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WO2016056220A1 - 光送信器、光通信システム、および光通信方法 - Google Patents

光送信器、光通信システム、および光通信方法 Download PDF

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Publication number
WO2016056220A1
WO2016056220A1 PCT/JP2015/005059 JP2015005059W WO2016056220A1 WO 2016056220 A1 WO2016056220 A1 WO 2016056220A1 JP 2015005059 W JP2015005059 W JP 2015005059W WO 2016056220 A1 WO2016056220 A1 WO 2016056220A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical
signal
encoding
modulation
symbol
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/005059
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
安部　淳一
中村　達也
Original Assignee
日本電気株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電気株式会社 filed Critical 日本電気株式会社
Priority to US15/517,767 priority Critical patent/US10097275B2/en
Priority to EP21162232.9A priority patent/EP3855647B8/en
Priority to JP2016552826A priority patent/JP6763302B2/ja
Priority to EP15849064.9A priority patent/EP3206311B1/en
Publication of WO2016056220A1 publication Critical patent/WO2016056220A1/ja
Priority to US16/120,989 priority patent/US10361789B2/en
Priority to US16/438,161 priority patent/US10693560B2/en
Priority to US16/872,491 priority patent/US10924188B2/en
Priority to US17/148,829 priority patent/US11476943B2/en
Priority to US17/899,786 priority patent/US12009865B2/en
Priority to US18/360,078 priority patent/US12126385B2/en

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2589—Bidirectional transmission
    • H04B10/25891—Transmission components
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/36—Modulator circuits; Transmitter circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/38—Demodulator circuits; Receiver circuits

Definitions

  • the present invention relates to an optical transmitter, an optical communication system, and an optical communication method, and more particularly to an optical transmitter, an optical communication system, and an optical communication method that perform optical encoding modulation using a digital signal.
  • Patent Document 1 An example of an optical transmitter used by switching the modulation method in this way is described in Patent Document 1.
  • the related optical transmitter described in Patent Document 1 includes a client accommodation unit, a variable frame mapping unit, a variable encoding unit, an optical modulation unit, and a communication scheme setting unit.
  • the client accommodation unit terminates the client signal transmitted from the client.
  • the variable frame mapping unit accommodates the client signal terminated by the client accommodation unit in a predetermined transmission frame. At this time, the variable frame mapping unit performs mapping according to the communication method selected by the communication method setting unit.
  • the variable encoding unit generates a modulation signal for carrying the transmission frame generated by the variable frame mapping unit. At this time, the variable encoding unit generates a modulated signal in accordance with the communication method selected by the communication method setting unit.
  • the optical modulation unit generates and outputs a modulated optical signal from the modulation signal generated by the variable encoding unit. At this time, the optical modulation unit generates a modulated optical signal in accordance with the communication method selected by the communication method setting unit.
  • the communication method setting unit selects a communication method corresponding to the speed of the client signal from a plurality of communication methods provided by the optical transmitter. Then, the communication method setting unit notifies communication method information representing the selected communication method to the variable frame mapping unit, the variable encoding unit, and the optical modulation unit.
  • the related optical transmitter is configured to transmit a client signal by a communication method according to the speed of the client signal. For this reason, even when the client speed is low, the amount of useless signal transmission is small and the transmission efficiency is improved.
  • the object of the present invention is to solve the above-mentioned problem that the modulation system used in the optical communication system can be switched according to the transmission conditions, resulting in increased power consumption and complicated control.
  • An optical transmitter, an optical communication system, and an optical communication method are provided.
  • An optical transmitter includes an encoder that encodes a digital signal transmitted by an optical carrier wave under a predetermined transmission condition using one of a plurality of encoding methods, and a plurality of encoding methods.
  • a coding control unit that selects a predetermined coding method corresponding to a predetermined transmission condition and operates the encoder in a predetermined coding method, and an output bit signal output from the encoder as a modulation symbol.
  • a mapping unit that associates the optical carrier, and an optical modulation unit that modulates the optical carrier based on a symbol signal output from the mapping unit;
  • An optical communication system of the present invention includes an optical transmitter that transmits an optical modulation signal to an optical transmission medium, and an optical receiver that receives the optical modulation signal propagated through the optical transmission medium.
  • the optical transmitter includes an optical carrier wave.
  • An encoder that encodes a digital signal to be transmitted under a predetermined transmission condition according to one of a plurality of encoding schemes, and corresponding to a predetermined transmission condition from among the plurality of encoding schemes
  • An encoding control unit that selects a predetermined encoding method and operates the encoder in a predetermined encoding method, a mapping unit that associates an output bit signal output from the encoder with a modulation symbol, and a mapping unit outputs An optical modulation unit that modulates an optical carrier wave based on a symbol signal and outputs an optical modulation signal; and an optical receiver that receives the optical modulation signal, converts the optical modulation signal into an electrical signal, and outputs a reception signal; Demap the received signal A demapping unit that outputs a received
  • the optical communication method of the present invention encodes a digital signal transmitted under a predetermined transmission condition using an optical carrier wave by selecting a predetermined encoding method corresponding to the predetermined transmission condition, and uses the encoded bit signal as a modulation symbol.
  • a symbol signal is generated in association with each other, and an optical modulation signal obtained by modulating an optical carrier based on the symbol signal is generated.
  • the optical transmitter even when the modulation scheme used in the optical communication system can be switched according to the transmission conditions, low power consumption and Control can be facilitated.
  • FIG. 11 is a constellation diagram for explaining a case where a set division method is used for a 16QAM signal as an encoding method in the optical transmitter according to the second embodiment of the present invention, and is a constellation diagram by SP8-16QAM modulation. .
  • It is a constellation diagram of 12QAM in X polarization and Y polarization for explaining the operation of the optical transmitter according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical transmitter 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the optical transmitter 100 includes an encoder 110, an encoding control unit 120, a mapping unit 130, and an optical modulation unit 140.
  • the encoder 110 encodes a digital signal transmitted under a predetermined transmission condition using an optical carrier wave with one of a plurality of encoding methods.
  • the encoding control unit 120 selects a predetermined encoding method corresponding to a predetermined transmission condition from a plurality of encoding methods, and causes the encoder 110 to operate according to the predetermined encoding method.
  • Mapping section 130 associates the output bit signal output from encoder 110 with a modulation symbol.
  • the optical modulation unit 140 modulates the optical carrier based on the symbol signal output from the mapping unit 130.
  • the m-bit digital signals a 1 to a m input to the optical transmitter 100 are input to the encoder 110.
  • the encoder 110 performs encoding based on the encoding scheme set by the encoding control unit 120, and outputs n-bit bit strings b 1 to b n that are output bit signals.
  • the mapping unit 130 performs symbol mapping on the bit sequences b 1 to b n and outputs p (dimensional) data sequences of S 1 , S 2 ,..., S p that are symbol signals to the optical modulation unit 140.
  • Optical modulation section 140 performs optical modulation on the basis of S 1, S 2, ⁇ ⁇ ⁇ , each data S p, and outputs the optical encoding modulated optical transmission signal.
  • the light modulator 140 includes a digital-to-analog converter (not shown), a modulator driver, an optical modulator, a light source, and the like.
  • the encoder 110 can set a predetermined encoding method by selecting from k encoding methods from encoding method 1 to encoding method k.
  • the encoder 110 may be configured to perform encoding using any one of a plurality of convolutional encoding schemes in which at least one of the generator polynomial, the constraint length, and the encoding rate in the convolutional encoding scheme is different.
  • the encoding control unit 120 selects a predetermined encoding method by setting at least one of the generator polynomial, the constraint length, and the encoding rate. That is, the encoding control unit 120 selects a suitable encoding method from the encoding method 1 to the encoding method k according to predetermined transmission conditions such as transmission distance and transmission capacity required for individual communication. Can be set.
  • At least one of transmission capacity, transmission distance, error rate, and optical signal-to-noise ratio can be used.
  • Symbol signal for driving the optical modulator 140 namely S 1, S 2, ⁇ ⁇ ⁇ , as the data sequence S p, the optical phase (I and Q components) of the optical carrier, polarization (X polarization component and Y polarization component), a signal according to at least one of the dimensions of wavelength and time can be used. Further, by combining these multiple dimensions, it is possible to perform higher-dimensional optical encoding modulation.
  • the light modulator constituting the light modulation unit 140 includes either a ferroelectric material such as lithium niobate (LiNbO 3 ) or a semiconductor material.
  • a ferroelectric material such as lithium niobate (LiNbO 3 )
  • a semiconductor material such as silicon oxide, silicon oxide, or a gallium oxide.
  • a digital signal to be transmitted under a predetermined transmission condition by an optical carrier wave is selected by selecting a predetermined encoding method corresponding to the predetermined transmission condition.
  • the symbol signal is generated by associating the encoded bit signal with the modulation symbol.
  • an optical modulation signal is generated by modulating the optical carrier based on this symbol signal.
  • the optical transmitter 100 and the optical communication method of the present embodiment are configured to select and encode a predetermined encoding method corresponding to a predetermined transmission condition.
  • a predetermined encoding method corresponding to a predetermined transmission condition. Therefore, it is possible to minimize changes in digital signal processing. As a result, even when the modulation scheme used in the optical communication system can be switched according to transmission conditions, it is possible to reduce power consumption and facilitate control.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an optical transmitter 200 according to the second embodiment of the present invention.
  • the optical transmitter 200 includes an encoder 110, an encoding control unit 120, a mapping unit 230, and an optical modulation unit 140.
  • the mapping unit 230 included in the optical transmitter 200 according to the present embodiment is configured to include the set dividing unit 231 and the symbol selecting unit 232. Since other configurations are the same as those of the optical transmitter 100 according to the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
  • the set dividing unit 231 divides the modulation symbol into a plurality of subsets, and selects one of the plurality of subsets based on the output bit signal.
  • the symbol selection unit 232 selects one modulation symbol based on the output bit signal from the modulation symbols included in the selected subset selected by the set division unit 231 and associates the output bit signal with the selected modulation symbol.
  • the encoder 110 inputs m-bit digital signals a 1 to a m input to the optical transmitter 200. Then, after encoding based on the encoding method set by the encoding control unit 120, n-bit bit strings b 1 to b n which are output bit signals are output.
  • the data is input to the optical modulator 140 as a YQ-ch data string.
  • the optical modulation unit 140 performs optical modulation based on the XI-ch, XQ-ch, YI-ch, and YQ-ch data, and outputs a transmission optical signal that is optically encoded and modulated.
  • the set division unit 231 divides a two-dimensional or higher-order QAM modulation constellation into L partial constellations (states) based on the set division method. Then, one of the L partial constellations (states) described above is selected using the ⁇ bits encoded in the bit strings b 1 to b n . Then, the symbol selection unit 232 selects one suitable symbol from the partial constellations selected using ⁇ bits that are not encoded in the bit sequences b 1 to b n , and performs XI-ch, XQ-ch , YI-ch and YQ-ch are output.
  • Non-Patent Document 1 discloses SP-16QAM modulation in which symbol division by set division is performed on symbols mapped in a four-dimensional signal space of phase information and polarization information. Since the inter-symbol distance is expanded by the set division, the reception sensitivity can be improved.
  • FIGS. 3A and 3B are constellation diagrams for explaining the case where the set division method described above is used for a two-dimensional 16QAM signal as an encoding method.
  • FIG. 3A is a constellation diagram of normal 16QAM, and the minimum intersymbol distance is d min .
  • FIG. 3B is a constellation diagram showing symbol mapping by SP8-16QAM coded modulation in which symbols are thinned out from the 16QAM constellation shown in FIG. 3A every other symbol. In this case, since the minimum inter-symbol distance is increased to 2 1/2 d min , it can be seen that this improves the reception sensitivity.
  • the encoding control unit 120 can select the normal 16QAM encoding method shown in FIG. 3A.
  • the encoding control unit 120 can select the encoding method based on SP8-16QAM shown in FIG. 3B.
  • the encoding control unit 120 encodes a normal 16QAM (SP16-16QAM) that does not perform decimation, SP4-16QAM in which symbols are further deciphered from the above-described SP8-16QAM, SP8-16QAM, and the like according to transmission conditions. Can be selected.
  • SP16-16QAM normal 16QAM
  • SP4-16QAM in which symbols are further deciphered from the above-described SP8-16QAM, SP8-16QAM, and the like according to transmission conditions. Can be selected.
  • the present invention is not limited to this, and it is also possible to use a four-dimensional PM-16QAM expanded by adding two dimensions of X polarization and Y polarization by polarization multiplexing (PM).
  • PM polarization multiplexing
  • the encoding control unit 120 can select an encoding method such as SP32-PM-16QAM or SP128-PM-16QAM. That is, PM-16QAM, SP32-PM-16QAM, SP128-PM-16QAM, and the like can be used as the encoding method (encoding method 1 to encoding method k) of the encoder 110.
  • the set dividing unit 231 selects one subset by selecting a modulation symbol corresponding to one of the polarization states of the optical carrier based on the output bit signal (bit string b 1 to b n ). .
  • encoding scheme 1 to encoding scheme k can be set to have different reception sensitivities and encoding rates, a suitable encoding scheme is used according to the required transmission distance and transmission capacity. It becomes possible to select a modulation method.
  • a suitable modulation method can be selected simply by changing the encoding method of the encoder 110 from encoding method 1 to encoding method k. Therefore, it is possible to minimize changes in digital signal processing. As a result, even when the modulation scheme used in the optical communication system can be switched according to transmission conditions, it is possible to reduce power consumption and facilitate control. Furthermore, since the physical interface such as an optical modulator can be shared in each encoding method, the number of parts can be reduced. This also makes it possible to reduce costs and facilitate control.
  • a digital signal to be transmitted under a predetermined transmission condition by an optical carrier wave is selected by selecting a predetermined encoding method corresponding to the predetermined transmission condition.
  • the symbol signal is generated by associating the encoded bit signal with the modulation symbol.
  • an optical modulation signal is generated by modulating the optical carrier based on this symbol signal.
  • the modulation symbol is divided into a plurality of subsets, and one of the plurality of subsets is selected based on the bit signal. Then, one modulation symbol can be selected from the modulation symbols included in the selected selected subset based on the bit signal, and the bit signal can be associated with the selected modulation symbol.
  • optical communication method of the present embodiment low power consumption and easy control can be achieved even when the modulation scheme used in the optical communication system is switched according to transmission conditions. it can.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an optical transmitter 300 according to the third embodiment of the present invention.
  • the encoder is the convolutional encoder 310.
  • the convolutional encoder 310 performs encoding using any one of a plurality of convolutional encoding schemes in which at least one of the generator polynomial, the constraint length, and the encoding rate in the convolutional encoding scheme is different.
  • symbol is attached
  • the convolutional encoder 310 receives the m-bit digital signals a 1 to a m input to the optical transmitter 300. Then, after encoding based on the encoding method set by the encoding control unit 120, n-bit bit strings b 1 to b n which are output bit signals are output.
  • the mapping unit 230 performs symbol mapping on the bit sequences b 1 to b n and outputs p (dimensional) data sequences of S 1 , S 2 ,..., S p that are symbol signals to the optical modulation unit 140.
  • Optical modulation section 140 performs optical modulation on the basis of S 1, S 2, ⁇ ⁇ ⁇ , each data S p, and outputs the optical encoding modulated optical transmission signal.
  • the convolutional encoder 310 can select and set one of k encoding schemes from encoding scheme 1 to encoding scheme k having different generator polynomials, constraint lengths, encoding rates, and the like.
  • the configuration was The encoding control unit 120 selects a suitable encoding method according to the required transmission distance and transmission capacity from the encoding method 1 to the encoding method k. Then, the convolutional encoder 310 is set to operate with the selected encoding method.
  • FIG. 5 shows a configuration of a convolutional encoder having a constraint length of 4 and a coding rate of 2/3 as an example of the convolutional encoder 310.
  • the convolutional encoder 310 illustrated in FIG. 5 performs encoding on the input a 1 and the input a 2 and outputs encoded bits b 1 to b 3 . Further, the input a 3 to a 7 are output as b 4 to b 8 without being encoded.
  • FIG. 6 shows a case where convolutional coding is performed by the convolutional encoder 310 shown in FIG. 5 on four-dimensional PM-16QAM modulation using optical phase (I, Q) and polarization (X, Y).
  • An example of set division is shown.
  • FIG. 6 for simplicity, only the constellation for the X polarization is shown, but in actuality, this is a four-dimensional constellation combined with the constellation for the Y polarization.
  • the symbol selection unit 232 selects one of 8 states (S1 to S8) using 3 bits b 1 to b 3 convolutionally encoded by the convolutional encoder 310 shown in FIG. . Further, using 5 bits (b 4 to b 8 ) which are uncoded bits, one symbol is selected from 32 symbols included in one of the selected 8 states.
  • the required transmission distance and transmission capacity can be achieved by simply changing the setting of the convolutional encoder 310 having a plurality of convolutional coding schemes having different constraint lengths and coding rates, while being based on PM-16QAM modulation. It is possible to select a modulation method corresponding to the selected modulation method.
  • the convolutional coding scheme may be determined by setting a generator polynomial instead of the constraint length and the coding rate.
  • the optical transmitter 300 of the present embodiment even when the modulation scheme used in the optical communication system can be switched according to the transmission conditions, low power consumption and control are possible. Can be facilitated.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an optical communication system 1000 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the optical communication system 1000 includes an optical transmitter 100 that transmits an optical modulation signal to a communication path (optical transmission medium) 600, and an optical receiver 400 that receives the optical modulation signal propagated through the communication path 600.
  • the optical transmitter 100 includes an encoder 110, an encoding control unit 120, a mapping unit 130, and an optical modulation unit 140. Since the configuration and operation of the optical transmitter 100 are the same as those of the optical transmitter according to the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
  • the optical receiver 400 includes a photoelectric conversion unit 410, a demapping unit 420, a decoder 430, and a decoding control unit 440.
  • the photoelectric conversion unit 410 receives the light modulation signal, converts it into an electrical signal, and outputs a reception signal.
  • the demapping unit 420 demaps the received signal and outputs a received bit signal.
  • Decoder 430 receives the received bit signal and decodes it using one of a plurality of decoding schemes. Then, the decoding control unit 440 selects a predetermined decoding method from a plurality of decoding methods, and causes the decoder 430 to operate according to the predetermined decoding method.
  • the operation of the optical communication system 1000 according to the present embodiment will be described. Note that the operation of the optical transmitter 100 for outputting the optical signal that has been optically encoded and modulated is the same as that in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the optical signal output from the optical modulation unit 140 included in the optical transmitter 100 is received by the photoelectric conversion unit 410 included in the optical receiver 400 through the communication path 600.
  • the photoelectric conversion unit 410 converts the received optical signal into an electrical signal, and outputs the received signal as a digital signal in each XI-ch, XQ-ch, YI-ch, and YQ-ch lane.
  • the photoelectric conversion unit includes a 90 ° hybrid, a photodiode, a transimpedance amplifier, an A / D converter (analog-to-digital converter), and the like (not shown).
  • the demapping unit 420 performs symbol identification on the XI-ch, XQ-ch, YI-ch, and YQ-ch data strings, and outputs n-bit bit strings c 1 to c n as received bit signals.
  • the bit strings c 1 to c n are input to a decoder 430 having a plurality of decoding schemes.
  • the decoder 430 selects one decoding method among a plurality of decoding methods according to the setting of the decoding control unit 440. Decoder 430 outputs a bit sequence d 1 ⁇ d m of m bits is a bit string obtained by decoding.
  • a Viterbi decoding method that is maximum likelihood decoding, a sequential decoding method or the like can be used for a convolutional code having a longer constraint length.
  • the optical communication system 1000 may further include an optical network control unit 450.
  • the optical network control unit 450 determines a predetermined encoding method and a predetermined decoding method corresponding to a predetermined transmission condition, and notifies the encoding control unit 120 and the decoding control unit 440 in synchronization.
  • optical network control unit 450 Next, the operation of the optical network control unit 450 will be described in more detail.
  • the optical network control unit 450 selects a suitable encoding method and decoding method based on communication quality information such as transmission distance and transmission capacity, which are transmission conditions required from the system operation side. Then, the selection result is notified in synchronization with the encoding control unit 120 and the decoding control unit 440. Specifically, the optical network control unit 450 instructs the encoding control unit 120 to set the generator polynomial, constraint length, coding rate, and the like, and the decoding control unit 440 sets the constraint length, code length, and soft decision bit number. Instruct the settings such as. At this time, a favorable reception state can be maintained by performing setting changes of the encoding control unit 120 and the decoding control unit 440 in synchronization.
  • the optical network control unit 450 does not necessarily need to acquire communication quality information used for the above-described control from the system operation side. For example, it is possible to select a suitable encoding method and decoding method using information such as an optical signal-to-noise ratio and an error rate.
  • a digital signal to be transmitted under a predetermined transmission condition by an optical carrier wave is selected by selecting a predetermined encoding method corresponding to the predetermined transmission condition.
  • the symbol signal is generated by associating the encoded bit signal with the modulation symbol.
  • an optical modulation signal is generated by modulating the optical carrier wave.
  • the optical modulation signal is received and a reception signal converted into an electric signal is generated. Then, the received bit signal is generated by demapping the received signal. Finally, the received bit signal is decoded by selecting a predetermined decoding method from a plurality of decoding methods.
  • the optical communication system 1000 and the optical communication method of the present embodiment even when the modulation scheme used in the optical communication system can be switched according to transmission conditions, low power consumption And facilitation of control.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an optical transmitter 500 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the optical transmitter 500 includes an encoder 510, an encoding control unit 120, a mapping unit 530, and an optical modulation unit 140.
  • the optical transmitter 500 according to the present embodiment differs from the encoder 110 and the mapping unit 130 included in the optical transmitter 100 according to the first embodiment in the configuration and operation of the encoder 510 and the mapping unit 530. Since other configurations and operations are the same as those of the optical transmitter 100 according to the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
  • the encoder 510 includes a first encoder 511, a second encoder 512, and a third encoding corresponding to the encoding scheme 1, the encoding scheme 2, and the encoding scheme 3, respectively.
  • the encoding control unit 120 selects an optimal encoding method from the encoding methods 1 to 3 according to predetermined transmission conditions such as transmission distance and transmission capacity required for communication. Then, the operation method of the encoder 510, the mapping unit 530, and the optical modulation unit 140 is set.
  • FIG. 9 shows the configuration of the encoder 510.
  • the encoder 510 includes three encoders, that is, a first encoder 511, a second encoder 512, and a third encoder 513. These encoders are configured so that the number of input bits is 5 bits, 6 bits, and 7 bits in order. Note that since the configurations and operations of the first encoder 511 and the third encoder 513 are described in Non-Patent Document 2, their detailed description is omitted here.
  • the second encoder 512 calculates an exclusive OR of the 6-bit inputs b1 to b6 and outputs it as b7.
  • the four-dimensional encoder 512E included in the second encoder 512 converts the 7-bit input b1 to b7 into an 8-bit output.
  • FIG. 10 shows a specific logical expression of the four-dimensional encoder 512E.
  • the mapping unit 530 receives the 8-bit output of the encoder 510 and assigns it to the symbols so as to obtain a coding gain. It is assumed that the symbol selected here belongs to a four-dimensional symbol space. In this embodiment, the optical phase (I component and Q component) and polarization (X polarization component and Y polarization component) of the optical carrier are used as the four-dimensional signal space, and the symbol-mapped symbol signal is optically modulated. Output to the unit 140.
  • mapping section 530 assigns transmission symbols in X polarization using bits B1 to B4 output from encoder 510, and assigns transmission symbols in Y polarization using bits B5 to B8.
  • mapping section 530 assigns symbols such that 12QAM is obtained by removing the four corner points of 16QAM. As can be seen from the figure, 12QAM signal points are divided into 8 points with large amplitude and 4 points with small amplitude.
  • the encoder 510 is configured such that the amplitude of the optical signal modulated by the optical modulator 140 is between two types of polarization (X polarization and Y polarization) of the optical carrier wave.
  • the encoding is performed so as to have a correlation.
  • the mapping unit 530 is configured to assign symbols to signal points having the maximum amplitude in at least one polarization.
  • mapping unit 530 will be described in more detail using the constellation diagrams of 12QAM in the X polarization and the Y polarization shown in FIGS. 13A to 13D.
  • FIGS. 13A to 13C there is the following correlation with respect to the amplitude between the X polarization symbol and the Y polarization symbol. That is, in the case shown in FIG. 13A, both X-polarized wave and Y-polarized wave have symbol points with large amplitudes. 13B, the X-polarized wave has a symbol point with a small amplitude, and the Y-polarized wave has a symbol point with a large amplitude.
  • FIG. 13A both X-polarized wave and Y-polarized wave have symbol points with large amplitudes.
  • the X-polarized wave has a symbol point with a small amplitude
  • the Y-polarized wave has a symbol point with a large amplitude.
  • FIG. 13A both X-polarized wave and Y-
  • the X-polarized wave has a symbol point with a large amplitude
  • the Y-polarized wave has a symbol point with a small amplitude.
  • the mapping unit 530 assigns symbols to signal points having the maximum amplitude in at least one polarization, that is, the configuration excluding the symbol arrangement shown in FIG. 13D, thereby reducing the number of adjacent points. Can be reduced. Thereby, the bit error rate can be reduced.
  • the second encoder 512 since the second encoder 512 generates parity bits, the four-dimensional set division is performed, and the symbol points are decimated in half. Therefore, the second encoder 512 and the mapping unit 530 generate There are 64 symbol points. This is equivalent to the conventional PM-8QAM.
  • the transmission power per one polarization of the transmission symbol is Es
  • Es is the average of the square of the amplitude for all symbols
  • 16QAM the distance between signal points is 0.63 Es 1/2. 2 .
  • 12QAM the distance between signal points is expanded to 0.71 Es 1/2 . This is an effect obtained by removing symbols at four corners of 16QAM symbol points.
  • the distance between the four-dimensional signal points of 12QAM becomes 1.0 Es 1/2 that is 2 1/2 times, and the signal in the conventional PM-8QAM The distance between the points becomes larger than 0.92 Es 1/2 . Therefore, by using 12QAM, performance equal to or better than PM-8QAM can be obtained.
  • the configuration in which the amplitude is correlated between the polarizations is applicable to any symbol arrangement as well as other QAM signals.
  • the present invention can also be applied to a configuration excluding the case of having a symbol point having a large amplitude in both the X polarization and the Y polarization shown in FIG. 13A.
  • a digital signal to be transmitted under a predetermined transmission condition by an optical carrier wave is selected by selecting a predetermined encoding method corresponding to the predetermined transmission condition.
  • the symbol signal is generated by associating the encoded bit signal with the modulation symbol.
  • an optical modulation signal is generated by modulating the optical carrier based on this symbol signal.
  • the optical transmitter 500 and the optical communication method according to the present embodiment are configured to select and encode a predetermined encoding method corresponding to a predetermined transmission condition.
  • a predetermined encoding method corresponding to a predetermined transmission condition.
  • the base symbol arrangement does not change, so that it is possible to minimize changes in digital signal processing.
  • the modulation scheme used in the optical communication system can be switched according to transmission conditions, it is possible to reduce power consumption and facilitate control.
  • the effect of reducing the bit error rate and extending the transmission distance can be obtained.
  • the physical interface such as an optical modulator can be shared in each encoding method, the number of parts can be reduced. This also makes it possible to reduce costs and facilitate control.

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Abstract

　光通信システムで用いる変調方式を伝送条件に応じて切り替えることができる構成とすると、消費電力が増大し、制御が複雑になるため、本発明の光送信器は、光搬送波により所定の伝送条件で伝送するデジタル信号を、複数の符号化方式のうちの一の符号化方式で符号化する符号化器と、複数の符号化方式の中から、所定の伝送条件に対応した所定の符号化方式を選択し、符号化器を所定の符号化方式で動作させる符号化制御部と、符号化器が出力する出力ビット信号を変調シンボルに対応付けるマッピング部と、マッピング部が出力するシンボル信号に基づいて光搬送波を変調する光変調部、とを有する。

Description

光送信器、光通信システム、および光通信方法
　本発明は、光送信器、光通信システム、および光通信方法に関し、特に、デジタル信号を用いて光符号化変調を行う光送信器、光通信システム、および光通信方法に関する。
　光ファイバを用いた光通信システムにおいては、長距離かつ大容量の通信を行うため、受信感度の向上と光ファイバ１本当たりの周波数利用効率を高めることが重要である。光通信では、伝送距離の拡大と周波数利用効率の向上はトレードオフの関係にあるため、必要とされる伝送距離と通信容量に応じて、到達可能な伝送距離と周波数利用効率が異なる種々の変調方式を切り替えて使用することが提案されている。到達可能な伝送距離と周波数利用効率が異なる変調方式としては、例えば、ＢＰＳＫ（ｂｉｎａｒｙ　ｐｈａｓｅ　ｓｈｉｆｔ　ｋｅｙｉｎｇ）、ＱＰＳＫ（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　ｐｈａｓｅ　ｓｈｉｆｔ　ｋｅｙｉｎｇ）、８ＱＡＭ（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、１６ＱＡＭなどがある。
　このように変調方式を切り替えて使用する光送信器の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された関連する光送信器は、クライアント収容部、可変フレームマッピング部、可変符号化部、光変調部、および通信方式設定部を備える。
　クライアント収容部は、クライアントから送信されるクライアント信号を終端する。可変フレームマッピング部は、クライアント収容部によって終端されたクライアント信号を所定の伝送フレームに収容する。このとき、可変フレームマッピング部は、通信方式設定部により選択された通信方式に応じてマッピングを行う。
　可変符号化部は、可変フレームマッピング部により生成される伝送フレームを搬送するための変調信号を生成する。このとき、可変符号化部は、通信方式設定部により選択された通信方式に応じて変調信号を生成する。光変調部は、可変符号化部により生成される変調信号から変調光信号を生成して出力する。このとき、光変調部は通信方式設定部により選択された通信方式に応じて変調光信号を生成する。
　通信方式設定部は、光送信器が提供する複数の通信方式の中からクライアント信号の速度に対応する通信方式を選択する。そして、通信方式設定部は選択した通信方式を表す通信方式情報を、可変フレームマッピング部、可変符号化部、光変調部に通知する。
　このように、関連する光送信器はクライアント信号の速度に応じた通信方式でクライアント信号を送信する構成としている。そのため、クライアント速度が遅い場合であっても、無駄な信号の伝送量が少なく、伝送効率が改善するとしている。
　また、関連技術としては、特許文献２～４に記載された技術がある。
特開２０１１－２５０２９１号公報（段落「００１６」～「００２５」） 特開２００３－０８７３４５号公報 特開２００９－１０５７４８号公報 特表２０１１－５１４７３６号公報
Ｌｅｏｎａｒｄｏ　Ｄ.　Ｃｏｅｌｈｏ　ａｎｄ　Ｎｏｒｂｅｒｔ　Ｈａｎｉｋ，"Ｇｌｏｂａｌ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｆｉｂｅｒ-Ｏｐｔｉｃ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　ｕｓｉｎｇ　Ｆｏｕｒ-Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｆｏｒｍａｔｓ，"　ｉｎ　Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＥＣＯＣ２０１１），Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｄｉｇｅｓｔ，ｐａｐｅｒ　Ｍｏ．２．Ｂ．４． Ｊ．Ｒｅｎａｕｄｉｅｒ，　Ａ．　Ｖｏｉｃｉｌａ，　Ｏ．Ｂｅｒｔｒａｎ－Ｐａｒｄｏ，　Ｏ．　Ｒｉｖａｌ，　Ｍ．　Ｋａｒｌｓｓｏｎ，　Ｇ．　Ｃｈａｒｌｅｔ，　ａｎｄ　Ｓ．Ｂｉｇｏ，"Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　Ｓｅｔ－Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｅｄ　Ｔｗｏ－Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　１６ＱＡＭ　Ｆｏｒｍａｔｓ　ｗｉｔｈ　ＰＤＭ－ＱＰＳＫ　ａｎｄ　ＰＤＭ－８ＱＡＭ　ｆｏｒ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　ｗｉｔｈ　Ｅｒｒｏｒ－Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　Ｃｏｄｉｎｇ"，ｉｎ　Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＥＣＯＣ２０１２），Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｄｉｇｅｓｔ，ｐａｐｅｒ　Ｗｅ．１．Ｃ．５．
　上述した関連する光送信器のように、一個の光送信器でＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＱＡＭ、１６ＱＡＭ等の複数の変調方式を切り替えて使用する場合、複数の変調方式に対応した複数方式のアルゴリズムやビット精度を有する信号処理回路を実装する必要が生じる。そのため、光送信器および光受信器の消費電力が増大し、また制御が複雑になるという問題があった。
　このように、光通信システムで用いる変調方式を伝送条件に応じて切り替えることができる構成とすると、消費電力が増大し、制御が複雑になるという問題があった。
　本発明の目的は、上述した課題である、光通信システムで用いる変調方式を伝送条件に応じて切り替えることができる構成とすると、消費電力が増大し、制御が複雑になる、という課題を解決する光送信器、光通信システム、および光通信方法を提供することにある。
　本発明の光送信器は、光搬送波により所定の伝送条件で伝送するデジタル信号を、複数の符号化方式のうちの一の符号化方式で符号化する符号化器と、複数の符号化方式の中から、所定の伝送条件に対応した所定の符号化方式を選択し、符号化器を所定の符号化方式で動作させる符号化制御部と、符号化器が出力する出力ビット信号を変調シンボルに対応付けるマッピング部と、マッピング部が出力するシンボル信号に基づいて光搬送波を変調する光変調部、とを有する。
　本発明の光通信システムは、光変調信号を光伝送媒体に送出する光送信器と、光伝送媒体を伝搬した光変調信号を受信する光受信器、を有し、光送信器は、光搬送波により所定の伝送条件で伝送するデジタル信号を、複数の符号化方式のうちの一の符号化方式で符号化する符号化器と、複数の符号化方式の中から、所定の伝送条件に対応した所定の符号化方式を選択し、符号化器を所定の符号化方式で動作させる符号化制御部と、符号化器が出力する出力ビット信号を変調シンボルに対応付けるマッピング部と、マッピング部が出力するシンボル信号に基づいて光搬送波を変調し光変調信号を出力する光変調部、とを備え、光受信器は、光変調信号を受信し電気信号に変換して受信信号を出力する光電変換部と、受信信号をデマッピングし受信ビット信号を出力するデマッピング部と、受信ビット信号を入力し、複数の復号化方式のうちの一の復号化方式で復号化する復号化器と、複数の復号化方式の中から、所定の復号化方式を選択し、復号化器を所定の復号化方式で動作させる復号化制御部、とを備える。
　本発明の光通信方法は、光搬送波により所定の伝送条件で伝送するデジタル信号を、所定の伝送条件に対応した所定の符号化方式を選択して符号化し、符号化したビット信号を変調シンボルに対応付けてシンボル信号を生成し、シンボル信号に基づいて光搬送波を変調した光変調信号を生成する。
　本発明の光送信器、光通信システム、および光通信方法によれば、光通信システムで用いる変調方式を伝送条件に応じて切り替えることができる構成とした場合であっても、低消費電力化および制御の容易化を図ることができる。
本発明の第１の実施形態に係る光送信器の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る光送信器の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る光送信器において、符号化方式として１６ＱＡＭ信号にセット分割法を用いた場合について説明するためのコンステレーション図であり、通常の１６ＱＡＭ変調によるコンステレーション図である。 本発明の第２の実施形態に係る光送信器において、符号化方式として１６ＱＡＭ信号にセット分割法を用いた場合について説明するためのコンステレーション図であり、ＳＰ８－１６ＱＡＭ変調によるコンステレーション図である。 本発明の第３の実施形態に係る光送信器の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る光送信器が備える畳み込み符号化器の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る光送信器の動作を説明するためのコンステレーション図である。 本発明の第４の実施形態に係る光通信システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態に係る光送信器の構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態に係る光送信器が備える符号化器の構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態に係る光送信器が備える第２の符号化器の動作を説明するための論理式である。 本発明の第５の実施形態に係る光送信器の動作を説明するための１６ＱＡＭのコンスタレーション図である。 本発明の第５の実施形態に係る光送信器の動作を説明するための１２ＱＡＭのコンスタレーション図である。 本発明の第５の実施形態に係る光送信器の動作を説明するための、Ｘ偏波およびＹ偏波における１２ＱＡＭのコンスタレーション図である。 本発明の第５の実施形態に係る光送信器の動作を説明するための、Ｘ偏波およびＹ偏波における１２ＱＡＭの別のコンスタレーション図である。 本発明の第５の実施形態に係る光送信器の動作を説明するための、Ｘ偏波およびＹ偏波における１２ＱＡＭのさらに別のコンスタレーション図である。 本発明の第５の実施形態に係る光送信器の動作を説明するための、Ｘ偏波およびＹ偏波における１２ＱＡＭのさらに別のコンスタレーション図である。
　以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、図面中の矢印の向きは一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。
　〔第１の実施形態〕
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る光送信器１００の構成を示すブロック図である。光送信器１００は、符号化器１１０、符号化制御部１２０、マッピング部１３０、および光変調部１４０を有する。
　符号化器１１０は、光搬送波により所定の伝送条件で伝送するデジタル信号を、複数の符号化方式のうちの一の符号化方式で符号化する。符号化制御部１２０は、複数の符号化方式の中から、所定の伝送条件に対応した所定の符号化方式を選択し、符号化器１１０を所定の符号化方式で動作させる。マッピング部１３０は、符号化器１１０が出力する出力ビット信号を変調シンボルに対応付ける。そして光変調部１４０は、マッピング部１３０が出力するシンボル信号に基づいて光搬送波を変調する。
　次に、本実施形態による光送信器１００の動作について説明する。
　光送信器１００に入力されたｍビットのデジタル信号ａ１～ａｍは、符号化器１１０に入力される。符号化器１１０は、符号化制御部１２０によって設定された符号化方式に基づいて符号化し、出力ビット信号であるｎビットのビット列ｂ１～ｂｎを出力する。マッピング部１３０はビット列ｂ１～ｂｎをシンボルマッピングし、シンボル信号であるＳ１、Ｓ２、・・・、Ｓｐのｐ個（次元）のデータ列を光変調部１４０に出力する。
　光変調部１４０は、Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｐの各データに基づいて光変調を行い、光符号化変調された送信光信号を出力する。ここで、光変調部１４０は図示していないＤ／Ａ変換器（ｄｉｇｉｔａｌ－ｔｏ－ａｎａｌｏｇ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）、変調器ドライバ、光変調器、光源などを含んで構成される。
　符号化器１１０は図１に示すように、符号化方式１から符号化方式ｋのｋ個の符号化方式から選択して所定の符号化方式を設定することが可能である。ここで符号化器１１０は、畳み込み符号化方式における生成多項式、拘束長、および符号化率のうち少なくとも一が異なる複数の畳み込み符号化方式のいずれかで符号化を行う構成とすることができる。このとき、符号化制御部１２０は、生成多項式、拘束長、および符号化率のうちの少なくとも一を設定することにより、所定の符号化方式を選択する。すなわち、符号化制御部１２０は個々の通信に必要とされる伝送距離、伝送容量などの所定の伝送条件に応じて、好適な符号化方式を符号化方式１から符号化方式ｋの中から選択して設定することが可能である。
　上述した伝送条件として、伝送容量、伝送距離、誤り率、および光信号対雑音比のうちの少なくとも一個を用いることができる。
　光変調部１４０を駆動するシンボル信号、すなわちＳ１、Ｓ２、・・・、Ｓｐのデータ列としては、光搬送波の光位相（Ｉ成分およびＱ成分）、偏波（Ｘ偏波成分およびＹ偏波成分）、波長、および時間の次元のうちの少なくとも一の次元による信号を用いることができる。また、これらの複数の次元を組み合せることによって、より高次元の光符号化変調を行うことが可能である。
　光変調部１４０を構成する光変調器は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）などの強誘電体材料および半導体材料のいずれかを含んで構成される。このような光変調器を、単一で、または複数個組み合わせて用いることにより、デジタル信号を、偏波多重、波長多重、および時分割多重の少なくとも一により多重して伝送することが可能である。
　次に、本実施形態による光通信方法について説明する。
　本実施形態の光通信方法においては、まず、光搬送波により所定の伝送条件で伝送するデジタル信号を、所定の伝送条件に対応した所定の符号化方式を選択して符号化する。そして、このとき符号化したビット信号を変調シンボルに対応付けてシンボル信号を生成する。最後に、このシンボル信号に基づいて光搬送波を変調した光変調信号を生成する。
　上述したように、本実施形態の光送信器１００および光通信方法においては、所定の伝送条件に対応した所定の符号化方式を選択して符号化する構成としている。このような構成としたことにより、符号化方式を変更することのみにより、所定の伝送条件に対応した好適な変調方式を選定することができる。そのため、デジタル信号処理の変更を最小限にすることが可能である。その結果、光通信システムで用いる変調方式を伝送条件に応じて切り替えることができる構成とした場合であっても、低消費電力化および制御の容易化を図ることができる。
　〔第２の実施形態〕
　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係る光送信器２００の構成を示すブロック図である。
　光送信器２００は、符号化器１１０、符号化制御部１２０、マッピング部２３０、および光変調部１４０を有する。本実施形態による光送信器２００が備えるマッピング部２３０は、セット分割部２３１とシンボル選択部２３２を備えた構成とした。その他の構成は、第１の実施形態による光送信器１００と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
　セット分割部２３１は、変調シンボルを複数のサブセットに分割し、出力ビット信号に基づいて複数のサブセットのうちの一のサブセットを選択する。シンボル選択部２３２は、セット分割部２３１が選択した選択サブセットに含まれる変調シンボルから、出力ビット信号に基づいて一の変調シンボルを選択し、選択した変調シンボルに出力ビット信号を対応付ける。
　次に、本実施形態に係る光送信器２００の動作について説明する。
　符号化器１１０は、光送信器２００に入力されたｍビットのデジタル信号ａ１～ａｍを入力する。そして、符号化制御部１２０によって設定された符号化方式に基づいて符号化した後に、出力ビット信号であるｎビットのビット列ｂ１～ｂｎを出力する。
　ビット列ｂ１～ｂｎはマッピング部２３０においてシンボルマッピングされた後、例えば、Ｘ偏波の光位相成分であるＸＩ－ｃｈ、ＸＱ－ｃｈ、およびＹ偏波の光位相成分であるＹＩ－ｃｈ、ＹＱ－ｃｈのデータ列として光変調部１４０に入力される。光変調部１４０はＸＩ－ｃｈ、ＸＱ－ｃｈ、ＹＩ－ｃｈ、およびＹＱ－ｃｈの各データに基づいて光変調を行い、光符号化変調された送信光信号を出力する。
　ここで、セット分割部２３１は、２次元またはさらに高次のＱＡＭ変調のコンステレーションを、セット分割法に基づいてＬ個の部分コンステレーション（状態）に分割する。そして、ビット列ｂ１～ｂｎのうち符号化されたαビットを用いて、上述のＬ個の部分コンステレーション（状態）のうち１つを選択する。そして、シンボル選択部２３２はビット列ｂ１～ｂｎのうち符号化されていないβビットを用いて選択された部分コンステレーションの中から好適な一つのシンボルを選択し、ＸＩ－ｃｈ、ＸＱ－ｃｈ、ＹＩ－ｃｈ、ＹＱ－ｃｈに対応するデータを出力する。
　なお、上述したセット分割（ＳＰ：ｓｅｔ－ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ）法とは、シンボル点から最隣接点を間引くことにより最小符号間距離を拡大する手法である。例えば、非特許文献１には、位相情報と偏波情報の４次元信号空間にマッピングしたシンボルに対して、セット分割によるシンボル分割を行ったＳＰ－１６ＱＡＭ変調が開示されている。セット分割によってシンボル間距離が拡大するので、受信感度を向上させることができる。
　次に、符号化器１１０の動作について、具体的に説明する。
　図３Ａ、３Ｂは、符号化方式として２次元での１６ＱＡＭ信号に上述したセット分割法を用いた場合について説明するためのコンステレーション図である。図３Ａは、通常の１６ＱＡＭのコンステレーション図であり、最小シンボル間距離はｄｍｉｎである。図３Ｂは、図３Ａに示した１６ＱＡＭのコンステレーションから一個置きにシンボルを間引いたＳＰ８－１６ＱＡＭ符号化変調によるシンボルマッピングを示すコンステレーション図である。この場合、最小シンボル間距離が２１／２ｄｍｉｎに拡大するので、これにより受信感度が向上することが分かる。
　ここで、図３Ｂに示したＳＰ８－１６ＱＡＭ符号化方式においては、シンボルを間引いているため符号化率ｒは１／２に半減する。そのため伝送レートは低下する。したがって、伝送レート（容量）が重要となるアプリケーションに対しては、符号化制御部１２０は図３Ａに示した通常の１６ＱＡＭによる符号化方式を選択することが可能である。一方、長距離伝送が必要なアプリケーションに対しては、符号化制御部１２０は図３Ｂに示したＳＰ８－１６ＱＡＭによる符号化方式を選択することができる。このように、符号化制御部１２０は間引きをしない通常の１６ＱＡＭ（ＳＰ１６－１６ＱＡＭ）、上述したＳＰ８－１６ＱＡＭ、ＳＰ８－１６ＱＡＭからさらにシンボルを間引いたＳＰ４－１６ＱＡＭなどから伝送条件に対応した符号化方式を選択することができる。
　上記説明では簡単のため、単純なＩ－Ｑ平面上の２次元１６ＱＡＭでのセット分割について説明した。これに限らず、偏波多重（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＰＭ）によるＸ偏波およびＹ偏波の２次元を加えて拡張した４次元ＰＭ－１６ＱＡＭなどを用いることも可能である。
　４次元ＰＭ－１６ＱＡＭの場合、Ｘ偏波（ＸＩ，ＸＱ）に対する１６シンボルとＹ偏波（ＹＩ，ＹＱ）に対する１６シンボルのそれぞれとの組み合わせでシンボル点を作れるので、２５６（＝１６×１６）個のシンボル点が存在する。したがって、通常の間引きをしないＰＭ－１６ＱＡＭはＳＰ２５６－ＰＭ－１６ＱＡＭと記載でき、そこから一個置きに間引くとＳＰ１２８－ＰＭ－１６ＱＡＭが得られ、さらに間引いていくとＳＰ６４－ＰＭ－１６ＱＡＭ、ＳＰ３２－ＰＭ－１６ＱＡＭ等が得られる。
　この場合、符号化制御部１２０は例えばＳＰ３２－ＰＭ－１６ＱＡＭ、ＳＰ１２８－ＰＭ－１６ＱＡＭ等の符号化方式を選択することが可能である。すなわち、符号化器１１０の符号化方式（符号化方式１～符号化方式ｋ）として、ＰＭ－１６ＱＡＭ、ＳＰ３２－ＰＭ－１６ＱＡＭ、ＳＰ１２８－ＰＭ－１６ＱＡＭ等を対応させることができる。
　そして、セット分割部２３１は、出力ビット信号（ビット列ｂ１～ｂｎ）に基づいて、光搬送波の偏波状態のうちの一に対応する変調シンボルを選択することにより、一のサブセットを選択する。
　上述した符号化方式１から符号化方式ｋは、それぞれ受信感度と符号化率を異なる設定とすることができるので、必要とされる伝送距離と伝送容量に応じて好適な符号化方式を用いた変調方式を選択することが可能となる。
　また、通常の１６ＱＡＭ変調によるコンステレーションをベースとして、符号化器１１０の符号化方式を符号化方式１から符号化方式ｋまで変更するだけで好適な変調方式を選定することができる。そのため、デジタル信号処理の変更を最小限にすることが可能である。その結果、光通信システムで用いる変調方式を伝送条件に応じて切り替えることができる構成とした場合であっても、低消費電力化および制御の容易化を図ることができる。さらに、光変調器などの物理インタフェースをそれぞれの符号化方式において共有化することができるため、部品点数を削減することができる。これによっても、コストの低減および制御の容易化を図ることが可能となる。
　次に、本実施形態による光通信方法について説明する。
　本実施形態の光通信方法においては、まず、光搬送波により所定の伝送条件で伝送するデジタル信号を、所定の伝送条件に対応した所定の符号化方式を選択して符号化する。そして、このとき符号化したビット信号を変調シンボルに対応付けてシンボル信号を生成する。最後に、このシンボル信号に基づいて光搬送波を変調した光変調信号を生成する。
　ここで、上述したシンボル信号を生成する際に、変調シンボルを複数のサブセットに分割し、ビット信号に基づいて複数のサブセットのうちの一のサブセットを選択する。そして、選択した選択サブセットに含まれる変調シンボルから、ビット信号に基づいて一の変調シンボルを選択し、選択した変調シンボルにビット信号を対応付ける構成とすることができる。
　本実施形態の光通信方法によれば、光通信システムで用いる変調方式を伝送条件に応じて切り替えることができる構成とした場合であっても、低消費電力化および制御の容易化を図ることができる。
　〔第３の実施形態〕
　次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図４は、本発明の第３の実施形態に係る光送信器３００の構成を示すブロック図である。
　本実施形態の光送信器３００においては、符号化器は畳み込み符号化器３１０とした。畳み込み符号化器３１０は、畳み込み符号化方式における生成多項式、拘束長、および符号化率のうち少なくとも一が異なる複数の畳み込み符号化方式のいずれかで符号化を行う。なお、図２に示した第２の実施形態による光送信器２００と同一の構成には同一符号を付して、その説明を省略する。
　以下に、本実施形態に係る光送信器３００の動作について説明する。
　畳み込み符号化器３１０は、光送信器３００に入力されたｍビットのデジタル信号ａ１～ａｍを入力する。そして、符号化制御部１２０によって設定された符号化方式に基づいて符号化した後に、出力ビット信号であるｎビットのビット列ｂ１～ｂｎを出力する。
　マッピング部２３０はビット列ｂ１～ｂｎをシンボルマッピングし、シンボル信号であるＳ１、Ｓ２、・・・、Ｓｐのｐ個（次元）のデータ列を光変調部１４０に出力する。光変調部１４０は、Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｐの各データに基づいて光変調を行い、光符号化変調された送信光信号を出力する。
　ここで、畳み込み符号化器３１０は、生成多項式、拘束長、符号化率等がそれぞれ異なる符号化方式１から符号化方式ｋのｋ個の符号化方式から一個を選択して設定することが可能な構成とした。符号化制御部１２０は、必要とされる伝送距離、伝送容量に応じた好適な符号化方式を、符号化方式１から符号化方式ｋの中から選択する。そして、畳み込み符号化器３１０が、選択した符号化方式で動作するように設定する。
　図５に、畳み込み符号化器３１０の一例として、拘束長が４、符号化率が２／３である畳み込み符号化器の構成を示す。図５に示した畳み込み符号化器３１０は、入力ａ１および入力ａ２に対して符号化を行い、符号化ビットｂ１～ｂ３を出力する。また、入力ａ３～ａ７に対しては、非符号化のままｂ４～ｂ８として出力する。
　図６に、光位相（Ｉ、Ｑ）と偏波（Ｘ、Ｙ）を用いた４次元ＰＭ－１６ＱＡＭ変調に対して、図５に示した畳み込み符号化器３１０による畳み込み符号化を施した場合のセット分割の例を示す。図６では簡単のため、Ｘ偏波に対するコンステレーションのみを記載しているが、実際にはＹ偏波に対するコンステレーションと組み合わせた４次元コンステレーションとなる。図６に示したように、２回のセット分割によりＳ１からＳ８の８個の状態（部分コンステレーション）が存在することになる。そして、Ｓ１からＳ８のそれぞれの状態に対してＹ偏波のコンステレーションが組み合わされた４次元（Ｉ，Ｑ，Ｘ，Ｙ）コンステレーションとなるので、各状態には２５＝３２のシンボル点が含まれる。
　次に、畳み込み符号化器３１０を用いた場合におけるシンボル選択部２３２の動作について説明する。
　シンボル選択部２３２はまず、図５に示した畳み込み符号化器３１０によって畳み込み符号化されたｂ１～ｂ３の３ビットを用いて８状態（Ｓ１～Ｓ８）のうち１個の状態を選択する。さらに、非符号化ビットである５ビット（ｂ４～ｂ８）を用いて、選択した８状態のうち一つの状態に含まれる３２シンボルのうちの１シンボルを選択する。
　これにより、畳み込み符号化により符号系列間の最小二乗距離を拡大し、セット分割法により分割された状態内の信号間距離の二乗距離以上にすることが可能になる。したがって、拘束長と符号化率が異なる複数の畳み込み符号化方式を備えた畳み込み符号化器３１０の設定を変更するだけで、ＰＭ－１６ＱＡＭ変調をベースとしながら、必要となる伝送距離と伝送容量に応じた変調方式を選択することが可能となる。なお、拘束長と符号化率に替えて、生成多項式を設定することによって畳み込み符号化方式を決定することとしてもよい。
　以上説明したように、本実施形態の光送信器３００によれば、光通信システムで用いる変調方式を伝送条件に応じて切り替えることができる構成とした場合であっても、低消費電力化および制御の容易化を図ることができる。
　〔第４の実施形態〕
　次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図７は、本発明の第４の実施形態に係る光通信システム１０００の構成を示すブロック図である。
　光通信システム１０００は、光変調信号を通信路（光伝送媒体）６００に送出する光送信器１００と、通信路６００を伝搬した光変調信号を受信する光受信器４００を有する。
　光送信器１００は、符号化器１１０、符号化制御部１２０、マッピング部１３０、および光変調部１４０を備える。光送信器１００の構成および動作は、第１の実施形態による光送信器と同様であるので、詳細な説明は省略する。
　光受信器４００は、光電変換部４１０、デマッピング部４２０、復号化器４３０、および復号化制御部４４０を備える。
　光電変換部４１０は、光変調信号を受信し電気信号に変換して受信信号を出力する。デマッピング部４２０は、受信信号をデマッピングし受信ビット信号を出力する。復号化器４３０は、受信ビット信号を入力し、複数の復号化方式のうちの一の復号化方式で復号化する。そして、復号化制御部４４０は、複数の復号化方式の中から所定の復号化方式を選択し、復号化器４３０を所定の復号化方式で動作させる。
　次に、本実施形態による光通信システム１０００の動作について説明する。なお、光送信器１００が光符号化変調された光信号を出力する動作は、第１の実施形態における場合と同様であるので、その説明は省略する。
　光送信器１００が備える光変調部１４０から出力された光信号は、通信路６００を通って、光受信器４００が備える光電変換部４１０で受信される。光電変換部４１０は受信した光信号を電気信号に変換し、受信信号をＸＩ－ｃｈ、ＸＱ－ｃｈ、ＹＩ－ｃｈ、およびＹＱ－ｃｈの各レーンのデジタル信号として出力する。ここで、光電変換部は図示していない９０°ハイブリッド、フォトダイオード、トランスインピーダンスアンプ、およびＡ／Ｄ変換器（ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－ｄｉｇｉｔａｌ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）などを含んで構成される。
　デマッピング部４２０は、ＸＩ－ｃｈ、ＸＱ－ｃｈ、ＹＩ－ｃｈ、およびＹＱ－ｃｈのデータ列についてシンボル識別を行い、受信ビット信号としてｎビットのビット列ｃ１～ｃｎを出力する。ビット列ｃ１～ｃｎは複数の復号化方式を備える復号化器４３０に入力される。
　復号化器４３０は復号化制御部４４０の設定に従って、複数の復号化方式のうち１つの復号化方式を選択する。復号化器４３０は、復号化したビット列であるｍビットのビット列ｄ１～ｄｍを出力する。ここで、上述した復号化方式として、最尤復号であるビタビ復号方式や、より長い拘束長の畳み込み符号に対しては逐次復号方式などを用いることができる。
　光通信システム１０００は、光ネットワーク制御部４５０をさらに有する構成とすることができる。光ネットワーク制御部４５０は、所定の伝送条件に対応した所定の符号化方式と所定の復号化方式を決定し、符号化制御部１２０と復号化制御部４４０に同期して通知する。
　次に、光ネットワーク制御部４５０の動作について、さらに詳細に説明する。
　光ネットワーク制御部４５０は、システム運用側から要求される伝送条件である伝送距離、伝送容量などの通信品質情報に基づいて、好適な符号化方式および復号化方式を選択する。そして、その選択結果を符号化制御部１２０と復号化制御部４４０に同期して通知する。具体的には、光ネットワーク制御部４５０は、符号化制御部１２０に生成多項式、拘束長、符号化率などの設定を指示し、復号化制御部４４０に拘束長、符号長、軟判定ビット数などの設定を指示する。このとき、符号化制御部１２０と復号化制御部４４０の設定変更を同期して行うことにより、好適な受信状態を維持することができる。
　なお、光ネットワーク制御部４５０は、上述した制御に用いる通信品質情報をシステム運用側から取得する必要は必ずしもない。例えば、光信号対雑音比や誤り率などの情報を用いて、好適な符号化方式および復号化方式を選択することも可能である。
　次に、本実施形態による光通信方法について説明する。
　本実施形態の光通信方法においては、まず、光搬送波により所定の伝送条件で伝送するデジタル信号を、所定の伝送条件に対応した所定の符号化方式を選択して符号化する。そして、このとき符号化したビット信号を変調シンボルに対応付けてシンボル信号を生成する。このシンボル信号に基づいて光搬送波を変調した光変調信号を生成する。
　次に、この光変調信号を受け付け、電気信号に変換した受信信号を生成する。そして、受信信号をデマッピングして受信ビット信号を生成する。最後に、受信ビット信号を、複数の復号化方式の中から所定の復号化方式を選択して復号化する。
　上述したように、本実施形態の光通信システム１０００および光通信方法によれば、光通信システムで用いる変調方式を伝送条件に応じて切り替えることができる構成とした場合であっても、低消費電力化および制御の容易化を図ることができる。
　〔第５の実施形態〕
　次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図８は、本発明の第５の実施形態に係る光送信器５００の構成を示すブロック図である。
　光送信器５００は、符号化器５１０、符号化制御部１２０、マッピング部５３０、および光変調部１４０を有する。本実施形態による光送信器５００は、符号化器５１０およびマッピング部５３０の構成および動作が第１の実施形態による光送信器１００が備える符号化器１１０およびマッピング部１３０と異なる。その他の構成および動作は、第１の実施形態による光送信器１００と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
　以下では、符号化器５１０が、符号化方式１、符号化方式２、および符号化方式３にそれぞれ対応した第１の符号化器５１１、第２の符号化器５１２、および第３の符号化器５１３を備える場合について説明する。このとき、符号化制御部１２０は、符号化方式１～符号化方式３の中から、通信に必要とされる伝送距離、伝送容量などの所定の伝送条件に応じて最適な符号化方式を選択し、符号化器５１０、マッピング部５３０、および光変調部１４０の動作方式を設定する。
　次に、符号化器５１０およびマッピング部５３０の動作について詳細に説明する。
　図９に、符号化器５１０の構成を示す。符号化器５１０は上述したように、３個の符号化器、すなわち、第１の符号化器５１１、第２の符号化器５１２、および第３の符号化器５１３を備える。これらの符号化器は、入力ビット数が順に５ビット、６ビット、７ビットである構成とした。なお、第１の符号化器５１１および第３の符号化器５１３の構成および動作については非特許文献２に説明があるので、ここではそれらの詳細な説明は省略する。
　第２の符号化器５１２は、６ビットの入力ｂ１～ｂ６の排他的論理和を算出し、ｂ７として出力する。次に、第２の符号化器５１２が備える４次元エンコーダ５１２Ｅが、ｂ１～ｂ７の７ビットの入力を８ビットの出力に変換する。図１０に、４次元エンコーダ５１２Ｅの具体的な論理式を示す。
　マッピング部５３０は、符号化器５１０の８ビットの出力を入力とし、符号化利得が得られるようにシンボルに割り当てる。ここで選択されるシンボルは、４次元シンボル空間に属しているものとする。本実施形態においては、４次元信号空間として光搬送波の光位相（Ｉ成分およびＱ成分）、偏波（Ｘ偏波成分およびＹ偏波成分）を用いるものとし、シンボルマッピングしたシンボル信号を光変調部１４０に出力する。
　シンボルの割り当ては、具体的には図１１に示したマッピングシンボルを用いて行う。マッピング部５３０は符号化器５１０が出力するＢ１～Ｂ４のビットを用いてＸ偏波における送信シンボルを割り当て、Ｂ５～Ｂ８のビットを用いてＹ偏波における送信シンボルを割り当てる。このときマッピング部５３０は、図１２に示すように、１６ＱＡＭの四隅の点が除かれた１２ＱＡＭとなるようにシンボルを割り当てる。同図からわかるように、１２ＱＡＭの信号点は振幅の大きい８点と振幅の小さい４点に分けられる。
　さらに、本実施形態の光送信器５００においては、符号化器５１０は、光変調部１４０によって変調された光信号の振幅が光搬送波の２種の偏波（Ｘ偏波、Ｙ偏波）間において相関を有するように符号化を行う構成とした。そして、マッピング部５３０は、少なくとも一方の偏波において、最大振幅となる信号点にシンボルを割り当てる構成とした。
　図１３Ａから図１３Ｄに示したＸ偏波およびＹ偏波における１２ＱＡＭのコンスタレーション図を用いて、マッピング部５３０の動作をさらに詳細に説明する。図１３Ａから図１３Ｃに示すように、Ｘ偏波のシンボルとＹ偏波のシンボルの間には、振幅について以下のような相関がある。すなわち、図１３Ａに示す場合は、Ｘ偏波およびＹ偏波のいずれにおいても振幅が大きいシンボル点を有している。また、図１３Ｂに示す場合は、Ｘ偏波においては振幅が小さいシンボル点を有し、Ｙ偏波においては振幅が大きいシンボル点を有する。これとは逆に、図１３Ｃに示す場合は、Ｘ偏波においては振幅が大きいシンボル点を有し、Ｙ偏波においては振幅が小さいシンボル点を有している。ただし、図１３Ｄに示すようなＸ偏波およびＹ偏波のいずれにおいても振幅が小さいシンボル点しか含まない場合は除かれる。このように、マッピング部５３０が、少なくとも一方の偏波において、最大振幅となる信号点にシンボルを割り当てる構成、すなわち図１３Ｄに示したシンボル配置を除いた構成とすることにより、隣接点の数を減少させることができる。これにより、ビット誤り率を低減することができる。
　図１３Ａ、図１３Ｂ、および図１３Ｃに示した場合における信号点は、それぞれ６４（＝８×８）点、３２（＝４×８）点、３２（＝８×４）点となり、合計で１２８点の４次元シンボル点となる。ただし、第２の符号化器５１２においてパリティビットを生成したことによって４次元セット分割が行われ、シンボル点が半分に間引かれているため、第２の符号化器５１２およびマッピング部５３０が生成するシンボル点は６４点となる。これは従来のＰＭ－８ＱＡＭと同等である。
　ここで、送信シンボルの１偏波あたりの送信電力をＥｓとすると、Ｅｓはすべてのシンボルについて振幅の２乗の平均を取ったものであるので、１６ＱＡＭでは信号点間距離は０．６３Ｅｓ１／２である。これに対して、１２ＱＡＭの場合には、信号点間距離は０．７１Ｅｓ１／２に拡大する。これは１６ＱＡＭのシンボル点の４個の隅のシンボルを除いたことによる効果である。
　さらに、第２の符号化器５１２において４次元セット分割を行ったことにより、１２ＱＡＭの４次元信号点間距離は２１／２倍の１．０Ｅｓ１／２となり、従来のＰＭ－８ＱＡＭにおける信号点間距離０．９２Ｅｓ１／２より大きくなる。そのため、１２ＱＡＭとすることにより、ＰＭ－８ＱＡＭと同等以上の性能が得られる。
　上述したように、本実施形態による第２の符号化器５１２を用いて、光搬送波の２種の偏波間において振幅に相関を持たせることにより、受信感度を向上させることが可能である。なお、偏波間において振幅に相関を持たせる構成は、他のＱＡＭ信号に対してはもちろん、あらゆるシンボル配置に対して適用可能であることは言うまでもない。また、上述した図１３Ｄに示した場合を除く構成に替えて、図１３ＡにしたＸ偏波およびＹ偏波のいずれにおいても振幅が大きいシンボル点を有する場合を除く構成にも適用可能である。
　次に、本実施形態による光通信方法について説明する。
　本実施形態の光通信方法においては、まず、光搬送波により所定の伝送条件で伝送するデジタル信号を、所定の伝送条件に対応した所定の符号化方式を選択して符号化する。そして、このとき符号化したビット信号を変調シンボルに対応付けてシンボル信号を生成する。最後に、このシンボル信号に基づいて光搬送波を変調した光変調信号を生成する。
　上述したように、本実施形態の光送信器５００および光通信方法においては、所定の伝送条件に対応した所定の符号化方式を選択して符号化する構成としている。このような構成としたことにより、符号化方式を変更することにより、所定の伝送条件に対応した好適な変調方式を選定することができる。
　また、符号化方式を切り替えた場合であっても、ベースとなるシンボル配置は変化しないので、デジタル信号処理の変更を最小限にすることが可能である。その結果、光通信システムで用いる変調方式を伝送条件に応じて切り替えることができる構成とした場合であっても、低消費電力化および制御の容易化を図ることができる。これとともに、ビット誤り率を低減し伝送距離を延伸させる効果を得ることができる。さらに、光変調器などの物理インタフェースをそれぞれの符号化方式において共有化することができるため、部品点数を削減することができる。これによっても、コストの低減および制御の容易化を図ることができる。
　以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
　この出願は、平成２６年１０月１０日に出願された日本出願特願２０１４－２０９３４６および２０１５年４月２３日に出願された日本出願特願２０１５－０８８３３４を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１００、２００、３００、５００　　光送信器
　１１０、５１０　　符号化器
　１２０　　符号化制御部
　１３０、２３０、５３０　　マッピング部
　１４０　　光変調部
　２３１　　セット分割部
　２３２　　シンボル選択部
　３１０　　畳み込み符号化器
　４００　　光受信器
　４１０　　光電変換部
　４２０　　デマッピング部
　４３０　　復号化器
　４４０　　復号化制御部
　４５０　　光ネットワーク制御部
　５１１　　第１の符号化器
　５１２　　第２の符号化器
　５１２Ｅ　　４次元エンコーダ
　５１３　　第３の符号化器
　６００　　通信路
　１０００　　光通信システム

Claims (20)

  1. 光搬送波により所定の伝送条件で伝送するデジタル信号を、複数の符号化方式のうちの一の符号化方式で符号化する符号化手段と、
    　前記複数の符号化方式の中から、前記所定の伝送条件に対応した所定の符号化方式を選択し、前記符号化手段を前記所定の符号化方式で動作させる符号化制御手段と、
    　前記符号化手段が出力する出力ビット信号を変調シンボルに対応付けるマッピング手段と、
    　前記マッピング手段が出力するシンボル信号に基づいて前記光搬送波を変調する光変調手段、とを有する
    　光送信器。
  2. 請求項１に記載した光送信器において、
    　前記マッピング手段は、セット分割手段とシンボル選択手段を備え、
    　前記セット分割手段は、前記変調シンボルを複数のサブセットに分割し、前記出力ビット信号に基づいて前記複数のサブセットのうちの一のサブセットを選択し、
    　前記シンボル選択手段は、前記セット分割手段が選択した選択サブセットに含まれる変調シンボルから、前記出力ビット信号に基づいて一の変調シンボルを選択し、選択した変調シンボルに前記出力ビット信号を対応付ける
    　光送信器。
  3. 請求項１または２に記載した光送信器において、
    　前記符号化手段は、畳み込み符号化方式における生成多項式、拘束長、および符号化率のうち少なくとも一が異なる複数の畳み込み符号化方式のいずれかで符号化し、
    　前記符号化制御手段は、前記生成多項式、前記拘束長、および前記符号化率のうちの少なくとも一を設定することにより、前記所定の符号化方式を選択する
    　光送信器。
  4. 請求項２に記載した光送信器において、
    　前記セット分割手段は、前記出力ビット信号に基づいて、前記光搬送波の偏波状態のうちの一に対応する前記変調シンボルを選択することにより、前記一のサブセットを選択する
    　光送信器。
  5. 請求項１から４のいずれか一項に記載した光送信器において、
    　前記伝送条件は、伝送容量、伝送距離、誤り率、および光信号対雑音比のうちの少なくとも一である
    　光送信器。
  6. 請求項１から５のいずれか一項に記載した光送信器において、
    　前記シンボル信号は、前記光搬送波の光位相、偏波、波長、および時間の次元のうちの少なくとも一の次元による信号からなる
    　光送信器。
  7. 請求項６に記載した光送信器において、
    　前記符号化手段は、前記光変調手段によって変調された光信号の振幅が前記光搬送波の二種の前記偏波間において相関を有するように符号化を行う
    　光送信器。
  8. 請求項１から７のいずれか一項に記載した光送信器において、
    　前記光変調手段を構成する光変調器は、強誘電体材料および半導体材料のいずれかを含んで構成されている
    　光送信器。
  9. 請求項１から８のいずれか一項に記載した光送信器において、
    　前記デジタル信号を、偏波多重、波長多重、および時分割多重の少なくとも一により多重して伝送する
    　光送信器。
  10. 光変調信号を光伝送媒体に送出する光送信器と、前記光伝送媒体を伝搬した前記光変調信号を受信する光受信器、を有し、
    　前記光送信器は、
    　　光搬送波により所定の伝送条件で伝送するデジタル信号を、複数の符号化方式のうちの一の符号化方式で符号化する符号化手段と、
    　　前記複数の符号化方式の中から、前記所定の伝送条件に対応した所定の符号化方式を選択し、前記符号化手段を前記所定の符号化方式で動作させる符号化制御手段と、
    　　前記符号化手段が出力する出力ビット信号を変調シンボルに対応付けるマッピング手段と、
    　　前記マッピング手段が出力するシンボル信号に基づいて前記光搬送波を変調し光変調信号を出力する光変調手段、とを備え、
    　前記光受信器は、
    　　前記光変調信号を受信し電気信号に変換して受信信号を出力する光電変換手段と、
    　　前記受信信号をデマッピングし受信ビット信号を出力するデマッピング手段と、
    　　前記受信ビット信号を入力し、複数の復号化方式のうちの一の復号化方式で復号化する復号化手段と、
    　　前記複数の復号化方式の中から、所定の復号化方式を選択し、前記復号化手段を前記所定の復号化方式で動作させる復号化制御手段、とを備える
    　光通信システム。
  11. 請求項１０に記載した光通信システムにおいて、
    　光ネットワーク制御手段をさらに有し、
    　前記光ネットワーク制御手段は、前記所定の伝送条件に対応した前記所定の符号化方式と前記所定の復号化方式を決定し、前記符号化制御手段と前記復号化制御手段に同期して通知する
    　光通信システム。
  12. 請求項１１に記載した光通信システムにおいて、
    　前記光ネットワーク制御手段は、前記決定に基づいて、
    　前記符号化制御手段に、畳み込み符号化方式における生成多項式、拘束長、および符号化率のうち少なくとも一を通知し、
    　前記復号化制御手段に、拘束長および軟判定ビット数を通知する
    　光通信システム。
  13. 請求項１０から１２のいずれか一項に記載した光通信システムにおいて、
    　前記復号化方式は、ビタビ復号方式および逐次復号法方式のいずれかである
    　光通信システム。
  14. 請求項１０から１３のいずれか一項に記載した光通信システムにおいて、
    　前記伝送条件は、伝送容量、伝送距離、誤り率、および光信号対雑音比のうちの少なくとも一である
    　光通信システム。
  15. 請求項１０から１４のいずれか一項に記載した光通信システムにおいて、
    　前記シンボル信号は、前記光搬送波の光位相、偏波、波長、および時間の次元のうちの少なくとも一の次元による信号からなる
    　光通信システム。
  16. 光搬送波により所定の伝送条件で伝送するデジタル信号を、前記所定の伝送条件に対応した所定の符号化方式を選択して符号化し、
    　前記符号化したビット信号を変調シンボルに対応付けてシンボル信号を生成し、
    　前記シンボル信号に基づいて前記光搬送波を変調した光変調信号を生成する
    　光通信方法。
  17. 請求項１６に記載した光通信方法において、
    　前記変調シンボルを複数のサブセットに分割し、前記ビット信号に基づいて前記複数のサブセットのうちの一のサブセットを選択し、
    　選択した選択サブセットに含まれる変調シンボルから、前記ビット信号に基づいて一の前記変調シンボルを選択し、選択した前記変調シンボルに前記ビット信号を対応付ける
    　光通信方法。
  18. 請求項１６または１７に記載した光通信方法において、
    　前記光変調信号を受け付け、電気信号に変換した受信信号を生成し、
    　前記受信信号をデマッピングして受信ビット信号を生成し、
    　前記受信ビット信号を、前記複数の復号化方式の中から所定の復号化方式を選択して復号化する
    　光通信方法。
  19. 請求項１６から１８のいずれか一項に記載した光通信方法において、
    　前記伝送条件は、伝送容量、伝送距離、誤り率、および光信号対雑音比のうちの少なくとも一である
    　光通信方法。
  20. 請求項１６から１９のいずれか一項に記載した光通信方法において、
    　前記シンボル信号は、前記光搬送波の光位相、偏波、波長、および時間の次元のうちの少なくとも一の次元による信号からなる
    　光通信方法。
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