(57)【要約】【課題】多値レベル識別を用いて誤り訂正信号を出力する光受信装置において、装置を大型化することなく、低コストで、かつ、高品質な高速／大容量伝送を実現すること。【解決手段】、電気信号波形等化手段３、多値レベル／多値位相識別手段７、クロック抽出手段９、符号化手段８、多重分離手段４および軟判定ＦＥＣ復号化手段６などを備え、伝送路から入力された光受信信号が光電気変換された電気受信信号に対して信頼度情報を用いて誤り訂正を行った信号を出力する光受信装置において、多値レベル／多値位相識別手段７は、電気受信信号の１ビットに対してｍ個以上（ｍは２以上の自然数）の位相で識別し、これらのｍ個以上の識別位相ごとに異なる識別レベルで識別する２ｎ−１個以上の識別器を識別位相ごとに備える。【選択図】      図１
2004312292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送路から入力された光受信信号を光電気変換して電気受信信号を生成する光電気変換手段と、
前記電気受信信号の信号波形を改善する電気信号波形等化手段と、
前記電気受信信号が複数の識別位相ごとに複数の識別レベルで識別された多値レベル／多値位相識別結果を生成する多値レベル／多値位相識別手段と、
前記多値レベル／多値位相識別結果から前記電気受信信号に同期したクロックを抽出するクロック抽出手段と、
前記多値レベル／多値位相識別手段から出力された識別位相ごとの識別結果に基づいた信頼度情報を含むｎビット（ｎは自然数）のディジタル並列符号を生成する符号化手段と、
符号化後のディジタル並列符号をビットごとに所定の規格で多重分離する多重分離手段と、
この多重分離手段で多重分離されたディジタル並列符号に含まれる前記信頼度情報に基づいて誤り訂正を行い、誤り訂正後の出力信号を出力する軟判定ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）復号化手段と、
を備え、
前記多値レベル／多値位相識別手段は、前記電気受信信号の１ビットに対してｍ個以上（ｍは２以上の自然数）の識別位相で識別し、これらのｍ個以上の識別位相ごとに異なる識別レベルで識別する２ｎ−１個以上の識別器を識別位相ごとに備えることを特徴とする光受信装置。
【請求項２】
前記多値レベル／多値位相識別手段は、２π／ｍの位相間隔ごとの異なる識別位相で識別することを特徴とする請求項１に記載の光受信装置。
【請求項３】
前記軟判定ＦＥＣ復号化手段から出力された識別レベルごとの識別結果から、マークおよびスペースに対応する確率密度分布を推定し、この確率密度分布に基づいて前記識別器のそれぞれに付与する識別レベル調整信号を前記多値レベル／多値位相識別手段に出力する演算処理手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光受信装置。
【請求項４】
前記多重分離手段から出力された多重分離後のディジタル並列符号をｐ（ｐは自然数）フレーム分累積保持するデータ保持手段をさらに備え、
前記演算処理手段は、前記データ保持手段に累積されたデータから、前記電気信号波形等化手段での波形等化を調整する重み付け係数調整信号を出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光受信装置。
【請求項５】
前記符号化手段は、多値レベル／多値位相識別結果をｎビットで符号化するｍ個の符号化器を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光受信装置。
【請求項６】
前記多重分離手段は、ｍ個の識別位相ごとにｎビットのディジタル並列符号をビットごとに多重分離するｍ×ｎ個の多重分離回路を備えることを特徴とする請求項５に記載の光受信装置。
【請求項７】
伝送路から入力された光受信信号を光電気変換して電気受信信号を生成する光電気変換手段と、
前記電気受信信号の信号波形を改善する電気信号波形等化手段と、
前記電気受信信号が複数の識別位相ごとに複数の識別レベルで識別された多値レベル識別結果を生成する多値レベル／多値位相識別手段と、
前記多値レベル識別結果から前記電気受信信号に同期したクロックを抽出するクロック抽出手段と、
前記多値レベル／多値位相識別手段から出力された識別位相ごとの識別結果に基づいた信頼度情報を含むｎビット（ｎは自然数）のディジタル並列符号を生成する符号化手段と、
符号化後のディジタル並列符号をビットごとに所定の規格で多重分離する多重分離手段と、
多重分離されたディジタル並列符号に含まれる前記信頼度情報に基づいて誤り訂正を行い、誤り訂正後の出力信号を出力する軟判定ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）復号化手段と、
を備え、
前記多値レベル／多値位相識別手段は、前記電気受信信号の１ビットに対して（ｍ＋２）個以上（ｍは２以上の自然数）の識別位相で識別し、これらの識別位相に応じて、
軟判定復号に用いる１個以上の識別位相ごとに異なる識別レベルで識別する２ｎ−１個以上の識別器と、
電気信号波形等化手段での波形等化に用いるｍ個以上の識別位相ごとに異なる識別レベルで識別するｍ×（２ｑ−１）個以上（ｑは自然数）の識別器と、
クロック抽出に用いる２個以上の識別位相のうちの１個以上の識別位相を識別する１個以上の識別器と、
をそれぞれ備えることを特徴とする光受信装置。
【請求項８】
前記多値レベル／多値位相識別手段は、２π／ｍの位相間隔ごとの異なる識別位相で識別することを特徴とする請求項７に記載の光受信装置。
【請求項９】
前記軟判定ＦＥＣ復号化手段から出力された識別レベルごとの識別結果から、マークおよびスペースに対応する確率密度分布を推定し、この確率密度分布に基づいて前記識別器のそれぞれに付与する識別レベル調整信号を前記多値レベル／多値位相識別手段に出力する演算処理手段をさらに備えることを特徴とする請求項７または８に記載の光受信装置。
【請求項１０】
前記多重分離手段から出力された多重分離後のディジタル並列符号をｐ（ｐは自然数）フレーム分累積保持するデータ保持手段をさらに備え、
前記演算処理手段は、前記データ保持手段に累積されたデータから、前記電気信号波形等化手段での波形等化を調整する重み付け係数調整信号を出力することを特徴とする請求項７〜９のいずれか一つに記載の光受信装置。
【請求項１１】
前記符号化手段は、
軟判定復号に用いられるｍ個の多値レベル／多値位相識別結果をｎビットで符号化するｍ個の符号化器と、
波形等化に用いられる２個の多値レベル／多値位相識別結果をｑビットで符号化する１個の符号化器と、
を備えることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一つに記載の光受信装置。
【請求項１２】
前記多重分離手段は、
軟判定復号に用いられる１個の識別位相に対してｎビットのディジタル並列符号をビットごとに多重分離するｎ個の多重分離回路と、
波形等化に用いられる２個の識別位相ごとにｑビットのディジタル並列符号をビットごとに多重分離する２×ｑ個の多重分離回路と、
クロック抽出に用いられる２個の識別位相のうちのいずれか１個の識別位相に対して１ビットのディジタル並列符号を多重分離する１個の多重分離回路と、
の（ｎ＋２×ｑ＋１）個の多重分離回路を備えることを特徴とする請求項１１に記載の光受信装置。
【請求項１３】
伝送路から入力された光受信信号の信号波形を改善する光信号波形等化手段と、
前記光信号波形等化手段から入力された光受信信号を光電気変換して電気受信信号を生成する光電気変換手段と
前記電気受信信号の信号波形を改善する電気信号波形等化手段と、
前記電気受信信号が複数の識別位相ごとに複数の識別レベルで識別された多値レベル／多値位相識別結果を生成する多値レベル／多値位相識別手段と、
前記多値レベル／多値位相識別結果から前記電気受信信号に同期したクロックを抽出するクロック抽出手段と、
前記多値レベル／多値位相識別手段から出力された識別位相ごとの識別結果に基づいた信頼度情報を含むｎビット（ｎは自然数）のディジタル並列符号を生成する符号化手段と、
符号化後のディジタル並列符号をビットごとに所定の規格で多重分離する多重分離手段と、
多重分離されたディジタル並列符号に含まれる前記信頼度情報に基づいて誤り訂正を行い、誤り訂正後の出力信号を出力する軟判定ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）復号化手段と、
前記多重分離手段から出力された多重分離後のディジタル並列符号をｐ（ｐは自然数）フレーム分累積保持するデータ保持手段と、
前記軟判定ＦＥＣ復号化手段から出力された識別レベルごとの識別結果から、マークおよびスペースに対応する確率密度分布を推定し、この確率密度分布に基づいて前記識別器のそれぞれに付与する識別レベル調整信号を前記多値レベル／多値位相識別手段に出力する演算処理手段と、
を備え、
前記多値レベル／多値位相識別手段は、前記電気受信信号の１ビットに対してｍ個以上（ｍは２以上の自然数）の異なる位相で識別し、これらのｍ個以上の識別位相ごとに異なる識別レベルで識別する２ｎ−１個以上の識別器を識別位相ごとに備えることを特徴とする光受信装置。
【請求項１４】
伝送路から入力された光受信信号の信号波形を改善する光信号波形等化手段と、
前記光信号波形等化手段から入力された光受信信号を光電気変換して電気受信信号を生成する光電気変換手段と、
前記電気受信信号の信号波形を改善する電気信号波形等化手段と、
前記電気受信信号が複数の識別位相ごとに複数の識別レベルで識別された多値レベル／多値位相識別結果を生成する多値レベル／多値位相識別手段と、
前記多値レベル／多値位相識別結果から前記電気受信信号に同期したクロックを抽出するクロック抽出手段と、
前記多値レベル／多値位相識別手段から出力された識別位相ごとの識別結果に基づいた信頼度情報を含むｎビット（ｎは１以上の自然数）のディジタル並列符号を生成する符号化手段と、
符号化後のディジタル並列符号をビットごとに所定の規格で多重分離する多重分離手段と、
多重分離されたディジタル並列符号に含まれる前記信頼度情報に基づいて誤り訂正を行い、誤り訂正後の出力信号を出力する軟判定ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）復号化手段と、
前記多重分離手段から出力された多重分離後のディジタル並列符号をｐ（ｐは自然数）フレーム分累積保持するデータ保持手段と、
前記軟判定ＦＥＣ復号化手段から出力された識別レベルごとの識別結果から、マークおよびスペースに対応する確率密度分布を推定し、この確率密度分布に基づいて前記識別器のそれぞれに付与する識別レベル調整信号を前記多値レベル／多値位相識別手段に出力する演算処理手段と、
を備え、
前記多値レベル／多値位相識別手段は、前記電気受信信号の１ビットに対して（ｍ＋２）個以上（ｍは２以上の自然数）の位相で識別し、これらの識別位相に応じて、
軟判定復号に用いる１個以上の識別位相ごとに異なる識別レベルで識別する２ｎ−１個以上の識別器と、
電気信号波形等化手段での波形等化に用いるｍ個以上の識別位相ごとに異なる識別レベルで識別するｍ×（２ｑ−１）個以上（ｑは自然数）の識別器と、
クロック抽出に用いる２個以上の識別位相のうちの１個以上の識別位相を識別する１個以上の識別器と、
をそれぞれ備えることを特徴とする光受信装置。
【請求項１５】
前記演算処理手段は、前記データ保持手段に累積されたデータから、前記光信号波形等化手段での波形等化を調整する重み付け係数調整信号を出力することを特徴とする請求項１３または１４に記載の光受信装置。
【請求項１６】
前記軟判定ＦＥＣ復号化手段は、１ビットの受信信号に対して異なる複数の識別位相での識別結果を信頼度情報として軟判定誤り訂正処理を行うことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一つに記載の光受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光受信装置に関するものであり、特に、高品質な伝送サービスを提供することができる光受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
長距離かつ大容量の伝送を行う光伝送装置に適用される光受信装置として、例えば、多値の識別信号による誤り訂正符号を信頼度情報が示す光受信品質に応じて行い、光受信品質が劣化した場合でも高い確率での誤り訂正が可能な光受信装置が開示されている（例えば、特許文献１など）。
【０００４】
この特許文献１に示される光受信装置は、光電気変換手段、マルチレベル識別手段、光受信品質判定手段および誤り訂正復号化手段が備えられており、光電気変換手段は、伝送路を介して入力された光受信信号を第１電気受信信号および第２電気受信信号に変換し、マルチレベル識別手段は、第１電気受信信号を複数の識別レベルで識別された多値の識別信号として生成し、光受信品質判定手段は、第２電気受信信号に基づいて光受信信号の品質を示す信頼度情報を生成し、誤り訂正復号化手段は、信頼度情報を参照して多値の識別信号による誤り訂正を行った受信信号を出力するようにしている。
【０００５】
したがって、この光受信装置では、光受信品質が劣化した場合であっても高い確率で誤り訂正を行うことができ、良好なビット誤り率の受信信号を得ることができた。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３３０１０４号公報（第５−７頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特許文献１に示された光受信装置では、多値の識別レベルでの判定により、伝送路で受ける波長分散や非線型光学効果や雑音などによる光信号品質の劣化に対しては充分な補償を行うことはできたが、偏波分散のような同一信号波長での偏波面の速度差によって受信後の波形に生じる伝播遅延に起因する光信号品質の劣化に対しては、充分な補償を行うことはできなかった。
【０００８】
また、伝送距離が長距離になればなるほど、上述した波長分散や雑音などが単独で引き起こすだけでなく、これらの要因自身と非線形光学効果との相互作用によって、急激な光信号品質の劣化が引き起こされる。
【０００９】
この急激な光信号品質の劣化に対し、光信号品質を改善するために、誤り訂正符号の冗長ビットの比率を上げて訂正能力を向上させるような従来手法を適用することも考えられるが、伝送速度の上昇は光信号品質の劣化を招来するとともに、さらに高速動作が可能なデバイス等が必要になり、低コスト化に難点があった。
【００１０】
また歪んだ波形を等化する例として、ＡＤ変換後のディジタル信号をフーリエ変換により時間領域のデータから周波数領域のデータに変換し、周波数解析により伝送路特性と逆特性になるようなフィルタを組み込んで補償する方式もある。この方式は、無線通信の分野では広く行われているが、制御回路や補償回路など専用の高速回路が別途必要となり、コスト高や装置の大型化を回避することができない。
【００１１】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、伝送速度を向上させることなく、また装置を大型化することなく、低コストで、かつ、高品質な高速／大容量伝送を可能とする光受信装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる光受信装置にあっては、伝送路から入力された光受信信号を光電気変換して電気受信信号を生成する光電気変換手段と、前記電気受信信号の信号波形を改善する電気信号波形等化手段と、前記電気受信信号が複数の識別位相ごとに複数の識別レベルで識別された多値レベル／多値位相識別結果を生成する多値レベル／多値位相識別手段と、前記多値レベル／多値位相識別結果から前記電気受信信号に同期したクロックを抽出するクロック抽出手段と、前記多値レベル／多値位相識別手段から出力された識別位相ごとの識別結果に基づいた信頼度情報を含むｎビット（ｎは自然数）のディジタル並列符号を生成する符号化手段と、符号化後のディジタル並列符号をビットごとに所定の規格で多重分離する多重分離手段と、この多重分離手段で多重分離されたディジタル並列符号に含まれる前記信頼度情報に基づいて誤り訂正を行い、誤り訂正後の出力信号を出力する軟判定ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）復号化手段とを備え、前記多値レベル／多値位相識別手段は、前記電気受信信号の１ビットに対してｍ個以上（ｍは２以上の自然数）の識別位相で識別し、これらのｍ個以上の識別位相ごとに異なる識別レベルで識別する２ｎ−１個以上の識別器を識別位相ごとに備えることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、伝送路から入力された光受信信号が光電気変換されて生成された電気受信信号が電気信号波形等化手段で波形整形されて多値レベル／多値位相識別手段に入力される。多値レベル／多値位相識別手段には、ｎを自然数とし、ｍを２以上の自然数とするとき、電気受信信号の１ビットに対してｍ個以上の識別位相で識別し、これらのｍ個以上の識別位相ごとに異なる識別レベルで識別する２ｎ−１個以上の識別器が識別位相ごとに備えられる。これらの識別器が備えられた多値レベル／多値位相識別手段では、電気受信信号が複数の識別位相ごとに複数の識別レベルで識別された多値レベル／多値位相識別結果が生成され、この識別結果がクロック抽出手段に入力される。クロック抽出手段では、多値レベル／多値位相識別結果から電気受信信号に同期したクロックが抽出される。一方、符号化手段では、多値レベル／多値位相識別手段から出力された識別位相ごとの識別結果に基づいた信頼度情報を含むｎビット（ｎは１以上の自然数）のディジタル並列符号を生成される。多重分離手段では、符号化後のディジタル並列符号をビットごとに所定の規格で多重分離される。軟判定ＦＥＣ復号化手段では、この多重分離されたディジタル並列符号に含まれる信頼度情報に基づいて誤り訂正が行なわれ、誤り訂正後の出力信号が出力される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる光受信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
まず、この発明の実施の形態１にかかる光受信装置の構成について説明する。図１は、この発明の実施の形態１にかかる光受信装置の構成を示すブロック図である。同図に示す光受信装置は、光電気変換手段２、電気信号波形等化手段３、多重分離手段４、軟判定ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）復号化手段６、多値レベル／多値位相識別手段７、符号化手段８、クロック抽出手段９、演算処理手段１０およびデータ保持手段１１を備えている。
【００１６】
図１において、光電気変換手段２の出力端は、電気信号波形等化手段３を介して多値レベル／多値位相識別手段７に接続されている。多値レベル／多値位相識別手段７の出力端の一方は、符号化手段８を介して多重分離手段４に接続され、他方は、クロック抽出手段９に接続されている。多重分離手段４の出力端の一方は、データ保持手段１１を介して演算処理手段１０に接続され、他方は、軟判定ＦＥＣ復号化手段６を介して同じ演算処理手段１０に接続されている。なお、軟判定ＦＥＣ復号化手段６の出力端は、光受信装置１の出力端を構成する。また、演算処理手段１０には３つの出力端が存在し、第１の出力端は、クロック抽出手段９を介して多値レベル／多値位相識別手段７に接続され、第２の出力端は、多値レベル／多値位相識別手段７に接続され、第３の出力は、電気信号波形等化手段３に接続されている。
【００１７】
つぎに、図１を用いて、光受信装置の動作について説明する。図示を省略した光伝送路から到達した光受信信号が光電気変換手段２で電気信号に変換され電気受信信号として電気信号波形等化手段３に入力される。電気信号波形等化手段３は、この電気受信信号を伝送路特性と逆特性をもつフィルタ（図示省略）でフィルタリングして多値レベル／多値位相識別手段７へ出力する。多値レベル／多値位相識別手段７は、電気受信信号を複数の識別レベルで識別するとともに、複数の識別位相で識別し、多値レベル／多値位相識別結果、すなわち多値レベル／多値位相識別結果として符号化手段８およびクロック抽出手段９へ出力する。
【００１８】
符号化手段８は、多値レベル／多値位相識別結果を符号化し、信頼度情報を含んだディジタル並列符号に変換し、多重分離手段４へ出力する。多重分離手段４は、符号化後のディジタル並列符号をビットごとに多重分離して軟判定ＦＥＣ復号化手段６およびデータ保持手段１１に出力する。軟判定ＦＥＣ復号化手段６は、多重分離されたディジタル並列符号に含まれる信頼度情報に基づいて誤り訂正を行い、誤り訂正後の出力信号を出力する。また、この出力信号は、演算処理手段１０にも出力され、誤り率などの訂正情報が演算処理手段１０に伝達される。一方、データ保持手段１１は、識別位相ごとのディジタル並列符号をｑ（ｑは自然数）フレーム分保持する。
【００１９】
演算処理手段１０は、データ保持手段１１に蓄えられたｑフレーム分の時間領域データを用いて周波数領域での解析を行い、電気信号波形等化手段３のフィルタの重み付け係数調整用の信号を出力する。また、演算処理手段１０は、多値レベル／多値位相識別手段７に備えられる多値レベル識別器（後述）に与える識別レベル調整用の信号を出力する。さらに、クロック抽出手段９は、演算処理手段１０から送信された多値レベル／多値位相識別結果から電気受信信号のデータに同期したクロックを抽出し、多値位相識別が可能となる位相差に調整された各クロックを多値レベル／多値位相識別手段７へ出力する。
【００２０】
図２は、図１に示した多値レベル／多値位相識別手段７の構成の一例を示すブロック図である。同図に示す多値レベル／多値位相識別手段７は、７つの識別器１３でそれぞれ構成される４つの多値レベル識別器１２を備えている。
【００２１】
図２において、電気信号波形等化手段３からの出力信号は、４つの多値レベル識別器１２のそれぞれの識別器１３に入力される。一方、クロック抽出手段９からは、０°、９０°、１８０°および２７０°のクロック位相を有するクロックが出力され、多値レベル識別器１２に入力される。同図に示すようクロック位相０°のクロックは、上段に位置する多値レベル識別器１２のそれぞれの識別器１３に入力され、クロック位相９０°のクロックは、中上段に位置する多値レベル識別器１２のそれぞれの識別器１３に入力される。同様に、クロック位相１８０°のクロックは、中下段に位置する多値レベル識別器１２のそれぞれの識別器１３に入力され、クロック位相２７０°のクロック信号は、下段に位置する多値レベル識別器１２のそれぞれの識別器１３に入力される。
【００２２】
識別器１３では、電気信号波形等化手段３からの出力信号とクロック抽出手段９からのクロックとに基づいて、各位相ごとに異なる識別レベルでの識別が行われる。より具体的に説明すれば、多値レベル識別器１２のそれぞれの識別器１３では、受信１ビットの電気波形について、位相方向には４ポイントの識別位相で識別され、振幅方向には識別レベルの異なる７つの識別レベルで識別される。
【００２３】
なお、ここで得られた識別結果は、後述するデータ保持手段１１に蓄えられて、フーリエ変換により周波数領域のデータに変換される。いま、信号速度をＢ［ｂｉｔ／ｓ］、各識別位相の間隔をＴｓ［ｓ］とすると、標本化定理を満たすためのサンプリング間隔は、Ｔｓ＝１／（２Ｂ）となるように設定されなければならない。図２に示す例では、受信１ビットの電気波形について４ポイントの識別位相で識別するために、９０°間隔の位相でサンプリングしている。このようにして、異なる識別レベルに設定されたそれぞれ７つの識別器１３は、それぞれの識別結果を各識別位相ごとに後段の符号化手段８およびクロック抽出手段９へ出力する。
【００２４】
図３は、図１に示した符号化手段８の構成の一例を示すブロック図である。同図に示す符号化手段８は、４つの識別位相に対応した４つの符号化器１４を備えている。同図において、符号化器１４は、多値レベル／多値位相識別手段７から出力された各識別位相ごとの識別結果に基づいて３ビットのディジタル並列符号を生成し、後段の多重分離手段４へ出力する。
【００２５】
ここで、符号化器１４によって行われる符号化の動作について、図４〜図６を用いて説明する。図４は、多値レベル識別の動作を説明するための説明図であり、図５は、符号化手段８に入力される識別器１３での識別結果を示す図表である。
【００２６】
いま、各識別器１３の識別レベルが図４のように配置されているものとする。すなわち、それぞれの識別器１３の異なる７つの識別レベルが、識別レベルの高い方から、それぞれ、”Ｄ＋３”、”Ｄ＋２”、”Ｄ＋１”、”ＤＣ”、”Ｄ−１”、”Ｄ−２”、”Ｄ−３”に設定されている。このとき、それぞれの識別器１３からの識別結果がとり得る状態は、図５に示す８つの状態で表すことができる。例えば、受信１ビットの波形のレベルが”Ｄ＋３”と”Ｄ＋２”との間に存在すれば、”▲７▼”の状態となり、”ＤＣ”と”Ｄ−１”との間に存在すれば、”▲４▼”の状態となる。
【００２７】
符号化器１４は、これらの８つの状態を３ビットのディジタル並列符号に符号化する。図６は、図５に示す識別結果に対応した符号化手段８の出力結果を示す図表である。これらのディジタル並列符号のうち、最初の１ビット目がマークかスペースかを表す硬判定ビットであり、残りの２ビットが信頼度情報である。例えば、図６において、状態が▲１▼、▲８▼の場合では、信頼度情報の２ビットが“１１”であり、硬判定ビットの信頼度が最も高いことを示しており、逆に、状態が▲４▼、▲５▼の場合では、信頼度情報の２ビットが“００”であり、硬判定ビットの信頼度が最も低いことを示している。
【００２８】
なお、この実施の形態では、３ビット符号化の例を示したものであるが、ｎビット（ｎは自然数）で符号化するｎビット符号化を行ってもよい。ただし、このｎビット符号化の場合には、最低限２ｎ−１個の識別器が必要である。
【００２９】
図７は、図１に示した多重分離手段４の構成の一例を示すブロック図である。同図に示す多重分離手段４は、識別位相ごとに符号化手段８から出力された３ビットの信号に対応した３つの多重分離回路１５をそれぞれ備えている。したがって、多重分離手段４は、４×３＝１２個の多重分離回路１５を備えることになる。
【００３０】
図７において、符号化器から出力されたディジタル並列符号が、各位相ごとに１ビットずつ３つの多重分離回路１５へ入力される。多重分離回路１５では、所定の規格に基づいて、符号化されたディジタル並列符号をビットごとに多重分離する。この多重分離後のディジタル並列符号は、後段の軟判定ＦＥＣ復号化手段６およびデータ保持手段１１に出力される。
【００３１】
図１に戻って、軟判定ＦＥＣ復号化手段６は、ある位相における多値レベル識別結果を用いて多重分離手段４から出力された多重分離後のディジタル並列符号を復号化する。この復号化信号が入力された演算処理手段１０は、多値レベル識別器１２に与える識別レベルを決定する。この識別レベルは、ある位相での”１”（マーク）と”０”（スペース）の確率密度分布を推定し、この推定された確率密度分布から出力信号の誤り率性能が最も高くなるように決定される。
【００３２】
ここで、前述の確率密度分布の推定処理について説明する。まず、電気受信信号の形式がＮＲＺ（Ｎｏｎ  Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ）信号の場合を考える。また、この実施の形態では、１ビットにつき９０°間隔に４サンプルのデータを抽出しているので、波形の立ち上がり／立ち下がりの変化点から離れたちょうど真中の位相１８０°での識別結果を用いるものとする。
【００３３】
このような信号条件において、マークとスペースの雑音分布がガウシアン分布で与えられる場合、軟判定ＦＥＣ復号化手段６が、ｋ番目の閾値において”マーク”を”スペース”と誤判定する確率ｑａｋ（ｋ＝１〜７）は、
ｑａｋ＝（１／２）ｅｒｆｃ（（Ｉ１−ＩＤｋ）／（√２・σ１））・・・（１）
で表せる。
【００３４】
また、マーク率が１／２であるならば、上記ｑａｋ（ｋ＝１〜７）は、
ｑａｋ＝（１／４）ｅｒｆｃ（（Ｉ１−ＩＤｋ）／（√２・σ１））・・・（２）
で表せる。
【００３５】
ここで、ｅｒｆｃはエラーファンクションを示しており、また、Ｉ１は”マーク”が識別される平均電圧であり、ＩＤｋは”マーク”が識別される分散電圧（”マーク”が識別される電圧の分散値）である。
【００３６】
この（２）式で表されるｑａｋを、”マーク”について７つの識別器１３のそれぞれについて算出し、ｅｒｆｃ関数の特性にフィッティングさせると、Ｉ１と、ＩＤｋとが算出できる。同様に、”スペース”についても算出する。これらの算出によって、確率密度分布が推定される。
【００３７】
図８は、このようにして推定された識別位相１８０°での確率密度分布と識別器の識別レベルの配置の一例を示すグラフである。同図において、波形Ｋ１は、”マーク”に対応した確率密度分布であり、波形Ｋ２は、”スペース”に対応した確率密度分布である。また、”Ｄ＋３”、”Ｄ＋２”、”Ｄ＋１”、”ＤＣ”、”Ｄ−１”、”Ｄ−２”、”Ｄ−３”は、識別器１３のそれぞれ異なる７つの識別レベルに対応するものである。同図に示すように、”ＤＣ”の識別レベルに対応する波形Ｋ１の確率値と、波形Ｋ２の確率値とが同程度の値になるように、それぞれの識別器１３に設定される識別レベルが調整される。
【００３８】
また、軟判定ＦＥＣ復号化手段６は、並列データの３ビット符号に含まれる信頼度情報を用いて、信頼度が低いビットを集中的に訂正する。具体的には、以下のような処理が行われる。
【００３９】
この実施の形態では、上述したように、１８０°の識別位相での多値レベル識別結果から誤り訂正を行った出力を取り出すようにしているが、この出力を取り出す際には他の識別位相の０°や９０°や２７０°の多値レベル識別結果を用いてもよい。例えば、１８０°での３ビット符号が“１１１”のとき、受信されたデータは“１”であり、信頼度情報が“１１”であるから、最も確からしい“１”となる。このとき、０°、９０°および２７０°の識別位相の３ビット符号が同様に“１１１”であるときには、この３ビット符号”１１１”は、さらに確からしい“１”であると判定できる。このように、中央の１８０°の識別位相だけでなく、それ以外の異なる識別位相の多値レベル識別結果を使って軟判定復号を行うことで、さらに高い誤り訂性能を得ることができる。なお、このとき用いられる識別位相は、残りの全ての識別位相の多値レベル識別結果であってもよいし、一部の識別位相の多値レベル識別結果であってもよい。
【００４０】
図１に戻って、データ保持手段１１は、多値レベル／多値位相識別手段７での識別結果を符号化手段８および多重分離手段４を介してｑフレーム分のデータを累積する。すなわち、このｑは多重分離手段４から出力される多重分離されたディジタル並列符号を累積保持するための累積フレーム数である。演算処理手段１０は、ｑフレーム分の時間領域のデータをフーリエ変換により周波数領域のデータに変換する。もし、受信後の波形に伝播遅延が生じているような場合では、伝送路の周波数特性が平坦ではない。つまり、受信信号の周波数解析を行えば、平坦でない箇所がわかることになる。したがって、その伝送路特性に対して逆特性となる周波数特性を算出し、電気信号波形等化手段３のフィルタ特性が逆特性になるように重み付け係数を調整することで、良好な周波数特性の信号を多値レベル／多値位相識別手段７へ入力することができる。
【００４１】
なお、この電気信号波形等化手段３は、トランスバーサルフィルタ（ＴＶＦ：Ｔｒａｎｓｖｅｒｓａｌ  Ｆｉｌｔｅｒ）などで実現することができる。
【００４２】
また、図１には図示していないが、演算処理手段１０は、軟判定ＦＥＣ復号化手段６での誤り訂正結果を用いて誤り率性能が高くなるように電気信号波形等化手段３の重み付け係数を調整してもよい。
【００４３】
さらに、図１において、クロック抽出手段９は、受信信号がＮＲＺ信号のとき、多値レベル／多値位相識別手段７の０°と１８０°の位相の識別結果を用いて電気受信信号に同期したクロックを抽出する。これらの２つの位相に基づく識別結果は、異なる識別レベルの複数の結果ではなく、１つの識別レベルでの識別結果であってもよい。例えば、図８に示す、単独での誤り率性能がよい閾値であるＤｃだけを使うようにしても、０°のデータの変化点に同期したクロックを得ることができる。
【００４４】
また、電気受信信号の形式がＲＺ（Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ）信号の場合では、０°と９０°の位相を用いることでデータの変化点０°に同期したクロックを得ることができる。
【００４５】
図９および図１０は、ＮＲＺ信号とＲＺ信号に対して、軟判定、波形等化、クロック抽出などに使用する多値識別位相について説明するための図である。すなわち、図９（ａ）は、多値識別位相をＮＲＺ信号のアイパターン上に示した図であり、（ｂ）は、多値識別位相ごとの識別器１３の用途を示した図表である。同様に、図１０（ａ）は、多値識別位相をＲＺ信号のアイパターン上に示した図であり、（ｂ）は、多値識別位相ごとの識別器１３の用途を示した図表である。図９（ｂ）および図１０（ｂ）から明らかなように、いずれの多値識別位相においても２つ以上の用途に用いられており、識別器１３の利用効率が高いことが明らかである。
【００４６】
なお、この実施の形態の光受信装置では、多値レベル／多値位相識別手段は、電気受信信号の１ビットに対してｍ個以上（ｍは２以上の自然数）の識別位相で識別し、これらのｍ個以上の識別位相ごとに異なる識別レベルで識別する２ｎ−１個以上（ｎは自然数）の識別器を識別位相ごとに備える構成とすることができる。
【００４７】
このような構成にすれば、伝送路から入力された光受信信号が光電気変換されて生成された電気受信信号が、電気信号波形等化手段で波形整形されて多値レベル／多値位相識別手段に入力され、多値レベル／多値位相識別手段では、電気受信信号が複数の識別位相ごとに複数の識別レベルで識別された多値レベル／多値位相識別結果が生成され、この識別結果が入力されたクロック抽出手段では、多値レベル／多値位相識別結果から電気受信信号に同期したクロックが抽出され、符号化手段では、多値レベル／多値位相識別手段から出力された識別位相ごとの識別結果に基づいた信頼度情報を含むｎビットのディジタル並列符号を生成され、多重分離手段では、符号化後のディジタル並列符号をビットごとに所定の規格で多重分離され、軟判定ＦＥＣ復号化手段では、この多重分離されたディジタル並列符号に含まれる信頼度情報に基づいて誤り訂正が行われる。
【００４８】
したがって、このような処理を行うこの光受信装置によれば、伝送路の雑音や、波長分散、偏波分散など様々な光信号品質を劣化させる要因の存在下でも、装置を大型化することなく、低コストで、かつ、コンパクトな装置を実現できるとともに、高品質な高速／大容量伝送を実現することができる。
【００４９】
また、この実施の形態の光受信装置によれば、多値レベル／多値位相識別手段は、２π／ｍの位相間隔ごとの異なる識別位相で識別することで、効果的な多値レベル／多値位相識別が可能となる。
【００５０】
また、この実施の形態の光受信装置によれば、演算処理手段は、軟判定ＦＥＣ復号化手段から出力された識別レベルごとの識別結果から、マークおよびスペースに対応する確率密度分布を推定し、この確率密度分布に基づいて前記識別器のそれぞれに付与する識別レベル調整信号を多値レベル／多値位相識別手段に出力するようにしているので、最適な誤り率性能を得ることができる。
【００５１】
また、この実施の形態の光受信装置によれば、演算処理手段は、データ保持手段に累積保持されている多重分離手段から出力された多重分離後のディジタル並列符号のｐ（ｐは自然数）フレーム分のデータから、電気信号波形等化手段での波形等化を調整する重み付け係数調整信号を出力するようにしているので、受信後の波形に伝播遅延が生じているような場合であっても、良好な周波数特性の信号を多値レベル／多値位相識別手段へ入力することができる。
【００５２】
また、この実施の形態の光受信装置によれば、多値レベル／多値位相識別結果をｎビットで符号化するｍ個の符号化器を備えるよう構成することができ、低コストで、かつ、コンパクトな装置を実現することができる。
【００５３】
また、この実施の形態の光受信装置によれば、多重分離手段は、ｍ個の識別位相ごとにｎビットのディジタル並列符号をビットごとに多重分離するｍ×ｎ個の多重分離回路を備えるように構成することができ、低コストで、かつ、コンパクトな装置を実現することができる。
【００５４】
なお、この実施の形態では、多値レベル／多値位相識別手段７に与える識別レベルの調整を、演算処理手段１０を介して行うようにしているが、軟判定ＦＥＣ復号化手段６から直接行うようにしてもよく、この実施の形態と同様の効果が得られる。
【００５５】
実施の形態２．
図１１は、この発明の実施の形態２にかかる光受信装置の構成を示すブロック図である。同図に示す光受信装置は、図１の光受信装置の構成に、光信号のまま波形等化が可能な光信号波形等化手段（ＯＦＦＥ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｅｅｄ  Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｅｑｕａｌｉｚｅｒ）１６を加えた構成であり、その他の構成については、図１に示す構成と同一であり、同一部分には同一符号を付して示している。
【００５６】
光信号レベルでの補償量の制御は、電気信号レベルでの補償と同じく、周波数解析結果から行ってもよいし、軟判定ＦＥＣ復号化手段６での誤り訂正結果に基づいて行ってもよい。特に、周波数上の解析データを使う場合には、偏波分散などで時間軸上の電気波形に伝播遅延が生じていると、周波数上でのレベル変動があるので、この周波数解析結果に基づいて光信号レベルでの補償量を調整することが効果的である。
【００５７】
光信号レベルでの補償は、偏波面や伝播遅延を変えることで波形等化を行っており、応答速度は遅いが大きな補償量が得られるため粗調整用として適している。一方、電気信号レベルでの補償では、応答速度は速いが、補償量を多くするためには回路規模が大きくなり、また、高速動作を必要とする。そのため、光信号波形等化手段１６により、電気信号波形等化手段３を微調整用の波形等化手段として特化することができるので、装置を大型化することなく、低コストで、かつ、コンパクトな装置を実現できるとともに、高品質な高速／大容量伝送を実現することができる。
【００５８】
実施の形態３．
実施の形態１および２に示した光受信装置は、多値識別位相のすべての位相について、同数の多値識別を行っているが、識別結果の用途によって識別位相ごとに多値識別の数を変えることもできる。このことを図９および図１２を用いて説明する。なお、図１２（ａ）は、多値識別位相をＮＲＺ信号のアイパターン上に示した図であり、（ｂ）は、多値識別位相ごとの識別器１３の用途と識別器の数とを示した図表である。図９の説明のところでも詳述したが、いずれの多値識別位相においても２つ以上の用途に用いることができる。
【００５９】
ところで、識別結果の用途ごとに多値識別の個数を変えることによって、波形等化や軟判定誤り訂正やクロック抽出の機能を持たせながら、識別器１３の個数を減少させることができる。例えば、１ビットにつき識別位相を４サンプルとして９０°ごとに識別するとき、図９（ｂ）に示すように、１８０°の位相では軟判定識別のために２ｎ−１個以上の識別器（そのうちの１つは、クロック抽出も兼ねる）を使用し、９０°と２７０°の位相では、波形等化のために２ｑ−１個以上の識別器を使用し、さらに、０°の位相では、クロック抽出のためだけに必要な１個以上の識別器を使用すればよい。
【００６０】
図１３（ａ）は、多値識別位相をＲＺ信号のアイパターン上に示した図であり、（ｂ）は、多値識別位相ごとの識別器１３の用途と識別器１３の数とを示した図表である。ＮＲＺ信号のときと同様に、識別器１３の数を減少させることができる。例えば、同図（ｂ）に示すように、１ビットにつき識別位相を２サンプルとして０°および９０°で識別するとき、９０°の位相では、軟判定識別のために２ｎ−１個以上の識別器と、波形等化のために２ｑ−１個以上の識別器を使用し、０°の位相では、クロック抽出のために１個以上の識別器を使用すればよい。したがって、ＲＺ信号の場合でも、ＮＲＺ信号のときと同様に、識別結果の用途ごとに多値識別の個数を可変することができ、波形等化や軟判定誤り訂正やクロック抽出の機能を持たせながら、識別器１３の個数を減少させることができる。
【００６１】
以上のように、この実施の形態の光受信装置では、識別結果の用途ごとに多値識別の個数を変えることによって、波形等化や軟判定誤り訂正やクロック抽出の機能を持たせながら、識別器の個数を減少させることができるので、後段の符号化器や多重分離回路やレジスタなどの回路規模が抑制され、より低コストで、かつ、よりコンパクトな装置を実現することができる。
【００６２】
なお、この実施の形態の光受信装置では、多値レベル／多値位相識別手段は、電気受信信号の１ビットに対して（ｍ＋２）個以上（ｍは２以上の自然数）の識別位相で識別し、これらの識別位相のうち、軟判定復号に用いる１個以上の識別位相ごとに異なる識別レベルで識別する２ｎ−１個以上の識別器と、電気信号波形等化手段での波形等化に用いるｍ個以上の識別位相ごとに異なる識別レベルで識別するｍ×（２ｑ−１）個以上（ｑは自然数）の識別器と、クロック抽出に用いる２個以上の識別位相のうちの１個以上の識別位相を識別する１個以上の識別器とを備える構成とすることができる。
【００６３】
このような構成にすれば、伝送路から入力された光受信信号が光電気変換されて生成された電気受信信号が電気信号波形等化手段で波形整形されて多値レベル／多値位相識別手段に入力され、多値レベル／多値位相識別手段では、電気受信信号が複数の識別位相ごとに複数の識別レベルで識別された多値レベル／多値位相識別結果が生成され、この識別結果が入力されたクロック抽出手段では、多値レベル／多値位相識別結果から電気受信信号に同期したクロックが抽出され、符号化手段では、多値レベル／多値位相識別手段から出力された識別位相ごとの識別結果に基づいた信頼度情報を含むｎビットのディジタル並列符号を生成され、多重分離手段では、符号化後のディジタル並列符号をビットごとに所定の規格で多重分離され、軟判定ＦＥＣ復号化手段では、この多重分離されたディジタル並列符号に含まれる信頼度情報に基づいて誤り訂正が行われる。
【００６４】
したがって、上述したような処理を行うこの光受信装置によれば、実施の形態１に比べて、より低コストで、かつ、よりコンパクトな装置を実現することができる。また、より低コストで、かつ、よりコンパクトな構成であっても、実施の形態と同様に、伝送路の雑音や、波長分散、偏波分散など様々な光信号品質を劣化させる要因の存在下でも、高品質な高速／大容量伝送を実現することができる。
【００６５】
また、この実施の形態の光受信装置によれば、符号化手段は、軟判定復号に用いられるｍ個の多値レベル／多値位相識別結果をｎビットで符号化するｍ個の符号化器と、波形等化に用いられる２個の多値レベル／多値位相識別結果をｑビットで符号化する１個の符号化器との（ｍ＋１）個の符号化器を備えるように構成することができ、より低コストで、かつ、よりコンパクトな装置を実現することができる。
【００６６】
また、この実施の形態の光受信装置によれば、多重分離手段は、軟判定復号に用いられる１個の識別位相に対してｎビットのディジタル並列符号をビットごとに多重分離するｎ個の多重分離回路と、波形等化に用いられる２個の識別位相ごとにｑビットのディジタル並列符号をビットごとに多重分離する２×ｑ個の多重分離回路と、クロック抽出に用いられる２個の識別位相のうちのいずれか１個の識別位相に対して１ビットのディジタル並列符号を多重分離する１個の多重分離回路との（ｎ＋２×ｑ＋１）個の多重分離回路を備えるように構成することができ、より低コストで、かつ、よりコンパクトな装置を実現することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明によれば、多値レベル／多値位相識別手段は、電気受信信号の１ビットに対してｍ個以上（ｍは２以上の自然数）の位相で識別し、これらのｍ個以上の識別位相ごとに異なる識別レベルで識別する２ｎ−１個以上（ｎは自然数）の識別器を識別位相ごとに備えるようにしているので、装置を大型化することなく、低コストで、かつ、コンパクトな装置を実現できるとともに、高品質な高速／大容量伝送を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる光受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した多値レベル／多値位相識別手段の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図１に示した符号化手段の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】多値レベル識別の動作を説明するための説明図である。
【図５】符号化手段に入力される識別器での識別結果を示す図表である。
【図６】図５に示す識別結果に対応した符号化手段の出力結果を示す図表である。
【図７】図１に示した多重分離手段の構成の一例を示すブロック図である。
【図８】推定された識別位相１８０°での確率密度分布と識別器の識別レベルの配置の一例を示すグラフである。
【図９】（ａ）は、多値識別位相をＮＲＺ信号のアイパターン上に示した図であり、（ｂ）は、多値識別位相ごとの識別器の用途を示した図表である。
【図１０】（ａ）は、多値識別位相をＲＺ信号のアイパターン上に示した図であり、（ｂ）は、多値識別位相ごとの識別器の用途を示した図表である。
【図１１】この発明の実施の形態２にかかる光受信装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】（ａ）は、多値識別位相をＮＲＺ信号のアイパターン上に示した図であり、（ｂ）は、多値識別位相ごとの識別器の用途と識別器の数とを示した図表である。
【図１３】（ａ）は、多値識別位相をＲＺ信号のアイパターン上に示した図であり、（ｂ）は、多値識別位相ごとの識別器の用途と識別器の数とを示した図表である。
【符号の説明】
１  光受信装置２  光電気変換手段、３  電気信号波形等化手段、４  多重分離手段、６  軟判定ＦＥＣ復号化手段、７  多値レベル／多値位相識別手段、８符号化手段、９  クロック抽出手段、１０  演算処理手段、１１  データ保持手段、１２  多値レベル識別器、１３  識別器、１４  符号化器、１５  多重分離回路、１６  光信号波形等化手段。
【図１】
2004312292.tif 000003
【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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