JP7352118B2

JP7352118B2 - 光伝送システム及び光伝送方法

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Publication number: JP7352118B2
Application number: JP2022501471A
Authority: JP
Inventors: 光樹芝原; 隆之水野; 裕宮本
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date: 2020-02-19
Publication date: 2023-09-28
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Description

本発明は、光伝送システム及び光伝送方法に関する。

近年のスマートフォンの普及、高精細動画サービス配信、ＩｏＴ（Internet of Things）サービスの発展などに伴って、光ネットワークを流れる通信トラヒックは年々増加の一途をたどっている。これまで光ネットワークでは、増加する通信トラヒック需要に対し、伝送路としての光ファイバの構造を変えずに、光ネットワークの端局に設置される光通信システム装置の高機能化、及び光増幅器・光スイッチの導入などにより対応がなされてきた。

現在の大容量光ネットワークの基盤となっている光ファイバは、ＬＡＮ（Local Area Network）などの近距離向けの局所的なネットワークを除き、シングルモードファイバが用いられている。シングルモードファイバは、クラッド内に光信号の通路となる単一のコアを持ち、大容量光ネットワークで用いられるＣ帯やＬ帯などの波長帯では単一のモードのみをサポートするファイバである。これにより、毎秒数テラビットに達する情報を長距離にわたり安定的に転送する大容量光ネットワークが実現されている。

また、デジタル信号処理技術とコヒーレント送受信技術を組み合わせたデジタルコヒーレント伝送技術が、１００ギガビット級の光伝送装置に既に導入されている。デジタルコヒーレント伝送技術を用いることにより、光搬送波の振幅と位相に独立に載せた情報を取り出し、伝送中に生じた波形歪を高精度に補正することができる。

簡単な例として、シングルモードファイバでの直交偏波の２モードを使った偏波多重光伝送がある。偏波多重光伝送では、直交関係にある偏波に、それぞれ異なる情報を載せることができる。光伝送路中では、これらの偏波が複雑に混合する。また、これらの偏波モードの直交軸は高速に変動し、光デバイスを使って追従することは一般的に困難である。そこで、偏波ダイバーシティ構造に対応した受信装置は、混合された偏波多重光信号を受信し、デジタル信号に直し、デジタル信号処理を用いて分離する。上記の処理は、無線通信システムで用いられる２×２ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）システムとしてモデル化することができる。分離された信号は、偏波ごとにそれぞれ情報が取り出され、送受信機間での通信が確立する。

また別の例として、マルチモードファイバでの複数のモードを使ったモード多重光伝送がある。モード多重光伝送では、シングルモードファイバと比較してコア径をより広げることによって、Ｃ帯などの波長帯においても、複数のモードを励起することができ、各モードにそれぞれ異なる情報を載せることができる。前述の偏波多重光伝送の場合と同様に、モード多重光伝送の場合においても、マルチモードファイバを伝搬中のモード多重された光信号において、モード信号が複雑に混合する。モードダイバーシティ構造に対応した受信装置は、混合したモード多重信号を受信し、デジタル信号に直し、デジタル信号処理を用いて分離する。

例えば、２つのＬＰ（Linear Polarization）モードを励振する２ＬＰモード用数モードファイバでは、基底モードとなるＬＰ０１モード、及び高次モードとなるＬＰ１１モードが励振される。さらに、ＬＰ１１モードの縮退２モード（ＬＰ１１ａ及びＬＰ１１ｂ）、及び各モードの偏波モード（Ｘ偏波及びＹ偏波）とを活用することにより、２ＬＰモード用数モードファイバでは、ＬＰ０１Ｘ，ＬＰ０１Ｙ，ＬＰ１１ａＸ，ＬＰ１１ａＹ，ＬＰ１１ｂＸ，及びＬＰ１１ｂＹの合計６つの空間モードに、それぞれ異なる情報を載せることができる。したがって、既存のシングルモードファイバで直交偏波の２モードを使用した場合と比較して、２ＬＰモード用数モードファイバは３倍の伝送容量を達成することができる。

M. Filer and S. Tibuleac, "N-degree ROADM Architecture Comparison: Broadcast-and-Select versus Route-and-Select in 120 Gb/s DP-QPSK Transmission Systems", Th1I.2, OFC 2014. Brandon Collings, "New Devices Enabling Software- Defined Optical Networks", NEW PARADIGMS IN OPTICAL COMMUNICATIONS AND NETWORKS, IEEE Communications Magazine pp.66-71, March 2013.

しかしながら、マルチモードファイバ又は数モードファイバを伝送媒体として各空間モードに独立の信号を載せるモード多重光伝送では、空間チャネルごとの伝送特性偏差が大きいという課題があった。その原因として、ファイバ伝搬に伴うパワー損失、ファイバ接続部でのパワー損失、及びモード多重用光増幅器における利得について、一般に高次空間モードは基底空間モードと比べて劣化を受けやすいためである。上記現象は、モード依存損失による影響として総合して評価することができる。特定の空間チャネルの伝送特性が劣悪になった場合、伝送容量や伝送距離はその空間チャネルが全体を律速するため、モード多重システムとしての恩恵を享受することが困難であるという課題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、モード多重により伝送路を伝送する光信号の情報誤りを低減することができる光伝送システム及び光伝送方法の提供を目的としている。

本発明の一態様は、互いに異なるデータ系列を示すＮ個の電気信号の１つを光信号に変換するＮ個の送信器と、前記Ｎ個の送信器から出力されたＮ個の前記光信号を、Ｎ個の光スプリッタによって分割することにより、Ｍ個の光信号に変換する信号生成部と、前記信号生成部によって変換された前記Ｍ個の光信号を、少なくともＭ個のモードで励振可能な１つのモード多重信号に変換する合波器と、前記合波器によって変換された前記モード多重信号をＭ個の光信号に変換する分波器と、前記分波器によって変換された前記Ｍ個の光信号の１つを前記電気信号に変換するＭ個の受信器と、前記Ｍ個の受信器によって変換されたＭ個の前記電気信号に対して信号分離を行うことにより、前記Ｎ個のデータ系列を抽出する信号検出部と、を有する光伝送システムである。

また、本発明の一態様は、互いに異なるデータ系列を示すＮ個の電気信号の１つを光信号に変換するＮ個の送信器と、前記Ｎ個の送信器から出力されたＮ個の前記光信号を、Ｍ個の光信号となるように分岐させる光スイッチと、前記光スイッチから出力された前記Ｍ個の光信号を、少なくともＭ個のモードで励振可能な１つのモード多重信号に変換する合波器と、前記合波器によって変換された前記モード多重信号をＭ個の光信号に変換する分波器と、前記分波器によって変換された前記Ｍ個の光信号の１つを前記電気信号に変換するＭ個の受信器と、前記Ｍ個の受信器によって変換されたＭ個の前記電気信号に対して信号分離を行うことにより、前記Ｎ個のデータ系列を抽出する信号検出部と、を有する光伝送システムである。

また、本発明の一態様は、互いに異なるデータ系列を示すＮ個の電気信号が複製されることによって生成されたＭ個の電気信号の１つを光信号に変換するＭ個の送信器と、前記Ｍ個の送信器から出力された前記Ｍ個の光信号を、少なくともＭ個のモードで励振可能な１つのモード多重信号に変換する合波器と、前記合波器によって変換された前記モード多重信号をＭ個の光信号に変換する分波器と、前記分波器によって変換された前記Ｍ個の光信号の１つを前記電気信号に変換するＭ個の受信器と、前記Ｍ個の受信器によって変換されたＭ個の前記電気信号に対して信号分離を行うことにより、前記Ｎ個のデータ系列を抽出する信号検出部と、を有する光伝送システムである。

また、本発明の一態様は、互いに異なるデータ系列を示すＮ個の電気信号をＮ個の送信器によって光信号にそれぞれ変換する送信ステップと、前記Ｎ個の送信器から出力されたＮ個の前記光信号を、Ｎ個の光スプリッタによって分割することにより、Ｍ個の光信号に変換する信号生成ステップと、前記信号生成ステップにおいて変換された前記Ｍ個の光信号を、少なくともＭ個のモードで励振可能な１つのモード多重信号に変換する合波ステップと、前記合波ステップにおいて変換された前記モード多重信号をＭ個の光信号に変換する分波ステップと、前記分波ステップにおいて変換された前記Ｍ個の光信号をＭ個の受信器によって前記電気信号にそれぞれ変換する受信ステップと、前記Ｍ個の受信器によって変換されたＭ個の前記電気信号に対して信号分離を行うことにより、前記Ｎ個のデータ系列を抽出する信号検出ステップと、を有する光伝送方法である。

また、本発明の一態様は、互いに異なるデータ系列を示すＮ個の電気信号をＮ個の送信器によって光信号にそれぞれ変換する送信ステップと、前記Ｎ個の送信器から出力されたＮ個の前記光信号を、Ｍ個の光信号となるように光スイッチによって分岐させる分岐ステップと、前記光スイッチから出力された前記Ｍ個の光信号を、少なくともＭ個のモードで励振可能な１つのモード多重信号に変換する合波ステップと、前記合波ステップにおいて変換された前記モード多重信号をＭ個の光信号に変換する分波ステップと、前記分波ステップにおいて変換された前記Ｍ個の光信号をＭ個の受信器によって前記電気信号にそれぞれ変換する受信ステップと、前記Ｍ個の受信器によって変換されたＭ個の前記電気信号に対して信号分離を行うことにより、前記Ｎ個のデータ系列を抽出する信号検出ステップと、を有する光伝送方法である。

また、本発明の一態様は、互いに異なるデータ系列を示すＮ個の電気信号が複製されることによって生成されたＭ個の電気信号をＭ個の送信器によってそれぞれ光信号に変換する送信ステップと、前記Ｍ個の送信器から出力された前記Ｍ個の光信号を、少なくともＭ個のモードで励振可能な１つのモード多重信号に変換する合波ステップと、前記合波ステップにおいて変換された前記モード多重信号をＭ個の光信号に変換する分波ステップと、前記分波ステップにおいて変換された前記Ｍ個の光信号をＭ個の受信器によって前記電気信号にそれぞれ変換する受信ステップと、前記Ｍ個の受信器によって変換されたＭ個の前記電気信号に対して信号分離を行うことにより、前記Ｎ個のデータ系列を抽出する信号検出ステップと、を有する光伝送システムである。

本発明により、モード多重により伝送路を伝送する光信号の情報誤りを低減することができる。

本発明の第１の実施形態におけるマルチモード光ファイバシステム１ａの構成図。本発明の第１の実施形態におけるマルチモード光ファイバシステム１ａの動作を示すフローチャート。本発明の第２の実施形態におけるマルチモード光ファイバシステム１ｂの構成図。本発明の第２の実施形態におけるマルチモード光ファイバシステム１ｂの動作を示すフローチャート。本発明の第３の実施形態におけるマルチモード光ファイバシステム１ｃの構成図。本発明の第３の実施形態におけるマルチモード光ファイバシステム１ｃの動作を示すフローチャート。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態に係るマルチモード光ファイバシステム１ａについて、図面を参照しながら説明する。

［マルチモード光ファイバシステムの構成］
図１は、本発明の第１の実施形態におけるマルチモード光ファイバシステム１ａの構成図である。図示されるように、マルチモード光ファイバシステム１ａは、送信器１０と、ダイバーシティ信号生成部２０と、モード合分波器５０と、モード多重ファイバ６０と、モード合分波器７０と、受信器８０と、ＭＩＭＯ信号検出部９０とを備える。

マルチモード光ファイバシステム１ａは、Ｎ台（ここで、Ｎは１以上の整数）の送信器１０（送信器１０－１～送信器１０－Ｎ）を備える。また、マルチモード光ファイバシステム１ａは、Ｍ台（ここで、Ｍは１以上の整数、かつ、Ｎ＜Ｍ）の受信器８０（受信器８０－１～受信器８０－Ｍ）を備える。

マルチモード光ファイバシステム１ａは、例えば外部の装置等から出力されたＮ個の独立情報系列（以下、「データ系列」という。）を、Ｎ台の送信器１０によってそれぞれ取得する。マルチモード光ファイバシステム１ａは、Ｎ個のデータ系列（データ系列＃１～データ系列＃Ｎ）を、送信器１０側から受信器８０側へ誤りなく伝送するための光伝送システムである。

送信器１０－１～送信器１０－Ｎは、データ系列＃１～データ系列＃Ｎをそれぞれ適切に符号化する。送信器１０－１～送信器１０－Ｎは、符号化されたデータ系列＃１～データ系列＃Ｎを、それぞれ電気信号から光信号へと変換する。送信器１０－１～送信器１０－Ｎは、光信号へ変換されたデータ系列＃１～データ系列＃Ｎを、それぞれダイバーシティ信号生成部２０へ出力する。

ダイバーシティ信号生成部２０（信号生成部）は、Ｎ個の光スプリッタ２１（光スプリッタ２１－１～光スプリッタ２１－Ｎ）を備える。

光スプリッタ２１－１～光スプリッタ２１－Ｎは、送信器１０－１～送信器１０－Ｎから出力された光信号をそれぞれ取得する。各々の光スプリッタ２１は、入力光をｐ個（ここで、ｐは１以上Ｍ以下の整数）の光信号となるように、均一パワーで分割する。これにより、Ｎ個の光スプリッタ２１によって、Ｎ個の光信号がＭ個の光信号に分割される。

ダイバーシティ信号生成部２０は、Ｍ個の光信号をモード合分波器５０へ出力する。なお、ダイバーシティ信号生成部２０は、必要に応じて、光増幅器、及び光アッテネータ等を備えていてもよい。この場合、光スプリッタ２１による光分岐によって生じたパワー損失が調整（補償）される。

モード合分波器５０（合波器）は、ダイバーシティ信号生成部２０から出力されたＭ個の光信号を取得する。モード合分波器５０は、取得されたＭ個の光信号を、それぞれ異なる種類の空間モードで多重することにより、１つのモード多重信号に変換する。モード合分波器５０は、モード多重信号をモード多重ファイバ６０へ入射させる。

伝送路となるモード多重ファイバ６０は、例えば、単一コアを有する光ファイバである。モード多重ファイバ６０は、使用する波長帯域で少なくともＭ個のモードを励振可能な光ファイバである。モード多重ファイバ６０は、例えば、マルチモードファイバ、又は数モードファイバ等である。

モード多重ファイバ６０は、モード合分波器５０から入射されたモード多重信号を伝送し、モード合分波器７０へ出射させる。
モード合分波器７０（分波器）は、取得されたモード多重信号をＭ個の光信号に変換する。モード合分波器７０は、Ｍ個の光信号をＭ個の受信器８０へそれぞれ出力する。

受信器８０は、モードダイバーシティ構造に対応した受信装置である。モードダイバーシティ構造に対応した受信器８０は、モード多重ファイバ６０を伝搬することによって複雑に混合したモード多重信号を受信し、当該モード多重信号をデジタル信号（電気信号）に変換することができる。

Ｍ台の受信器８０の各々は、モード合分波器７０から取得した光信号を、電気信号へ変換する。Ｍ台の受信器８０の各々は、電気信号をそれぞれＭＩＭＯ信号検出部９０へ出力する。これにより、Ｍ個の電気信号が、ＭＩＭＯ信号検出部９０へそれぞれ出力される。

ＭＩＭＯ信号検出部９０は、Ｍ個の受信器８０からそれぞれ出力された電気信号を取得する。ＭＩＭＯ信号検出部９０は、取得されたＭ個の電気信号に含まれる歪等を除去する。これにより、ＭＩＭＯ信号検出部９０は、Ｍ個の電気信号をデジタル信号処理によって分離して、元のＮ個のデータ系列（データ系列＃１～データ系列＃Ｎ）を抽出することができる。ＭＩＭＯ信号検出部９０は、取り出されたＮ個のデータ系列を例えば外部の装置等へ出力する。

なお、ＭＩＭＯ信号検出部９０による上記の信号分離において用いることができるアルゴリズムとして、例えば、空間フィルタリング、干渉キャンセラ、及び最尤復号等がある。

なお、本実施形態では、モード多重信号を構成する信号を１からＭまでの番号によってラベリングしたが、これらはいわゆる偏波モードや縮退モードも含む。例えば、２つのＬＰ（Linear Polarization）モードを励振する２ＬＰモード用数モードファイバでは、基底モードとなるＬＰ０１モード、及び高次モードとなるＬＰ１１モードが励振される。さらに、ＬＰ１１モードの縮退モード（ＬＰ１１ａ及びＬＰ１１ｂ）、及び各モードの偏波モード（Ｘ偏波及びＹ偏波）とを活用することにより、２ＬＰモード用数モードファイバでは、ＬＰ０１Ｘ、ＬＰ０１Ｙ、ＬＰ１１ａＸ、ＬＰ１１ａＹ、ＬＰ１１ｂＸ、及びＬＰ１１ｂＹの合計６つの空間モードに、それぞれ独立した情報を載せることができる。本願に記載のモードとは、これら一つひとつを弁別して扱うことを意味する。

なお、本実施形態では、説明を簡単にするため、各送信器１０は単一波長の信号を出力する構成であるものとしたが、この構成に限定にされるものではない。すなわち、複数の波長信号を出力する送信器が用いられる場合であっても、本実施形態による効果は変わらない。

［マルチモード光ファイバシステムの動作］
以下、マルチモード光ファイバシステム１ａの動作の一例について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態におけるマルチモード光ファイバシステム１ａの動作を示すフローチャートである。

マルチモード光ファイバシステム１ａは、例えば外部の装置等から出力されたＮ個のデータ系列（データ系列＃１～データ系列＃Ｎ）を、Ｎ台の送信器１０（送信器１０－１～送信器１０－Ｎ）によってそれぞれ取得する（ステップＳ１０１）。

Ｎ台の送信器１０（送信器１０－１～送信器１０－Ｎ）の各々は、Ｎ個のデータ系列（データ系列＃１～データ系列＃Ｎ）を符号化し、電気信号から光信号へ変換する（ステップＳ１０２）。

ダイバーシティ信号生成部２０のＮ個の光スプリッタ２１（光スプリッタ２１－１～光スプリッタ２１－Ｎ）は、Ｎ個の光信号をＭ個（Ｍ＞Ｎ）の光信号に分割する（ステップＳ１０３）。ダイバーシティ信号生成部２０は、Ｍ個の光信号をモード合分波器５０へ出力する。

モード合分波器５０は、取得されたＭ個の光信号を、それぞれ異なる種類のモードとして多重した１つのモード多重信号に変換する。モード合分波器５０は、モード多重信号をモード多重ファイバ６０へ入射させる。

モード多重ファイバ６０は、モード合分波器５０から入射されたモード多重信号を伝送し、モード合分波器７０へ出射させる。モード合分波器７０は、取得されたモード多重信号をＭ個の光信号に変換し、Ｍ個の受信器８０へそれぞれ出力する（ステップＳ１０４）。

Ｍ個の受信器８０（受信器８０－１～受信器８０－Ｍ）の各々は、取得された光信号をそれぞれ電気信号へ変換する（ステップＳ１０５）。
ＭＩＭＯ信号検出部９０は、Ｍ個の電気信号に含まれる歪等を除去する（ステップＳ１０６）。そして、ＭＩＭＯ信号検出部９０は、Ｍ個の電気信号を分離して元のＮ個のデータ系列（データ系列＃１～データ系列＃Ｎ）を抽出する（ステップＳ１０７）。

ＭＩＭＯ信号検出部９０は、Ｎ個のデータ系列を例えば外部の装置等へ出力する（ステップＳ１０８）。
以上で図２のフローチャートが示すマルチモード光ファイバシステム１ａの動作が終了する。

このように、本発明の第１の実施形態に係るマルチモード光ファイバシステム１ａは送信ダイバーシティ構成を有する。これにより、マルチモード光ファイバシステム１ａは、単一のデータ系列が載せられた光信号について、信号対雑音比（ＳＮＲ）を実効的に大きくすることができる。特に、劣悪な特性を示す空間チャネルに対してダイバーシティ構成が適用されることによって、従前より良好な伝送特性の向上の効果が見込まれる。
以上のことから、本発明の第１の実施形態に係るマルチモード光ファイバシステム１ａは、モード多重により伝送路を伝送する光信号の情報誤りを低減することができる。

＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態に係るマルチモード光ファイバシステム１ｂについて、図面を参照しながら説明する。

［マルチモード光ファイバシステムの構成］
図３は、本発明の第２の実施形態におけるマルチモード光ファイバシステム１ｂの構成図である。図示されるように、マルチモード光ファイバシステム１ｂは、送信器１０と、光スイッチ３０と、モード合分波器５０と、モード多重ファイバ６０と、モード合分波器７０と、受信器８０と、ＭＩＭＯ信号検出部９０とを備える。

マルチモード光ファイバシステム１ｂは、Ｎ台（ここで、Ｎは１以上の整数）の送信器１０を備える（送信器１０－１～送信器１０－Ｎ）。また、マルチモード光ファイバシステム１ｂは、Ｍ台（ここで、Ｍは１以上の整数、かつ、Ｎ＜Ｍ）の受信器８０（受信器８０－１～受信器８０－Ｍ）を備える。

マルチモード光ファイバシステム１ｂは、例えば外部の装置等から出力されたＮ個のデータ系列を、Ｎ台の送信器１０によってそれぞれ取得する。マルチモード光ファイバシステム１ｂは、Ｎ個のデータ系列（データ系列＃１～データ系列＃Ｎ）を、送信器１０側から受信器８０側へ誤りなく伝送するための光伝送システムである。

送信器１０－１～送信器１０－Ｎは、データ系列＃１～データ系列＃Ｎをそれぞれ適切に符号化する。送信器１０－１～送信器１０－Ｎは、符号化されたデータ系列＃１～データ系列＃Ｎを、それぞれ電気信号から光信号へと変換する。送信器１０－１～送信器１０－Ｎは、光信号へ変換されたデータ系列＃１～データ系列＃Ｎを、それぞれ光スイッチ３０へ出力する。

光スイッチ３０は、送信器１０－１～送信器１０－Ｎから出力された光信号をそれぞれ取得する。光スイッチ３０は、取得されたＮ個の光信号を、Ｍ個の光信号となるように分岐させる。光スイッチ３０は、任意のＭ個の光信号をモード合分波器５０へ出力する。

なお、光スイッチ３０は、例えばブロードキャスト＆セレクト（Ｂ＆Ｓ）スイッチ、又はルート＆セレクト（Ｒ＆Ｓ）スイッチ等によって構成される。例えば、Ｂ＆Ｓスイッチによって光スイッチ３０が構成される場合には、光スイッチ３０は、光スプリッタ（入力側）、波長選択スイッチ（出力側）、光増幅器、及び光アッテネータ等を組み合わせることによって実現することができる。また、例えば、Ｒ＆Ｓスイッチによって光スイッチ３０が構成される場合には、光スイッチ３０は、１ｘＮ波長選択スイッチ（入力側）、Ｍｘ１波長選択スイッチ（出力側）、光増幅器、及び光アッテネータ等を組み合わせることによって実現することができる。

受信器８０は、モードダイバーシティ構造に対応した受信装置である。Ｍ台の受信器８０の各々は、モード合分波器７０から取得した光信号を、電気信号へ変換する。Ｍ台の受信器８０の各々は、電気信号をそれぞれＭＩＭＯ信号検出部９０へ出力する。これにより、Ｍ個の電気信号が、ＭＩＭＯ信号検出部９０へそれぞれ出力される。

ＭＩＭＯ信号検出部９０は、Ｍ個の受信器８０からそれぞれ出力された電気信号を取得する。ＭＩＭＯ信号検出部９０は、取得されたＭ個の電気信号に含まれる歪等を除去する。これにより、ＭＩＭＯ信号検出部９０は、Ｍ個の電気信号をデジタル信号処理によって分離して元のＮ個のデータ系列（データ系列＃１～データ系列＃Ｎ）を抽出することができる。ＭＩＭＯ信号検出部９０は、取り出されたＮ個のデータ系列を例えば外部の装置等へ出力する。

［マルチモード光ファイバシステムの動作］
以下、マルチモード光ファイバシステム１ｂの動作の一例について説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態におけるマルチモード光ファイバシステム１ｂの動作を示すフローチャートである。

マルチモード光ファイバシステム１ｂは、例えば外部の装置等から出力されたＮ個のデータ系列（データ系列＃１～データ系列＃Ｎ）を、Ｎ台の送信器１０（送信器１０－１～送信器１０－Ｎ）によってそれぞれ取得する（ステップＳ２０１）。

Ｎ台の送信器１０（送信器１０－１～送信器１０－Ｎ）の各々は、Ｎ個のデータ系列（データ系列＃１～データ系列＃Ｎ）を符号化し、電気信号から光信号へ変換する（ステップＳ２０２）。

光スイッチ３０は、Ｎ個の光信号を、Ｍ個の光信号となるように分岐させる。（ステップＳ２０３）。光スイッチ３０は、Ｍ個の光信号をモード合分波器５０へ出力する。

なお、ステップＳ２０４以降のマルチモード光ファイバシステム１ｂの動作は、前述の図２のステップＳ１０４以降に示されるマルチモード光ファイバシステム１ａの動作と同様であるため、説明を省略する。

このように、本発明の第２の実施形態に係るマルチモード光ファイバシステム１ｂは、任意のデータ系列及び任意の空間チャネルを用いて送信ダイバーシティを行うことができる。
以上のことから、本発明の第２の実施形態に係るマルチモード光ファイバシステム１ｂは、モード多重により伝送路を伝送する光信号の情報誤りを低減することができる。

＜第３の実施形態＞
以下、本発明の第３の実施形態に係るマルチモード光ファイバシステム１ｃについて、図面を参照しながら説明する。

［マルチモード光ファイバシステムの構成］
図５は、本発明の第３の実施形態におけるマルチモード光ファイバシステム１ｃの構成図である。図示されるように、マルチモード光ファイバシステム１ｃは、送信器１０と、同期回路４０と、モード合分波器５０と、モード多重ファイバ６０と、モード合分波器７０と、受信器８０と、ＭＩＭＯ信号検出部９０とを備える。

マルチモード光ファイバシステム１ｃは、Ｍ台（ここで、Ｍは１以上の整数）の送信器１０（送信器１０－１～送信器１０－Ｍ）を備える。また、マルチモード光ファイバシステム１ｃは、送信器１０と同数であるＭ台の受信器８０（受信器８０－１～受信器８０－Ｍ）を備える。

また、マルチモード光ファイバシステム１ｃは、Ｎ台（ここで、Ｎは１以上の整数）の同期回路４０を備える。なお、図面を簡単にするため、図５には同期回路４０が１台のみ図示されている。

マルチモード光ファイバシステム１ｃは、例えば外部の装置等から出力されたＮ個のデータ系列（データ系列＃１～データ系列＃Ｎ）を取得する。マルチモード光ファイバシステム１ｃは、Ｎ個のデータ系列（データ系列＃１～データ系列＃Ｎ）を、送信器１０側から受信器８０側へ誤りなく伝送するための光伝送システムである。

マルチモード光ファイバシステム１ｃは、取得されたＮ個のデータ系列を示す電気信号を、所要の個数（ここではＭ個）のデータ系列の電気信号になるように複製する。マルチモード光ファイバシステム１ｃは、任意に複製されたＭ個のデータ系列（データ系列＃１～データ系列＃Ｍ）を、Ｍ個の送信器１０（送信器１０－１～送信器１０－Ｍ）にそれぞれ入力する。

Ｍ台の送信器１０の各々は、Ｍ個のデータ系列のうちいずれか１つを示す電気信号を取得する。Ｍ台の送信器１０の各々は、取得されたデータ系列を適切に符号化する。Ｍ台の送信器１０の各々は、符号化されたデータ系列を、電気信号から光信号へと変換する。Ｍ台の送信器１０の各々は、光信号へ変換されたデータ系列をモード合分波器５０へ出力する。

この際、複製により同一のデータ系列（データ系列＃１～データ系列＃Ｎのいずれか）を示す同一の電気信号を光信号に変換することとなった複数の送信器１０は、同期回路４０によって互いに同期される。例えば、送信器１０－１と送信器１０－２とを用いてデータ系列＃１が電気信号から光信号に変換される場合、同期回路４０によって送信器１０－１と送信器１０－２との同期が図られた上で変換が行われる。

モード合分波器５０（合波器）は、Ｍ個の送信器１０からそれぞれ出力されたＭ個の光信号を取得する。モード合分波器５０は、取得されたＭ個の光信号を、それぞれ異なる種類の空間モードで多重することにより、１つのモード多重信号に変換する。モード合分波器５０は、モード多重信号をモード多重ファイバ６０へ入射させる。

モード多重ファイバ６０は、モード合分波器５０から入射されたモード多重信号を伝送し、モード合分波器７０へ出射させる。
モード合分波器７０（分波器）は、取得したモード多重信号をＭ個の光信号に変換する。モード合分波器７０は、Ｍ個の光信号をＭ個の受信器８０へそれぞれ出力する。

［マルチモード光ファイバシステムの動作］
以下、マルチモード光ファイバシステム１ｃの動作の一例について説明する。
図６は、本発明の第３の実施形態におけるマルチモード光ファイバシステム１ｃの動作を示すフローチャートである。

マルチモード光ファイバシステム１ｃは、例えば外部の装置等から出力されたＮ個のデータ系列（データ系列＃１～データ系列＃Ｎ）を示す電気信号を、所要の個数（ここではＭ個）の電気信号になるように複製する（ステップＳ３０１）。
マルチモード光ファイバシステム１ｃは、Ｍ個のデータ系列を、Ｍ台の送信器１０（送信器１０－１～送信器１０－Ｍ）によってそれぞれ取得する（ステップＳ３０２）。

Ｍ台の送信器１０（送信器１０－１～送信器１０－Ｍ）の各々は、Ｍ個のデータ系列を符号化し、電気信号から光信号へ変換する（ステップＳ３０３）。Ｍ台の送信器１０（送信器１０－１～送信器１０－Ｍ）は、Ｍ個の光信号を、モード合分波器５０へそれぞれ出力する。

なお、ステップＳ３０４以降のマルチモード光ファイバシステム１ｃの動作は、前述の図２のステップＳ１０４以降に示されるマルチモード光ファイバシステム１ａの動作と同様であるため、説明を省略する。

このように、本発明の第３の実施形態に係るマルチモード光ファイバシステム１ｃは、送信ダイバーシティを電気領域で行う。これにより、マルチモード光ファイバシステム１ｃは、例えば光デバイス及び光増幅器の所要数を削減することができる。また、マルチモード光ファイバシステム１ｃは、光信号のパワー損失を回避することができるため、良好なＳＮＲを有するダイバーシティ信号を生成することができる。
以上のことから、本発明の第３の実施形態に係るマルチモード光ファイバシステム１ｃは、モード多重により伝送路を伝送する光信号の情報誤りを低減することができる。

上述した実施形態におけるマルチモード光ファイバシステムの少なくとも一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

１ａ、１ｂ、１ｃ・・・マルチモード光ファイバシステム、１０・・・送信器、２０・・・ダイバーシティ信号生成部、２１・・・光スプリッタ、３０・・・光スイッチ、４０・・・同期回路、５０・・・モード合分波器、６０・・・モード多重ファイバ、７０・・・モード合分波器、８０・・・受信器、９０・・・ＭＩＭＯ信号検出部

Claims

互いに異なるデータ系列を示すＮ個の電気信号の１つを光信号に変換するＮ個の送信器と、
前記Ｎ個の送信器から出力されたＮ個の前記光信号を、Ｎ個の光スプリッタによって分割することにより、Ｍ個の光信号に変換する信号生成部と、
前記信号生成部によって変換された前記Ｍ個の光信号を、少なくともＭ個のモードで励振可能な１つのモード多重信号に変換する合波器と、
前記合波器によって変換された前記モード多重信号をＭ個の光信号に変換する分波器と、
前記分波器によって変換された前記Ｍ個の光信号の１つを前記電気信号に変換するＭ個の受信器と、
前記Ｍ個の受信器によって変換されたＭ個の前記電気信号に対して信号分離を行うことにより、前記Ｎ個のデータ系列を抽出する信号検出部と、
を有する光伝送システム。
前記Ｎ個の光スプリッタの各々は、前記光信号を均一パワーで複数の光信号に分割する
請求項１に記載の光伝送システム。
互いに異なるデータ系列を示すＮ個の電気信号の１つを光信号に変換するＮ個の送信器と、
前記Ｎ個の送信器から出力されたＮ個の前記光信号を、Ｍ個の光信号となるように分岐させる光スイッチと、
前記光スイッチから出力された前記Ｍ個の光信号を、少なくともＭ個のモードで励振可能な１つのモード多重信号に変換する合波器と、
前記合波器によって変換された前記モード多重信号をＭ個の光信号に変換する分波器と、
前記分波器によって変換された前記Ｍ個の光信号の１つを前記電気信号に変換するＭ個の受信器と、
前記Ｍ個の受信器によって変換されたＭ個の前記電気信号に対して信号分離を行うことにより、前記Ｎ個のデータ系列を抽出する信号検出部と、
を有する光伝送システム。
互いに異なるデータ系列を示すＮ個の電気信号が複製されることによって生成されたＭ個の電気信号の１つを光信号に変換するＭ個の送信器と、
前記Ｍ個の送信器から出力されたＭ個の前記光信号を、少なくともＭ個のモードで励振可能な１つのモード多重信号に変換する合波器と、
前記合波器によって変換された前記モード多重信号をＭ個の光信号に変換する分波器と、
前記分波器によって変換された前記Ｍ個の光信号の１つを前記電気信号に変換するＭ個の受信器と、
前記Ｍ個の受信器によって変換されたＭ個の前記電気信号に対して信号分離を行うことにより、前記Ｎ個のデータ系列を抽出する信号検出部と、
を有する光伝送システム。
同一の前記電気信号を光信号に変換する複数の前記送信器を同期する同期回路
を更に有する
請求項４に記載の光伝送システム。
互いに異なるデータ系列を示すＮ個の電気信号をＮ個の送信器によって光信号にそれぞれ変換する送信ステップと、
前記Ｎ個の送信器から出力されたＮ個の前記光信号を、Ｎ個の光スプリッタによって分割することにより、Ｍ個の光信号に変換する信号生成ステップと、
前記信号生成ステップにおいて変換された前記Ｍ個の光信号を、少なくともＭ個のモードで励振可能な１つのモード多重信号に変換する合波ステップと、
前記合波ステップにおいて変換された前記モード多重信号をＭ個の光信号に変換する分波ステップと、
前記分波ステップにおいて変換された前記Ｍ個の光信号をＭ個の受信器によって前記電気信号にそれぞれ変換する受信ステップと、
前記Ｍ個の受信器によって変換されたＭ個の前記電気信号に対して信号分離を行うことにより、前記Ｎ個のデータ系列を抽出する信号検出ステップと、
を有する光伝送方法。
互いに異なるデータ系列を示すＮ個の電気信号をＮ個の送信器によって光信号にそれぞれ変換する送信ステップと、
前記Ｎ個の送信器から出力されたＮ個の前記光信号を、Ｍ個の光信号となるように光スイッチによって分岐させる分岐ステップと、
前記光スイッチから出力された前記Ｍ個の光信号を、少なくともＭ個のモードで励振可能な１つのモード多重信号に変換する合波ステップと、
前記合波ステップにおいて変換された前記モード多重信号をＭ個の光信号に変換する分波ステップと、
前記分波ステップにおいて変換された前記Ｍ個の光信号をＭ個の受信器によって前記電気信号にそれぞれ変換する受信ステップと、
前記Ｍ個の受信器によって変換されたＭ個の前記電気信号に対して信号分離を行うことにより、前記Ｎ個のデータ系列を抽出する信号検出ステップと、
を有する光伝送方法。
互いに異なるデータ系列を示すＮ個の電気信号が複製されることによって生成されたＭ個の電気信号をＭ個の送信器によってそれぞれ光信号に変換する送信ステップと、
前記Ｍ個の送信器から出力されたＭ個の前記光信号を、少なくともＭ個のモードで励振可能な１つのモード多重信号に変換する合波ステップと、
前記合波ステップにおいて変換された前記モード多重信号をＭ個の光信号に変換する分波ステップと、
前記分波ステップにおいて変換された前記Ｍ個の光信号をＭ個の受信器によって前記電気信号にそれぞれ変換する受信ステップと、
前記Ｍ個の受信器によって変換されたＭ個の前記電気信号に対して信号分離を行うことにより、前記Ｎ個のデータ系列を抽出する信号検出ステップと、
を有する光伝送方法。