CN109644010B - 似然度生成装置、接收装置、似然度生成方法以及光传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明的似然度生成装置设N为4以上的自然数，设n和k为自然数且k<n，设L为自然数且L<N，在接收由被配置成N维的n‑k个信息比特和k个奇偶校验比特构成的编码调制信号的接收装置中，似然度生成装置具备：似然度临时判定部(51a、51b)，其使用具有L维的地址空间且在各地址空间存储有似然度的表，求出用接收到的编码调制信号传输的信息比特和奇偶校验比特的各比特的似然度；以及似然度校正部(52)，其根据奇偶校验比特的生成规则，更新由似然度临时判定部求出的似然度信息中的信息比特的似然度。

Description

似然度生成装置、接收装置、似然度生成方法以及光传输系统

技术领域

本发明涉及作为软判定纠错解码的预处理而进行似然度生成的似然度生成装置、接收装置、似然度生成方法以及光传输系统。

背景技术

在通过光纤进行长距离大容量传输的系统中，低成本地实现高速且高密度的信号复用分离以及传输时产生的性能劣化抑制成为课题。

在发送光信号的光发送装置中，通过在多个光载波或者作为子载波的光子载波中搭载不同的信息而进行高密度波长复用，能够增大每个光纤的传输容量。在此，将复用的光载波和光子载波分别称作信道。另外，通过对调制方式进行多值化也能够增大传输容量。

作为实现长距离传输和大容量传输的方法，可考虑应用m值相位调制(m-aryPhase-Shift Keying：mPSK)和m值正交振幅调制(m-ary Quadrature AmplitudeModulation：mQAM)。即，通过增加信号点而增加每1个符号的传输比特数，能够增大传输容量。在mPSK和mQAM中，一般对同相位轴(In-Phase轴：I轴)和正交相位轴(Quadrature-Phase轴：Q轴)分配信号。

另外，已知通过使用偏振复用而将每1个符号的传输比特数增大至2倍的方法。在偏振复用中，能够对作为正交的2个偏振分量的垂直偏振和水平偏振独立地分配信号。

在应用偏振复用mPSK方式或者偏振复用mQAM方式的光传输系统中，使用如下的数字相干方式：在接收端进行使本振光源生成的连续光与接收信号混合干涉来检波的相干检波，通过数字信号处理来补偿由相干检波而得到的电信号。在数字相干方式中，广泛使用偏振复用(Dual-Polarization：DP)4值相位调制(Quadrature PSK：QPSK)方式(例如，参照非专利文献1、2)。

mPSK和mQAM的m一般取2的n次方(n：1以上的整数)，能够进行n比特的信息通信。另一方面，关于通过对这些一般的信号点配置给予制约而实现性能改善的编码调制也进行了研究(例如，参照非专利文献3、4)。作为最简单的例子，可考虑设在1个块中通信的比特数为(n-1)，作为信号点在1个块中准备n比特量，通过通信对象的(n-1)比特的异或而生成1比特的奇偶校验比特，以n比特的信号点进行通信。作为构成1个块的方法，一般将正交2个偏振、正交2个相位以及多个时隙等集中处理。在坐标轴的数量为N的情况下，称作N维调制。N是1以上的整数。N维调制与编码长度长的纠错编码相比，性能改善量受限。但是，在N维调制中，能够容易地改变信息比特数与奇偶校验比特数的关系，具有能够灵活地变更频率利用效率这样的优点。例如，实现3bit/symbol的偏振切换QPSK(Polarization Switched-QPSK：PS-QPSK)作为实现4bit/symbol的一般的DP-QPSK与实现2bit/symbol的DP-2值相位调制(Binary Phase-Shift Keying：BPSK)的中间解是有力的。

在进行长距离光传输的情况下，为了确保接收端处的信号品质，需要实现与比特率、调制方式以及检波方式等对应的光信号功率与噪声功率比，为此，需要以较高的光功率进行信号传输。此时，由在光纤中发生的非线性光学效应引起的波形失真导致信号品质劣化。非线性光学效应可大致分成在信道内发生的效应和在信道间发生的效应。

作为在信道内发生的非线性光学效应，可列举自相位调制(Self-PhaseModulation：SPM)。作为更狭义的定义，SPM可分类成信道内自相位调制(Intra-channelSPM：ISPM)、信道内交叉相位调制(Intra-channel Cross-Phase Modulation：IXPM)、信道内四波混频(Intra-channel Four-Wave Mixing：IFWM)等。另一方面，作为在信道间发生的非线性光学效应，可列举交叉相位调制(Cross-Phase Modulation：XPM)、四波混频(Four-Wave Mixing：FWM)、交叉偏振调制(Cross Polarization Modulation：XPolM)等。在信道内发生的非线性光学效应和在信道间发生的非线性光学效应均在信号的光功率密度高的情况下、信号的光功率密度的变化大的情况下以及传输距离长的情况下显著发生。另外，在信道间发生的非线性光学效应在传输路径的局部波长分散小的情况下或者波长复用的信道的波长间隔窄的情况下，各信道的光信号的偏振状态在传输路径内长且具备相关性。在相互作用持续的情况下，品质劣化显著。

在编码调制中，通过对可取的信号点的组合给予限制，还能够抑制光信号的功率变化，提高对非线性光学效应的耐受力。例如，在专利文献1记载的4D-2A8PSK(4-Dimensional 2-ary Amplitude 8-ary PSK)中，设由正交2个偏振、正交2个相位以及1个时隙构成的四维为1个块，在各偏振中采用2值振幅8值相位调制(2A8PSK)的信号点配置。在4D-2A8PSK中，以1个块进行通信的比特数是6，信号点在1个块中是8比特量的256点。图13示出4D-2A8PSK的比特和符号的映射。图13的左侧示出4D-2A8PSK信号的X偏振面和Y偏振面中的信号点的配置以及各信号点与要传输的4比特的对应关系。用逗号隔开的左侧的3比特是信息比特，右侧的1比特是奇偶校验比特。如图13所示，在基于4D-2A8PSK的通信中，对通信对象的信息比特6比特中的3比特进行格雷编码后分配给X偏振的相位，对于另外3比特也同样地进行格雷编码后分配给Y偏振的相位。另外，通过这6比特的异或而生成1比特的奇偶校验比特并分配给X偏振的振幅，将使分配给X偏振的振幅的第1个奇偶校验比特反转得到的比特作为第2个奇偶校验比特而分配给Y偏振的振幅。这样，在4D-2A8PSK中以1个块来传输合计8比特。由此，每1个时隙的光信号功率相对于任何比特的组合都恒定。在光信号功率恒定的4D-2A8PSK中，能够达到的频率利用效率6bit/symbоl与DP-8QAM相同，但与光信号功率取决于比特的组合而成为不同值的DP-8QAM相比，针对非线性光学效应具有较高的耐受力。下面，将以1个块传输的信息比特数为6的4D-2A8PSK称作6b4D-2A8PSK。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利申请公开第2016/0006515号说明书

非专利文献

非专利文献1：Optical Internetworking Forum,“100G Ultra Long Haul DWDMFramework Document”,2009年6月

非专利文献2：E.Yamazaki,外27名,“Fast optical channel recovery in fielddemons tration of 100-Gbit/s Ethernet(注册商标)over OTN usingreal-timeDSP”,Optics Express,vol.19,no.14,pp.13179-13184,2011.

非专利文献3：E.Agrell,外1名,“Power-Efficient Modulation FormatsinCoherent Transmission Systems”,Journal of Lightwave Technology,vol.27,no.22,pp.5115-5126,2009.

非专利文献4：D.Millar,外6名,“High-dimensional modulation for coherentoptical communications systems”,Optics Express,vol.22,no.7,pp.8798-8812,2014.

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1记载的现有技术(6b4D-2A8PSK)中，假定设想应用软判定纠错的似然度生成是理想的而未考虑电路安装。即，专利文献1记载的现有技术并未考虑电路安装。因此，专利文献1记载的现有技术存在如下问题：用于生成似然度的信号处理电路的规模増大而很难安装。

本发明正是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，得到一种抑制了电路规模的似然度生成装置。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题并达到目的，本发明的似然度生成装置设N为4以上的自然数，设n和k为自然数且k<n，设L为自然数且L<N，在接收由被配置成N维的n-k个信息比特和k个奇偶校验比特构成的编码调制信号的接收装置中，使用具有L维的地址空间且在各地址空间存储有似然度的表，求出用接收到的编码调制信号传输的信息比特和奇偶校验比特的各比特的似然度。另外，似然度生成装置根据奇偶校验比特的生成规则，更新求出的似然度信息中的信息比特的似然度。

发明效果

根据本发明，达到如下效果：能够实现抑制了电路规模的似然度生成装置。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1的似然度生成装置的结构例的图。

图2是示出实施方式1的似然度临时判定部保持的各表中存储的比特似然度信息的一例的图。

图3是示出实施方式1的似然度生成装置的处理过程的一例的流程图。

图4是示出本发明的实施方式2的光传输系统的结构例的图。

图5是示出实施方式2的光发送装置的结构例的图。

图6是示出实施方式2的光接收装置的结构例的图。

图7是示出实现实施方式2的光传输系统的硬件结构的一例的图。

图8是示出实施方式2的光传输系统中的光信号的传输过程的一例的流程图。

图9是示出对于DP-8QAM和6b4D-2A8PSK进行传输特性比较的实验结果的图。

图10是示出本发明的实施方式3的似然度生成装置的结构例的图。

图11是示出实施方式3的似然度生成装置的处理过程的一例的流程图。

图12是示出实施方式4的光传输系统中的光信号的传输过程的一例的流程图。

图13是示出4D-2A8PSK的比特和符号的映射的图。

具体实施方式

下面，根据附图详细说明本发明的实施方式的似然度生成装置、接收装置、似然度生成方法以及光传输系统。此外，本发明不限于本实施方式。

实施方式1

图1是示出本发明的实施方式1的似然度生成装置的结构例的图。在本实施方式中，对在传输实现6bit/symbоl的6b4D-2A8PSK信号即设由正交2个偏振、正交2个相位以及1个时隙构成的四维为1个块的信号的光传输系统的光接收装置中，生成接收信号的似然度的似然度生成装置进行说明。此外，本发明能够应用的信号形式不限于6b4D-2A8PSK信号。

似然度生成装置50将由XI、XQ、YI、YQ的各分量构成且分别用64灰度(64等级)表现的接收信号10作为输入。该似然度生成装置50对于输入的接收信号10中包含的6个信息比特生成似然度信息，并将生成的6个似然度信息输出到后级的软判定纠错解码部20。在图1所示的例子中，设从似然度生成装置50输出的各似然度信息为16值即16等级。接收信号10是对从作为对向装置的光发送装置发送的光信号进行相干检波，对通过相干检波而得到的电信号进行数字信号处理并进行波形补偿和信号恢复后的信号。光信号的相干检波以及针对通过相干检波而得到的电信号的数字信号处理按照非专利文献1、2等记载的公知方法进行。软判定纠错解码部20按照公知方法进行纠错解码，复原6比特的信息比特。

如图1所示，似然度生成装置50具备似然度临时判定部51a、51b、似然度校正部52以及量化部53a～53f。对似然度临时判定部51a输入X偏振的信号分量即XI振幅值和XQ振幅值，对似然度临时判定部51b输入Y偏振的信号分量即YI振幅值和YQ振幅值。似然度临时判定部51a、51b构成似然度导出部。

似然度临时判定部51a将与可输入的XI振幅值和XQ振幅值(分别为64等级)表示的二维空间上的4096的各地址对应地预先决定的比特似然度信息输出到似然度校正部52。似然度临时判定部51a保持存储有与图13所示的X偏振用的比特b₀、b₁、b₂、b₆分别对应的似然度β₀ ⁽⁰⁾、β₁ ⁽⁰⁾、β₂ ⁽⁰⁾、β₆ ⁽⁰⁾的表。即，似然度临时判定部51a保持XI振幅值和XQ振幅值表示的4096的各地址与似然度β₀ ⁽⁰⁾、β₁ ⁽⁰⁾、β₂ ⁽⁰⁾、β₆ ⁽⁰⁾的对应表，将与输入的XI振幅值和XQ振幅值表示的地址对应的似然度β₀ ⁽⁰⁾、β₁ ⁽⁰⁾、β₂ ⁽⁰⁾、β₆ ⁽⁰⁾输出到似然度校正部52。图1示出用64灰度表示各似然度时的例子。

似然度临时判定部51b将与可输入的YI振幅值和YQ振幅值表示的二维空间上的4096的各地址对应地预先决定的比特似然度信息输出到似然度校正部52。似然度临时判定部51b保持存储有与图13所示的Y偏振用的比特b₃、b₄、b₅、b₇分别对应的似然度β₃ ⁽⁰⁾、β₄ ⁽⁰⁾、β₅ ⁽⁰⁾、β₇ ⁽⁰⁾的表。即，似然度临时判定部51b保持YI振幅值和YQ振幅值表示的4096的各地址与似然度β₃ ⁽⁰⁾、β₄ ⁽⁰⁾、β₅ ⁽⁰⁾、β₇ ⁽⁰⁾的对应表，将与输入的YI振幅值和YQ振幅值表示的地址对应的似然度β₃ ⁽⁰⁾、β₄ ⁽⁰⁾、β₅ ⁽⁰⁾、β₇ ⁽⁰⁾输出到似然度校正部52。图1示出用64灰度表示各似然度时的例子。

考虑在应用似然度生成装置50的光传输系统中设想的噪声分布、设想的信号失真以及配置于后级的软判定纠错解码部20的性能等中的至少一个，决定似然度临时判定部51a、51b保持的表中存储的似然度信息。作为噪声分布，对应于加性白高斯噪声的分布、在信号处理后残留的光源的相位噪声的分布以及偏振干涉噪声的分布等中的至少一个分布。作为信号失真，对应于光调制器的消光比、光调制器的驱动器和光接收器的相干接收机的非线性响应、I/Q间即同相分量与正交分量之间的倾斜、I/Q间的功率偏差、X/Y间即X偏振分量与Y偏振分量之间的功率偏差等中的至少一个。纠错解码部的性能是得到纠错后比特错误率10^-15时的噪声功率等。

图2是示出似然度临时判定部51a、51b保持的各表中存储的比特似然度信息的一例的图。在图2的左上示出β₀ ⁽⁰⁾、β₃ ⁽⁰⁾的似然度信息，在图2的右上示出β₁ ⁽⁰⁾、β₄ ⁽⁰⁾的似然度信息，在图2的左下示出β₂ ⁽⁰⁾、β₅ ⁽⁰⁾的似然度信息，在图2的右下示出β₆ ⁽⁰⁾、β₇ ⁽⁰⁾的似然度信息。在图示的4个似然度信息的例子中，示出6b4D-2A8PSK的信号点位置，并且利用颜色的深浅示出归一化的对数似然比(LLR：Log-Likelihood Ratio)。此外，为了便于图示，在图2中用阴影线的差异表现深浅的差异。在似然度临时判定部51a、51b保持的各表中存储表示各信号点的各比特(合计4比特)的似然度信息。在6b4D-2A8PSK信号中，在X偏振与Y偏振中比特和符号的映射完全一致，因此，X偏振用的表与Y偏振用的表相同，似然度临时判定部51a、51b进行相同的处理即可。

能够从外部改写似然度临时判定部51a、51b保持的表。作为用于进行改写的手段，可考虑在似然度生成装置50设置用于连接外部设备的接口，从外部设备取得表的数据。也可以输入表的数据作为接收信号10，似然度临时判定部51a、51b接受由后级的软判定纠错解码部20解码后的数据(新的表的数据)来更新表。也可以用其它方法来更新表的数据。

似然度校正部52针对从似然度临时判定部51a、51b输入的8比特量的似然度信息β_i ⁽⁰⁾(i＝0～7)，进行基于2个奇偶校验比特b₆、b₇的生成规则，具体而言为“b₆＝XOR(b₀，b₁，b₂，b₃，b₄，b₅)”以及“b₇＝NOT(b₆)＝XOR(b₀，b₁，b₂，b₃，b₄，b₅，1)”的似然度交换，求出原来的6比特(b₀～b₅)的似然度信息。似然度校正部52将求出的似然度信息输出到量化部53a～53f。此时的比特精度例如为64灰度。此外，也可以根据电路资源而高精度化成256灰度或者512灰度等。

可以使用例如公知的Min-Sum法，按照下式(1)～(3)，进行与利用奇偶校验比特b₆、b₇的生成规则即由2个XOR表现的奇偶校验生成规则约束的8个比特有关的似然度交换。

【数学式1】

由式(1)求出的α_i，6是与奇偶校验比特b₆关联的比特b_i(i＝0～5)的外部信息，由式(2)求出的α_i，7是与奇偶校验比特b₇关联的比特b_i(i＝0～5)的外部信息。γ₁～γ₇是按照每个比特进行似然度加权的系数。s(6)表示与奇偶校验比特b₆相关的比特，具体而言表示比特b₀～b₆，s(7)表示与奇偶校验比特b₇相关的比特，具体而言表示比特b₀～b₅、b₇。

式(3)表示如下处理：将由式(1)和式(2)求出的比特b_i(i＝0～5)的外部信息α_i，6、α_i，7相加，对原来的似然度信息β_i ⁽⁰⁾(i＝0～5)加上对该相加结果乘以权重ε而得到的结果，求出要输出的似然度信息即更新后的似然度信息β_i ⁽¹⁾。

关于上述参数γ_k、ε，观察交叉信息量或者软判定纠错后的比特错误率而作为指标，在将交叉信息量作为指标的情况下以最大化的方式选择参数，在将比特错误率作为指标的情况下以最小化的方式选择参数。

量化部53a～53f对从似然度校正部52输入的6比特量的似然度信息β_i ⁽¹⁾(i＝0～5，例如各64灰度)进行量化，例如转换成16灰度的似然度信息。量化部53a～53f将进行量化而得到的比特分辨率变更后的似然度信息β_i ⁽²⁾(i＝0～5)输出到软判定纠错解码部20。量化时的缩放将β_i ⁽¹⁾与β_i ⁽²⁾之间的交叉信息量或者软判定纠错后的比特错误率作为指标，在将交叉信息量作为指标的情况下以最大化的方式选择参数，在将比特错误率作为指标的情况下以最小化的方式选择参数。量化部53a对似然度信息β₀ ⁽¹⁾进行量化而生成似然度信息β₀ ⁽²⁾，量化部53b对似然度信息β₁ ⁽¹⁾进行量化而生成似然度信息β₁ ⁽²⁾，量化部53c对似然度信息β₂ ⁽¹⁾进行量化而生成似然度信息β₂ ⁽²⁾，量化部53d对似然度信息β₃ ⁽¹⁾进行量化而生成似然度信息β₃ ⁽²⁾，量化部53e对似然度信息β₄ ⁽¹⁾进行量化而生成似然度信息β₄ ⁽²⁾，量化部53f对似然度信息β₅ ⁽¹⁾进行量化而生成似然度信息β₅ ⁽²⁾。

图3是示出实施方式1的似然度生成装置50的处理过程的一例的流程图。

似然度生成装置50首先作为接收信号10而接受信号的XI分量、XQ分量、YI分量以及YQ分量。信号的XI分量、XQ分量、YI分量以及YQ分量是通过在图1中省略记载的前级的相干接收机等对6b4D-2A8PSK信号进行相干检波，进而通过数字信号处理进行波形补偿和信号恢复后的信号分量。在似然度生成装置50接受的各信号分量中，XI分量和XQ分量输入到似然度临时判定部51a，YI分量和YQ分量输入到似然度临时判定部51b(步骤S11)。

接下来，似然度临时判定部51a、51b通过表参照来判定与输入的接收信号10的值即信号点表示的地址对应的似然度，将似然度输出到似然度校正部52(步骤S12)。即，似然度临时判定部51a通过表参照来判定与输入的XI分量和XQ分量表示的地址对应的似然度，将似然度β₀ ⁽⁰⁾、β₁ ⁽⁰⁾、β₂ ⁽⁰⁾、β₆ ⁽⁰⁾输出到似然度校正部52(步骤S12-1)。另外，似然度临时判定部51b通过表参照来判定与输入的YI分量和YQ分量表示的地址对应的似然度，将似然度β₃ ⁽⁰⁾、β₄ ⁽⁰⁾、β₅ ⁽⁰⁾、β₇ ⁽⁰⁾输出到似然度校正部52(步骤S12-2)。

接下来，似然度校正部52根据输入的8比特量的似然度信息和式(1)～(3)，求出信息比特的校正后的似然度β₀ ⁽¹⁾～β₅ ⁽¹⁾，并输出到量化部53a～53f(步骤S13)。

接下来，量化部53a～53f对从似然度校正部52输入的似然度β₀ ⁽¹⁾～β₅ ⁽¹⁾进行量化来变更比特分辨率，生成并输出与后级的软判定纠错解码部20中的比特分辨率匹配的比特分辨率的似然度β₀ ⁽²⁾～β₅ ⁽²⁾(步骤S14)。

如上所述，本实施方式的似然度生成装置50将四维调制后的接收信号分成每个偏振的分量，求出通过参照二维表接收到各个分量的各比特的似然度。接收信号包含信息比特和奇偶校验比特，似然度生成装置50根据奇偶校验比特的似然度和奇偶校验比特的生成规则，校正通过表参照求出的信息比特的似然度。似然度生成装置50进而对校正后的信息比特的似然度进行量化，进行使似然度的分辨率与后级的软判定纠错解码部20中的比特分辨率匹配的调整后输出。

对本实施方式的效果进行说明。在参照表求出四维调制后的接收信号的各比特的似然度的情况下，可考虑将与各信号点对应的每个比特的似然度存储到四维表中进行准备。在此，在设接收信号的坐标针对每1轴为64灰度时，信号点的坐标数为64的4次方＝1677216。即，四维表需要1677216个地址，从而很难安装。虽然能够通过降低每1轴的灰度数来抑制地址数，但在该情况下，存在软判定纠错性能劣化的问题。相对于此，本实施方式的似然度生成装置50将接收信号的分量分成2个，使用2个二维表求出各个似然度，因此，即使在设接收信号的坐标针对每1轴为64灰度的情况下，每个表所需的地址数也为64的2次方＝4096。因此，似然度生成装置50能够在维持软判定纠错性能的同时抑制表的尺寸，能够抑制电路规模増大。另外，使用表求出似然度，因此，能够抑制似然度的计算所需的运算量増大。

在本实施方式中，以6b4D-2A8PSK信号为例而示出，但也能够应用于其它编码调制方式。在将调制比特数变更成不同比特数而并非6比特的情况下以及将调制维数从四维变更成不同维数的情况下，能够通过变更由似然度临时判定部51a、51b、似然度校正部52以及量化部53a～53f的各块处理的比特数来对应。在该情况下，在似然度临时判定部51a、51b中，使用维数比接收信号的调制维数少的表来分担求出接收信号的各信号分量的似然度。也可以设似然度临时判定部的数量即求出似然度时使用的表的数量为3以上。

实施方式2

图4是示出本发明的实施方式2的光传输系统的结构例的图。在本实施方式中对传输6b4D-2A8PSK信号的光传输系统的例子进行说明。光传输系统1具备：光发送装置100，其发送光信号；光传输部200，其是构成为包含光纤和光中继器等的传输路径；以及光接收装置300，其接收光信号。在光传输系统1中，当从光发送装置100发送光信号时，通过光传输部200，作为本发明的接收装置的光接收装置300接收光信号。在图4所示的例子的情况下，光发送装置100构成光信号发送侧的光通信装置，光接收装置300构成光信号接收侧的光通信装置。

图5是示出实施方式2的光发送装置100的结构例的图。光发送装置100具备：发送电处理部110，其生成包含要传输的信息比特的电信号；以及光信号生成部120，其将由发送电处理部110生成的电信号转换成光信号。

光发送装置100的发送电处理部110具备编码处理部111、映射部112以及发送波形处理部113。另外，映射部112具备比特蓄积部91、比特附加部92以及符号分配部93。

光发送装置100的光信号生成部120具备数字模拟转换器61、调制器驱动器62、光源63以及偏振复用I/Q光调制器64。

图6是示出实施方式2的光接收装置300的结构例的图。光接收装置300具备：光信号检测部310，其接收由光发送装置100发送的光信号而转换成电信号；以及接收电处理部320，其复原由光信号检测部310转换成电信号的接收信号中包含的信息比特。

光接收装置300的光信号检测部310具备光源65、相干接收机66以及模拟数字转换器67。

光接收装置300的接收电处理部320具备接收波形处理部321、似然度生成部322以及解码处理部323。

接下来，对光传输系统1的动作，具体而言为从光发送装置100发送光信号并由光接收装置300通过光传输部200而接收光信号的动作进行说明。

光发送装置100在以下所示的过程中生成光信号而输出到光传输部200。

在光发送装置100中，发送电处理部110的编码处理部111对从外部输入的2值数据信号即逻辑信号进行纠错编码。编码处理部111将纠错编码后的逻辑信号输出到映射部112。

输入到编码处理部111的逻辑信号例如是OTU4(Optical Transport Unit Level(光传输单元等级)4)帧化的数据信号。编码处理部111在进行纠错编码的处理中，例如蓄积几帧量的OTU4帧信号，并且应用对比特的排列进行调换的交织处理等，通过冗余度为25％或者50％左右的低密度奇偶校验检查(LDPC：Low Density Parity Check)编码来计算奇偶校验比特，并附加到逻辑信号。

映射部112以6比特为单位处理纠错编码后的逻辑信号而进行映射。具体而言，映射部112的比特蓄积部91蓄积6比特。设蓄积着的6比特的信号为b₀、b₁、b₂、b₃、b₄、b₅。关于比特蓄积部91的比特蓄积方法即以几比特为单位进行蓄积，可根据未图示的来自外部设备的要求而改变。

比特附加部92针对比特蓄积部91中蓄积的6比特的信号b₀、b₁、b₂、b₃、b₄、b₅，执行6比特的异或运算而生成1比特，得到第7个比特的信号b₆。这相当于单一奇偶校验检查编码。另外，比特附加部92将b₆反转而得到第8个比特的信号b₇。关于比特附加部92进行的比特附加方法，也可根据来自外部设备的要求而改变。例如，作为得到视为奇偶校验的b₆、b₇的方法，也可以是如下方法：通过上述以外的组合而执行异或运算来求出、通过表处理来求出与b₀～b₅的组合(64个)对应的b₆、b₇等。在表处理中，预先准备b₀～b₅的各个组合与b₆、b₇的对应表，从对应表读出与从比特蓄积部91读出的b₀～b₅表示的值(b₀～b₅的组合)对应的b₆、b₇。

符号分配部93将b₀～b₂的3比特分配给X偏振的相位，将b₃～b₅的3比特分配给Y偏振的相位，将b₆分配给X偏振的振幅，将b₇分配给Y偏振的振幅。这是与图13所示的6b4D-2A8PSK的映射对应的处理。关于符号分配部93进行的处理即映射方法的内容，也可根据未图示的来自外部的要求而改变。

映射部112将如上所述分配的XI、XQ、YI、YQ这4通道的信号输出到发送波形处理部113。

发送波形处理部113对从映射部112输入的映射后的4通道的信号进行信号谱整形等处理，并将XI、XQ、YI、YQ这4通道的信号输出到光信号生成部120。

光信号生成部120的数字模拟转换器61将从发送电处理部110的发送波形处理部113输入的4通道信号从数字信号转换成模拟信号，并将转换后的模拟信号输出到调制器驱动器62。例如，在从发送电处理部110的发送波形处理部113输入的数字信号由XI通道、XQ通道、YI通道以及YQ通道这4通道构成的情况下，数字模拟转换器61对4通道分别进行从数字信号转换成模拟信号的处理。数字模拟转换器61将4通道的模拟信号输出到调制器驱动器62。

调制器驱动器62将从数字模拟转换器61输入的模拟信号放大，并将放大后的模拟信号输出到偏振复用I/Q光调制器64。例如，在从数字模拟转换器61输入的模拟信号由XI通道、XQ通道、YI通道以及YQ通道这4通道构成的情况下，调制器驱动器62对4通道分别进行放大处理。调制器驱动器62将4通道的放大后的模拟信号输出到偏振复用I/Q光调制器64。

光源63例如生成从沿着C带的ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector：国际电信联盟-电信标准化部门)栅格的波长即遵照ITU-TG694.1的1530nm～1565nm的C带选择出的未调制光，并输出到偏振复用I/Q光调制器64。

偏振复用I/Q光调制器64根据从调制器驱动器62输入的4通道的模拟电信号来调制从光源63输入的未调制光，并输出到光传输部200。

光传输部200传输从构成光发送装置100的光信号生成部120的偏振复用I/Q光调制器64输入的光信号，并输出到光接收装置300。关于光传输部200的结构，除了作为传输路径光纤的光纤以外，例如还可设想包含由波长选择性开关(Wavelength SelectiveSwitch：WSS)、Arrayed Waveguide Grating(AWG：阵列波导光栅)、交织器(Interleaver)、光耦合器等构成的光合波分波装置、损失补偿用的光放大器以及波长分散补偿用的光纤等。

光接收装置300对从光传输部200输入的光信号进行以下所示的接收处理。

在光接收装置300中，光信号检测部310的光源65例如以沿着C带的ITU-T栅格的波长来生成未调制光，并输出到相干接收机66。作为本振光源的光源65生成的未调制光的波长与从光传输部200输入到相干接收机66的光信号的载波或者子载波波长大致一致。

作为偏振分集型集成相干接收机的相干接收机66使从光传输部200输入的光信号与从光源65输入的未调制光混合干涉并进行检波而转换成电信号，将电信号输出到模拟数字转换器67。相干接收机66在将从光源65输入的作为未调制光的本振光分成作为基准的X’偏振I’轴分量、X’偏振Q’轴分量、Y’偏振I’轴分量以及Y’偏振Q’轴分量这4通道而检测接收信号时，将4通道的光信号分别转换成电信号，并且将转换后的4通道的各个电信号放大至后级的处理所需的振幅而输出。此外，对X’、Y’、I’、Q’分别赋予“’”，这是为了表示在光接收装置300中从接收到的光信号得到的正交2个偏振分量和正交2个相位分量不限于与由光发送装置100生成的各通道的正交2个偏振分量和正交2个相位分量相同。

模拟数字转换器67将从相干接收机66输入的电信号从模拟信号转换成数字信号而输出到接收电处理部320。模拟数字转换器67对X’I’、X’Q’、Y’I’、Y’Q’这4通道的电信号分别执行模拟数字转换而转换成数字信号。

接收电处理部320的接收波形处理部321对从光信号检测部310的模拟数字转换器67输入的电信号，进行由光发送装置100的光信号生成部120、光传输部200以及光信号检测部310产生的物理性的延迟差的补偿，波长分散、带宽狭窄等波形失真的补偿，偏振模式分散、偏振状态变化以及符号定时偏移的补偿，以及载波或者子载波与本振光之间的光频率差和光相位差的补偿，复原发送信号的XI、XQ、YI、YQ通道而输出到似然度生成部322。复原后的信号的信号点成为X偏振和Y偏振各自的2A8PSK信号。

似然度生成部322是在实施方式1中说明的似然度生成装置50，根据从接收波形处理部321输入的XI、XQ、YI、YQ这4通道信号生成6比特的似然度信息，并输出到解码处理部323。

解码处理部323对从似然度生成部322输入的似然度信息进行软判定纠错解码。在纠错解码中，例如蓄积几帧量的OTU4帧信号，并且应用与由光发送装置100的编码处理部111进行的纠错编码对应的处理即使比特的排列返回到原来的解交织处理等，并且按照LDPC编码的编码规则进行解码处理，将解码后的信号输出到外部。

图7是示出实现实施方式2的光传输系统的硬件结构的一例的图。在图7中，示出光通信装置401A和光通信装置401B经由光纤传输路径201A、201B进行双向通信的光传输系统的硬件结构例。光通信装置401A实现图4等所示的光发送装置100，光通信装置401B实现图4等所示的光接收装置300。光纤传输路径201A实现图4所示的光传输部200。光通信装置401A与光通信装置401B的结构相同，因此，在此对光通信装置401A进行说明。

光通信装置401A构成为具备数字信号处理LSI(Large Scale Integration：大规模集成电路)71A、调制器驱动器62A、光源63A、偏振复用I/Q光调制器64A、本振光源65A以及相干接收机66A。数字信号处理LSI71A具备数字模拟转换器61A、模拟数字转换器67A以及数字处理电路81A、82A。数字处理电路81A进行光通信装置401A为发送侧时的数字信号处理即光通信装置401A发送信号时的数字信号处理。数字处理电路82A进行光通信装置401A为接收侧时的数字信号处理即光通信装置401A接收信号时的数字信号处理。数字处理电路81A、82A是逻辑电路。

在光通信装置401A中，数字信号处理LSI71A的数字处理电路81A、数字模拟转换器61A、调制器驱动器62A、光源63A以及偏振复用I/Q光调制器64A实现图5所示的光发送装置100的各部。具体而言，数字信号处理LSI71A的数字处理电路81A实现光发送装置100的发送电处理部110即编码处理部111、映射部112以及发送波形处理部113。另外，数字信号处理LSI71A的数字模拟转换器61A实现光发送装置100的光信号生成部120具备的数字模拟转换器61。另外，调制器驱动器62A、光源63A以及偏振复用I/Q光调制器64A分别实现光发送装置100的调制器驱动器62、光源63以及偏振复用I/Q光调制器64。

在光通信装置401B中，本振光源65B、相干接收机66B、数字信号处理LSI71B的模拟数字转换器67B以及数字处理电路82B实现图6所示的光接收装置300的各部。具体而言，数字信号处理LSI71B的数字处理电路82B实现光接收装置300的接收电处理部320即接收波形处理部321、似然度生成部322以及解码处理部323。另外，数字信号处理LSI71B的模拟数字转换器67B构成光接收装置300的模拟数字转换器67。另外，本振光源65B和相干接收机66B分别实现光接收装置300的光源65和相干接收机66。

在光通信装置401B经由光纤传输路径201B而向光通信装置401A发送光信号的情况下，光通信装置401B的数字处理电路81B、数字模拟转换器61B、调制器驱动器62B、光源63B以及偏振复用I/Q光调制器64B作为光发送装置进行动作。另外，光通信装置401A的本振光源65A、相干接收机66A、模拟数字转换器67A以及数字处理电路82A作为光接收装置进行动作。

图8是示出实施方式2的光传输系统1中的光信号的传输过程的一例的流程图。

在光传输系统1中的光信号传输过程中，首先，构成发送侧的光通信装置的光发送装置100执行图8所示的步骤S21～S27的各处理而发送光信号，接下来，构成接收侧的光通信装置的光接收装置300执行步骤S29～S34的各处理而接收光信号。下面，对各步骤的处理进行说明。

在光信号的传输动作中，首先，光发送装置100的编码处理部111对从外部输入的逻辑信号进行纠错编码(步骤S21)。

接下来，光发送装置100的比特蓄积部91和比特附加部92按照每(n-k)比特分割从编码处理部111输入的纠错编码后的逻辑信号，对(n-k)比特的信号附加k比特而生成n比特的信号(步骤S22)。在该步骤S22中，比特蓄积部91以(n-k)比特为单位蓄积从编码处理部111输入的纠错编码后的逻辑信号，比特附加部92读出比特蓄积部91中蓄积的(n-k)比特的信号，根据读出的信号生成k比特的奇偶校验比特并附加到(n-k)比特的信号。在光传输系统1为应用6b4D-2A8PSK的光传输系统的情况下，比特附加部92对6比特的逻辑信号附加2比特的奇偶校验比特。即，n＝8、k＝2。

接下来，光发送装置100的符号分配部93将从比特附加部92输入的n比特的信号分配成N维(步骤S23)。在光传输系统1为应用6b4D-2A8PSK的光传输系统的情况下，符号分配部93将8比特的信号分配成四维。具体而言，符号分配部93将6比特的逻辑信号中的3比特分配给X偏振的相位，将剩余的3比特分配给Y偏振的相位，将2比特的奇偶校验比特中的1比特分配给X偏振的振幅，将奇偶校验比特的剩余的1比特分配给Y偏振的振幅。

接下来，光发送装置100的发送波形处理部113对从符号分配部93输入的数字信号进行信号谱整形等波形处理(步骤S24)。

接下来，光发送装置100的数字模拟转换器61将从发送波形处理部113输入的数字信号转换成模拟信号(步骤S25)。

接下来，光发送装置100的调制器驱动器62将从数字模拟转换器61输入的模拟电信号放大(步骤S26)。

接下来，光发送装置100的偏振复用I/Q光调制器64使用从调制器驱动器62输入的电信号对由光源63生成的未调制光进行调制，生成发送到光接收装置300的光信号(步骤S27)。偏振复用I/Q光调制器64将生成的光信号输出到光传输部200。

接下来，光传输部200将从光发送装置100的偏振复用I/Q光调制器64输入的光信号传输到光接收装置300(步骤S28)。

接下来，光接收装置300的相干接收机66使经由光传输部200而从光发送装置100接收到的光信号与由光源65生成的未调制光混合干涉，将光信号转换成电信号(步骤S29)。

接下来，光接收装置300的模拟数字转换器67将从相干接收机66输入的模拟信号转换成数字信号(步骤S30)。

接下来，光接收装置300的接收波形处理部321对从模拟数字转换器67输入的数字信号进行波形处理，复原发送信号的物理通道XI、XQ、YI、YQ(步骤S31)。接收波形处理部321对数字信号进行的波形处理是对波长分散、带宽狭窄等波形失真、偏振模式分散、偏振状态变化等进行补偿的处理。

接下来，光接收装置300的似然度生成部322通过使用比N维低维的L维的多个表的表处理，求出从接收波形处理部321输入的被配置成N维的n比特的信号似然度(步骤S32)。在光传输系统1为应用6b4D-2A8PSK的光传输系统的情况下，N＝4、n＝8、L＝2，L维空间的数量即二维表的数量为2。该步骤S32的处理是由在实施方式1中说明的似然度生成装置50的似然度临时判定部51a、51b进行的处理。

接下来，光接收装置300的似然度生成部322根据n比特的信号的编码规则而交换在步骤S32中求出的似然度，得到原来的(n-k)比特的信号的似然度(步骤S33)。在光传输系统1为应用6b4D-2A8PSK的光传输系统的情况下，n＝8、k＝2。该步骤S33的处理是由在实施方式1中说明的似然度生成装置50的似然度校正部52进行的处理。

接下来，光接收装置300的解码处理部323使用从似然度生成部322输入的(n-k)比特的信号的似然度进行软判定纠错解码(步骤S34)。

在光传输系统1中，按照以上的过程从光发送装置100向光接收装置300传输光信号。

图9是示出对DP-8QAM和6b4D-2A8PSK进行传输特性比较而得到的实验结果的图。在图9中示出设波特率为32Gbaud，将以50GHz间隔波长复用后的70波的信号在传输路径内对波长分散周期性地进行补偿的条件下传输1200km时的实验结果。在该实验中，1个区间的距离大致为70km，传输了21个区间。另外，按照每个区间利用光放大器对光纤的传输损失进行补偿，使输入到各区间的光功率按照每1信道从-7dBm变化至0dBm，测定出达到一般化的归一化交叉信息量0.92所需的光S/N比。在图9中，DP-8QAM和6b4D-2A8PSK均用虚线表示忽略电路安装性而理想地生成似然度时的特性，均用实线表示应用考虑到电路安装性的似然度生成时的特性。作为考虑到电路安装性的似然度生成，对于DP-8QAM使用专利文献1记载的方法，对于6b4D-2A8PSK使用实施方式1记载的似然度生成装置50进行的处理。可知DP-8QAM和6b4D-2A8PSK均相对于理想地生成似然度的情况得到同等的特性。另外，6b4D-2A8PSK相对于DP-8QAM能够以更小的光S/N比满足期望的特性，光功率越大其倾向越显著。

在本实施方式中，对作为纠错编码使用LDPC编码并进行软判定纠错的结构进行了说明，但也能够应用里德-所罗门编码或者BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem：博斯-乔赫里-霍克文黑姆)编码这样的硬判定纠错。另外，还能够应用基于涡轮编码的软判定纠错。在应用硬判定纠错的情况下，解码处理部323仅使用从似然度生成部322输出的似然度信息中的硬判定信息即可。

如上所述，在本实施方式的光传输系统中，光接收装置使用在实施方式1中说明的似然度生成装置得到接收信号的似然度，因此能够实现装置的小型化。

实施方式3

图10是示出本发明的实施方式3的似然度生成装置的结构例的图。在本实施方式中以实现6bit/symbol的12b8D-2A8PSK信号为例而示出，但并不限于本发明能够应用的信号形式。12b8D-2A8PSK是以1个块进行通信的比特数为12的8D-2APSK，1个块由2个时隙构成。即，12b8D-2A8PSK信号是将由正交2个偏振、正交2个相位以及2个时隙构成的八维作为1个块的信号。

实施方式3的似然度生成装置1050将接收信号11作为输入。接收信号11是由2个时隙量的XI、XQ、YI、YQ的各分量构成且各分量分别以64灰度来表现的信号。似然度生成装置1050针对输入的接收信号11中包含的12个信息比特生成似然度信息，将生成的12个似然度信息输出到软判定纠错解码部21。在图10所示的例子中，设从似然度生成装置1050输出的各似然度信息为16值即16等级。接收信号11是对从作为对向装置的光发送装置发送的光信号进行相干检波，对通过相干检波而得到的电信号进行数字信号处理并进行波形补偿和信号恢复后的信号。按照非专利文献1、2等记载的公知方法，进行光信号的相干检波以及针对通过相干检波而得到的电信号的数字信号处理。软判定纠错解码部21按照公知方法进行纠错解码，复原12比特的信息比特。

如图10所示，似然度生成装置1050具备似然度临时判定部1051～1054、作为第1似然度校正部的似然度校正部1055、作为第2似然度校正部的似然度校正部1056、1057、对从似然度校正部1056输出的似然度进行量化的6个量化部1058a、1058b、1058c、…、1058f以及对从似然度校正部1057输出的似然度进行量化的6个量化部1059a、1059b、1059c、…、1059f。似然度临时判定部1051～1054构成似然度导出部。

对似然度临时判定部1051、1052输入接收信号11中包含的信号分量中的以第1个时隙传输的信号分量。具体而言，在以第1个时隙传输的信号分量中，将作为X偏振的信号分量的XI振幅值和XQ振幅值输入到似然度临时判定部1051，将作为Y偏振的信号分量的YI振幅值和YQ振幅值输入到似然度临时判定部1052。另外，对似然度临时判定部1053、1054输入接收信号11中包含的信号分量中的以第2个时隙传输的信号分量。具体而言，在以第2个时隙传输的信号分量中，将作为X偏振的信号分量的XI振幅值和XQ振幅值输入到似然度临时判定部1053，将作为Y偏振的信号分量的YI振幅值和YQ振幅值输入到似然度临时判定部1054。

似然度临时判定部1051将与输入的第1个时隙的XI振幅值和XQ振幅值表示的二维空间上的4096的各地址对应地预先决定的比特似然度信息输出到似然度校正部1055。似然度临时判定部1051保持存储有与图13所示的X偏振用的比特b₀、b₁、b₂、b₆分别对应的似然度β₀ ⁽⁰⁾、β₁ ⁽⁰⁾、β₂ ⁽⁰⁾、β₆ ⁽⁰⁾的表。即，似然度临时判定部1051保持XI振幅值和XQ振幅值表示的4096的各地址与似然度β₀ ⁽⁰⁾、β₁ ⁽⁰⁾、β₂ ⁽⁰⁾、β₆ ⁽⁰⁾的对应表，将与输入的XI振幅值和XQ振幅值表示的地址对应的似然度β₀ ⁽⁰⁾、β₁ ⁽⁰⁾、β₂ ⁽⁰⁾、β₆ ⁽⁰⁾输出到似然度校正部1055。图10示出用64灰度表示各似然度时的例子。

似然度临时判定部1052将与输入的第1个时隙的YI振幅值和YQ振幅值表示的二维空间上的4096的各地址对应地预先决定的比特似然度信息输出到似然度校正部1055。似然度临时判定部1052保持存储有与图13所示的Y偏振用的比特b₃、b₄、b₅、b₇分别对应的似然度β₃ ⁽⁰⁾、β₄ ⁽⁰⁾、β₅ ⁽⁰⁾、β₇ ⁽⁰⁾的表。即，似然度临时判定部1052保持YI振幅值和YQ振幅值表示的4096的各地址与似然度β₃ ⁽⁰⁾、β₄ ⁽⁰⁾、β₅ ⁽⁰⁾、β₇ ⁽⁰⁾的对应表，将与输入的YI振幅值和YQ振幅值表示的地址对应的似然度β₃ ⁽⁰⁾、β₄ ⁽⁰⁾、β₅ ⁽⁰⁾、β₇ ⁽⁰⁾输出到似然度校正部1055。图10示出用64灰度表示各似然度时的例子。

似然度临时判定部1053将与输入的第2个时隙的XI振幅值和XQ振幅值表示的二维空间上的4096的各地址对应地预先决定的比特似然度信息输出到似然度校正部1055。在设第2个时隙的X偏振用的比特为比特b₈、b₉、b_A、b_E，且这些各比特是与图13所示的比特b₀、b₁、b₂、b₆同样的比特的情况下，似然度临时判定部1053保持存储有与X偏振用的比特b₈、b₉、b_A、b_E分别对应的似然度β₈ ⁽⁰⁾、β₉ ⁽⁰⁾、β_A ⁽⁰⁾、β_E ⁽⁰⁾的表。即，似然度临时判定部1053保持XI振幅值和XQ振幅值表示的4096的各地址与似然度β₈ ⁽⁰⁾、β₉ ⁽⁰⁾、β_A ⁽⁰⁾、β_E ⁽⁰⁾的对应表，将与输入的XI振幅值和XQ振幅值表示的地址对应的似然度β₈ ⁽⁰⁾、β₉ ⁽⁰⁾、β_A ⁽⁰⁾、β_E ⁽⁰⁾输出到似然度校正部1055。图10示出用64灰度表示各似然度时的例子。

似然度临时判定部1054将与输入的第2个时隙的YI振幅值和YQ振幅值表示的二维空间上的4096的各地址对应地预先决定的比特似然度信息输出到似然度校正部1055。在设第2个时隙的Y偏振用的比特为比特b_B、b_C、b_D、b_F，且这些各比特是与图13所示的比特b₃、b₄、b₅、b₇同样的比特的情况下，似然度临时判定部1054保持存储有与Y偏振用的比特b_B、b_C、b_D、b_F分别对应的似然度β_B ⁽⁰⁾、β_C ⁽⁰⁾、β_D ⁽⁰⁾、β_F ⁽⁰⁾的表。即，似然度临时判定部1054保持YI振幅值和YQ振幅值表示的4096的各地址与似然度β_B ⁽⁰⁾、β_C ⁽⁰⁾、β_D ⁽⁰⁾、β_F ⁽⁰⁾的对应表，将与输入的YI振幅值和YQ振幅值表示的地址对应的似然度β_B ⁽⁰⁾、β_C ⁽⁰⁾、β_D ⁽⁰⁾、β_F ⁽⁰⁾输出到似然度校正部1055。图10示出用64灰度表示各似然度时的例子。

似然度校正部1055针对从似然度临时判定部1051、1052、1053、1054输入的16比特量的似然度信息β_i ⁽⁰⁾(i＝0～9、A～F)，进行基于例如4个奇偶校验比特b₆、b₇、b_E、b_F的生成规则，具体而言为“b₆＝b_F＝XOR(b₂，b₅，b_A，b_D)”以及“b₇＝b_E＝NOT(b₆)＝XOR(b₂，b₅，b_A，b_D，1)”的似然度交换，求出原来的12比特(b₀～b₅，b₈，b₉，b_A，b_B，b_C，b_D)的似然度信息。似然度校正部1055将求出的似然度信息中的比特b₀～b₇的似然度信息输出到似然度校正部1056，将剩余比特的似然度信息输出到似然度校正部1057。此时的比特精度例如为64灰度。此外，比特精度也可以根据电路资源而高精度化成256灰度或者512灰度等。

似然度校正部1055例如使用公知的Min-Sum法进行针对输入的16比特量的似然度信息的似然度交换。具体而言，似然度校正部1055通过将表示信息比特6bit(b₀～b₅)、奇偶校验比特2bit(b₆，b₇)、四维调制、b₆＝XOR(b₀，b₁，b₂，b₃，b₄，b₅)以及b₇＝NOT(b₆)＝XOR(b₀，b₁，b₂，b₃，b₄，b₅，1)时的似然度交换处理的上述的式(1)～(3)扩展成八维，从而进行针对16比特量的似然度信息的似然度交换。似然度校正部1055将执行似然度交换而得到的似然度信息中的β_i ⁽¹⁾(i＝0～7、A、D)输出到似然度校正部1056，将β_i ⁽¹⁾(i＝8、9、A、B、C、D、E、F、2、5)输出到似然度校正部1057。

似然度校正部1056将从似然度校正部1055输入的似然度信息中的8个似然度信息β_i ⁽¹⁾(i＝0～7)作为对象，例如进行使用公知的Min-Sum法的似然度交换。具体而言，似然度校正部1056根据2个奇偶校验生成规则即“b₆＝XOR(b₂，b₅，b_A，b_D)”以及“b₇＝NOT(b₆)＝XOR(b₂，b₅，b_A，b_D，1)”进行各比特的似然度交换，求出6比特量的似然度信息β_i ⁽²⁾(i＝0～5)。似然度校正部1056进行的似然度交换是与在实施方式1中说明的似然度校正部52进行的似然度交换同样的处理。似然度校正部1056将求出的似然度信息输出到量化部1058a、1058b、1058c、…、1058f。

似然度校正部1057将从似然度校正部1055输入的似然度信息中的8个似然度信息β_i ⁽¹⁾(i＝8、9、A～F)作为对象，例如进行使用公知的Min-Sum法的似然度交换。具体而言，似然度校正部1057根据2个奇偶校验生成规则即“b_F＝XOR(b₂，b₅，b_A，b_D)”以及“b_E＝NOT(b_F)＝XOR(b₂，b₅，b_A，b_D，1)”进行各比特的似然度交换，求出6比特量的似然度信息β_i ⁽²⁾(i＝8、9、A～D)。似然度校正部1057进行的似然度交换是与在实施方式1中说明的似然度校正部52进行的似然度交换同样的处理。似然度校正部1057将求出的似然度信息输出到量化部1059a、1059b、1059c、…、1059f。

量化部1058a～1058f以及量化部1059a～1059f对从似然度校正部1056、1057输入的12比特量的似然度信息β_i ⁽²⁾(i＝0～9、A、B、C、D，例如各64灰度)进行量化，转换成例如16灰度的似然度信息。量化部1058a～1058f以及量化部1059a～1059f将进行量化而得到的比特分辨率变更后的似然度信息β_i ⁽³⁾(i＝0～9、A、B、C、D)输出到软判定纠错解码部21。量化时的缩放将β_i ⁽²⁾与β_i ⁽³⁾之间的交叉信息量或者软判定纠错后的比特错误率作为指标，在将交叉信息量作为指标的情况下，以最大化的方式选择参数，在将比特错误率作为指标的情况下，以最小化的方式选择参数。

图11是示出实施方式3的似然度生成装置1050的处理过程的一例的流程图。

似然度生成装置1050首先作为接收信号11而接受2个时隙量的XI分量、XQ分量、YI分量以及YQ分量。2个时隙量的XI分量、XQ分量、YI分量以及YQ分量是通过在图10中省略记载的前级的相干接收机等对12b4D-2A8PSK信号进行相干检波，进而通过数字信号处理进行波形补偿和信号恢复后的信号分量。在似然度生成装置1050接受的各信号分量中，将以作为2个时隙中的一个的第1时隙传输的XI分量和XQ分量输入到似然度临时判定部1051，将YI分量和YQ分量输入到似然度临时判定部1052。另外，将以作为2个时隙中的另一个的第2时隙传输的XI分量和XQ分量输入到似然度临时判定部1053，将YI分量和YQ分量输入到似然度临时判定部1054(步骤S41)。

接下来，似然度临时判定部1051～1054通过表参照来判定与输入的接收信号11的值即信号点表示的地址对应的似然度，将似然度输出到似然度校正部1055(步骤S42)。即，似然度临时判定部1051通过表参照来判定与第1时隙的XI分量和XQ分量表示的地址对应的似然度，将似然度β₀ ⁽⁰⁾～β₂ ⁽⁰⁾、β₆ ⁽⁰⁾输出到似然度校正部1055(步骤S42-1)。另外，似然度临时判定部1052通过表参照来判定与第1时隙的YI分量和YQ分量表示的地址对应的似然度，将似然度β₃ ⁽⁰⁾～β₅ ⁽⁰⁾、β₇ ⁽⁰⁾输出到似然度校正部1055(步骤S42-2)。似然度临时判定部1053通过表参照来判定与第2时隙的XI分量和XQ分量表示的地址对应的似然度，将似然度β₈ ⁽⁰⁾、β₉ ⁽⁰⁾、β_A ⁽⁰⁾、β_E ⁽⁰⁾输出到似然度校正部1055(步骤S42-3)。似然度临时判定部1054通过表参照来判定与第2时隙的YI分量和YQ分量表示的地址对应的似然度，将似然度β_B ⁽⁰⁾、β_C ⁽⁰⁾、β_D ⁽⁰⁾、β_F ⁽⁰⁾输出到似然度校正部1055(步骤S42-4)。

接下来，似然度校正部1055将输入的16比特量的似然度信息中的β₂ ⁽⁰⁾、β₅ ⁽⁰⁾、β_A ⁽⁰⁾、β_D ⁽⁰⁾、β₆ ⁽⁰⁾、β₇ ⁽⁰⁾、β_E ⁽⁰⁾、β_F ⁽⁰⁾作为对象，进行使用Min-sum法的似然度交换，求出似然度信息β₀ ⁽¹⁾～β₉ ⁽¹⁾、β_A ⁽¹⁾～β_F ⁽¹⁾。似然度校正部1055将通过似然度交换而得到的似然度信息中的β₀ ⁽¹⁾～β₇ ⁽¹⁾、β_A ⁽¹⁾、β_D ⁽¹⁾输出到似然度校正部1056，将β₈ ⁽¹⁾、β₉ ⁽¹⁾、β_A ⁽¹⁾～β_F ⁽¹⁾、β₂ ⁽¹⁾、β₅ ⁽¹⁾输出到似然度校正部1057(步骤S43)。

接下来，似然度校正部1056、1057对从似然度校正部1055输入的似然度信息进行使用Min-sum法的似然度交换，求出似然度信息β₀ ⁽²⁾～β₅ ⁽²⁾、β₈ ⁽²⁾、β₉ ⁽²⁾、β_A ⁽²⁾～β_D ⁽²⁾(步骤S44)。即，似然度校正部1056将从似然度校正部1055输入的似然度信息中的8个似然度信息β_i ⁽¹⁾(i＝0～7)作为对象，例如进行使用Min-Sum法的似然度交换，求出似然度信息β₀ ⁽²⁾～β₅ ⁽²⁾。似然度校正部1056将求出的似然度信息β₀ ⁽²⁾～β₅ ⁽²⁾输出到量化部1058a～1058f(步骤S44-1)。另外，似然度校正部1057将从似然度校正部1055输入的似然度信息中的8个似然度信息β_i ⁽¹⁾(i＝8、9、A～F)作为对象，例如进行使用Min-Sum法的似然度交换，求出似然度信息β₈ ⁽²⁾、β₉ ⁽²⁾、β_A ⁽²⁾～β_D ⁽²⁾。似然度校正部1057将求出的似然度信息β₈ ⁽²⁾、β₉ ⁽²⁾、β_A ⁽²⁾～β_D ⁽²⁾输出到量化部1059a～1059f(步骤S44-2)。

接下来，量化部1058a～1058f对从似然度校正部1056输入的似然度β₀ ⁽²⁾～β₅ ⁽²⁾进行量化来变更比特分辨率，生成并输出与后级的软判定纠错解码部21中的比特分辨率匹配的比特分辨率的似然度β₀ ⁽³⁾～β₅ ⁽³⁾(步骤S45-1)。同样地，量化部1059a～1059f对从似然度校正部1057输入的似然度β₈ ⁽²⁾、β₉ ⁽²⁾、β_A ⁽²⁾～β_D ⁽²⁾进行量化，生成并输出与后级的软判定纠错解码部21中的比特分辨率匹配的分辨率的似然度β₈ ⁽³⁾、β₉ ⁽³⁾、β_A ⁽³⁾～β_D ⁽³⁾(步骤S45-2)。

如上所述，本实施方式的似然度生成装置1050将八维调制后的接收信号分成每个时隙且每个偏振的分量，求出通过参照二维表接收到各个分量的各比特的似然度。另外，接收信号包含信息比特和奇偶校验比特，似然度生成装置1050根据奇偶校验比特的似然度和奇偶校验比特的生成规则，校正通过表参照而求出的信息比特的似然度。似然度生成装置1050还对校正后的信息比特的似然度进行量化，进行使似然度的分辨率与后级的软判定纠错解码部21中的比特分辨率匹配的调整后输出。由此，能够抑制在求出似然度时使用的表的尺寸，能够抑制电路规模増大。另外，能够抑制计算似然度所需的运算量増大。

在本实施方式中以12b-2A8PSK信号为例进行了说明，但也能够应用到其它的信号点配置或者编码、6bit/symbol以外的频率利用效率。

能够将作为似然度生成处理对象的编码调制信号以如下方式一般化。在从(n-k)个信息比特求出k个奇偶校验比特的情况下，进行编码的运算部从(n-k)个信息比特中选择任意的0以上(n-k)以下的数量的信息比特，进行选择出的信息比特的异或运算而求出奇偶校验比特，以及/或者对异或运算的结果进行比特反转而求出奇偶校验比特。在该情况下，似然度生成装置在通过表参照而求出各比特的似然度之后，使用根据k个奇偶校验比特的似然度和Min-sum法定义的k个外部信息，更新(n-k)个信息比特的似然度。

在图10所示的结构例中，全部比特通过似然度临时判定部1051～1054、似然度校正部1055～1057，但也可以设置不通过这些电路中的1个以上电路的迂回路径来分配比特。

另外，在本实施方式中对似然度临时判定部的数量为4个时的例子，即使用具有二维的地址空间的4个表求出用八维调制后的信号传输的各比特的似然度的情况进行了说明，但也可以使用具有四维的地址空间的2个表求出。

实施方式4

接下来，对使用在实施方式3中说明的似然度生成装置实现的光传输系统的实施方式进行说明。实施方式4的光传输系统的结构与图4～图7所示的实施方式2的光传输系统相同。因此，参照这些图4～图7说明实施方式4。此外，关于与实施方式2共同的结构以及动作，省略说明。

构成实施方式4的光发送装置100的发送电处理部110的编码处理部111的动作与实施方式2相同。

构成实施方式4的光发送装置100的发送电处理部110的映射部112以12比特为单位处理纠错编码后的逻辑信号而进行映射。具体而言，映射部112的比特蓄积部91蓄积12比特。关于比特蓄积部91的比特蓄积方法，可根据来自外部的要求而改变。

比特附加部92进行将比特蓄积部91中蓄积的12比特(设为b₀～b₅、b₈、b₉、b_A～b_D)中的b₂、b₅、b_A、b_D作为对象的异或运算而生成b₆、b_F，进而进行b₆、b_F的比特反转而生成b₇、b_E。这相当于单一奇偶校验检查编码。另外，使b₆反转而得到第8比特的信号b₇。比特附加部92进行的比特附加方法可根据未图示的来自外部的要求而改变。例如，作为得到视为奇偶校验的b₆、b₇的方法，也可以是如下方法：利用上述以外的组合而执行异或运算来求出、通过表处理而求出与b₀～b₅的组合(64个)对应的b₆、b₇等。

符号分配部93将b₀～b₂的3比特分配给第1个时隙的X偏振的相位，将b₃～b₅的3比特分配给第1个时隙的Y偏振的相位，将b₆分配给第1个时隙的X偏振的振幅，将b₇分配给第1个时隙的Y偏振的振幅。另外，符号分配部93将b₈、b₉、b_A的3比特分配给第2个时隙的X偏振的相位，将b_B、b_C、b_D的3比特分配给第2个时隙的Y偏振的相位，将b_E分配给第2个时隙的X偏振的振幅，将b_F分配给第2个时隙的Y偏振的振幅。关于作为符号分配部93进行的处理的映射方法的内容，也可根据未图示的来自外部的要求而改变。

映射部112将如上所述分配的XI、XQ、YI、YQ这4通道的信号输出到发送波形处理部113。

发送波形处理部113和光信号生成部120的动作与实施方式2相同。

构成实施方式4的光接收装置300的光信号检测部310的动作与实施方式2相同。另外，构成实施方式4的光接收装置300的接收电处理部320的接收波形处理部321和解码处理部323的动作与实施方式2相同。

构成实施方式4的光接收装置300的接收电处理部320的似然度生成部322是在实施方式3中说明的似然度生成装置1050。似然度生成部322根据从接收波形处理部321输入的2个时隙量的XI、XQ、YI、YQ这4通道信号生成12比特的似然度信息，并输出到解码处理部323。

图12是示出实施方式4的光传输系统1中的光信号的传输过程的一例的流程图。

在实施方式4的光传输系统1中的光信号传输过程中，首先由构成发送侧的光通信装置的光发送装置100执行图12所示的步骤S51～S57的各处理来发送光信号，接下来，由构成接收侧的光通信装置的光接收装置300执行步骤S59～S64的各处理来接收光信号。下面，对各步骤的处理进行说明。

在光信号的传输动作中，首先，光发送装置100的编码处理部111对从外部输入的逻辑信号进行纠错编码(步骤S51)。该处理是与图8所示的步骤S21相同的处理。

接下来，光发送装置100的比特蓄积部91和比特附加部92按照每(n-k)比特分割从编码处理部111输入的纠错编码后的逻辑信号，对(n-k)比特的信号附加k比特而生成n比特的信号(步骤S52)。在该步骤S52中，比特蓄积部91以(n-k)比特为单位蓄积从编码处理部111输入的纠错编码后的逻辑信号，比特附加部92读出比特蓄积部91中蓄积的(n-k)比特的信号，根据读出的信号生成k比特的奇偶校验比特而附加到(n-k)比特的信号。在光传输系统1为应用12b8D-2A8PSK的光传输系统的情况下，比特附加部92对12比特的逻辑信号附加4比特的奇偶校验比特。即，n＝16、k＝4。

接下来，光发送装置100的符号分配部93将从比特附加部92输入的n比特的信号分配成N维(步骤S53)。在光传输系统1为应用12b8D-2A8PSK的光传输系统的情况下，符号分配部93将16比特的信号分配成八维。具体而言，符号分配部93将从12比特的逻辑信号中选择出的3比特分配给第1个时隙的X偏振的相位，将从剩余的9比特中选择出的3比特分配给第1个时隙的Y偏振的相位，将从剩余的6比特中选择出的3比特分配给第2个时隙的X偏振的相位，将剩余的3比特分配给第2个时隙的Y偏振的相位。符号分配部93还将从4比特的奇偶校验比特中选择出的1比特分配给第1个时隙的X偏振的振幅，将从剩余的3比特中选择出的1比特分配给第1个时隙的Y偏振的振幅，将从剩余的2比特中选择出的1比特分配给第2个时隙的X偏振的振幅，将剩余的1比特分配给第2个时隙的Y偏振的振幅。

图12所示的步骤S54～S61的处理是与图8所示的步骤S24～S31相同的处理。

当在步骤S61中发送信号的物理通道的复原结束时，接下来，光接收装置300的似然度生成部322通过使用比N维低维的L维的多个表的表处理，求出从接收波形处理部321输入的被配置成N维的n比特的信号似然度(步骤S62)。在光传输系统1为应用12b8D-2A8PSK的光传输系统的情况下，N＝8、n＝16、L＝2，L维空间的数量即二维表的数量为4。该步骤S62的处理是由在实施方式3中说明的似然度生成装置1050的似然度临时判定部1051～1054进行的处理。

接下来，光接收装置300的似然度生成部322根据n比特的信号的编码规则而交换在步骤S62中求出的似然度，得到原来的(n-k)比特的信号的似然度(步骤S63)。在光传输系统1为应用12b8D-2A8PSK的光传输系统的情况下，n＝16、k＝4。该步骤S63的处理是由在实施方式3中说明的似然度生成装置1050的似然度校正部1055、1056、1057进行的处理。

接下来，光接收装置300的解码处理部323使用从似然度生成部322输入的(n-k)比特的信号的似然度而进行软判定纠错解码(步骤S64)。该处理是与图8所示的步骤S34相同的处理。

根据以上的各实施方式，能够实现电路安装效率优良的似然度生成装置，有利于抑制光接收装置的装置规模。

在本发明中，设想将每个信道的符号率主要用作1Gsymbol/s～100Gsymbol/s的范围。但是，本发明并非将符号率限定于上述范围。也可以在多个信道之间混合调制方式和符号率中的一方或者双方不同的信号。另外，也可以与光区域或者电区域内的子信道复用并用。

本发明的似然度生成装置、接收装置、似然度生成方法以及光传输系统适用于大容量光传输。

以上的实施方式所示的结构示出本发明的内容的一例，既可以与其它公知技术组合，也可以在不脱离本发明要旨的范围内省略、变更一部分结构。

符号说明

1：光传输系统；20、21：软判定纠错解码部；50、1050：似然度生成装置；51a、51b、1051～1054：似然度临时判定部；52、1055～1057：似然度校正部；53a～53f、1058a～1058f、1059a～1059f：量化部；61、61A、61B：数字模拟转换器；62、62A、62B：调制器驱动器；63、63A、63B、65：光源；64、64A、64B：偏振复用I/Q光调制器；65A、65B：本振光源；66、66A、66B：相干接收机；67、67A、67B：模拟数字转换器；71A、71B：数字信号处理LSI；81A、81B：数字处理电路(发送侧)；82A、82B：数字处理电路(接收侧)；91：比特蓄积部；92：比特附加部；93：符号分配部；100：光发送装置；110：发送电处理部；111：编码处理部；112：映射部；113：发送波形处理部；120：光信号生成部；200：光传输部；201A、201B：光纤传输路径；300：光接收装置；310：光信号检测部；320：接收电处理部；321：接收波形处理部；322：似然度生成部；323：解码处理部；401A、401B：光通信装置。

Claims (12)

1.一种似然度生成装置，其特征在于，

设N为4以上的自然数，设n和k为自然数且k<n，设L为自然数且L<N，

在接收由被配置成N维的n−k个信息比特和k个奇偶校验比特构成的编码调制信号的接收装置中，

所述似然度生成装置具备：

似然度导出部，其使用具有L维的地址空间且在各地址空间存储有似然度的表，求出用接收到的所述编码调制信号传输的信息比特和奇偶校验比特的各比特的似然度；以及

似然度校正部，其根据所述奇偶校验比特的生成规则，更新由所述似然度导出部求出的似然度中的所述信息比特的似然度。

2.根据权利要求1所述的似然度生成装置，其特征在于，

设将由正交2个偏振、正交2个相位以及1个时隙构成的四维作为1个块的信号为所述编码调制信号，

所述似然度导出部使用具有二维的地址空间且分别存储有不同信号分量的似然度的多个表求出所述似然度。

3.根据权利要求1所述的似然度生成装置，其特征在于，

设将由正交2个偏振、正交2个相位以及2个时隙构成的八维作为1个块的信号为所述编码调制信号，

所述似然度导出部使用具有二维的地址空间且分别存储有不同信号分量的似然度的多个表求出所述似然度。

4.根据权利要求1所述的似然度生成装置，其特征在于，

考虑在传输所述编码调制信号的系统中设想的噪声分布、在所述系统中设想的信号失真以及使用由所述似然度校正部更新后的似然度进行的纠错解码的性能中的至少一项，决定所述表中存储的似然度。

5.根据权利要求4所述的似然度生成装置，其特征在于，

在考虑所述噪声分布来决定所述表中存储的似然度的情况下，

所述噪声分布是加性白高斯噪声的分布、信号处理后残留的光源的相位噪声的分布以及偏振干涉噪声的分布中的至少一项。

6.根据权利要求4所述的似然度生成装置，其特征在于，

在考虑所述信号失真来决定所述表中存储的似然度的情况下，

所述信号失真是所述编码调制信号的同相分量与正交分量之间的倾斜、所述编码调制信号的同相分量与正交分量之间的功率偏差以及所述编码调制信号的X偏振分量与Y偏振分量之间的功率偏差中的至少一项。

7.根据权利要求1~6中的任意一项所述的似然度生成装置，其特征在于，

该似然度生成装置还具备量化部，该量化部对由所述似然度校正部更新后的各似然度进行量化，变更各似然度的比特分辨率。

8.根据权利要求1~6中的任意一项所述的似然度生成装置，其特征在于，

能够改写所述表。

9.一种接收装置，其特征在于，

该接收装置具备权利要求1~8中的任意一项所述的似然度生成装置，

该接收装置使用由所述似然度生成装置生成的似然度进行纠错解码。

10.一种似然度生成方法，其特征在于，

设N为4以上的自然数，设n和k为自然数且k<n，设L为自然数且L<N，

接收由被配置成N维的n−k个信息比特和k个奇偶校验比特构成的编码调制信号的接收装置生成用所述编码调制信号传输的信息比特的似然度，

所述似然度生成方法包含：

似然度导出步骤，使用具有L维的地址空间且在各地址空间存储有似然度的表，求出用接收到的所述编码调制信号传输的信息比特和奇偶校验比特的各比特的似然度；以及

似然度更新步骤，根据所述奇偶校验比特的生成规则，更新通过所述似然度导出步骤求出的似然度中的所述信息比特的似然度。

11.根据权利要求10所述的似然度生成方法，其特征在于，

在所述似然度更新步骤中，使用Min-Sum法更新所述信息比特的似然度。

12.一种光传输系统，其特征在于，

设N为4以上的自然数，设n和k为自然数且k<n，设L为自然数且L<N，

所述光传输系统具备：

光发送装置，其生成由被配置成N维的n−k个信息比特和k个奇偶校验比特构成的编码调制信号而作为光信号进行发送；以及

光接收装置，其接收所述光信号，

所述光发送装置具备：

发送电处理部，其生成所述编码调制信号；以及

光信号生成部，其将所述编码调制信号从电信号转换成光信号，

所述光接收装置具备：

光信号检测部，其接收由所述光发送装置发送的光信号而转换成电信号；

似然度导出部，其从所述光信号检测部接受所述电信号，使用具有L维的地址空间且在各地址空间存储有似然度的表，求出用接受到的电信号传输的信息比特和奇偶校验比特的各比特的似然度；

似然度校正部，其根据所述奇偶校验比特的生成规则，更新由所述似然度导出部求出的似然度中的所述信息比特的似然度；以及

解码处理部，其使用由所述似然度校正部更新后的似然度进行纠错解码。

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