(57)【要約】  光送受信装置は、１種類のＬＤＰＣ符号で送信系列を符号化する誤り訂正符号化部２３と、ＬＤＰＣ符号で符号化された受信系列を復号する誤り訂正復号部３６とを備えている。誤り訂正復号部３６は、ＬＤＰＣ畳み込み符号の検査行列に基づいて受信系列の復号処理を行う。当該復号処理は、１以上の小検査行列にまたがるＷｉｎｄｏｗを用いて行うＷｉｎｄｏｗｅｄ復号処理である。ＷｉｎｄｏｗのＷｉｎｄｏｗサイズと復号繰り返し数とを可変にし、Ｗｉｎｄｏｗサイズと復号繰り返し数とは、誤り訂正復号部に接続された制御回路から入力される。
2019102621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１種類のＬＤＰＣ符号で送信系列を符号化する誤り訂正符号化装置と、前記ＬＤＰＣ符号で符号化された受信系列を復号する誤り訂正復号装置と、前記誤り訂正符号化装置及び前記誤り訂正復号装置を制御する制御回路とを備えた光送受信装置であって、
前記誤り訂正符号化装置は、１種類の冗長度と符号長からなるＬＤＰＣ畳み込み符号の検査行列に基づいて前記送信系列の符号化処理を行い、
前記誤り訂正復号装置は、前記ＬＤＰＣ畳み込み符号の前記検査行列に基づいて前記受信系列の復号処理を行い、
前記ＬＤＰＣ畳み込み符号の前記検査行列は、複数の小検査行列がＬＤＰＣ規則的構造で結合され、
前記復号処理は、１以上の前記小検査行列を少なくとも部分的に含むＷｉｎｄｏｗを用いて、Ｗｉｎｄｏｗ単位で逐次的に復号していくＷｉｎｄｏｗｅｄ復号処理であり、
前記Ｗｉｎｄｏｗｅｄ復号処理は、復号繰り返し数の回数分だけ繰り返し実行されるものであって、
前記誤り訂正復号装置に入力されるスループットに応じて、Ｗｉｎｄｏｗサイズと前記復号繰り返し数とを可変にし、
前記Ｗｉｎｄｏｗサイズと前記復号繰り返し数とは前記制御回路から前記誤り訂正復号装置に入力される、
光送受信装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記受信系列を構成するシンボルのビット毎の誤り率と、前記誤り訂正復号装置に入力されるスループットとに応じて、前記Ｗｉｎｄｏｗサイズと前記復号繰り返し数とを決定する、
請求項１に記載の光送受信装置。
【請求項３】
１種類のＬＤＰＣ符号で送信系列を符号化する誤り訂正符号化部と前記ＬＤＰＣ符号で符号化された受信系列を復号する誤り訂正復号部とを備えた誤り訂正装置であって、
前記誤り訂正符号化部は、１種類の冗長度と符号長からなるＬＤＰＣ畳み込み符号の検査行列に基づいて前記送信系列の符号化処理を行い、
前記誤り訂正復号部は、前記ＬＤＰＣ畳み込み符号の前記検査行列に基づいて前記受信系列の復号処理を行い、
前記ＬＤＰＣ畳み込み符号の前記検査行列は、複数の小検査行列がＬＤＰＣ規則的構造で結合され、
前記復号処理は、１以上の前記小検査行列を少なくとも部分的に含むＷｉｎｄｏｗを用いて、前記Ｗｉｎｄｏｗ単位で逐次的に復号していくＷｉｎｄｏｗｅｄ復号処理であり、
前記Ｗｉｎｄｏｗｅｄ復号処理は、復号繰り返し数の回数分だけ繰り返し実行されるものであって、
前記誤り訂正復号部に入力されるスループットに応じて、Ｗｉｎｄｏｗサイズと前記復号繰り返し数とを可変にし、
前記Ｗｉｎｄｏｗサイズと前記復号繰り返し数とは、前記誤り訂正復号部に接続された外部の制御回路から入力される、
誤り訂正装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記受信系列を構成するシンボルのビット毎の誤り率と、前記誤り訂正復号部に入力されるスループットとに応じて、前記Ｗｉｎｄｏｗサイズと前記復号繰り返し数とを決定する、
請求項３に記載の誤り訂正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、誤り訂正装置及び光送受信装置に関し、特に、マルチレベル符号化に対応させた誤り訂正装置及び光送受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の光伝送システムにおいては、高い伝送容量と長距離の伝送を実現するための有効な方法として、一般的に、誤り訂正符号が適用されている。誤り訂正符号は、有線／無線通信システム、記憶装置等で使用される技術である。誤り訂正符号は、送信側で送り出すデジタルデータに冗長なビットを付加することで、受信したデータに誤りビットが生じたとしても、当該誤りビットを訂正可能とする技術である。【０００３】
誤り訂正符号・復号方式として、ハミング符号、ＢＣＨ（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem）符号、ＲＳ（リード・ソロモン）符号など、様々な方式が提案されている。【０００４】
なお、誤り訂正符号を適用することで、伝送路で生じる誤りの検出・訂正が可能となる。しかしながら、誤りを訂正することが可能な誤りビット数には限界がある。また、誤り訂正符号方式の誤り訂正性能および復号方式によって、訂正可能な誤りビット数は異なる。【０００５】
誤り訂正符号においては、送信フレームを構成するオーバヘッド等を含む送信データを情報ビットと呼び、情報ビットに付加される冗長ビットのことをパリティビットと呼ぶ。パリティビットは、誤り訂正の符号方式によってそれぞれ異なる算出方法で情報ビットから算出される。また、情報ビットとパリティビットとを合わせたビット列を符号語と呼ぶ。【０００６】
ブロック符号と呼ばれる誤り訂正符号では、あらかじめ設定されたビット数の単位で、情報ビットからパリティビットを算出する。つまり、１つの符号語内の情報ビット数およびパリティビット数は決められており、それぞれ、情報ビット長、パリティビット長と呼ばれる。また、符号語のビット数を符号長と呼ぶ。【０００７】
海底ケーブルおよび都市間通信に用いられるコア・メトロ系光伝送システムにおいては、伝送容量の拡大及び伝送距離の拡大の需要が顕著であり、日々、強力な誤り訂正符号の適用および提案が行われている。近年、誤り訂正符号として、低密度パリティ検査（LDPC: Low-Density Parity-Check）符号が広く用いられてきている。ＬＤＰＣ符号は、非ゼロ要素の少ない、疎なパリティ検査行列で定義されるブロック符号である。【０００８】
また、ＬＤＰＣ符号の誤り訂正性能向上を実現する手法として、例えば非特許文献１及び非特許文献２に記載の手法がある。非特許文献１および非特許文献２では、空間結合ＦＥＣ（Spatially-Coupled Forward Error Correction）構成が提案されている。空間結合ＦＥＣ構成では、空間結合ＬＤＰＣ（Spatially-Coupled LDPC）符号が用いられている。【０００９】
空間結合ＬＤＰＣ符号は、ＬＤＰＣ畳み込み符号の一つである。空間結合ＬＤＰＣ符号は、ＬＤＰＣ畳み込み符号の基本構造を応用して、符号系列を連続型からブロック終端型にしたものである。空間結合ＬＤＰＣでは、小検査行列を用いて、空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列の部分行列を構成する。すなわち、複数個の小検査行列を斜めに結合して大きな検査行列を構成したものが、空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列となる。【００１０】
非特許文献１では、ＢＰ（Belief Propagation）復号法を用いることによって、理論限界に迫る高い誤り訂正性能を実現することが示されている。【００１１】
しかしながら、空間結合ＬＤＰＣ符号は、結合長が長くなるほど性能の向上が望まれる一方で、復号回路の拡大と遅延の拡大が生じてしまう。そのため、非特許文献２では、回路規模増加の抑制と遅延抑制の方法として、空間結合ＬＤＰＣ符号へのＷｉｎｄｏｗｅｄ復号の適用が提案されている。【００１２】
さらに、近年の光伝送システムにおいては、周波数利用効率の高い通信を実現するために、Ｍ−ＱＡＭ（M-ary Quadrature Amplitude Modulation）、Ｍ−ＰＳＫ（M-ary Phase-Shift Keying）などの多値変調方式が適用されてきている。【００１３】
また、多値変調方式において、例えば非特許文献３のように、多値シンボルのビットごとに異なる冗長度の誤り訂正符号を用いるマルチレベル符号化を適用することで、省回路規模で高い周波数利用効率を実現する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】S. Kudekar, T. Richardson, and R. L. Urbanke, “Threshold Saturation via Spatial Coupling: Why Convolutional LDPC Ensembles Perform So Well over the BEC,” IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 57, No. 2, pp. 803-834, Feb. 2011.
【非特許文献２】A. R. Iyengar, P. H. Siegel, R. L. Urbanke and J. K. Wolf, “Windowed Decoding of Spatially Coupled Codes,” Proceedings 2011 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT), pp. 2552-2556, Aug. 2011.
【非特許文献３】H. Imai and S. Hirakawa, “A New Multilevel Coding Method Using Error-Correcting Codes,” IEEE Transactions on Information Theory, Vol. IT-23, No. 3, pp. 371-377, May 1977.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
近年の光伝送システムでは、伝送容量の拡大に伴い、収容するシステムのクライアントレートが多岐にわたっている。例えば、ＩＥＥＥ系では、１００ＧｂＥ以上の伝送容量として、２００ＧｂＥまたは４００ＧｂＥで、且つ、柔軟に信号を収容可能な、Flex Ethernet（登録商標）の標準化が進められている。また、ＩＴＵ−Ｔ系では、Ｇ．７０９／Ｙ．１３３１にて、１００Ｇ超の光伝送ネットワークとして、ｎ×１００Ｇ（ｎは整数）単位で使用できるフレームフォーマット（ＯＴＵＣｎ）の標準化が進められている。光伝送装置を構成する光トランシーバには、これら複数のクライアント信号をフレキシブルに収容し、ライン側に同レート相当で信号を伝送する機能が求められる。【００１６】
非特許文献１では、ＢＰ復号法を用いることによって、高い誤り訂正性能を実現することが提案されている。また、非特許文献２においては、空間結合ＬＤＰＣ符号とＷｉｎｄｏｗｅｄ復号とを用いることにより、強力な誤り訂正性能を、比較的複雑性を抑えた低回路規模な構成で実現することを提案している。【００１７】
しかしながら、非特許文献１及び２のいずれにおいても、様々なスループットに対応させるための構成は提案されておらず、意図されていない。【００１８】
非特許文献３では多値シンボルのビットごとに異なる冗長度の誤り訂正符号を用いるマルチレベル符号化が提案されている。非特許文献３では、誤り難いビットに小さな冗長度の誤り訂正符号を用いて、誤り易いビットに大きな冗長度の誤り訂正符号を用いている。そのため、複数種類の誤り訂正回路を設ける必要があり、構成が複雑化する。【００１９】
また、非特許文献３においても、非特許文献１，２と同様に、様々なスループットに対応させるための構成は提案されておらず、意図されていない。【００２０】
この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、回路構成を変更することなく、様々なスループットに対応可能な、マルチレベル符号化に係る誤り訂正装置および光送受信装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この発明は、１種類のＬＤＰＣ符号で送信系列を符号化する誤り訂正符号化装置と、前記ＬＤＰＣ符号で符号化された受信系列を復号する誤り訂正復号装置と、前記誤り訂正符号化装置及び前記誤り訂正復号装置を制御する制御回路とを備えた光送受信装置であって、前記誤り訂正符号化装置は、１種類の冗長度と符号長からなるＬＤＰＣ畳み込み符号の検査行列に基づいて前記送信系列の符号化処理を行い、前記誤り訂正復号装置は、前記ＬＤＰＣ畳み込み符号の前記検査行列に基づいて前記受信系列の復号処理を行い、前記ＬＤＰＣ畳み込み符号の前記検査行列は、複数の小検査行列がＬＤＰＣ規則的構造で結合され、前記復号処理は、１以上の前記小検査行列を少なくとも部分的に含むＷｉｎｄｏｗを用いて、Ｗｉｎｄｏｗ単位で逐次的に復号していくＷｉｎｄｏｗｅｄ復号処理であり、前記Ｗｉｎｄｏｗｅｄ復号処理は、復号繰り返し数の回数分だけ繰り返し実行されるものであって、前記誤り訂正復号装置に入力されるスループットに応じて、Ｗｉｎｄｏｗサイズと前記復号繰り返し数とを可変にし、前記Ｗｉｎｄｏｗサイズと前記復号繰り返し数とは前記制御回路から前記誤り訂正復号装置に入力される、光送受信装置である。
【発明の効果】
【００２２】
この発明に係る光送受信装置は、誤り訂正復号部に入力されるスループットに応じて、Ｗｉｎｄｏｗサイズと復号繰り返し数とを可変にすることで、回路構成を変更することなく、様々なスループットに対応したマルチレベル符号化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る光送受信装置の構成を示したブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る光送受信装置で送受信される信号のフレーム構造を示した図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る光送受信装置に設けられた誤り訂正符号化部の構成を示したブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る光送受信装置に設けられた誤り訂正符号化部から出力される信号のフレーム構造を示した図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る光送受信装置に設けられた誤り訂正復号部の構成を示したブロック図である。
【図６Ａ】この発明の実施の形態１に係る光送受信装置の誤り訂正復号部で用いられる空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列の一例を示す図である。
【図６Ｂ】この発明の実施の形態１に係る光送受信装置の誤り訂正復号部で用いられる空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列に含まれる小検査行列を構成する疑似巡回ＬＤＰＣ符号の検査行列の一例を示す図である。
【図７Ａ】巡回置換行列の一例を示した図である。
【図７Ｂ】巡回置換行列の一例を示した図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る光送受信装置の誤り訂正復号部で用いられる空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列の一例を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る光送受信装置におけるＷｉｎｄｏｗサイズと復号繰り返し数に対するネット符号化利得の一例を示す図である。
【図１０Ａ】この発明の実施の形態１に係る光送受信装置における１６ＱＡＭのコンスタレーションマッピングの一例を示す図である。
【図１０Ｂ】この発明の実施の形態１に係る光送受信装置における６４ＱＡＭのコンスレーションマッピングの一例を示す図である。
【図１１Ａ】この発明の実施の形態１に係る光送受信装置における１６ＱＡＭにおけるＳＮＲ対ビット誤り率の関係を示す特性図である。
【図１１Ｂ】この発明の実施の形態１に係る光送受信装置における６４ＱＡＭにおけるＳＮＲ対ビット誤り率の関係を示す特性図である。
【図１２】この発明の実施の形態２に係る光送受信装置の誤り訂正復号部の構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。
【００２５】
光送受信装置は、誤り訂正符号化部２３を備えて構成された誤り訂正符号化装置と、誤り訂正復号部３６を備えて構成された誤り訂正復号装置とを備えている。
【００２６】
誤り訂正符号化部２３は、光送受信装置が送信する送信系列をＬＤＰＣ符号で符号化する。また、誤り訂正復号部３６は、光送受信装置が受信した、ＬＤＰＣ符号で符号化された受信系列を復号する。
【００２７】
以下、光送受信装置の構成について説明する。
【００２８】
図１において、Ｃｌｉｅｎｔ  ＩＦ（ＩＮ）２１は、クライアント信号が入力される入力インタフェース回路である。Ｃｌｉｅｎｔ  ＩＦ（ＩＮ）２１には、外部のシステムまたはユーザから、クライアント入力信号が入力される。当該クライアント入力信号は、光送受信装置によって送信される信号である。Ｃｌｉｅｎｔ  ＩＦ（ＩＮ）２１には、Ｃｌｉｅｎｔ信号収容部２２が接続されている。
【００２９】
Ｃｌｉｅｎｔ信号収容部２２には、Ｃｌｉｅｎｔ  ＩＦ（ＩＮ）２１に入力されたクライアント入力信号が入力される。Ｃｌｉｅｎｔ信号収容部２２は、クライアント入力信号を伝送フレームに収容して、後段の処理に適した形にクライアント入力信号をフレーミングする。Ｃｌｉｅｎｔ信号収容部２２は、例えばフレーマー回路を備えて構成されている。Ｃｌｉｅｎｔ信号収容部２２には、誤り訂正符号化部２３が接続されている。
【００３０】
誤り訂正符号化部２３には、Ｃｌｉｅｎｔ信号収容部２２で生成された伝送フレームが入力される。誤り訂正符号化部２３は、入力された伝送フレームに対して、任意の規則に従って、パリティビットを付加して、符号語を生成する。パリティビットについては、図４を用いて後述する。なお、符号語とは、上述したように、情報ビットとパリティビットとを合わせたビット列のことである。誤り訂正符号化部２３は、誤り訂正符号化装置を構成している。誤り訂正符号化部２３には、シンボルマッピング部２４が接続されている。
【００３１】
シンボルマッピング部２４には、誤り訂正符号化部２３で生成された符号語が入力される。シンボルマッピング部２４は、入力された符号語を、ライン側で伝送するのにふさわしい形へと符号化および多値化する。シンボルマッピング部２４は、例えばマッピング処理回路を備えて構成される。シンボルマッピング部２４には、波形整形部２５が接続されている。
【００３２】
波形整形部２５には、シンボルマッピング部２４から出力される信号が入力される。波形整形部２５は、入力された信号のアナログ波形を、時間および周波数領域で等化して、伝送に適した形に整形する。波形整形部２５は、例えば信号処理回路を備えて構成される。波形整形部２５には、Ｄ／Ａ変換部２６が接続されている。
【００３３】
Ｄ／Ａ変換部２６には、波形整形部２５で生成されたデジタル信号が入力される。Ｄ／Ａ変換部２６は、入力されたデジタル信号をアナログ電気信号に変換する。Ｄ／Ａ変換部２６は、例えばＤ／Ａコンバーターを備えて構成される。Ｄ／Ａ変換部２６には、光送信部２７が接続されている。
【００３４】
光送信部２７には、Ｄ／Ａ変換部２６から出力されるアナログ電気信号が入力される。光送信部２７は、入力されたアナログ電気信号を光信号に変換し、当該光信号を光ファイバへと伝送させる。光送信部２７は、例えば光送信回路から構成される。
【００３５】
以上説明した、Ｃｌｉｅｎｔ  ＩＦ（ＩＮ）２１から光送信部２７までの構成が、光送受信装置の送信側の構成である。
【００３６】
次に、光送受信装置の受信側の構成について説明する。
【００３７】
図１において、光受信部３１は、光ファイバを経由して伝送されてきた光信号を受信する。光受信部３１は、受信した光信号をアナログ電気信号に変換する。光受信部３１は、例えば光受信器を備えて構成されている。光受信部３１には、Ａ／Ｄ変換部３２が接続されている。
【００３８】
Ａ／Ｄ変換部３２には、光受信部３１からアナログ電気信号が入力される。Ａ／Ｄ変換部３２は、当該アナログ電気信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部３２は、例えばＡ／Ｄコンバーターを備えて構成されている。Ａ／Ｄ変換部３２には、波形歪補償部３３が接続されている。
【００３９】
波形歪補償部３３には、Ａ／Ｄ変換部３２から出力されるデジタル信号が入力される。波形歪補償部３３は、当該デジタル信号を時間／周波数領域で等化することにより、送信されてきたであろう元の信号へと補償する。波形歪補償部３３は、例えば信号処理回路を備えて構成される。波形歪補償部３３では、伝送路または光アナログフロントエンドで受けた歪みを補償する。波形歪補償部３３には、タイミング検出部３４が接続されている。
【００４０】
タイミング検出部３４には、波形歪補償部３３によって補償された信号が入力される。タイミング検出部３４は、入力された当該信号から伝送フレームの先頭を検出して、アライメントする。タイミング検出部３４は、伝送フレームの先頭を検出してタイミングを検出するタイミング検出処理回路を備えて構成されている。タイミング検出部３４には、尤度算出部３５が接続されている。
【００４１】
尤度算出部３５には、タイミング検出部３４から出力されるアライメントされた信号が入力される。尤度算出部３５は、当該シンボルマッピングされた信号の各ビットの対数尤度比（LLR: Log-likelihood ratio）を算出する。尤度算出部３５は、例えば尤度算出回路を備えて構成されている。尤度算出部３５には、誤り訂正復号部３６が接続されている。
【００４２】
誤り訂正復号部３６には、尤度算出部３５が算出した各ビットのＬＬＲが入力される。誤り訂正復号部３６は、当該ＬＬＲに基づいて、受信系列の誤り訂正復号処理を行う。誤り訂正復号部３６は、誤り訂正復号装置を構成している。誤り訂正復号部３６は、様々な伝送レート、すなわち、様々なスループットに対応するための機能を有している。誤り訂正復号部３６の構成については後述する。誤り訂正復号部３６には、Ｃｌｉｅｎｔ信号生成部３７が接続されている。
【００４３】
Ｃｌｉｅｎｔ信号生成部３７には、誤り訂正復号部３６によって誤りが訂正された信号が入力される。Ｃｌｉｅｎｔ信号生成部３７は、誤りが訂正された当該信号を並べなおして、クライアント出力信号を生成する。Ｃｌｉｅｎｔ信号生成部３７は、例えばクライアント信号生成回路を備えて構成されている。また、Ｃｌｉｅｎｔ信号生成部３７では、受信した伝送フレームにＨＤ−ＦＥＣのパリティビットが付加されていた場合には、当該ＨＤ−ＦＥＣの復号処理も行う。Ｃｌｉｅｎｔ信号生成部３７では、生成したクライアント出力信号に対して、必要に応じてオーバヘッドが付加される。Ｃｌｉｅｎｔ信号生成部３７には、Ｃｌｉｅｎｔ  ＩＦ（ＯＵＴ）３８が接続されている。
【００４４】
Ｃｌｉｅｎｔ  ＩＦ（ＯＵＴ）３８には、Ｃｌｉｅｎｔ信号生成部３７で生成されたクライアント出力信号が入力される。Ｃｌｉｅｎｔ  ＩＦ（ＯＵＴ）３８は、当該クライアント出力信号を、光送受信装置の出力として、外部に出力する。Ｃｌｉｅｎｔ  ＩＦ（ＯＵＴ）３８は、例えば出力インタフェース回路を備えて構成されている。Ｃｌｉｅｎｔ  ＩＦ（ＯＵＴ）３８は、クライアント出力信号を、外部に設けられた例えば各クライアントモジュール等の外部機器へ出力する。
【００４５】
以上説明した、光受信部３１からＣｌｉｅｎｔ  ＩＦ（ＯＵＴ）３８までの構成が、光送受信装置の受信側の構成である。
【００４６】
なお、Ｃｌｉｅｎｔ  ＩＦ（ＩＮ）２１から光送信部２７までの送信側の構成、および、光受信部３１からＣｌｉｅｎｔ  ＩＦ（ＯＵＴ）３８までの受信側の構成は、この発明の実施の形態１に係る誤り訂正装置を構成している。
【００４７】
なお、以下では、Ｃｌｉｅｎｔ  ＩＦ（ＩＮ）２１とＣｌｉｅｎｔ  ＩＦ（ＯＵＴ）３８とを、まとめて、クライアント側アナログインターフェース部と呼ぶこととする。
【００４８】
また、Ｃｌｉｅｎｔ信号収容部２２からＤ／Ａ変換部２６まで、および、Ａ／Ｄ変換部３２からＣｌｉｅｎｔ信号生成部３７までを、まとめて、デジタル信号処理部と呼ぶこととする。
【００４９】
また、光送信部２７と光受信部３１とを、まとめて、光アナログ変復調部と呼ぶこととする。
【００５０】
図１において、制御回路１１，１２，１３は、システム又はユーザ１０からの設定を受けて、上記の各部２１〜３８をそれぞれ制御するための制御回路である。
【００５１】
具体的には、制御回路１１は、上記のクライアント側アナログインターフェース部に対して設けられ、クライアント側アナログインターフェース部を制御する。
【００５２】
制御回路１２は、上記のデジタル信号処理部に対して設けられ、デジタル信号処理部を制御する。
【００５３】
制御回路１３は、上記の光アナログ変復調部に対して設けられ、光アナログ変復調部を制御する。
【００５４】
このように、本実施の形態においては、クライアント側アナログインターフェース部、デジタル信号処理部、および、光アナログ変復調部に対して、それぞれ、１つの制御回路が別個に設けられている。しかしながら、本実施の形態においては、クライアント側アナログインターフェース部、デジタル信号処理部、および、光アナログ変復調部に対して、共通の１つの制御回路のみを設けるようにしてもよく、その場合にも、本実施の形態は実現可能である。
【００５５】
なお、制御回路１１〜１２は、それぞれ、専用の回路から構成してもよいが、プロセッサとメモリとを備えて構成するようにしてもよい。その場合には、制御回路１１〜１２に設けられた各プロセッサが、メモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御回路１１〜１２の各機能を実現する。また、制御回路１１〜１２は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または、これらの組み合わせによって構成してもよい。
【００５６】
次に、本実施の形態に係る光送受信装置の動作について説明する。
【００５７】
送信側では、まず、Ｃｌｉｅｎｔ  ＩＦ（ＩＮ）２１に、本実施の形態に係る光送受信装置が、伝送フレームに収容する様々なクライアント入力信号が入力される。Ｃｌｉｅｎｔ  ＩＦ（ＩＮ）２１は、例えば、１００ＧｂＥであれば、ＣＡＵＩ−４またはＣＡＵＩ−１０などのインタフェースとなるが、本実施の形態では構成は問わない。
【００５８】
入力されたクライアント入力信号は、Ｃｌｉｅｎｔ信号収容部２２で伝送フレームに収容され、ライン側での長距離伝送に適した形にフレーミングされる。Ｃｌｉｅｎｔ信号収容部２２では、必要に応じて、外符号として硬判定誤り訂正符号（HD-FEC: Hard-Decision Forward Error Correction）のパリティビットを付加する。図２に、ＨＤ−ＦＥＣのパリティビットが付加された伝送フレームの一例を示す。
【００５９】
図２は、例えば、ライン側でのフレームフォーマットを、ＯＴＵＣｎにＨＤ−ＦＥＣの冗長領域を付加した伝送フレームとした場合の、伝送フレームのフレーム構造を示す。ただし、ここでは、ＨＤ−ＦＥＣの冗長度は不定とする。図２に示す例では、情報ビット領域に、硬判定パリティビット領域が付加されている。硬判定パリティビット領域には、ＨＤ−ＦＥＣのパリティビットが収容されている。ＯＵＴＣｎでは、単位時間当たりの伝送容量がｎ×２３９÷２２６×９９．５３２８Ｇｂｐｓ（パリティビット含まず）であることから、以降の説明では、フレームフォーマットとして図２に記載の構造を用いて、かつ、誤り訂正符号化部２３および誤り訂正復号部３６には約１００Ｇｂｐｓ単位で信号が入出力されるものを用いることとするが、本実施の形態はその限りではない。
【００６０】
誤り訂正符号化部２３は、Ｃｌｉｅｎｔ信号収容部２２から出力された伝送フレームに対して、任意の規則に従って、パリティビットを付加して、符号語を生成する。
【００６１】
図３に、本実施の形態に係る誤り訂正符号化部２３の構成の一例を示す。図３に示す例においては、誤り訂正符号化部２３は、インタリーバ２３１と、誤り訂正符号処理部としてのＬＤＰＣ符号化回路２３２と、デインタリーバ２３３とを備えて構成されている。インタリーバ２３１とデインタリーバ２３３とは、ＬＤＰＣ符号化回路２３２の両側に設けられている。誤り訂正符号化部２３は、１種類の冗長度と符号長からなるＬＤＰＣ畳み込み符号の検査行列に基づいて、送信系列を符号化する。ＬＤＰＣ畳み込み符号の検査行列７０については、図６Ａを用いて後述する。以下に、誤り訂正符号化部２３を構成する各構成について説明する。
【００６２】
まず、インタリーバ２３１に、Ｃｌｉｅｎｔ信号収容部２２で収容したビットレートに応じて、ｎ×１００Ｇ（ｎは整数）の信号が入力される。ここでは、当該信号は、ＯＴＵＣｎフレームフォーマットに収容されている。インタリーバ２３１は、入力された信号をインタリーブして、ＬＤＰＣ符号化回路２３２に入力する。
【００６３】
ＬＤＰＣ符号化回路２３２では、入力された信号に、ＬＤＰＣパリティ生成規則に基づいたパリティビットを付加し、デインタリーバ２３３に入力する。
【００６４】
デインタリーバ２３３は、入力された信号をデインタリーブして、シンボルマッピング部２４に入力する。
【００６５】
なお、ＬＤＰＣ符号化回路２３２に入力されたフレーム構造にＨＤ−ＦＥＣのパリティビットが付加されていた場合、ＬＤＰＣ符号化回路２３２では、ＨＤ−ＦＥＣのパリティビットも情報ビットとして処理する。
【００６６】
図４に、誤り訂正符号化部２３のデインタリーバ２３３から出力されるフレーム構造を示す。図４のフレーム構造においては、クライアント入力信号が収容された情報ビット領域と硬判定パリティビット領域とを合わせて情報ビットとしている。当該情報ビットには、ＬＤＰＣパリティビット領域が付加されている。なお、要求される変調方式または伝送性能によって、誤り訂正符号の冗長度は異なるため、本実施の形態ではフレームフォーマットに関わるｋ，Ｎ（ｋ＞３０５９２，Ｎ＞ｋを満たす整数）を定めない。
【００６７】
誤り訂正符号化部２３から出力された信号は、シンボルマッピング部２４に入力され、ライン側で伝送するのにふさわしい形へ変換される。シンボルマッピング部２４の変換手法としては、多値化、多次元符号化、差動符号化などが含まれる。また、さらに、シンボルマッピング部２４の変換手法には、後段での処理に用いるパイロット（既知）信号の付加なども含まれる。シンボルマッピング部２４の出力信号は、波形整形部２５に入力される。
【００６８】
波形整形部２５では、入力された信号の疑似的なアナログ波形を、時間領域、周波数領域、もしくは、両領域で等化することで、波形整形をする。波形整形部２５の波形整形方法としては、例えばナイキストフィルタリング、アナログ部の帯域補償などがある。
【００６９】
波形整形部２５からの出力は、Ｄ／Ａ変換部２６によって、アナログ電気信号に変換される。Ｄ／Ａ変換部２６から出力されたアナログ電気信号は、光送信部２７にて光信号に変換され、光ファイバ等の伝送路へ送信される。
【００７０】
以上が、光送受信装置の送信側の動作である。次に、光送受信装置の受信側の動作について説明する。
【００７１】
受信側では、まず、光受信部３１に、光ファイバを経由して伝送された光信号が入力される。光受信部３１は、受信した当該光信号をアナログ電気信号に変換する。光受信部３１から出力されたアナログ電気信号は、Ａ／Ｄ変換部３２に入力される。
【００７２】
Ａ／Ｄ変換部３２では、入力されたアナログ電気信号がデジタル信号に変換される。当該デジタル信号は、波形歪補償部３３に入力される。
【００７３】
波形歪補償部３３では、当該デジタル信号に対して、伝送路や光アナログフロントエンドなどで受けた歪みを補償する処理を行う。歪み補償方法としては、例えば帯域補償、分散補償等の線形補償、ファイバ又は光素子による非線形補償、送受信光源の周波数オフセット、位相補償などがある。波形歪補償部３３からの出力は、タイミング検出部３４に入力される。
【００７４】
タイミング検出部３４では、タイミング検出され、フレームの先頭、あるいは、必要に応じてマルチフレームの先頭が検出され、アライメントされる。タイミング検出部３４からの出力は、尤度算出部３５に入力される。
【００７５】
尤度算出部３５では、補償された信号を受け、シンボルマッピングされた各ビットのＬＬＲを算出し、誤り訂正復号部３６へ入力する。
【００７６】
図５に、本実施の形態に係る誤り訂正復号部３６の構成の一例を示す。図５に示す例においては、誤り訂正復号部３６は、インタリーバ３６１と、ＬＤＰＣ畳み込み符号復号処理部３６２と、デインタリーバ３６３とを備えて構成されている。デインタリーバ３６３とインタリーバ３６１とは、ＬＤＰＣ畳み込み符号復号処理部３６２の両側に設けられている。誤り訂正復号部３６は、１種類の冗長度と符号長からなるＬＤＰＣ畳み込み符号の検査行列に基づいて、受信系列の復号処理を行う。以下に、誤り訂正復号部３６を構成する各構成について説明する。
【００７７】
ＬＤＰＣ畳み込み符号復号処理部３６２では、ライン側からのｎ×１００Ｇ（ｎは整数）の信号が入力され、ＯＴＵＣｎ構造のｎ×１００Ｇ（ｎは整数）の信号が出力される。
【００７８】
ＬＤＰＣ畳み込み符号復号処理部３６２は、図５に示すように、メモリ３６２１とＬＤＰＣ畳み込み符号復号演算回路３６２２とを備えている。
【００７９】
また、ＬＤＰＣ畳み込み符号復号処理部３６２は、制御回路１２にて制御される。ＬＤＰＣ畳み込み符号復号処理部３６２では、図６Ａに記載されるような検査行列を用いて復号処理を行う。以下、図６Ａを用いて、検査行列について説明する。
【００８０】
図６Ａにおいて、大外を囲っている四角６０は、ＬＤＰＣ畳み込み符号の検査行列７０（Ｍ行×Ｎ列）全体を示している。また、四角６０の中に記載された四角６１は、ＬＤＰＣ畳み込み符号の部分行列を示している。この部分行列を、以下では、小検査行列７１と呼ぶこととする。なお、四角６０で示されるＬＤＰＣ畳み込み符号の検査行列７０の行列要素は、小検査行列７１以外の部分は、すべて０である。
【００８１】
なお、小検査行列７１は、それ自体が検査行列になっている。ＬＤＰＣ畳み込み符号の検査行列７０は、基本となる小検査行列７１をＬＤＰＣ規則的構造で連結して構成したＬＤＰＣ畳み込み符号である。すなわち、図６Ａに示すように、複数の小検査行列７１を右下方向に斜めに並べるように結合することで、１つの大きな検査行列７０を構成する。隣接する小検査行列７１同士は、予め設定されたｋ行ずつずれている（ｋは、１以上の整数）。すなわち、小検査行列７１ａと小検査行列７１ｂとで説明すると、小検査行列７１ｂは、隣接する小検査行列７１ａに対して、下側にｋ行分シフトされている。このように、各小検査行列７１が、隣接する左側の小検査行列７１に対して下側にｋ行分だけシフトされるように結合されている。
【００８２】
小検査行列７１には、例えば擬似巡回（QC: Quasi-Cyclic）ＬＤＰＣ符号（以下、ＱＣ−ＬＤＰＣ符号とする）が適用できる。ここで、ＱＣ−ＬＤＰＣ符号について簡単に説明する。いま、小検査行列７１として、図６Ｂに示すＬＤＰＣ符号の検査行列Ｈを想定する。検査行列Ｈは、複数の区分行列Ａj,k（ブロック行列とも呼ばれる）から構成されている。ここで、ｊは０〜Ｊ−１で、Ｊは正の整数である。また、ｋは０からＫ−１で、Ｋは正の整数である。これらの区分行列Ａj,kを、巡回置換行列または零行列のいずれか一方に制限した場合、検査行列Ｈは、ＱＣ−ＬＤＰＣ符号となる。ＱＣ−ＬＤＰＣ符号は、検査行列の構成および回路実装が比較的容易であり、実用上よく用いられている。
【００８３】
巡回置換行列とは、単位行列を巡回シフトした行列である。図７Ａに、巡回置換行列の一例を記載する。図７Ａに示す巡回置換行列は、ｐ行×ｐ列の行列である。巡回置換行列のｘ行目のｙ列目の行列要素を（ｘ，ｙ）と表記した場合、行列要素（１，ｔ），（２、ｔ＋１），（３，ｔ＋２），・・・，（ｔ，ｐ）が、１である。また、行列要素（ｔ＋１，１），（ｔ＋２，２），・・・，（ｐ，ｔ−１）が、１である。それ以外の行列要素は、すべて、０である。このように、巡回置換行列においては、複数の単位行列が巡回シフトされている。巡回置換行列は、行列のサイズｐと行の右方向へのシフト値ａを用いて、Ｉp(a)で表される。Ｉp(0)は単位行列である。また、例えば、Ｉ5(1)は、図７Ｂに示す行列となる。従って、図７Ａの巡回置換行列は、行列のサイズがｐで、且つ、１行目のｔ列目の行列要素が「１」であるため、シフト値ａは「ｔ−１」となるので、Ｉp(t-1)と表される。
【００８４】
本実施の形態１において、誤り訂正復号部３６は、１以上の小検査行列７１にまたがるＷｉｎｄｏｗサイズのＷｉｎｄｏｗ８０を用いて、当該Ｗｉｎｄｏｗサイズ単位で、Ｗｉｎｄｏｗｅｄ復号処理を行う。図６Ａの例では、太点線で示されるように、５つの小検査行列７１にまたがったＷｉｎｄｏｗ８０を示している。具体的には、図６Ａの例では、Ｗｉｎｄｏｗ８０が、小検査行列７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅの５つの小検査行列７１を少なくとも部分的に含んでいる。なお、Ｗｉｎｄｏｗ８０に含まれる小検査行列７１の個数は５つに限定されるものではなく、１以上の任意の個数に設定してよい。
【００８５】
Ｗｉｎｄｏｗｅｄ復号処理では、Ｗｉｎｄｏｗ８０内において、列方向に、１行毎の復号を行う。すなわち、図６Ａの細点線で示すように、まず、Ｗｉｎｄｏｗ８０内の１番上の行８１の復号処理を行う。このとき、行８１には、小検査行列７１ａ，７１ｂ，７１ｃの各１行が含まれる。その後、下の行に向かって、１行ずつ、逐次的に処理を進めていく。そうして、Ｗｉｎｄｏｗ８０内の一番下の行まで処理が到達した場合に、再度、Ｗｉｎｄｏｗ８０の一番上の行８１に戻って、一番上の行８１から一番下の行まで順に復号処理を行う。このように、Ｗｉｎｄｏｗｅｄ復号処理では、１つのＷｉｎｄｏｗ８０内の各行に対して、繰り返し、復号処理を行う。
【００８６】
この繰り返しの回数を、以下では、復号繰り返し数ｉｔｒと呼ぶ。こうして、Ｗｉｎｄｏｗ８０に対する復号処理が、復号繰り返し数ｉｔｒの回数分、すべて、完了した場合、Ｗｉｎｄｏｗ８０の一番上の行８１に関し、その演算結果を出力するとともに、演算途中の中間値の廃棄を行う。
【００８７】
また、Ｗｉｎｄｏｗ８０の位置をシフトさせる。図８に、Ｗｉｎｄｏｗ８０のシフト後の位置を示す。図６Ａと図８とを比較すれば分かるように、図６Ａの状態から図８の状態になるように、Ｗｉｎｄｏｗ８０は、右下に向かってシフトされている。具体的には、Ｗｉｎｄｏｗ８０は、検査行列７１のｋ行分だけ下側にシフトされ、且つ、検査行列７１の総列分だけ右側にシフトされている。これにより、Ｗｉｎｄｏｗ８０から小検査行列７１ａが外れ、Ｗｉｎｄｏｗ８０内に、新しく、小検査行列７１ｆの一部が入力される。これが、新しいＷｉｎｄｏｗ８０となる。新しいＷｉｎｄｏｗ８０は、小検査行列７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅ，７１ｆの５つの小検査行列にまたがっている。こうして、新しいＷｉｎｄｏｗ８０に対して、上記の復号処理と同様の繰り返し復号処理を実行する。
【００８８】
ＬＤＰＣ畳み込み符号にＷｉｎｄｏｗｅｄ復号を適用した場合、その性能は、Ｗｉｎｄｏｗ８０のＷｉｎｄｏｗサイズの大きさに応じて向上する。一方で、Ｗｉｎｄｏｗサイズの拡大に従い、復号処理に要するメモリサイズを拡大する必要がある。また、上記復号方式は、復号繰り返し数ｉｔｒの増加に従い、性能が向上する。一方で、復号繰り返し数ｉｔｒの増加に従って、回路規模や消費電力が増加する。すなわち、性能を向上させるためには、Ｗｉｎｄｏｗサイズを大きくし、復号繰り返し数を増加させる必要があるが、その場合には、メモリのサイズや回路規模を大きくする必要がある。メモリのサイズや回路規模が大きい場合、回路実装が困難になる。そのため、回路規模の拡大抑制及び回路実装の容易性を確保しながら、性能を向上させることは難しい。従って、性能と、回路規模および回路実装とは、トレードオフの関係にある。
【００８９】
本実施の形態１においては、最小スループット時の最大実現可能なＷｉｎｄｏｗサイズに対応したメモリを有する構成をとる。こうして、誤り訂正復号部３６に入力されるスループットに応じて、Ｗｉｎｄｏｗサイズと復号繰り返し数とを、制御回路１２から変更することにより、複数のスループットに対応する。ここでは、Ｗｉｎｄｏｗサイズを、Ｗｉｎｄｏｗ８０の列方向の大きさとする。従って、図８の例では、Ｗｉｎｄｏｗ８０の列方向の大きさは、ちょうど１つの小検査行列７１が含まれる幅であるため、小検査行列７１の行数をｐ列とすると、Ｗｉｎｄｏｗ８０のＷｉｎｄｏｗサイズｗｉｎは「ｐ」となる。なお、本実施の形態においては、Ｗｉｎｄｏｗ８０の行方向の大きさは固定値とするが、これについても可変としてもよい。ちなみに、図８の例では、Ｗｉｎｄｏｗ８０の行方向の大きさは、ちょうど５つの小検査行列７１が含まれる幅であるため、小検査行列７１の列数をｐ列とすると、Ｗｉｎｄｏｗ８０の行方向の大きさは「ｐ×５」となっている。
【００９０】
さらに、本処理を、パイプライン処理にするためには、次の小検査行列７１の処理に必要な信号が揃ったタイミングで、現時点のＷｉｎｄｏｗ８０に対する復号処理を完了する必要がある。従って、各スループットに対するＷｉｎｄｏｗサイズｗｉｎと復号繰り返し数ｉｔｒの決定方法として、例えば最小スループット時のＷｉｎｄｏｗサイズの最大値を実装上優位なメモリサイズの最大値とし、Ｗｉｎｄｏｗサイズｗｉｎと復号繰り返し数ｉｔｒとの積が復号処理に必要な単位時間以下となる最大値とする方法が考えられる。しかしながら、本実施の形態１は、当該方法に、限定されず、他の方法でもよい。
【００９１】
図９は、Ｗｉｎｄｏｗ８０のＷｉｎｄｏｗサイズｗｉｎと復号繰り返し数ｉｔｒとに対するネット符号化利得の対応関係の一例を示す。Ｗｉｎｄｏｗサイズをｗｉｎとし、復号繰り返し数をｉｔｒとしたとき、横軸は（ｗｉｎ，ｉｔｒ）を示している。すなわち、（７，１）は、Ｗｉｎｄｏｗサイズｗｉｎが「７」で、復号繰り返し数ｉｔｒが「１回」であることを示す。このように、Ｗｉｎｄｏｗサイズｗｉｎと復号繰り返し数ｉｔｒとを適切に組み合わせることにより、回路構成は全く変更することなく、様々な粒度のスループットと誤り訂正性能に柔軟に対応できる。
【００９２】
従って、本実施の形態１においては、制御回路１２には、予め算出したＬＤＰＣ畳み込み符号復号処理部３６２の処理能力に対して、各スループットに対応した最大のＷｉｎｄｏｗサイズｗｉｎと復号繰り返し数ｉｔｒの組み合わせと、各組み合わせに対応したネット符号化利得がテーブルとして格納されており、制御回路１２は、システム又はユーザ１０からの設定を受けて、誤り訂正復号部３６に入力される信号のスループットに基づき、Ｗｉｎｄｏｗサイズｗｉｎと復号繰り返し数ｉｔｒとを決定する。なお、ＬＤＰＣ畳み込み復号処理部３６の処理能力とスループットに対する最大のＷｉｎｄｏｗサイズｗｉｎと復号繰り返し数ｉｔｒの組み合わせを定式化して、制御回路１２で算出するなど、当該方法に、限定されず、他の方法でもよい。
【００９３】
さらに、本実施の形態１においては、制御回路１２は、Ｗｉｎｄｏｗサイズｗｉｎと復号繰り返し数ｉｔｒとを決定する際に、スループットだけでなく、光送受信装置で受信される受信系列の各シンボルを構成する各ビットの誤り率も考慮する。
【００９４】
変調方式として、例えば、１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ等の多値変調方式を用いた場合、シンボルを構成する各ビットの誤り発生頻度、すなわち、誤り率に偏りが生じる。
【００９５】
図１０Ａに、１６ＱＡＭのコンスタレーションマッピングの一例を示す。１６ＱＡＭの各シンボルは、４ビットから構成され、［ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３］と表記されている。各ビットに対する“０”と“１”の配置に示すように、ビット群ｂ０，ｂ１は、ビット群ｂ２，ｂ３に比べて、“０”と“１”との間の遷移が少ない。そのため、ｂ０とｂ１とは誤り難いため、これらのビットは誤り率が低い。一方、ｂ２とｂ３とは誤り易いため、これらのビットは誤り率が高くなる。
【００９６】
このように、各シンボルを構成するビット毎、あるいは、ビット群ごとに、誤り率が異なる。そのため、本実施の形態１においては、制御回路１２は、多値変調方式ごとに、ビット毎またはビット群毎の誤り率を予め記憶しておき、ビット毎またはビット群毎の誤り率に対応したネット符号化利得を算出し、テーブルとして格納されているＷｉｎｄｏｗサイズｗｉｎと復号繰り返し数ｉｔｒの組み合わせを決定する。
【００９７】
同様に、図１０Ｂに、６４ＱＡＭのコンスレーションマッピングの一例を示す。６４ＱＡＭの各シンボルは６ビットから構成され、［ｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５］と表記されている。各ビットに対する“０”と“１”の配置に示すように、ビット群ｂ０，ｂ１は、ビット群ｂ４，ｂ５に比べて、“０”と“１”との間の遷移が少ない。そのため、ｂ０とｂ１とは誤り難いため、これらのビットは誤り率が低い。一方、ｂ４とｂ５とは誤り易いため、これらのビットは誤り率が高くなる。また、ｂ２とｂ３とは、誤り易さがその中間となるため、誤り率の値も中間値となる。
【００９８】
図１１Ａは、１６ＱＡＭにおけるＳＮＲに対する各ビットの誤り率の関係を示す特性図の一例である。例えば、図１１Ａの破線で示すように、ＳＮＲ１２ｄＢにおいて、誤り訂正後の各ビットの誤り率を、予め設定した閾値以下、例えば１０-15以下にしたい場合を考える。
【００９９】
そのために、制御回路１２は、ビットｂ０とｂ１とに対して、２×１０-2の誤り率を１０-15以下に訂正するための、Ｗｉｎｄｏｗサイズｗｉｎと復号繰り返し数ｉｔｒとを適宜選んで設定する。
【０１００】
また、同時に、制御回路１２は、ビットｂ２とｂ３とに対して、４×１０-2の誤り率を、閾値以下、例えば１０-15以下に訂正するための、Ｗｉｎｄｏｗサイズｗｉｎと復号繰り返し数ｉｔｒとを適宜選んで設定する。
【０１０１】
そのため、ビットｂ２とｂ３に対して復号演算回路とメモリとを多く割り当て、ビットｂ０とｂ１に対して復号演算回路とメモリとを少なく割り当てる。それにより、回路構成は全く変更することなく、様々な粒度のスループットと誤り訂正性能に柔軟に対応できる。
【０１０２】
同様に、図１１Ｂは、６４ＱＡＭにおけるＳＮＲ対ビット誤り率の関係を示す特性図の一例である。例えば、図１１Ｂの破線で示すように、ＳＮＲ１９ｄＢにおいて、誤り訂正後の誤り率を、予め設定した閾値以下、例えば１０-15以下にしたい場合を考える。
【０１０３】
そのために、制御回路１２は、ビットｂ０とｂ１とに対して、６×１０-3の誤り率を１０-15以下に訂正するための、Ｗｉｎｄｏｗサイズｗｉｎと復号繰り返し数ｉｔｒとを適宜選んで設定する。
【０１０４】
また、同時に、制御回路１２は、ビットｂ２とｂ３とに対して、１．５×１０-2のビット誤り率を１０-15以下に訂正するための、Ｗｉｎｄｏｗサイズｗｉｎと復号繰り返し数ｉｔｒとを適宜選んで設定する。
【０１０５】
また、同時に、制御回路１２は、ビットｂ４とｂ５とに対して、３×１０-2のビット誤り率を１０-15以下に訂正するための、Ｗｉｎｄｏｗサイズｗｉｎと復号繰り返し数ｉｔｒとを適宜選んで設定する。
【０１０６】
そのため、ビットｂ４とｂ５に対して復号演算回路とメモリとを多く割り当て、ビットｂ０とｂ１に対して復号演算回路とメモリとを少なく割り当て、ビットｂ２とｂ３に対してはその中間の規模の復号演算回路とメモリとを割り当てる。それにより、回路構成は全く変更することなく、様々な粒度のスループットと誤り訂正性能に柔軟に対応できる。
【０１０７】
以上のようにして、誤り訂正復号部３６で復号処理された信号は、Ｃｌｉｅｎｔ信号生成部３７に入力される。送信側にてＨＤ−ＦＥＣのパリティビットが付加されている場合には、Ｃｌｉｅｎｔ信号生成部３７において、ＨＤ−ＦＥＣの復号処理が行われる。復号処理が行われた信号は、各クライアント信号として取り出され、必要に応じてオーバヘッド等が付加され、クライアント信号として生成される。Ｃｌｉｅｎｔ信号生成部３７からの出力は、Ｃｌｉｅｎｔ  ＩＦ（ＯＵＴ）３８を介して、各クライアントモジュール等の外部機器へ出力される。
【０１０８】
このように、シンボルを構成する各ビットに対して、その誤り率に応じてＷｉｎｄｏｗサイズｗｉｎと復号繰り返し数ｉｔｒとを可変にする構成とすることで、回路構成は全く変更することなく、様々な粒度のスループットとマルチレベル符号化に対応でき、省回路規模で高い周波数利用効率を実現する。
【０１０９】
以上のように、本実施の形態１に係る光送受信装置は、ＬＤＰＣ符号で符号化された受信系列を復号するための誤り訂正復号装置から構成された誤り訂正復号部３６を備えている。誤り訂正復号部３６は、ＬＤＰＣ畳み込み符号の検査行列を用いた復号処理を行い、ＬＤＰＣ畳み込み符号の前記検査行列においては、複数の小検査行列７１がＬＤＰＣ規則的構造で結合されている。また、復号処理は、１以上の小検査行列７１にまたがるＷｉｎｄｏｗ８０を用いて、Ｗｉｎｄｏｗ単位で逐次的に復号していくＷｉｎｄｏｗｅｄ復号処理である。当該Ｗｉｎｄｏｗｅｄ復号処理は、復号繰り返し数の回数分だけ繰り返し実行される。
【０１１０】
本実施の形態１においては、Ｗｉｎｄｏｗ８０のＷｉｎｄｏｗサイズｗｉｎと復号繰り返し数ｉｔｒとは可変であり、誤り訂正復号部３６に接続された制御回路１２から入力される。
【０１１１】
制御回路１２は、光送受信装置で送受信される光信号のシンボルを構成する各ビットの誤り率と、誤り訂正復号部３６に入力されるスループットとに基づいて、Ｗｉｎｄｏｗサイズｗｉｎと復号繰り返し数ｉｔｒを決定する。
【０１１２】
これにより、本実施の形態１に係る光送受信装置は、Ｗｉｎｄｏｗサイズｗｉｎと復号繰り返し数ｉｔｒとを可変にし、多値変調方式毎に異なる各ビットの誤り率と、誤り訂正復号部３６に入力されるスループットとに応じて、Ｗｉｎｄｏｗサイズｗｉｎと復号繰り返し数ｉｔｒとを適宜変更する構成を有している。それにより、様々なスループットと様々な多値変調方式に対応可能となり、マルチレベル符号化に対応可能である。以上のように、本実施の形態１においては、Ｗｉｎｄｏｗサイズｗｉｎと復号繰り返し数ｉｔｒとを可変とする構成とすることで、回路構成は全く変更することなく、様々な粒度のスループットと様々な多値変調方式に対応でき、省回路規模および低消費電力で、高い周波数利用効率を実現する。
【０１１３】
また、本実施の形態１においては、１種類のＬＤＰＣ畳み込み符号の符号化を行えばよいので、省回路規模でマルチレベル符号化に対応した誤り訂正符号化を実現できる。
【０１１４】
さらに、シンボルを構成する各ビットに対して、符号長と冗長度が等しい誤り訂正符号を用いるので、クライアント信号の収容やシンボルマッピングの構成が複雑化しないため、省回路規模な光送受信装置を実現できる。
【０１１５】
なお、上記実施の形態１においては、１６ＱＡＭおよび６４ＱＡＭ変調方式に対するマルチレベル符号化について説明したが、８ＱＡＭまたはその他の変調方式において各ビットの誤り率が異なる変調方式に対しても同様な効果を奏する。
【０１１６】
実施の形態２．
本実施の形態２では、図１２を用いて、誤り訂正復号部３６の別の構成について説明する。実施の形態２と実施の形態１との差異は、誤り訂正復号部３６の構成のみであり、他の構成および動作は、実施の形態１と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。
【０１１７】
上述した実施の形態１では、図５に示すように、誤り訂正復号部３６に設けられたＬＤＰＣ畳み込み符号復号演算回路３６２２を、大きな１つの演算コア回路で構成している。このように、大きな１つの演算コア回路で構成した場合、回路の複雑性が増加する。任意のＷｉｎｄｏｗサイズｗｉｎ及び任意の復号繰り返し数ｉｔｒとした場合、その復号処理回路規模の見積もりが困難になるため、設計をやり直す必要が生じる場合がある。
【０１１８】
図１２は、本実施の形態２に係る誤り訂正復号部３６の構成を示す。図１２に示すように、本実施の形態２では、図５に示したＬＤＰＣ畳み込み符号復号演算回路３６２２の代わりに、２個以上の小規模な小回路規模復号演算回路３６２３が並列に配置されている。
【０１１９】
これらの小回路規模復号演算回路３６２３は、すべて、同じ回路構成で実現可能である。
【０１２０】
本実施の形態２においては、このように、図５のＬＤＰＣ畳み込み符号復号演算回路３６２２に比べて、小回路規模復号演算回路３６２３を複数設けた回路構成とすることで、以下の効果が得られる。例えば、１６ＱＡＭのｂ０とｂ１を処理するために小回路規模復号演算回路３６２３を少数割り当て、ｂ２とｂ３を処理するために小回路規模復号演算回路３６２３を多数割り当てる。こうすることで、Ｗｉｎｄｏｗサイズｗｉｎと復号繰り返し数ｉｔｒの制御を容易化することが可能となる。
【０１２１】
このように、本実施の形態２においては、マルチレベル符号化を行うビットあるいはビット郡ごとに、制御回路１２が、小回路規模復号演算回路３６２３を割り当てる個数を制御する制御方法を取る。
【０１２２】
本実施の形態においては、以上の構成とすることで、マルチレベル符号化に対応した誤り訂正復号部３６の回路規模／誤り訂正性能／スループットを柔軟に設計・構築・制御することが可能となる。
【０１２３】
以上のように、本実施の形態２においても、上記の実施の形態１と同様の効果が得られる。さらに、本実施の形態２においては、誤り訂正復号部３６を、２以上の小回路規模復号演算回路３６２３から構成するようにしたので、マルチレベル符号化に対応した誤り訂正復号部３６の回路規模／誤り訂正性能／スループットを柔軟に設計・構築することが可能となる。
【０１２４】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態１および実施の形態２では、ＬＤＰＣ畳み込み符号の復号演算処理において、Ｗｉｎｄｏｗサイズと復号繰り返し数をマルチレベル符号化におけるビットあるいはビット郡ごとに設定制御する構成を示した。しかしながら、ＬＤＰＣ畳み込み符号に限らず、例えば、ＬＤＰＣブロック符号の復号演算処理において、復号繰り返し数ｉｔｒをマルチレベル符号化におけるビットあるいはビット郡ごとに設定制御する構成としても同様な効果を奏する。
【符号の説明】
【０１２５】
１１，１２，１３  制御回路、２１  Ｃｌｉｅｎｔ  ＩＦ（ＩＮ）、２２  Ｃｌｉｅｎｔ信号収容部、２３  誤り訂正符号化部、２４  シンボルマッピング部、２５  波形整形部、２６  Ｄ／Ａ変換部、２７  光送信部、３１  光受信部、３２  Ａ／Ｄ変換部、３３  波形歪補償部、３４  タイミング検出部、３５  尤度算出部、３６  誤り訂正復号部、３７  Ｃｌｉｅｎｔ信号生成部、３８  Ｃｌｉｅｎｔ  ＩＦ（ＯＵＴ）、２３１，３６１  インタリーバ、２３２  誤り訂正符号処理部、２３３，３６３  デインタリーバ、３６２  ＬＤＰＣ畳み込み符号復号処理部、３６２１  メモリ、３６２２  ＬＤＰＣ畳み込み符号復号演算回路、３６２３  小回路規模復号演算回路。
【図１】
2019102621.tif 000003
【図２】
2019102621.tif 000004
【図３】
2019102621.tif 000005
【図４】
2019102621.tif 000006
【図５】
2019102621.tif 000007
【図６Ａ】
2019102621.tif 000008
【図６Ｂ】
2019102621.tif 000009
【図７Ａ】
2019102621.tif 000010
【図７Ｂ】
2019102621.tif 000011
【図８】
2019102621.tif 000012
【図９】
2019102621.tif 000013
【図１０Ａ】
2019102621.tif 000014
【図１０Ｂ】
2019102621.tif 000015
【図１１Ａ】
2019102621.tif 000016
【図１１Ｂ】
2019102621.tif 000017
【図１２】
2019102621.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月15日(2019.11.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
この発明は、１種類のＬＤＰＣ符号で送信系列を符号化する誤り訂正符号化装置と、前記ＬＤＰＣ符号で符号化された受信系列を復号する誤り訂正復号装置と、前記誤り訂正符号化装置及び前記誤り訂正復号装置を制御する制御回路とを備えた光送受信装置であって、前記誤り訂正符号化装置は、１種類の冗長度と符号長からなるＬＤＰＣ畳み込み符号の検査行列に基づいて前記送信系列の符号化処理を行い、前記誤り訂正復号装置は、前記ＬＤＰＣ畳み込み符号の前記検査行列に基づいて前記受信系列の復号処理を行い、前記ＬＤＰＣ畳み込み符号の前記検査行列は、複数の小検査行列がＬＤＰＣ規則的構造で結合され、前記復号処理は、１以上の前記小検査行列を少なくとも部分的に含むＷｉｎｄｏｗを用いて、Ｗｉｎｄｏｗ単位で逐次的に復号していくＷｉｎｄｏｗｅｄ復号処理であり、前記Ｗｉｎｄｏｗｅｄ復号処理は、復号繰り返し数の回数分だけ繰り返し実行されるものであって、前記誤り訂正復号装置に入力されるスループットに応じて、Ｗｉｎｄｏｗサイズと前記復号繰り返し数とを可変にし、前記Ｗｉｎｄｏｗサイズと前記復号繰り返し数とは前記制御回路から前記誤り訂正復号装置に入力され、前記制御回路は、前記受信系列を構成するシンボルのビット毎の誤り率と、前記誤り訂正復号装置に入力されるスループットとに応じて、前記Ｗｉｎｄｏｗサイズと前記復号繰り返し数とを決定する、光送受信装置である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１種類のＬＤＰＣ符号で送信系列を符号化する誤り訂正符号化装置と、前記ＬＤＰＣ符号で符号化された受信系列を復号する誤り訂正復号装置と、前記誤り訂正符号化装置及び前記誤り訂正復号装置を制御する制御回路とを備えた光送受信装置であって、
前記誤り訂正符号化装置は、１種類の冗長度と符号長からなるＬＤＰＣ畳み込み符号の検査行列に基づいて前記送信系列の符号化処理を行い、
前記誤り訂正復号装置は、前記ＬＤＰＣ畳み込み符号の前記検査行列に基づいて前記受信系列の復号処理を行い、
前記ＬＤＰＣ畳み込み符号の前記検査行列は、複数の小検査行列がＬＤＰＣ規則的構造で結合され、
前記復号処理は、１以上の前記小検査行列を少なくとも部分的に含むＷｉｎｄｏｗを用いて、Ｗｉｎｄｏｗ単位で逐次的に復号していくＷｉｎｄｏｗｅｄ復号処理であり、
前記Ｗｉｎｄｏｗｅｄ復号処理は、復号繰り返し数の回数分だけ繰り返し実行されるものであって、
前記誤り訂正復号装置に入力されるスループットに応じて、Ｗｉｎｄｏｗサイズと前記復号繰り返し数とを可変にし、
前記Ｗｉｎｄｏｗサイズと前記復号繰り返し数とは前記制御回路から前記誤り訂正復号装置に入力され、
前記制御回路は、前記受信系列を構成するシンボルのビット毎の誤り率と、前記誤り訂正復号装置に入力されるスループットとに応じて、前記Ｗｉｎｄｏｗサイズと前記復号繰り返し数とを決定する、
光送受信装置。
【請求項２】
１種類のＬＤＰＣ符号で送信系列を符号化する誤り訂正符号化部と前記ＬＤＰＣ符号で符号化された受信系列を復号する誤り訂正復号部とを備えた誤り訂正装置であって、
前記誤り訂正符号化部は、１種類の冗長度と符号長からなるＬＤＰＣ畳み込み符号の検査行列に基づいて前記送信系列の符号化処理を行い、
前記誤り訂正復号部は、前記ＬＤＰＣ畳み込み符号の前記検査行列に基づいて前記受信系列の復号処理を行い、
前記ＬＤＰＣ畳み込み符号の前記検査行列は、複数の小検査行列がＬＤＰＣ規則的構造で結合され、
前記復号処理は、１以上の前記小検査行列を少なくとも部分的に含むＷｉｎｄｏｗを用いて、前記Ｗｉｎｄｏｗ単位で逐次的に復号していくＷｉｎｄｏｗｅｄ復号処理であり、
前記Ｗｉｎｄｏｗｅｄ復号処理は、復号繰り返し数の回数分だけ繰り返し実行されるものであって、
前記誤り訂正復号部に入力されるスループットに応じて、Ｗｉｎｄｏｗサイズと前記復号繰り返し数とを可変にし、
前記Ｗｉｎｄｏｗサイズと前記復号繰り返し数とは、前記誤り訂正復号部に接続された外部の制御回路から入力され、
前記制御回路は、前記受信系列を構成するシンボルのビット毎の誤り率と、前記誤り訂正復号部に入力されるスループットとに応じて、前記Ｗｉｎｄｏｗサイズと前記復号繰り返し数とを決定する、
誤り訂正装置。
【国際調査報告】
2019102621.tif 000019
2019102621.tif 000020
2019102621.tif 000021
2019102621.tif 000022