光送受信システム及び光送受信方法
【課題】主に確率論的に振舞う劣化に対して耐力を向上させることのできる光送受信システムを実現することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る光送受信システムは、ｍ個の信号列をｎ個の信号列にインタリーブ組み替えするインタリーブコーダと、インタリーブコーダからのインタリーブ組み替えされたｎ個の信号列をそれぞれ異なる波長でｎ個の光変調信号に光変調するｎ個の光変調回路と、ｎ個の光変調回路からの光変調されたｎ個の光変調信号を波長多重して光ファイバに送出する合波回路と、を備える光送信装置及び、光ファイバからの波長多重されたｎ個の光変調信号を受信してｎ個の波長ごとに波長分波する分波回路と、分波回路からの波長分波されたｎ個の光変調信号をそれぞれｎ個の信号列に光検波するｎ個の光検波回路と、ｎ個の光検波回路からの光検波されたｎ個の信号列をｍ個の信号列にインタリーブ組み戻しするインタリーブデコーダと、を備える。
【解決手段】本発明に係る光送受信システムは、ｍ個の信号列をｎ個の信号列にインタリーブ組み替えするインタリーブコーダと、インタリーブコーダからのインタリーブ組み替えされたｎ個の信号列をそれぞれ異なる波長でｎ個の光変調信号に光変調するｎ個の光変調回路と、ｎ個の光変調回路からの光変調されたｎ個の光変調信号を波長多重して光ファイバに送出する合波回路と、を備える光送信装置及び、光ファイバからの波長多重されたｎ個の光変調信号を受信してｎ個の波長ごとに波長分波する分波回路と、分波回路からの波長分波されたｎ個の光変調信号をそれぞれｎ個の信号列に光検波するｎ個の光検波回路と、ｎ個の光検波回路からの光検波されたｎ個の信号列をｍ個の信号列にインタリーブ組み戻しするインタリーブデコーダと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長多重を利用して光ファイバ伝搬による信号劣化を軽減する光送受信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光伝送システムの基幹網では、チャネルあたり１００Ｇｂｐｓ級の次世代の光伝送技術として、偏波直交多重四値位相変調（ＤＰ−ＱＰＳＫ：Ｄｕａｌ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）及びディジタルコヒーレント検波を組み合わせた技術の導入準備が進められている。商用の光伝送システムにおいて、偏波多重技術が本格的に導入されるのは初めてである。さらに、将来的にはチャネルあたり１００Ｇｂｐｓを超える伝送能力の需要が高まるため、今後も伝送速度の上昇、すなわち、シンボルあたりの多値化およびシンボルレートの上昇が続くものと予想される。しかし、将来的な光伝送システムにおいては、このような高速変調かつ偏波多重された光信号は、さまざまな要因による信号劣化を受けやすくなり、伝送距離の制限といった、光伝送システムを構築する上での要求条件が今後ますます厳しくなっていくものと予想される。
【０００３】
信号劣化の要因を大別すると、決定論的に働くものと確率論的に働くものとに二分される。後者としては偏波依存損失（ＰＤＬ：Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｌｏｓｓ）や偏波モード分散（ＰＭＤ：Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）などが挙げられる。これらは、波長および時間に応じて大きさが変わり（例えば、非特許文献１参照。）、その頻度は特定の確率密度分布に従うことが知られている（例えば、非特許文献２参照。）。これらの要因による信号劣化をここでは偏波起因劣化と総称することにする。
【０００４】
偏波起因劣化は、その確率論的な振る舞いから、信号劣化の補償の際には一般に大きな困難が伴う。ところが、前述のディジタルコヒーレント検波の構成要素であるディジタル信号処理（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）回路においては、適応型ブラインド等化処理アルゴリズムを用いて、ＰＭＤによる時変動性の信号劣化の補償を行うことができるとされている（例えば、非特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｍｉｓｈａ Ｂｏｒｏｄｉｔｓｋｙ，Ｍｉｓｈａ Ｂｒｏｄｓｋｙ，Ｎｉｃｈｏｌａｓ Ｊ．Ｆｒｉｇｏ，Ｐｅｔｅｒ Ｍａｇｉｌｌ，ａｎｄ Ｌ．Ｒａｄｄａｔｚ，“Ｉｎ−Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−Ｍｏｄｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｔｏ Ｂｉｔ−Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ”，ＩＥＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ．１５，ＮＯ．４，ｐｐ．５７２−５７４，ＡＰＲＩＬ ２００３
【非特許文献２】ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｇ．６８０，“Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｅｌｅｍｅｎｔｓ”，２００７
【非特許文献３】Ｏｌｇａ Ｖａｓｓｉｌｉｅｖａ，Ｉｎｗｏｏｎｇ Ｋｉｍ， Ｔａｋａｏ Ｎａｉｔｏ，“Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｐｌａｙ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ａｎｄ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｌｏｓｓ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｎ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ”，ＥＣＯＣ ２０１０ Ｐ４．０８
【非特許文献４】Ｍ．Ｓｈｔａｉｆ ｅｔ ａｌ．，ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．１２，ｎｏ．１，ｐｐ．５３−５５，２０００．
【非特許文献５】Ｊｏｈｎ Ｃａｍｅｒｏｎ，Ｘｉａｏｙｉ Ｂａｏ，Ｊｏｈｎ Ｓｔｅａｒｓ，“Ｔｉｍｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｍｏｄｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｆｏｒ ａｅｒｉａｌ ａｎｄ ｂｕｒｉｅｄ ｃａｂｌｅｓ”，ＯＦＣ‘９８， ＷＭ５１
【非特許文献６】木坂他，“ＰＭＤによる伝送特性劣化に対するＦＥＣの効果”，Ｂ−１０−９１，２０００年電子通信学会通信ソサエティ大会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＤＳＰ回路による補償は、ＰＭＤによるシンボル間干渉の補償には有効であるが、ＰＤＬがもたらす光信号対雑音比の劣化の補償には有効ではない（例えば、非特許文献３参照。）。さらに、今後、より高速、より経済的な光信号のトランスポート能力向上を目指す光伝送システムにおいては、偏波多重方式の導入や光信号のシンボルレートの上昇、ノード通過数の増加、伝送距離の延伸などの状況が予想され、ＰＤＬなどによる偏波起因劣化はシステム設計の上で現在以上に深刻な懸念材料となる。従って、偏波起因劣化を緩和することができる耐力向上策が求められているという課題がある。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、主に確率論的に振舞う劣化、例えば、偏波起因劣化等に対して耐力を向上させることのできる光送受信システム及び光送受信方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために本発明は、信号列間でインタリーブ組み替え及び組み戻しする波長多重伝送システムである。具体的には、ｍ個（ｍ：２以上の整数）の信号列をｎ個（ｎ：２以上の整数）の信号列にインタリーブ組み替えするインタリーブコーダと、前記インタリーブコーダからのインタリーブ組み替えされたｎ個の信号列でそれぞれ異なる波長の搬送光を光変調して、ｎ個の光変調信号を出力するｎ個の光変調回路と、前記ｎ個の光変調回路からのｎ個の光変調信号を波長多重して光ファイバに送出する合波回路と、を備える光送信装置及び、前記光ファイバからの前記波長多重されたｎ個の光変調信号を受信してｎ個の波長ごとに波長分波する分波回路と、前記分波回路からの波長分波されたｎ個の光変調信号をそれぞれ光検波してｎ個の信号列を出力するｎ個の光検波回路と、前記ｎ個の光検波回路からの光検波されたｎ個の信号列をｍ個の信号列にインタリーブ組み戻しするインタリーブデコーダと、を備える光受信装置を有する光送受信システムである。
【０００９】
本発明により、波長に応じて劣化量の異なる、例えば、偏波起因劣化等に対して、耐力を向上させることができる。
【００１０】
ここで、インタリーブ組み替えとは、ｍ個（ｍ：２以上の整数）の信号列の間で、情報単位で互いに入れ換え、新たなｎ個（ｎ：２以上の整数）の信号列を生成することをいう。インタリーブ組み戻しとは、逆に、インタリーブ組み替えされたｎ個の信号列からｍ個の信号列を再生することをいう。
【００１１】
本発明において、前記光送信装置は、前記インタリーブコーダの前に、前記ｍ個の信号列を前方誤り訂正符号化する前方誤り訂正コーダを備え、前記光受信装置は、前記インタリーブデコーダの後に、前記ｍ個の信号列を前方誤り訂正復号化する前方誤り訂正デコーダを備えてもよい。
【００１２】
本発明により、バースト誤りに対して、前方誤り訂正能力を高めることができる。
【００１３】
本発明において、前記異なる波長の搬送光の波長間隔は、確率的な伝送特性の劣化の振る舞いが独立とみなせる波長間隔以上でもよい。
【００１４】
本発明において、前記異なる波長の搬送光の波長間隔Δλは、以下の式（１）及び式（２）で表される
Δｆ＝０．６４／＜τ＞ （１）
Δλ＝Δｆ・λ２／ｖ （２）
以上が望ましい。
但し、Δｆは前記異なる波長の搬送光の周波数間隔、＜τ＞は伝送路の偏波モード間の群遅延時間差の平均値、λは搬送光の波長、ｖは光ファイバ中での光変調信号の群速度である。
【００１５】
このような目的を達成するために本発明は、信号列間でインタリーブ組み替え及び組み戻しする波長多重伝送方法である。具体的には、ｍ個（ｍ：２以上の整数）の信号列をｎ個（ｎ：２以上の整数）の信号列にインタリーブ組み替えし、前記インタリーブ組み替えされたｎ個の信号列でそれぞれ異なる波長の搬送光を光変調してｎ個の光変調信号を出力し、前記ｎ個の光変調信号を波長多重して光ファイバに送出し、前記光ファイバからの前記波長多重されたｎ個の光変調信号を受信してｎ個の波長ごとに波長分波し、前記波長分波されたｎ個の光変調信号をそれぞれ光検波してｎ個の信号列を出力し、前記光検波されたｎ個の信号列をｍ個の信号列にインタリーブ組み戻しする光送受信方法である。
【００１６】
本発明により、波長に応じて劣化量の異なる、例えば、偏波起因劣化等に対して、耐力を向上させることができる。
【００１７】
ここで、インタリーブ組み替えとは、ｍ個（ｍ：２以上の整数）の信号列の間で、情報単位で互いに入れ換え、新たなｎ個（ｎ：２以上の整数）の信号列を生成することをいう。インタリーブ組み戻しとは、逆に、インタリーブ組み替えされたｎ個の信号列からｍ個の信号列を再生することをいう。
【００１８】
本発明において、インタリーブ組み替えする前に、前記ｍ個の信号列を前方誤り訂正符号化し、インタリーブ組み戻しした後に、前記ｍ個の信号列を前方誤り訂正復号化することでもよい。
【００１９】
本発明により、バースト誤りに対して、前方誤り訂正能力を高めることができる。
【００２０】
本発明において、前記異なる波長の搬送光の波長間隔は、確率的な伝送特性の劣化の振る舞いが独立とみなせる波長間隔以上でもよい。
【００２１】
本発明において、前記異なる波長の搬送光の波長間隔Δλは、以下の式（１）及び式（２）で表される
Δｆ＝０．６４／＜τ＞ （１）
Δλ＝Δｆ・λ２／ｖ （２）
以上が望ましい。
但し、Δｆは前記異なる波長の搬送光の周波数間隔、＜τ＞は伝送路の偏波モード間の群遅延時間差の平均値、λは搬送光の波長、ｖは光ファイバ中での光変調信号の群速度である。
【発明の効果】
【００２２】
以上述べたように、本発明によれば、主に確率論的に振舞う劣化、例えば、偏波起因劣化等に対して耐力を向上させることができる光送受信システム及び光送受信方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明を適用した光送受信システムの構成例を表す図である。
【図２】インタリーブ組み替え及びインタリーブ組み戻しを説明する図である。
【図３】インタリーブ組み替え及びインタリーブ組み戻しを説明する図である。
【図４】インタリーブ組み替え及びインタリーブ組み戻しを説明する図である。
【図５】さらに前方誤り訂正技術を適用した光送受信システムの構成例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２５】
（実施の形態１）
本実施の形態では、送信側で、ｍ個（ｍ：２以上の整数）の信号列をｎ個（ｎ：２以上の整数）の信号列にインタリーブ組み替えし、インタリーブ組み替えされたｎ個の信号列でそれぞれ異なる波長の搬送光を光変調してｎ個の光変調信号を出力し、光変調されたｎ個の光変調信号を波長多重して光ファイバに送出する。受信側では、光ファイバからの波長多重されたｎ個の光変調信号を受信してｎ個の波長ごとに波長分波し、波長分波されたｎ個の光変調信号をそれぞれ光検波してｎ個の信号列を出力し、光検波されたｎ個の信号列をｍ個の信号列にインタリーブ組み戻しする。
【００２６】
本実施の形態における装置構成例を図１に示す。図１は、異なる信号列間でインタリーブする光送受信システムの例である。１００は光送信装置、１０１はインタリーブコーダ、１０２は光変調回路、１０３は合波回路、２００は光受信装置、２０１はインタリーブデコーダ、２０２は光検波回路、２０３は分波回路、３００は光ファイバである。
【００２７】
光送信装置１００は、インタリーブコーダ１０１と、ｎ個の光変調回路１０２と、合波回路１０３とを備える。光受信装置２００は、分波回路２０３と、ｎ個の光検波回路２０２と、インタリーブデコーダ２０１とを備える。光送信装置１００と光受信装置２００とは光ファイバ３００で接続されている。
【００２８】
インタリーブコーダ１０１は、ｍ個の信号列をｎ個の信号列にインタリーブ組み替えする。インタリーブ組み替えとは、ｍ個の信号列の間で、情報単位で互いに入れ換え、新たなｎ個の信号列を生成することをいう。ｎ個の光変調回路１０２は、インタリーブコーダ１０１でインタリーブ組み替えされたｎ個の信号列で、それぞれ異なる波長（λ１〜λｎ）の搬送光を光変調してｎ個の光変調信号を出力する。変調形式は問わない。合波回路１０３は、ｎ個の光変調回路１０２からのｎ個の光変調信号を波長多重して光ファイバ３００に向けて送出する。
【００２９】
ｎ個の信号列は、それぞれ異なる波長で伝送されることとなり、それぞれの波長で異なる信号劣化を被る。
【００３０】
分波回路２０３は、光ファイバ３００からの波長多重されたｎ個の光変調信号をｎ個の波長ごとに波長分波する。ｎ個の光検波回路２０２は分波回路２０３で波長分波されたｎ個の光変調信号をそれぞれ光検波して、ｎ個の信号列を出力する。検波方式は問わない。光変調回路１０２で光変調された光変調信号を元の信号列に再現できればよい。インタリーブデコーダ２０１は、光検波回路２０２からの光検波されたｎ個の信号列をｍ個の信号列にインタリーブ組み戻しする。インタリーブ組み戻しとは、インタリーブ組み替えされたｎ個の信号列からｍ個の信号列を再生することをいう。
【００３１】
組み戻されたｍ個の信号列は、それぞれ、情報単位ごとに異なる波長で伝送されたこととなり、それぞれの波長によって異なる信号劣化を受けている。従って、波長ごとに劣化量が異なる偏波起因劣化に対して耐力を向上させることができる。
【００３２】
詳述すると、偏波起因劣化は、ある時間で見たとき波長によって異なる値を取る。本光送受信システムに適用された光受信装置での光変調信号に対する伝送特性は，異なる波長の光変調信号に対するそれぞれの伝送特性を平均したものとして扱うことができる。よって実効的な伝送特性は、それぞれの波長における伝送特性を平均した伝送特性となる。この伝送特性は確率変数で表されるからである。中心極限定理によると、その確率密度分布は、波長数の増加に伴って、元の分布の分散値を小さくし、かつ元の分布と平均値を等しくする正規分布の形状へと収束していくことが予想される。確率密度分布の形状が変化することから、システム不稼動率の低減やシステム設計へ要求される条件の緩和を期待することができる。上述の理由から、ｍ個の信号列をインタリーブ組み替えする信号列の数ｎを増やすことは、波長多重する波長の数ｎを増やすことになり、一般的に本方式により得られる効果を大きくする方向に働くものと推測される。
【００３３】
本実施形態の光送受信システムでは、異なる波長の搬送光の波長間隔は、伝送特性劣化の振る舞いが独立とみなせる波長間隔以上であることが望ましい。伝送特性劣化の振る舞いが独立とみなせる波長間隔は、例えば、伝送路の主偏波モードが一定とみなせることができなくなる波長間隔よりその大きさが推定できる。非特許文献４を基に、その波長間隔Δλは式（１）及び式（２）から推定できる
Δｆ＝０．６４／＜τ＞ （１）
Δλ＝Δｆ・λ２／ｖ （２）
以上であることが望ましい。
但し、Δｆは前記異なる波長の搬送光の周波数間隔〔Ｈｚ〕、＜τ＞は伝送路の偏波モード間の群遅延時間差の平均値〔ｓ〕、λは搬送光の波長〔ｍ〕、ｖは光ファイバ中での光変調信号の群速度〔ｍ／ｓ〕である。
【００３４】
一般にΔλは光伝送路の偏波モード間の群遅延時間差の平均値及び搬送光の波長に依存するが、式（１）及び式（２）によれば、例えば＜τ＞＝４〔ｐｓ〕、λ＝１５５０〔ｎｍ〕のときΔλ＝１．３〔ｎｍ〕以上が望ましいこととなる。隣接波長チャネルを波長軸上でこの程度離せば伝送特性の劣化が独立とみなすことができると期待できる。
【００３５】
光送信装置１００におけるインタリーブコーダ１０１及び光受信装置２００におけるインタリーブデコーダ２０１の信号処理の流れを図２、図３及び図４に示す。
【００３６】
図２は、ｍ＝３個の信号列をｎ＝３個の信号列にインタリーブ組み替えし、インタリーブ組み戻しする模式図である。図２において、ｍ＝３個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３）がインタリーブコーダ１０１に入力されると、ビットごとに、それぞれ順番に組み替えられ、新たにｎ＝３個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３）が生成されている。インタリーブデコーダ２０１では、逆に、ｎ＝３個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３）がビットごとにもとの信号列に組み戻しされ、ｍ＝３個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３）が再生されている。インタリーブ組み替えし、インタリーブ組み戻しする情報単位はビットごとに限定されない。数ビットごとでもよいし、バイト単位、ワード単位、フレーム単位、シンボル単位などでもよい。以下の実施の形態でも同様である。
【００３７】
図３は、ｍ＝３個の信号列をｎ＝４個の信号列にインタリーブ組み替えし、インタリーブ組み戻しする模式図である。図３において、ｍ＝３個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３）がインタリーブコーダ１０１に入力されると、ビットごとに、それぞれ順番に組み替えられ、新たにｎ＝４個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３、信号列＃４）が生成されている。インタリーブデコーダ２０１では、逆に、ｎ＝４個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３、信号列＃４）がビットごとにもとの信号列に組み戻しされ、ｍ＝３個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３）が再生されている。
【００３８】
図４は、ｍ＝４個の信号列をｎ＝３個の信号列にインタリーブ組み替えし、インタリーブ組み戻しする模式図である。図４において、ｍ＝４個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３、信号列＃４）がインタリーブコーダ１０１に入力されると、ビットごとに、それぞれ順番に組み替えられ、新たにｎ＝３個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３）が生成されている。インタリーブデコーダ２０１では、逆に、ｎ＝３個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３）がビットごとにもとの信号列に組み戻しされ、ｍ＝４個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３、信号列＃４）が再生されている。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態の光送受信システム及び光送受信方法では、信号列間でインタリーブ組み替え及びインタリーブ組み戻しすることにより、主に確率論的に振舞う劣化、例えば、偏波起因劣化等に対して耐力を向上させることができる。
【００４０】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１の送受信システムに対して、送信側で、ｍ個（ｍ：２以上の整数）の信号列をｎ個（ｎ：２以上の整数）の信号列にインタリーブ組み替えする前に、ｍ個の信号列を前方誤り訂正符号化する。また、受信側では、ｎ個の信号列をｍ個の信号列にインタリーブ組み戻しした後に、ｍ個の信号列を前方誤り訂正復号化する。
【００４１】
本実施の形態における装置構成例を図５に示す。図５は、異なる波長間で信号列をインタリーブする光送受信システムの例である。１００は光送信装置、１０１はインタリーブコーダ、１０２は光変調回路、１０３は合波回路、１０４は前方誤り訂正コーダ（以後、ＦＥＣコーダと略記することがある。）、２００は光受信装置、２０１はインタリーブデコーダ、２０２は光検波回路、２０３は分波回路、２０４は前方誤り訂正デコーダ（以後、ＦＥＣデコーダと略記することがある。）、３００は光ファイバである。
【００４２】
光送信装置１００は、インタリーブコーダ１０１と、ｎ個の光変調回路１０２と、合波回路１０３、ＦＥＣコーダ１０４とを備える。光受信装置２００は、分波回路２０３と、ｎ個の光検波回路２０２と、インタリーブデコーダ２０１、ＦＥＣデコーダ２０４とを備える。光送信装置１００と光受信装置２００とは光ファイバ３００で接続されている。
【００４３】
本実施の形態のように、光送信装置１００でインタリーブコーダ１０１の前段に、ｍ個の信号列に対して、それぞれＦＥＣコーダ１０４を配置し、光受信装置２００でインタリーブデコーダ２０１の後段に、ｍ個の信号列に対して、それぞれＦＥＣデコーダ２０４を配置すると、波長ごとに劣化量が異なる偏波起因劣化に対しての耐力をさらに向上させることが可能になる。
【００４４】
即ち、バースト誤りがあっても、波長間で信号をインタリーブ組み替え及びインタリーブ組み戻しによって、誤りが分散されるため、前方誤り訂正符号による誤り訂正能力がより強く発揮されることになる。
【００４５】
一般に偏波起因劣化による信号誤りは、その時変動のオーダーがビット周期よりもはるかに長く（例えば、非特許文献５参照。）、誤りがバースト的であって、偏波起因劣化を受けた信号に対して前方誤り訂正符号を適用しても、理論通りの訂正能力は得られない（例えば、非特許文献６参照。）。ところが、信号列間で信号をインタリーブ組み替え及びインタリーブ組み戻しする技術を利用すると、バースト的に発生する誤りがポアソン分布に従うような誤りに変換される。一方、前方誤り訂正符号の訂正能力は、信号誤りがポアソン分布に従うような、ランダム的に発生するときに理論通りのものとなる。従って、信号列間で信号をインタリーブ組み替え及びインタリーブ組み戻しする技術並びに前方誤り訂正符号を併せて適用すると、信号誤りのバースト性を弱めることができ、それによって前方誤り訂正符号の訂正能力を理論値へと近づけることが可能となる。
【００４６】
前方誤り訂正符号としては、ターボ符号、リード・ソロモン符号、ゴレイ符号、ＢＣＨ符号、ハミング符号が例示できるが、これらに限定されるものではない。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態の光送受信システム及び光送受信方法では、信号列間で信号をインタリーブ組み替え及びインタリーブ組み戻しする技術並びに前方誤り訂正符号を併せて適用することにより、主に確率論的に振舞う劣化、例えば、偏波起因劣化等に対して、さらに、耐力を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は光伝送システムを適用する通信産業に利用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１００：光送信装置
１０１：インタリーブコーダ
１０２：光変調回路
１０３：合波回路
１０４：前方誤り訂正コーダ（ＦＥＣコーダと略記することがある。）
２００：光受信装置
２０１：インタリーブデコーダ
２０２：光検波回路
２０３：分波回路
２０４：前方誤り訂正デコーダ（ＦＥＣデコーダと略記することがある。）
３００：光ファイバ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長多重を利用して光ファイバ伝搬による信号劣化を軽減する光送受信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光伝送システムの基幹網では、チャネルあたり１００Ｇｂｐｓ級の次世代の光伝送技術として、偏波直交多重四値位相変調（ＤＰ−ＱＰＳＫ：Ｄｕａｌ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）及びディジタルコヒーレント検波を組み合わせた技術の導入準備が進められている。商用の光伝送システムにおいて、偏波多重技術が本格的に導入されるのは初めてである。さらに、将来的にはチャネルあたり１００Ｇｂｐｓを超える伝送能力の需要が高まるため、今後も伝送速度の上昇、すなわち、シンボルあたりの多値化およびシンボルレートの上昇が続くものと予想される。しかし、将来的な光伝送システムにおいては、このような高速変調かつ偏波多重された光信号は、さまざまな要因による信号劣化を受けやすくなり、伝送距離の制限といった、光伝送システムを構築する上での要求条件が今後ますます厳しくなっていくものと予想される。
【０００３】
信号劣化の要因を大別すると、決定論的に働くものと確率論的に働くものとに二分される。後者としては偏波依存損失（ＰＤＬ：Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｌｏｓｓ）や偏波モード分散（ＰＭＤ：Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）などが挙げられる。これらは、波長および時間に応じて大きさが変わり（例えば、非特許文献１参照。）、その頻度は特定の確率密度分布に従うことが知られている（例えば、非特許文献２参照。）。これらの要因による信号劣化をここでは偏波起因劣化と総称することにする。
【０００４】
偏波起因劣化は、その確率論的な振る舞いから、信号劣化の補償の際には一般に大きな困難が伴う。ところが、前述のディジタルコヒーレント検波の構成要素であるディジタル信号処理（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）回路においては、適応型ブラインド等化処理アルゴリズムを用いて、ＰＭＤによる時変動性の信号劣化の補償を行うことができるとされている（例えば、非特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｍｉｓｈａ Ｂｏｒｏｄｉｔｓｋｙ，Ｍｉｓｈａ Ｂｒｏｄｓｋｙ，Ｎｉｃｈｏｌａｓ Ｊ．Ｆｒｉｇｏ，Ｐｅｔｅｒ Ｍａｇｉｌｌ，ａｎｄ Ｌ．Ｒａｄｄａｔｚ，“Ｉｎ−Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−Ｍｏｄｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｔｏ Ｂｉｔ−Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ”，ＩＥＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ．１５，ＮＯ．４，ｐｐ．５７２−５７４，ＡＰＲＩＬ ２００３
【非特許文献２】ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｇ．６８０，“Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｅｌｅｍｅｎｔｓ”，２００７
【非特許文献３】Ｏｌｇａ Ｖａｓｓｉｌｉｅｖａ，Ｉｎｗｏｏｎｇ Ｋｉｍ， Ｔａｋａｏ Ｎａｉｔｏ，“Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｐｌａｙ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ａｎｄ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｌｏｓｓ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｎ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ”，ＥＣＯＣ ２０１０ Ｐ４．０８
【非特許文献４】Ｍ．Ｓｈｔａｉｆ ｅｔ ａｌ．，ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．１２，ｎｏ．１，ｐｐ．５３−５５，２０００．
【非特許文献５】Ｊｏｈｎ Ｃａｍｅｒｏｎ，Ｘｉａｏｙｉ Ｂａｏ，Ｊｏｈｎ Ｓｔｅａｒｓ，“Ｔｉｍｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｍｏｄｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｆｏｒ ａｅｒｉａｌ ａｎｄ ｂｕｒｉｅｄ ｃａｂｌｅｓ”，ＯＦＣ‘９８， ＷＭ５１
【非特許文献６】木坂他，“ＰＭＤによる伝送特性劣化に対するＦＥＣの効果”，Ｂ−１０−９１，２０００年電子通信学会通信ソサエティ大会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＤＳＰ回路による補償は、ＰＭＤによるシンボル間干渉の補償には有効であるが、ＰＤＬがもたらす光信号対雑音比の劣化の補償には有効ではない（例えば、非特許文献３参照。）。さらに、今後、より高速、より経済的な光信号のトランスポート能力向上を目指す光伝送システムにおいては、偏波多重方式の導入や光信号のシンボルレートの上昇、ノード通過数の増加、伝送距離の延伸などの状況が予想され、ＰＤＬなどによる偏波起因劣化はシステム設計の上で現在以上に深刻な懸念材料となる。従って、偏波起因劣化を緩和することができる耐力向上策が求められているという課題がある。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、主に確率論的に振舞う劣化、例えば、偏波起因劣化等に対して耐力を向上させることのできる光送受信システム及び光送受信方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために本発明は、信号列間でインタリーブ組み替え及び組み戻しする波長多重伝送システムである。具体的には、ｍ個（ｍ：２以上の整数）の信号列をｎ個（ｎ：２以上の整数）の信号列にインタリーブ組み替えするインタリーブコーダと、前記インタリーブコーダからのインタリーブ組み替えされたｎ個の信号列でそれぞれ異なる波長の搬送光を光変調して、ｎ個の光変調信号を出力するｎ個の光変調回路と、前記ｎ個の光変調回路からのｎ個の光変調信号を波長多重して光ファイバに送出する合波回路と、を備える光送信装置及び、前記光ファイバからの前記波長多重されたｎ個の光変調信号を受信してｎ個の波長ごとに波長分波する分波回路と、前記分波回路からの波長分波されたｎ個の光変調信号をそれぞれ光検波してｎ個の信号列を出力するｎ個の光検波回路と、前記ｎ個の光検波回路からの光検波されたｎ個の信号列をｍ個の信号列にインタリーブ組み戻しするインタリーブデコーダと、を備える光受信装置を有する光送受信システムである。
【０００９】
本発明により、波長に応じて劣化量の異なる、例えば、偏波起因劣化等に対して、耐力を向上させることができる。
【００１０】
ここで、インタリーブ組み替えとは、ｍ個（ｍ：２以上の整数）の信号列の間で、情報単位で互いに入れ換え、新たなｎ個（ｎ：２以上の整数）の信号列を生成することをいう。インタリーブ組み戻しとは、逆に、インタリーブ組み替えされたｎ個の信号列からｍ個の信号列を再生することをいう。
【００１１】
本発明において、前記光送信装置は、前記インタリーブコーダの前に、前記ｍ個の信号列を前方誤り訂正符号化する前方誤り訂正コーダを備え、前記光受信装置は、前記インタリーブデコーダの後に、前記ｍ個の信号列を前方誤り訂正復号化する前方誤り訂正デコーダを備えてもよい。
【００１２】
本発明により、バースト誤りに対して、前方誤り訂正能力を高めることができる。
【００１３】
本発明において、前記異なる波長の搬送光の波長間隔は、確率的な伝送特性の劣化の振る舞いが独立とみなせる波長間隔以上でもよい。
【００１４】
本発明において、前記異なる波長の搬送光の波長間隔Δλは、以下の式（１）及び式（２）で表される
Δｆ＝０．６４／＜τ＞ （１）
Δλ＝Δｆ・λ２／ｖ （２）
以上が望ましい。
但し、Δｆは前記異なる波長の搬送光の周波数間隔、＜τ＞は伝送路の偏波モード間の群遅延時間差の平均値、λは搬送光の波長、ｖは光ファイバ中での光変調信号の群速度である。
【００１５】
このような目的を達成するために本発明は、信号列間でインタリーブ組み替え及び組み戻しする波長多重伝送方法である。具体的には、ｍ個（ｍ：２以上の整数）の信号列をｎ個（ｎ：２以上の整数）の信号列にインタリーブ組み替えし、前記インタリーブ組み替えされたｎ個の信号列でそれぞれ異なる波長の搬送光を光変調してｎ個の光変調信号を出力し、前記ｎ個の光変調信号を波長多重して光ファイバに送出し、前記光ファイバからの前記波長多重されたｎ個の光変調信号を受信してｎ個の波長ごとに波長分波し、前記波長分波されたｎ個の光変調信号をそれぞれ光検波してｎ個の信号列を出力し、前記光検波されたｎ個の信号列をｍ個の信号列にインタリーブ組み戻しする光送受信方法である。
【００１６】
本発明により、波長に応じて劣化量の異なる、例えば、偏波起因劣化等に対して、耐力を向上させることができる。
【００１７】
ここで、インタリーブ組み替えとは、ｍ個（ｍ：２以上の整数）の信号列の間で、情報単位で互いに入れ換え、新たなｎ個（ｎ：２以上の整数）の信号列を生成することをいう。インタリーブ組み戻しとは、逆に、インタリーブ組み替えされたｎ個の信号列からｍ個の信号列を再生することをいう。
【００１８】
本発明において、インタリーブ組み替えする前に、前記ｍ個の信号列を前方誤り訂正符号化し、インタリーブ組み戻しした後に、前記ｍ個の信号列を前方誤り訂正復号化することでもよい。
【００１９】
本発明により、バースト誤りに対して、前方誤り訂正能力を高めることができる。
【００２０】
本発明において、前記異なる波長の搬送光の波長間隔は、確率的な伝送特性の劣化の振る舞いが独立とみなせる波長間隔以上でもよい。
【００２１】
本発明において、前記異なる波長の搬送光の波長間隔Δλは、以下の式（１）及び式（２）で表される
Δｆ＝０．６４／＜τ＞ （１）
Δλ＝Δｆ・λ２／ｖ （２）
以上が望ましい。
但し、Δｆは前記異なる波長の搬送光の周波数間隔、＜τ＞は伝送路の偏波モード間の群遅延時間差の平均値、λは搬送光の波長、ｖは光ファイバ中での光変調信号の群速度である。
【発明の効果】
【００２２】
以上述べたように、本発明によれば、主に確率論的に振舞う劣化、例えば、偏波起因劣化等に対して耐力を向上させることができる光送受信システム及び光送受信方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明を適用した光送受信システムの構成例を表す図である。
【図２】インタリーブ組み替え及びインタリーブ組み戻しを説明する図である。
【図３】インタリーブ組み替え及びインタリーブ組み戻しを説明する図である。
【図４】インタリーブ組み替え及びインタリーブ組み戻しを説明する図である。
【図５】さらに前方誤り訂正技術を適用した光送受信システムの構成例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２５】
（実施の形態１）
本実施の形態では、送信側で、ｍ個（ｍ：２以上の整数）の信号列をｎ個（ｎ：２以上の整数）の信号列にインタリーブ組み替えし、インタリーブ組み替えされたｎ個の信号列でそれぞれ異なる波長の搬送光を光変調してｎ個の光変調信号を出力し、光変調されたｎ個の光変調信号を波長多重して光ファイバに送出する。受信側では、光ファイバからの波長多重されたｎ個の光変調信号を受信してｎ個の波長ごとに波長分波し、波長分波されたｎ個の光変調信号をそれぞれ光検波してｎ個の信号列を出力し、光検波されたｎ個の信号列をｍ個の信号列にインタリーブ組み戻しする。
【００２６】
本実施の形態における装置構成例を図１に示す。図１は、異なる信号列間でインタリーブする光送受信システムの例である。１００は光送信装置、１０１はインタリーブコーダ、１０２は光変調回路、１０３は合波回路、２００は光受信装置、２０１はインタリーブデコーダ、２０２は光検波回路、２０３は分波回路、３００は光ファイバである。
【００２７】
光送信装置１００は、インタリーブコーダ１０１と、ｎ個の光変調回路１０２と、合波回路１０３とを備える。光受信装置２００は、分波回路２０３と、ｎ個の光検波回路２０２と、インタリーブデコーダ２０１とを備える。光送信装置１００と光受信装置２００とは光ファイバ３００で接続されている。
【００２８】
インタリーブコーダ１０１は、ｍ個の信号列をｎ個の信号列にインタリーブ組み替えする。インタリーブ組み替えとは、ｍ個の信号列の間で、情報単位で互いに入れ換え、新たなｎ個の信号列を生成することをいう。ｎ個の光変調回路１０２は、インタリーブコーダ１０１でインタリーブ組み替えされたｎ個の信号列で、それぞれ異なる波長（λ１〜λｎ）の搬送光を光変調してｎ個の光変調信号を出力する。変調形式は問わない。合波回路１０３は、ｎ個の光変調回路１０２からのｎ個の光変調信号を波長多重して光ファイバ３００に向けて送出する。
【００２９】
ｎ個の信号列は、それぞれ異なる波長で伝送されることとなり、それぞれの波長で異なる信号劣化を被る。
【００３０】
分波回路２０３は、光ファイバ３００からの波長多重されたｎ個の光変調信号をｎ個の波長ごとに波長分波する。ｎ個の光検波回路２０２は分波回路２０３で波長分波されたｎ個の光変調信号をそれぞれ光検波して、ｎ個の信号列を出力する。検波方式は問わない。光変調回路１０２で光変調された光変調信号を元の信号列に再現できればよい。インタリーブデコーダ２０１は、光検波回路２０２からの光検波されたｎ個の信号列をｍ個の信号列にインタリーブ組み戻しする。インタリーブ組み戻しとは、インタリーブ組み替えされたｎ個の信号列からｍ個の信号列を再生することをいう。
【００３１】
組み戻されたｍ個の信号列は、それぞれ、情報単位ごとに異なる波長で伝送されたこととなり、それぞれの波長によって異なる信号劣化を受けている。従って、波長ごとに劣化量が異なる偏波起因劣化に対して耐力を向上させることができる。
【００３２】
詳述すると、偏波起因劣化は、ある時間で見たとき波長によって異なる値を取る。本光送受信システムに適用された光受信装置での光変調信号に対する伝送特性は，異なる波長の光変調信号に対するそれぞれの伝送特性を平均したものとして扱うことができる。よって実効的な伝送特性は、それぞれの波長における伝送特性を平均した伝送特性となる。この伝送特性は確率変数で表されるからである。中心極限定理によると、その確率密度分布は、波長数の増加に伴って、元の分布の分散値を小さくし、かつ元の分布と平均値を等しくする正規分布の形状へと収束していくことが予想される。確率密度分布の形状が変化することから、システム不稼動率の低減やシステム設計へ要求される条件の緩和を期待することができる。上述の理由から、ｍ個の信号列をインタリーブ組み替えする信号列の数ｎを増やすことは、波長多重する波長の数ｎを増やすことになり、一般的に本方式により得られる効果を大きくする方向に働くものと推測される。
【００３３】
本実施形態の光送受信システムでは、異なる波長の搬送光の波長間隔は、伝送特性劣化の振る舞いが独立とみなせる波長間隔以上であることが望ましい。伝送特性劣化の振る舞いが独立とみなせる波長間隔は、例えば、伝送路の主偏波モードが一定とみなせることができなくなる波長間隔よりその大きさが推定できる。非特許文献４を基に、その波長間隔Δλは式（１）及び式（２）から推定できる
Δｆ＝０．６４／＜τ＞ （１）
Δλ＝Δｆ・λ２／ｖ （２）
以上であることが望ましい。
但し、Δｆは前記異なる波長の搬送光の周波数間隔〔Ｈｚ〕、＜τ＞は伝送路の偏波モード間の群遅延時間差の平均値〔ｓ〕、λは搬送光の波長〔ｍ〕、ｖは光ファイバ中での光変調信号の群速度〔ｍ／ｓ〕である。
【００３４】
一般にΔλは光伝送路の偏波モード間の群遅延時間差の平均値及び搬送光の波長に依存するが、式（１）及び式（２）によれば、例えば＜τ＞＝４〔ｐｓ〕、λ＝１５５０〔ｎｍ〕のときΔλ＝１．３〔ｎｍ〕以上が望ましいこととなる。隣接波長チャネルを波長軸上でこの程度離せば伝送特性の劣化が独立とみなすことができると期待できる。
【００３５】
光送信装置１００におけるインタリーブコーダ１０１及び光受信装置２００におけるインタリーブデコーダ２０１の信号処理の流れを図２、図３及び図４に示す。
【００３６】
図２は、ｍ＝３個の信号列をｎ＝３個の信号列にインタリーブ組み替えし、インタリーブ組み戻しする模式図である。図２において、ｍ＝３個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３）がインタリーブコーダ１０１に入力されると、ビットごとに、それぞれ順番に組み替えられ、新たにｎ＝３個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３）が生成されている。インタリーブデコーダ２０１では、逆に、ｎ＝３個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３）がビットごとにもとの信号列に組み戻しされ、ｍ＝３個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３）が再生されている。インタリーブ組み替えし、インタリーブ組み戻しする情報単位はビットごとに限定されない。数ビットごとでもよいし、バイト単位、ワード単位、フレーム単位、シンボル単位などでもよい。以下の実施の形態でも同様である。
【００３７】
図３は、ｍ＝３個の信号列をｎ＝４個の信号列にインタリーブ組み替えし、インタリーブ組み戻しする模式図である。図３において、ｍ＝３個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３）がインタリーブコーダ１０１に入力されると、ビットごとに、それぞれ順番に組み替えられ、新たにｎ＝４個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３、信号列＃４）が生成されている。インタリーブデコーダ２０１では、逆に、ｎ＝４個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３、信号列＃４）がビットごとにもとの信号列に組み戻しされ、ｍ＝３個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３）が再生されている。
【００３８】
図４は、ｍ＝４個の信号列をｎ＝３個の信号列にインタリーブ組み替えし、インタリーブ組み戻しする模式図である。図４において、ｍ＝４個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３、信号列＃４）がインタリーブコーダ１０１に入力されると、ビットごとに、それぞれ順番に組み替えられ、新たにｎ＝３個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３）が生成されている。インタリーブデコーダ２０１では、逆に、ｎ＝３個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３）がビットごとにもとの信号列に組み戻しされ、ｍ＝４個の信号列（信号列＃１、信号列＃２、信号列＃３、信号列＃４）が再生されている。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態の光送受信システム及び光送受信方法では、信号列間でインタリーブ組み替え及びインタリーブ組み戻しすることにより、主に確率論的に振舞う劣化、例えば、偏波起因劣化等に対して耐力を向上させることができる。
【００４０】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１の送受信システムに対して、送信側で、ｍ個（ｍ：２以上の整数）の信号列をｎ個（ｎ：２以上の整数）の信号列にインタリーブ組み替えする前に、ｍ個の信号列を前方誤り訂正符号化する。また、受信側では、ｎ個の信号列をｍ個の信号列にインタリーブ組み戻しした後に、ｍ個の信号列を前方誤り訂正復号化する。
【００４１】
本実施の形態における装置構成例を図５に示す。図５は、異なる波長間で信号列をインタリーブする光送受信システムの例である。１００は光送信装置、１０１はインタリーブコーダ、１０２は光変調回路、１０３は合波回路、１０４は前方誤り訂正コーダ（以後、ＦＥＣコーダと略記することがある。）、２００は光受信装置、２０１はインタリーブデコーダ、２０２は光検波回路、２０３は分波回路、２０４は前方誤り訂正デコーダ（以後、ＦＥＣデコーダと略記することがある。）、３００は光ファイバである。
【００４２】
光送信装置１００は、インタリーブコーダ１０１と、ｎ個の光変調回路１０２と、合波回路１０３、ＦＥＣコーダ１０４とを備える。光受信装置２００は、分波回路２０３と、ｎ個の光検波回路２０２と、インタリーブデコーダ２０１、ＦＥＣデコーダ２０４とを備える。光送信装置１００と光受信装置２００とは光ファイバ３００で接続されている。
【００４３】
本実施の形態のように、光送信装置１００でインタリーブコーダ１０１の前段に、ｍ個の信号列に対して、それぞれＦＥＣコーダ１０４を配置し、光受信装置２００でインタリーブデコーダ２０１の後段に、ｍ個の信号列に対して、それぞれＦＥＣデコーダ２０４を配置すると、波長ごとに劣化量が異なる偏波起因劣化に対しての耐力をさらに向上させることが可能になる。
【００４４】
即ち、バースト誤りがあっても、波長間で信号をインタリーブ組み替え及びインタリーブ組み戻しによって、誤りが分散されるため、前方誤り訂正符号による誤り訂正能力がより強く発揮されることになる。
【００４５】
一般に偏波起因劣化による信号誤りは、その時変動のオーダーがビット周期よりもはるかに長く（例えば、非特許文献５参照。）、誤りがバースト的であって、偏波起因劣化を受けた信号に対して前方誤り訂正符号を適用しても、理論通りの訂正能力は得られない（例えば、非特許文献６参照。）。ところが、信号列間で信号をインタリーブ組み替え及びインタリーブ組み戻しする技術を利用すると、バースト的に発生する誤りがポアソン分布に従うような誤りに変換される。一方、前方誤り訂正符号の訂正能力は、信号誤りがポアソン分布に従うような、ランダム的に発生するときに理論通りのものとなる。従って、信号列間で信号をインタリーブ組み替え及びインタリーブ組み戻しする技術並びに前方誤り訂正符号を併せて適用すると、信号誤りのバースト性を弱めることができ、それによって前方誤り訂正符号の訂正能力を理論値へと近づけることが可能となる。
【００４６】
前方誤り訂正符号としては、ターボ符号、リード・ソロモン符号、ゴレイ符号、ＢＣＨ符号、ハミング符号が例示できるが、これらに限定されるものではない。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態の光送受信システム及び光送受信方法では、信号列間で信号をインタリーブ組み替え及びインタリーブ組み戻しする技術並びに前方誤り訂正符号を併せて適用することにより、主に確率論的に振舞う劣化、例えば、偏波起因劣化等に対して、さらに、耐力を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は光伝送システムを適用する通信産業に利用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１００：光送信装置
１０１：インタリーブコーダ
１０２：光変調回路
１０３：合波回路
１０４：前方誤り訂正コーダ（ＦＥＣコーダと略記することがある。）
２００：光受信装置
２０１：インタリーブデコーダ
２０２：光検波回路
２０３：分波回路
２０４：前方誤り訂正デコーダ（ＦＥＣデコーダと略記することがある。）
３００：光ファイバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｍ個（ｍ：２以上の整数）の信号列をｎ個（ｎ：２以上の整数）の信号列にインタリーブ組み替えするインタリーブコーダと、
前記インタリーブコーダからのインタリーブ組み替えされたｎ個の信号列でそれぞれ異なる波長の搬送光を光変調して、ｎ個の光変調信号を出力するｎ個の光変調回路と、
前記ｎ個の光変調回路からのｎ個の光変調信号を波長多重して光ファイバに送出する合波回路と、
を備える光送信装置及び、
前記光ファイバからの前記波長多重されたｎ個の光変調信号を受信してｎ個の波長ごとに波長分波する分波回路と、
前記分波回路からの波長分波されたｎ個の光変調信号をそれぞれ光検波してｎ個の信号列を出力するｎ個の光検波回路と、
前記ｎ個の光検波回路からの光検波されたｎ個の信号列をｍ個の信号列にインタリーブ組み戻しするインタリーブデコーダと、
を備える光受信装置を有する光送受信システム。
【請求項２】
前記光送信装置は、前記インタリーブコーダの前に、前記ｍ個の信号列を前方誤り訂正符号化する前方誤り訂正コーダを備え、
前記光受信装置は、前記インタリーブデコーダの後に、前記ｍ個の信号列を前方誤り訂正復号化する前方誤り訂正デコーダを備えることを特徴とする請求項１に記載の光送受信システム。
【請求項３】
前記異なる波長の搬送光の波長間隔は、確率的な伝送特性の劣化の振る舞いが独立とみなせる波長間隔以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光送受信システム。
【請求項４】
前記異なる波長の搬送光の波長間隔Δλは、以下の式（１）及び式（２）で表される
Δｆ＝０．６４／＜τ＞ （１）
Δλ＝Δｆ・λ２／ｖ （２）
以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光送受信システム。
但し、Δｆは前記異なる波長の搬送光の周波数間隔、＜τ＞は伝送路の偏波モード間の群遅延時間差の平均値、λは搬送光の波長、ｖは光ファイバ中での光変調信号の群速度である。
【請求項５】
ｍ個（ｍ：２以上の整数）の信号列をｎ個（ｎ：２以上の整数）の信号列にインタリーブ組み替えし、
前記インタリーブ組み替えされたｎ個の信号列でそれぞれ異なる波長の搬送光を光変調してｎ個の光変調信号を出力し、
前記ｎ個の光変調信号を波長多重して光ファイバに送出し、
前記光ファイバからの前記波長多重されたｎ個の光変調信号を受信してｎ個の波長ごとに波長分波し、
前記波長分波されたｎ個の光変調信号をそれぞれ光検波してｎ個の信号列を出力し、
前記光検波されたｎ個の信号列をｍ個の信号列にインタリーブ組み戻しする光送受信方法。
【請求項６】
インタリーブ組み替えする前に、前記ｍ個の信号列を前方誤り訂正符号化し、
インタリーブ組み戻しした後に、前記ｍ個の信号列を前方誤り訂正復号化することを特徴とする請求項５に記載の光送受信方法。
【請求項７】
前記異なる波長の搬送光の波長間隔は、確率的な伝送特性の劣化の振る舞いが独立とみなせる波長間隔以上であることを特徴とする請求項５又は６に記載の光送受信方法。
【請求項８】
前記異なる波長の搬送光の波長間隔Δλは、以下の式（１）及び式（２）で表される
Δｆ＝０．６４／＜τ＞ （１）
Δλ＝Δｆ・λ２／ｖ （２）
以上であることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の光送受信方法。
但し、Δｆは前記異なる波長の搬送光の周波数間隔、＜τ＞は伝送路の偏波モード間の群遅延時間差の平均値、λは搬送光の波長、ｖは光ファイバ中での光変調信号の群速度である。
【請求項１】
ｍ個（ｍ：２以上の整数）の信号列をｎ個（ｎ：２以上の整数）の信号列にインタリーブ組み替えするインタリーブコーダと、
前記インタリーブコーダからのインタリーブ組み替えされたｎ個の信号列でそれぞれ異なる波長の搬送光を光変調して、ｎ個の光変調信号を出力するｎ個の光変調回路と、
前記ｎ個の光変調回路からのｎ個の光変調信号を波長多重して光ファイバに送出する合波回路と、
を備える光送信装置及び、
前記光ファイバからの前記波長多重されたｎ個の光変調信号を受信してｎ個の波長ごとに波長分波する分波回路と、
前記分波回路からの波長分波されたｎ個の光変調信号をそれぞれ光検波してｎ個の信号列を出力するｎ個の光検波回路と、
前記ｎ個の光検波回路からの光検波されたｎ個の信号列をｍ個の信号列にインタリーブ組み戻しするインタリーブデコーダと、
を備える光受信装置を有する光送受信システム。
【請求項２】
前記光送信装置は、前記インタリーブコーダの前に、前記ｍ個の信号列を前方誤り訂正符号化する前方誤り訂正コーダを備え、
前記光受信装置は、前記インタリーブデコーダの後に、前記ｍ個の信号列を前方誤り訂正復号化する前方誤り訂正デコーダを備えることを特徴とする請求項１に記載の光送受信システム。
【請求項３】
前記異なる波長の搬送光の波長間隔は、確率的な伝送特性の劣化の振る舞いが独立とみなせる波長間隔以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光送受信システム。
【請求項４】
前記異なる波長の搬送光の波長間隔Δλは、以下の式（１）及び式（２）で表される
Δｆ＝０．６４／＜τ＞ （１）
Δλ＝Δｆ・λ２／ｖ （２）
以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光送受信システム。
但し、Δｆは前記異なる波長の搬送光の周波数間隔、＜τ＞は伝送路の偏波モード間の群遅延時間差の平均値、λは搬送光の波長、ｖは光ファイバ中での光変調信号の群速度である。
【請求項５】
ｍ個（ｍ：２以上の整数）の信号列をｎ個（ｎ：２以上の整数）の信号列にインタリーブ組み替えし、
前記インタリーブ組み替えされたｎ個の信号列でそれぞれ異なる波長の搬送光を光変調してｎ個の光変調信号を出力し、
前記ｎ個の光変調信号を波長多重して光ファイバに送出し、
前記光ファイバからの前記波長多重されたｎ個の光変調信号を受信してｎ個の波長ごとに波長分波し、
前記波長分波されたｎ個の光変調信号をそれぞれ光検波してｎ個の信号列を出力し、
前記光検波されたｎ個の信号列をｍ個の信号列にインタリーブ組み戻しする光送受信方法。
【請求項６】
インタリーブ組み替えする前に、前記ｍ個の信号列を前方誤り訂正符号化し、
インタリーブ組み戻しした後に、前記ｍ個の信号列を前方誤り訂正復号化することを特徴とする請求項５に記載の光送受信方法。
【請求項７】
前記異なる波長の搬送光の波長間隔は、確率的な伝送特性の劣化の振る舞いが独立とみなせる波長間隔以上であることを特徴とする請求項５又は６に記載の光送受信方法。
【請求項８】
前記異なる波長の搬送光の波長間隔Δλは、以下の式（１）及び式（２）で表される
Δｆ＝０．６４／＜τ＞ （１）
Δλ＝Δｆ・λ２／ｖ （２）
以上であることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の光送受信方法。
但し、Δｆは前記異なる波長の搬送光の周波数間隔、＜τ＞は伝送路の偏波モード間の群遅延時間差の平均値、λは搬送光の波長、ｖは光ファイバ中での光変調信号の群速度である。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−３８６３９（Ｐ２０１３−３８６３９Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７３８５７（Ｐ２０１１−１７３８５７）
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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