本发明涉及光传输技术。
本申请基于在2016年1月12日向日本申请的日本特愿2016-003805号要求优先权，并将其内容引用于此。
背景技术：
与伴随着近年来的光纤通信的普及的宽带服务的急速的发展一起，通信容量年年持续增加。在此之前通过不改变光纤的构造而将光通信系统装置大容量化来实现了与通信容量的急增对应的光网络的大容量化。成为当前的大容量光网络的基盘的光纤为单模光纤。单模光纤为在1个光纤中具有成为光信号的通路的1个芯的且仅激励1个模式的光纤。由此，遍及长距离传输每秒几兆兆位（terabit）的容量的光网络被实现。
可是，由于近年来的通信容量的增加率，进一步的通信容量的大容量化成为课题。只要将被称为多模光纤的具有传播多个模式的信号光的芯的光纤用作传输介质，则能够使每光纤的通信容量增大使用的模数的量。可是，多模光纤与单模光纤相比较，传输损失等大，需要在接收后将在传播中途在模式间耦合的信号分离。因此，多模光纤不面向长距离传输，限定地用作主要面向lan（localareanetwork，局域网）等短距离通信的传输介质。可是，近年来，由于在多模光纤用的光放大器或无线通信系统中使用的mimo（multiple-inputmultiple-output，多输入多输出）信号处理技术等的发展，使用了多模光纤的模分复用光通信方式的研究开发盛行，示意了解决上述通信容量的大容量化的课题的可能性。
为了将在上述的近年来盛行中讨论的使用了多模光纤的模分复用光通信方式实用化，需要能够将光信号以不损耗其质量的方式遍及长距离稳定地传输的技术。作为多模光纤传输中的性能的评价指标，存在模间色散、模式依赖损失等，利用这些指标管理或补偿光信号以使不损耗质量是重要的。上述指标之中的模式依赖损失为按照传播的模式的每一个而光强度损失量不均的现象，例如在多模式光放大器、模式合波、分波器等中产生。关于在多模式光放大器中产生的现象，如果正确地记述则为模式依赖增益，但是，在以下的说明中，以也包含模式依赖增益的方式记载为模式依赖损失。
可是，在以往的多模光纤传输中，由模式依赖损失造成的光信号的劣化变得显著，成为多模光纤传输的长距离化的妨碍。例如，考虑由多模光纤和多模式光放大器多级地构成的多个跨度（span）的光传输系统。以对在多模光纤中产生的传输损失进行补偿的目的使用多模式光放大器，但是，由于在多模式光放大器中通常产生模式依赖损失，所以不能正确地补偿全部的模式信号的传输损失。按照每一个跨度产生的模式依赖损失随着通过跨度而累积，终于不能传输特定的模式信号。作为另一例子，考虑使用多模光纤传输传输单一的数据序列。由于在传输中途产生的模式依赖损失，特定的模式的信号质量劣化，由于其影响而全部的模式的光信号质量在平均上较大地劣化，作为结果能对单一的数据序列传输造成较大的影响。只要在传输路径中产生的模式依赖损失在发送侧是已知的，则例如通过注水定理等提供考虑了模式依赖损失的传输效率好的传输方法，但是，已知：模式依赖损失通常伴随着模式耦合而有概率地进行变动（例如，参照非专利文献1），难以利用来自接收侧的反馈控制而在发送侧持续地预先取得模式依赖损失的信息。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：ho,keang-poandjosephm.kahn,“frequencydiversityinmode-divisionmultiplexingsystems”,journaloflightwavetechnology,vol.29,no.24,2011,pp.3719-3726。
技术实现要素：
发明要解决的课题
如以上那样，在以往的多模光纤传输中，在发送侧预先取得模式依赖损失的信息来请求对策也是困难的，存在起因于模式依赖损失的光信号的劣化成为长距离化的妨碍这样的问题。
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种能够提高空间复用传输系统中的向模式依赖损失的空间复用信号的鲁棒性的技术。
用于解决课题的方案
本发明的一个方式是，一种光传输系统，具备光发送装置以及光接收装置，其中，所述光发送装置具备：变换部，将多个二进制数据序列各个变换为规定的信号形式的数据；编码部，通过对变换后的多个所述数据各个进行规定的编码来生成多个编码数据；光信号生成部，通过将所述多个编码数据各个变换为光信号来生成多个光信号；以及模式合波器，将所述多个光信号各个变换为不同的模式来进行模分复用，由此，生成模分复用光信号，将生成的所述模分复用光信号向所述光接收装置传输，所述光接收装置具备：模式分波器，将从所述光发送装置传输的所述模分复用光信号向不同的模式光分波；光电变换部，将多个不同的模式光各个变换为电信号；模拟、数字变换部，将多个所述电信号各个变换为编码数据；以及mimo均衡处理部，对变换后的所述编码数据进行mimo均衡处理。
本发明的一个方式是，一种光传输系统，具备光发送装置以及光接收装置，其中，所述光发送装置具备：变换部，将多个二进制数据序列各个变换为规定的信号形式的数据；编码部，通过对变换后的多个所述数据之中的一部分数据进行规定的编码来生成编码数据；光信号生成部，通过将所述编码数据和未编码的所述数据各个变换为光信号来生成多个光信号；以及模式合波器，将所述多个光信号各个变换为不同的模式来进行模分复用，由此，生成模分复用光信号，将生成的所述模分复用光信号向所述光接收装置传输，所述光接收装置具备：模式分波器，将从所述光发送装置传输的所述模分复用光信号向不同的模式光分波；光电变换部，将多个不同的模式光各个变换为电信号；模拟、数字变换部，将多个所述电信号各个变换为所述编码数据和未编码的所述数据的任一个；以及mimo均衡处理部，对变换后的所述编码数据和变换后的未编码的所述数据进行mimo均衡处理。
在本发明的一个方式中，在上述的光传输系统中，所述编码部通过正交变换进行所述规定的编码。
本发明的一个方式是，一种光传输系统，具备光发送装置以及光接收装置，其中，所述光发送装置具备：变换部，将多个二进制数据序列各个变换为规定的信号形式的数据；光信号生成部，通过将多个所述数据各个变换为光信号来生成多个光信号；模式合波器，将生成的所述多个光信号各个变换为不同的模式来进行模分复用，由此，生成模分复用光信号；以及模式混合部，对生成的所述模分复用光信号进行模式混合，对所述模分复用光信号实效附加规定的编码的效果，将模式混合后的模分复用光信号向所述光接收装置传输，所述光接收装置具备：模式分波器，将从所述光发送装置传输的所述模式混合后的模分复用光信号向不同的模式光分波；光电变换部，将多个不同的模式光各个变换为电信号；模拟、数字变换部，将多个所述电信号各个变换为所述数据；以及mimo均衡处理部，对变换后的所述数据进行mimo均衡处理。
在本发明的一个方式中，在上述的光传输系统中，所述模式混合部对所述模分复用光信号实效附加利用正交变换的规定的编码的效果。
本发明的一个方式是，一种光发送装置，所述装置是具备光发送装置和光接收装置的光传输系统中的所述光发送装置，其中，所述光发送装置具备：变换部，将多个二进制数据序列各个变换为规定的信号形式的数据；编码部，通过对变换后的多个所述数据各个进行规定的编码来生成多个编码数据；光信号生成部，通过将所述多个编码数据各个变换为光信号来生成多个光信号；以及模式合波器，将所述多个光信号各个变换为不同的模式来进行模分复用，由此，生成模分复用光信号，将生成的所述模分复用光信号向所述光接收装置传输。
本发明的一个方式是，一种光发送装置，所述装置是具备光发送装置和光接收装置的光传输系统中的所述光发送装置，其中，所述光发送装置具备：变换部，将多个二进制数据序列各个变换为规定的信号形式的数据；编码部，通过对变换后的多个所述数据之中的一部分数据进行规定的编码来生成编码数据；光信号生成部，通过将所述编码数据和未编码的所述数据各个变换为光信号来生成多个光信号；以及模式合波器，将所述多个光信号各个变换为不同的模式来进行模分复用，由此，生成模分复用光信号，将生成的所述模分复用光信号向所述光接收装置传输。
本发明的一个方式是，一种光发送装置，所述装置是具备光发送装置和光接收装置的光传输系统中的所述光发送装置，其中，所述光发送装置具备：变换部，将多个二进制数据序列各个变换为规定的信号形式的数据；光信号生成部，通过将多个所述数据各个变换为光信号来生成多个光信号；模式合波器，将生成的所述多个光信号各个变换为不同的模式来进行模分复用，由此，生成模分复用光信号；以及模式混合部，对生成的所述模分复用光信号进行模式混合，对所述模分复用光信号实效附加规定的编码的效果，将模式混合后的模分复用光信号向所述光接收装置传输。
发明效果
根据本发明，能够提高空间复用传输系统中的向模式依赖损失的空间复用信号的鲁棒性。
附图说明
图1是示出第一实施方式中的光传输系统100的系统结构的图。
图2是示出第一实施方式中的光发送装置10的处理的流程的流程图。
图3是示出第一实施方式中的光接收装置20的处理的流程的流程图。
图4是用于说明第一实施方式中的向模式依赖损失（mode-dependentloss）的鲁棒性（robustness）提高的效果的图。
图5是示出图4中的实验结果的图。
图6是示出第二实施方式中的光传输系统100a的系统结构的图。
图7是示出第二实施方式中的光发送装置10a的处理的流程的流程图。
图8是示出第二实施方式中的光接收装置20a的处理的流程的流程图。
图9是示出第三实施方式中的光传输系统100b的系统结构的图。
图10是示出第三实施方式中的光发送装置10b的处理的流程的流程图。
图11是示出第四实施方式中的光传输系统100c的系统结构的图。
图12是示出第四实施方式中的光发送装置10c的处理的流程的流程图。
图13是示出第四实施方式中的光接收装置20c的处理的流程的流程图。
图14是示出第五实施方式中的光传输系统100d的系统结构的图。
图15是示出第五实施方式中的光发送装置10d的处理的流程的流程图。
图16是示出第五实施方式中的光接收装置20d的处理的流程的流程图。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式进行说明。
（第一实施方式）
图1是示出第一实施方式中的光传输系统100的系统结构的图。光传输系统100具备光发送装置10和光接收装置20。光发送装置10和光接收装置20以能够经由光传输路径30通信的状态连接。再有，将发送的二进制信号序列的总数设为nt，将光传输路径30支持的模数设为m。通常m≥nt的关系成立，但是，在本说明书中为了简单化而考虑nt=m即将全部模式用于模分复用传输（mode-divisionmultiplexedtransmission）的例子。再有，光传输路径30在光发送装置10与光接收装置20之间传输光信号。光传输路径30例如为多模光纤（multi-modeopticalfiber）。以下，对光发送装置10和光接收装置20的结构具体地进行说明。
首先，对光发送装置10进行说明。光发送装置10具备映射（mapping）部101、编码部102、光信号生成部103和模式合波器（modemultiplexer）104。
映射部101由多个映射部101-1~101-nt（nt为2以上的整数）构成。映射部101输入多个二进制信号序列1~nt。映射部101将输入的二进制信号序列1~nt各自的信号形式向期望的信号形式变换。例如，映射部101-1输入二进制信号序列1，将输入的二进制信号序列1的信号形式向期望的信号形式变换。此外，例如，映射部101-nt输入二进制信号序列nt，将输入的二进制信号序列nt的信号形式向期望的信号形式变换。在此所说的信号形式是指例如正交相移键控（quadraturephase-shiftkeying）或十六正交幅度调制（16-quadratureamplitudemodulation）。以下，将利用映射部101使该信号形式向期望的信号形式变换后的信号序列记载为符号序列。映射部101将多个符号序列1~nt向编码部102输出。
编码部102通过对从映射部101输出的nt个符号序列各个进行空时编码（space-timecoding）来生成编码符号序列1~nt。在本实施方式中，说明将正交变换用作空时编码的例子。在此所说的正交变换是指用于变换的矩阵与其复共轭转置矩阵的积为单位矩阵的变换，例如，是指使用了旋转矩阵的变换、使用了哈达玛（hadamard）矩阵的变换、使用了离散傅里叶（fourier）矩阵的变换。再有，在以下，将使用了这些变换之中的特别是哈达玛矩阵的变换举出为例子来进行说明。编码部102将生成的多个编码符号序列1~nt向光信号生成部103输出。
光信号生成部103由多个光信号生成部103-1~103-nt构成。光信号生成部103输入从编码部102输出的编码符号序列1~nt。光信号生成部103将输入的编码符号序列1~nt变换为光信号。例如，光信号生成部103-1输入编码符号序列1，将输入的编码符号序列1变换为光信号。此外，例如，光信号生成部103-nt输入编码符号序列nt，将输入的编码符号序列nt变换为光信号。光信号生成部103将多个光信号向模式合波器104输出。
模式合波器104输入从光信号生成部103输出的多个光信号。模式合波器104通过对输入的多个光信号进行模式复用（mode-multiplexing）来生成模分复用光信号。模式合波器104将所生成的模分复用光信号经由光传输路径30向光接收装置20传输。
在此，对编码部102进行补充。在多模光纤中，由规范化频率支持的模数不同，但是，在本实施方式中将支持的模式为lp01、lp11、lp21、lp02这4模式的多模光纤考虑为例子。各lp模具有简并（degeneracy）的多个模式，lp01模二重简并。lp11四重简并，lp21四重简并，lp02二重简并。再有，将具有相同的有效折射率的多个模号码存在的情况称为简并。因此，当前能够用于模分复用传输的总模数m为也包含各个简并模（degeneratemode）的12（lp01x、lp01y、lp11ax、lp11ay、lp11bx、lp11by、lp21ax、lp21ay、lp21bx、lp21by、lp02x、lp02y）。也就是说，在第一实施方式中，编码部102将上述12模式全部空时编码。
接着，对光接收装置20进行说明。光接收装置20具备模式分波器201、光电变换部202、a/d（模拟、数字）变换部203、mimo均衡处理部204和解映射（demapping）部205。
模式分波器201输入从光发送装置10传输的模分复用光信号。模式分波器201将输入的模分复用光信号分离（分波）为多个基模（fundamentalmode）信号（光信号）。模式分波器201将分离后的光信号各个向光电变换部202输出。
光电变换部202由多个光电变换部202-1~202-nr（nr为2以上的整数）构成。再有，通常nr与nt不同。在本实施方式中，对nr和nt的数目不进行限定。光电变换部202输入从模式分波器201输出的多个光信号。光电变换部202将输入的多个光信号各个变换为电信号（编码符号序列）。光电变换部202将电信号向a/d变换部203输出。
a/d变换部203由多个a/d变换部203-1~203-nr构成。a/d变换部203输入从光电变换部202输出的多个电信号。a/d变换部203将输入的多个电信号各个变换为数字信号。a/d变换部203将多个数字信号向mimo均衡处理部204输出。
mimo均衡处理部204输入从a/d变换部203输出的多个数字信号。mimo均衡处理部204对输入的多个数字信号进行相当于均衡和空时解码的处理。通常地，在空时解码中使用最大似然解码等，但是，在使用了上述的哈达玛变换的例子中，能够使用mimo均衡处理部204所具有的mimo构造的横向（transversal）型均衡滤波器等来进行解码。在像这样构成的情况下，在光接收装置20中不需要空时解码器，能够使用将如以往那样的mimo均衡处理作为基本的多模式用解调器进行解码。mimo均衡处理部204通过对多个数字信号进行解码来恢复多个符号序列。mimo均衡处理部204将恢复后的多个符号序列各个向解映射部205输出。
解映射部205由多个解映射部205-1~205-nr构成。解映射部205输入从mimo均衡处理部204输出的多个符号序列。解映射部205通过对输入的多个符号序列进行解映射来生成多个二进制信号序列。解映射部205输出所生成的多个二进制信号序列。
图2是示出第一实施方式中的光发送装置10的处理的流程的流程图。
映射部101-1~101-nt分别输入二进制信号序列（步骤s101）。映射部101通过将输入的二进制信号序列映射（配置）到复平面上来生成符号序列（步骤s102）。映射部101将所生成的多个符号序列向编码部102输出。编码部102通过对从映射部101输出的多个符号序列各个进行空时编码来生成多个编码符号序列（步骤s103）。具体地，编码部102进行以下那样的处理。在此，将空时编码前和空时编码后的符号各个定义为si（t）、xi（t）。在此，下标i（i=1~m、m=nt）表示模式的索引号码。使用它们来将空时编码前和空时编码后的符号序列矢量分别表示为以下的式1和式2。再有，t意味着转置。
[数式1]
[数式2]
编码部102首先使用nt次的哈达玛矩阵hnt（t为n的下标）来进行以下的式3那样的线性变换。
[数式3]
接着，当将编码部102的输出符号序列矢量设为矢量y（t）时，通过分别对xi（t）进行时间平移（time-shifting）来矢量化而得到y（t）。即，y（t）如以下的式4那样表示。
[数式4]
由于上述的时间平移，在多模光纤传输中被空时编码的光信号被解相关（decorrelation）。通过式3和式4，将传输的符号在时间和空间上扩散，能够得到分集（diversity）效果。编码部102将如上述那样生成的多个编码符号序列各个向光信号生成部103输出。光信号生成部103-1~103-nt分别输入从编码部102输出的编码符号序列。光信号生成部103将输入的多个编码符号序列各个变换为光信号（步骤s104）。光信号生成部103将多个光信号向模式合波器104输出。模式合波器104通过对从光信号生成部103输出的多个光信号进行模分复用来生成模分复用光信号（步骤s105）。模式合波器104将所生成的模分复用光信号经由光传输路径30向光接收装置20传输（步骤s106）。
图3是示出第一实施方式中的光接收装置20的处理的流程的流程图。
模式分波器201输入从光发送装置10传输的模分复用光信号。模式分波器201将输入的模分复用光信号分离为基模信号（光信号）（步骤s201）。模式分波器201将分离后的光信号各个向光电变换部202输出。光电变换部202-1~202-nr输入从模式分波器201输出的光信号。光电变换部202将所输入的多个光信号各个变换为电信号（步骤s202）。光电变换部202将多个电信号各个向a/d变换部203输出。a/d变换部203将从光电变换部202输出的多个电信号变换为数字信号（步骤s203）。a/d变换部203将多个数字信号向mimo均衡处理部204输出。mimo均衡处理部204输入从a/d变换部203输出的多个数字信号。mimo均衡处理部204通过对输入的多个数字信号进行空时解码来恢复多个符号序列（步骤s204）。mimo均衡处理部204将恢复后的多个符号序列各个向解映射部205输出。解映射部205通过对从mimo均衡处理部204输出的多个符号序列进行解映射来生成多个二进制信号序列。（步骤s205）。解映射部205输出多个二进制信号序列。
图4是用于说明第一实施方式中的向模式依赖损失的鲁棒性提高的效果的图。
在图4中示出了第一实施方式中的用于光传输实验数据的取得的光传输评价系统。在此，作为光信号而使用双偏振16正交振幅调制（dp-16qam）信号，作为传输路径而使用少模光纤（few-modefiber），此外，通过使用可变光衰减器（attenuator）（voa）向高次模式用光信号（lp11a、lp11b）附加衰减（attenuation）量来仿真模式依赖损失。进行将第一实施方式所记载的哈达玛码用作空时码（space-timecode）的编码，利用光接收装置20内的自适应均衡器（adaptiveequalizer）进行了模式分离和空时解码。在图5中示出测定结果。
图5中的横轴为由voa附加的衰减量即模式依赖损失，纵轴为表示光信号质量的q值，从在3个模式间平均的错误率计算出。从图5可知，在模式依赖损失为0db时以往传输与第一实施方式的q值大致一致，相对于此，随着模式依赖损失变大而差加大，在模式依赖损失为3db时由第一实施方式得到约1db的q值改善。像这样，能够通过进行空时编码来进行利用了时间和空间的分集的传输，作为结果能够针对模式依赖损失而提高鲁棒性。
根据如以上那样构成的光传输系统100，能够提高使用了多模光纤的空间复用传输系统中的向模式依赖损失的空间复用信号的鲁棒性。以下，对该效果详细地进行说明。
光发送装置10对多个符号序列进行空时编码。然后，光发送装置10向光接收装置20传输通过将进行空时编码后的多个符号序列（编码符号序列）变换为不同的模式来进行模分复用而生成的模分复用光信号。光接收装置20通过对从光发送装置10传输的模分复用光信号进行空时解码来恢复多个符号序列，将恢复后的多个符号序列变换为多个二进制信号，输出变换后的多个二进制信号。像这样，能够通过进行空时编码来进行利用了时间和空间的分集的传输。因此，能够提高使用了多模光纤的空间复用传输系统中的向模式依赖损失的空间复用信号的鲁棒性。
<变形例>
在本实施方式中，对作为空时编码而使用了正交变换的例子进行了说明，但是，不需要限定于此。例如，作为空时编码的另一例子而使用以下的参考文献1或参考文献2或参考文献3所记载的技术也可。在参考文献1中记载有使用了空时分组码（space-timeblockcode）或alamouti码的空时编码的例子。此外，在参考文献2中记载有使用了空时网格码（space-timetrelliscode）的时空编码的例子。此外，在参考文献3中记载有使用了golden码的空时编码的例子。
[参考文献1]alamouti,siavashm.,“asimpletransmitdiversitytechniqueforwirelesscommunications”,ieeejournalonselectedareasincommunications,vol.16,no.8,1998,pp.1451-1458；
[参考文献2]tarokh,vahid,nambiseshadri,anda.robertcalderbank,“space-timecodesforhighdataratewirelesscommunication:performancecriterionandcodeconstruction”,ieeetransactionsoninformationtheory,vol.44,no.2,1998,pp.744-765；
[参考文献3]belfiore,jean-claude,ghayarekaya,andemanueleviterbo,“thegoldencode:a2x2full-ratespace-timecodewithnonvanishingdeterminants”,ieeetransactionsoninformationtheory,vol.51,no.4,2005,pp.1432-1436。
此外，光发送装置10除了空时码之外还可以使用空频码（space-frequencycode）。
光接收装置20也可以被构成为不进行解映射。在像这样构成的情况下，光接收装置20不具备解映射部205。光接收装置20将恢复后的多个符号序列向具备解映射部205的其他的装置输出。然后，其他的装置输出通过对多个符号序列进行解映射而生成的多个二进制信号序列。
（第二实施方式）
图6是示出第二实施方式中的光传输系统100a的系统结构的图。光传输系统100a具备光发送装置10a和光接收装置20a。光发送装置10a和光接收装置20a以能够经由光传输路径30通信的状态连接。
在第二实施方式中的光传输系统100a中，光发送装置10a对映射后的一部分符号序列（例如，n个符号序列）进行空时编码，对其他的符号序列（例如，nt-n个符号序列）不进行空时编码。此外，光接收装置20a对在光发送装置10a中对一部分（例如，n个符号序列）进行空时编码后的符号序列进行空时解码。
第二实施方式相当于在多模光纤中在例如lp01和lp11的简并的6个模式间（lp01x、lp01y、lp11ax、lp11ay、lp11bx、lp11by）进行空时编码而在lp21和lp02的简并的6个模式间（lp21ax、lp21ay、lp21bx、lp21by、lp02x、lp02y）不进行空时编码这样的那样的实施方式。
首先，对光发送装置10a进行说明。光发送装置10a具备映射部101a、编码部102、光信号生成部103a和模式合波器104。第二实施方式中的光发送装置10a在代替映射部101和光信号生成部103而具备映射部101a和光信号生成部103a的方面与光发送装置10结构不同。关于光发送装置10a的其他的结构，与光发送装置10同样。因此，省略光发送装置10a整体的说明而对映射部101a和光信号生成部103a进行说明。
映射部101a由多个映射部101a-1~101a-nt构成。映射部101a输入多个二进制信号序列1~nt。映射部101a通过将输入的二进制信号序列1~nt各自的信号形式向期望的信号形式变换来生成多个符号序列1~nt。映射部101a将多个符号序列1~nt之中的符号序列1~n（n<nt）向编码部102输出。此外，映射部101a将多个符号序列1~nt之中的符号序列n+1~nt（也就是说，nt-n的符号序列）向光信号生成部103a输出。由此，对一部分符号序列（例如，符号序列1~n）进行空时编码。
光信号生成部103a由多个光信号生成部103a-1~103a-nt构成。光信号生成部103a输入从编码部102输出的编码符号序列1~n和从映射部101a输出的编码序列n+1~nt。光信号生成部103a将输入的编码符号序列1~n和符号序列n+1~nt变换为光信号。光信号生成部103a将多个光信号向模式合波器104输出。
接着，对光接收装置20a进行说明。光接收装置20a具备模式分波器201、光电变换部202、a/d变换部203a、mimo均衡处理部204和解映射部205。第二实施方式中的光接收装置20a在代替a/d变换部203而具备a/d变换部203a的方面与光接收装置20结构不同。关于光接收装置20a的其他的结构，与光接收装置20同样。因此，省略光接收装置20a整体的说明而以a/d变换部203a为中心进行说明。
a/d变换部203a由多个a/d变换部203a-1~203a-nr构成。a/d变换部203a输入从光电变换部202输出的多个电信号。a/d变换部203a将输入的多个电信号各个变换为数字信号。a/d变换部203a将数字信号（编码后的n个（n<nr）数字信号和未被编码的nr-n个数字信号）向mimo均衡处理部204输出。
mimo均衡处理部204通过对从a/d变换部203a输出的nr个数字信号进行空时解码来恢复nr个符号序列。mimo均衡处理部204将恢复后的nr个符号序列向解映射部205输出。
图7是示出第二实施方式中的光发送装置10a的处理的流程的流程图。对与图2同样的处理在图7中标注与图2同样的附图标记并省略说明。
当通过步骤s101的处理而向映射部101a输入多个二进制信号序列时，映射部101a通过将多个二进制信号序列各自的信号形式向期望的信号形式变换来生成多个符号序列（步骤s301）。映射部101a将多个符号序列之中的n个符号序列向编码部102输出。例如，映射部101a-1~101a-n分别将符号序列向编码部102输出。此外，映射部101a将多个符号序列之中的nt-n个符号序列向光信号生成部103a输出。例如，映射部101a-（n+1）~101a-nt分别将符号序列向光信号生成部103a输出。
编码部102输入从映射部101输出的n个符号序列，通过对输入的n个符号序列进行空时编码来生成n个编码符号序列（步骤s302）。编码部102将所生成的n个编码符号序列向光信号生成部103a输出。光信号生成部103a将从编码部102输出的n个编码符号序列和从映射部101a输出的nt-n个符号序列各个变换为光信号。光信号生成部103a将多个（nt个）光信号向模式合波器104输出（步骤s303）。之后，执行步骤s105以后的处理。
图8是示出第二实施方式中的光接收装置20a的处理的流程的流程图。对与图3同样的处理在图8中标注与图3同样的附图标记并省略说明。
当步骤s202结束时，a/d变换部203a将从光电变换部202输出的nr个电信号各个变换为数字信号（步骤s401）。a/d变换部203a将编码后的n个数字信号和未被编码的nr-n个数字信号作为nr个数字信号向mimo均衡处理部204输出。mimo均衡处理部204通过对输入的nr个数字信号进行空时解码来恢复nr个符号序列（步骤s402）。mimo均衡处理部204将恢复后的nr个符号序列向解映射部205输出。之后，执行步骤s205的处理。
根据如以上那样构成的光传输系统100a，能够得到与第一实施方式同样的效果。
进而，在光传输系统100a中，对一部分信息序列进行空时编码。空时编码为遍及多个序列间的处理，因此，通常，信号处理量大。因此，通过限定实施空时编码处理的序列数目而能够期待期望的lsi（largescaleintegration，大规模集成）的电路规模的削减、功耗的削减等效果。
<变形例>
也可以与第一实施方式同样地将第二实施方式变形。
编码部102也可以被构成为在n个信息序列间和（nt-n）个信息序列间分别进行独立的空时编码。
光接收装置20a也可以被构成为不进行解映射。在像这样构成的情况下，光接收装置20a不具备解映射部205。光接收装置20a将恢复后的多个符号序列向具备解映射部205的其他的装置输出。然后，其他的装置输出通过对多个符号序列进行解映射而生成的多个二进制信号序列。
（第三实施方式）
图9是示出第三实施方式中的光传输系统100b的系统结构的图。光传输系统100b具备光发送装置10b和与第一实施方式相同的光接收装置20。光发送装置10b和光接收装置20以能够经由光传输路径30通信的状态连接。
在第三实施方式中的光传输系统100b中，光发送装置10b不进行空时编码而对模分复用光信号进行模式混合（mode-mixing）。
对光发送装置10b进行说明。光发送装置10b具备映射部101b、光信号生成部103b、模式合波器104b和模式混合部105。第三实施方式中的光发送装置10b在代替映射部101、光信号生成部103和模式合波器104而具备映射部101b、光信号生成部103b和模式合波器104b的方面、不具备编码部102的方面、新具备模式混合部105的方面与光发送装置10结构不同。关于光发送装置10b的其他的结构，与光发送装置10同样。因此，省略光发送装置10b整体的说明而对映射部101b、光信号生成部103b、模式合波器104b和模式混合部105进行说明。
映射部101b由多个映射部101b-1~101b-nt构成。映射部101b输入多个二进制信号序列1~nt。映射部101b将输入的二进制信号序列1~nt各自的信号形式向期望的信号形式变换。映射部101b将多个符号序列1~nt向光信号生成部103b输出。
光信号生成部103b由多个光信号生成部103b-1~103b-nt构成。光信号生成部103b输入从映射部101b输出的符号序列1~nt。光信号生成部103b将输入的符号序列1~nt变换为光信号。例如，光信号生成部103b-1输入符号序列1，将输入的符号序列1变换为光信号。此外，例如，光信号生成部103b-nt输入符号序列nt，将输入的符号序列nt变换为光信号。光信号生成部103b将多个光信号向模式合波器104b输出。
模式合波器104b输入从光信号生成部103b输出的多个光信号。模式合波器104b通过对输入的多个光信号进行模式复用来生成模分复用光信号。模式合波器104b将所生成的模分复用光信号向模式混合部105输出。
模式混合部105输入从模式合波器104b输出的模分复用光信号。模式混合部105对输入的模分复用光信号进行模式混合。作为模式混合的方法，也可以应用以下的参考文献4或参考文献5所记载的技术。在此，在参考文献4中记载有对多模光纤施加应力来进行模式混合的结构。此外，在参考文献5中记载有使用了光纤光栅（fibergrating）的结构。
[参考文献4]li,an,etal.,“receptionofmodeandpolarizationmultiplexed107-gb/sco-ofdmsignaloveratwo-modefiber”,nationalfiberopticengineersconference,opticalsocietyofamerica,2011；
[参考文献5]mori,takayoshi,etal.,“equipartitionmultiplexingtechniqueforequalizingchanneldependentdegradationinmdmtransmission”,opticalfibercommunicationconference,opticalsocietyofamerica,2015。
再有，模式合波器104b和模式混合部105也可以由相同器件构成。例如，作为相同器件的具体例，可举出使用了空间光学系统的器件、使用了plc（planarlightwavecircuit，平面光波导）的器件、使用了光子灯笼（photoniclantern）的器件等。
图10是示出第三实施方式中的光发送装置10b的处理的流程的流程图。对与图2同样的处理在图10中标注与图2同样的附图标记并省略说明。
当通过步骤s101的处理而向映射部101b-1~101b-nt各个输入二进制信号序列时，映射部101b通过将nt个二进制信号序列各自的信号形式向期望的信号形式变换来生成nt个符号序列（步骤s501）。映射部101b将nt个符号序列各个向光信号生成部103b输出。光信号生成部103b将输入的nt个符号序列各个变换为光信号（步骤s502）。光信号生成部103b将nt个光信号向模式合波器104b输出。模式合波器104b通过对从光信号生成部103b输出的nt个光信号进行模分复用来生成模分复用光信号（步骤s503）。模式合波器104b将模分复用光信号向模式混合部105输出。模式混合部105对模分复用光信号进行模式混合（步骤s504）。模式混合部105将模式混合后的模分复用光信号经由光传输路径30向光接收装置20传输（步骤s505）。
根据如以上那样构成的光传输系统100b，能够提高使用了多模光纤的空间复用传输系统中的向模式依赖损失的空间复用信号的鲁棒性。以下，对该效果详细地进行说明。
在光传输系统100b中，通过进行模式混合，从而能够对模分复用光信号实效附加上述式3的效果。因此，能够提高使用了多模光纤的空间复用传输系统中的向模式依赖损失的空间复用信号的鲁棒性。
<变形例>
与第一实施方式同样地，光接收装置20也可以被构成为不进行解映射。在像这样构成的情况下，光接收装置20不具备解映射部205。光接收装置20将恢复后的多个符号序列向具备解映射部205的其他的装置输出。然后，其他的装置输出通过对多个符号序列进行解映射而生成的多个二进制信号序列。
（第四实施方式）
图11是示出第四实施方式中的光传输系统100c的系统结构的图。光传输系统100c具备光发送装置10c和光接收装置20c。光发送装置10c和光接收装置20c以能够经由光传输路径30通信的状态连接。
首先，对光发送装置10c进行说明。光发送装置10c的基本的结构与光发送装置10相同。光发送装置10c在映射部101之前新具备纠错编码部106和交织（interleave）部107的方面与光发送装置10结构不同。因此，省略光发送装置10c整体的说明，对纠错编码部106和交织部107进行说明。图12是示出第四实施方式中的光发送装置10c的处理的流程的流程图。在图12中，对与图2同样的处理标注与图2同样的附图标记。
纠错编码部106对在步骤s101中输入的二进制信号序列进行使用了纠错码的纠错编码，使二进制信号序列的位间具有固定的冗余性（步骤s601）。作为纠错码，考虑应用任意的分组码（blockcode）或任意的卷积码（convolutionalcode）。纠错编码部106将纠错编码后的二进制信号序列向交织部107输出。交织部107按照固定的规则对纠错编码后的二进制信号序列的各位进行交织，将利用交织而得到的二进制信号序列1~nt向映射部101输出（步骤s602）。之后，执行步骤s102以后的处理。
接着，对光接收装置20c进行说明。光接收装置20c的基本的结构与光接收装置20相同。光接收装置20c在mimo均衡处理部204之后代替解映射部205而具备对数似然比估计部207进而新具备解交织（deinterleave）部208和纠错解码部209的方面与光接收装置20结构不同。对数似然比估计部207由多个对数似然比估计部207-1~207-nr构成。因此，省略光接收装置20c整体的说明而对对数似然比估计部207、解交织部208和纠错解码部209进行说明。图13是示出第四实施方式中的光接收装置20c的处理的流程的流程图。在图13中，对与图3同样的处理标注与图3同样的附图标记。
当与第一实施方式同样地进行步骤s201~s204的处理时，对数似然比估计部207对将利用mimo均衡处理而得到的符号序列的各符号构成的各位在这些各符号为已知之下估计发送1的概率与发送0的概率之比的对数（所谓的对数似然比）（步骤s701）。然后，对数似然比估计部207输出多个对数似然比的序列。解交织部208按照固定的规则对从对数似然比估计部207输入的多个对数似然比的序列进行解交织，输出利用解交织而得到的对数似然比的序列（步骤s702）。纠错解码部209对从解交织部208输出的对数似然比的序列进行纠错解码（步骤s703）。即，纠错解码部209基于输入的对数似然比的序列来进行硬判定或软判定，输出将位错误订正后的二进制信号序列。
在本实施方式中，能够进行空时码和纠错码的并用，能够期待时间和空间的分集效果的提高。
（第五实施方式）
图14是示出第五实施方式中的光传输系统100d的系统结构的图。在本实施方式中，作为光载波的方式而使用多载波而不是单载波。具体地，本实施方式使用正交频分复用（orthogonalfrequencydivisionmultiplexing、ofdm）。光传输系统100d具备光发送装置10d和光接收装置20d。光发送装置10d和光接收装置20d以能够经由光传输路径30通信的状态连接。
首先，对光发送装置10d进行说明。光发送装置10d的基本的结构与光发送装置10相同。将在ofdm中使用的子载波的数目记载为k。光发送装置10d在新具备串并变换（serial/parallelconversion）部108、快速傅里叶逆变换部109、保护间隔（guardinterval）附加部110和并串变换（parallel/serialconversion）部111并且具备k个映射部101和编码部102的方面与光发送装置10结构不同。串并变换部108由多个串并变换部（在图14中记载为s/p）108-1~108-nt构成。快速傅里叶逆变换部109由多个快速傅里叶逆变换部（在图14中记载为ifft）109-1~109-nt构成。保护间隔附加部110由多个保护间隔附加部（在图14中记载为gi附加部）110-1~110-nt构成。并串变换部111由多个并串变换部（在图14中记载为p/s）111-1~111-nt构成。
图15是示出第五实施方式中的光发送装置10d的处理的流程的流程图。在图15中，对与图2同样的处理标注与图2同样的附图标记。
将二进制信号序列1~nt向串并变换部108输入（步骤s101）。串并变换部108对二进制信号序列1~nt的各个进行串并变换，将二进制信号序列1~nt的各个变换为k个二进制信号序列（步骤s801）。串并变换部108将变换后的二进制信号序列向映射部101输出。映射部101将分配给子载波号码k（1≤k≤k）的nt个二进制信号序列各自的信号形式变换为期望的信号形式，输出每子载波nt个的符号序列（步骤s802）。编码部102通过对每个子载波的nt个符号序列进行空时编码来生成每子载波nt个的编码符号序列（步骤s803）。对全部子载波进行该工作，因此，得到全部为k·nt个的编码符号序列。
将从编码部102输出的k·nt个编码符号序列按照与各模式的全部子载波对应的k个编码符号序列的每一个向快速傅里叶逆变换部109输入。快速傅里叶逆变换部109对输入的编码符号序列进行快速傅里叶逆变换，将输入的编码符号序列向在时间轴上的编码符号序列变换（步骤s804）。在此，将在快速傅里叶逆变换中使用的点数设为nfft，作为nfft而通常使用2的幂，满足nfft>k。分别按照nfft采样（sample）的每一个对k·nt个编码符号列进行块处理。在此，将nfft采样的块称为ofdm符号。快速傅里叶逆变换部109将变换后的编码符号序列向保护间隔附加部110输出。
保护间隔附加部110对k·nt个各编码符号序列中的ofdm符号各自的排头附加规定的长度的保护间隔（步骤s805）。关于保护间隔的长度tgi，以满足tgi>tdis的方式选择。在此，tdis由在光信号在光传输路径30中传输中产生的色散现象例如波长色散或模式色散的大小决定。
将从保护间隔附加部110输出的k·nt个编码符号序列按照与各模式的全部子载波对应的k个编码符号序列的每一个向并串变换部111输入。并串变换部111对输入的编码符号序列进行并串变换，将全部为nt个的串行序列作为编码符号序列1~nt输出（步骤s806）。之后，执行步骤s104以后的处理。
接着，对光接收装置20d进行说明。光接收装置20d的基本的结构与光接收装置20相同。光接收装置20d在新具备串并变换部210、保护间隔除去部211、快速傅里叶变换部212和并串变换部213并且具备k个mimo均衡处理部204和k个解映射部205的方面与光接收装置20结构不同。
串并变换部210由多个串并变换部（在图14中记载为s/p）210-1~210-nr构成。保护间隔除去部211由多个保护间隔除去部（在图14中记载为gi除去部）211-1~211-nr构成。快速傅里叶变换部212由多个快速傅里叶变换部（在图14中记载为fft）212-1~212-nr构成。并串变换部213由多个并串变换部（在图14中记载为p/s）213-1~213-nr构成。
图16是示出第五实施方式中的光接收装置20d的处理的流程的流程图。在图16中，对与图3同样的处理标注与图3同样的附图标记。当与第一实施方式同样地进行步骤s201~s203的处理时，a/d变换部203将多个数字信号向串并变换部210输出。串并变换部210对输入的多个数字信号进行串并变换，将得到的多个数字信号向保护间隔除去部211输出（步骤s901）。保护间隔除去部211从输入的多个数字信号中的各个ofdm符号的排头除去保护间隔，输出除去保护间隔后的ofdm符号（步骤s902）。
快速傅里叶变换部212对从保护间隔除去部211输入的ofdm符号进行快速傅里叶变换，输出得到的多个数字信号（步骤s903）。在快速傅里叶变换中使用的点数通常与在快速傅里叶逆变换部109中使用的点数nfft一致。将从快速傅里叶变换部212输出的多个数字信号按照每子载波nr个的符号序列的每一个向mimo均衡处理部204输入。
mimo均衡处理部204对输入的多个数字信号进行相当于均衡和空时解码的处理（步骤s904）。mimo均衡处理部204通过对多个数字信号进行解码来恢复全部为k·nr个的符号序列。mimo均衡处理部204将恢复后的k·nr个符号序列向解映射部205输出。解映射部205对从mimo均衡处理部204输出的k·nr个符号序列进行解映射，将得到的多个二进制信号序列向并串变换部213输入（步骤s905）。并串变换部213对从解映射部205输入的多个二进制信号序列进行并串变换，输出nr个串行序列（步骤s906）。
<变形例>
在本实施方式中，对未应用纠错码的例子进行了说明，但是，不需要限定于此。例如，在光发送装置10d的输入部中追加纠错编码部106和交织部107，此外，在光接收装置20d的输出部中追加解交织部208和纠错解码部209，由此，能够对本实施方式应用纠错码。由此，能够进行空时码和纠错码的并用，能够期待时间和空间的分集效果的提高。
以上，参照附图来对本发明的实施方式进行了详细描述，但是，具体的结构并不限于这些实施方式，也包含不偏离本发明的主旨的范围的设计等。
例如，也可以通过计算机实现上述的光发送装置和光接收装置。在该情况下，将用于实现这些装置的功能的程序记录在计算机可读取的记录介质中，使计算机系统读入记录在该记录介质中的程序并执行，实现光发送装置和光接收装置也可。再有，在此所说的计算机系统是指包含os（operatingsystem，操作系统）或周围设备等硬件。此外，计算机可读取的记录介质是指软盘、光磁盘、rom（readonlymemory，只读存储器）、cd（compactdisc，紧致盘）-rom等移动介质、内置于计算机系统的硬盘等存储装置。进而，计算机可读取的记录介质是指还包含像在经由因特网等网络或电话线路等通信线路来发送程序的情况下的通信线那样在短时间的期间动态地保持程序的记录介质、像在该情况下的成为服务器或客户端的计算机系统内部的易失性存储器那样将程序保持固定时间的记录介质也可。此外，上述程序可以是用于实现前述的功能的一部分的程序，进而，也可以是能够以与已经记录在计算机系统中的程序的组合来实现前述的功能的程序。此外，也可以使用pld（programmablelogicdevice，可编程逻辑器件）、fpga（fieldprogrammablegatearray，现场可编程门阵列）、dsp（digitalsignalprocessor，数字信号处理器）等硬件来实现光发送装置和光接收装置。
产业上的可利用性
本发明能够用于空间复用传输等光传输。根据本发明，能够提高空间复用传输系统中的向模式依赖损失的空间复用信号的鲁棒性。
附图标记的说明
10、10a、10b、10c、10d…光发送装置
20、20a、20c、20d…光接收装置
30…光传输路径
101、101a、101b（101-1~101-nt、101a-1~101a-nt、101b-1~101b-nt）…映射部（变换部）
102…编码部
103、103a、103b（103-1~103-nt、103a-1~103a-nt、103b-1~103b-nt）…光信号生成部
104、104b…模式合波器
105…模式混合部
106…纠错编码部
107…交织部
108（108-1~108-nt）…串并变换部
109（109-1~109-nt）…快速傅里叶逆变换部
110（110-1~110-nt）…保护间隔附加部
111（111-1~111-nt）…并串变换部
201…模式分波器
202（202-1~202-nr）…光电变换部
203、203a（203-1~203-nr、203a-1~203a-nr）…a/d变换部
204…mimo均衡处理部
205（205-1~205-nr）…解映射部
207（207-1~207-nr）…对数似然比估计部
208…解交织部
209…纠错解码部
210（210-1~210-nr）…串并变换部
211（211-1~211-nr）…保护间隔除去部
212（212-1~212-nr）…快速傅里叶变换部
213（213-1~213-nr）…并串变换部。