CN114144999A - 子信道编码装置、子信道解码装置、子信道编码方法、子信道解码方法和子信道复用光通信系统 - Google Patents

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Abstract

构成如下的子信道编码装置(11)，该子信道编码装置(11)具有：概率分布整形编码部(21)，其将M×N(M为2以上的整数，N为1以上的整数)个子信道分成N个组，根据M×N个子信道的信噪比对各个组的发送调制符号的概率分布进行整形，将信息比特串转换成与各个组的发送调制符号的概率分布对应的整形后比特串；子信道信号生成部(22)，其根据整形后比特串生成M×N个子信道中的各个子信道的子信道信号；以及信号复用部(26)，其对由子信道信号生成部(22)生成的M×N个子信道信号进行复用，生成子信道复用信号。

Description

子信道编码装置、子信道解码装置、子信道编码方法、子信道 解码方法和子信道复用光通信系统
技术领域
本发明涉及生成子信道复用信号的子信道编码装置和子信道编码方法、对信息比特串进行复原的子信道解码装置和子信道解码方法、以及具有子信道编码装置和子信道解码装置的子信道复用光通信系统。
背景技术
使用光纤传输信息比特串的光通信系统有时对信息比特串进行整形即整形编码，以增加每个时间/空间的可通信的信息比特数即信息速率。整形编码的处理是如下处理：将信息比特串转换成与整形后的发送调制符号的概率分布对应的比特串，以将发送调制符号的概率分布整形成期望的分布。
此外，上述光通信系统有时在多个子信道中分割复用信息比特串来进行传输，以实现较高的吞吐量。多个子信道中的信噪比(SNR：Signal to Noise Ratio)有时彼此不同。
在以下的非专利文献1中公开有如下方法：为了增加SNR彼此不同的多个子信道的合计的信息速率，根据各个子信道的SNR来决定各个子信道的熵。熵是信息速率的上限值。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：D.Che等、“Approaching the Capacity of Colored-SNR OpticalChannels by Multicarrier Entropy Loading”、Journal of Lightwave Technology、vol.36、no.1、pp.68-78、January 2018.
发明内容
发明要解决的课题
如果将作为进行整形编码的电路的概率分布整形编码部设置于各个子信道，则能够通过非专利文献1公开的方法增加多个子信道的合计的信息速率。但是，在将概率分布整形编码部设置于各个子信道的结构中，存在子信道的数量越多，则概率分布整形编码部的安装数越增加，从而电路规模变大这样的课题。
本发明正是为了解决上述这种课题而完成的，其目的在于，得到一种子信道编码装置，不用安装与多个子信道相同数量的概率分布整形编码部，就能够增加多个子信道的合计的信息速率。
用于解决课题的手段
本发明的子信道编码装置具有：概率分布整形编码部，其将M×N(M为2以上的整数，N为1以上的整数)个子信道分成N个组，根据M×N个子信道的信噪比对各个组的发送调制符号的概率分布进行整形，将信息比特串转换成与各个组的发送调制符号的概率分布对应的整形后比特串；子信道信号生成部，其根据整形后比特串生成M×N个子信道中的各个子信道的子信道信号；以及信号复用部，其对由子信道信号生成部生成的M×N个子信道信号进行复用，生成子信道复用信号。
发明效果
根据本发明，不用安装与M×N个子信道相同数量的概率分布整形编码部，就能够增加多个子信道的合计的信息速率。
附图说明
图1是示出实施方式1的子信道复用光通信系统的结构图。
图2是示出实施方式1的子信道编码装置11的结构图。
图3是示出实施方式1的子信道编码装置11的硬件的硬件结构图。
图4是示出实施方式1的子信道解码装置18的结构图。
图5是示出实施方式1的子信道解码装置18的硬件的硬件结构图。
图6是子信道编码装置11或子信道解码装置18通过软件或固件等实现的情况下的计算机的硬件结构图。
图7是示出实施方式1的子信道编码装置11的处理顺序即子信道编码方法的流程图。
图8是示出实施方式1的子信道解码装置18的处理顺序即子信道解码方法的流程图。
图9是示出实施方式2的子信道编码装置11的结构图。
图10是示出实施方式2的子信道编码装置11的硬件的硬件结构图。
图11是示出实施方式2的子信道解码装置18的结构图。
图12是示出实施方式2的子信道解码装置18的硬件的硬件结构图。
图13是示出实施方式3的子信道编码装置11的结构图。
图14是示出实施方式3的子信道解码装置18的结构图。
具体实施方式
下面，为了更加详细地说明本发明，按照附图对用于实施本发明的方式进行说明。
实施方式1
图1是示出实施方式1的子信道复用光通信系统的结构图。
子信道复用光通信系统具有光发送装置1、光传输路径2和光接收装置3。
光发送装置1具有子信道编码装置11、转换放大器12、发送光源13和光调制器14。
子信道编码装置11是后述图2所示的子信道编码装置。
子信道编码装置11根据信息比特串BS生成M×N(M为2以上的整数，N为1以上的整数)个子信道信号。
子信道编码装置11对生成的M×N个子信道信号进行复用，生成子信道复用信号，将子信道复用信号输出到转换放大器12。
转换放大器12将从子信道编码装置11输出的子信道复用信号从数字信号转换成模拟信号，对模拟信号进行放大。
转换放大器12将放大后的模拟信号输出到光调制器14。
发送光源13例如振荡出中心波长为1550nm的无调制光，将振荡出的无调制光输出到光调制器14。
光调制器14例如通过偏振复用正交相位调制器实现。
光调制器14按照从转换放大器12输出的放大后的模拟信号对从发送光源13输出的无调制光进行调制，由此生成光信号。
光调制器14将生成的光信号输出到光传输路径2。
光传输路径2包含光交叉连接器、传输用光纤和光放大器等。
光交叉连接器通过波长选择开关(Wavelength Selective Switch)、光耦合器、波长分离器、波长合波器等实现。
传输用光纤通过单模光纤或空间复用光纤等实现。
光放大器例如通过掺铒光放大器或拉曼光放大器实现。
光传输路径2连接于子信道编码装置11的光调制器14与光接收装置3的后述的光接收器16之间。
光传输路径2传输从光调制器14输出的光信号。
光接收装置3具有接收光源15、光接收器16、放大转换器17和子信道解码装置18。
接收光源15例如振荡出中心波长为1550nm的无调制光，将振荡出的无调制光输出到光接收器16。
光接收器16使用从接收光源15输出的无调制光，对由光传输路径2传输的光信号进行相干检波。
光接收器16将表示光信号的相干检波结果的电信号输出到放大转换器17。
放大转换器17对从光接收器16输出的电信号进行放大，将放大后的电信号从模拟信号转换成数字信号。
放大转换器17将数字信号作为子信道复用信号输出到子信道解码装置18。
子信道解码装置18是后述的图4所示的子信道解码装置。
子信道解码装置18接收从放大转换器17输出的子信道复用信号，将子信道复用信号分离成M×N个子信道信号。
子信道解码装置18根据分离出的M×N个子信道信号，对信息比特串BS进行复原。
图2是示出实施方式1的子信道编码装置11的结构图。
图3是示出实施方式1的子信道编码装置11的硬件的硬件结构图。
在图2中，概率分布整形编码部21例如通过图3所示的概率分布整形编码电路31实现。
概率分布整形编码部21将M×N个子信道SC1～SCM×N分成N个组，根据M×N个子信道SC1～SCM×N的SNR，对各个组的发送调制符号的概率分布进行整形。此外，概率分布整形编码部21将输入的信息比特串BS转换成N个整形后比特串。下面，将根据整形后比特串对由后述的符号映射部24-n-1～24-n-M生成的发送调制符号进行采样平均而得到的概率分布分别设为PDn。n＝1、2、…、N。采样平均意味着时间平均。
子信道SC1～SCM×N的SNR例如可以存储于概率分布整形编码部21的内部存储器，也可以从外部提供。
概率分布整形编码部21将信息比特串BS转换成与发送调制符号的概率分布PD1～PDN对应的N个整形后比特串SBS1～SBSN。
概率分布整形编码部21将N个整形后比特串SBS1～SBSN输出到后述的子信道信号生成部22的纠错编码部23。
子信道信号生成部22具有纠错编码部23、符号映射部24-1-1～24-N-M和信号生成处理部25-1～25-N-M。
子信道信号生成部22根据整形后比特串SBS1～SBSN，生成M×N个子信道SC1～SCM×N中的各个子信道的子信道信号SCS1-1～SCSN-M。
纠错编码部23例如通过图3所示的纠错编码电路32实现。
纠错编码部23对从概率分布整形编码部21输出的整形后比特串SBSn(n＝1、···、N)附加作为冗余比特的奇偶校验比特pbn，由此生成包含纠错码的纠错编码比特串ECSn。
纠错编码部23将纠错编码比特串ECSn分离成M个纠错编码比特串ECSn-1～ECSn-M。
纠错编码部23将分离出的M×N个纠错编码比特串ECS1-1～ECSN-M中的每一个输出到符号映射部24-1-1～24-N-M中的每一个。
符号映射部24-1-1～24-N-M分别例如通过图3所示的符号映射电路33实现。
符号映射部24-n-m(n＝1、…、N；m＝1、…、M)根据由纠错编码部23分离出的纠错编码比特串ECSn-m生成发送调制符号MSn-m。
符号映射部24-n-m将发送调制符号MSn-m输出到信号生成处理部25-n-m。
信号生成处理部25-1～25-N-M分别例如通过图3所示的信号生成处理电路34实现。
信号生成处理部25-n-m根据由符号映射部24-n-m生成的发送调制符号MSn-m生成子信道信号SCSn-m。
信号生成处理部25-n-m将生成的子信道信号SCSn-m输出到后述的信号复用部26。
信号复用部26例如通过图3所示的信号复用电路35实现。
信号复用部26对由信号生成处理部25-1-1～25-N-M生成的子信道信号SCS1-1～SCSN-M进行复用，生成子信道复用信号Escmux。
信号复用部26将生成的子信道复用信号Escmux输出到转换放大器12。
图4是示出实施方式1的子信道解码装置18的结构图。
图5是示出实施方式1的子信道解码装置18的硬件的硬件结构图。
在图4中，信号分离部41例如通过图5所示的信号分离电路51实现。
信号分离部41接收从放大转换器17输出的子信道复用信号Escmux。
信号分离部41将接收到的子信道复用信号Escmux分离成M×N个子信道信号SCS1-1～SCSN-M。
信号分离部41将分离出的各个子信道信号SCS1-1～SCSN-M分别输出到后述的整形后比特串复原部42的符号复原部43-1-1～43-N-M。
整形后比特串复原部42具有符号复原部43-1-1～43-N-M、对数后验概率比计算部44-1-1～44-N-M和纠错解码部45。
整形后比特串复原部42根据由信号分离部41分离出的M×N个子信道信号SCS1-1～SCSN-M，对N个整形后比特串SBS1～SBSN进行复原。
符号复原部43-1-1～43-N-M分别例如通过图5所示的符号复原电路52实现。
符号复原部43-n-m根据从信号分离部41输出的子信道信号SCSn-m，对调制符号MSn-m进行复原。
符号复原部43-n-m将复原后的调制符号MSn-m输出到对数后验概率比计算部44-n-m。
对数后验概率比计算部44-1-1～44-N-M分别例如通过图5所示的对数后验概率比计算电路53实现。
对数后验概率比计算部44-n-m根据由符号复原部43-n-m复原后的调制符号MSn-m，计算作为对数后验概率比的后验L值(以下称作“LRPn-m”)。LRP是“Logarithmic Ratio of apоsteriоri Probabilities”的简称。
对数后验概率比计算部44-n-m将计算出的LRPn-m输出到纠错解码部45。
纠错解码部45例如通过图5所示的纠错解码电路54实现。
纠错解码部45根据由对数后验概率比计算部44-1-1～44-N-M计算出的LRP1-1～LRPN-M，对整形后比特串SBS1～SBSN进行复原。
纠错解码45将复原后的整形比特串SBS1～SBSN输出到概率分布整形解码部46。
概率分布整形解码部46例如通过图5所示的概率分布整形解码电路55实现。
概率分布整形解码部46将从纠错解码部45输出的整形后比特串SBS1～SBSN转换成信息比特串BS，将信息比特串BS输出到外部。
另外，概率分布整形解码部46对信息比特串BS的转换意味着，终止整形后比特串SBS1～SBSN的整形，对信息比特串BS进行复原。
在图2中，假设作为子信道编码装置11的结构要素的概率分布整形编码部21、纠错编码部23、符号映射部24-1-1～24-N-M、信号生成处理部25-1-1～25-N-M和信号复用部26分别通过图3所示的专用硬件实现。即，假设子信道编码装置11通过概率分布整形编码电路31、纠错编码电路32、符号映射电路33、信号生成处理电路34和信号复用电路35实现。
这里，概率分布整形编码电路31、纠错编码电路32、符号映射电路33、信号生成处理电路34和信号复用电路35分别例如是单一电路、复合电路、程序化的处理器、并行程序化的处理器、ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)或对它们进行组合而得到的部件。
子信道编码装置11的结构要素不限于通过专用硬件实现，子信道编码装置11也可以通过软件、固件或软件和固件的组合来实现。
软件或固件作为程序存储于计算机的存储器。计算机意味着执行程序的硬件，例如是CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、中央处理装置、处理装置、运算装置、微处理器、微计算机、处理器或DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)。
图6是子信道编码装置11或子信道解码装置18通过软件或固件等实现的情况下的计算机的硬件结构图。
在子信道编码装置11通过软件或固件等实现的情况下，用于使计算机执行概率分布整形编码部21、纠错编码部23、符号映射部24-1-1～24-N-M、信号生成处理部25-1-1～25-N-M和信号复用部26的处理顺序的程序存储于存储器61。而且，计算机的处理器62执行存储器61中存储的程序。
此外，在图3中，示出子信道编码装置11的结构要素分别通过专用硬件实现的例子，在图6中，示出子信道编码装置11通过软件或固件等实现的例子。但是，这只不过是一例，也可以是，子信道编码装置11中的一部分结构要素通过专用硬件实现，其余的结构要素通过软件或固件等实现。
在图4中，假设作为子信道解码装置18的结构要素的信号分离部41、符号复原部43-1-1～43-N-M、对数后验概率比计算部44-1-1～44-N-M、纠错解码部45和概率分布整形解码部46分别通过图5所示的专用硬件实现。即，假设子信道解码装置18通过信号分离电路51、符号复原电路52、对数后验概率比计算电路53、纠错解码电路54和概率分布整形解码电路55实现。
这里，信号分离电路51、符号复原电路52、对数后验概率比计算电路53、纠错解码电路54和概率分布整形解码电路55分别例如是单一电路、复合电路、程序化的处理器、并行程序化的处理器、ASIC、FPGA或对它们进行组合而得到的部件。
子信道解码装置18的结构要素不限于通过专用硬件实现，子信道解码装置18也可以通过软件、固件或软件和固件的组合来实现。
在子信道解码装置18通过软件或固件等实现的情况下，用于使计算机执行信号分离部41、符号复原部43-1-1～43-N-M、对数后验概率比计算部44-1-1～44-N-M、纠错解码部45和概率分布整形解码部46的处理顺序的程序存储于图6所示的存储器61。而且，图6所示的处理器62执行存储器61中存储的程序。
此外，在图5中，示出子信道解码装置18的结构要素分别通过专用硬件实现的例子，在图6中，示出子信道解码装置18通过软件或固件等实现的例子。但是，这只不过是一例，也可以是，子信道解码装置18中的一部分结构要素通过专用硬件实现，其余的结构要素通过软件或固件等实现。
接着，对图1所示的子信道复用光通信系统的动作进行说明。
光传输路径2是传输由M×N个子信道构成的光信号的光传输路径，M×N个子信道中的各个子信道的光的传输特性可能彼此不同。因此，M×N个子信道中的各个子信道的SNR可能彼此不同。设在定义SNR后的噪声分量中，还近似地包含光器件和电器件中的由各自的非线性引起的信号分量的失真、与其他信道或其他子信道的干扰、量化误差等并非纯粹噪声的分量。
例如，假设如下情况：M×N＝8，利用光传输路径2传输子信道SC1～SC8，子信道SC1～SC8中的各个子信道的中心频率f1～f8为等间隔，f1<f2<…f7<f8。
该情况下，如果根据子信道SC1～SC8中的各个子信道的SNR决定对子信道SC1～SC8分别赋予的熵，则能够增加子信道SC1～SC8的合计的信息速率，或者能够提高相同信息速率下的噪声耐性。根据发送调制符号的概率分布求出熵。
但是，在假设任意的通信路径条件，根据子信道SC1～SC8中的各个子信道的SNR决定子信道SC1～SC8中的各个子信道的熵时，子信道编码装置11需要安装与子信道SC1～SC8相同数量的概率分布整形编码部。此外，子信道解码装置18需要安装与子信道SC1～SC8相同数量的概率分布整形解码部。
例如，假设如下情况：对子信道SC1～SC8进行分组，根据各个组内的SNR的平均值或中央值决定对子信道SC1～SC8分别赋予的熵。
例如，在考虑在光交叉连接装置中进行多级传输的情况时，根据光滤波器特性，在M×N个子信道的SNR中，从中心频率最低的子信道数起中心频率第k高的子信道的SNR和从中心频率最高的子信道数起中心频率第k低的子信道的SNR大致相同。k＝1、2、…、M×N。
在假设的情况下，有时无法得到与根据子信道SC1～SC8中的各个子信道的SNR决定熵的情况相同的信息速率或噪声耐性。但是，即使子信道SC1～SC8中的各个子信道的SNR彼此不同，在将子信道SC1～SC8分成若干个组时，在各个组内，也能够进行SNR的差分不会极大的分组。因此，在假设的情况下，与根据子信道SC1～SC8中的各个子信道的SNR决定子信道SC1～SC8中的各个子信道的熵的情况相比，子信道SC1～SC8的合计的信息速率不会大幅劣化。在假设的情况下，与完全不具有概率分布整形部的情况或不进行子信道分离的情况相比，能够增加子信道SC1～SC8的合计的信息速率。
例如，在将M×N个子信道分成N个组并根据每个组的SNR的平均值或每个组的SNR的中央值决定子信道SC1～SC8中的各个子信道的熵的情况下，子信道编码装置11安装生成N个组的整形后比特串的1个概率分布整形编码部21即可。此外，子信道解码装置18安装进行概率分布整形编码部21的逆处理的1个概率分布整形解码部46即可。
因此，在假设的情况下，通过安装数量比子信道SC1～SC8少的概率分布整形编码部和概率分布整形解码部，能够增加子信道SC1～SC8的合计的信息速率。
图7是示出实施方式1的子信道编码装置11的处理顺序即子信道编码方法的流程图。
下面，参照图7对图2所示的子信道编码装置11的动作进行说明。
概率分布整形编码部21根据M×N个子信道SC1～SCM×N的SNR，分别决定N个组中的每个组的信息速率和发送调制符号的熵。
此外，概率分布整形编码部21根据M×N个子信道SC1～SCM×N的SNR对发送调制符号的概率分布PD1～PDN进行整形(图7的步骤ST1)。
将信息比特串转换成与进行概率分布整形编码后的发送调制符号串对应的整形后比特串的处理(Distribution Matching：分布匹配)本身例如在以下的非专利文献2中有所公开，是公知技术。但是，根据M×N个子信道SC1～SCM×N的SNR决定N个组的发送调制符号的概率分布PDn(n＝1、2、…、N)的具体方法、以及将信息比特串转换成与已决定的多个子信道的发送调制符号的概率分布PDn对应的多个子信道的整形后比特串SBS1～SBSn的具体方法在非专利文献2中没有公开。
非专利文献2：T.Yoshida等、“Hierarchical Distribution Matching forProbabilistically Shaped Coded Modulation”、Journal of Lightwave Technology、vol.37、no.6、pp.1579-1589、March 2019.
下面，对概率分布整形编码部21进行的发送调制符号的概率分布整形编码的一例进行说明。
概率分布整形编码部21例如将子信道SC1～SCM×N分成多个组，计算各个组的SNR的平均值或各个组的SNR的中央值。
作为子信道SC1～SCM×N中的各个子信道的熵，各个组的SNR的平均值或各个组的SNR的中央值越大，则概率分布整形编码部21对各个组赋予越大的熵。根据各个组的SNR的平均值或各个组的SNR的中央值决定熵的方法可以是任意的方法，但是，例如能够使用上述非专利文献1中公开的、根据子信道的SNR决定熵的方法。
设将M×N个子信道SC1～SCM×N分成N个组而求出的N个与代表性的SNR对应的熵为H1～HN。
如果通过各个组的符号速率对熵H1～HN进行加权平均而得到的值例如是4.25比特/复符号，则信息比特串BS能够包含最大由4.25比特/复符号表示的信息。假设后级的符号映射部24-n-1～24-n-M使用8种发送调制符号-7、-5、-3、-1、1、3、5、7的情况。假设的情况下的调制是8值脉冲振幅调制(Pulse Amplitude Modulation：PAM)，记作8PAM。能够通过8种实符号进行通信的比特数为3比特，信息速率为3比特/实符号。这在8种符号的出现概率相等的情况下实现。在8种实符号以相等的概率出现的情况下，实符号的2元熵成为3，2元熵与信息速率的3(比特/实符号)相等。另一方面，在实符号的出现概率不均匀的情况下，实符号的2元熵小于3。
例如，假设如下情况：“1”或“-1”出现的数量最多，接着，“3”或“-3”出现较多，接着，“5”或“-5”出现较多，“7”或“-7”最不出现。符号振幅值的绝对值的平方是能量，“1”或“-1”的能量为1，“3”或“-3”的能量为9，“5”或“-5”的能量为25，“7”或“-7”的能量为49。
概率分布整形编码部21如上所述对发送调制符号的概率分布PD1～PDN进行整形，由此，伴随着时间的经过，连续或非连续地输入的与多个信息比特串BS对应的平均能量E降低。这里的概率分布PD1～PDN的整形不是均等的概率分布，设为不均匀的概率分布。
概率分布整形的好坏能够通过星座增益G＝(2^(SE)-1)dmin^2/(6E)来量化。SE是二维平面中的频率利用效率(比特/符号)。二维平面是复平面。在对正交振幅调制(Quadrature Amplitude Modulation：QAM)的同相位(In-phase)分量和正交相位(Quadrature)分量分别独立地使用8PAM的64QAM中，6比特/复符号成为最大值。dmin是最小欧几里德距离，在该例子中，dmin＝2。最小欧几里德距离是最小信号点间距离。
在未进行概率分布整形编码的通常的4QAM、16QAM、64QAM、256QAM等中，G＝0dB，在应用概率分布整形编码的QAM中，星座增益G最大为1.53dB。公知光纤通信路径能够近似地视为高斯信道，但是，高斯信道中的可实现信息量(Achievable Information Rate)作为香农极限而成为AIR＝lоg2(1+SNR)。高斯信道意味着加性高斯噪声通信路径。如果能够应用概率分布整形来增加星座增益G，则能够使SNR对AIR的关系接近香农极限。即，能够增加某个SNR下的信息速率，或者能够降低得到某个信息速率所需要的SNR。
整形后的发送调制符号-7、-5、-3、-1、1、3、5、7的概率分布PDn(n＝1、2、…、N)的一例如下所述。是N＝2的例子。
N＝2的一例如下所述。
Figure BDA0003475251380000121
Figure BDA0003475251380000122
概率分布整形编码部21在决定发送调制符号的概率分布PDn(n＝1、2、…、N)后，将从外部赋予的信息比特串BS转换成与已决定的发送调制符号概率分布对应的N个整形后比特串SBS1～SBSN(图7的步骤ST2)。
概率分布整形编码部21将整形后比特串SBS1～SBSN输出到纠错编码部23。
例如，在N＝2的情况下，如果信息比特串BS例如为“1001”，则概率分布整形编码部21针对信息比特串BS，生成“01”作为整形后比特串SBS1，生成“0011”作为整形后比特串SBS2。
这里，关于整形后比特串SBS1中的“01”，进行格雷编码后的正实数2值调制符号中的各个符号为“(1、3)”，关于整形后比特串SBS2中的“0011”，同样，正实数4值调制符号中的各个符号为“(1、5)”。
在图2所示的子信道编码装置11中，概率分布整形编码部21以使与信息比特串BS对应的平均能量E降低的方式决定发送调制符号的概率分布PDn(n＝1、2、…、N)。概率分布整形编码部21通过决定发送调制符号的概率分布PDn，能够增加M×N个子信道SC1～SCM×N的合计的信息速率即可。如果是不包含近似的高斯信道，则以使信息比特串BS的平均能量E极力降低的方式将发送调制符号的概率分布PD整形成被称作麦克斯韦/波尔兹曼分布的离散化的高斯分布是最佳的。但是，在考虑对光纤通信路径的应用和安装时，不一定是最佳的，不限于此。例如，在信息比特串BS与复数的发送调制符号对应起来时，概率分布整形编码部21也可以以使与复数的信号有关的峰态等的高阶矩的时间平均减小的方式决定发送调制符号的概率分布PD。
纠错编码部23取得从概率分布整形编码部21输出的整形后比特串SBS1～SBSN。
纠错编码部23将整形后比特串SBS1～SBSn统一作为纠错码信息比特串IFEC进行处理，计算作为纠错码冗余比特串的奇偶校验比特串PFEC。然后，纠错编码部23将计算出的奇偶校验比特串PFEC分离成奇偶校验比特pb1～pbn。根据纠错码冗余比特串计算奇偶校验比特串PFEC的处理本身是公知技术，因此省略详细说明。
纠错编码部23对整形后比特串SBSn附加奇偶校验比特pbn，由此生成包含奇偶校验比特pbn的纠错编码比特串ECSn(n＝1、2、…、N)(图7的步骤ST3)。
在图2所示的子信道编码装置11中，纠错编码部23计算奇偶校验比特串PFEC作为纠错冗余比特串。作为在纠错编码部23中生成奇偶校验比特时使用的纠错码，能够使用低密度奇偶校验码、汉明码、基于BCH码的Turbo迭代码、RS码、极码等。
例如，假设N＝2、整形后比特串SBS1＝“01”和SBS2＝“0011”、分离出的奇偶校验比特pb1＝“01”和pb2＝“10”、纠错编码比特串ECS1-1＝“00”、ECS1-1＝“11”、ECS2-1＝“100”、ECS2-2＝“111”的情况作为一例。这里，纠错编码比特串ECS1-1中的“00”是进行格雷编码后的实数4值调制符号的“1”，纠错编码比特串ECS1-2中的“11”是进行格雷编码后的实数4值调制符号的“-3”，纠错编码比特串ECS2-1中的“100”是进行格雷编码后的实数8值调制符号的“-1”，纠错编码比特串ECS2-2中的“011”是进行格雷编码后的实数8值调制符号的“5”。在该例子中，使用奇偶校验比特pb1和奇偶校验比特pb2作为表示正/负的码比特。关于奇偶校验比特，很难对其概率分布进行整形，通常，“0”“1”的产生概率概略均等，因此，一般分配给不影响能量的码比特。
纠错编码部23在生成N个纠错编码比特串ECS1～ECSN后，将各个纠错编码比特串ECS1～ECSN分离成M个纠错编码比特串ECS1-1～ECS1-M、ECS2-1～ECS2-M、…、ECSN-1～ECSN-M(图7的步骤ST4)。
纠错编码部23将分离出的M×N个纠错编码比特串ECS1-1～ECSN-M中的每一个输出到符号映射部24-1-1～24-N-M中的每一个。
符号映射部24-n-m(n＝1、…、N；m＝1、…、M)在从纠错编码部23接收到纠错编码比特串ECSn-m后，对纠错编码比特串ECSn-m进行比特-符号转换，由此将纠错编码比特串ECSn-m转换成发送调制符号MSn-m(图7的步骤ST5)。
作为纠错编码比特串ECSn-m的比特-符号转换，例如能够使用脉冲位置调制(PPM：Pulse Position Modulation)、2值相位调制(BPSK：Binary Phase Shift Keying)、4值相位调制(QPSK：Quadrature Phase Shift Keying)、正交振幅调制、振幅相位调制、集合分割或多维调制。
正交振幅调制例如包含8QAM(Quadrature Amplitude Modulation)、16QAM、32QAM、64QAM、256QAM、512QAM和1024QAM。
例如，假设M＝2、N＝2、纠错编码比特串CS1-1＝“00”、ECS1-1＝“11”、ECS2-1＝“100”、ECS2-2＝“111”的情况作为一例。
例如如以下所示，符号映射部24-1-m根据纠错编码比特串ECS1-m生成发送调制符号MS1-m。
Figure BDA0003475251380000141
此外，例如如以下所示，符号映射部24-2-m根据纠错编码比特串ECS2-m生成发送调制符号MS2-m。
Figure BDA0003475251380000142
Figure BDA0003475251380000151
该情况下，发送调制符号MS1-1成为进行格雷编码后的实数4值调制符号的“1”，发送调制符号MS1-2成为进行格雷编码后的实数4值调制符号的“-3”，发送调制符号MS2-1成为进行格雷编码后的实数8值调制符号的“-1”，发送调制符号MS2-2成为进行格雷编码后的实数8值调制符号的“5”。
符号映射部24-n-m将生成的发送调制符号MSn-m输出到信号生成处理部25-n-m。
信号生成处理部25-n-m在从符号映射部24-n-m接收到发送调制符号MSn-m后，根据发送调制符号MSn-m生成子信道信号SCSn-m(图7的步骤ST6)。
子信道信号SCSn-m是将发送调制符号MSn-m中包含的多个符号中的例如相邻的2个实符号作为复符号进行处理的信号。复符号是二维符号。
如果发送调制符号MSn-m中包含的多个实符号例如为“-1、5、1、-3、····、-1、1、3、3、-5、-3”，则信号生成处理部25-n-m生成“(-1、5)、(1、-3)、····、(-1、1)、(3、3)、(-5、-3)”作为子信道信号SCSn-m。子信道信号SCSn-m相当于对发送调制符号MSn-m中包含的各个符号施加窄带的根升余弦型低通滤波器(RRC-LPF：Root Raised Cosine Low PassFilter)而得到的信号。
信号生成处理部25-n-m将生成的子信道信号SCSn-m输出到信号复用部26。
信号复用部26在从信号生成处理部25-1-1～25-N-M接收到M×N个信道信号SCS1-1～SCSN-M后，对M×N个子信道信号SCS1-1～SCSN-M进行复用，生成子信道复用信号Escmux(图7的步骤ST7)。
信号复用部26将生成的子信道复用信号Escmux输出到转换放大器12。
下面，对信号复用部26进行的子信道复用信号Escmux的生成处理进行具体说明。
信号复用部26利用正交基重叠M×N个子信道信号SCS1-1～SCSN-M，例如利用频率轴对M×N个子信道信号SCS1-1～SCSN-M进行复用。
例如，设M×N个子信道信号SCS1-1～SCSN-M的符号速度即符号速率为Bs＝8[Gsymbol/s]、RRC的滚降率为α＝0.01、M×N＝nsc＝8。
此外，子信道SC1～SC8中的各个子信道的中心频率f1～f8的间隔为dfsc＝Bs(1+α)＝0.08[GHz]，在设识别子载波SC1～SC8的索引为j＝1、2、…、8时，子信道SCj的中心频率fj如以下的式(1)那样表示。
Figure BDA0003475251380000161
子信道复用信号Escmux如以下的式(2)那样表示。
Figure BDA0003475251380000162
在式(2)中，i是时间轴上的索引。
转换放大器12取得从子信道编码装置11的信号复用部26输出的子信道复用信号Escmux。
转换放大器12将取得的子信道复用信号Escmux从数字信号转换成模拟信号，对模拟信号进行放大。
转换放大器12将放大后的模拟信号输出到光调制器14。
发送光源13例如振荡出中心波长为1550nm的无调制光，将振荡出的无调制光输出到光调制器14。
光调制器14按照从转换放大器12输出的放大后的模拟信号对从发送光源13输出的无调制光进行调制，由此生成光信号。
光调制器14将生成的光信号输出到光传输路径2。
光传输路径2将从光调制器14输出的光信号传输到光接收装置3。
光接收装置3的接收光源15例如振荡出中心波长为1550nm的无调制光，将振荡出的无调制光输出到光接收器16。
光接收器16使用从接收光源15输出的无调制光，对由光传输路径2传输的光信号进行相干检波。
光接收器16将表示光信号的相干检波结果的电信号输出到放大转换器17。
放大转换器17对从光接收器16输出的电信号进行放大，将放大后的电信号从模拟信号转换成数字信号。
放大转换器17将数字信号作为子信道复用信号Escmux输出到子信道解码装置18。
图8是示出实施方式1的子信道解码装置18的处理顺序即子信道解码方法的流程图。
下面，参照图8对图4所示的子信道解码装置18的动作进行说明。
信号分离部41接收从放大转换器17输出的子信道复用信号Escmux。
信号分离部41将接收到的子信道复用信号Escmux分离成M×N个子信道信号SCS1-1～SCSN-M(图8的步骤ST11)。
信号分离部41进行的子信道复用信号Escmux的分离处理是信号复用部26进行的信道信号SCS1-1～SCSN-M的复用处理的逆处理。
信号分离部41将分离出的各个子信道信号SCS1-1～SCSN-M分别输出到符号复原部43-1-1～43-N-M。
符号复原部43-n-m在从信号分离部41接收到子信道信号SCSn-m后，根据子信道信号SCSn-m对调制符号MSn-m进行复原(图8的步骤ST12)。
符号复原部43-n-m进行的调制符号MSn-m的复原处理通过波形均衡或载波复原等相干光通信中公知的接收侧数字信号处理来实现。
符号复原部43-n-m将复原后的调制符号MSn-m输出到对数后验概率比计算部44-n-m。
对数后验概率比计算部44-n-m在从符号复原部43-n-m接收到复原后的调制符号MSn-m后，根据复原后的调制符号MSn-m计算后验L值即LRPn-m(图8的步骤ST13)。
根据复原后的调制符号MSn-m计算LRPn-m的处理本身例如在以下的非专利文献3中有所公开，是公知技术，因此省略详细说明。
非专利文献3：G.Bocherer等、“Bandwidth Efficient and Rate-Matched Low-Density Parity-Check Coded Modulation”、IEEE Transactions on Communications、vol.63、no.12、pp.4651-4665、December 2015.
对数后验概率比计算部44-n-m将计算出的LRPn-m输出到纠错解码部45。
LRPn-m是根据复原后的调制符号MSn-m通过自然对数表示由纠错编码部23生成的纠错编码比特串ECSn-m中包含的比特为0的概率与该比特为1的概率之比的值。
LRPn-m由先验L值与外部L值之和表示。先验L值是对数先验概率比(LogarithmicRatio of a priоri Probabilities)。
先验L值是根据由符号映射部24-n-m生成的发送调制符号MSn-m的概率分布和符号映射规则通过自然对数表示纠错编码比特串ECSn-m中包含的比特为0的概率与该比特为1的概率之比的值。
外部L值是对数似然比(Logarithmic Likelihood Ratio)。外部L值是在对发送调制符号MSn-m的发生概率的偏移进行补偿后的状态下通过自然对数表示纠错编码比特串ECSn-m中包含的比特为0的概率与该比特为1的概率之比的值。
纠错解码部45在从对数后验概率比计算部44-1-1～44-N-M接收到LRP1-1～LRPN-M后，纠正各个LRP1-1～LRPN-M的错误，由此，对N个信息比特串SBS1～SBSN分别进行复原(图8的步骤ST14)。
根据LRP1-1～LRPN-M对信息比特串SBS1～SBSN进行复原的处理本身是公知技术，因此省略详细说明。
纠错解码部45将复原后的N个信息比特串SBS1～SBSN输出到概率分布整形解码部46。
概率分布整形解码部46从纠错解码部45接收N个整形后比特串SBS1～SBSN。
概率分布整形解码部46进行与图2所示的概率分布整形编码部21中的编码成对的解码，对整形进行求解(图8的步骤ST15)。
概率分布整形解码部46将复原后的整形后比特串SBS1～SBSN转换成复原后的信息比特串BS(图8的步骤ST16)。
概率分布整形解码部46将复原后的信息比特串BS输出到外部。
在以上的实施方式1中，构成如下的子信道编码装置11，该子信道编码装置11具有：概率分布整形编码部21，其将M×N个子信道分成N个组，根据M×N个子信道的SNR对各个组的发送调制符号的概率分布进行整形，将信息比特串转换成与各个组的发送调制符号的概率分布对应的整形后比特串；子信道信号生成部22，其根据整形后比特串生成M×N个子信道中的各个子信道的子信道信号；以及信号复用部26，其对由子信道信号生成部22生成的M×N个子信道信号进行复用，生成子信道复用信号。因此，子信道编码装置11不用安装与M×N个子信道相同数量的概率分布整形编码部，就能够增加多个子信道的合计的信息速率。
此外，在实施方式1中，构成如下的子信道解码装置18，该子信道解码装置18具有：信号分离部41，其将子信道复用信号分离成M×N个子信道信号；整形后比特串复原部42，其根据由信号分离部41分离出的M×N个子信道信号，对N个组的整形后比特串进行复原；以及概率分布整形解码部46，其将由整形后比特串复原部42复原后的N个组的整形后比特串转换成信息比特串。因此，子信道解码装置18不用安装与M×N个子信道相同数量的概率分布整形解码部，就能够增加多个子信道的合计的信息速率。
在图2所示的子信道编码装置11中，概率分布整形编码部21根据M×N个子信道SC1～SCM×N的SNR决定发送调制符号的概率分布PD1～PDN，将信息比特串BS转换成与发送调制符号的概率分布PDn对应的整形后比特串SBSn。
概率分布整形编码部21例如也可以具有表示信息比特串BS与整形后比特串的对应关系的表。如果概率分布整形编码部21具有该表，则从表中包含的多个整形后比特串中取得与输入的信息比特串BS对应的整形后比特串SBS1～SBSN，将取得的整形后比特串SBS1～SBSN输出到纠错编码部23。
在表的地址空间较小的情况下，该表能够由一个查找表构成。在表的地址空间较大而无法由一个查找表构成的情况下，也能够如非专利文献2那样使用层级化的多个小型查找表组来构成。
在图4所示的子信道解码装置18中，概率分布整形解码部46针对复原后的整形后比特串复原出信息比特串。
概率分布整形解码部46例如也可以具有表示复原后的整形后比特串与复原后的信息比特串BS的对应关系的表。如果概率分布整形解码部46具有该表，则从表中包含的多个复原后的信息比特串BS中取得与复原后的整形后比特串SBS1～SBSN对应的复原后的信息比特串BS，将取得的复原后的信息比特串BS输出到外部。
在表的地址空间较小的情况下，该表能够由一个查找表构成。在表的地址空间较大而无法由一个查找表构成的情况下，也能够如非专利文献2那样使用层级化的多个小型查找表组来构成。
实施方式2
在实施方式2中，对概率分布整形编码部21具有N个概率分布整形编码处理部72-1～72-N的子信道编码装置11进行说明。
此外，在实施方式2中，对概率分布整形解码部46具有N个概率分布整形解码处理部91-1～91-N的子信道解码装置18进行说明。
图9是示出实施方式2的子信道编码装置11的结构图。
图10是示出实施方式2的子信道编码装置11的硬件的硬件结构图。
在图9和图10中，与图2和图3相同的标号表示相同或相当的部分，因此省略详细说明。
信息比特串分离部71例如通过图10所示的信息比特串分离电路81实现。
信息比特串分离部71将1个信息比特串BS分离成N个信息比特串dBS1～dBSN，将分离出的各个信息比特串dBS1～dBSN分别输出到概率分布整形编码处理部72-1～72-N。
M×N个子信道SC1～SCM×N被分类成N个组。
例如，子信道SC1～SCN被分类成组(1)，子信道SCN+1～SC2N被分类成组(2)，C2N+1～SC3N被分类成组(3)。
此外，CM×(N-1)+1～SCM×N被分类成组(N)。
概率分布整形编码处理部72-1～72-N分别例如通过图10所示的概率分布整形编码处理电路82实现。
概率分布整形编码处理部72-n(n＝1、…、N)根据属于组(n)的子信道Cm×(n-1)+1～SCm×n的SNR决定发送调制符号的概率分布。下面，设根据整形后比特串对由后级的符号映射部24-1-1～24-N-M生成的发送调制符号的概率分布进行采样平均而得到的概率分布为PDn。
概率分布整形编码处理部72-n将从信息比特串分离部71输出的信息比特串dBSn转换成整形后比特串SBSn。
概率分布整形编码处理部72-n将整形后比特串SBSn输出到纠错编码部23。
图11是示出实施方式2的子信道解码装置18的结构图。
图12是示出实施方式2的子信道解码装置18的硬件的硬件结构图。
在图11和图12中，与图4和图5相同的标号表示相同或相当的部分，因此省略详细说明。
与实施方式1同样，纠错解码部45根据由对数后验概率比计算部44-1-1～44-N-M计算出的LRP1-1～LRPN-M，对整形后比特串SBS1～SBSN进行复原。
纠错解码部45将复原后的整形后比特串SBS1～SBSN中的每一个输出到概率分布整形解码处理部91-1～91-N中的每一个。
概率分布整形解码处理部91-1～91-N分别例如通过图12所示的概率分布整形解码处理电路101实现。
概率分布整形解码处理部91-n根据属于组(n)的子信道Cm×(n-1)+1～SCm×n的SNR，将从纠错解码部45输出的整形后比特串SBSn转换成属于组(n)的信息比特串dBSn。
另外，概率分布整形解码处理部91-n对信息比特串dBSn的转换意味着，终止整形后比特串SBSn的整形，对信息比特串dBSn进行复原。
信息比特串复用部92例如通过图12所示的信息比特串复用电路102实现。
信息比特串复用部92对由概率分布整形解码处理部91-1～91-N复原后的N个信息比特串dBS1～dBSN进行复用，由此，对1个信息比特串BS进行复原。
在图9中，假设作为子信道编码装置11的结构要素的信息比特串分离部71、概率分布整形编码处理部72-1～72-N、纠错编码部23、符号映射部24-1-1～24-N-M、信号生成处理部25-1-1～25-N-M和信号复用部26分别通过图10所示的专用硬件实现。即，假设子信道编码装置11通过信息比特串分离电路81、概率分布整形编码处理电路82、纠错编码电路32、符号映射电路33、信号生成处理电路34和信号复用电路35实现。
这里，信息比特串分离电路81、概率分布整形编码处理电路82、纠错编码电路32、符号映射电路33、信号生成处理电路34和信号复用电路35分别例如是单一电路、复合电路、程序化的处理器、并行程序化的处理器、ASIC、FPGA或对它们进行组合而得到的部件。
子信道编码装置11的结构要素不限于通过专用硬件实现，子信道编码装置11也可以通过软件、固件或软件和固件的组合来实现。
在子信道编码装置11通过软件或固件等实现的情况下，用于使计算机执行信息比特串分离部71、概率分布整形编码处理部72-1～72-N、纠错编码部23、符号映射部24-1-1～24-N-M、信号生成处理部25-1-1～25-N-M和信号复用部26的处理顺序的程序存储于图6所示的存储器61。而且，图6所示的处理器62执行存储器61中存储的程序。
在图11中，假设作为子信道解码装置18的结构要素的信号分离部41、符号复原部43-1-1～43-N-M、对数后验概率比计算部44-1-1～44-N-M、纠错解码部45、概率分布整形解码处理部91-1～91-N和信息比特串复用部92分别通过图12所示的专用硬件实现。即，假设子信道解码装置18通过信号分离电路51、符号复原电路52、对数后验概率比计算电路53、纠错解码电路54、概率分布整形解码处理电路101和信息比特串复用电路102实现。
这里，信号分离电路51、符号复原电路52、对数后验概率比计算电路53、纠错解码电路54、概率分布整形解码处理电路101和信息比特串复用电路102分别例如是单一电路、复合电路、程序化的处理器、并行程序化的处理器、ASIC、FPGA或对它们进行组合而得到的部件。
子信道解码装置18的结构要素不限于通过专用硬件实现，子信道解码装置18也可以通过软件、固件或软件和固件的组合来实现。
在子信道解码装置18通过软件或固件等实现的情况下，用于使计算机执行信号分离部41、符号复原部43-1-1～43-N-M、对数后验概率比计算部44-1-1～44-N-M、纠错解码部45、概率分布整形解码处理部91-1～91-N和信息比特串复用部92的处理顺序的程序存储于图6所示的存储器61。而且，图6所示的处理器62执行存储器61中存储的程序。
在考虑在光交叉连接装置中进行多级传输的情况时，根据光滤波器特性，在M×N个子信道的SNR中，例如，从中心频率最低的子信道数起中心频率第k高的子信道的SNR和从中心频率最高的子信道数起中心频率第k低的子信道的SNR大致相同。
例如，假设如下情况：M×N＝8，子信道SC1～SC8中的各个子信道的中心频率f1～f8为等间隔，f1<f2<…f7<f8。
该情况下，子信道SC1和子信道SC8的SNR大致相同，子信道SC2和子信道SC7的SNR大致相同。此外，子信道SC3和子信道SC6的SNR大致相同，子信道SC4和子信道SC5的SNR大致相同。
因此，如果如下决定对子信道SC1～SC8赋予的熵，则能够提高全部子信道的合计的信息速率。
根据子信道SC1的SNR和子信道SC8的SNR的平均值来决定对子信道SC1和子信道SC8赋予的熵。
根据子信道SC2的SNR和子信道SC7的SNR的平均值来决定对子信道SC2和子信道SC7赋予的熵。
根据子信道SC3的SNR和子信道SC6的SNR的平均值来决定对子信道SC3和子信道SC6赋予的熵。
根据子信道SC4的SNR和子信道SC5的SNR的平均值来决定对子信道SC4和子信道SC5赋予的熵。
在如上所述决定对子信道SC1～SC8分别赋予的熵的情况下，子信道编码装置11不需要安装与子信道SC1～SC8相同数量的概率分布整形编码部，安装N(＝4)个概率分布整形编码处理部72-1～72-N即可。
此外，子信道解码装置18不需要安装与子信道SC1～SC8相同数量的概率分布整形解码部，安装N(＝4)个概率分布整形解码处理部91-1～91-N即可。
接着，对图9所示的子信道编码装置11的动作进行说明。但是，除了信息比特串分离部71和概率分布整形编码处理部72-1～72-N以外的部分与图2所示的子信道编码装置11大致相同，因此，这里，主要对信息比特串分离部71和概率分布整形编码处理部72-1～72-N的动作进行说明。
M×N个子信道SC1～SCM×N被分类成N个组。
在图9所示的子信道编码装置11中，例如，M＝2、N＝4、M×N＝8，子信道SC1、SC8被分类成组(1)，子信道SC2、SC7被分类成组(2)。此外，子信道SC3、SC6被分类成组(3)，子信道SC4、SC5被分类成组(4)。
信息比特串分离部71在从外部被赋予1个信息比特串BS时，将1个信息比特串BS分离成4个信息比特串dBS1、dBS2、dBS3、dBS4。
信息比特串dBS1是由属于组(1)的子信道SC1、SC8传输的信息比特串，信息比特串dBS2是由属于组(2)的子信道SC2、SC7传输的信息比特串。
信息比特串dBS3是由属于组(3)的子信道SC3、SC5传输的信息比特串，信息比特串dBS4是由属于组(4)的子信道SC4、SC5传输的信息比特串。
信息比特串分离部71将信息比特串dBS1输出到概率分布整形编码处理部72-1，将信息比特串dBS2输出到概率分布整形编码处理部72-2。此外，信息比特串分离部71将信息比特串dBS3输出到概率分布整形编码处理部72-3，将信息比特串dBS4输出到概率分布整形编码处理部72-4。
关于信息比特串分离部71对信息比特串BS的分离，例如，4个信息比特串dBS1、dBS2、dBS3、dBS4的长度根据对属于组(n)的子信道赋予的熵进行分离即可。
概率分布整形编码处理部72-1根据属于组(1)的子信道SC1的SNR或属于组(1)的子信道SC8的SNR，对从信息比特串分离部71输出的信息比特串dBS1中的发送调制符号的概率分布PD1进行整形。
概率分布整形编码处理部72-2根据属于组(2)的子信道SC2的SNR或属于组(2)的子信道SC7的SNR，对从信息比特串分离部71输出的信息比特串dBS2中的发送调制符号的概率分布PD2进行整形。
概率分布整形编码处理部72-3根据属于组(3)的子信道SC3的SNR或属于组(3)的子信道SC6的SNR，对从信息比特串分离部71输出的信息比特串dBS3中的发送调制符号的概率分布PD3进行整形。
概率分布整形编码处理部72-4根据属于组(4)的子信道SC4的SNR或属于组(4)的子信道SC5的SNR，对从信息比特串分离部71输出的信息比特串dBS4中的发送调制符号的概率分布PD4进行整形。
概率分布整形编码处理部72-1将从信息比特串分离部71输出的信息比特串dBS1转换成与发送调制符号的概率分布PD1对应的整形后比特串SBS1，将整形后比特串SBS1输出到纠错编码部23。
概率分布整形编码处理部72-2将从信息比特串分离部71输出的信息比特串dBS2转换成与发送调制符号的概率分布PD2对应的整形后比特串SBS2，将整形后比特串SBS2输出到纠错编码部23。
概率分布整形编码处理部72-3将从信息比特串分离部71输出的信息比特串dBS3转换成与发送调制符号的概率分布PD3对应的整形后比特串SBS3，将整形后比特串SBS3输出到纠错编码部23。
概率分布整形编码处理部72-4将从信息比特串分离部71输出的信息比特串dBS4转换成与发送调制符号的概率分布PD4对应的整形后比特串SBS4，将整形后比特串SBS4输出到纠错编码部23。
与实施方式1同样，纠错编码部23计算针对整形后比特串SBSn(n＝1、2、3、4)的冗余比特即奇偶校验比特pbn。
纠错编码部23通过对信息比特串dBSn附加奇偶校验比特pbn，生成包含奇偶校验比特pbn的纠错编码比特串ECSn。
纠错编码部23在生成4个纠错编码比特串ECS1～ECS4后，将纠错编码比特串ECS1分离成M＝2个纠错编码比特串ECS1-1、ECS1-2，将纠错编码比特串ECS2分离成M＝2个纠错编码比特串ECS2-1、ECS2-2。
此外，纠错编码部23将纠错编码比特串ECS3分离成M＝2个纠错编码比特串ECS3-1、ECS3-2，将纠错编码比特串ECS4分离成M＝2个纠错编码比特串ECS4-1、ECS4-2。
纠错编码部23将纠错编码比特串ECS1-1输出到符号映射部24-1-1，将纠错编码比特串ECS1-2输出到符号映射部24-1-2。
纠错编码部23将纠错编码比特串ECS2-1输出到符号映射部24-2-1，将纠错编码比特串ECS2-2输出到符号映射部24-2-2。
纠错编码部23将纠错编码比特串ECS3-1输出到符号映射部24-3-1，将纠错编码比特串ECS3-2输出到符号映射部24-3-2。
纠错编码部23将纠错编码比特串ECS4-1输出到符号映射部24-4-1，将纠错编码比特串ECS4-2输出到符号映射部24-4-2。
接着，对图11所示的子信道解码装置18的动作进行说明。但是，除了概率分布整形解码处理部91-1～91-N和信息比特串复用部92以外的部分与图4所示的子信道解码装置18大致相同，因此，这里，主要对概率分布整形解码处理部91-1～91-N和信息比特串复用部92的动作进行说明。
与实施方式1同样，纠错解码部45根据由对数后验概率比计算部44-1-1～44-N-M计算出的LRP1-1～LRPN-M，对信息比特串dBS1～dBSN进行复原。
纠错解码部45将复原后的整形后比特串SBS1～SBSN中的每一个输出到概率分布整形解码处理部91-1～91-N中的每一个。
例如，如果M＝2、N＝4，则纠错解码部45根据LRP1-1、LRP1-2对整形后比特串SBS1进行复原，将复原后的整形后比特串SBS1输出到概率分布整形解码处理部91-1。
纠错解码部45根据LRP2-1、LRP2-2对整形后比特串SBS2进行复原，将复原后的整形后比特串SBS2输出到概率分布整形解码处理部91-2。
纠错解码部45根据LRP3-1、LRP3-2对整形后比特串SBS3进行复原，将复原后的整形后比特串SBS3输出到概率分布整形解码处理部91-3。
纠错解码部45根据LRP4-1、LRP4-2对整形后比特串SBS4进行复原，将复原后的整形后比特串SBS4输出到概率分布整形解码处理部91-4。
概率分布整形解码处理部91-1将从纠错解码部45输出的整形后比特串SBS1转换成信息比特串dBS1，将信息比特串dBS1输出到信息比特串复用部92。
概率分布整形解码处理部91-2将从纠错解码部45输出的整形后比特串SBS2转换成信息比特串dBS2，将信息比特串dBS2输出到信息比特串复用部92。
概率分布整形解码处理部91-3将从纠错解码部45输出的整形后比特串SBS3转换成信息比特串dBS3，将信息比特串dBS3输出到信息比特串复用部92。
概率分布整形解码处理部91-4将从纠错解码部45输出的整形后比特串SBS4转换成信息比特串dBS4，将信息比特串dBS4输出到信息比特串复用部92。
信息比特串复用部92取得从概率分布整形解码处理部91-1输出的信息比特串dBS1、从概率分布整形解码处理部91-2输出的信息比特串dBS2、从概率分布整形解码处理部91-3输出的信息比特串dBS3、从概率分布整形解码处理部91-4输出的信息比特串dBS4。
信息比特串复用部92对信息比特串dBS1、信息比特串dBS2、信息比特串dBS3、信息比特串dBS4进行复用，由此，对1个信息比特串BS进行复原。
在以上的实施方式2中，以如下方式构成图9所示的子信道编码装置11，M×N个子信道被分类成N个组，N个概率分布整形编码处理部72-1～72-N分别根据属于各个组的子信道的SNR，决定由信息比特串分离部71分离出的属于各个组的子信道的发送调制符号的概率分布，将属于各个组的信息比特串转换成与各个发送调制符号的概率分布对应的整形后比特串。因此，图9所示的子信道编码装置11不用安装与M×N个子信道相同数量的概率分布整形编码部，就能够增加M×N个子信道的合计的信息速率。
此外，在实施方式2中，以如下方式构成图11所示的子信道解码装置18，M×N个子信道被分类成N个组，N个概率分布整形解码处理部91-1～91-N分别将整形后比特串转换成信息比特串。因此，图11所示的子信道解码装置18不用安装与M×N个子信道相同数量的概率分布整形解码部，就能够增加M×N个子信道的合计的信息速率。
在考虑光交叉连接装置的多级传输时，在M×N个子信道的SNR中，例如，关于从中心频率最低的子信道数起中心频率第k高的子信道的SNR和从中心频率最高的子信道数起中心频率第k低的子信道的SNR，SNR大致相同。
此外，在频率轴上相邻的2个子信道中的各个子信道的SNR的分布彼此相似。
因此，例如在M×N＝8时，还能够根据子信道SC1的SNR、子信道SC8的SNR、子信道SC2的SNR或子信道SC7的SNR决定对子信道SC1、SC8、SC2、SC7赋予的熵。
此外，还能够根据子信道SC3的SNR、子信道SC6的SNR、子信道SC4的SNR或子信道SC5的SNR决定对子信道SC3、SC6、SC4、SC5赋予的熵。
在如上所述决定对子信道SC1～SC8分别赋予的熵的情况下，子信道编码装置11不需要安装与子信道SC1～SC8相同数量的概率分布整形编码部，安装2个概率分布整形编码处理部72-1～72-2即可。
此外，子信道解码装置18不需要安装与子信道SC1～SC8相同数量的概率分布整形解码部，安装2个概率分布整形解码处理部91-1～91-2即可。
实施方式3
在实施方式3中，对图2所示的概率分布整形编码部21或图9所示的概率分布整形编码处理部72-1～72-N、纠错编码部23、M×N个符号映射部24-1-1～24-N-M、M×N个信号生成处理部25-1-1～25-N-M的组并联连接有多个的子信道编码装置11进行说明。
此外，在实施方式3中，对M×N个符号复原部43-1-1～43-N-M、M×N个对数后验概率比计算部44-1-1～44-N-M、纠错解码部45、图4所示的概率分布整形解码部46或图11所示的概率分布整形解码处理部91-1～91-N的组并联连接有多个的子信道解码装置18进行说明。
图13是示出实施方式3的子信道编码装置11的结构图。
在图13中，与图2和图9相同的标号表示相同或相当的部分，因此省略详细说明。
信息比特串分离部73在从外部被赋予1个信息比特串BS后，将1个信息比特串BS分离成(G+H)个信息比特串。
信息比特串分离部73将(G+H)个信息比特串中的G个信息比特串中的每一个输出到子信道编码装置110-1～110-G中的每一个。
此外，信息比特串分离部73将(G+H)个信息比特串中的H个信息比特串中的每一个输出到子信道编码装置120-1～120-H中的每一个。
子信道编码装置110-1～110-G分别具有图2所示的概率分布整形编码部21、图2所示的纠错编码部23、图2所示的符号映射部24-1-1～24-N-M、图2所示的信号生成处理部25-1-1～25-N-M。G为1以上的整数。
子信道编码装置110-1～110-G各自中的M可以彼此不同，也可以相同。此外，子信道编码装置110-1～110-G各自中的N可以彼此不同，也可以相同。
子信道编码装置120-1～120-H分别具有图9所示的信息比特串分离部71、图9所示的概率分布整形编码处理部72-1～72-N、图9所示的纠错编码部23、图9所示的符号映射部24-1-1～24-N-M、图9所示的信号生成处理部25-1-1～25-N-M。H为1以上的整数。
子信道编码装置120-1～120-H各自中的M可以彼此不同，也可以相同。此外，子信道编码装置120-1～120-H各自中的N可以彼此不同，也可以相同。
如果H为2以上的整数，则图13所示的子信道编码装置11可以具有子信道编码装置110-1～110-G，也可以不具有子信道编码装置110-1～110-G。
如果G为2以上的整数，则图13所示的子信道编码装置11可以具有子信道编码装置120-1～120-H，也可以不具有子信道编码装置120-1～120-H。
图14是示出实施方式3的子信道解码装置18的结构图。
在图14中，与图4和图11相同的标号表示相同或相当的部分，因此省略详细说明。
子信道解码装置130-1～130-G分别具有图4所示的符号复原部43-1-1～43-N-M、图4所示的对数后验概率比计算部44-1-1～44-N-M、图4所示的纠错解码部45、图4所示的概率分布整形解码部46。
子信道解码装置130-1～130-G各自中的M可以彼此不同，也可以相同。此外，子信道解码装置130-1～130-G各自中的N可以彼此不同，也可以相同
子信道解码装置140-1～140-H分别具有图11所示的信息比特串复用部92、图11所示的符号复原部43-1-1～43-N-M、图11所示的对数后验概率比计算部44-1-1～44-N-M、图11所示的纠错解码部45、图11所示的概率分布整形解码处理部91-1～91-N。
子信道解码装置140-1～140-H各自中的M可以彼此不同，也可以相同。此外，子信道解码装置140-1～140-H各自中的N可以彼此不同，也可以相同。
信息比特串复用部93对从子信道解码装置130-1～130-G和子信道解码装置140-1～140-H分别输出的信息比特串进行复用，由此，对1个信息比特串BS进行复原。
如果H为2以上的整数，则图14所示的子信道解码装置18可以具有子信道解码装置130-1～130-G，也可以不具有子信道解码装置130-1～130-G。
如果G为2以上的整数，则图14所示的子信道解码装置18可以具有子信道解码装置140-1～140-H，也可以不具有子信道解码装置140-1～140-H。
接着，对图13所示的子信道编码装置11的动作进行说明。
信息比特串分离部73在从外部被赋予1个信息比特串BS时，将1个信息比特串BS分离成(G+H)个信息比特串。
信息比特串分离部73将(G+H)个信息比特串中的G个信息比特串中的每一个输出到子信道编码装置110-1～110-G中的每一个。
此外，信息比特串分离部73将(G+H)个信息比特串中的H个信息比特串中的每一个输出到子信道编码装置120-1～120-H中的每一个。
子信道编码装置110-1～110-G中包含的纠错编码部23、符号映射部24-1-1～24-N-M和信号生成处理部25-1-1～25-N-M分别进行实施方式1中记载的动作。
子信道编码装置120-1～120-H中包含的概率分布整形编码处理部72-1～72-N、纠错编码部23、符号映射部24-1-1～24-N-M和信号生成处理部25-1-1～25-N-M分别进行实施方式2中记载的动作。
信号复用部26对从子信道编码装置110-1～110-G和子信道编码装置120-1～120-H分别输出的信道信号进行复用，生成子信道复用信号Escmux。
信号复用部26将生成的子信道复用信号Escmux输出到转换放大器12。
接着，对图14所示的子信道解码装置18的动作进行说明。
信号分离部41接收从放大转换器17输出的子信道复用信号Escmux。
信号分离部41将接收到的子信道复用信号Escmux分离成(G+H)个子信道信号。
信号分离部41将(G+H)个子信道信号中的G个子信道信号中的每一个输出到子信道解码装置130-1～130-G中的每一个。
此外，信号分离部41将(G+H)个子信道信号中的H个子信道信号中的每一个输出到子信道解码装置140-1～140-H中的每一个。
子信道解码装置130-1～130-G中包含的符号复原部43-1-1～43-N-M、对数后验概率比计算部44-1-1～44-N-M、纠错解码部45和概率分布整形解码部46分别进行实施方式1中记载的动作。
子信道解码装置140-1～140-H中包含的符号复原部43-1-1～43-N-M、对数后验概率比计算部44-1-1～44-N-M、纠错解码部45和概率分布整形解码处理部91-1～91-N分别进行实施方式2中记载的动作。
信息比特串复用部93对从子信道解码装置130-1～130-G和子信道解码装置140-1～140-H分别输出的信息比特串进行复用，由此对1个信息比特串BS进行复原。
在以上的实施方式3中，以如下方式构成子信道编码装置11，图2所示的概率分布整形编码部21或图9所示的概率分布整形编码处理部72-1～72-N、纠错编码部23、M×N个符号映射部24-1-1～24-N-M、M×N个信号生成处理部25-1-1～25-N-M的组并联连接有多个。因此，子信道编码装置11不用安装与全部子信道相同数量的概率分布整形编码部，就能够增加全部子信道的合计的信息速率。
此外，在实施方式3中，以如下方式构成子信道解码装置18，M×N个符号复原部43-1-1～43-N-M、M×N个对数后验概率比计算部44-1-1～44-N-M、纠错解码部45、图4所示的概率分布整形解码部46或图11所示的概率分布整形解码处理部91-1～91-N的组并联连接有多个。因此，子信道解码装置18不用安装与全部子信道相同数量的概率分布整形解码部，就能够增加全部子信道的合计的信息速率。
另外，本申请能够在其发明范围内进行各实施方式的自由组合、或各实施方式的任意结构要素的变形、或各实施方式中的任意结构要素的省略。
产业上的可利用性
本发明适用于生成子信道复用信号的子信道编码装置和子信道编码方法。
此外，本发明适用于对信息比特串进行复原的子信道解码装置和子信道解码方法。
此外，本发明适用于具有子信道编码装置和子信道解码装置的子信道复用光通信系统。
标号说明
1：光发送装置；2：光传输路径；3：光接收装置；11：子信道编码装置；12：转换放大器；13：发送光源；14：光调制器；15：接收光源；16：光接收器；17：放大转换器；18：子信道解码装置；21：概率分布整形编码部；22：子信道信号生成部；23：纠错编码部；24-1-1～24-N-M：符号映射部；25-1-1～25-N-M：信号生成处理部；26：信号复用部；31：概率分布整形编码电路；32：纠错编码电路；33：符号映射电路；34：信号生成处理电路；35：信号复用电路；41：信号分离部；42：整形后比特串复原部；43-1-1～43-N-M：符号复原部；44-1-1～44-N-M：对数后验概率比计算部；45：纠错解码部；46：概率分布整形解码部；51：信号分离电路；52：符号复原电路；53：对数后验概率比计算电路；54：纠错解码电路；55：概率分布整形解码电路；61：存储器；62：处理器；71：信息比特串分离部；72-1～72-N：概率分布整形编码处理部；73：信息比特串分离部；81：信息比特串分离电路；82：概率分布整形编码处理电路；91-1～91-N：概率分布整形解码处理部；92、93：信息比特串复用部；101：概率分布整形解码处理电路；102：信息比特串复用电路；110-1～110-G：子信道编码装置；120-1～120-H：子信道编码装置；130-1～130-G：子信道解码装置；140-1～140-H：子信道解码装置。

Claims (11)

1.一种子信道编码装置，该子信道编码装置具有：
概率分布整形编码部，其将M×N(M为2以上的整数，N为1以上的整数)个子信道分成N个组，根据M×N个子信道的信噪比对各个组的发送调制符号的概率分布进行整形，将信息比特串转换成与各个组的发送调制符号的概率分布对应的整形后比特串；
子信道信号生成部，其根据所述整形后比特串生成所述M×N个子信道中的各个子信道的子信道信号；以及
信号复用部，其对由所述子信道信号生成部生成的M×N个子信道信号进行复用，生成子信道复用信号。
2.根据权利要求1所述的子信道编码装置，其特征在于，
所述子信道信号生成部具有：
纠错编码部，其根据所述整形后比特串生成包含纠错码的M×N个纠错编码比特串；
M×N个符号映射部，它们根据由所述纠错编码部生成的各个纠错编码比特串生成调制符号；以及
M×N个信号生成处理部，它们根据由所述M×N个符号映射部生成的各个调制符号，生成所述M×N个子信道中的各个子信道的子信道信号。
3.根据权利要求1所述的子信道编码装置，其特征在于，
N为2以上的整数，所述M×N个子信道被分类成N个组，
所述子信道编码装置具有信息比特串分离部，该信息比特串分离部将1个信息比特串分离成属于各个组的信息比特串，
所述概率分布整形编码部具有N个概率分布整形编码处理部，该N个概率分布整形编码处理部根据属于各个组的子信道的信噪比，对与由所述信息比特串分离部分离出的属于各个组的信息比特串对应的发送调制符号的概率分布进行整形，将属于各个组的信息比特串转换成与整形后的各个发送调制符号的概率分布对应的整形后比特串，
所述子信道信号生成部根据所述N个整形后比特串，生成所述M×N个子信道中的各个子信道的子信道信号。
4.根据权利要求1所述的子信道编码装置，其特征在于，
所述概率分布整形编码部和所述子信道信号生成部的组并联连接有多个。
5.一种子信道解码装置，该子信道解码装置具有：
信号分离部，其将子信道复用信号分离成M×N(M为2以上的整数，N为1以上的整数)个子信道信号；
整形后比特串复原部，其根据由所述信号分离部分离出的M×N个子信道信号，对N个组的整形后比特串进行复原；以及
概率分布整形解码部，其将由所述整形后比特串复原部复原后的N个组的整形后比特串转换成信息比特串。
6.根据权利要求5所述的子信道解码装置，其特征在于，
所述整形后比特串复原部具有：
M×N个符号复原部，它们根据由所述信号分离部分离出的各个子信道信号，对调制符号进行复原；
M×N个对数后验概率比计算部，它们根据由所述M×N个符号复原部复原后的各个调制符号计算对数后验概率比；以及
纠错解码部，其根据由所述M×N个对数后验概率比计算部计算出的对数后验概率比，对N个整形后比特串进行复原，
所述概率分布整形解码部将由所述纠错解码部复原后的N个整形后比特串转换成信息比特串。
7.根据权利要求5所述的子信道解码装置，其特征在于，
N为2以上的整数，所述M×N个子信道被分类成N个组，
所述整形后比特串复原部根据由所述信号分离部分离出的M×N个子信道信号，对属于各个组的整形后比特串进行复原，
所述概率分布整形解码部具有N个概率分布整形解码处理部，该N个概率分布整形解码处理部根据属于各个组的子信道的信噪比，将由所述整形后比特串复原部复原后的属于各个组的整形后比特串转换成属于各个组的信息比特串。
8.根据权利要求5所述的子信道解码装置，其特征在于，
所述整形后比特串复原部和所述概率分布整形解码部的组并联连接有多个。
9.一种子信道编码方法，其中，
概率分布整形编码部将M×N(M为2以上的整数，N为1以上的整数)个子信道分成N个组，根据M×N个子信道的信噪比对各个组的发送调制符号的概率分布进行整形，将信息比特串转换成与各个组的发送调制符号的概率分布对应的整形后比特串，
子信道信号生成部根据所述整形后比特串生成所述M×N个子信道中的各个子信道的子信道信号，
信号复用部对由所述子信道信号生成部生成的M×N个子信道信号进行复用，生成子信道复用信号。
10.一种子信道解码方法，其中，
信号分离部将子信道复用信号分离成M×N(M为2以上的整数，N为1以上的整数)个子信道信号，
整形后比特串复原部根据由所述信号分离部分离出的M×N个子信道信号，对N个组的整形后比特串进行复原，
概率分布整形解码部将由所述整形后比特串复原部复原后的N个组的整形后比特串转换成信息比特串。
11.一种子信道复用光通信系统，其特征在于，该子信道复用光通信系统具有：
子信道编码装置，其根据信息比特串生成子信道复用信号；以及
子信道解码装置，其根据由所述子信道编码装置生成的子信道复用信号，对所述信息比特串进行复原，
所述子信道编码装置是权利要求1～4中的任意一项所述的子信道编码装置，
所述子信道解码装置是权利要求5～8中的任意一项所述的子信道解码装置。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3989502B1 (en) * 2019-07-26 2023-12-27 Mitsubishi Electric Corporation Subchannel encoding device, subchannel decoding device, subchannel encoding method, subchannel decoding method, and subchannel multiplexing optical communication system
WO2024038568A1 (ja) * 2022-08-19 2024-02-22 三菱電機株式会社 物理暗号化装置、物理暗号化方法、物理復号装置、及び物理復号方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006527573A (ja) * 2003-06-13 2006-11-30 松下電器産業株式会社 スプリアス信号成分を減少するために利得を制御する光伝送システム
US20090028178A1 (en) * 2007-07-24 2009-01-29 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Encoding and Decoding Messages on Noisy Timing Channels
CN108092712A (zh) * 2017-12-08 2018-05-29 武汉邮电科学研究院 基于概率整形编码的可见光通信系统、方法及应用设备
EP3474470A1 (en) * 2017-10-20 2019-04-24 Nokia Solutions and Networks Oy Probabilistic signal shaping and forward error correction using subcarrier multiplexing
US20190215077A1 (en) * 2018-01-05 2019-07-11 Zte Corporation Probabilistically shaped multi-level pulse modulation with gray code mapping

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7302379B2 (en) * 2003-12-07 2007-11-27 Adaptive Spectrum And Signal Alignment, Inc. DSL system estimation and parameter recommendation
JP6299211B2 (ja) 2013-12-27 2018-03-28 富士通株式会社 光通信システム、光通信制御方法、及び、光送信器
JP2017092739A (ja) 2015-11-11 2017-05-25 富士通株式会社 伝送装置、受信装置、伝送システム及び変調方法
US10454987B2 (en) * 2016-10-28 2019-10-22 Google Llc Bitrate optimization for multi-representation encoding using playback statistics
CN108111249B (zh) 2016-11-24 2021-03-30 富士通株式会社 子载波的比特数分配和功率分配的方法、装置和电子设备
JP6541918B2 (ja) 2017-03-16 2019-07-10 三菱電機株式会社 信号整形装置、整形終端装置、信号整形方法および光伝送方法
CN112514337B (zh) 2018-08-07 2024-05-14 三菱电机株式会社 分布匹配电路、分布解匹配电路、分布匹配方法、分布解匹配方法以及光传输系统
US10727868B2 (en) * 2018-12-03 2020-07-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for offset optimization for low-density parity-check (LDPC) code
EP3907950B1 (en) 2019-02-26 2023-12-20 Mitsubishi Electric Corporation Distribution shaping method, distribution shaping terminating method, distribution shaping encoder, distribution shaping decoder, and transmission system
EP3989502B1 (en) * 2019-07-26 2023-12-27 Mitsubishi Electric Corporation Subchannel encoding device, subchannel decoding device, subchannel encoding method, subchannel decoding method, and subchannel multiplexing optical communication system
US11277288B2 (en) * 2020-02-03 2022-03-15 Qualcomm Incorporated Fixed-length probabilistic amplitude shaping
US20210383220A1 (en) * 2020-06-04 2021-12-09 Ramot At Tel-Aviv University Ltd. Deep neural network ensembles for decoding error correction codes
US20210383207A1 (en) * 2020-06-04 2021-12-09 Ramot At Tel-Aviv University Ltd. Active selection and training of deep neural networks for decoding error correction codes
US20230135699A1 (en) * 2020-06-29 2023-05-04 Intel Corporation Service function chaining services in edge data network and 5g networks
US20230132851A1 (en) * 2021-11-03 2023-05-04 Infinera Corporation Probabilistic Constellation Shaping for Point-To-Multipoint Optical Fiber Communication Systems Employing Subcarriers

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006527573A (ja) * 2003-06-13 2006-11-30 松下電器産業株式会社 スプリアス信号成分を減少するために利得を制御する光伝送システム
US20090028178A1 (en) * 2007-07-24 2009-01-29 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Encoding and Decoding Messages on Noisy Timing Channels
EP3474470A1 (en) * 2017-10-20 2019-04-24 Nokia Solutions and Networks Oy Probabilistic signal shaping and forward error correction using subcarrier multiplexing
CN108092712A (zh) * 2017-12-08 2018-05-29 武汉邮电科学研究院 基于概率整形编码的可见光通信系统、方法及应用设备
US20190215077A1 (en) * 2018-01-05 2019-07-11 Zte Corporation Probabilistically shaped multi-level pulse modulation with gray code mapping

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