特許 6563490 直交デュオバイナリコヒーレント光通信システムのための差動コーディングおよびデコーディング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6563490

(24)【登録日】2019年8月2日

(45)【発行日】2019年8月21日

(54)【発明の名称】直交デュオバイナリコヒーレント光通信システムのための差動コーディングおよびデコーディング

(51)【国際特許分類】

   H04L 27/38 20060101AFI20190808BHJP

   H04L 27/36 20060101ALI20190808BHJP

   H04B 10/516 20130101ALI20190808BHJP

   H04B 10/61 20130101ALI20190808BHJP

   H04J 11/00 20060101ALN20190808BHJP

【ＦＩ】

   H04L27/38

   H04L27/36

   H04B10/516

   H04B10/61

   !H04J11/00 B

【請求項の数】13

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-519815(P2017-519815)

(86)(22)【出願日】2015年10月14日

(65)【公表番号】特表2017-536744(P2017-536744A)

(43)【公表日】2017年12月7日

(86)【国際出願番号】US2015055426

(87)【国際公開番号】WO2016061163

(87)【国際公開日】20160421

【審査請求日】2017年6月6日

(31)【優先権主張番号】62/063,671

(32)【優先日】2014年10月14日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】14/579,389

(32)【優先日】2014年12月22日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】391030332

【氏名又は名称】アルカテル−ルーセント

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】特許業務法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】シエ，チョンジン

【審査官】 北村 智彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−２６５３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Adaickalavan Meiyappan, Pooi-Yuen Kam, Hoon Kim，On Decision Aided Carrier Phase and Frequency Offset Estimation in Coherent Optical Receivers，JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY，２０１３年 ７月 １日，vol.31,no.13，pp.2055-2069

【文献】 Jianqiang Li, Zhenning Tao, Huijian Zhang, Weizhen Yan, Takeshi Hoshida, Jens C. Rasmussen，Spectrally Efficient Quadrature Duobinary Coherent Systems With Symbol-Rate Digital Signal Prosessing，JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY，２０１１年 ４月１５日，vol.29,no.8，pp.1098-1104

【文献】 Ilya Lyubomirsky，Quadrature Duobinary Modulation for 100G Transmission Beyond the Nyquist Limit，Optical Fiber Communication(OFC), collocated National Fiber Optic Engineers Conference, 2010 Conference on (OFC/NFOEC)，２０１０年 ３月２１日

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｌ ２７／３８

Ｈ０４Ｂ １０／５１６

Ｈ０４Ｂ １０／６１

Ｈ０４Ｌ ２７／３６

Ｈ０４Ｊ １１／００

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力シンボルストリームのデジタル電気入力シンボルを受信するステップであって、入力シンボルがシンボルコンスタレーションの信号点に対応する、受信するステップと、
入力シンボルを分類するステップであって、第１のシンボルクラスが、シンボルコンスタレーションの回転に対して変化する信号点に対応する入力シンボルを含み、第２のシンボルクラスが、シンボルコンスタレーションの回転に対して不変である信号点に対応する入力シンボルを含み、シンボルコンスタレーションが直交デュオバイナリコンスタレーションである、分類するステップと、
第１のシンボルクラスのそれらの入力シンボルにのみ、選択的な差動コーディングを適用するステップと
を含む、方法。

【請求項2】

第１のシンボルクラスが、シンボル［０，１］および［１，０］を含み、第２のシンボルクラスが、シンボル［０，０］および［１，１］を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

差動コーディングが、差動コーディングルールに従って入力シンボルに適用され、それにより差動コーディングされたシンボルを生み出し、
第１のシンボルクラスにおける所与のシンボルが、第１のシンボルクラスにおいて直前のシンボルと等しい場合、所与のシンボルが［１，０］としてコーディングされ、
第１のシンボルクラスにおいて所与のシンボルが直前のシンボルと等しくない場合、所与のシンボルが［０，１］としてコーディングされる、
請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記入力シンボルが、２つのビット［ＤＩ_ｎ，ＤＱ_ｎ］を含み、ここで、ｎはシンボルインデックスであり、前記シンボルが、
ＰＩ_ｎ＝ＸＯＲ（ＤＩ_ｎ，ＰＩ_ｎ−１）、およびＰＱ_ｎ＝ＸＯＲ（ＤＱ_ｎ，ＰＱ_ｎ−１）、ならびに、
ＢＩ_ｎ＝ＰＩ_ｎ＋ＰＩ_ｎ−１−１、およびＢＱ_ｎ＝ＰＱ_ｎ＋ＰＱ_ｎ−１−１
に従ってプリコーディングされ、
プリコーディングされたシンボルが、［ＢＩ_ｎ，ＢＱ_ｎ］である、
請求項３に記載の方法。

【請求項5】

入力シンボルストリームのデジタル電気入力シンボルを受信して入力シンボルを分類するように構成されたシンボル分類器であって、入力シンボルがシンボルコンスタレーションの信号点に対応し、シンボルコンスタレーションが直交デュオバイナリコンスタレーションであり、第１のシンボルクラスが、シンボルコンスタレーションの回転に対して変化する信号点に対応する入力シンボルを含み、第２のシンボルクラスが、シンボルコンスタレーションの回転に対して不変である信号点に対応する入力シンボルを含む、シンボル分類器と、
第１のシンボルクラスのそれらの入力シンボルにのみ、選択的な差動コーディングを適用するように構成された選択的な差動エンコーダと
を含む、装置。

【請求項6】

第１のシンボルクラスが、シンボル［０，１］および［１，０］を含み、第２のシンボルクラスが、シンボル［０，０］および［１，１］を含む、請求項５に記載の装置。

【請求項7】

光入力シンボルストリームを搬送する受信光信号をデジタル電気シンボルに変換するように構成された光−電気変換器であって、シンボルがシンボルコンスタレーションの信号点に対応し、シンボルコンスタレーションが直交デュオバイナリコンスタレーションである、光−電気変換器と、
シンボルを選択するように構成されたシンボル選択器であって、第１のシンボルクラスが、シンボルコンスタレーションの回転に対して変化する信号点に対応するシンボルを含み、第２のシンボルクラスが、シンボルコンスタレーションの回転に対して不変である信号点に対応するシンボルを含む、シンボル選択器と、
第１のシンボルクラスのそれらのシンボルにのみ、選択的な差動デコーディングを適用するように構成された選択的な差動デコーダと
を含む、装置。

【請求項8】

選択的な差動コーディングが、差動コーディングルールに従ってシンボルに適用され、それにより差動コーディングされたシンボルを生み出し、
第１のシンボルクラスにおける所与のシンボルが、第１のシンボルクラスにおいて直前のシンボルと等しい場合、所与のシンボルが［１，０］としてコーディングされ、
第１のシンボルクラスにおいて所与のシンボルが直前のシンボルと等しくない場合、所与のシンボルが［０，１］としてコーディングされる、
請求項６に記載の装置。

【請求項9】

前記シンボルが、２つのビット［ＤＩ_ｎ，ＤＱ_ｎ］を含み、ここで、ｎはシンボルインデックスであり、前記シンボルが、
ＰＩ_ｎ＝ＸＯＲ（ＤＩ_ｎ，ＰＩ_ｎ−１）、およびＰＱ_ｎ＝ＸＯＲ（ＤＱ_ｎ，ＰＱ_ｎ−１）、ならびに
ＢＩ_ｎ＝ＰＩ_ｎ＋ＰＩ_ｎ−１−１、およびＢＱ_ｎ＝ＰＱ_ｎ＋ＰＱ_ｎ−１−１
に従ってプリコーディングされ、
プリコーディングされたシンボルが、［ＢＩ_ｎ，ＢＱ_ｎ］である、
請求項８に記載の装置。

【請求項10】

光通信システムであって、
受信光シンボルストリームをデジタル電気受信シンボルストリームに変換するように構成された光−電気変換器であって、受信シンボルがシンボルコンスタレーションの信号点に対応し、シンボルコンスタレーションが直交デュオバイナリコンスタレーションである、光−電気変換器と、
デジタル電気送信シンボルストリームを送信光シンボルストリームに変換するように構成された電気−光変換器であって、送信シンボルがシンボルコンスタレーションの信号点に対応し、シンボルコンスタレーションが直交デュオバイナリコンスタレーションである、電気−光変換器と、
デジタル信号プロセッサであって、
第１のシンボルクラスが、シンボルコンスタレーションの回転に対して変化するシンボルコンスタレーションの信号点に対応するシンボルを含み、第２のシンボルクラスが、シンボルコンスタレーションの回転に対して不変であるシンボルコンスタレーションの信号点に対応するシンボルを含む、送信シンボルを分類し、
第１のシンボルクラスが、シンボルコンスタレーションの回転に対して変化するシンボルコンスタレーションの信号点に対応するシンボルを含み、第２のシンボルクラスが、シンボルコンスタレーションの回転に対して不変であるシンボルコンスタレーションの信号点に対応するシンボルを含む、受信シンボルを選択し、
送信シンボルについて、第１のシンボルクラスのそれらのシンボルにのみ、選択的な差動コーディングを適用し、受信シンボルについて、第１のシンボルクラスのそれらのシンボルにのみ、選択的な差動デコーディングを適用するように構成された、デジタル信号プロセッサと
を含む、光通信システム。

【請求項11】

第１のシンボルクラスが、シンボル［０，１］および［１，０］を含み、第２のシンボルクラスが、シンボル［０，０］および［１，１］を含む、請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

選択的な差動コーディングが、差動コーディングルールに従って送信シンボルに適用され、それにより差動コーディングされたシンボルを生み出し、
第１のシンボルクラスにおける所与のシンボルが、第１のシンボルクラスにおいて直前のシンボルと等しい場合、所与のシンボルが［１，０］としてコーディングされ、
第１のシンボルクラスにおいて所与のシンボルが直前のシンボルと等しくない場合、所与のシンボルが［０，１］としてコーディングされる、
請求項１１に記載のシステム。

【請求項13】

前記送信シンボルが、２つのビット［ＤＩ_ｎ，ＤＱ_ｎ］を含み、ここで、ｎはシンボルインデックスであり、前記シンボルが、
ＰＩ_ｎ＝ＸＯＲ（ＤＩ_ｎ，ＰＩ_ｎ−１）、およびＰＱ_ｎ＝ＸＯＲ（ＤＱ_ｎ，ＰＱ_ｎ−１）、ならびに
ＢＩ_ｎ＝ＰＩ_ｎ＋ＰＩ_ｎ−１−１、およびＢＱ_ｎ＝ＰＱ_ｎ＋ＰＱ_ｎ−１−１
に従ってプリコーディングされ、
プリコーディングされたシンボルが、［ＢＩ_ｎ，ＢＱ_ｎ］である、
請求項１２に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、引用により本明細書に組み込まれている、２０１４年１０月１４日にＣｈｏｎｇｊｉｎ Ｘｉｅによって出願され、「ＤＩＦＦＥＲＥＮＴＩＡＬ−ＣＯＤＩＮＧ ＡＮＤ ＤＥＣＯＤＩＮＧ ＦＯＲ ＱＵＡＤＲＡＴＵＲＥ ＤＵＯＢＩＮＡＲＹ ＣＯＨＥＲＥＮＴ ＯＰＴＩＣＡＬ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ」と題された、米国仮出願第６２／０６３，６７１号の利益を主張するものである。

【0002】

本発明は、一般に、光通信システム、およびそのようなシステムを使用し、製造する方法に関する。

【背景技術】

【0003】

本項では、本発明のよりよい理解を促進するのに役立つことができる態様を導入する。それに応じて、本項の記述は、この点に照らして読まれるべきであり、何が先行技術であるか、または何がそうでないかについての承認として理解されるべきではない。

【0004】

デジタルコヒーレント検出を用いた偏波分割多重化（ＰＤＭ：ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ）直交デュオバイナリ（ＱＤＢ：ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｄｕｏｂｉｎａｒｙ）変調は、高速（たとえば、１００Ｇｂ／ｓまたはそれ以上の）光通信における使用に有望である。ＱＤＢ被変調信号のコヒーレント検出による１つの問題は、サイクルスリップが、壊滅的な誤り伝搬を引き起こし得ることである。当業者によって理解されるように、サイクルスリップは、レーザによって出力される光搬送波の、たとえば連続的な正弦波信号の、位相が揺らぐ（ｗａｎｄｅｒ）ときに発生することがある。

【0005】

送信データに周期的に挿入されるパイロットシンボルを使用して、絶対搬送波位相を回復するように、ＰＤＭ ＱＤＢ変調を使用するときのコヒーレント検出における誤り伝搬を減少させるための取り組みが試みられてきた。しかしながら、このやり方で絶対搬送波位相を回復することは、より複雑な搬送波位相回復ユニットを必要とすることがあり、送信データストリームにパイロットシンボルを挿入するために、スペクトル効率を減少させることがある。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

一実施形態は、方法である。方法は、入力シンボルストリームのデジタル電気入力シンボルを受信するステップを含み、入力シンボルはシンボルコンスタレーションの信号点に対応する。方法はまた、入力シンボルを分類するステップを含むことができる。そのようないくつかの実施形態において、第１のシンボルクラスが、シンボルコンスタレーションの回転に対して変化する信号点に対応する入力シンボルを含み、第２のシンボルクラスが、シンボルコンスタレーションの回転に対して不変である信号点に対応する入力シンボルを含む。方法はまた、第１のシンボルクラスのそれらの入力シンボルにのみ、選択的な差動コーディングを適用するステップを含むことができる。

【0007】

方法のいずれかの実施形態において、シンボルコンスタレーションは、直交デュオバイナリコンスタレーションであってよい。方法のいずれかの実施形態において、第１のシンボルクラスは、シンボル［０，１］および［１，０］を含むことができ、第２のシンボルクラスは、シンボル［０，０］および［１，１］を含むことができる。方法のいずれかの実施形態において、差動コーディングは、差動コーディングルールに従って入力シンボルに適用されてよく、それにより差動コーディングされたシンボルを生み出す。方法のいずれかの実施形態において、第１のシンボルクラスにおける所与のシンボルが、第１のシンボルクラスにおいて直前のシンボルと等しい場合、所与のシンボルは［１，０］としてコーディングされてよく、第１のシンボルクラスにおいて所与のシンボルが直前のシンボルと等しくない場合、所与のシンボルは［０，１］としてコーディングされてよい。

【0008】

方法のいずれかの実施形態において、入力シンボルストリームのシンボルは、光通信システムにおける出力光データストリームの送信のための選択的な差動コーディングの前に、プリコーディングされてよい。方法のいずれかの実施形態において、入力シンボルは、２つのビット［ＤＩ_ｎ，ＤＱ_ｎ］を含むことができ、ここで、ｎはシンボルインデックスであり、シンボルは、ＰＩ_ｎ＝ＸＯＲ（ＤＩ_ｎ，ＰＩ_ｎ−１）、およびＰＱ_ｎ＝ＸＯＲ（ＤＱ_ｎ，ＰＱ_ｎ−１）、ならびに、ＢＩ_ｎ＝ＰＩ_ｎ＋ＰＩ_ｎ−１−１、およびＢＱ_ｎ＝ＰＱ_ｎ＋ＰＱ_ｎ−１−１に従ってプリコーディングされてよく、プリコーディングされたシンボルは、［ＢＩｎ，ＢＱｎ］である。

【0009】

方法のいずれかの実施形態は、光入力シンボルストリームを搬送する光信号を受信するステップをさらに含むことができる。方法のいずれかの実施形態は、光ストリームをデジタル電気入力シンボルに変換するステップをさらに含むことができる。方法のいずれかの実施形態において、選択的な差動コーディングは、選択的に差動デコーディングされたシンボルのストリームを生み出すことができ、選択的に差動デコーディングされたシンボルストリームのシンボルをポストコーディングすることをさらに含むことができる。方法のいずれかの実施形態において、選択的に差動デコーディングされたシンボルは、それぞれ２つのビット［ＢＩ_ｎ，ＢＱ_ｎ］を含むことができ、ここで、ｎはシンボルインデックスであり、選択的に差動デコーディングされたシンボルは、ＤＩ_ｎ＝１−｜ＢＩ_ｎ｜、およびＤＱ_ｎ＝１−｜ＢＱ_ｎ｜に従ってポストコーディングされ、ポストコーディングされたシンボルは、［ＤＩ_ｎ，ＤＱ_ｎ］である。

【0010】

別の実施形態は、装置である。装置は、入力シンボルストリームのデジタル電気入力シンボルを受信するように構成されたデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含み、入力シンボルはシンボルコンスタレーションの信号点に対応する。装置はまた、入力シンボルを分類するように構成されたシンボル分類器を含むことができる。そのようないずれかの実施形態において、第１のシンボルクラスが、シンボルコンスタレーションの回転に対して変化する信号点に対応する入力シンボルを含み、第２のシンボルクラスが、シンボルコンスタレーションの回転に対して不変である信号点に対応する入力シンボルを含む。装置はまた、第１のシンボルクラスのそれらの入力シンボルにのみ、選択的な差動コーディングを適用するように構成された選択的な差動エンコーダを含むことができる。

【0011】

装置のいずれかの実施形態において、シンボルコンスタレーションは、直交デュオバイナリコンスタレーションであってよい。装置のいずれかの実施形態において、第１のシンボルクラスが、シンボル［０，１］および［１，０］を含むことができ、第２のシンボルクラスが、シンボル［０，０］および［１，１］を含むことができる。装置のいずれかの実施形態において、ＤＳＰは、光通信システムにおける出力光データストリームの送信のための選択的な差動コーディングの前に、入力シンボルストリームのシンボルをプリコーディングするように構成されてよい。装置のそのようないずれかの実施形態において、選択的な差動コーディングは、差動コーディングルールに従って入力シンボルに適用されてよく、それにより差動コーディングされたシンボルを生み出す。装置のいずれかの実施形態において、第１のシンボルクラスにおける所与のシンボルが、第１のシンボルクラスにおいて直前のシンボルと等しい場合、所与のシンボルは［１，０］としてコーディングされてよく、第１のシンボルクラスにおいて所与のシンボルが直前のシンボルと等しくない場合、所与のシンボルは［０，１］としてコーディングされてよい。装置のいずれかの実施形態において、入力シンボルは、２つのビット［ＤＩｎ，ＤＱｎ］を含むことができ、ここで、ｎはシンボルインデックスであり、シンボルは、ＰＩ_ｎ＝ＸＯＲ（ＤＩ_ｎ，ＰＩ_ｎ−１）、およびＰＱ_ｎ＝ＸＯＲ（ＤＱ_ｎ，ＰＱ_ｎ−１）、ならびに、ＢＩ_ｎ＝ＰＩ_ｎ＋ＰＩ_ｎ−１−１、およびＢＱ_ｎ＝ＰＱ_ｎ＋ＰＱ_ｎ−１−１に従ってプリコーディングされ、プリコーディングされたシンボルは、［ＢＩ_ｎ，ＢＱ_ｎ］である。

【0012】

装置のいずれかの実施形態は、光入力シンボルストリームを搬送する受信光信号をデジタル電気入力シンボルに変換するように構成された光−電気変換器をさらに含むことができる。そのようないずれかの実施形態において、選択的な差動コーディングは、選択的に差動デコーディングされたシンボルのストリームを生み出すことができ、選択的に差動デコーディングされたシンボルストリームのシンボルをポストコーディングすることをさらに含むことができる。装置のいずれかの実施形態において、選択的に差動デコーディングされたシンボルは、それぞれ２つのビット［ＢＩ_ｎ，ＢＱ_ｎ］を含むことができ、ここで、ｎはシンボルインデックスであり、選択的に差動デコーディングされたシンボルは、ＤＩ_ｎ＝１−｜ＢＩ_ｎ｜、およびＤＱ_ｎ＝１−｜ＢＱ_ｎ｜に従ってポストコーディングされてよく、ポストコーディングされたシンボルは、［ＤＩ_ｎ，ＤＱ_ｎ］である。

【0013】

別の実施形態は、光通信システムである。システムは、受信光シンボルストリームをデジタル電気受信シンボルストリームに変換するように構成された光−電気変換器を含み、受信シンボルはシンボルコンスタレーションの信号点に対応する。システムはまた、デジタル電気送信シンボルストリームを送信光シンボルストリームに変換するように構成された電気−光変換器を含むことができる。システムはまた、デジタル信号プロセッサを含むことができる。デジタル信号プロセッサは、受信シンボルおよび送信シンボルを分類するように構成されてよい。そのようないずれかの実施形態において、第１のシンボルクラスが、シンボルコンスタレーションの回転に対して変化するシンボルコンスタレーションの信号点に対応するシンボルを含むことができ、第２のシンボルクラスが、シンボルコンスタレーションの回転に対して不変であるシンボルコンスタレーションの信号点に対応するシンボルを含むことができる。デジタル信号プロセッサはまた、第１のシンボルクラスのそれらの入力シンボルにのみ、選択的な差動コーディングを適用するように構成されてよい。システムのいずれかの実施形態において、シンボルコンスタレーションは、直交デュオバイナリコンスタレーションであってよい。

【0014】

本開示の実施形態は、添付する図面と共に読まれるときに、以下の詳細な説明から最もよく理解される。図面におけるいくつかの特徴は、それらの特徴に言及する便宜上、たとえば、「上部（ｔｏｐ）」、「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」、「上下の（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」、または「横方向の（ｌａｔｅｒａｌ）」として説明されることがある。そのような説明は、自然の水平線または重力に対してそのような特徴の向きを限定するものではない。さまざまな特徴は、一定の縮尺で描かれていないことがあり、議論しやすいように大きさが恣意的に増大または減少されていることがある。次に、添付する図面と併用して、以下の説明への参照がなされる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1A】ＱＤＢ変調についての例示的なコンスタレーション図である。

【図1B】サイクルスリップに影響されやすいコンスタレーション点を示す、図１Ａに図示された例示的なコンスタレーション図に対応するシンボルマップを提示する図である。

【図2A】本開示によるＱＤＢ変調のための例示的な差動コーディング方式の流れ図である。

【図2B】本開示によるＱＤＢ変調のための例示的な差動デコーディング方式の流れ図である。

【図3】図２Ａおよび図２Ｂに提示された例示的な実施形態などの本開示の方法実施形態による、例示的なＱＤＢシンボルストリームのための差動コーディングおよび差動デコーディングの例示的な方法における選択されたステップを示す例示的なチャートである。

【図4】図２Ａおよび図２Ｂに提示された例示的な方法などの本開示の方法実施形態による、差動コーディングおよび差動デコーディングによるＱＤＢ変調を使用する例示的な通信システムのブロック図である。

【図5】コンテキストまたは図２−図４において説明されたような、本開示によるシミュレートされたデータに対して差動コーディングおよび差動デコーディング操作を使用した、例示的なシミュレートされたデータ信号についての光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）に対するビット誤り率（ＢＥＲ）のプロットである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図面およびテキストにおいて、別段指し示されない限り、同様もしくは同類の参照シンボルは、同様のもしくは同じ機能および／または構造を持つ要素を指し示す。

【0017】

図面において、別段指し示されない限り、いくつかの特徴の相対寸法は、その中の構造または特徴の１つまたは複数をよりわかりやすく例証するために、誇張されていることがある。

【0018】

本明細書では、図面および詳細な説明によって、さまざまな実施形態がさらに十分に説明される。それにもかかわらず、本発明は、さまざまな形態で具現化されてよく、例証的な実施形態の図面および詳細な説明において説明された実施形態に限定はされない。

【0019】

本説明および図面は、単に本発明の原理を例証するにすぎない。したがって、本明細書で明示的に説明されなくても、または示されなくても、本発明の原理を具現化し、本発明の範囲内に含まれるさまざまな構成（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を、当業者が考案することができることが認められるであろう。さらに、本明細書に列挙されるすべての例は、主に、本発明の原理およびさらなる技術に対して本発明者によって貢献される概念を、読者が理解するのを支援するための教育的な目的のためであることが明白に意図されており、そのようなとりわけ列挙された例および条件に限定しないものとして解釈されるべきである。その上、本発明の原理、態様、および実施形態、ならびにその特定の例を列挙する本明細書におけるすべての記述は、その均等物を包含することが意図される。追加として、用語「または（ｏｒ）」は、本明細書で使用されるとき、別段指し示されない限り、非排他的な「または」を指す。また、いくつかの実施形態は、１つまたは複数の他の実施形態と組み合わされて新しい実施形態を形成することができるため、本明細書で説明されるさまざまな実施形態は、必ずしも相互に排他的であるわけではない。

【0020】

本開示の実施形態は、本明細書で開示される差動コーディングおよび差動デコーディング技法を使用することによって、ＱＤＢ被変調信号に対する、サイクルスリップにより誘発される誤り伝搬を軽減する。

【0021】

図１Ａは、ＱＤＢ被変調信号についての例示的な９点コンスタレーションを提示する。関連技術の当業者によって理解されるように、ＱＤＢ被変調信号は、同相またはＩ軸（Ｉ）成分、および直交またはＱ軸（Ｑ）成分とそれぞれ呼ばれる、実数部および虚数部による９つのコンスタレーション点１０５のコンスタレーションによって表されてよい。以下でさらに議論されるように、それぞれの点１０５は、１つのＱＤＢシンボルを表す。ＱＰＳＫ（直交位相偏移キーイング）、１６ＱＡＭ（直交振幅変調）、６４ＱＡＭ、およびｍＰＳＫのための差動コーディングおよび差動デコーディングは、少なくともＱＤＢ被変調信号の９点コンスタレーションフォーマットのために、ＱＤＢ被変調信号には効果的ではない、または適用可能ではない。それぞれのコンスタレーション点１０５は、９つの座標値のうちの１つに位置付けられる。この議論において、コンスタレーション点は、小括弧内のＩ，Ｑペアとして表され、したがって（Ｉ，Ｑ）＝（０，±１）、（±１，０）、（±１，±１）、および（０，０）である。

【0022】

図１Ｂは、図１ＡのＱＤＢコンスタレーションに対応するＱＤＢシンボルマップを表している。シンボルマップは、４つのシンボルを含み、４つのシンボルは、角括弧のビット値ペアまたは双ビットの、［０，０］、［０，１］、［１，０］、および［１，１］として表されてよい。これらの値は、シンボルマップの第１の象限によって一意に表されてよく、他の象限はいくつかのシンボルの冗長マッピングを提供している。シンボルのうちのいずれも、第１の象限に対応するＩ／Ｑペアによって表されてよい。したがって、［１，１］シンボルは、コンスタレーションにおいて４つの縮退点によって表され、［０，１］および［１，０］シンボルは、それぞれ２つの縮退点によって表され、［０，０］シンボルは、単一の点によって表される。

【0023】

本明細書で開示される差動コーディングおよび差動デコーディング技法は、ＱＤＢコンスタレーション点１０５の特定のクラス、および対応するシンボルのみが、サイクルスリップによって引き起こされる上述された伝搬誤りを被ることを認識する。

【0024】

図１Ｂにシンボルクラスが図示されており、ここでシンボルクラスは、２つのクラスに分割される。本明細書でクラスＩＩシンボルと呼ばれる第２のシンボルクラス１１０は、黒丸で表現されており、サイクルスリップが誤りを引き起こすことができないＱＤＢコンスタレーション点に対応する。そのようなクラスＩＩシンボルは、［１，１］または［０，０］のシンボル値を有することができる。サイクルスリップがｎπ／２ラジアン位相回転を含むとき、［１，１］のシンボル値は、［１，１］のままであり、シンボル値［０，０］は、［０，０］のままであり、その結果、シンボルにおける曖昧さはなく、したがって、クラスＩＩシンボルについての誤りは発生しない。

【0025】

クラスＩＩシンボルは、回転に対して不変であるものとして説明されてよい。回転に対して不変であるシンボルは、コンスタレーションが、コンスタレーションの回転対称の角度だけ参照点（たとえば、コンスタレーションの座標空間の起点）のまわりを回転するとき、シンボル値が変化しないシンボルである。本例において、回転対称の角度は、ｎπ／２によって表される。

【0026】

本明細書では時にクラスＩシンボルと呼ばれる、第１のシンボルクラス１１５は、白丸として表現されており、サイクルスリップが誤りを引き起こすことができるＱＤＢコンスタレーション点に対応する。そのようなクラスＩシンボルは、［１，０］または［０，１］のシンボル値を有することができる。クラスＩＩシンボルとは対照的に、サイクルスリップが、たとえば、π／２または３π／２位相回転を伴うとき、シンボル［１，０］に対応するコンスタレーション座標点（１，０）は、シンボル［０，１］に対応する（０，１）または（０，−１）になることになる。同様に、シンボル［０，１］に対応するコンスタレーション座標点（０，１）は、シンボル［１，０］に対応する（−１，０）または（１，０）になることになる。いずれの例においても、クラスＩシンボル誤りの結果となる。したがって、クラスＩシンボルは、回転に対して変化するものとして説明されてよい。

【0027】

本開示の実施形態は、サイクルスリップの影響を軽減するために、光学的に送信されるデータのコーディングを提供する。そのような一実施形態は、方法であり、たとえば、１つまたは複数のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）において実施される、ＰＤＭ−ＱＤＢ被変調信号を差動コーディングする、および差動デコーディングする方法である。

【0028】

図２Ａは、本開示によるＱＤＢ変調のための例示的な差動コーディング方法２００Ａの流れ図を提示する。図２Ｂは、本開示によるＱＤＢ変調のための例示的な差動デコーディング方式２００Ｂの流れ図を提示する。さまざまな実施形態において、方法２００Ａは、光送信機によって実施されてよく、方法２００Ｂは、光受信機によって実施されてよい。図示された実施形態は、単一の偏波チャネルの被変調光信号の差動コーディング／デコーディングを示す。ＰＤＭ−ＱＤＢ信号では、それぞれの偏波での信号が、説明される方法において提示されるのと同じステップを使用して処理され得る。

【0029】

引き続き図２Ａおよび図２Ｂの全体を通して参照すると、方法２００Ａは、データ入力ステップ２０５で始まり、ここで、入力データは、光通信システムを通して送信されることになる、デジタル化されたデータ、たとえば、ストリーム・・・Ｄ_ｎ−１、Ｄ_ｎ、Ｄ_ｎ＋１・・・などの電気バイナリコーディングされたデジタル入力値のペア、たとえば、シンボル［Ｄ_Ｉ，Ｄ_Ｑ］に対応する。以下でさらに議論されるように、プリコーディング操作２６０は、入力データシンボルに実施されて、プリコーディングされたシンボル［Ｂ_Ｉ，Ｂ_Ｑ］のストリーム・・・Ｂ_ｎ−１、Ｂ_ｎ、Ｂ_ｎ＋１・・・などを生み出すことができる。

【0030】

方法２００Ａは、ステップ２１０で、たとえば、ＤＳＰにおいて、入力シンボル・・・Ｄ_ｎ−１、Ｄ_ｎ、Ｄ_ｎ＋１・・・などに分類操作を実施するステップを含む。分類操作は、入力シンボルを、クラスＩシンボルまたはクラスＩＩシンボルとして分類することを含む。クラスＩＩシンボルは、回転に対して不変であるシンボル、たとえば、［０，０］および［１，１］に対応し、本例示的な実施形態においては、等しい大きさのＩ／Ｑ値を有するそれらのコンスタレーション点、たとえば、（Ｉ，Ｑ）＝（１，１）（−１，１）、（１，−１）、（−１，−１）、および（０，０）に対応する。クラスＩシンボルは、回転に対して変化するシンボル、たとえば、［０，１］および［１，０］に対応し、本例示的な実施形態においては、等しくない大きさのＩ／Ｑ値を有するそれらのコンスタレーション点、たとえば、（Ｉ，Ｑ）＝（０，１）（１，０）、（０，−１）、および（−１，０）に対応する。

【0031】

方法２００Ａは、ステップ２１５、２１７、および２２０を介して、差動コーディングルールに従って差動コーディングされたシンボルのペアを生み出すために、クラスＩシンボルにのみ、差動コーディング操作を適用するステップを含む。差動コーディングルールは、データストリームにおいて表されるクラスＩシンボルのそれぞれ１つに適用される。ルールに従って、一実施形態において、ステップ２１７で、シンボルストリームにおける所与のクラスＩシンボルが、直前のクラスＩシンボルと同じ場合、所与のクラスＩシンボルは、［０，１］としてコーディングされる。また、ルールに従って、ステップ２２０で、所与のシンボルがストリームからの直前のクラスＩシンボルとは異なる場合、所与のシンボルは、代わりに［１，０］としてコーディングされる。代替実施形態においては、所与のクラスＩシンボルは、ステップ２１７で［１，０］としてコーディングされ、ステップ２２０で［０，１］としてコーディングされる。

【0032】

差動コーディングルールを実施する一環として、差動コーディング操作ステップ２１５、２１７、２２０において検討中の所与の（現在の）シンボルが、データストリームからの最初のクラスＩシンボルである場合、最初のクラスＩシンボルのコーディングは変化しない。たとえば、最初のクラスＩシンボルのためのコーディングが［０，１］または［０，−１］であった場合、ステップ２１５の後で、コーディングは、それぞれ［０，１］または［０，−１］として維持される。

【0033】

図２Ａにさらに図示されるように、方法２００Ａのいくつかの実施形態において、差動コーディング操作ステップ２１５の対象とならないクラスＩＩシンボルは、保持され、たとえば、ステップ２２５で、ＤＳＰのメモリにバッファされる。

【0034】

図２Ａにやはり図示されるように、方法２００Ａのいくつかの実施形態において、ステップ２２５で保持されたクラスＩシンボル、およびステップ２１７、２２０で差動コーディングされたクラスＩシンボルは、ステップ２０５の入力データストリームに存在する通りのデータシンボルの順序を再確立するやり方で、ステップ２３０で、再結合される。

【0035】

図２Ｂにさらに図示されるように、方法２００Ｂのいくつかの実施形態において、選び出すステップ２３５は、再結合されたデータストリームにおいて差動コーディングされたシンボル（ステップ２１５、２１７、および２２０の対象とならないクラスＩシンボルを含む）を、たとえば、光受信機において受信することができる。ステップ２３５で、クラスＩシンボルが差動デコーディングのために選択される。選択された受信シンボルは、ステップ２４０で、差動デコーディング操作の対象となる。方法２００Ｂのそのようないくつかの実施形態において、差動コーディングされなかった再結合されたデータストリームのシンボル（たとえば、ステップ２１５の対象とならず、ステップ２２５であらかじめ保持されたクラスＩシンボル）は、保持され、たとえば、ステップ２４５で、そのＤＳＰまたは別のＤＳＰのメモリに、変更せずにバッファされる。

【0036】

いくつかの実施形態において、ステップ２４０の差動デコーディング操作は、差動コーディングされたシンボルに適用されて、差動デコーディングルールに従って差動デコーディングされたシンボルを生み出す。差動デコーディングルールを実施する一環として、ステップ２１５で、後に差動コーディングされた（クラスＩ）シンボルのＩ成分またはＱ成分のどちらかが、直前に差動コーディングされたシンボルの対応するＩ成分またはＱ成分の絶対値と同じである絶対値を有する場合、後に差動コーディングされたシンボルは、［０，１］としてデコーディングされる。また、差動デコーディングルールを実施する一環として、後に差動コーディングされたシンボルのＩ成分およびＱ成分の両方が、直前に差動コーディングされたシンボルのＩ成分またはＱ成分の絶対値とは異なる絶対値を両方有する場合、後の方の差動コーディングされたシンボルは、［１，０］としてデコーディングされる。ルールの代替変形において、後に差動コーディングされたシンボルのＩ成分またはＱ成分のどちらかが、直前に差動コーディングされたシンボルのＩ成分またはＱ成分の絶対値と同じ絶対値を有する場合、後に差動コーディングされたシンボルは、［０，−１］としてデコーディングされる。また、ルールの代替変形によれば、後に差動コーディングされたシンボルのＩ成分およびＱ成分の両方が、直前に差動コーディングされたシンボルのＩ成分またはＱ成分とは異なる絶対値を有する場合、その１つの差動コーディングされたシンボルは、［−１，０］としてデコーディングされる。

【0037】

また、差動デコーディングルールを実施する一環として、後に差動コーディングされたシンボルが、データストリームからの差動コーディングされたシンボルの最初のシンボルである場合、最初のシンボルのコーディングは変化しない。たとえば、最初のクラスＩシンボルのためのコーディングが、［０，１］（または［０，−１］）であった場合、ステップ２４０の後で、コーディングは、それぞれ［０，１］（または［０，−１］）として維持される。

【0038】

図２Ｂにさらに図示されるように、方法２００Ｂのいくつかの実施形態において、ステップ２４０で形成された差動デコーディングされたシンボル、およびステップ２４５で保持された差動デコーディングされないシンボルは次いで、ステップ２０５および／またはステップ２３５の入力データストリームに存在する通りのデータシンボルの順序を再確立するやり方で、ステップ２５０で再結合される。方法２００Ｂは、データ出力ステップ２５５で停止する。

【0039】

ステップ２１５の差動コーディング操作、またはステップ２４０の差動デコーディング操作の一環として、クラスＩシンボルのペアの同相成分および直交成分が、１として、または−１としてエンコーディング／デコーディングされるかは、データストリームにおける直前のシンボルに依存する。１または−１に設定することは、隣接するシンボル同士のＩ成分の間、および／または隣接するシンボル同士のＱ成分の間のレベル変化が、１を超えないことを確実にするために行われてよい。

【0040】

方法２００Ａのいくつかの実施形態は、−１、０、および１の値を有する、ＱＤＢ信号のそれぞれの直交について、バイナリデータをデュオバイナリデータに変換するために、ステップ２６０で、プリ差動コーディング操作をさらに含む。ステップ２６０のプリ差動コーディング操作は、分類操作ステップ２１０の前に、ステップ２０５からの電気デジタル入力のペアの個々の１つ１つのすべてに、たとえば、ＤＳＰにおいて、別々に実施されてよい。すなわち、ステップ２１０の分類操作の対象となるシンボルは、プリ差動コーディング操作ステップ２６０の後に形成される。

【0041】

プリ差動コーディング操作ステップ２６０は、処理されるシンボルのＩ成分に、およびＱ成分に、別々に実施される。いくつかの実施形態において、たとえば、プリ差動コーディング操作ステップ２６０は、ＱＤＢ被同調信号の同相および直交としてそれぞれ表されることになる、入力信号（たとえば、バイナリシンボルとしてコーディングされる）、ＤＩ_ｎおよびＤＱ_ｎのＩ／Ｑペアのそれぞれ１つについて、ステップ２６２で、以下のプリ差動コーディングルールを適用するステップを含む：
ＰＩ_ｎ＝ＸＯＲ（ＤＩ_ｎ，ＰＩ_ｎ−１）、およびＰＱ_ｎ＝ＸＯＲ（ＤＱ_ｎ，ＰＱ_ｎ−１）
ここで、ＰＩ_ｎおよびＰＱ_ｎは、同相および直交ＱＤＢ信号の変調されることになるデータストリームにおけるｎ番目のデータを表すための、中間プリ差動コーディングされたＩ／Ｑ成分であり、ＸＯＲは、排他的な論理ＯＲ操作である。プリ差動コーディングルールは次いで、ステップ２６４で、以下の第２のプリ差動コーディングルールを適用するステップをさらに含む：
ＢＩ_ｎ＝ＰＩ_ｎ＋ＰＩ_ｎ−１−１、およびＢＱ_ｎ＝ＰＱ_ｎ＋ＰＱ_ｎ−１−１
ここで、ＢＩ_ｎおよびＢＱ_ｎは、それぞれ、ステップ２１０で操作される電気デジタル入力シンボルに対応する、ＱＤＢ被変調シンボルについてのプリ差動コーディングされた同相および直交デュオバイナリ成分に対応する。

【0042】

方法２００Ｂのいくつかの実施形態は、ＱＤＢ信号のＩ成分およびＱ成分のそれぞれについてデュオバイナリデータをバイナリデータに変換するために、ステップ２６５で、ポスト差動デコーディング操作をさらに含む。ステップ２６５のポスト差動デコーディング操作は、（たとえば、ステップ２４５で保持された）クラスＩＩシンボルのペアと再結合された、（たとえば、ステップ２４０でデコーディングされた）クラスＩシンボルの差動デコーディングされたペアを含む、（たとえば、ステップ２５０から）再結合されたシンボルデータストリームの個々の１つ１つのすべてに、そのＤＳＰにおいて、または別のＤＳＰにおいて、別々に実施されてよい。

【0043】

いくつかの実施形態において、たとえば、ポスト差動デコーディング操作ステップ２６５は、再結合されたシンボルデータストリームを表すシンボルのそれぞれ１つについて、以下のポスト差動デコーディングルールを適用するステップを含む：
ＤＩ’_ｎ＝１−｜ＥＩ_ｎ｜、およびＤＱ’_ｎ＝１−｜ＥＱ_ｎ｜
ここで、ＥＩ’_ｎおよびＥＱ’_ｎは、それぞれ、ステップ２４０によって出力されたデータストリームの同相成分および直交成分を表し、ＤＩ’_ｎおよびＤＱ’_ｎは、それぞれ、同相および直交デュオバイナリ被変調ポスト差動デコーディングされた信号の、出力（たとえば、バイナリデータ出力）データストリーム（ステップ２５５）におけるｎ番目のデータを表す。

【0044】

方法２００Ａのいくつかの実施形態において、差動コーディングされたシンボルを保有する再確立されたデータストリーム（ステップ２３０）は、以下で図４のコンテキストにおいて議論されるシステム４００などの、光通信システムを介して送信されてよい。

【0045】

方法２００Ａのいくつかの実施形態において、差動コーディング操作（ステップ２１５、２１７、２２０）は、光通信システムの送信機サブユニットのＤＳＰにおいて実施される。いくつかの実施形態において、保持する操作ステップ２２５、再結合する操作ステップ２３０、およびプリ差動コーディング操作ステップ２６０もまた、送信機サブユニットのＤＳＰにおいて実施される。

【0046】

方法２００Ｂのいくつかの実施形態において、差動デコーディング操作（ステップ２４０）は、同じ光通信システムまたはリモート光通信システムの受信機サブミットの別のＤＳＰにおいて実施される。いくつかの実施形態において、第２の保持する操作ステップ２４５、第２の再結合する操作ステップ２５０、およびポスト差動デコーディング操作ステップ２６５もまた、同じ受信機サブユニットまたはリモート受信機サブユニットの別のＤＳＰにおいて実施される。

【0047】

図３は、図２Ａおよび図２Ｂに提示された例示的な実施形態などの方法実施形態による、例示的なＱＤＢ信号データストリームのための差動コーディングおよび差動デコーディングの例示的な方法の選択されたステップを示すチャートを提示する。

【0048】

図３は、データシステムの１６シンボル（ｎ＝１６）の表形式提示によって表されたデータストリームを提示する。引き続き図２Ａ、図２Ｂ、および図３の全体を通して参照すると、ＤＩ_ｎおよびＤＱ_ｎは、それぞれ、ステップ２０５で提示された、変調されることになる入力データからのＱＤＢ信号の入力シンボルのＩ成分およびＱ成分である。図３に図示されるように、プリコーディングステップ２６０の一環として、第１のプリコーディングルール（ステップ２６２）を適用した後に、中間プリコーディングされたシンボル［ＰＩ_ｎ，ＰＱ_ｎ］が生成され、第２のプリコーディングルール（ステップ２６４）を適用した後に、プリコーディングされたシンボル［ＢＩ_ｎ，ＢＱ_ｎ］が生成される。第２のルールの実施を容易化するために、シード値は、０番目シンボルとして使用される。

【0049】

分類ステップ２１０は、プリコーディングされたシンボル［ＢＩ_ｎ，ＢＱ_ｎ］に実施される。差動コーディングステップ２１５（ステップ２１７および２２０を含む）は、クラスＩシンボル（ｎ＝４、１０−１３、および１６）にのみ実施され、一方クラスＩＩシンボル（ｎ＝１−３、５−９、１４−１５）は、ステップ２２５で保持される。差動コーディング（ステップ２１５）の後に、クラスＩシンボルおよびクラスＩＩシンボルは、ステップ２３０で再結合されて、出力シンボルストリーム・・・［ＥＩ_ｎ−１，ＥＱ_ｎ−１］、［ＥＩ_ｎ，ＥＱ_ｎ］、［ＥＩ_ｎ＋１，ＥＱ_ｎ＋１］・・・などを形成する。再結合されたシンボルは次いで、（たとえば、光変調器を介して）光同相および直交ＱＤＢ被変調信号に変換されてよく、この信号が、たとえば、光ファイバを介して、長距離（たとえば、何キロメートルか）にわたって送信される。

【0050】

光シンボルは次いで、（たとえば、光−電気受信機を介して）再びデジタル電気信号に変換されてよく、再結合されたシンボルデータストリーム［ＥＩ_ｎ，ＥＱ_ｎ］と等価の成分ペアがステップ２３０で形成される。

【0051】

再結合されたシンボルデータストリーム［ＥＩ_ｎ，ＥＱ_ｎ］は、選び出すステップ２３５の対象となり、差動コーディングされたシンボルのペア、すなわちクラスＩシンボルは、次いでステップ２４０で差動デコーディングの対象となり、一方、差動コーディングされないシンボル、すなわちクラスＩＩシンボルは、ステップ２４５で保持される。差動デコーディングステップ２４０の後に、クラスＩシンボルおよびクラスＩＩシンボルは次いで、ステップ２０５の入力データストリームに存在する通りのデータシンボルの順序を再確立するやり方で、ステップ２５０で再結合され、それにより、再結合された差動デコーディングシンボルペア（ＥＩ’_ｎ，ＥＱ’_ｎ）のストリームを形成する。

【0052】

ステップ２６５で、再結合された差動デコーディングシンボル（ＥＩ’_ｎ，ＥＱ’_ｎ）は、（たとえば、ステップ２５０から）再結合されたシンボルデータストリームにおけるシンボルのすべてに対するポストデコーディング操作の対象となって、ステップ２５５で出力され得る、ポスト差動デコーディングされたシンボル（ＤＩ’_ｎ，ＤＱ’_ｎ）を形成する。

【0053】

したがって、図３から見られるように、図２Ａ／２Ｂおよび関連する説明によって説明されたコーディングおよびデコーディングプロセスの後に、入力データは、出力において回復されてよい。

【0054】

本開示の別の実施形態は、光通信システムである。図４は、本開示による差動コーディングおよび差動デコーディングによるＱＤＢ変調を使用する例示的な光通信システム４００のブロック図を提示する。

【0055】

引き続き図２Ａ、図２Ｂ、および図４の全体を通して参照すると、システム４００は、データストリーム４１０（たとえば、ステップ２０５の電気デジタル入力シンボル）を受信することができるＤＳＰ４０５を含む。ＤＳＰ４０５は、デジタル電気入力シンボルに分類操作を実施し（たとえば、ステップ２１０）、次いでクラスＩシンボルにのみ差動コーディング操作を適用する（たとえば、ステップ２１５）ように、プログラムされている、またはプログラムされたサブモジュールを有する。いくつかの実施形態において、ＤＳＰ４０５はまた、保持する操作（たとえば、ステップ２２５）、結合する操作（たとえば、ステップ２３０）、およびプリ差動コーディング操作（たとえば、ステップ２６０）を実施するように、プログラムされている。

【0056】

いくつかの実施形態において、ＤＳＰ４０５は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）において具現化されてよく、ＡＳＩＣは、１つまたは複数のマイクロプロセッサ、メモリブロック、および当業者によく知られた他の回路構成要素を含み、これらは、分類する操作、差動コーディング操作、プリコーディング操作、保持する操作、および再結合する操作（たとえば、ステップ２１０−２３０、および２６０）を実施するようにカスタマイズされる。他の実施形態において、集積回路４０５は、汎用集積回路において具現化されてもよい。ＡＳＩＣまたは汎用集積回路のいくつかの実施形態において、コンピュータ実行可能な命令としてコンピュータ可読媒体上に格納されるとき、そのような操作を実行するようにプログラムされ得る、１つまたは複数のマイクロプロセッサおよびメモリブロックを含むことができる。

【0057】

いくつかの実施形態において、ＤＳＰ４０５は、光通信システム４００の送信機サブユニット４２０の一部である。システム４００の実施形態は、光ソース４２２および光変調器４２４をさらに含むことができる。

【0058】

光ソース４２２は、光（ｌｉｇｈｔ）の搬送波波長において光ビーム４２６を生成することができる。いくつかの実施形態において、ソース４２２は、レーザダイオードなどのレーザである。いくつかの実施形態において、光ビーム４２６は、オリジナル（「Ｏ」）バンド（たとえば、およそ１２６０ｎｍからおよそ１３６０ｎｍ）、拡張（「Ｅ」）バンド（たとえば、およそ１３６０ｎｍからおよそ１４６０ｎｍ）、ショート（「Ｓ」）バンド（たとえば、およそ１４６０ｎｍからおよそ１５３０ｎｍ）、コンベンショナル（「Ｃ」）バンド（たとえば、およそ１５３０ｎｍからおよそ１５６５ｎｍ）、ロング（「Ｌ」）バンド（たとえば、１５６５ｎｍからおよそ１６２５ｎｍ）、またはウルトラロング（「Ｕ」）バンド（たとえば、およそ１６２５ｎｍからおよそ１６７５ｎｍ）を含む、一般的な光通信バンドのうちのいずれか１つにあってよい。

【0059】

光変調器４２４は、光ビーム４２６を受信し、ＤＳＰ４０５からの差動コーディングされたシンボルストリームのＩ成分およびＱ成分のデータストリームを搬送する電気信号によって駆動されるとき、光ビーム４２６を変調することができる。光変調器４２４（たとえば、光ＩＱ光変調器）は、ＱＤＢ被変調信号の同相および直交ペアを発する光出力信号４２８を生成することができる。関連技術の当業者であれば、データストリーム、たとえば、本明細書で開示される差動コーディングされたシンボルのペアのストリームを搬送する電気信号が、光変調器４２４によって、どのように光直交デュオバイナリ被変調信号に変換され得るかを理解するであろう。

【0060】

図４に図示されるように、ＱＤＢ被変調光出力信号４２８は、デジタル電気入力シンボルによって伝達される情報（たとえば、ステップ２０５でデータ入力時に受信される情報）を、光ファイバ４３０、または光ファイバおよび増幅器のネットワークに搬送することができ、いくつかのケースでは、長距離（たとえば、キロメートルであるより長い距離）にわたって出力信号４２８を搬送することができる。

【0061】

図４にさらに図示されるように、いくつかの実施形態において、差動コーディングされたシンボルのペアの、ＤＳＰ４０５から光変調器４２６までの正確な送信を容易化するために、送信機サブユニット４０５は、差動コーディングされたシンボルのペアに対応する電気信号を受信し、増幅するように構成された１つまたは複数の増幅器４３２をさらに含むことができる。

【0062】

図４にさらに図示されるように、いくつかの実施形態において、差動コーディングされたシンボルのペアの、ＤＳＰ４０５から光変調器４２４までの正確な送信を容易化するために、送信機サブユニット４０５は、増幅器４３２から出力された増幅された電気信号を受信するように構成された１つまたは複数のローパスフィルタ４３４（ＬＰＦ）をさらに含むことができる。

【0063】

図４に図示されるように、システム４００のいくつかの実施形態は、受信機サブユニット４４０をさらに含むことができる。いくつかの実施形態において、ＤＳＰ４０５はまた、受信機サブユニット４４０の一部であってよく、そのような実施形態においては、送信機サブユニット４０５および受信機サブユニット４４０は、システム４００のトランシーバの一部、またはシステム４００のトランシーバであってよい。例証された実施形態を含む他の実施形態において、受信機サブユニット４４０は、別のＤＳＰ４４５を含むことができる。ＤＳＰ４０５、または別のＤＳＰ４４５は、差動デコーディング操作（たとえば、ステップ２４０）を適用するようにプログラムされた集積回路（たとえば、その中にＤＳＰが具現化された同じ回路、または異なる回路）を含む。ＤＳＰ４０５、または別のＤＳＰ４４５は、それぞれ、選び出す操作（たとえば、ステップ２３５）、結合する操作（たとえば、ステップ２５０）、およびポスト差動デコーディング操作（ステップ２６５）を実施するようにやはりプログラムされてもよいし、またはそのようにプログラムされたサブモジュールを有してもよく、いくつかの実施形態においては、当業者によく知られた他の操作（たとえば、分散補償、搬送波分離、復調、その他）を実施するための他のモジュールを有してもよい。

【0064】

システム４００のいくつかの実施形態において、受信機サブユニット４４０は、光−電気受信機４５０をさらに含むことができ、光−電気受信機４５０は、デュオバイナリ被変調信号の同相成分および直交成分の光信号（たとえば、光ファイバ４３０を介して、デュオバイナリ被変調信号４２８の同相成分および直交成分の光信号として受信機サブユニット４４０に送信された差動コーディングされたシンボル）を入力として受信し、差動コーディングされたシンボル（たとえば、［ＥＩ_ｎ，ＥＱ_ｎ］シンボルペア）を含む電気信号４５２を出力として生み出し、差動デコーディングされたシンボル（たとえば、［ＥＩ’_ｎ，ＥＱ’_ｎ］シンボル）、またはポスト差動デコーディングされたシンボル（たとえば、［ＤＩ’_ｎ，ＤＱ’_ｎ］シンボル）を有する電気信号出力データ４６０（たとえば、ステップ２５５で出力されるデータ）を出力するように構成されている。

【0065】

光−電気変換を容易化するために、受信機サブユニット４４０のいくつかの実施形態は、参照光信号４５７を光−電気受信機４５０に送り出すように接続された、光ローカル発振器４５５を含むことができる。受信機サブミット４４０の実施形態は、光−電気受信機４５０に接続され、かつ差動コーディングされたペアを含むデジタル電気信号４５２をＤＳＰ（たとえば、ＤＳＰ４４５）に送り出すように接続された、アナログ−デジタル変換器４６２（ＡＤＣ）を含むことができる。

【0066】

図４は、本開示の別の実施形態、非一時的なコンピュータ可読媒体４７０を図示している。媒体４７０は、コンピュータ可読媒体４７０上に格納されたソフトウェア命令４７５を含む。ＤＳＰ４４５に接続されて示されているが、媒体４７０または別の媒体は、ＤＳＰ４２０に命令を提供することができる。いくつかの実施形態において、媒体４７０は、非一時的なメモリ、またはＤＳＰ４０５もしくは別のＤＳＰ４４５におけるファームウェアの形式であってよい。他のケースにおいて、コンピュータ可読媒体は、ＤＳＰ４０５および／または別のＤＳＰ４４５からリモートに位置付けられるがＤＳＰ４０５および／または別のＤＳＰ４４５にコンピュータ実行可能な命令を送るコンピュータにおいて、ハードディスク、ＣＤ、フロッピーディスク、サムドライブ、または当業者によく知られた他の媒体上に格納されてもよい。

【0067】

命令４７５は、デジタル信号プロセッサ４０５によって処理されるとき、分類操作２１０および差動コーディング操作２１５を含む、電気デジタル入力シンボルのデータストリーム（たとえば、入力データ４１０）を表す入力シンボルを処理するステップを含む方法（たとえば、方法２００Ａ）を実施する。

【0068】

いくつかの実施形態において、ソフトウェア命令４７５は、保持する操作（たとえば、ステップ２２５）、結合する操作（たとえば、ステップ２３０）、およびプリ差動コーディング操作（たとえば、ステップ２６０）を実施するための命令を含む。いくつかの実施形態において、命令４７５は、ＤＳＰ４０５または別のＤＳＰ４４５によって実行されるとき、差動デコーディング操作（たとえば、ステップ２４０）を実施する。いくつかの実施形態において、ソフトウェア命令４７５は、選び出す操作（たとえば、ステップ２３５）、結合する操作（たとえば、ステップ２５０）、およびポスト差動デコーディング操作（ステップ２６５）を実施するための命令を含む。

【0069】

本明細書で説明された差動コーディングおよびデコーディング操作の有効性が、シミュレートされたデータを使用して検査された。図５は、本開示によるシミュレートされたデータに対して差動コーディングおよび差動デコーディングを使用した、例示的なデータ信号についての光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）に対するビット誤り率（ＢＥＲ）のプロットを表現している。シミュレートされたデータ信号は、毎秒１２８ギガバイトのデータストリームのＰＤＭ ＱＤＢエンコーディングされた信号を表すように構成されている。光ソース４２２およびローカル発振器４５５は、５００ｋＨｚの線幅を有するように想定されている。シミュレーションにおいて、当業者によく知られたビタビ−ビタビ搬送波位相推定法が、搬送波位相回復のために使用された。図５に図示されるように、ＢＥＲとＯＳＮＲとの間の滑らかな連続曲線関係によって実証される通り、サイクルスリップにより誘発された誤り伝搬は実質的に観察されない。

【0070】

本開示が詳細に説明されてきたが、当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書におけるさまざまな変更、置換、および改変を行うことができることを理解すべきである。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】