数は２５６個である。
［変換規則］
グループ０に対しては、以下のようにシンボルを変換する。
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，０）→Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，０）
グループ１に対しては、以下のようにシンボルを変換する。
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，１）→Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，Ａ３，１）
グループ２に対しては、以下のようにシンボルを変換する。
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，２）→Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，Ａ３＋０．５，２）
グループ３に対しては、以下のようにシンボルを変換する。
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，３）→Ｂ＝（Ａ１，Ａ２＋０．５，Ａ３＋０．５，３）
（Ｄ＝３，Ｎ＝４の場合）
上記変換規則に基づく具体的な変換例を以下に示す。非対称変換部１２にて変換が行われる前のシンボルは、Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３）となる。ここで、Ａｄ＝０，１，２，３（ｄ＝１，２，３）であるため、シンボルの数は６４個である。
［変換規則］
グループ０に対しては、以下のようにシンボルを変換する。
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，０）→Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，０）
グループ１に対しては、以下のようにシンボルを変換する。
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，１）→Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，１）
グループ２に対しては、以下のようにシンボルを変換する。
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，２）→Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，２）
グループ３に対しては、以下のようにシンボルを変換する。
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，３）→Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，３）
次に、送信部１ｅは、ビット割り当て部１３にて各シンボルにビットを割り当てる。ここでは、ＮＤ個のシンボルにビットを割り当てるため、ＤＬｏｇ（Ｎ）ビットをＮＤ個のシンボルに割り当てる。ここで、対数の底は２である。この際、送信部１ｅは、Ｄ次元ユークリッド空間にマッピングされたシンボルをチャンネルＤ軸以外のチャンネル軸で張られるＤ−１次元ユークリッド空間に射影したうえで、隣接するシンボルとのハミング距離が１となるようにビット割り当てを行う。
このようなビット割り当てが行われることで、チャンネルＤに対する信号品質劣化がシステムの品質劣化の支配的な要因である場合には、Ｄ次元ユークリッド空間上のシンボル配置で考えた場合であっても、疑似的にグレイ符号が成り立つ。すなわち、シンボル誤りに対するビット誤りが最小化されることとなる。
次に、送信部１ｅは、規格化部１４において、各基底（ここでは各チャンネル軸）の最大強度を１に規格化する。すなわち、送信部１ｅは、Ａ１，Ａ２，…，Ａ（Ｄ−１）の値を１／（Ｎ−１＋０．５）倍し、ＡＤの値を１／（Ｎ−１）倍する。これにより、多次元符号化されたＮＤ個のシンボルが生成される。一例として、図１５に、Ｄ＝３，Ｎ＝４の場合におけるシンボル配置を示す。また、図１６に、３次元ユークリッド空間上のシンボル配置の一部を示す。
次に、送信部１ｅは、ＤＡ変換部１５において、Ａｄ（ｄ＝１，２，…，Ｄ）のデジタル信号をアナログ信号に変換する。送信部１ｅは、ＤＡ変換部１５から送出されるアナログ信号を用いて、光強度変調器１６（１６−１、１６−２、…、１６−Ｄ）によってレーザ光源（１７−１、１７−２、…、１７−Ｄ）から送出された光に強度変調を施す。これにより、アナログ信号と同様の光強度変調信号が生成される。各光信号は、波長合波器によって合波され、光ファイバ伝送路へ送出される。
［受信部の構成］
以下、光伝送システムの受信部（以下、「受信部２ｅ」という）の構成について説明する。第５の実施形態による光伝送システムの受信部構成は、図１４に示した第４の実施形態による光伝送システムの受信部構成と同様である。
光ファイバ伝送路を伝搬してきた光信号は、波長分波器２１によって分波され、チャンネルごとに受光器２２（２２−１、２２−２、…、２２−Ｄ）によって直接検波される。検波された光信号はアナログ電気信号に変換され、ＡＤ変換部２３（２３−１、２３−２、…、２３−Ｄ）によってデジタル信号に変換される。受信部２ｅは、各規格化部２４（２４−１、２４−２、…、２４−Ｄ）で各デジタル信号の最大強度を１に規格化したうえで、第ｄ増倍部２５−ｄ（ｄ＝１，２，…，Ｄ−１）ではチャンネルｄのデジタル信号を２（Ｎ−０．５）倍し、第ｄ増倍部２５−ＤではチャンネルＤのデジタル信号をＮ−１倍する。
その後、任意のタップ数を有するＦＩＲフィルタを備えるＦＩＲフィルタ部２６（２６−１、２６−２、…、２６−Ｄ）にてデジタルフィルタ処理が施されたうえで、シンボルマッピング部２７により、Ｄ次元ユークリッド空間に受信信号がマッピングされる。受信部２ｅは、ＦＩＲフィルタ部２６（２６−１、２６−２、…、２６−Ｄ）、シンボル判定部２８およびビット抽出部２９にて、上述した第４の実施形態と同様の処理を行うことにより、送信ビット列を復元する。
＜第６の実施形態＞
以下、本発明の第６の実施形態による光伝送システムについて、図面を参照しながら説明する。
第４の実施形態による光伝送システムは、１つのチャンネルが他のＤ−１チャンネルの信号品質劣化を肩代わりすることによって全体の信号品質を平準化し、光伝送システム全体における信号品質を改善する。一方、以下に説明する第６の実施形態による光伝送システムは、上述した第５の実施形態による光伝送システムと同様に、１チャンネルの信号品質劣化を残りのＤ−１チャンネルが肩代わりすることによって全体の信号品質を平準化し、光伝送システム全体における信号品質を改善することを特徴とする。
また、第６の実施形態による光伝送システムは、Ｄ＝３の場合を扱う。
［送信部の構成］
以下、光伝送システムの送信部（以下、「送信部１ｆ」という）の構成について説明する。第６の実施形態による光伝送システムの送信部構成は、図１３に示した第４の実施形態による光伝送システムの送信部構成において、Ｄ＝３とした場合と同様である。
送信部１ｆは、シンボルマッピング部１１において、３チャンネルのＮ値信号Ａ１，Ａ２，Ａ３を、３次元ユークリッド空間上に、３次元正方格子状にマッピングする。このマッピングにより、３チャンネルのＮ値信号Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３）はＮ３個のシンボルで表現されることとなる。ここで、Ａｄ＝０，１，２，…，Ｎ−１（ｄ＝１，２，３）である。以下において、顕著な信号品質劣化が現れるチャンネルのチャンネル番号をチャンネル３とする。
３チャンネルのＮ値信号Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３）は、以下のようにグループ分けがなされる。
［ＡＤ＝０の場合：グループ０］
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，０）
［ＡＤ＝１の場合：グループ１］
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，１）
………
［ＡＤ＝Ｎ−１の場合：グループＮ−１］
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ｎ−１）
次に、送信部１ｆは、非対称変換部１２において、シンボルＢ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３）のシンボル位置を、以下の変換規則に基づいて変換する。ここでは、Ａ３をグループ番号（Ａ３＝０，１，…，Ｎ−１）とする。
［変換規則］
Ａ３≡０（ｍｏｄ４）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３）
Ａ３≡１（ｍｏｄ４）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，Ａ３）
Ａ３≡２（ｍｏｄ４）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，Ａ３）
Ａ３≡３（ｍｏｄ４）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２＋０．５，Ａ３）
と変換する。
次に、送信部１ｆは、ビット割り当て部１３にて各シンボルにビットを割り当てる。ここでは、Ｎ３個のシンボルにビットを割り当てるため、３Ｌｏｇ（Ｎ）ビットをＮ３個のシンボルに割り当てる。ここで、対数の底は２である。この際、送信部１ｆは、３次元ユークリッド空間にマッピングされたシンボルをチャンネル１軸とチャンネル２軸で張られる２次元ユークリッド空間に射影したうえで、隣接するシンボルとのハミング距離が１となるようにビット割り当てを行う。例えば、Ｎ＝４の場合には、送信部１ｆは、いわゆる６４ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation：直角位相振幅変調）に対するグレイ符号と同様のビット割り当てを行う。
このようなビット割り当てが行われることで、チャンネル３に対する信号品質劣化がシステムの品質劣化の支配的な要因である場合には、３次元ユークリッド空間上のシンボル配置で考えた場合であっても、疑似的にグレイ符号が成り立つ。すなわち、シンボル誤りに対するビット誤りが最小化されることとなる。
次に、送信部１ｆは、規格化部１４において、各基底（ここでは各チャンネル軸）の最大強度を１に規格化する。すなわち、送信部１ｆは、Ａ１，Ａ２の値を１／（Ｎ−１＋０．５）倍し、Ａ３の値を１／（Ｎ−１）倍する。これにより、多次元符号化されたＮ３個のシンボルが生成される。一例として、図１７に、Ｎ＝４の場合におけるシンボル配置を示す。また、図１８に３次元ユークリッド空間上のシンボル配置の一部を示す。さらに、図１９に、３次元ユークリッド空間上のシンボル配置を２次元ユークリッド空間に射影した図を示す。図１９に示したシンボル配置に対してグレイ符号が適用されることで、３次元ユークリッド空間上のシンボル配置で考えた場合であっても、疑似的にグレイ符号が成り立つ。
［受信部の構成］
以下、光伝送システムの受信部（以下、「受信部２ｆ」という）の構成について説明する。第６の実施形態による光伝送システムの受信部構成は、図１４に示した第４の実施形態による光伝送システムの受信部構成において、Ｄ＝３とした場合と同様である。
光ファイバ伝送路を伝搬してきた光信号は、波長分波器２１によって分波され、チャンネルごとに受光器２２（２２−１、２２−２、２２−３）によって直接検波される。検波された光信号はアナログ電気信号に変換され、ＡＤ変換部２３（２３−１、２３−２、２３−３）によってデジタル信号に変換される。受信部２ｆは、各規格化部２４（２４−１、２４−２、２４−３）で各デジタル信号の最大強度を１に規格化したうえで、第ｄ増倍部２５−ｄ（ｄ＝１，２）ではチャンネルｄのデジタル信号を２（Ｎ−０．５）倍し、第３増倍部２５−３ではチャンネル３のデジタル信号をＮ−１倍する。
その後、任意のタップ数を有するＦＩＲフィルタを備えるＦＩＲフィルタ部２６（２６−１、２６−２、２６−３）にてデジタルフィルタ処理が施されたうえで、シンボルマッピング部２７により、３次元ユークリッド空間に受信信号をマッピングする。受信部２ｆは、ＦＩＲフィルタ部２６（２６−１、２６−２、２６−３）、シンボル判定部２８およびビット抽出部２９にて、上述した第４の実施形態におけるＤ＝３の場合と同様の処理を行うことにより、送信ビット列を復元する。
上述した第５の実施形態による光伝送システムは、チャンネル１軸とチャンネル２軸から構成される２次元ユークリッド空間上のシンボル配置のパターンが２つのみであった。一方、第６の実施形態による光伝送システムは、シンボル配置のパターンとして４つのパターンを実現可能であることが特徴である。これにより、チャンネル３に対する信号品質劣化に対してより高い耐力を有する多次元符号化が可能となる。ただし、第６の実施形態による光伝送システムでは、チャンネル１，２に対する信号品質劣化に対して、第５の実施形態よりも低い耐力を有する多次元符号化となっている。
また、第６の実施形態に従った非対称シンボル配置を行うことによって、３次元ユークリッド空間上のシンボル配置を、チャンネル３軸を除く２次元ユークリッド空間上に射影した際に、２次元ユークリッド空間上のシンボル配置が２次元正方格子となる。これにより、２次元ユークリッド空間上で隣接するシンボルとのハミング距離が１となるようなビット割り当てが容易となる点が、第６の実施形態による光伝送システムの特徴である。
＜第７の実施形態＞
以下、本発明の第７の実施形態による光伝送システムについて、図面を参照しながら説明する。
第４の実施形態による光伝送システムは、１つのチャンネルが他のＤ−１チャンネルの信号品質劣化を肩代わりすることによって全体の信号品質を平準化し、光伝送システム全体における信号品質を改善する。一方、以下に説明する第７の実施形態による光伝送システムは、上述した第５の実施形態による光伝送システムと同様に、１チャンネルの信号品質劣化を残りのＤ−１チャンネルが肩代わりすることによって全体の信号品質を平準化し、光伝送システム全体における信号品質を改善することを特徴とする。
また、第７の実施形態による光伝送システムは、Ｄ＝４の場合を扱う。
［送信部の構成］
以下、光伝送システムの送信部（以下、「送信部１ｇ」という）の構成について説明する。第７の実施形態による光伝送システムの送信部構成は、図１３に示した第４の実施形態による光伝送システムの送信部構成において、Ｄ＝４とした場合と同様である。
送信部１ｇは、シンボルマッピング部１１において、４チャンネルのＮ値信号Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を、４次元ユークリッド空間上に、４次元正方格子状にマッピングする。このマッピングにより、４チャンネルのＮ値信号Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４）はＮ４個のシンボルで表現されることとなる。ここで、Ａｄ＝０，１，２，…，Ｎ−１（ｄ＝１，２，３，４）である。以下において、顕著な信号品質劣化が現れるチャンネルのチャンネル番号をチャンネル４とする。
４チャンネルのＮ値信号Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４）は、以下のようにグループ分けがなされる。
［ＡＤ＝０の場合：グループ０］
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，０）
［ＡＤ＝１の場合：グループ１］
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，１）
………
［ＡＤ＝Ｎ−１の場合：グループＮ−１］
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｎ−１）
次に、送信部１ｇは、非対称変換部１２において、シンボルＢ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４）のシンボル位置を、以下の変換規則に基づいて変換する。ここでは、Ａ４をグループ番号（Ａ４＝０，１，…，Ｎ−１）とする。
［変換規則］
Ａ４≡０（ｍｏｄ８）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４）
Ａ４≡１（ｍｏｄ８）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，Ａ３，Ａ４）
Ａ４≡２（ｍｏｄ８）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，Ａ３，Ａ４）
Ａ４≡３（ｍｏｄ８）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２＋０．５，Ａ３，Ａ４）
Ａ４≡４（ｍｏｄ８）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２＋０．５，Ａ３＋０．５，Ａ４）
Ａ４≡５（ｍｏｄ８）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，Ａ３＋０．５，Ａ４）
Ａ４≡６（ｍｏｄ８）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，Ａ３＋０．５，Ａ４）
Ａ４≡７（ｍｏｄ８）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３＋０．５，Ａ４）
と変換する。
次に、送信部１ｇは、ビット割り当て部１３にて各シンボルにビットを割り当てる。ここでは、Ｎ４個のシンボルにビットを割り当てるので、４Ｌｏｇ（Ｎ）ビットをＮ４個のシンボルに割り当てる。ここで、対数の底は２である。この際、送信部１ｇは、４次元ユークリッド空間にマッピングされたシンボルをチャンネル４軸以外（すなわち、チャンネル１軸、チャンネル２軸およびチャンネル３軸）のチャンネル軸で張られる３次元ユークリッド空間に射影したうえで、隣接するシンボルとのハミング距離が１となるようにビット割り当てを行う。
このようなビット割り当てを行われることで、チャンネル４に対する信号品質劣化がシステムの品質劣化の支配的な要因である場合には、４次元ユークリッド空間上のシンボル配置で考えた場合であっても、疑似的にグレイ符号が成り立つ。すなわち、シンボル誤りに対するビット誤りが最小化されることとなる。
次に、送信部１ｇは、規格化部１４において、各基底（ここでは各チャンネル軸）の最大強度を１に規格化する。すなわち、送信部１ｇは、Ａ１，Ａ２，Ａ３の値を１／（Ｎ−１＋０．５）倍し、Ａ４の値を１／（Ｎ−１）倍する。これにより、多次元符号化されたＮ４個のシンボルが生成される。図２０に、４次元ユークリッド空間上のシンボル配置を２次元ユークリッド空間に射影した図を示す。
図２０は、チャンネル１から３についてはＮ＝４、チャンネル４についてはＮ＝８とした場合のシンボル配置を示している。図２０では、各チャンネルは同じ柄（パターン）のシンボル値しかとることができない。例えば、チャンネル１＝０，チャンネル２＝０のとき、チャンネル３，４の値は、（チャンネル３，チャンネル４）＝（０，０）（１，７）（２，０）（３，７）（４，０）（５，７）（６，０）（７，７）の８パターンしかとることができない。
［受信部の構成］
以下、光伝送システムの受信部（以下、「受信部２ｇ」という）の構成について説明する。第７の実施形態による光伝送システムの受信部構成は、図１４に示した第４の実施形態による光伝送システムの受信部構成において、Ｄ＝４とした場合と同様である。
光ファイバ伝送路を伝搬してきた光信号は、波長分波器２１によって分波され、チャンネルごとに受光器２２（２２−１、２２−２、２２−３、２２−４）によって直接検波される。検波された光信号はアナログ電気信号に変換され、ＡＤ変換部２３（２３−１、２３−２、２３−３、２３−４）によってデジタル信号に変換される。受信部２ｇは、各規格化部２４（２４−１、２４−２、２４−３、２４−４）で各デジタル信号の最大強度を１に規格化したうえで、第ｄ増倍部２５−ｄ（ｄ＝１，２，３）ではチャンネルｄのデジタル信号を２（Ｎ−０．５）倍し、第４増倍部２５−４ではチャンネル４のデジタル信号をＮ−１倍する。
その後、任意のタップ数を有するＦＩＲフィルタを備えるＦＩＲフィルタ部２６（２６−１、２６−２、２６−３、２６−４）にてデジタルフィルタ処理が施されたうえで、シンボルマッピング部２７により、４次元ユークリッド空間に受信信号をマッピングする。受信部２ｇは、ＦＩＲフィルタ部２６（２６−１、２６−２、２６−３、２６−４）、シンボル判定部２８およびビット抽出部２９にて、上述した第４の実施形態におけるＤ＝４の場合と同様の処理を行うことにより、送信ビット列を復元する。
第７の実施形態に従った非対称シンボル配置を行うことによって、４次元ユークリッド空間上のシンボル配置を、チャンネル４軸を除く３次元ユークリッド空間上に射影した際に、３次元ユークリッド空間上のシンボル配置が３次元正方格子となる。これにより、３次元ユークリッド空間上で隣接するシンボルとのハミング距離が１となるようなビット割り当てが容易となる点が、第７の実施形態による光伝送システムの特徴である。
＜第８の実施形態＞
以下、本発明の第８の実施形態による光伝送システムについて、図面を参照しながら説明する。
第４の実施形態による光伝送システムは、１つのチャンネルが他のＤ−１チャンネルの信号品質劣化を肩代わりすることによって全体の信号品質を平準化し、光伝送システム全体における信号品質を改善する。一方、以下に説明する第８の実施形態による光伝送システムは、上述した第５の実施形態による光伝送システムと同様に、１チャンネルの信号品質劣化を残りのＤ−１チャンネルが肩代わりすることによって全体の信号品質を平準化し、光伝送システム全体における信号品質を改善することを特徴とする。
また、第８の実施形態による光伝送システムは、Ｄ＝５の場合を扱う。
［送信部の構成］
以下、光伝送システムの送信部（以下、「送信部１ｈ」という）の構成について説明する。第８の実施形態による光伝送システムの送信部構成は、図１３に示した第４の実施形態による光伝送システムの送信部構成において、Ｄ＝５とした場合と同様である。
送信部１ｈは、シンボルマッピング部１１において、５チャンネルのＮ値信号Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５を、５次元ユークリッド空間上に、５次元正方格子状にマッピングする。このマッピングにより、５チャンネルのＮ値信号Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５）はＮ５個のシンボルで表現されることとなる。ここで、Ａｄ＝０，１，２，…，Ｎ−１（ｄ＝１，２，３，４，５）である。以下において、顕著な信号品質劣化が現れるチャンネルのチャンネル番号をチャンネル５とする。
５チャンネルのＮ値信号Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５）は、以下のようにグループ分けがなされる。
［ＡＤ＝０の場合：グループ０］
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，０）
［ＡＤ＝１の場合：グループ１］
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，１）
………
［ＡＤ＝Ｎ−１の場合：グループＮ−１］
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ｎ−１）
次に、送信部１ｈは、非対称変換部１２において、シンボルＢ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５）のシンボル位置を、以下の変換規則に基づいて変換する。ここでは、Ａ５をグループ番号（Ａ５＝０，１，…，Ｎ−１）とする。
［変換規則］
Ａ５≡０（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５）
Ａ５≡１（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４＋０．５，Ａ５）
Ａ５≡２（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３＋０．５，Ａ４＋０．５，Ａ５）
Ａ５≡３（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３＋０．５，Ａ４，Ａ５）
Ａ５≡４（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２＋０．５，Ａ３＋０．５，Ａ４，Ａ５）
Ａ５≡５（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２＋０．５，Ａ３＋０．５，Ａ４＋０．５，Ａ５）
Ａ５≡６（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２＋０．５，Ａ３，Ａ４＋０．５，Ａ５）
Ａ５≡７（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，Ａ３，Ａ４＋０．５，Ａ５）
Ａ５≡８（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，Ａ３＋０．５，Ａ４＋０．５，Ａ５）
Ａ５≡９（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，Ａ３＋０．５，Ａ４，Ａ５）
Ａ５≡１０（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，Ａ３＋０．５，Ａ４，Ａ５）
Ａ５≡１１（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，Ａ３＋０．５，Ａ４＋０．５，Ａ５）
Ａ５≡１２（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，Ａ３，Ａ４＋０．５，Ａ５）
Ａ５≡１３（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５）
Ａ５≡１４（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，Ａ３，Ａ４，Ａ５）
Ａ５≡１５（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２＋０．５，Ａ３，Ａ４，Ａ５）
と変換する。
上記の変換規則は、（Ｄ−１）２ＱＡＭ（ここでは１６ＱＡＭ）のコンステレーションにグレイ符号を適用したうえで、ビット列００００を起点にコンステレーションを一筆書きでなぞった際のビット列の値に基づく変換に対応している。例えば、一筆書きでなぞるシンボルを、順番にシンボル０，１，…，１５とすると、シンボル２に割り当てられたビットは００１１であり、３番目と４番目のビットが１である。これを、Ａ３→Ａ３＋０．５、Ａ４→Ａ４＋０．５の変換と解釈することで、以下のような変換が得られる。
Ａ５≡２（ｍｏｄ１６）のとき、
Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３＋０．５，Ａ４＋０．５，Ａ５）
すべての１６ＱＡＭシンボルに対してこの解釈を適用することで、上記で示した変換規則が得られる。したがって、上記の変換規則は必ずしも一意に規則が定まるのではなく、１６ＱＡＭのコンステレーションの一筆書きの仕方に起因した自由度を有する。
次に、送信部１ｈは、ビット割り当て部１３にて各シンボルにビットを割り当てる。ここでは、Ｎ５個のシンボルにビットを割り当てるので、５Ｌｏｇ（Ｎ）ビットをＮ５個のシンボルに割り当てる。ここで、対数の底は２である。この際、送信部１ｈは、５次元ユークリッド空間にマッピングされたシンボルをチャンネル５軸以外（すなわち、チャンネル１軸、チャンネル２軸、チャンネル３軸およびチャンネル４軸）のチャンネル軸で張られる４次元ユークリッド空間に射影したうえで、隣接するシンボルとのハミング距離が１となるようにビット割り当てを行う。
このようなビット割り当てが行われることで、チャンネル５に対する信号品質劣化がシステムの品質劣化の支配的な要因である場合には、５次元ユークリッド空間上のシンボル配置で考えた場合であっても、疑似的にグレイ符号が成り立つ。すなわち、シンボル誤りに対するビット誤りが最小化されることとなる。
次に、送信部１ｈは、規格化部１４において、各基底（ここでは各チャンネル軸）の最大強度を１に規格化する。すなわち、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の値を１／（Ｎ−１＋０．５）倍し、Ａ５の値を１／（Ｎ−１）倍する。こうすることで、多次元符号化されたＮ５個のシンボルが生成される。
［受信部の構成］
以下、光伝送システムの受信部（以下、「受信部２ｈ」という）の構成について説明する。第８の実施形態による光伝送システムの受信部構成は、図１４に示した第４の実施形態による光伝送システムの受信部構成において、Ｄ＝５とした場合と同様である。
光ファイバ伝送路を伝搬してきた光信号は、波長分波器２１によって分波され、チャンネルごとに受光器２２（２２−１、２２−２、２２−３、２２−４、２２−５）によって直接検波される。検波された光信号はアナログ電気信号に変換され、ＡＤ変換部２３（２３−１、２３−２、２３−３、２３−４、２３−５）によってデジタル信号に変換される。受信部２ｈは、各規格化部２４（２４−１、２４−２、２４−３、２４−４、２４−５）で各デジタル信号の最大強度を１に規格化したうえで、第ｄ増倍部２５−ｄ（ｄ＝１，２，３，４）ではチャンネルｄのデジタル信号を２（Ｎ−０．５）倍し、第５増倍部２５−５ではチャンネル５のデジタル信号をＮ−１倍する。
その後、任意のタップ数を有するＦＩＲフィルタを備えるＦＩＲフィルタ部２６（２６−１、２６−２、２６−３、２６−４、２６−５）にてデジタルフィルタ処理が施されたうえで、シンボルマッピング部２７により、５次元ユークリッド空間に受信信号をマッピングする。受信部２ｈは、ＦＩＲフィルタ部２６（２６−１、２６−２、２６−３、２６−４、２６−５）、シンボル判定部２８およびビット抽出部２９にて、上述した第４の実施形態におけるＤ＝５の場合と同様の処理を行うことにより、送信ビット列を復元する。
第８の実施形態に従った非対称シンボル配置を行うことによって、５次元ユークリッド空間上のシンボル配置を、チャンネル５軸を除く４次元ユークリッド空間上に射影した際に、４次元ユークリッド空間上のシンボル配置が４次元正方格子となる。これにより、４次元ユークリッド空間上で隣接するシンボルとのハミング距離が１となるようなビット割り当てが容易となる点が、第８の実施形態による光伝送システムの特徴である。
＜第９の実施形態＞
上述した第１の実施形態〜第８の実施形態による光伝送システムの受信部は、シンボル判定部２８において、前記受信信号と各シンボル点とのユークリッド距離を算出し、最も値の小さいシンボルを最近接シンボルとみなし、判定後のシンボルとした。一方、以下に説明する第９の実施形態による光伝送システムの受信部（以下、「受信部２ｉ」という）は、シンボル判定部２８において、受信信号の尤度が最も大きいシンボルを最近接シンボルＳ＝（ｓ１，ｓ２，…，ｓＤ）とし、判定後のシンボルとする。
具体的には、受信部２ｉは、任意のトレーニングシーケンスを用いて各シンボルを送信した際の受信信号の値を計測することで、各送信シンボルに対する受信信号の頻度分布を得る。頻度分布の度数（発生確率）が、各送信シンボルの尤度である。受信部２ｉは、受信信号に対して、その受信信号における各シンボルの尤度を比較し、尤度が最大となるシンボルを判定後シンボルとする。
図２１に、尤度のイメージを示す。受信部２ｉは、トレーニングシーケンス等を用いることで、事前に分布Ａ，Ｂを得る。例えば、受信部２ｉは、受信信号レベルｃの信号を受信した場合、分布Ａよりも分布Ｂの方がｃにおいてより高い尤度を示すため、送信シンボルとしてシンボルＢが送信されたものとみなし、シンボルＢを判定後シンボルとする。
このように尤度に基づいたシンボル判定を実施することで、各チャンネルにおける信号品質劣化の度合いを考慮したシンボル判定が実現される。これにより、上述した第１の実施形態〜第８の実施形態による光伝送システムによるシンボル判定と比べて、より汎用性の高いシンボル判定が可能となることが、第９の実施形態による光伝送システムの特徴である。
以上説明したように、本発明の第１の実施形態〜第９の実施形態による光伝送システムは、強度変調信号を伝送する複数のチャンネルから適切なチャンネルの組を抽出し、そのチャンネルの組に対して多次元符号化変調を適用する。具体的には、光伝送システムは、多チャンネル多値光信号の光送信装置において、ＤチャンネルのＮ値信号をＤ次元ユークリッド空間上にＤ次元正方格子状にマッピングし、マッピングされたシンボル配置に対して、信号品質の劣化が大きいチャンネルの軸方向のシンボル位置毎に、信号品質の劣化が小さいチャンネルの軸方向のシンボル位置をＮ値の格子間隔より小さい距離だけ交互にずらず変換を行う。
これにより、本発明の第１の実施形態〜第９の実施形態による光伝送システムは、各チャンネル間で信号品質にばらつきがある場合であっても、信号品質の劣化が大きいチャンネルの影響を低減し、システム全体における信号品質を改善することができる。
なお、上述した第１の実施形態〜第９の実施形態による光伝送システムにおいては、チャンネルを波長チャンネルであるものとして説明したが、チャンネルは必ずしも波長チャンネルに限定される必要はない。例えば、位相（同相、直交）や偏波、ファイバコア／モード、時間スロット等、互いに直交する任意の自由度をチャンネルとすることが可能である。したがって、光変調についても、必ずしも光強度に対する変調に限られるものではなく、光位相変調または光偏波変調であってもよい。また、本発明は、直接検波方式のみならず、コヒーレント検波方式に対しても適用することが可能である。
なお、上述した実施形態における光伝送システムの一部または全部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この制御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。
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、光伝送システムに内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、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のことをいう。
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信回線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
また、上述した実施形態における光伝送システムの一部または全部を、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路として実現してもよい。光伝送システムの各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
１ａ…送信部、１ｄ…送信部、２ａ…受信部、２ｄ…受信部、１１…シンボルマッピング部、１２…非対称変換部、１４…規格化部、１５…ＤＡ変換部、１６（１６−１、１６−２、…、１６−Ｄ）…光強度変調器、１７（１７−１、１７−２、…、１７−Ｄ）…レーザ光源、１８…波長合波器、２１…波長分波器、２２（２２−１、２２−２、…、２２−Ｄ）…受光器、２３（２３−１、２３−２、…、２３−Ｄ）…ＡＤ変換部、２４（２４−１、２４−２、…、２４−Ｄ）…規格化部、２５（２５−１、２５−２、…、２５−Ｄ）…増倍部（第１増倍部、第２増倍部、…、第Ｄ増倍部）、２６（２６−１、２６−２、…、２６−Ｄ）…ＦＩＲフィルタ部、２７…シンボルマッピング部、２８…シンボル判定部、２９…ビット抽出部

Claims (13)

  1. 光ファイバ伝送路を介して接続される送信部と受信部の間で、Ｄ個のチャンネルを介して光信号を伝送する光伝送システムにおいて、
    前記送信部は、
    ＤチャンネルのＮ値信号Ａ１，Ａ２，…，ＡＤを、Ｄ次元ユークリッド空間上に、Ｄ次元正方格子状にマッピングするシンボルマッピング部と、
    マッピングされたシンボルを各チャンネル軸に対して非対称なシンボル配置に変換する非対称変換部と、
    各シンボルにビットを割り当てるビット割り当て部と、
    各チャンネルの最大強度を１に規格化する規格化部と、
    チャンネルｄのＮ値信号であるＡｄ（ｄ＝１，２，…，Ｄ）のデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換部と、
    前記ＤＡ変換部から送出される前記アナログ信号を用いて、レーザ光源から送出された光に変調を施すことで、前記アナログ信号と同様の光変調信号を生成する光変調器と、
    を備え、
    前記受信部は、
    各チャンネルの光信号を直接検波もしくはコヒーレント検波することでアナログ電気信号を生成する受光器と、
    各アナログ電気信号を各デジタル信号に変換するＡＤ変換部と、
    各デジタル信号の最大強度を１に規格化する規格化部と、
    最も信号品質劣化の小さいチャンネルであるチャンネル１のデジタル信号をＮ−１倍する第１増倍部と、
    チャンネルｄ（ｄ＝２，３，…，Ｄ）のデジタル信号をそれぞれ２（Ｎ−０．５）倍するＤ−１個の第２増倍部と、
    任意のタップ数を有し、デジタルフィルタ処理を施すＦＩＲフィルタ部と、
    Ｄ次元ユークリッド空間に受信信号をマッピングするシンボルマッピング部と、
    前記受信信号と各シンボル点とのユークリッド距離が最小となるシンボル、もしくは受信信号の尤度が最大となるシンボルを、判定後のシンボルとするシンボル判定部と、
    前記送信部によって設定されたビット割り当てに基づいて、判定後のシンボルＳからビット情報を抽出し、送信ビット列を復元するビット抽出部と、
    を備える光伝送システム。
  2. 光ファイバ伝送路を介して接続される光受信装置へ、Ｄ個のチャンネルを介して光信号を送信する光送信装置において、
    ＤチャンネルのＮ値信号Ａ １ ，Ａ ２ ，…，Ａ Ｄ を、Ｄ次元ユークリッド空間上に、Ｄ次元正方格子状にマッピングするシンボルマッピング部と、
    マッピングされたシンボルを各チャンネル軸に対して非対称なシンボル配置に変換する非対称変換部と、
    各シンボルにビットを割り当てるビット割り当て部と、
    各チャンネルの最大強度を１に規格化する規格化部と、
    チャンネルｄのＮ値信号であるＡ ｄ （ｄ＝１，２，…，Ｄ）のデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換部と、
    前記ＤＡ変換部から送出される前記アナログ信号を用いて、レーザ光源から送出された光に変調を施すことで、前記アナログ信号と同様の光変調信号を生成する光変調器と、
    を備え、
    前記非対称変換部は、Ａ１以外の成分の和が奇数となるシンボルに対してシンボル位置をＢ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，…，ＡＤ）に変換する
    光送信装置。
  3. 光ファイバ伝送路を介して接続される請求項２に記載の光送信装置から、Ｄ個のチャンネルを介して光信号を受信する光受信装置において、
    各チャンネルの光信号を直接検波もしくはコヒーレント検波することでアナログ電気信号を生成する受光器と、
    各アナログ電気信号を各デジタル信号に変換するＡＤ変換部と、
    各デジタル信号の最大強度を１に規格化する規格化部と、
    最も信号品質劣化の小さいチャンネルであるチャンネル１のデジタル信号をＮ−１倍する第１増倍部と、
    チャンネルｄ（ｄ＝２，３，…，Ｄ）のデジタル信号をそれぞれ２（Ｎ−０．５）倍するＤ−１個の第２増倍部と、
    任意のタップ数を有し、デジタルフィルタ処理を施すＦＩＲフィルタ部と、
    Ｄ次元ユークリッド空間に受信信号をマッピングするシンボルマッピング部と、
    前記受信信号と各シンボル点とのユークリッド距離が最小となるシンボル、もしくは受信信号の尤度が最大となるシンボルを、判定後のシンボルとするシンボル判定部と、
    前記光送信装置によって設定されたビット割り当てに基づいて、判定後のシンボルＳからビット情報を抽出し、送信ビット列を復元するビット抽出部と、
    を備える光受信装置。
  4. 光ファイバ伝送路を介して接続される光受信装置へ、Ｄ個のチャンネルを介して光信号を送信する光送信装置において、
    ＤチャンネルのＮ値信号Ａ １ ，Ａ ２ ，…，Ａ Ｄ を、Ｄ次元ユークリッド空間上に、Ｄ次元正方格子状にマッピングするシンボルマッピング部と、
    マッピングされたシンボルを各チャンネル軸に対して非対称なシンボル配置に変換する非対称変換部と、
    各シンボルにビットを割り当てるビット割り当て部と、
    各チャンネルの最大強度を１に規格化する規格化部と、
    チャンネルｄのＮ値信号であるＡ ｄ （ｄ＝１，２，…，Ｄ）のデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換部と、
    前記ＤＡ変換部から送出される前記アナログ信号を用いて、レーザ光源から送出された光に変調を施すことで、前記アナログ信号と同様の光変調信号を生成する光変調器と、
    を備え、
    前記非対称変換部は、以下の変換規則に基づいてシンボル位置を変換する
    光送信装置。
    ［変換規則］
    ＡＤ≡０（ｍｏｄ（１＋（Ｄ−１）（Ｄ−２）／２））のときは、なにもしない。
    ＡＤ≡Ｇ（ｍｏｄ（１＋（Ｄ−１）（Ｄ−２）／２））のとき、
    Ａａ→Ａａ＋０．５
    Ａｂ→Ａｂ＋０．５
    と変換する。
    ここで、
    ＡＤ：グループ番号（ＡＤ＝０，１，…，Ｎ−１）、
    （Ｄ−１）（Ｄ−２）／２：Ｄ−１次元ユークリッド空間内の任意の２つの基底（チャンネル軸）が張る平面の、定義可能な数、
    Ｇ：基底ａ（チャンネルａ軸）と基底ｂ（チャンネルｂ軸）で張られる平面、
    Ｄ：最も信号品質劣化の大きいチャンネル、
    である。
  5. 光ファイバ伝送路を介して接続される請求項４に記載の光送信装置から、Ｄ個のチャンネルを介して光信号を受信する光受信装置において、
    各チャンネルの光信号を直接検波もしくはコヒーレント検波することでアナログ電気信号を生成する受光器と、
    各アナログ電気信号を各デジタル信号に変換するＡＤ変換部と、
    各デジタル信号の最大強度を１に規格化する規格化部と、
    チャンネルｄ（ｄ＝１，２，…，Ｄ−１）のデジタル信号をそれぞれ２（Ｎ−０．５）倍するＤ−１個の第１増倍部と、
    最も信号品質劣化の大きいチャンネルであるチャンネルＤのデジタル信号をＮ−１倍する第２増倍部と、
    任意のタップ数を有し、デジタルフィルタ処理を施すＦＩＲフィルタ部と、
    Ｄ次元ユークリッド空間に受信信号をマッピングするシンボルマッピング部と、
    前記受信信号と各シンボル点とのユークリッド距離が最小となるシンボル、もしくは受信信号の尤度が最大となるシンボルを、判定後のシンボルとするシンボル判定部と、
    前記光送信装置によって設定されたビット割り当てに基づいて、判定後のシンボルＳからビット情報を抽出し、送信ビット列を復元するビット抽出部と、
    を備える光受信装置。
  6. 光ファイバ伝送路を介して接続される光受信装置へ、Ｄ個のチャンネルを介して光信号を送信する光送信装置において、
    ＤチャンネルのＮ値信号Ａ １ ，Ａ ２ ，…，Ａ Ｄ を、Ｄ次元ユークリッド空間上に、Ｄ次元正方格子状にマッピングするシンボルマッピング部と、
    マッピングされたシンボルを各チャンネル軸に対して非対称なシンボル配置に変換する非対称変換部と、
    各シンボルにビットを割り当てるビット割り当て部と、
    各チャンネルの最大強度を１に規格化する規格化部と、
    チャンネルｄのＮ値信号であるＡ ｄ （ｄ＝１，２，…，Ｄ）のデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換部と、
    前記ＤＡ変換部から送出される前記アナログ信号を用いて、レーザ光源から送出された光に変調を施すことで、前記アナログ信号と同様の光変調信号を生成する光変調器と、
    を備え、
    Ｄ＝３の場合において、
    前記非対称変換部は、以下の変換規則に基づいてシンボル位置を変換する
    光送信装置。
    ［変換規則］
    Ａ３≡０（ｍｏｄ４）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３）
    Ａ３≡１（ｍｏｄ４）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，Ａ３）
    Ａ３≡２（ｍｏｄ４）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，Ａ３）
    Ａ３≡３（ｍｏｄ４）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１，Ａ２＋０．５，Ａ３）
    と変換する。
  7. 光ファイバ伝送路を介して接続される請求項６に記載の光送信装置から、Ｄ個のチャンネルを介して光信号を受信する光受信装置において、
    各チャンネルの光信号を直接検波もしくはコヒーレント検波することでアナログ電気信号を生成する受光器と、
    各アナログ電気信号を各デジタル信号に変換するＡＤ変換部と、
    各デジタル信号の最大強度を１に規格化する規格化部と、
    チャンネルｄ（ｄ＝１，２）のデジタル信号を２（Ｎ−０．５）倍する２個の第１増倍部と、
    最も信号品質劣化の大きいチャンネルであるチャンネル３のデジタル信号をＮ−１倍する第２増倍部と、
    任意のタップ数を有し、デジタルフィルタ処理を施すＦＩＲフィルタ部と、
    ３次元ユークリッド空間に受信信号をマッピングするシンボルマッピング部と、
    前記受信信号と各シンボル点とのユークリッド距離が最小となるシンボル、もしくは受信信号の尤度が最大となるシンボルを、判定後のシンボルとするシンボル判定部と、
    前記光送信装置によって設定されたビット割り当てに基づいて、判定後のシンボルＳからビット情報を抽出し、送信ビット列を復元するビット抽出部と、
    を備える光受信装置。
  8. 光ファイバ伝送路を介して接続される光受信装置へ、Ｄ個のチャンネルを介して光信号を送信する光送信装置において、
    ＤチャンネルのＮ値信号Ａ １ ，Ａ ２ ，…，Ａ Ｄ を、Ｄ次元ユークリッド空間上に、Ｄ次元正方格子状にマッピングするシンボルマッピング部と、
    マッピングされたシンボルを各チャンネル軸に対して非対称なシンボル配置に変換する非対称変換部と、
    各シンボルにビットを割り当てるビット割り当て部と、
    各チャンネルの最大強度を１に規格化する規格化部と、
    チャンネルｄのＮ値信号であるＡ ｄ （ｄ＝１，２，…，Ｄ）のデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換部と、
    前記ＤＡ変換部から送出される前記アナログ信号を用いて、レーザ光源から送出された光に変調を施すことで、前記アナログ信号と同様の光変調信号を生成する光変調器と、
    を備え、
    Ｄ＝４の場合において、
    前記非対称変換部は、以下の規則に基づいてシンボル位置を変換する
    光送信装置。
    ［変換規則］
    Ａ４≡０（ｍｏｄ８）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４）
    Ａ４≡１（ｍｏｄ８）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，Ａ３，Ａ４）
    Ａ４≡２（ｍｏｄ８）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，Ａ３，Ａ４）
    Ａ４≡３（ｍｏｄ８）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１，Ａ２＋０．５，Ａ３，Ａ４）
    Ａ４≡４（ｍｏｄ８）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１，Ａ２＋０．５，Ａ３＋０．５，Ａ４）
    Ａ４≡５（ｍｏｄ８）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，Ａ３＋０．５，Ａ４）
    Ａ４≡６（ｍｏｄ８）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，Ａ３＋０．５，Ａ４）
    Ａ４≡７（ｍｏｄ８）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３＋０．５，Ａ４）
    と変換する。
  9. 光ファイバ伝送路を介して接続される請求項８に記載の光送信装置から、Ｄ個のチャンネルを介して光信号を受信する光受信装置において、
    各チャンネルの光信号を直接検波もしくはコヒーレント検波することでアナログ電気信号を生成する受光器と、
    各アナログ電気信号を各デジタル信号に変換するＡＤ変換部と、
    各デジタル信号の最大強度を１に規格化する規格化部と、
    チャンネルｄ（ｄ＝１，２，３）のデジタル信号を２（Ｎ−０．５）倍する３個の第１増倍部と、
    最も信号品質劣化の大きいチャンネルであるチャンネル４のデジタル信号をＮ−１倍する第２増倍部と、
    任意のタップ数を有し、デジタルフィルタ処理を施すＦＩＲフィルタ部と、
    ４次元ユークリッド空間に受信信号をマッピングするシンボルマッピング部と、
    前記受信信号と各シンボル点とのユークリッド距離が最小となるシンボル、もしくは受信信号の尤度が最大となるシンボルを、判定後のシンボルとするシンボル判定部と、
    前記光送信装置によって設定されたビット割り当てに基づいて、判定後のシンボルＳからビット情報を抽出し、送信ビット列を復元するビット抽出部と、
    を備える光受信装置。
  10. 光ファイバ伝送路を介して接続される光受信装置へ、Ｄ個のチャンネルを介して光信号を送信する光送信装置において、
    ＤチャンネルのＮ値信号Ａ １ ，Ａ ２ ，…，Ａ Ｄ を、Ｄ次元ユークリッド空間上に、Ｄ次元正方格子状にマッピングするシンボルマッピング部と、
    マッピングされたシンボルを各チャンネル軸に対して非対称なシンボル配置に変換する非対称変換部と、
    各シンボルにビットを割り当てるビット割り当て部と、
    各チャンネルの最大強度を１に規格化する規格化部と、
    チャンネルｄのＮ値信号であるＡ ｄ （ｄ＝１，２，…，Ｄ）のデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換部と、
    前記ＤＡ変換部から送出される前記アナログ信号を用いて、レーザ光源から送出された光に変調を施すことで、前記アナログ信号と同様の光変調信号を生成する光変調器と、
    を備え、
    Ｄ＝５の場合において、
    前記非対称変換部は、以下の規則に基づいてシンボル位置を変換する
    光送信装置。
    ［変換規則］
    Ａ５≡０（ｍｏｄ１６）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５）
    Ａ５≡１（ｍｏｄ１６）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４＋０．５，Ａ５）
    Ａ５≡２（ｍｏｄ１６）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３＋０．５，Ａ４＋０．５，Ａ５）
    Ａ５≡３（ｍｏｄ１６）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１，Ａ２，Ａ３＋０．５，Ａ４，Ａ５）
    Ａ５≡４（ｍｏｄ１６）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１，Ａ２＋０．５，Ａ３＋０．５，Ａ４，Ａ５）
    Ａ５≡５（ｍｏｄ１６）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１，Ａ２＋０．５，Ａ３＋０．５，Ａ４＋０．５，Ａ５）
    Ａ５≡６（ｍｏｄ１６）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１，Ａ２＋０．５，Ａ３，Ａ４＋０．５，Ａ５）
    Ａ５≡７（ｍｏｄ１６）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，Ａ３，Ａ４＋０．５，Ａ５）
    Ａ５≡８（ｍｏｄ１６）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，Ａ３＋０．５，Ａ４＋０．５，Ａ５）
    Ａ５≡９（ｍｏｄ１６）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，Ａ３＋０．５，Ａ４，Ａ５）
    Ａ５≡１０（ｍｏｄ１６）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，Ａ３＋０．５，Ａ４，Ａ５）
    Ａ５≡１１（ｍｏｄ１６）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，Ａ３＋０．５，Ａ４＋０．５，Ａ５）
    Ａ５≡１２（ｍｏｄ１６）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，Ａ３，Ａ４＋０．５，Ａ５）
    Ａ５≡１３（ｍｏｄ１６）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５）
    Ａ５≡１４（ｍｏｄ１６）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１＋０．５，Ａ２＋０．５，Ａ３，Ａ４，Ａ５）
    Ａ５≡１５（ｍｏｄ１６）のとき、
    Ｂ＝（Ａ１，Ａ２＋０．５，Ａ３，Ａ４，Ａ５）
    と変換する。
  11. 光ファイバ伝送路を介して接続される請求項１０に記載の光送信装置から、Ｄ個のチャンネルを介して光信号を受信する光受信装置において、
    各チャンネルの光信号を直接検波もしくはコヒーレント検波することでアナログ電気信号を生成する受光器と、
    各アナログ電気信号を各デジタル信号に変換するＡＤ変換部と、
    各デジタル信号の最大強度を１に規格化する規格化部と、
    チャンネルｄ（ｄ＝１，２，３，４）のデジタル信号を２（Ｎ−０．５）倍する４個の第１増倍部と、
    最も信号品質劣化の大きいチャンネルであるチャンネル５のデジタル信号をＮ−１倍する第２増倍部と、
    任意のタップ数を有し、デジタルフィルタ処理を施すＦＩＲフィルタ部と、
    ５次元ユークリッド空間に受信信号をマッピングするシンボルマッピング部と、
    前記受信信号と各シンボル点とのユークリッド距離が最小となるシンボル、もしくは受信信号の尤度が最大となるシンボルを、判定後のシンボルとするシンボル判定部と、
    前記光送信装置によって設定されたビット割り当てに基づいて、判定後のシンボルＳからビット情報を抽出し、送信ビット列を復元するビット抽出部と、
    を備える光受信装置。
  12. 前記ビット割り当て部は、チャンネル軸方向以外の方向に隣接するシンボルとのハミング距離が１となるようにビット割り当てを行う
    請求項２、請求項４、請求項６、請求項８、および請求項１０のうちいずれか一項に記載の光送信装置。
  13. 前記ビット割り当て部は、Ｄ次元ユークリッド空間上に配置したシンボルをチャンネルＤ以外のチャンネル軸で張られたＤ−１次元ユークリッド空間に射影し、Ｄ−１次元ユークリッド空間上で隣接するシンボルとのハミング距離が１となるようにビット割り当てを行う
    請求項２、請求項４、請求項６、請求項８、および請求項１０のうちいずれか一項に記載の光送信装置。
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