(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１６ＱＡＭ信号の尤度を求める尤度生成装置であって、
前記１６ＱＡＭ信号の１６ＱＡＭ信号点をコンスタレーション図上にマッピングした際のＩ軸成分およびＱ軸成分のそれぞれの尤度との関係から前記各信号点の２ビットの尤度を生成する第１の尤度生成部と、
前記１６ＱＡＭ信号の１６ＱＡＭ信号点の前記２ビット以外の２ビットの尤度を、該信号点のＩ軸成分およびＱ軸成分を引数とし、コンスタレーション図を各ビットの取り得る値で領域分けしたルックアップテーブルでの該信号点の位置に従って生成する第２の尤度生成部と、
を備えた尤度生成装置。
【請求項２】
前記第２の尤度生成部の入力側に、１６ＱＡＭ信号点をコンスタレーション図の第１象限に回転させる第１象限回転部を備えた請求項１に記載の尤度生成装置。
【請求項３】
前記第１の尤度生成部の入力に、１シンボル前の受信信号を保持する遅延部を備える請求項１に記載の尤度生成装置。
【請求項４】
１６ＱＡＭ信号の尤度を求める尤度生成方法であって、
前記１６ＱＡＭ信号の１６ＱＡＭ信号点をコンスタレーション図上にマッピングした際のＩ軸成分およびＱ軸成分のそれぞれの尤度との関係から前記各信号点の２ビットの尤度を生成し、
前記１６ＱＡＭ信号の１６ＱＡＭ信号点の前記２ビット以外の２ビットの尤度を、該信号点のＩ軸成分およびＱ軸成分を引数とし、コンスタレーション図を各ビットの取り得る値で領域分けしたルックアップテーブルでの該信号点の位置に従って生成する、尤度生成方法。
【請求項５】
前記各信号点の前記２ビット以外の２ビットの尤度を生成する際に、１６ＱＡＭ信号点をコンスタレーション図の第１象限に回転させる請求項４に記載の尤度生成方法。
【請求項６】
前記各信号点の２ビットの尤度を生成する際に、前記１６ＱＡＭ信号に対して差動復号を行う請求項４に記載の尤度生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光伝送装置におけるＱＡＭ変調方式に係り、特に軟判定誤り訂正に用いられる尤度生成装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光伝送システムでは要求されるビットレートが上昇している。また電子デバイス技術の高速化、高度集積化に伴い、光信号の同期検波を行うデジタルコヒーレント方式が実現可能となり、ＱＰＳＫ(Quadrature Phase-Shift Keying)や、１６ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)等の多値変調復調技術が取り入れられている。【０００３】
従来採用されてきたＩＭ−ＤＤ(Intensity Modulated Direct Detection)やＤＰＳＫ(Differential Phase-Shift Keying)に対し、ＱＰＳＫや１６ＱＡＭといった多値変復調技術は、信号点間の間隔が短いため、同等の伝送距離ならびに信号速度を実現するためには、より高い信号対雑音比ＳＮＲ(Signal Noise Ratio)が求められる。【０００４】
このＳＮＲの不足を補うため、通常ＬＤＰＣ(Low Density Parity Check)符号といった強力な誤り訂正符号に信号のアナログ情報も利用する軟判定復号を組み合わせた誤り訂正復号方式が併用される。軟判定復号では、受信された信号点の位置から、信号点に割り当てられたビットの確からしさを示す尤度を算出し、誤り訂正を実施する。【０００５】
一方、無線通信分野では、多値変復調技術の適用が進んでおり、ＷｉＭＡＸ(Worldwide Interoperability for Microwave Access)やＬＴＥ(Long Term Evolution)といった多くの通信規格が制定されている。これらに同一の装置ならびにデバイスで対応するため、尤度算出回路も複数通信規格で共用化する構成が考えられている。【０００６】
例えば下記特許文献１では、ＷｉＭＡＸやＬＴＥにおいて、異なる信号点にマッピングされているビットを、受信信号を単純な回転または反転処置を加えることにより、同一の尤度生成回路にて処置し、必要とされるハードウェア量を軽減する方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５３９７４６９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光通信システムでは、ベースバンド周波数が数十ギガビットに及ぶことから、集積回路に求められるゲート規模は全体で数百ミリオンゲートに上る。このため、回路共有化は必須である。例えば、ＱＰＳＫでＩ(In-phase：同相)軸ならびにＱ(Quadrature：直交位相)軸に割りあてられる２ビットの尤度生成に使用される比較的処理量の小さい回路を、１６ＱＡＭの２組の２ビットの尤度生成と共用する方法がある。【０００９】
しかしビット割り当て方法によっては、ＱＰＳＫによる軟判定方法による近似では、１６ＱＡＭの２ビットの軟判定では誤差が生じ、所望の性能すなわち尤度の精度が得られないという問題がある。【００１０】
この発明は、１６ＱＡＭ等の多値ＱＡＭ尤度生成において回路規模の低減を行う際、尤度生成近似の誤差による尤度の精度の低下、さらには、例えば尤度生成装置の後段に軟判定誤り訂正部を設けた構成の場合に誤り訂正能力が劣化する課題を解決した尤度生成装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、１６ＱＡＭ信号の尤度を求める尤度生成装置であって、前記１６ＱＡＭ信号の１６ＱＡＭ信号点をコンスタレーション図上にマッピングした際のＩ軸成分およびＱ軸成分のそれぞれの尤度との関係から前記各信号点の２ビットの尤度を生成する第１の尤度生成部と、前記１６ＱＡＭ信号の１６ＱＡＭ信号点の前記２ビット以外の２ビットの尤度を、該信号点のＩ軸成分およびＱ軸成分を引数とし、コンスタレーション図を各ビットの取り得る値で領域分けしたルックアップテーブルでの該信号点の位置に従って生成する第２の尤度生成部と、を備えた尤度生成装置にある。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、回路規模を抑制しつつも尤度の精度の劣化を抑えた尤度生成装置等を提供できる。これにより例えば、伝送距離およびビットレートを向上させた光伝送装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】後段に軟判定誤り訂正部を設けたこの発明の実施の形態１による尤度生成装置の概略構成図である。
【図２】１６ＱＡＭ信号の信号点に対するビット割り当てを示すコンスタレーション図である。
【図３】ＱＰＳＫ信号の信号点に対するビット割り当てを示すコンスタレーション図である。
【図４】この発明に係るＱＰＳＫにおけるＩ軸と尤度値の関係を示す図である。
【図５】この発明に係る１６ＱＡＭのコンスタレーション図内でビット２を１と判定する領域を説明するための図である。
【図６】後段に軟判定誤り訂正部を設けたこの発明の実施の形態２による尤度生成装置の概略構成図である。
【図７】この発明に係る第１象限への回転後のビット割り当てを説明するための図である。
【図８】後段に軟判定誤り訂正部を設けたこの発明の実施の形態３による尤度生成装置の概略構成図である。
【図９】この発明による尤度生成装置をプロセッサで構成した場合の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明による尤度生成装置等を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、後段に軟判定誤り訂正部を設けたこの発明の実施の形態１による尤度生成装置の概略構成図である。ＱＰＳＫ尤度生成部１１は、受信された１６ＱＡＭ信号の信号点を入力として、ビット０(ｂ０)とビット１(ｂ１)の尤度を算出し、軟判定誤り訂正部１２に出力する。１６ＱＡＭ尤度生成部１３は、同様に受信された１６ＱＡＭ信号の信号点を入力として、ビット２(ｂ２)とビット３(ｂ３)の尤度を算出し、軟判定誤り訂正部１２に出力するＬＵＴ(Look-Up Table：ルックアップテーブル)である。
なお図１では１６ＱＡＭ信号の信号点が直接入力されるように示されている。１６ＱＡＭ信号の信号点の検出は、例えばＱＰＳＫ尤度生成部１１および１６ＱＡＭ尤度生成部１３の入力側に破線(図１，６，８参照)で示すように信号点検出部を設けて行ってよい。またＱＰＳＫ尤度生成部１１および１６ＱＡＭ尤度生成部１３がそれぞれ信号点検出部を含むようにしてもよい(以下同様)。
【００１６】
図２は、１６ＱＡＭ信号の信号点と割り当てられたビットの関係とを示すコンスタレーション図である。各信号点におけるビット割り当ては図１でのビット{ｂ０，ｂ１，ｂ２，ｂ３}とする。
【００１７】
図３は、一般的なＱＰＳＫの信号点と割り当てられたビットの関係を示すコンスタレーション図である。各信号点におけるビット割り当ては図１でのビット{ｂ０，ｂ１}とする。また図４は、ＱＰＳＫの例えばＩ(同相)軸と尤度値の関係を示す図である。図３に示すように、ＱＰＳＫではＩ(同相)軸またはＱ(直交位相)軸を挟んでビットの１または０の判定が分けられる。これにより図４に示すように、Ｉ軸成分またはＱ軸成分(図４はＩ軸の場合を示す)のみにより尤度値の算出が可能となる。図２に示すように、１６ＱＡＭにおいても、コンスタレーション図上でｂ０はＩ軸に割り当てられ、ｂ１はＱ軸に割り当てられ、ＱＰＳＫと同一であることから、これらのビットは単純な回路によりＱＰＳＫ尤度生成部１１により、算出することが可能である。
【００１８】
１６ＱＡＭ尤度生成部１３はＬＵＴにより構成され、入力された信号点のＩ軸座標ならびにＱ軸座標を引数とし、尤度値を算出する。図５にｂ２が１と判定される領域を網掛けにて示す。コンスタレーション図内で二次元上に分布するため、ＱＰＳＫ尤度生成のような単純な回路では構成できない。この実施の形態ではＬＵＴにより、全座標に対し最適な尤度を出力することができる。
【００１９】
すなわち、第１の尤度発生部であるＱＰＳＫ尤度生成部１１は、１６ＱＡＭ信号の１６ＱＡＭ信号点をコンスタレーション図上にマッピングした際のＩ軸成分およびＱ軸成分のそれぞれの尤度との関係から各信号点の２ビットの尤度を生成する。
第２の尤度発生部である１６ＱＡＭ尤度生成部１３は、１６ＱＡＭ信号の１６ＱＡＭ信号点の上記２ビット以外の２ビットの尤度を、該信号点のＩ軸成分およびＱ軸成分を引数とし、コンスタレーション図を各ビットの取り得る値で領域分けしたルックアップテーブルでの該信号点の位置に従って生成する。
【００２０】
この実施の形態により、１６ＱＡＭの尤度生成回路(１３)を、一部をＱＰＳＫ尤度生成回路を共用することにより、回路規模を抑制しつつも、尤度の精度を保つことができる。またさらに、例えば尤度生成装置の後段に軟判定誤り訂正部を設けた構成の場合に、誤り訂正復号能力を劣化させないという効果が得られる。
【００２１】
実施の形態２．
図６は、後段に軟判定誤り訂正部を設けたこの発明の実施の形態２による尤度生成装置の概略構成図である。図６において、第１象限回転部６１は、１６ＱＡＭ信号の信号点が存在する象限を入力として、
信号点が第１象限に存在する場合は、透過させ、
第２象限に存在する場合は、Ｉ軸を反転させた後にＩ軸とＱ軸を交換し、
第３象限に存在する場合は、Ｉ軸とＱ軸を反転させ、
第４象限に存在する場合は、Ｑ軸を反転させた後にＩ軸とＱ軸を交換し、
１６ＱＡＭ尤度生成部１３に出力する。
【００２２】
図７は上述の第１象限への回転後の各信号点の第１象限での位置を示している。図７の(ａ)は第２象限に存在する場合に、Ｉ軸を反転させた後にＩ軸とＱ軸を交換させる、すなわち第２象限から第１象限への回転後の信号点位置、(ｂ)は第３象限に存在する場合に、Ｉ軸とＱ軸を反転させる、すなわち第３象限から第１象限への回転後の信号点位置、(ｃ)は第４象限に存在する場合に、Ｑ軸を反転させた後にＩ軸とＱ軸を交換させる、すなわち第４象限から第１象限への回転後の信号点位置を示す。
【００２３】
また、網掛け部はｂ２が１と判定される領域を示す。各象限からの回転後のｂ２ならびにｂ３位置は一致している。また回転前に隣接する象限に存在するｂ２ならびにｂ３の領域も同一であることから、同一のＬＵＴを使用することができる。回転後の座標はＩ軸およびＱ軸ともに０以上の値に限られることから、必要とするＬＵＴの引数は４分の１に抑えることができる。
【００２４】
この実施の形態により、１６ＱＡＭの尤度生成回路(１３)に必要とされるＬＵＴの規模をさらに抑制することができるという効果が得られる。
【００２５】
実施の形態３．
図８は、後段に軟判定誤り訂正部を設けたこの発明の実施の形態３による尤度生成装置の概略構成図である。第１の実施の形態に加え、遅延部８１は１シンボル前の受信１６ＱＡＭ信号を保持し、ＱＰＳＫ尤度生成部１１へ出力する。
【００２６】
本尤度生成装置への信号の出力側(符号化側)では、１シンボル前の１６ＱＡＭ信号と現シンボルの位相差に送信データ系列を割り当てる差動符号化を行う。ＱＰＳＫ尤度生成部１１は現シンボルと１シンボル前のデータを入力し、そこからＬＵＴを用いてシンボル位相の回転量から、尤度を算出する、すなわち差動復号を行う。
【００２７】
この実施の形態により、回路規模を抑制しつつも、尤度の精度を保ち、位相スリップに耐性のある差動符号化に対応した１６ＱＡＭ尤度生成ができるという効果が得られる。またさらに、例えば尤度生成装置の後段に軟判定誤り訂正部を設けた構成の場合に、誤り訂正復号能力を劣化させないという効果が得られる。
【００２８】
この発明は、１００Ｇ／ｓ以上のビットレートを必要とする、多値変復調方式を採用する光通信装置においても、適用させることができる。
【００２９】
なお上記説明では、この発明による尤度生成装置をディジタル回路として構成する場合について説明した。このディジタル回路は例えば１つまたは複数のＬＳＩ(large‐scale integration)で構成される。また１つまたは複数のＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)等でも構成することができる。さらにＬＳＩ、ＦＰＧＡを組み合わせて構成してもよい。
１６ＱＡＭ尤度生成部１３は、ディジタル回路のＬＵＴとして構成され得る。またＱＰＳＫ尤度生成部１１の実施の形態３におけるＬＵＴを構成する部分も、ディジタル回路のＬＵＴで構成され得る。
図１，６，８に示す各部をそれぞれどのように振り分けてＬＳＩ、ＦＰＧＡを形成するかは、アプリケーションに併せて決めればよい。
【００３０】
またこの発明による尤度生成装置はプロセッサでも構成可能である。その際の概略構成図を図９に示す。図９は基本的なプロセッサ１００の構成図である。ＣＰＵ１０１が不揮発性のＲＯＭ１０２に格納されたプログラムに従って上述の信号処理等を行う。信号処理の途中結果等は揮発性のＲＡＭ１０３に一時記憶される。そして１６ＱＡＭ信号または１６ＱＡＭ信号点がインターフェース(Ｉ／Ｆ)１０４を介して入力され、求めた尤度信号はインターフェース(Ｉ／Ｆ)１０５を介して軟判定誤り訂正部１２へ出力される。
この場合、図１，６，８に示された各機能部分が、ＲＯＭ１０２に格納されたプログラムに従ってＣＰＵ１０１で行われる処理の機能ブロックを示す。またＬＵＴは例えばＲＯＭ１０２に予め格納され参照される。
このようにこの発明による尤度生成装置をプロセッサで構成した場合、回路規模に代えて、演算量を抑制しつつも尤度の精度の劣化を抑えた尤度生成装置等を提供できる。これにより同様に例えば、伝送距離およびビットレートを向上させた光伝送装置が実現できる。
【００３１】
なお一般的にはディジタル回路の場合も、プロセッサの場合も、軟判定誤り訂正部１２等が一体に構成される。
【産業上の利用の可能性】
【００３２】
この発明による尤度生成装置は、種々の分野で使用されている光伝送装置における１６ＱＡＭ信号の尤度を求める尤度生成装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１１  ＱＰＳＫ尤度生成部、１２  軟判定誤り訂正部、１３  １６ＱＡＭ尤度生成部、６１  第１象限回転部、８１  遅延部、１００  プロセッサ、１０１  ＣＰＵ、１０２  ＲＯＭ、１０３  ＲＡＭ、１０４，１０５インターフェース(Ｉ／Ｆ)。
【図１】
0005976252.tif 000002
【図２】
0005976252.tif 000003
【図３】
0005976252.tif 000004
【図４】
0005976252.tif 000005
【図５】
0005976252.tif 000006
【図６】
0005976252.tif 000007
【図７】
0005976252.tif 000008
【図８】
0005976252.tif 000009
【図９】
0005976252.tif 000010