(57)【要約】【課題】半導体のディジタル演算に全面的に依存せずに高速な復号処理を行う。【解決手段】送信される全ての種類の受信信号と各受信信号より派生する誤りパターンのビット列を並列化し、受信信号とその誤りパターンからなる受信パターンの領域を夫々識別可能な状態で配置することにより二次元像とした受信パターン像をフーリエ変換して得られる像の共役像を透光性素材に転写してマッチド・フィルタ３を作成し、受信信号のビット列を二次元像とした受信信号像をコヒーレント光を光源として受信信号像生成部１よりレンズ２を介してマッチド・フィルタ３に照射し、該マッチド・フィルタ３の出力像をレンズ４を介してスクリーン５に結像させると、受信信号像のパターンと一致する像のある領域に最高輝度の点像が生じるので、これから受信信号を推定し、伝送情報の復号を行う。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送情報を含む複数ビットのディジタル信号を受信し、受信信号のビット列を二次元像とした受信信号像を生成し、
送信される全ての種類の適正信号と各適正信号より派生する誤りパターンの各ビット列を二次元像とし、任意の適正信号とその誤りパターンの二次元像群からなる受信パターン領域を各適正信号毎に夫々識別可能な状態で配置することにより受信パターン像を生成し、
上記受信信号像と上記受信パターン像との間の相関計算を光信号処理により行って、強度分布が受信信号像と受信パターン像の相互相関に比例する相関投影像を取得し、
上記相関投影像に現れる最高輝度の点が含まれる領域と上記受信パターン像における各受信パターン領域との対応関係に基づいて送信された適正信号を推定し、該適正信号より伝送情報を特定するようにしたことを特徴とするディジタル信号復号方法。
【請求項２】
上記受信信号像をフーリエ変換した像と上記受信パターン像をフーリエ変換し共役をとった像に、コヒーレント光を光源とした受信信号像を重ね合わせ、この重ね合わせ像をフーリエ変換して相関投影像を取得するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のディジタル信号復号方法。
【請求項３】
インコヒーレント光を光源とした受信信号像を、上記受信パターン像を記録した透光性素材に照射して、相関投影像を取得するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のディジタル信号復号方法。
【請求項４】
上記受信信号像の生成は、シリアルの光信号として伝送されるディジタル信号を並列化して、受信信号のビット列を二次元像とするようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のディジタル信号復号方法。
【請求項５】
上記ディジタル信号の並列化は、シリアルの光信号として伝送されるディジタル信号をビット数に等しい光ファイバに分岐させ、光ファイバ毎に伝送遅延時間を調整して行うようにしたことを特徴とする請求項４に記載のディジタル信号復号方法。
【請求項６】
上記受信信号の各ビット位置に応じて各々異なる図像形態を適用した二次元像を受信信号像として生成し、
上記受信信号像の生成に用いる図像形態を各ビット列に適用して生成した受信パターン像を用いて、受信信号像と受信パターン像との間の相関計算を行うことで、像のマッチング精度を高めるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載のディジタル信号復号方法。
【請求項７】
伝送情報を含む複数ビットのディジタル信号を受信し、受信信号のビット列を二次元像とした受信信号像を生成する受信信号像生成手段と、送信される全ての種類の適正信号と各適正信号より派生する誤りパターンの各ビット列を二次元像とし、任意の適正信号とその誤りパターンの二次元像群からなる受信パターン領域を各適正信号毎に夫々識別可能な状態で配置することにより生成した受信パターン像と、上記受信信号像生成手段からの受信信号像との間の相関計算を光信号処理により行い、強度分布が受信信号像と受信パターン像の相互相関に比例する相関投影像を取得する空間周波数フィルタリング手段と、
上記空間周波数フィルタリング手段により取得された相関投影像に現れる最高輝度の点が含まれる領域と上記受信パターン像における各受信パターン領域との対応関係に基づいて送信された適正信号を推定し、該適正信号より伝送情報を特定する復号処理手段と、
を備えることを特徴とするディジタル信号復号装置。
【請求項８】
上記受信信号像生成手段は、コヒーレント光を光源として受信信号像を生成するものとし、
上記空間周波数フィルタリング手段は、
上記受信信号像生成手段からの受信信号像をフーリエ変換する第１レンズと、上記受信パターン像をフーリエ変換して得られる像の共役像を透光性素材に転写してなるマッチド・フィルタと、
上記第１レンズを経てフーリエ変換された受信信号像が上記マッチド・フィルタを透過することで得られる重ね合わせ像をフーリエ変換する第２レンズと、
から構成し、上記第２レンズを経てフーリエ変換された重ね合わせ像を相関投影像として取得するようにしたことを特徴とする請求項７に記載のディジタル信号復号装置。
【請求項９】
上記受信信号像生成手段は、インコヒーレント光を光源として受信信号像を生成するものとし、
上記空間周波数フィルタリング手段は、
上記受信パターン像を透光性素材に記録した相関フィルタに上記受信信号像を照射して、相関投影像を取得するようにしたことを特徴とする請求項７に記載のディジタル信号復号装置。
【請求項１０】
上記受信信号像生成手段は、受信したシリアル信号の各ビットを並列化してパラレル信号として出力する直／並列変換機能部と、該直／並列変換機能部からのパラレル信号に基づいて二次元像を表示する表示機能部と、から成ることを特徴とする請求項７〜請求項９の何れか１項に記載のディジタル信号復号装置。
【請求項１１】
上記受信信号像生成手段の直／並列変換機能部は、光信号として伝送されるディジタル信号をビット数に等しい光ファイバに分岐させ、光ファイバ毎に伝送遅延時間を調整し、光信号を並列化するようにしたことを特徴とする請求項１０に記載のディジタル信号復号装置。
【請求項１２】
上記受信信号像生成手段は、ビット位置に応じて各々異なる図像形態を適用した二次元像よりなる受信信号像を生成するものとし、
上記空間周波数フィルタリング手段は、上記受信信号生成手段が用いる図像形態を各ビット列に適用して生成した受信パターン像を用いることで、像のマッチング精度を高めるようにしたことを特徴とする請求項７〜請求項１１の何れか１項に記載のディジタル信号復号装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誤り訂正符号化されたディジタル信号を復号する方法および装置に関するものであり、より詳細には、光信号処理技術を用いることにより符号化されたディジタル信号を高速に復号するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在のマルチメディア社会においては膨大な情報量を高速に処理することが求められている。情報はディジタル化されて記録・伝送される。記録・伝送する際には、信号の記録・伝送誤りをなくすために信号を誤り訂正符号化する。そして、読み出し・受信する際には、受信信号を復号して情報を取り出している。従来の復号処理には、半導体を使用したディジタル装置が用いられている。例えば、ハフマン符号のような可変長符号を復号する可変長符号復号化装置として、２種類のルックアップテーブルを設けておき、可変長符号の符号長に応じていずれか一方のルックアップテーブルを選択してシンボル値への復号を行い、復号化速度を高速化したり、ルックアップテーブルの容量を小さくするものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−７７０６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術の手法は、固定長符号の復号においては復号化速度を高められないと共に、復号化速度を数十倍、数百倍と言ったオーダーで向上させ得る技術ではない。結局、半導体を使用したディジタル処理においては、処理時間や処理量に限界があり、増大する伝送量に対応する上での根本的な解決にはならないのである。
【０００５】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたもので、半導体装置を用いたディジタル演算に全面的に依存せずに高速な復号処理を行うことが可能なディジタル信号復号方法およびディジタル信号復号装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、伝送情報を含む複数ビットのディジタル信号を受信し、受信信号のビット列を二次元像とした受信信号像を生成し、送信される全ての種類の適正信号と各適正信号より派生する誤りパターンの各ビット列を二次元像とし、任意の適正信号とその誤りパターンの二次元像群からなる受信パターン領域を各適正信号毎に夫々識別可能な状態で配置することにより受信パターン像を生成し、上記受信信号像と上記受信パターン像との間の相関計算を光信号処理により行って、強度分布が受信信号像と受信パターン像の相互相関に比例する相関投影像を取得し、上記相関投影像に現れる最高輝度の点が含まれる領域と上記受信パターン像における各受信パターン領域との対応関係に基づいて送信された適正信号を推定し、該適正信号より伝送情報を特定するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、上記請求項１に記載のディジタル信号復号方法において、上記受信信号像をフーリエ変換した像と上記受信パターン像をフーリエ変換し共役をとった像に、コヒーレント光を光源とした受信信号像を重ね合わせ、この重ね合わせ像をフーリエ変換して相関投影像を取得するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る発明は、上記請求項１に記載のディジタル信号復号方法において、インコヒーレント光を光源とした受信信号像を、上記受信パターン像を記録した透光性素材に照射して、相関投影像を取得するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に係る発明は、上記請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のディジタル信号復号方法において、上記受信信号像の生成は、シリアルの光信号として伝送されるディジタル信号を並列化して、受信信号のビット列を二次元像とするようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る発明は、上記請求項４に記載のディジタル信号復号方法において、上記ディジタル信号の並列化は、シリアルの光信号として伝送されるディジタル信号をビット数に等しい光ファイバに分岐させ、光ファイバ毎に伝送遅延時間を調整して行うようにしたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に係る発明は、上記請求項１〜請求項５の何れか１項に記載のディジタル信号復号方法において、上記受信信号の各ビット位置に応じて各々異なる図像形態を適用した二次元像を受信信号像として生成し、上記受信信号像の生成に用いる図像形態を各ビット列に適用して生成した受信パターン像を用いて、受信信号像と受信パターン像との間の相関計算を行うことで、像のマッチング精度を高めるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に係る発明は、伝送情報を含む複数ビットのディジタル信号を受信し、受信信号のビット列を二次元像とした受信信号像を生成する受信信号像生成手段（例えば、受信信号像生成部１）と、送信される全ての種類の適正信号と各適正信号より派生する誤りパターンの各ビット列を二次元像とし、任意の適正信号とその誤りパターンの二次元像群からなる受信パターン領域を各適正信号毎に夫々識別可能な状態で配置することにより生成した受信パターン像と、上記受信信号像生成手段からの受信信号像との間の相関計算を光信号処理により行い、強度分布が受信信号像と受信パターン像の相互相関に比例する相関投影像を取得する空間周波数フィルタリング手段と、上記空間周波数フィルタリング手段により取得された相関投影像に現れる最高輝度の点が含まれる領域と上記受信パターン像における各受信パターン領域との対応関係に基づいて送信された適正信号を推定し、該適正信号より伝送情報を特定する復号処理手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８に係る発明は、上記請求項７に記載のディジタル信号復号装置において、上記受信信号像生成手段は、コヒーレント光を光源として受信信号像を生成するものとし、上記空間周波数フィルタリング手段は、上記受信信号像生成手段からの受信信号像をフーリエ変換する第１レンズ（２）と、上記受信パターン像をフーリエ変換して得られる像の共役像を透光性素材に転写してなるマッチド・フィルタ（３）と、上記第１レンズを経てフーリエ変換された受信信号像が上記マッチド・フィルタを透過することで得られる重ね合わせ像をフーリエ変換する第２レンズ（４）と、から構成し、上記第２レンズを経てフーリエ変換された重ね合わせ像を相関投影像として取得するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９に係る発明は、上記請求項７に記載のディジタル信号復号装置において、上記受信信号像生成手段は、インコヒーレント光を光源として受信信号像を生成するものとし、上記空間周波数フィルタリング手段は、上記受信パターン像を透光性素材に記録した相関フィルタに上記受信信号像を照射して、相関投影像を取得するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０に係る発明は、上記請求項７〜９の何れか１項に記載のディジタル信号復号装置において、上記受信信号像生成手段は、受信したシリアル信号の各ビットを並列化してパラレル信号として出力する直／並列変換機能部と、該直／並列変換機能部からのパラレル信号に基づいて二次元像を表示する表示機能部と、から成ることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１１に係る発明は、上記請求項１０に記載のディジタル信号復号装置において、上記受信信号像生成手段の直／並列変換機能部は、光信号として伝送されるディジタル信号をビット数に等しい光ファイバに分岐させ、光ファイバ毎に伝送遅延時間を調整し、光信号を並列化するようにしたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１２に係る発明は、上記請求項７〜請求項１１の何れか１項に記載のディジタル信号復号装置において、上記受信信号像生成手段は、ビット位置に応じて各々異なる図像形態を適用した二次元像よりなる受信信号像を生成するものとし、上記空間周波数フィルタリング手段は、上記受信信号生成手段が用いる図像形態を各ビット列に適用して生成した受信パターン像を用いることで、像のマッチング精度を高めるようにしたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面に基づいて、本発明に係るディジタル信号復号方法および該方法を具現化したディジタル信号復号装置の実施形態を説明する。先ずは、ディジタル信号を瞬時に復号できる復号方法の原理を説明する。
【００１９】
送信側で誤り訂正符号化されたｍ種類の適正信号である各送信語Ｃｉ１（ｉ＝１，２，…、ｍ）と、各送信語から発生する（ｎ−１）種類の誤りパターンＣｉｊ（ｊ＝２，３，…，ｎ）とから、全ての受信パターンを含む全体集合Ｕを構成し、各送信語Ｃｉ１とその誤りパターンＣｉ２〜Ｃｉｎによって各送信語に対応したサブ集合ｕｉ　を構成する。この関係を示すのが表１である。
【００２０】
【表１】
2004133345.tif 000003
【００２１】
そして、パターン照合による信号複合方法とは、受信信号Ｃｒ　と全体集合Ｕの全要素との相関値を計算して、相関が最大になるＵの要素Ｃｉｊが属するサブ集合ｕｉ　の送信語Ｃｉ１が、送信された適正信号であると推定する方法である。例えば、受信信号Ｃｒ　との相関が最も高かった全体集合Ｕの要素がＣ３３の場合、Ｃ３３が属するサブ集合ｕ３　の送信語Ｃ３１が送信された適正信号であると推定するのである。
【００２２】
以下、より具体的なパターン照合による信号複合方法を説明する。ここでは、３ビットの情報（００１，０１０，０１１，１００，１０１，１１０，１１１）の送受信を考える。情報（００１，０１０，…，１１１）と受信パターンとの対応は図１の復号表に示す如きもので、それぞれの情報に３個の冗長ビットを付加して生成した送信語（００１１１０，０１０１０１，０１１０１１，１０００１１，１０１１０１，１１０１１０，１１１０００）が送信される。これらが、送信される全ての種類の適正信号である。なお、図１における送信語は、右が第１ビットで、左が第６ビットである。
【００２３】
また、この図１において、各送信語の下に列記した誤りパターン群は、雑音により各送信信号の一部ビットが変化したものである。そして、送信語（適正信号）と各送信語より派生する誤りパターンを合わせて受信パターンとしておき、実際の受信信号がどの受信パターン列に属するかを判定し、その判定した受信パターン列の送信語（適正信号）が送信された蓋然性が高いと考える。このように、送信語と誤りパターンを一括りの受信パターンと考え、受信信号がどの受信パターンに含まれるかで送信された適正信号を推定し、その適正信号から送信情報を特定するのがパターン照合による信号復号である。
【００２４】
例えば、受信信号と全ての受信パターンとの相関値を計算した結果、或る誤りパターン（図１中、四角枠で囲った誤りパターンである１０１０１１）との相関が最大値をとった場合、この誤りパターンは送信語が１０００１１であるｄ列に属しているので、送信された適正信号が１０００１１であると推定し、この適正信号から送信情報は１００であると特定する。このように、誤りパターン群と送信語とを合わせて一つの受信パターンとして捉えることにより、本来の送信信号にビット誤りが生じていても、別途誤り検出処理などを行うことなく、適正な受信情報を即座に特定することが可能となる。
【００２５】
ところで、実際の受信信号と受信パターンとの照合を行うとき、両者の相関値が最大になるのは、受信パターンと実際の受信信号が一致するときであるから、受信信号と全ての受信パターンとの間で相関演算を行い、最も高い演算値のある領域の情報を受信情報とすれば良い。すなわち、受信信号を文字列などグラフィカルな情報に置き換え、全ての受信パターンも同様にグラフィカルな情報に置き換えて二次元面に配列し、相関演算によって両者のパターン照合を行えば、受信信号のグラフィカルパターンと一致する受信パターンのグラフィカルパターンのある領域を特定でき、当該領域に対応する情報が既知であれば、その情報を受信情報として特定できる。
【００２６】
上記のような受信信号と受信パターンとの相関計算を既存のコンピュータで行っていたのでは、到底高速化を期すことはできない。そこで、本実施形態に係るディジタル信号復号方法においては、受信信号と複数ある受信パターンとの一致を求める相関計算を光情報処理を用いて瞬時に行い、一致した受信パターンから適正な受信信号を特定することで、極めて高速なディジタル信号復号を実現可能とした点に大きな技術的特徴がある。
【００２７】
すなわち、本実施形態に係るディジタル信号復号方法では、“受信信号のビット列をまとめて１個のグラフィカルパターンとして表示した受信信号像をもとに得られる光波”を得るべく、伝送情報を含む複数ビットのディジタル信号を受信し、受信信号のビット列を二次元像とした受信信号像を生成し、また、“全ての受信パターンを網羅した復号表からつくられる受信パターン像をもとに得られる光波”を得るべく、送信される全ての種類の適正信号と各適正信号より派生する誤りパターンの各ビット列を二次元像とし、任意の適正信号とその誤りパターンの二次元像群からなる受信パターン領域を各適正信号毎に夫々識別可能な状態で配置することにより受信パターン像を生成し、この受信パターン像と上記受信信号像との間の相関計算を光信号処理により行って、強度分布が受信信号像と受信パターン像の相互相関に比例する相関投影像を取得し、この相関投影像に現れる最高輝度の点が含まれる領域と上記受信パターン像における各受信パターン領域との対応関係に基づいて送信された適正信号を推定し、該適正信号より伝送情報を特定するのである。
【００２８】
なお、２つの像の相互相関を求める装置は、光学的相関計と呼ばれて、種々のものが提案されており、受信信号像と受信パターン像とから相関投影像を取得するための手法は特に限定されるものではないが、コヒーレント光を用いて相関投影像を取得する場合とインコヒーレント光を用いて相関投影像を取得する場合の具体的手法について、それぞれ一例を示しておく。
【００２９】
受信信号像の光波がコヒーレントな場合は、受信信号像（振幅分布）をレンズでフーリエ変換し、上記受信パターン像（振幅分布）をフーリエ変換した像の共役像をとり作成したマッチド・フィルタを透過させ、その透過像（「受信信号像のフーリエ変換像」と「受信パターン像をフーリエ変換し共役をとった像」との重ね合わせ像）をレンズでフーリエ変換し、その結像を相関投影像として用いればよい。このように、コヒーレント光を用いる場合は、光信号処理のための構成が複雑となる反面、相関投影像に現れる最高輝度の光点（最も相関の高い部位）が明瞭となり、適正信号（送信側より送信された適正な信号）の誤認を抑制し、極めて信頼性の高い復号処理を実現できる。
【００３０】
一方、受信信号像の光波がインコヒーレントな場合は、受信パターン像（強度分布）を転写した透光性フィルム（相関フィルタ）に受信信号像（強度分布）を照射し、その結像を相関投影図として用いればよい。このように、インコヒーレント光を用いる場合は、相関投影像に現れる最高輝度の光点（最も相関の高い部位）が多少ぼやけてしまう反面、光信号処理のための構成が単純で済むという利点がある。なお、インコヒーレント光を用いる場合は、各像の間の距離や像の大きさ等に配慮する必要があるものの、適宜な位置にレンズを配して焦点距離を調整する等の周知技術を適宜用いればよい。
【００３１】
次に、上述したディジタル信号復号方法を具現化したディジタル信号復号装置の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３２】
図２は、コヒーレント光を用いた第１実施形態に係るディジタル信号復号装置の全体構成の概略を示す斜視図である。同図において、「伝送情報を含む複数ビットのディジタル信号を受信し、受信信号のビット列を二次元像とした受信信号像を生成する受信信号像生成手段」としての受信信号像生成部１の画像出力側には、「受信信号像生成手段からの受信信号像をフーリエ変換する第１レンズ」としてのレンズ２を設け、このレンズ２の光出力側には、マッチド・フィルタ３を設けてある。
【００３３】
なお、マッチド・フィルタ３は、送信される全ての種類の適正信号と各適正信号より派生する誤りパターンの各ビット列を二次元像とし、任意の適正信号とその誤りパターンの二次元像群からなる受信パターン領域を各適正信号毎に夫々識別可能な状態で配置することにより生成した受信パターン像をフーリエ変換して得られる像の共役像を透光性素材に転写してなるものである。
【００３４】
上記マッチド・フィルタ３の光出力側には、「上記第１レンズを経てフーリエ変換された受信信号像が上記マッチド・フィルタを透過することで得られる重ね合わせ像をフーリエ変換する第２レンズ」としてのレンズ４を設け、このレンズ４の光出力側には半透明性のスクリーン５を設けてあり、このスクリーン５に相関投影像を結像させる。そして、スクリーン５の光出力側に配した光電変換素子６によって、スクリーン５を透過する像の光強度に応じた電気信号を得られるようにしてある。なお、スクリーン５は半透明性のものに限らず、反射型のものでも良い。その場合、スクリーンの反射光を受け得る位置に光電変換素子６を配置しておけば良い。
【００３５】
すなわち、コヒーレント光を光源として受信信号像を生成する本実施形態においては、「送信される全ての種類の適正信号と各適正信号より派生する誤りパターンの各ビット列を二次元像とし、任意の適正信号とその誤りパターンの二次元像群からなる受信パターン領域を各適正信号毎に夫々識別可能な状態で配置することにより生成した受信パターン像と、上記受信信号像生成手段からの受信信号像との間の相関計算を光信号処理により行い、強度分布が受信信号像と受信パターン像の相互相関に比例する相関投影像を取得する空間周波数フィルタリング手段」としての機能を、受信信号像生成手段からの受信信号像をフーリエ変換する第１レンズ２と、受信パターン像をフーリエ変換して得られる像の共役像を透光性素材に転写してなるマッチド・フィルタ３と、第１レンズ２を経てフーリエ変換された受信信号像がマッチド・フィルタ３を透過することで得られる重ね合わせ像をフーリエ変換する第２レンズ４と、から構成し、第２レンズ４を経てフーリエ変換された重ね合わせ像を相関投影像として取得するのである。
【００３６】
そして、相関投影像が結像されたスクリーン５に現れる最高輝度の点が含まれる領域とマッチド・フィルタ３の元画像である受信パターン像における各受信パターン領域との対応関係に基づいて、当該受信パターン領域に該当する受信信号を推定することができ、この受信信号が推定できれば、それに含まれる伝送情報を特定できることから、ディジタル信号の復号を実現できるのである。なお、スクリーン５上に現れた最高輝度の点像に基づく伝送情報の特定は、公知既存の画像処理技術を適用することで容易に実現できるので、そのための専用ハードウェア等へ光電変換素子６の出力信号を供給する。すなわち、本実施形態においては、光電変換素子６と専用ハードウェア（図示省略）等によって「空間周波数フィルタリング手段により取得された相関投影像に現れる最高輝度の点が含まれる領域と上記受信パターン像における各受信パターン領域との対応関係に基づいて送信された適正信号を推定し、該適正信号より伝送情報を特定する復号処理手段」を構成するのである。
【００３７】
なお、図２に示す本実施形態では、スクリーン５に一旦結像させて、その投影像を電気信号に変換するための光電変換素子６を別途設ける構成としたが、スクリーン５自体に光電変換機能を持たせるようにしても良く、相関の最も高い部位（最高輝度の点像）を検出できれば、どのような構造としても構わない。また、相関の最も高い部位を検出する際には、光電変換された信号を所定のしきい値でフィルタリングし、受信信号との相関が最も高い領域の点像のみ取得することで、領域判定を効率的に行うようにしても良い。
【００３８】
上記受信信号像生成部１は、伝送情報を含む複数ビットのディジタル信号（光信号に限らず、有線・無線はもとよりその周波数帯も特に限定されるものではない）を受信してそのビット列を二次元像とした受信信号像を生成するものものである。ここで、時間軸に直列なパルス列よりなる光信号を受信して受信信号像を生成する場合の具体例を図３に基づき説明する。
【００３９】
図３に示す受信信号像生成部１は、直／並列変換機能部１ａと表示機能部１ｂとから成るものである。直／並列変換機能部１ａは、例えばファイバカプラと該ファイバカプラにより分岐された光信号を伝送する伝送路としての光ファイバからなる。また、表示機能部１ｂは、直並列変換機能部１ａの光ファイバ端からの光を透過させてほぼ平行光としてレンズ２へ照射するものである。シリアルの受信信号（光信号）が入力されるファイバーカプラには、信号ビット数をＮとすると、Ｎ本の光ファイバが接続されているもので、受信信号の１ビットのパルス幅をＴとすると、各光ファイバの長さは、最先入力ビットから最終入力ビットにかけて夫々、（Ｎ−１）Ｔ，（Ｎ−２）Ｔ，…，２Ｔ，Ｔ，０の伝搬時間遅延差が生ずるように調整してある。上記の伝搬時間遅延調整により、各光ファイバの出力端から表示機能部１ｂへ、受信したシリアル信号のビット列が並列化されて供給されることとなる。このように、ファイバーカプラと遅延線を兼ねる光ファイバとを用いて直／並列変換機能部を構成すれば、比較的簡単な構造でビット毎の遅延調整を高精度に行うことができるという利点がある。
【００４０】
なお、表示機能部１ｂの出力が受信信号像となるのは、伝搬時間遅延差ゼロの光ファイバから光信号の最終ビットが出力される間のみとなるので、このタイミングで得た光電変換素子６の出力信号を伝送情報の特定に用いる必要がある。そこで、例えば、光電変換素子６の信号を受けて適正信号の推定を行う処理手段にも受信した光信号を供給し、光信号の最終ビットが表示機能部１ｂに表示されるタイミングを判定できるような構成とする。また、光ファイバによる伝送路長を変えて伝搬時間遅延を調整する場合、伝送路長が短ければ光信号の減衰量は少なく、伝送路長が長ければ光信号の減衰量が多くなるので、各ビットに対応した光ファイバ毎の減衰量を勘案して分岐させる光信号の強度を調整し、表示機能部１ｂへほぼ等しい光量の光信号が供給されるようにすることが望ましい。
【００４１】
上記直／並列変換機能部１ａから並列化された光信号が供給される表示機能部１ｂは、例えば、透光性材料で形成した文字・図形からなるもので、直／並列変換機能部１ｂの光ファイバから導出された光を透光性材料へ透すことで、透光性材料の形状に応じた文字・図形を発光表示させるのである。なお、表示機能部１ｂの構成は上記のものに限らず、各ビット信号に応じて文字・図形を発光表示できれば、如何様にしても良い。例えば、直／並列変換機能部１ａからの光信号により作動する発光器または光放射器を夫々接続して表示機能部１ｂを構成すれば、直／並列変換機能部１ａからの光信号（規定光量以上のレベル入力信号）がある場合のみ発光器や光放射器が作動して文字・図形などの像を表示することができ、必要な機能を実現できる。
【００４２】
上記のように表示機能部１ｂを構成することにより、上記直／並列変換機能部１ａによって並列化されたビット値（“０”もしくは“１”）に応じて、表示機能部１ｂにより表示される二次元像は、文字・図形などが表示される部位と表示されない部位とが生じ、それらの総体として一つの受信信号像を形成するのである。例えば、本実施形態に用いる受信信号像生成部１においては、第１ビットの値が“１”の場合には相対遅延時間５Ｔをおいて第１光ファイバから「Ｋ」が、第２ビットの値が“１”の場合には相対遅延時間４Ｔをおいて第２光ファイバから「Ｚ」が、第３ビットの値が“１”の場合には相対遅延時間３Ｔをおいて第３光ファイバから「Ｘ」が、第４ビットの値が“１”の場合には相対遅延時間２Ｔをおいて第４光ファイバから「Ｇ」が、第５ビットの値が“１”の場合には相対遅延時間Ｔをおいて第５光ファイバから「Ｒ」が、第６ビットの値が“１”の場合には遅延無く第６光ファイバから「Ｗ」が各々発光形態として表示され、一方、ビットの値が“０”の場合には、発光器や光放射器が動作しないことから何も表示されないのである。
【００４３】
図３は、６ビットの受信信号が１０１０１１である例を示し、第１ビットの値は“１”であるから相対遅延時間５Ｔをおいて「Ｋ」が、第２ビットの値は“１”であるから相対遅延時間４Ｔをおいて「Ｚ」が、第３ビットの値は“０”であるから相対遅延時間３Ｔをおいて無表示像（ブランク：＿）が、第４ビットの値は“１”であるから相対遅延時間２Ｔをおいて「Ｇ」が、第５ビットの値は“０”であるから相対遅延時間Ｔをおいて無表示像が、第６ビットの値は“１”であるから相対遅延時間零をおいて「Ｗ」が各々発光形態として表示され、『Ｗ＿Ｇ＿ＺＫ』が表示部に表示される。表示される実画像イメージを受信信号像生成部１の出力側から見た例が図４である。本図においては、紙面に向って右側が第１ビットで左側が第６ビットである。
【００４４】
なお、上述した例においては、ビット位置に応じて各々異なるアルファベット（図像形態）を割り当て、パターンマッチングにおける精度を高めることを企図したものであるが、アルファベットに限らず、相関値の大小が顕著に現れる図像形態を採用することが望ましい。しかしながら、マッチングの基本原理からすれば、丸や四角等の単純な光点の有無を並列化した信号像を用いた場合でも、それら光点の並びから相関を判定することができるので、ビットの位置や値を各々異なる図像形態に割り当てて受信信号像を生成する手法に限定されるものではない。また、各ビット列の配列形状も横一列とした本例に限定されず、データ長の長い場合には２段，３段…に配列しても良いし、放射状、円環状、四角枠状など、任意の配列形状を採用することができる。
【００４５】
さらに、受信信号像生成部１の構成は、上記の例に限定されるものではなく、最終的に、受信信号に応じた受信信号像が生成できれば、如何様な構成でも構わない。例えば、光信号を並列信号として受信する場合には、直／並列変換機能部は不要であり、入力信号の各ビット値に応じて表示機能部１ｂの発光・非発光を制御する機能のみ有していれば良いのである。
【００４６】
また、受信信号像生成部１に付加する直／並列変換機能も、上述した例に限定されるものではない。例えば、図５に示すように、ファイバカプラを用いずに構成した直／並列変換機能部１ａ′では、受信した光信号を偏向信号に応じて光信号の送出方向を切り換える光学ビーム偏光器を用いることで、受信信号の第１ビットのみを第１光ファイバへ、第２ビットのみを第２光ファイバへ、第３ビットのみを第３光ファイバへ、第４ビットのみを第４光ファイバへ、第５ビットのみを第５光ファイバへ、第６ビットのみを第６光ファイバへ、各々送ることにより、直列信号を並列信号に変換することができる。このように、光学ビーム偏光器を用いた場合は、ファイバカプラを用いる場合のように各光ファイバへ分岐させる必要がないので、入力信号の光量にほぼ等しい光量を各光ファイバの出力端から取り出すことができ、増幅器を用いることなく受信信号像の生成に必要な光量を得易いという利点がある。
【００４７】
なお、受信信号像を生成するために受信信号像生成部１が受信する受信信号は、光信号に限定されず、有線・無線を問わず電気・電波信号として送られるものでも良い。例えば、図６に示すように、電気・電波信号として送られたディジタル信号を受信信号とする場合、検波器および発光器を介在させることで受信信号を光信号に変換してやれば、上述した直／並列変換機能部１ａ，１ａ′と同様の処理によって並列信号に変換することが可能である。
【００４８】
また、電気・電波信号として送られるディジタル信号から受信信号像を生成する場合、上記のように光信号に変換してから並列化する構成に限らない。例えば、図７に示すように、相対遅延時間５Ｔの第１遅延回路を有する第１信号線、相対遅延時間４Ｔの第２遅延回路を有する第２信号線、相対遅延時間３Ｔの第３遅延回路を有する第３信号線、相対遅延時間２Ｔの第４遅延回路を有する第４信号線、相対遅延時間Ｔの第５遅延回路を有する第５信号線、遅延回路のない第６信号線へ、電気信号のまま分配し、上記第１信号線を経て入力される電気信号により第１発光器（発光形態は「Ｋ」）を、上記第２信号線を経て入力される電気信号により第２発光器（発光形態は「Ｚ」）を、上記第３信号線を経て入力される電気信号により第３発光器（発光形態は「Ｘ」）を、上記第４信号線を経て入力される電気信号により第４発光器（発光形態「Ｇ」）を、上記第５信号線を経て入力される電気信号により第５発光器（発光形態「Ｒ」）を、上記第６信号線を経て入力される電気信号により第６発光器（発光形態「Ｗ」）を各々作動させる。斯くすれば、受信信号の第６ビットが第６信号線を流れて第６発光器をオン（もしくはオフを維持）するタイミングで、第１発光器〜第５発光器も夫々受信信号の第１ビット〜第５ビットによるオン・オフ動作が実行され、受信信号像が生成されるのである。
【００４９】
上記のようにして生成された受信信号像のフーリエ変換像が照射されるマッチド・フィルタ３は、受信パターン像をフーリエ変換した像の共役像をフィルム（透光性の薄板素材）に焼き付けたものであり、その元となる受信パターン像の例を図８に示す。これは、図１の復号表で示した全受信パターンを各伝送情報毎に区分けされた領域（以下、受信パターン領域という）へ配置したもので、各伝送情報に対応した領域ａ〜ｇ内には各受信パターンに対応する信号像（ビット列に応じたアルファベット列の像）を配してある。なお、図８中の破線部は区分け領域の境界を示すものであって像の一部ではない。また、図９は上記マッチド・フィルタ３の一部を拡大表示したものである。
【００５０】
上記のようなマッチド・フィルタ３に対して、受信信号像生成部１からの受信信号像がレンズ２を経てフーリエ変換された状態で照射されると、マッチド・フィルタ３からの出力像は、受信信号像をフーリエ変換した像と受信パターン像をフーリエ変換し共役をとった像とを重ね合わせた重ね合わせ像となる。従って、マッチド・フィルタ３からの出力像は、実質的に、受信信号像と受信パターン像との相関計算が行われた結果を含んでおり、これをレンズ４によってフーリエ変換した像である相関投影像においては、最も相関の高い部位が最高輝度の点となって現れるのである。
【００５１】
そして、レンズ４の出力光をスクリーン５に表示すると、スクリーン５上には受信パターン像との相関に応じて多数の点像が表示されるが、これらは受信信号像とそれぞれの受信パターン像の間の相関値であり相関値に比例した輝度を有している。すなわち、最大輝度の点像が現れる部位が受信信号像と最も高い相関を示した部位であり、この最大輝度の点像が現れたスクリーン上の領域と受信パターン像における各受信パターン領域との対応関係に基づいて適正信号を推定できるのである。例えば、送信された信号（１０００１１）の第４ビットに誤りが生じたために受信信号が１０１０１１（Ｗ＿Ｇ＿ＺＫ）であった場合、これに該当する信号像が含まれているｄ領域（図８においては左下に位置）に最高の相関値が得られるので、図１０に示すスクリーン５上においても、ｄ領域のある左下に最高輝度の点像が現れるのである。
【００５２】
上記のようにして、スクリーン５上に表示された最高輝度の点像は、光電変換素子６によって領域判定処理のための情報に変換される。例えば、上記のように受信信号が１０１０１１であれば、最高の輝度を有する点像の位置が左下にあるという情報を光電変換素子６から得られるので、ａ〜ｇの領域境界情報が既知であれば、ｄ領域に最高輝度の点像が属していることを判定できる。すなわち、スクリーン５において最高輝度の点が含まれる領域と受信パターン像の各受信パターン領域との対応関係に基づいて適正信号１０００１１（Ｗ＿＿＿ＺＫ）を推定し、この推定された適正信号から伝送情報（１００）を特定することができ、光情報処理による高速なディジタル信号復号を実現できるのである。
【００５３】
なお、本実施形態においては、スクリーン５を用いて最高輝度の点を視認できるような装置構成としたが、これに限定されるものではなく、光電変換素子６へ直接的にフーリエ変換像を投影するようにしても良い。また、光電変換素子６からの情報から最終的な伝送情報を特定するまでの手法は特に限定されるものではなく、公知既存の種々の手法を適宜に用いれば良い。
【００５４】
更に、受信信号像生成部１からの出力光も特に限定されるものではないが、コヒーレント光を用いるようにすると、位相の揃った光波がマッチド・フィルタ３へ照射され、パターンの一致する像の輝度がより高くなり、検出精度を高めることができる。以下、コヒーレント光を用いた受信信号像であるコヒーレント画像を第１レンズへ照射するための例を説明する。
【００５５】
図１１は、受信信号像生成部の第２例を示す構成図で、液晶のバックライトとしてコヒーレント光を照射することによりコヒーレント画像を取得するようにしたのが、受信信号像生成部１′である。具体的には、受信した信号がパターン発生器１１に加えられ、このパターン発生器１１は信号の各ビットに対して固有のパターン（図像形態）を発生し、この発生したパターン信号が駆動装置１２に印加され、この駆動装置１２が電気信号アドレス型の液晶パネル１３を駆動することで、入力信号に応じた像が表示される。例えば、入力信号が１０１０１１であった場合、『Ｗ＿Ｇ＿ＺＫ』が透過状態で、他は非透過状態となった像が表示される。
【００５６】
一方、レーザ光源１４から出力されたレーザビームはビームエキスパンダ１５によって引き延ばされ、液晶パネル１３の表示領域を満遍なく照射し得る状態となり、液晶パネル１３の裏面に照射されるので、液晶パネル１３の光透過状態にある『Ｗ＿Ｇ＿ＺＫ』からのみコヒーレント光が透過し『Ｗ＿Ｇ＿ＺＫ』のコヒーレント画像（図１１中、矢印ＦＣ）が得られるのである。
【００５７】
図１２は、受信信号像生成部１と第１レンズ２との間に配置する画像コヒーレント化装置７の構成を示すもので、受信信号像生成部１からの受信信号像をコヒーレント画像に変換して出力する機能を有する。なお、画像コヒーレント化装置７の機能を受信信号像生成部１に含ませるものとしておけば、受信信号像生成部１にコヒーレント画像を生成する機能を付加できるが、ここでは、受信信号像をコヒーレント画像とする機能のみに着目して説明するため、敢えて別装置の構成として示した。
【００５８】
先ず、受信信号像生成部１からの受信信号像は、画像コヒーレント化装置７の光アドレス形の空間光変調素子７１に照射される。この空間光変調素子７１は、一対のガラス基板７１１ａ，７１１ｂの相対向する面に透明電極７１２ａ，７１２ｂを各々形成し、両透明電極７１２ａ，７１２ｂ間に光導電層７１３、誘電体ミラー７１４、光変調層７１５を積層形成した構成で、両透明電極７１２ａ，７１２ｂ間には、駆動電源７１６が接続されている。
【００５９】
よって、空間光変調素子７１のガラス基板７１１ａ側より受信信号像が入射すると（図１２中、矢印ＦＤ）、入射光の強度分布に対応して光導電層７１３は導電性を帯びることとなり、この導電性を帯びた部分に対応する光変調層７１５には、透明電極７１２ａ，７１２ｂを介して駆動電源７１６の電圧が印加される。すなわち、空間光変調素子７１のガラス基板７１１ｂ側には、受信信号像生成部１からの受信信号像と一致した形態の光変調領域が形成されることとなる。
【００６０】
したがって、レーザ光源７２からのコヒーレント光をビームエキスパンダ７３で引き延ばしてビームスプリッタ７４へ照射すると、ビームスプリッタ７４から空間光変調素子７１のガラス基板７１１ｂへ照射されたコヒーレント光は、光変調層７１５に生じた光変調領域で光変調されることとなる。すなわち、空間光変調素子７１のガラス基板７１１ａ側に照射された光の強度分布に応じて、ガラス基板７１１ｂ側に照射されたレーザ光が光変調されるので、ビームスプリッタ７４からは受信信号像に対応したコヒーレント画像（図１２中、矢印ＦＣ）を得ることが可能となる。
【００６１】
このほか、コヒーレント画像を得るために光信号をコヒーレント信号に変換する手法を図１３に示す。図１３（ａ）のように、光検出器８１によって検出した光信号に応じて変調器８２を制御することで、レーザ光源８３からのコヒーレント光を変調すれば、光信号に応じたコヒーレント信号を生成することができる。なお、光検出器８１を用いずに、ダイレクト・ドライブ方式の変調器へ光信号を入れて、変調制御することも可能である。また、図１３（ｂ）のように、光検出器８４によって検出した光信号に応じてレーザ光源８５を直接的に変調制御するようにしても、光信号に応じたコヒーレント信号を生成することができる。
【００６２】
次に、インコヒーレント光を用いた場合の第２実施形態に係るディジタル信号復号装置を図１４に基づいて説明する。
【００６３】
受信信号像生成部９１は、インコヒーレント光を光源として受信信号像を生成するもので、この受信信号像は相関フィルタ９２の全面に照射されるようにしてある。この相関フィルタ９２は、受信パターン像（送信される全ての種類の適正信号と各適正信号より派生する誤りパターンの各ビット列を二次元像とし、任意の適正信号とその誤りパターンの二次元像群からなる受信パターン領域を各適正信号毎に夫々識別可能な状態で配置することにより生成した像）をフィルム等の透光性素材に転写したものである。
【００６４】
相関フィルタ９２を透過することで、受信信号像と受信パターン像との重ね合わせを行うことができ、これを焦点距離調整用のレンズ９３を介して半透明性のスクリーン９４に結像させ、相関投影図を得る。インコヒーレント光を用いて相関投影図を得る光信号処理の原理については、例えば、『光学情報処理』（第１０６頁〜１０７頁，辻内順平、村田和美編集，朝倉書店）に記載されている。そして、スクリーン９４の光出力側に配した光電変換素子９５によって、スクリーン５を透過する像の光強度に応じた電気信号が得られ、上述した第１実施形態と同様の構成とした復号処理手段（図示省略）によりディジタル信号の復号を行うのである。
【００６５】
なお、本実施形態においては、相関フィルタ９２とレンズ９３とスクリーン９４とによって、「送信される全ての種類の適正信号と各適正信号より派生する誤りパターンの各ビット列を二次元像とし、任意の適正信号とその誤りパターンの二次元像群からなる受信パターン領域を各適正信号毎に夫々識別可能な状態で配置することにより生成した受信パターン像と、上記受信信号像生成手段からの受信信号像との間の相関計算を光信号処理により行い、強度分布が受信信号像と受信パターン像の相互相関に比例する相関投影像を取得する空間周波数フィルタリング手段」の機能を実現するものとしたが、これに限定されるものではなく、スクリーン９４へ結像させるように、相関フィルタ９２とスクリーン９４との距離やスクリーン９４の大きさ等を調整することで、レンズ９３を使わない構成としても良い。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係るディジタル信号復号方法によれば、受信信号像と受信パターン像との間の相関計算を光信号処理により行って、強度分布が受信信号像と受信パターン像の相互相関に比例する相関投影像を取得し、この相関投影像に現れる最高輝度の点が含まれる領域と上記受信パターン像における各受信パターン領域との対応関係に基づいて送信された適正信号を推定し、該適正信号より伝送情報を特定することで、ディジタル信号の復号を行うものとしたので、信号復号を高速かつ高能率に行うことができ、大容量の情報を高速で誤り無く受信できるという効果がある。
【００６７】
また、請求項７に係るディジタル信号復号装置は、上記請求項１に係るディジタル信号復号方法を受信信号像生成手段、空間周波数フィルタリング手段、復号処理手段によって具現化したもので、信号復号を高速かつ高能率に行うことができ、大容量の情報を高速で誤り無く受信できるという請求項１と同様の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】３ビットの伝送情報を含む６ビットの送信語とその誤りパターン群とからなる復号表の一例を示す図である。
【図２】第１実施形態に係るディジタル信号復号装置の全体構成の概略を示す斜視図である。
【図３】受信信号像生成部における直／並列変換機能部と表示機能部の概略構成図である。
【図４】受信信号像生成部の出力像の例を示す図である。
【図５】直／並列変換機能部に他の例を用いた受信信号像生成部の概略構成図である。
【図６】受信信号が電気・電波信号である場合の受信信号像生成部の一例を示す概略構成図である。
【図７】受信信号が電気・電波信号である場合の受信信号像生成部の他の例を示す概略構成図である。
【図８】受信パターン像の例を示す図である。
【図９】マッチド・フィルタの濃淡パターンの一部拡大図である。
【図１０】最大輝度の光点が現れたスクリーンの例を示す図である。
【図１１】受信信号像生成部の第２例を示す構成図である。
【図１２】受信信号像生成部と第１レンズとの間に設ける画像コヒーレント化装置を示す構成図である。
【図１３】光信号をコヒーレント信号に変換するための構成例を示す図である。
【図１４】第２実施形態に係るディジタル信号復号装置の全体構成の概略を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　　受信信号像生成部
２　　レンズ
３　　マッチド・フィルタ
４　　レンズ
５　　スクリーン
６　　光電変換素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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