CN106031115A - 似然度生成装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供抑制电路规模并且抑制似然度的精度劣化的似然度生成装置等。求出16QAM信号的似然度的似然度生成装置具有：第1似然度生成部，其根据将所述16QAM信号的16QAM信号点映射至星座图上时I轴成分和Q轴成分各自与似然度之间的关系，生成各个所述信号点的2比特的似然度；以及第2似然度生成部，其将所述16QAM信号的16QAM信号点的I轴成分和Q轴成分作为自变量，按照该信号点在用各比特可取的值对星座图进行区域划分而得到的查找表中的位置，生成该信号点的所述2比特以外的2比特的似然度。

Description

似然度生成装置及其方法
技术领域
本发明涉及光传输装置的QAM调制方式，尤其涉及在软判定纠错中使用的似然度生成装置等。
背景技术
近年来，在光传输系统中要求的比特率不断上升。并且，随着电子器件技术的高速化、高度集成化，能够实现进行光信号的同步检波的数字相干方式，并引入了QPSK(Quadrature Phase-Shift Keying：正交相移键控)、16QAM(Quadrature AmplitudeModulation：正交振幅调制)等多值调制解调技术。
相对于以往采用的IM-DD(Intensity Modulated Direct Detection：强度调制直接检测)和DPSK(Differential Phase-Shift Keying：差分相移键控)，QPSK和16QAM这样的多值调制解调技术由于信号点之间的间隔较短，因而要求更高的信噪比SNR(Signal Noise Ratio)，以便实现同等的传输距离和信号速度。
为了弥补该SNR的不足，通常并用组合在LDPC(Low Density Parity Check：低密度奇偶校验)码这样强力的纠错码中还利用信号模拟信息的软判定解码而成的纠错解码方式。在软判定解码中，根据接收到的信号点的位置，计算表示对信号点分配的比特的可靠度的似然度并实施纠错。
另一方面，在无线通信领域中，多值调制解调技术的应用不断发展，制定了WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access：全球微波互联接入)或LTE(Long Term Evolution：长期演进)这样的众多通信标准。为了在同一装置和设备中应对这些标准，需要考虑似然度计算电路也要在多种通信标准中共用的结构。
例如，在下述专利文献1中公开了如下的方法：在WiMAX或LTE中，对于映射至不同信号点的比特，通过实施单纯的旋转或者反转处置，在同一似然度生成电路中对接收信号进行处置，从而减轻所需要的硬件量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5397469号说明书
发明内容
发明要解决的问题
在光通信系统中，基带频率达到数十G比特，因此，要求集成电路的门规模整体上升至数百兆门。因此，电路必须共用化。例如有如下的方法：在QPSK中，将在对I(In-phase：同相)轴和Q(Quadrature：正交相位)轴分配的2比特的似然度生成中使用的处理量较小的电路，与16QAM的2组2比特的似然度生成共用。
但是，根据比特分配方法，在采用基于QPSK的软判定方法进行近似时，在16QAM的2比特的软判定中产生误差，存在不能得到期望的性能即似然度的精度的问题。
本发明的目的在于，提供解决如下问题的似然度生成装置等：当在16QAM等多值QAM似然度生成中进行电路规模的削减时，由似然度生成近似的误差造成的似然度的精度降低，进而例如在似然度生成装置的后级设置有软判定纠错部的结构的情况下纠错能力劣化。
用于解决问题的手段
本发明的求出16QAM信号的似然度的似然度生成装置具有：第1似然度生成部，其根据将所述16QAM信号的16QAM信号点映射至星座图上时I轴成分和Q轴成分各自与似然度之间的关系，生成各个所述信号点的2比特的似然度；以及第2似然度生成部，其将所述16QAM信号的16QAM信号点的I轴成分和Q轴成分作为自变量，按照该信号点在用各比特可取的值对星座图进行区域划分而得到的查找表中的位置，生成该信号点的所述2比特以外的2比特的似然度。
发明效果
根据本发明，能够提供抑制电路规模并且抑制似然度的精度劣化的似然度生成装置等。由此，例如能够实现提高了传输距离和比特率的光传输装置。
附图说明
图1是在后级设置有软判定纠错部的本发明的实施方式1的似然度生成装置的概略结构图。
图2是示出针对16QAM信号的信号点的比特分配的星座图。
图3是示出针对QPSK信号的信号点的比特分配的星座图。
图4是示出本发明的QPSK中的I轴与似然度的关系的图。
图5是用于说明在本发明的16QAM的星座图中将比特2判定为1的区域的图。
图6是在后级设置有软判定纠错部的本发明的实施方式2的似然度生成装置的概略结构图。
图7是用于说明在本发明中向第1象限旋转后的比特分配的图。
图8是在后级设置有软判定纠错部的本发明的实施方式3的似然度生成装置的概略结构图。
图9是本发明的似然度生成装置由处理器构成时的概略结构图。
具体实施方式
下面，按照各实施方式使用附图说明本发明的似然度生成装置等。另外，在各个实施方式中，相同或者相当的部分用相同的标号示出并省略重复说明。
实施方式1
图1是在后级设置有软判定纠错部的本发明的实施方式1的似然度生成装置的概略结构图。QPSK似然度生成部11将接收到的16QAM信号的信号点作为输入，计算比特0(b0)和比特1(b1)的似然度，并输出给软判定纠错部12。16QAM似然度生成部13是LUT(Look-Up Table：查找表)，同样将接收到的16QAM信号的信号点作为输入，计算比特2(b2)和比特3(b3)的似然度，并输出给软判定纠错部12。
另外，在图1中示出直接输入16QAM信号的信号点。例如也可以在QPSK似然度生成部11和16QAM似然度生成部13的输入侧如虚线(参照图1、6、8)所示设置信号点检测部，来进行16QAM信号的信号点的检测。并且，也可以是QPSK似然度生成部11和16QAM似然度生成部13分别包含信号点检测部(以下相同)。
图2是示出16QAM信号的信号点和被分配的比特的关系的星座图。设各信号点的比特分配为图1中的比特{b0,b1,b2,b3}。
图3是示出通常的QPSK的信号点和被分配的比特的关系的星座图。设各信号点的比特分配为图1中的比特{b0,b1}。并且，图4是示出QPSK的例如I(同相)轴与似然度值的关系的图。如图3所示，在QPSK中隔着I(同相)轴或者Q(正交相位)轴分开进行比特的1或0的判定。由此，如图4所示，仅根据I轴成分或者Q轴成分(图4示出I轴的情况)即可进行似然度的计算。如图2所示，在16QAM中，在星座图上，b0分配给I轴，b1分配给Q轴，与QPSK相同，因而这些比特能够利用简单的电路由QPSK似然度生成部11计算出来。
16QAM似然度生成部13由LUT构成，将输入的信号点的I轴坐标和Q轴坐标作为自变量计算似然度。在图5中用阴影示出b2被判定为1的区域。在星座图中呈二维分布，因而不能利用如QPSK似然度生成那样简单的电路构成。在该实施方式中，能够利用LUT对全部坐标输出最佳的似然度。
即，作为第1似然度生成部的QPSK似然度生成部11根据将16QAM信号的16QAM信号点映射至星座图上时I轴成分和Q轴成分各自与似然度之间的关系，生成各个信号点的2比特的似然度。
作为第2似然度生成部的16QAM似然度生成部13将16QAM信号的16QAM信号点的I轴成分和Q轴成分作为自变量，按照该信号点在用各比特可取的值对星座图进行区域划分而得到的查找表中的位置，生成该信号点的所述2比特以外的2比特的似然度。
根据该实施方式，通过使16QAM似然度生成电路(13)的一部分共用QPSK似然度生成电路，能够抑制电路规模并且保持似然度的精度。另外，能够得到如下的效果：例如在似然度生成装置的后级设置有软判定纠错部的结构的情况下，不会使纠错解码能力劣化。
实施方式2
图6是在后级设置有软判定纠错部的本发明的实施方式2的似然度生成装置的概略结构图。在图6中，第1象限旋转部61将存在16QAM信号的信号点的象限作为输入，在信号点存在于第1象限时使其透过，在存在于第2象限时使I轴反转后交换I轴和Q轴，在存在于第3象限时使I轴和Q轴反转，在存在于第4象限时使Q轴反转后交换I轴和Q轴，并输出给16QAM似然度生成部13。
图7示出上述的向第1象限旋转后的各信号点在第1象限内的位置。图7的(a)示出在存在于第2象限时使I轴反转后交换I轴和Q轴即从第2象限向第1象限旋转后的信号点位置，(b)示出在存在于第3象限时使I轴和Q轴反转即从第3象限向第1象限旋转后的信号点位置，(c)示出在存在于第4象限时使Q轴反转后交换I轴和Q轴即从第4象限向第1象限旋转后的信号点位置。
并且，影线部示出b2被判定为1的区域。从各个象限旋转后的b2、b3的位置一致。并且，存在于在旋转前相邻的象限的b2、b3的区域也是同样的，因而能够使用同一LUT。旋转后的坐标在I轴和Q轴都限定为0以上的值，因而能够将所需要的LUT的自变量抑制到四分之一。
根据该实施方式，能够得到如下的效果：能够进一步抑制16QAM似然度生成电路(13)所需要的LUT的规模。
实施方式3
图8是在后级设置有软判定纠错部的本发明的实施方式3的似然度生成装置的概略结构图。在第1实施方式的基础上，延迟部81保持前一码元的接收16QAM信号，并输出给QPSK似然度生成部11。
在向该似然度生成装置输出信号的输出侧(编码侧)，进行对前一码元的16QAM信号与当前码元的相位差分配发送数据序列的差分编码。QPSK似然度生成部11输入当前码元和前一码元的数据，然后使用LUT根据码元相位的旋转量计算似然度，即进行差分解码。
根据该实施方式，能够得到如下的效果：能够抑制电路规模并且保持似然度的精度，实现与相位滑动具有耐性的差分编码对应的16QAM似然度生成。另外，能够得到如下的效果：例如在似然度生成装置的后级设置有软判定纠错部的结构的情况下，不会使纠错解码能力劣化。
本发明还能够应用于需要100G/s以上的比特率的、采用多值调制解调方式的光通信装置。
另外，在上述说明中，对本发明的似然度生成装置构成为数字电路的结构进行了说明。该数字电路例如由一个或者多个LSI(Large-scale integration：大规模集成电路)构成。并且，也能够由一个或者多个FPGA(Field Programmable Gate Array：可现场编程门阵列)等构成。另外，也可以组合LSI、FPGA来构成。
16QAM似然度生成部13能够构成为数字电路的LUT。并且，QPSK似然度生成部11的构成实施方式3的LUT的部分也能够由数字电路的LUT构成。
关于分别怎样分配图1、6、8所示的各部来形成LSI、FPGA，只要根据应用决定即可。
并且，本发明的似然度生成装置也能够由处理器构成。此时的概略结构图如图9所示。图9是基本的处理器100的结构图。CPU101按照存储在非易失性的ROM102中的程序进行上述的信号处理等。信号处理的中间结果等暂时存储在易失性的RAM103中。并且，16QAM信号或者16QAM信号点经由接口(I/F)104进行输入，求出的似然度信号经由接口(I/F)105输出给软判定纠错部12。
在这种情况下，图1、6、8所示的各功能部分表示CPU101按照存储在ROM102中的程序进行的处理的功能块。并且，LUT预先存储在例如ROM102中而被参照。
这样在由处理器构成本发明的似然度生成装置的情况下，能够提供不是抑制电路规模而是抑制运算量并且抑制似然度的精度恶化的似然度生成装置等。由此，同样能够实现例如提高了传输距离和比特率的光传输装置。
另外，一般而言，在数字电路的情况下和处理器的情况下，软判定纠错部12等都是一体构成的。
产业上的可利用性
本发明的似然度生成装置能够应用于求出在各种领域中使用的光传输装置中的16QAM信号的似然度的似然度生成装置。
标号说明
11QPSK似然度生成部；12软判定纠错部；13 16QAM似然度生成部；61第1象限旋转部；81延迟部；100处理器；101CPU；102ROM；103RAM；104、105接口(I/F)。

Claims (6)

1.一种求出16QAM信号的似然度的似然度生成装置，该似然度生成装置具有：
第1似然度生成部，其根据将所述16QAM信号的16QAM信号点映射至星座图上时I轴成分和Q轴成分各自与似然度之间的关系，生成各个所述信号点的2比特的似然度；以及
第2似然度生成部，其将所述16QAM信号的16QAM信号点的I轴成分和Q轴成分作为自变量，按照该信号点在用各比特可取的值对星座图进行区域划分而得到的查找表中的位置，生成该信号点的所述2比特以外的2比特的似然度。
2.根据权利要求1所述的似然度生成装置，其中，
在所述第2似然度生成部的输入侧具有使16QAM信号点向星座图的第1象限旋转的第1象限旋转部。
3.根据权利要求1所述的似然度生成装置，其中，
在所述第1似然度生成部的输入侧具有保持前一码元的接收信号的延迟部。
4.一种求出16QAM信号的似然度的似然度生成方法，其中，
根据将所述16QAM信号的16QAM信号点映射至星座图上时I轴成分和Q轴成分各自与似然度之间的关系，生成各个所述信号点的2比特的似然度；以及
将所述16QAM信号的16QAM信号点的I轴成分和Q轴成分作为自变量，按照该信号点在用各比特可取的值对星座图进行区域划分而得到的查找表中的位置，生成该信号点的所述2比特以外的2比特的似然度。
5.根据权利要求4所述的似然度生成方法，其中，
在生成各个所述信号点的所述2比特以外的2比特的似然度时，使16QAM信号点向星座图的第1象限旋转。
6.根据权利要求4所述的似然度生成方法，其中，
在生成各个所述信号点的2比特的似然度时，对所述16QAM信号进行差分解码。
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