CN101882957A - 光接收装置以及光接收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光接收装置以及光接收方法，其目的在于降低软判定数据生成处理的负荷。本发明的光接收装置具备：A/D变换电路；接收信号解调电路；根据接收信号解调电路解调的m比特的接收信号生成n比特(n≤m)的软判定数据的软判定数据生成电路；以及根据n比特的软判定数据进行纠错，并输出该纠错后的接收信号的纠错电路，其中，软判定数据生成电路将m比特的接收信号的MSB作为硬判定数据，将m比特的接收信号的MSB侧的多个比特(k比特、k≤m)与固定阈值的比较结果、或者从m比特的接收信号的LSB侧的(m-k)比特中选择的p比特(p≤m-k)作为可靠度信息，生成与基于2n-1个软判定阈值的识别结果对应的n比特(n＝p+1)的软判定数据。

Description

光接收装置以及光接收方法
技术领域
本发明涉及将纠错中使用的软判定数据生成电路简化的光接收装置。
背景技术
为了实现WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)光通信系统的长距离/大容量化，针对光SNR(Signal to Noise Ratio，信噪比)的降低确保信号质量是重要的。例如，在使每个波长10Gbps的光通信系统成为100Gbps时，为了得到相同的信号质量，需要提高约10dB的光SNR耐力(resistance)。
作为增加光SNR耐力的方法，应用了纠错技术(例如，非专利文献1)，但以得到可以适用于100Gbps级的光通信系统的高的纠正能力为目的，研究了使用软判定的纠错技术(例如，专利文献1、非专利文献1、非专利文献2)。
此处，在考虑了非专利文献2公开的数字相干光接收装置的情况下，将接收光信号的模拟值变换成数字值的A/D(Analogue toDigital，模拟-数字)变换电路的比特分辨率、或者与后级连接的接收信号解调电路等数字信号处理电路内的数据比特宽度通常充分大于纠错中所需的软判定数据的比特宽度。在考虑了具有100Gbps级的吞吐量的软判定纠错电路的实现的情况下，从削减电路规模的观点看，通过更简易的结构来实现软判定数据的比特宽度削减处理是重要的。
进而，在现实的光通信系统中，还可以设想取决于要应用的调制方式而在接收光信号中包含的噪声分布对称的情况、非对称的情况中的某一个情况，所以在系统的实用化中，不依赖于包含在接收光信号中的噪声分布，而简易地得到最佳的软判定数据变得重要。
例如，通过将专利文献1中的与多个软判定阈值的比较直接安装到数字电路中，可以生成软判定信息，但以削减电路规模为目的，比较运算处理的小规模化是重要的。
另外，作为进行比特宽度削减的软判定数据生成电路，在专利文献2中公开了与可靠度信息对应的比特宽度削减技术，但在考虑了100Gbps级的信号处理的情况下，期望更简易地抽出可靠度信息来生成软判定数据的方法。
进而，公开了以下技术：在软判定数据中仅选择MSB(MostSignificant Bit，最高有效比特)侧的比特数据并舍去其余的LSB(LeastSignificant Bit，最低有效比特)侧的比特数据(例如，专利文献3)、与传送路径的状况对应地改变比特数据的选择位置(例如，专利文献4)、以及根据1比特前的硬判定数据来选择软判定阈值(例如，专利文献5)，但都没有公开用于根据从解码电路输出得到的数字信号，与接收光信号的噪声分布对应地简易地生成削减了比特宽度的软判定数据的具体方法。
非专利文献1：T.Mizuochi等人，“Next generation FEC for opticalcommunication”，OFC/NFOEC 2008，OTuE4，2008
非专利文献2：Y.Miyata等人，“Proposal for frame structure ofoptical channel transport unit employing LDPC codes for 100Gb/sFEC”，OFC /NFOEC 2009，NThB2，2009
专利文献1：日本特开2005-33547号公报
专利文献2：日本特开2009-27470号公报
专利文献3：日本特开2003-258758号公报
专利文献4：日本特开2003-258762号公报
专利文献5：日本特开2004-349888号公报
但是，在以往技术中，存在如下问题。
在以往的利用相对多个软判定阈值的数据比较的软判定数据生成电路中，在要处理的数据的比特宽度增大的情况下，存在用于生成软判定数据的比较运算规模增大这样的问题。
另外，在以往的软判定数据生成电路中，为了进行与可靠度信息对应的比特宽度的削减，需要用于生成软判定数据的运算，存在处理负荷大，且电路规模增大这样的问题。
进而，存在如下问题：无法根据从解码电路输出得到的数字信号，与接收光信号的噪声分布对应地简易地生成削减了比特宽度的软判定数据。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种光接收装置，具有降低了软判定数据生成处理的负荷的软判定数据生成电路。
本发明提供一种光接收装置，具备：A/D变换电路，将接收的接收模拟信号变换成接收数字信号；接收信号解调电路，将上述接收数字信号解调成m比特的接收信号；软判定数据生成电路，根据上述m比特的接收信号生成n比特(n≤m)的软判定数据；以及纠错电路，根据上述n比特的软判定数据进行纠错，输出该纠错后的接收信号，其特征在于，上述软判定数据生成电路将上述m比特的接收信号的MSB作为硬判定数据，将上述m比特的接收信号的MSB侧的多个比特(k比特、k≤m)与固定阈值的比较结果、或者从上述m比特的接收信号的LSB侧的(m-k)比特中选择的p比特(p≤m-k)作为可靠度信息，生成与基于2n-1个软判定阈值的识别结果对应的n比特(n＝p+1)的软判定数据。
根据本发明，在光接收装置中，可以输出将比特宽度削减成n比特的软判定数据，所以可以降低软判定数据生成处理的负荷。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的光接收装置的结构图。
图2是用于说明本发明的实施方式1的光接收装置的说明图。
图3是用于说明本发明的实施方式1的光接收装置的说明图。
图4是用于说明本发明的实施方式1的光接收装置的说明图。
图5是用于说明本发明的实施方式1的光接收装置的说明图。
图6是用于说明本发明的实施方式1的光接收装置的说明图。
图7是用于说明本发明的实施方式1的光接收装置的说明图。
图8是用于说明本发明的实施方式1的光接收装置的说明图。
附图标记说明
10：A/D变换电路；11：接收信号解调电路；12：软判定数据生成电路；13：纠错电路。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的各实施方式进行说明，在各图中对同一或者相当的部分，附加同一标号而进行说明。另外，本发明不限于该实施方式。
实施方式1
图1是示出本发明的实施方式1的光接收装置的块结构图。
在图1中，该光接收装置具备A/D(Analogue to Digtal)变换电路10、接收信号解调电路11、软判定数据生成电路12、纠错电路13。
以下，对该光接收装置的各部位的功能进行说明。
A/D变换电路10将在光通信系统的接收端通过光电变换生成的接收模拟信号变换成数字信号。
接收信号解调电路11根据从A/D变换电路10得到的接收数字信号，进行接收数据的解调，输出具有m比特的数据宽度的信号。例如，在对QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，正交相移键控)信号进行相干检波而进行接收数据的解调的情况下，通过本功能块，进行波形均衡、频率同步、频率偏移的校正、位相推定、符号定时的抽出等通常的数字相干接收技术中使用的数字信号处理。
软判定数据生成电路12将接收信号解调电路11的输出信号(m比特)作为输入，生成要输出到纠错电路13的n比特(n≤m)的软判定数据。对于软判定数据生成电路12中的数据生成处理，在后面叙述。
纠错电路13根据从软判定数据生成电路12得到的软判定数据进行软判定纠错，在纠错后输出接收信号。在纠错电路13中，进行解交织、软判定解码、纠错帧同步处理等通常使用的软判定纠错中所需的处理，输出纠错后的硬判定数据。
以下，作为软判定数据生成电路12中的软判定数据生成处理，以根据6比特(m＝6)的输入数据，输出硬判定数据1比特、可靠度信息2比特(p＝2)的合计3比特(n＝p+1＝3)的软判定数据的情况为例进行说明。
图2示出根据从接收信号解调电路11得到的6比特的数据，按照1LSB(Least Significant Bit)间隔设定7个(23-1)软判定阈值(D0～D6)，并生成与各软判定阈值对应的可靠度信息(2比特)的情况下的数据处理方法。
此处，作为6比特的数据([b5:b0]、MSB(Most Significant Bit)：b5、LSB：b0)，假设例如用[000000～111111]来表示QPSK调制中的I(In-Phase，同相位)信道或者Q(Quadrature-Phase，正交相位)信道的信号[-1～+1]。
作为硬判定数据，采用MSB的1比特(b5)。由于可以将QPSK的接收光信号视为包含对称高斯噪声，所以将以6比特的中心值为阈值时的0/1判定结果作为硬判定数据即可，可以采用MSB。
按照以下的步骤来决定可靠度信息。
此处，假设依照非专利文献1所述的可靠度的规则，从更可靠的情况开始随着可靠度降低，将可靠度信息设定为11、10、01、00(11表示可靠度最高，00表示可靠度最低)。例如，将最可靠的“1”表现为“111”，将最可靠的“0”表现为“011”。另外，最不可靠的“1”成为“100”，最不可靠的“0”成为“000”。
此处，从非专利文献1可知，与位于7个软判定阈值的中心的硬判定阈值(D3)附近的数据相比，更远离硬判定阈值的位置的数据的硬判定数据的可靠度更高。因此，可知为了根据上述规则来生成相对1LSB间隔的软判定阈值的可靠度信息，在图2中，将b1、b0的组作为可靠度而抽出即可。
另外，通过针对硬判定结果成为“0”的组，使抽出数据反转，而可以成为依照上述规则的可靠度信息。
另外，可以通过针对比最外侧的软判定阈值D0、D6更外侧的数据，将高位4比特[b5:b2]与固定值进行比较，来设定可靠度。
图3根据在图2的步骤中取得的可靠度信息，将软判定生成电路12的输入数据(6比特)与输出数据(3比特)的组合进行汇总。关于硬判定数据是“0”的情况下的可靠度的反转处理，也可以通过与和后级连接的纠错电路13的匹配，来判断有无适当处理。
图4、图5示出按照2LSB间隔排列了7个软判定阈值时的软判定数据生成处理，图6、图7示出按照4LSB间隔排列时的软判定数据生成处理。可知在任一情况下，都可以仅通过MSB侧比特与固定值的比较、以及从LSB侧比特抽出2比特的比特抽出来容易地生成软判定数据。
如上所述，将硬判定数据设为MSB比特，对于可靠度信息，通过MSB侧高位多个比特(k比特、k≤m)与固定值的比较、或者从LSB侧的多个比特((m-k)比特)进行比特选择(p比特(p≤m-k))，可以简易地生成n比特(＝p+1比特)的软判定数据。因此，与针对所有6比特的数据宽度的信号，进行与各软判定阈值的比较运算而生成软判定数据的情况相比，可以期待电路规模的缩小效果。
另外，对于选择为可靠度信息的比特的组，当然也可以构成为可以从外部设定，以使纠错能力最佳化。
此处，在图2～图7中，说明了等间隔地进行了软判定阈值设定的情况，但在如OOK(On-Off Keying，开关键控)调制那样，在光通信系统的接收端，包含在接收光信号中的噪声分布成为非对称的情况下，如专利文献1所述，通过相对接收光信号的空白侧(硬判定数据“0”)，将标记侧(硬判定数据“1”)的软判定阈值间隔设定得更宽，而使纠错能力最佳化。
图8示出为了对应于非对称的噪声分布，进行空白侧是1LSB间隔的软判定阈值设定、而标记侧是2LSB间隔的软判定阈值设定的情况下的可靠度信息生成方法。对于可靠度信息的抽出比特位置、以及用于进行决定软判定阈值D0、D6的外侧的可靠度的比较的固定值与比特宽度，通过根据硬判定数据进行不同的设定，可以容易地实现非对称的软判定阈值设定。
另外，在上述例子中，进行了软判定数据生成电路12的输入比特宽度6比特、输出比特宽度3比特的情况下的说明，但当然还可以对除此以外的比特宽度应用同样的方法。
根据本发明的实施方式1的光接收装置，光接收装置在软判定数据生成电路中，将m比特的输入数据的MSB设为硬判定数据，将MSB侧的多个比特(k比特、k≤m)与固定阈值的比较结果、或者从LSB侧的(m-k)比特中选择的p比特(p≤m-k)设为可靠度信息，从而可以输出将比特宽度从m比特的输入数据削减成与基于2n-1个软判定阈值的识别结果对应的n比特(n＝p+1)的软判定数据。
因此，可以降低软判定数据生成处理的负荷。
另外，通过由软判定数据生成电路12从光接收装置的外部设定p比特的选择范围，可以生成使纠错能力最佳化的软判定数据。
另外，通过根据硬判定数据，使p比特的比特位置可变，可以实现对标记侧以及空白侧分别设定了不同间隔的软判定阈值的情况下的软判定数据的生成。
因此，不仅可以实现等间隔的软判定阈值设定，而且还可以实现不等间隔的软判定阈值设定，不论是对称噪声分布、还是非对称噪声分布，都可以简易地生成最佳的软判定数据。

Claims (8)

1.一种光接收装置，具备：
A/D变换电路，将接收的接收模拟信号变换成接收数字信号；
接收信号解调电路，将上述接收数字信号解调成m比特的接收信号；
软判定数据生成电路，根据上述m比特的接收信号生成n比特的软判定数据，其中，n≤m；以及
纠错电路，根据上述n比特的软判定数据进行纠错，输出该纠错后的接收信号，其特征在于，
上述软判定数据生成电路将上述m比特的接收信号的MSB、即最高有效比特作为硬判定数据，将上述m比特的接收信号的MSB侧的多个比特、即k比特与固定阈值的比较结果或者从上述m比特的接收信号的LSB、即最低有效比特侧的m-k比特中选择的p比特作为可靠度信息，生成与基于2n-1个软判定阈值的识别结果对应的n比特的软判定数据，其中，k≤m，p≤m-k，n＝p+1。
2.根据权利要求1所述的光接收装置，其特征在于，从光接收装置的外部对上述软判定数据生成电路设定p比特的选择范围。
3.根据权利要求1或2所述的光接收装置，其特征在于，上述软判定数据生成电路根据上述硬判定数据，可变地设定p比特的比特位置。
4.根据权利要求1或2所述的光接收装置，其特征在于，上述软判定数据生成电路在上述m比特的接收信号的中央值的附近等间隔地配置了上述软判定阈值。
5.根据权利要求3所述的光接收装置，其特征在于，上述软判定数据生成电路在上述m比特的接收信号的中央值的附近等间隔地配置了上述软判定阈值。
6.根据权利要求1或2所述的光接收装置，其特征在于，上述软判定数据生成电路在上述m比特的接收信号的中央值的附近根据上述硬判定数据不等间隔地配置了上述软判定阈值。
7.根据权利要求3所述的光接收装置，其特征在于，上述软判定数据生成电路在上述m比特的接收信号的中央值的附近根据上述硬判定数据不等间隔地配置了上述软判定阈值。
8.一种光接收方法，具备：
A/D变换步骤，将接收的接收模拟信号变换成接收数字信号；
接收信号解调步骤，将上述接收数字信号解调成m比特的接收信号；
软判定数据生成步骤，根据上述m比特的接收信号生成n比特的软判定数据，其中，n≤m；以及
纠错步骤，根据上述n比特的软判定数据进行纠错，输出该纠错后的接收信号，其特征在于，
在上述软判定数据生成步骤中，将上述m比特的接收信号的MSB作为硬判定数据，将上述m比特的接收信号的MSB侧的多个比特、即k比特与固定阈值的比较结果或者从上述m比特的接收信号的LSB侧的m-k比特中选择的p比特作为可靠度信息，生成与基于2n-1个软判定阈值的识别结果对应的n比特的软判定数据，其中，k≤m，p≤m-k，n＝p+1。
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