JP4597820B2 - パラレルプリコーダ回路 - Google Patents

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Description

本発明は、パラレル入力情報系列に演算処理を施してパラレル出力情報系列を出力するパラレルプリコーダ回路に関するものであり、特に、DQPSK(Differential Quadrature Phase Shift Keying)方式に適用されるパラレルプリコーダ回路に関するものである。
光通信システムにおいて、中継距離拡大および伝送速度を高速化する技術として、光デュオバイナリ変調方式や差動位相偏移変調(DPSK:Differential Phase Shift Keying)方式などが検討されているが、近年では、差動4相偏移変調(DQPSK)方式などを用いた多値化も注目を浴びている。
DQPSK方式を用いた光通信システムの送受信系の回路は、プリコーダ、エンコーダ、およびデコーダを備えている。プリコーダは、同相成分の信号および直行成分の信号の2ビットからなる情報系列の入力組と、自身が出力した情報系列を1ビット遅延させた1ビット遅延フィードバック情報系列との差動符号化演算の結果を出力する。エンコーダは、プリコーダの出力である情報系列に対してベースバンド変調を施したDQPSK信号を出力する。デコーダは、エンコーダから出力されるDQPSK信号に変調処理を施して検波処理を行ないプリコーダに入力された情報系列の入力組を復元する。
光通信システムにおいては、エンコーダの機能は分布帰還型(DFB:Distributed FeedBack)レーザやマッハツェンダー変調器などで実現し、デコーダの機能はフォトディテクタなどで実現することが多い。すなわち、エンコーダおよびデコーダは、個別の光素子で実現されることが多い。一方、プリコーダは論理回路を用いるのが一般的である。
光通信における伝送速度F[Hz]は、10Gb/s、40Gb/sと超高速化されている。そのため、信号を伝送速度Fにあわせて、シリアルデータのまま処理するシリアルプリコーダ回路を用いた場合、論理回路の動作速度への要求も厳しくなるという問題があった。
また、伝送速度Fが高速になると、1ビットあたりのクロック単位時間が短くなることから1ビット遅延を実現する回路のタイミング調整も困難になるという問題があった。
このような問題を改善するために、従来から種々の技術が考えられている。たとえば、非特許文献1には、トグルフリップフロップ(T−FF)回路を用いてDQPSKプリコーダ内のフィードバック経路を構成することなく、高速に動作するシリアルプリコーダ回路に関する技術が開示されている。
M.Serbay, C.Wree and W.Rosenkranz, "Implementation of differential precoder for high-speed optical DQPSK transmission," Electric Lett., vol.40, no.20, Sep. 2004
上記非特許文献1に記載のシリアルプリコーダ回路は、DQPSKプリコーダ内にフィードバック経路を構成することがなくシリアルプリコーダ回路を実現しているので、1ビット遅延を実現する回路が不要となる。そのため、1ビット遅延を実現する回路のタイミング調整が困難であるという問題を回避することはできる。
しかしながら、上記非特許文献1に記載のシリアルプリコーダ回路では、T−FF回路やディレイフリップフロップ(D−FF)回路、反転回路、アンド回路、オア回路、排他的論理和(EXOR)回路などの論理回路の動作速度への要求が厳しくなるという問題については解決されていない。そのため、上記非特許文献1に記載の従来技術のシリアルプリコーダ回路をフレーマなどの汎用ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)を用いて実現することは難しいという問題があった。
一般的には、入力情報系列をシリアルーパラレル変換して並列化し、複数のシリアルプリコーダをパラレル展開したパラレルプリコーダ回路で処理を行なうことで、プリコーダの機能を実現して論理回路に対する動作速度の要求を低下することが考えられる。
たとえば、シリアルプリコーダ回路を単純にx個(2≦x,xは自然数)にパラレル展開したパラレルプリコーダ回路の場合、シリアル転送時に先に送られる情報系列(同相成分の信号および直行成分の信号の組)のパラレル入力信号、すなわち時系列上古いパラレル入力信号を入力して得られるシリアルプリコーダ回路の出力情報系列を、パラレル信号の中で隣接する出力情報系列を演算するシリアルプリコーダ回路の1ビット遅延フィードバック信号として縦続させていく。この構成ではx個のシリアルプリコーダ回路を経由するフィードバック経路が生じる。そのため、パラレル展開しても、シリアルプリコーダ回路に要求される動作速度を緩和することはできない。
また、時系列上古いパラレル入力信号が入力されるシリアルプリコーダ回路の出力情報系列を1つ前の情報系列の1ビット遅延フィードバック信号として用いることなく、パラレル入力信号から直接、パラレル出力信号を生成する回路構成とした場合には、フィードバック経路の遅延を減らすことはできるが、回路規模が膨大に増加してしまうという問題が生じる。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回路規模の増大を抑制するとともに、最大遅延経路の遅延を低減して高速に動作するパラレルプリコーダ回路を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、2ビットの情報系列を1組とするn(2≦n,nは整数)行のパラレル入力情報系列に差動符号化演算を施してn行のパラレル出力情報系列を出力するパラレルプリコーダ回路であって、n行目の遅延回路の出力組を一方の入力組とし、1行目のパラレル入力情報系列を他方の入力組として差動符号化演算を行なう0列目の差動符号化演算回路と、2k(1≦k≦n/2,kは整数)行目のパラレル入力情報系列を一方の入力組とし、kの値が1の場合には前記0列目の差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組とし、kの値が1より大きい場合には2k−1行目のパラレル入力情報系列を他方の入力組として差動符号化演算を行なう2k行目1列目の差動符号化演算回路と、2k−2^(m−1)(2≦m≦h−1,mは整数であって、hは、log2n+1以上の最も小さい整数)が1以上の場合に、2k行目m−1列目の差動符号化演算回路の出力組を一方の入力組とし、2k−2^(m−1)行目m−1列目に差動符号化演算回路が配置されている場合には前記2k−2^(m−1)行目m−1列目の差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組とし、2k−2^(m−1)行目m−1列目に差動符号化演算回路が配置されていない場合には2k−2^(m−1)行目に配置されている差動符号化演算回路の中で、最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組として差動符号化演算を行なう2k行目m列目の差動符号化演算回路と、2k−1行目のパラレル入力情報系列を一方の入力組とし、2k−2行目に配置されている差動符号化演算回路の中で、最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組として差動符号化演算を行なう2k−1行目h列目の差動符号化演算回路と、n行目に配置されている差動符号化演算回路の中で最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を遅延させる前記n行目の遅延回路と、を備え、1〜n−1行目に配置されている差動符号化演算回路の中で、それぞれ最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を1〜n−1行目のパラレル出力情報系列とし、前記n行目の遅延回路の出力組をn行目のパラレル出力情報系列とすること、を特徴とする。
この発明によれば、0列目の差動符号化演算回路は、n行目の遅延回路の出力組を一方の入力組とし、1行目のパラレル入力情報系列を他方の入力組として差動符号化演算を行ない、2k(1≦k≦n/2,kは整数)行目1列目の差動符号化演算回路は、k行目のパラレル入力情報系列を一方の入力組とし、kの値が1の場合には前記0列目の差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組とし、kの値が1より大きい場合には2k−1行目のパラレル情報系列を他方の入力組として差動符号化演算を行い、2k行目m(2≦m≦h−1,mは整数であって、hは、log2n+1以上の最も小さい整数)列目の差動符号化演算回路は、2k−2^(m−1)が1以上の場合に、2k行目m−1列目の差動符号化演算回路の出力組を一方の入力組とし、2k−2^(m−1)行目m−1列目に差動符号化演算回路が配置されている場合には前記2k−2^(m−1)行目m−1列目の差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組とし、2k−2^(m−1)行目m−1列目に差動符号化演算回路が配置されていない場合には2k−2^(m−1)行目に配置されている差動符号化演算回路の中で、最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組として差動符号化演算を行ない、2k−1行目h列目の差動符号化演算回路は、2k−1行目のパラレル入力情報系列を一方の入力組とし、2k−2行目に配置されている差動符号化演算回路の中で、最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組として差動符号化演算を行ない、n行目の遅延回路は、n行目に配置されている差動符号化演算回路の中で最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を遅延させて、1〜n−1行目に配置されている差動符号化演算回路の中で、それぞれ最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を1〜n−1行目のパラレル出力情報系列とし、前記n行目の遅延回路の出力組をn行目のパラレル出力情報系列とするようにしている。
すなわち、複数のグループに分けて差動符号化演算を行い、それらを何段かに分けてさらに差動符号化演算を行なうように構成しているので、回路規模を抑制しつつ、差動符号化演算回路に要求される動作速度を緩和することができるパラレルプリコーダ回路を得ることができるという効果を奏する。
以下に、本発明にかかるパラレルプリコーダ回路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。
実施の形態1.
図1〜図14を参照してこの発明にかかる実施の形態1を説明する。この発明にかかる実施の形態1のパラレルプリコーダ回路は、DQPSK方式に適用されるものであり、同相成分(I系)の信号bIおよび直行成分(Q系)の信号bQからなる2ビットの情報系列を1組とするn(2≦n,nは整数)組のパラレル入力情報系列B1(bI,bQ)〜Bn(bI,bQ)から、I系の信号dIおよびQ系の信号dQからなる2ビットの情報系列を1組とするn組のパラレル出力情報系列DO1(dI,dQ)〜DOn(dI,dQ)を算出する。以下、パラレル入力情報系列B1(bI,bQ)〜Bn(bI,bQ)を単にパラレル入力情報系列B1〜Bn、パラレル出力情報系列DO1(dI,dQ)〜DOn(dI,dQ)をパラレル出力情報系列DO1〜DOnということがある。また、I系およびQ系の信号からなる2ビットの情報系列を1組の信号ということがある。
この実施の形態1のパラレルプリコーダ回路は、2組の入力信号に基づいて後述する差動符号化定義によって導かれる差動符号化演算を行なう差動符号化演算(以下、SPとする)回路1a(1a−(i,j)を示す)回路と、フリップフロップなどで構成され、入力された1組の信号を単位時間遅延させて出力する遅延回路1c(1c−1〜1c−nを示す)とを備えている。なお、単位時間とは、パラレルプリコーダ回路の動作速度の逆数であり、伝送速度をF[Hz]とすると、単位時間は、「n/F」[秒]となる。SP回路1aおよび遅延回路1cは、後述する網構成で接続される。
SP回路1a−(i,j)は、i行目、j列目に配置される。ここで、i行目のSP回路とは、パラレル入力情報系列Biから遅延回路1c−iを結ぶ信号経路に配置されるSP回路を示す。また、j列目のSP回路とは、遅延回路1c−nの出力とパラレル入力情報系列B1とが入力されるSP回路を0列目と定義し、偶数行(2≦i,iは偶数)のパラレル入力情報系列Biから数えてj個目のSP回路をj列目のSP回路とし、1行以外の奇数行の遅延回路1c−iの前段に配置されるSP回路を最終列に配置されるSP回路とする。この実施の形態1においては、最終列hは、(log2n)+1以上の最も小さい整数とする。たとえば、ビット数nが「7」であれば、最終列hは「4」となる。
図1は、「n=8」組の場合の、この発明にかかる実施の形態1のパラレルプリコーダ回路の構成を示す図である。図1において、パラレルプリコーダ回路は、符号化演算演算(SP)回路1a(1a−(1,0),1a−(2,1),1a−(4,1),1a−(6,1),1a−(8,1),1a−(4,2),1a−(6,2),1a−(6,3),1a−(8,2),1a−(8,3),1a−(3,4),1a−(5,4),1a−(7,4)を示す)と、遅延回路(図中では、D)1c(1c−1〜1c−8を示す)とを備えている。
図1においては、SP回路1a−(1,0)が1行目0列目に配置され、SP回路1a−(2,1)が2行目1列目に配置され、SP回路1a−(4,1)が4行目1列目に配置され、SP回路1a−(6,1)が6行目1列目に配置され、SP回路1a−(8,1)が8行目1列目に配置され、SP回路1a−(4,2)が4行目2列目に配置され、SP回路1a−(6,2)が6行目2列目に配置され、SP回路1a−(6,3)が6行目3列目に配置され、SP回路1a−(8,2)が8行目2列目に配置され、SP回路1a−(8,3)が8行目3列目に配置され、SP回路1a−(3,4)が3行目4列目に配置され、SP回路1a−(5,4)が5行目4列目に配置され、SP回路1a−(7,4)が7行目4列目に配置され、4列目が最終列となっている。
つぎに、SP回路1aおよび遅延回路1cを接続する網構成について説明する。偶数行目1列目、すなわち、2k(2k行、1≦k≦n/2,kは整数)行目1列目のSP回路1a−(2k,1)の一方の入力組にパラレル入力情報系列B2kを接続し、他方の入力組にパラレル入力情報系列B2k-1を接続する。ただし、2行目1列目のSP回路1a−(2,1)の他方の入力組には、パラレル入力情報系列B1の代わりに、1行目0列目のSP回路1a−(1,0)の出力組を接続する。
2k行目m列目(1≦m≦h−1)のSP回路1a−(2k,m)の一方の入力組にはSP回路1a−(2k−2^(m−1)、m−1)の出力組を接続し、他方の入力組にはSP回路1a−(2k、m−1)の出力組を接続する。ただし、2k−2^(m−1)行目m−1列目にSP回路が配置されていない場合には、2k−2^(m−1)行目に配置されているSP回路の中で、最も大きい列番号jを持つj列目のSP回路の出力組を、SP回路1a−(2k、m)の一方の入力組に接続する。なお、演算子「^」は、べき乗を示している。
図1においては、k=3、m=3のSP回路1a−(6,3)の一方の入力組にはSP回路1a−(2,1)の出力組を接続し、他方の入力組にはSP回路1a−(6,2)の出力組を接続する。
また、2k−2^(m−1)が1より小さい場合、SP回路を配置しない。図1においては、k=2、m=3の位置、すなわち4行目3列目にはSP回路は配置されない。
最終列に配置される2k−1行目h列目のSP回路1a−(2k−1,h)の一方の入力組にはパラレル入力情報系列B2k-1の出力組を接続し、他方の入力組には2k−2行目に配置されたSP回路の中で、最も大きい列番号jを持つj列目のSP回路の出力組を接続する。ただし、最終列の1行目にはSP回路を配置しない。図1においては、最終列は「4」であるので、SP回路1a−(5,4)の一方の入力組には、パラレル入力情報系列B5を接続し、他方の入力組にはSP回路1a−(4,2)の出力組を接続する。
2k行目(偶数行目)の遅延回路1c−2kの入力組には、2k行目に配置されたSP回路の中で、最も大きい列番号jを持つj列目のSP回路の出力組を接続する。図1においては、遅延回路1c−4の入力組にはSP回路1a−(4,2)の出力組を接続する。
また、2k−1行目(奇数行目)の遅延回路1c−(2k−1)の入力組には、最終列、すなわちh列目の2k−1行目に配置されたSP回路1a−(2k−1,h)の出力組を接続する。ただし、1行目の遅延回路1c−1の入力組には、SP回路1a−(1,0)の出力組を接続する。遅延回路1c−iの出力組がパラレル出力DOiとなる。
つぎに、n組の入力を有するパラレルコーダ回路が、DQPSK方式に用いられるシリアルプリコーダ回路と等価であることを説明する。
図2は、一般的な光DQPSK送受信系の回路の構成を示すブロック図である。図2において、光DQPSK送受信系20は、プリコーダ21、エンコーダ22、およびデコーダ23を備えている。プリコーダ21およびエンコーダ22が送信系であり、デコーダ23が受信系である。
プリコーダ21は、シリアルプリコーダ回路であり、後述する差動符号化定義によって導かれる差動符号化演算を行なう差動符号化演算(SP)回路211と、遅延回路(図中ではD)212,213とを備えている。SP回路21の一方の入力組には入力情報系列(INI,INQ)を接続し、他方の入力組に遅延回路212,213の出力を接続する。すなわち、SP回路211と遅延回路212,213とで、フィードバックループを構成する。
遅延回路212,213は、クロックに同期して動作するフリップフロップや、遅延調整されたディレイラインなどで構成され、SP回路211の出力dI,dQを1クロック単位で遅延させる。たとえば、伝送路27における伝送速度をF[Hz]とすると、1クロック単位時間は1/F[秒]となる。
エンコーダ22は、分布帰還型(DFB:Distributed FeedBack)レーザ221、分配器22、マッハツェンダー変調器223,224、位相変換器225、および合成器226を備えている。DFBレーザ221が発する光は分配器222によって分配されマッハツェンダー変調器223,224に入力され、プリコーダ21の出力、すなわちSP回路211の出力dI,dQに基づいて変調され、位相変換器225によって(1/2)πシフトされたマッハツェンダー変調器223の出力と、マッハツェンダー変調器224の出力とが合成器226によって合成されて出力される。すなわち、エンコーダ22は、SP回路211の出力dIから、φI=(√E/T)cos(2πfct)
を生成し、SP回路211の出力dQから、
φQ=―(√E/T)sin(2πfct)
を生成して合成し、φI+φQの信号を出力する。
デコーダ23は、分配器231、遅延回路232,233、位相変換器234,235、および検波器236を備えている。エンコーダ22から受信した信号は分配器231によって分配され、遅延回路232、235と位相変換器234,235に入力され、検波器236が遅延回路232によって1クロック遅延された信号と位相変換器234によって(1/4)πシフトされた信号とに基づいて出力信号OUTIを検波し、検波器237が遅延回路233によって1クロック遅延された信号と位相変換器235によって(−1/4)πシフトされた信号とに基づいて出力信号OUTQを検波する。すなわち、エンコーダ23を通過するとプリコーダ21の入力INI,INQが出力信号OUTI,OUTQとして復元される。なお、エンコーダ22およびデコーダ23の構成は、図2に示した構成以外にも様々あるが、プリコーダ21が行なうべき処理はエンコーダ22およびデコーダ23の構成に依存しない。
図2において、プリコーダ21は、入力情報系列(INI,INQ)が入力され出力情報系列(dI,dQ)を出力する。ここで、入力情報系列(INI,INQ)をINとし、出力情報系列(dI,dQ)をDOとし、SP回路211が実現する差動符号化演算の演算子を*とする。
時刻t1から単位時間周期で入力情報系列INとして、IN1,IN2,IN3,IN4,IN5,IN6,IN7,IN8が入力されると、出力情報系列DOは、
DO1=IN1*DDO … 式(3−1)
DO2=IN2*DO1 … 式(3−2)
DO3=IN3*DO2 … 式(3−3)
DO4=IN4*DO3 … 式(3−4)
DO5=IN5*DO4 … 式(3−5)
DO6=IN6*DO5 … 式(3−6)
DO7=IN7*DO6 … 式(3−7)
DO8=IN8*DO7 … 式(3−8)
で表すことができる。なお、DDOは時刻t1以前の出力情報系列を示している。式(3−1)〜式(3−8)から、
DO1=IN1*DDO … 式(4−1)
DO2=IN2*(IN1*DDO) … 式(4−2)
DO3=IN3*(IN2*(IN1*DDO)) … 式(4−3)
DO4=IN4*(IN3*(IN2*(IN1*DDO))) … 式(4−4)
DO5=IN5*(IN4*(IN3*(IN2*(IN1*DDO)))) … 式(4−5)
DO6=IN6*(IN5*(IN4*(IN3*(IN2*(IN1*DDO)))))
… 式(4−6)
DO7=IN7*(IN6*(IN5*(IN4*(IN3*(IN2*(IN1*DDO)))))) … 式(4−7)
DO8=IN8*(IN7*(IN6*(IN5*(IN4*(IN3*(IN2*(IN1* DDO))))))) … 式(4−8)
で表すことができる。
つぎに、図2に示したプリコーダ21を、パラレルプリコーダ回路で構成する場合について説明する。図3は、プリコーダ21をパラレルプリコーダ回路で構成する場合のブロック図である。図3において、プリコーダ21は、パラレルプリコーダ回路41の前段に分離回路42を備え、パラレルプリコーダ回路41の後段に多重回路43を備える。なお、パラレルプリコーダ回路41前段に配置される図示しないフレーマなどの処理回路の出力や、後段の図示しないエンコーダの入力が並列化されている場合には、分離回路42、多重回路43を配置する必要はない。
分離回路42は、入力情報系列INにシリアル−パラレル変換を施してn組のパラレル入力情報系列B1〜Bnを生成する。パラレルプリコーダ回路41は、パラレル入力情報系列B1〜Bnからパラレル出力情報系列DO1〜DOnを算出する。多重回路43は、パラレルプリコーダ回路41によって算出されたパラレル出力情報系列DO1〜DOnにパラレル−シリアル変換を施してシリアル出力情報系列Oとして出力する。
ここで、パラレル入力情報系列B1〜Bnは、シリアル伝送した場合に、パラレル入力情報系列B1、パラレル情報系列B2、…、パラレル情報系列Bnの順に時系列に古いデータ、すなわち先に送られるデータである。また、パラレル出力信号DO1〜DOnは、シリアル伝送した場合に、パラレル出力情報系列O1、パラレル出力信号O2、…、パラレル出力信号Onの順に時系列的に古いデータ、すなわち先に出力されるデータである。
入力情報系列信号INおよび出力情報系列Oは、伝送速度F[Hz]のクロック、すなわち1/F[秒]周期のクロックに同期して入力または出力される。換言すれば、パラレルプリコーダ回路41は動作クロックT=F/n[Hz]で動作する。
図4は、シリアルプリコーダ回路を8個単純にパラレル展開したパラレルプリコーダ回路の構成を示すブロック図である。図4において、パラレルプリコーダ回路は、差動符号化演算を行なう差動符号演算(SP)回路101〜108と、SP回路101〜108の出力組を動作クロックT分遅延させる遅延回路とを備えている。
SP回路101の一方の入力組にはパラレル入力情報系列B1が接続され、他方の入力組には遅延回路118の出力組、すなわち出力情報系列DO8が接続される。SP回路102〜108の一方の入力組にはパラレル情報系列B2〜B8が接続され、他方の入力組にはSP回路101〜107の出力組が接続される。すなわち、図4に示したパラレルプリコーダ回路は、時系列上古いパラレル入力情報系列が入力されるSP回路の出力情報系列を1つ前の情報系列の1ビット隣接の信号として用いる構成となっている。そのため、遅延回路110〜118の動作速度はF/8[Hz]となるが、遅延回路118、SP101〜108を経由するフィードバック経路が生じるため、SP回路101〜108に要求される動作速度はプリコーダをシリアルプリコーダ回路で構成した場合と同じとなる。
ここで、SP回路101〜108の出力組をDOO1〜DOO8とし、SP回路101〜108が実現する差動符号化演算の演算子を*とすると、パラレルプリコーダ回路のパラレル出力情報系列DO1〜DO8は、
DO1=B1*DO8 … 式(5−1)
DO2=B2*DOO1 … 式(5−2)
DO3=B3*DOO2 … 式(5−3)
DO4=B4*DOO3 … 式(5−4)
DO5=B5*DOO4 … 式(5−5)
DO6=B6*DOO5 … 式(5−6)
DO7=B7*DOO6 … 式(5−7)
DO8=B8*DOO7 … 式(5−8)
で表すことができる。
式(5−1)〜式(5−8)におけるSP回路101〜108の出力組はDOO1〜DOO7は、パラレル出力情報系列DO1〜DO7と等価の値である。したがって、上記式(5−1)〜式(5−8)は、
DO1=B1*DO8 … 式(6−1)
DO2=B2*(B1*DO8) … 式(6−2)
DO3=B3*(B2*(B1*DO8)) … 式(6−3)
DO4=B4*(B3*(B2*(B1*DO8))) … 式(6−4)
DO5=B5*(B4*(B3*(B2*(B1*DO8)))) … 式(6−5)
DO6=B6*(B5*(B4*(B3*(B2*(B1*DO8)))))
… 式(6−6)
DO7=B7*(B6*(B5*(B4*(B3*(B2*(B1*DO8))))))
… 式(6−7)
DO8=B8*(B7*(B6*(B5*(B4*(B3*(B2*(B1*DO8))))) )) … 式(6−8)
で表すことができる。
上記式(6−1)〜式(6−8)の右辺のパラレル出力情報系列DO8は、パラレル入力情報系列B1より前のパラレル出力情報系列を示している。また、パラレル入力情報系列B1〜B8は、入力情報系列IN1〜IN8を分離回路42によってパラレル変換した信号であり、パラレル入力情報系列B1は入力情報系列IN1に相当し、パラレル入力情報系列B2は入力情報系列IN2に相当し、パラレル入力情報系列B3は入力情報系列IN3に相当し、パラレル入力情報系列B4は入力情報系列IN4に相当し、パラレル入力情報系列B5は入力情報系列IN5に相当し、パラレル入力情報系列B6は入力情報系列IN6に相当し、パラレル入力情報系列B7は入力情報系列IN7に相当し、パラレル入力情報系列B8は入力情報系列IN8に相当する。したがって、上記式(6−1)〜式(6−8)は、上記式(4−1)〜式(4−8)と等しい。すなわち、シリアルプリコーダ回路と、図4に示したパラレルプリコーダ回路とは等価であることがわかる。
つぎに、先の図1に示したこの発明における実施の形態1のパラレルプリコーダ回路が、上記式(6−1)〜式(6−8)を満たすことを説明する。
1列目のSP回路1a−(2k,1)はパラレル入力情報系列B2kおよびパラレル入力情報系列B2k-1によって差動符号化演算を行なった結果を出力し、2列目のSP回路1a−(2k,2)はSP回路1a−(2k−2,1)およびSP回路1a−(2k,1)の出力組によって差動符号化演算を行なった結果を出力する。そのためSP回路1a−(2k,2)はパラレル入力情報系列B2k〜B2k-3の4組の入力によって差動符号化演算を行なった結果に等しい。
図1に示したパラレルプリコーダ回路においては、1行目0列目のSP回路1a−(1,0)の出力をBB1とし、差動符号化演算の演算子を「*」とすると、2行目1列目のSP回路1a−(2,1)の出力SPO1a−(2,1)は、
SPO1a−(2,1)=BB1*B2 … 式(7−1)
で表すことができ、4行目1列目のSP回路1a−(4,1)の出力SPO1a−(4,1)は、
SPO1a−(4,1)=B3*B4 … 式(7−2)
で表すことができ、6行目1列目のSP回路1a−(6,1)の出力SPO1a−(6,1)は、
SPO1a−(6,1)=B5*B6 … 式(7−3)
で表すことができ、8行目1列目のSP回路1a−(8,1)の出力SPO1a−(8,1)は、
SPO1a−(8,1)=B7*B8 … 式(7−4)
で表すことができる。以下、式(7−1)〜式(7−4)を式(7)ということがある。
また、4行目2列目のSP回路1a−(4,2)の出力SPO1a−(4,2)は、
SPO1a−(4,2)=SPO1a−(2,1)*SPO1a−(4,1)
… 式(8−1)
で表すことができ、6行目2列目のSP回路1a−(6,2)の出力SPO1a−(6,2)は、
SPO1a−(6,2)=SPO1a−(4,1)*SPO1a−(6,1)
… 式(8−2)
で表すことができ、8行目2列目のSP回路1a−(8,2)の出力SPO1a−(8,2)は、
SPO1a−(8,2)=SPO1a−(6,1)*SPO1a−(8,1)
… 式(8−3)
で表すことができる。式(8−1)〜式(8−3)は、式(2)により、
SPO1a−(4,2)=(BB1*B2)*(B3*B4) … 式(9−1)
SPO1a−(6,2)=(B3*B4)*(B5*B6) … 式(9−2)
SPO1a−(8,2)=(B5*B6)*(B7*B8) … 式(9−3)
となる。以下、式(9−1)〜式(9−3)を式(9)ということがある。
さらに、3列目のSP回路1a−(2k,3)はパラレル入力情報系列B2kおよびパラレル入力情報系列B2k-4によって差動符号化演算を行なった結果を出力する。SP回路1a−(2k、3)の出力組はパラレル入力情報系列B2k〜B2k-7によって差動符号化演算を行なった結果に等しく(図1においては、SP回路1a−(8,3)の出力組に相当)、2k−7が0以下であるなら(図1においてはSP回路1a−(6,3)の出力組に相当)パラレル入力情報系列B1〜B2k-7によって差動符号化演算を行なった結果に等しい。
図1においては、6行目3列目のSP回路1a−(6,3)の出力SPO1a−(6,3)は、
SPO1a−(6,3)=SPO1a−(2,1)*SPO1a−(6,2)
… 式(10−1)
で表すことができ、
8行目3列目のSP回路1a−(8,3)の出力SPO1a−(8,3)は、
SPO1a−(8,3)=SPO1a−(4,2)*SPO1a−(8,2)
… 式(10−2)
で表すことができる。式(10−1)および式(10−2)は、式(7)および式(9)より、
SPO1a−(6,3)=(BB1*B2)*((B3*B4)*(B5*B6))
… 式(11−1)
SPO1a−(8,3)=((BB1*B2)*(B3*B4))*((B5*B6)*
(B7*B8)) … 式(11−2)
となる。以下、式(11−1)および式(11−2)を式(11)ということがある。
図1においては、3行目4列目のSP回路1a−(3,4)の出力SPO1a−(3,4)は、
SPO1a−(3,4)=SPO1a−(2,1)*B3 … 式(12−1)
で表すことができ、5行目4列目のSP回路1a−(5,4)の出力SPO1a−(5,4)は、
SPO1a−(5,4)=SPO1a−(4,2)*B5 … 式(12−2)
で表すことができ、7行目4列目のSP回路1a−(7,4)の出力SPO1a−(7,4)は、
SPO1a−(7,4)=SPO1a−(6,3)*B7 … 式(12−3)
で表すことができる。式(12−1)〜式(12−3)は、式(7)、式(9)、および式(11)より、
SPO1a−(3,4)=(BB1*B2)*B3 … 式(13−1)
SPO1a−(5,4)=((BB1*B2)*(B3*B4))*B5
… 式(13−2)
SPO1a−(7,4)=((BB1*B2)*((B3*B4)*(B5*B6)))
*B7 … 式(13−3)
となる。以下、式(13−1)〜式(13−3)を式(13)ということがある。
2k行目にあるSP回路1a−(2,1),1a−(4,2),1a−(6,3),1a−(8,3)の出力SPO1a−(2,1),1a−(4,2),1a−(6,3),1a−(8,3)は、遅延回路1c−2,1c−4,1c−6,1c−8に入力されて1クロック遅延され、パラレル出力情報系列DO2,DO4,DO6,DO8となる。また、奇数行の遅延回路1c−(2k−1)には、SP回路1a−(2k−1,4)によりパラレル入力情報系列B2k-1と、上記の遅延回路1c−2(k−1)への入力とによって差動符号化演算を行なった結果が入力され、1クロック遅延させてパラレル出力系列DO3,DO5,DO7として出力される。
また、SP回路1a−(1,0)の出力BB1は、パラレル入力情報系列B1より前のパラレル出力情報系列DDOとパラレル入力情報系列B1とによって差動符号化演算を行なった結果を出力しており、
BB1=B1*DDO … 式(14)
で表すことができる。そして、遅延回路1c−1は、SP回路1a−(1,0)の出力BB1を1クロック遅延させてパラレル出力系列DO1として出力する。
したがって、図1に示したパラレルプリコーダ回路のパラレル出力情報系列DO1は、
DO1=B1*DDO … 式(15−1)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO2は上記式(7−1)および式(14)より、
DO2=(B1*DDO)*B2 … 式(15−2)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO3は上記式(13−1)および式(14)より、
DO3=((B1*DDO)*B2)*B3 … 式(15−3)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO4は上記式(9−1)および式(14)より、
DO4=((B1*DDO)*B2)*(B3*B4) … 式(15−4)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO5は上記式(13−2)および式(14)より、
DO3=((B1*DDO)*B2)*(B3*B4))*B5 … 式(15−5)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO6は上記式(13−2)および式(14)より、
DO6=((B1*DDO)*B2)*((B3*B4)*(B5*B6))
… 式(15−6)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO7は上記式(13−3)および式(14)より、
DO7=((B1*DDO)*B2)*((B3*B4)*(B5*B6)))*B7
… 式(15−7)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO8は上記式(11−2)および式(14)より、
DO7=((B1*DDO)*B2)*(B3*B4))*((B5*B6)*
(B7*B8)) … 式(15−8)
で表すことができる。
図1に示したパラレルプリコーダ回路のパラレル出力情報系列DO1〜DO8の出力を示す上記式(15−1)〜式(15−8)と、図4に示したパラレルプリコーダ回路のパラレル出力情報系列DO1〜DO8の出力を示す上記式(6−1)〜式(6−8)とは、差動符号化演算の順番が異なっている。
したがって、差動符号化演算において結合則(Associative Law)が成り立てば、図5に示す「(X(XI,XQ)*Y(YI,YQ))*Z(ZI,ZQ)」を実現する回路構成を、図6に示すような「X(XI,XQ)*(Y(YI,YQ))*Z(ZI,ZQ))」を実現する回路構成に変換することができる。
まず、図1に示したSP回路1a、図2に示したSP回路211、および図4に示したSP回路101〜108が行なう差動符号演算の論理式について説明する。差動符号化においては、時刻nTにおける差動符号化による情報源をθnとし、送信位相情報をΦnとすると、情報源をθnは、
θn=mod((Φn−Φn-1),2π) … 式(16)
で表すことができる。すなわち、情報源θnは、送信位相情報Φnから1クロック前の送信位相情報Φn-1を減算した値を2πで除算した余りとなる。
上記式(1)より、送信位相情報Φnは、
Φn=mod((θn+Φn-1),2π) … 式(17)
で表すことができる。
差動符号化演算の論理式は、上記式(17)により導かれるが、図7の信号空間ダイヤグラムの4つの信号点(1,1),(−1,1),(−1,−1),(1,−1)に割当てる情報系列および位相によって論理式は異なる。
図8は、位相差による差動符号化演算の入出力関係の一例を示す図である。図8においては、図7に示した信号空間ダイヤグラムの信号点(1,1)に位相(1/4)πを割当て、信号点(−1,1)に位相(3/4)πを割当て、信号点(−1,−1)に位相(5/4)πを割当て、信号点(1,−1)に位相(7/4)πを割当てた場合を示している。
図8において、1T前の送信位相情報Φn-1が「(1/4)π」の場合、情報源θnが「0」であれば送信位相情報Φnは「(1/4)π」であり、情報源θnが「(1/2)π」であれば送信位相情報Φnは「(3/4)π」であり、情報源θnが「π」であれば送信位相情報Φnは「(5/4)π」であり、情報源θnが「(3/2)π」であれば送信位相情報Φnは「(7/4)π」となる。
また、1T前の送信位相情報Φn-1が「(3/4)π」の場合、情報源θnが「0」であれば送信位相情報Φnは「(3/4)π」であり、情報源θnが「(1/2)π」であれば送信位相情報Φnは「(5/4)π」であり、情報源θnが「π」であれば送信位相情報Φnは「(7/4)π」であり、情報源θnが「(3/2)π」であれば送信位相情報Φnは「(1/4)π」となる。
1T前の送信位相情報Φn-1が「(5/4)π」の場合、情報源θnが「0」であれば送信位相情報Φnは「(5/4)π」であり、情報源θnが「(1/2)π」であれば送信位相情報Φnは「(7/4)π」であり、情報源θnが「π」であれば送信位相情報Φnは「(1/4)π」であり、情報源θnが「(3/2)π」であれば送信位相情報Φnは「(3/4)π」となる。
また、1T前の送信位相情報Φn-1が「(7/4)π」の場合、情報源θnが「0」であれば送信位相情報Φnは「(7/4)π」であり、情報源θnが「(1/2)π」であれば送信位相情報Φnは「(1/4)π」であり、情報源θnが「π」であれば送信位相情報Φnは「(3/4)π」であり、情報源θnが「(3/2)π」であれば送信位相情報Φnは「(5/4)π」となる。
図9は、図8に示した位相をバイナリデータ、すなわち情報系列で示した図である。図9においては、送信位相情報Φn,Φn-1の(1/4)πに(1,1)を割当て、(3/4)πに(0,1)を割当て、(5/4)πに(0,0)を割当て、(7/4)πに(1,0)を割当てるとともに、情報源θnの「0」に(1,1)を割当て、(1/2)πに(0,1)を割当て、πに(0,0)を割当て、(3/2)πに(1,0)を割当てた場合を示している。なお、送信位相情報Φnが情報系列DO(dI,dQnであり、送信位相情報Φn-1が情報系列DO(dI,dQn-1であり、情報源θnが情報系列B(bI,bQ)に対応している。
図9に示した入出力関係から、主加法標準型の差動符号化演算の論理式は、
DO(n)=B(n)*DO(n−1)
となり、
Figure 0004597820
で表すことができる。式(16−1)および式(16−2)の項をブール代数の定理や法則に従ってまとめていくと、下記の式(17−1)および式(17−2)、式(18−1)および式(18−2)、式(19−1)および式(19−2)、または式(20−1)および式(20−2)に変形することができる。
Figure 0004597820
Figure 0004597820
Figure 0004597820
Figure 0004597820
SP回路1a、SP回路211、およびSP回路101〜108の差動符号化演算の論理式として上記式(17−1)および式(17−2)を用いた場合には図10に示すような回路構成となり、上記式(18−1)および式(18−2)を用いた場合には図11に示すような回路構成となり、上記式(19−1)および式(19−2)を用いた場合には図12に示すような回路構成となり、上記式(20−1)および式(20−2)を用いた場合には図13に示すような回路構成となる。
つぎに、式(17−1)および式(17−2)、または式(18−1)および式(18−2)を用いた差動符号化演算において結合則(Associative Law)が成り立つことを説明する。先の図5における「(X(XI,XQ)*Y(YI,YQ))*Z(ZI,ZQ)」を
Figure 0004597820
とすると、上記式(21)は、上記式(18−1)および式(18−2)より、
Figure 0004597820
で表すことができ、上記式(22)のtIは、上記式(17−1)および式(17−2)より、
Figure 0004597820
となる。また、上記式(22)のtQは、上記式(17−1)および式(17−2)より、
Figure 0004597820
となる。
先の図6における「X(XI,XQ)*(Y(YI,YQ))*Z(ZI,ZQ))」を
Figure 0004597820
とすると、上記式(25)は、上記式(17−1)および式(17−2)より、
Figure 0004597820
で表すことができ、上記式(26)のSIは、上記式(18−1)および式(18−2)より、
Figure 0004597820
となる。また、上記式(27)のSQは、上記式(18−1)および式(18−2)より、
Figure 0004597820
となる。
上記式(23)の右辺と上記式(27)の右辺の論理式は等しく、また、上記式(24)の右辺と上記式(28)の右辺の論理式も等しい。したがって、式(23),(24),(27)、(28)から、
Figure 0004597820
となり、差動符号化演算において結合則が成立する。
このように、差動符号化演算において結合側が成立するため、先の式(15−1)〜式(15−8)は、
DO1=B1*DOO … 式(29−1)
DO2=B2*(B1*DOO) … 式(29−2)
DO3=B3*(B2*(B1*DOO)) … 式(29−3)
DO4=B4*(B3*(B2*(B1*DOO))) … 式(29−4)
DO5=B5*(B4*(B3*(B2*(B1*DOO)))) … 式(29−5)
DO6=B6*(B5*(B4*(B3*(B2*(B1*DOO)))))
… 式(29−6)
DO7=B7*(B6*(B5*(B4*(B3*(B2*(B1*DOO))))))
… 式(29−7)
DO8=B8*(B7*(B6*(B5*(B4*(B3*(B2*(B1*DOO))))) )) … 式(29−8)
で表すことができる。
上記式(29−1)〜式(29−8)のDOO、および上記式(6−1)〜式(6−8)の右辺のDO8は、B1より前の出力情報系列を示している。したがって、上記式(29−1)〜式(29−8)と上記式(6−1)〜式(6−8)とは等しくなり、先の図1に示したパラレルプリコーダ回路は、先の図4に示したパラレルプリコーダ回路と等価である。
なお、これまでパラレルプリコーダ回路の入力情報系列をn=8組として説明したが、差動符号化演算の演算子を「*」とすると、入力情報系列のi組目の出力情報系列DOiは、
DOi=Bi*(Bi-1*(Bi-2*…*(B2*(B1*DOO)…) … 式(30)
で表すことができ、この式(30)を満たすようにパラレルプリコーダ回路を設計すれば、並列化したDPQSK送受信系のプリコーダ回路を実現することができる。
また、図1においてはn=8の場合の構成を示したが、SP回路を実施の形態1に示すように帰納的に構成していくことにより、より多値幅に並列展開したパラレルプリコーダ回路を得ることができる。図14に、n=16の場合の、パラレルプリコーダ回路の構成を示す。
さらに、並列展開の入力組nは特に2のべき乗に限るものではない。たとえば、n=7の場合、図1の8行目のSP回路1a−(8,1),1a−(8,2),1a−(8,3)および遅延回路1c−8を削除し、遅延回路1c−7の出力組をSP回路1a−(1,0)にフィードバックすれは、式(30)を満たすパラレルプリコーダ回路が得られる。
以上説明したように、この実施の形態1においては、0列目の差動符号化演算回路は、n行目の遅延回路の出力組を一方の入力組とし、1行目のパラレル入力情報系列を他方の入力組として差動符号化演算を行ない、2k(1≦k≦n/2,kは整数)行目1列目の差動符号化演算回路は、k行目のパラレル入力情報系列を一方の入力組とし、kの値が1の場合には前記0列目の差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組とし、kの値が1より大きい場合には2k−1行目のパラレル情報系列を他方の入力組として差動符号化演算を行い、2k行目m(2≦m≦h−1,mは整数であって、hは、log2n+1以上の最も小さい整数)列目の差動符号化演算回路は、2k−2^(m−1)が1以上の場合に、2k行目m−1列目の差動符号化演算回路の出力組を一方の入力組とし、2k−2^(m−1)行目m−1列目に差動符号化演算回路が配置されている場合には前記2k−2^(m−1)行目m−1列目の差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組とし、2k−2^(m−1)行目m−1列目に差動符号化演算回路が配置されていない場合には2k−2^(m−1)行目に配置されている差動符号化演算回路の中で、最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組として差動符号化演算を行ない、2k−1行目h列目の差動符号化演算回路は、2k−1行目のパラレル入力情報系列を一方の入力組とし、2k−2行目に配置されている差動符号化演算回路の中で、最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組として差動符号化演算を行ない、n行目の遅延回路は、n行目に配置されている差動符号化演算回路の中で最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を遅延させて、1〜n−1行目に配置されている差動符号化演算回路の中で、それぞれ最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を1〜n−1行目のパラレル出力情報系列とし、前記n行目の遅延回路の出力組をn行目のパラレル出力情報系列とするようにしている。
すなわち、この実施の形態1のパラレルプリコーダ回路は、複数のグループに分けて差動符号化演算を行い、それらを何段かに分けてさらに差動符号化演算を行なうように構成しているため、回路の遅延が小さいパラレルプリコーダ回路を得ることができる。
具体的には、先の図4に示したようにシリアルプリコーダを単純にパラレル展開したパラレルプリコーダ回路では、シリアル入力情報系列をn組に展開すると、SP回路の遅延を1段とするとn段分の遅延が生じるが、この発明の実施の形態1のパラレルプリコーダ回路では、最大遅延経路は(log2n)+1段に抑えることができる。たとえば、n=8では4段の遅延になり、n=16では5段の遅延になる。
たとえば、伝送路クロックが40Gbit/秒の超高速の光通信の場合、回路の動作クロックが160MHz、n=256といった非常に多値幅の並列展開が行われることがある。この場合、図4に示したパラレルプリコーダ回路では、256段のSP回路が1クロックで動作する必要があるのに対し、この発明の実施の形態1のパラレルプリコーダ回路では1クロックで動作するSP回路の段数は、(log2256)+1=9段にまで低減することができ、SP回路の動作速度への要求を緩和することができる。
また、この実施の形態1においては、SP回路がn行×log2n列の格子状に配置されているので、パラレルプリコーダ回路を構成するSP回路の総数はn×(log2n)個より少なくなる。これにより、回路規模は、n×(log2n)規模のサイズに収めることができる。すなわち、この実施の形態1のパラレルプリコーダ回路は、図4に示したパラレルプリコーダ回路の出力信号各々を並列展開した入力信号から生成するパラレルプリコーダ回路より規模が小さくなる。
実施の形態2.
図15を用いてこの発明にかかる実施の形態2を説明する。この発明にかかる実施の形態2のパラレルプリコーダ回路は、DQPSK方式に適用されるものであり、同相成分(I系)の信号bIおよび直行成分(Q系)の信号bQからなる2ビットの情報系列を1組とするn(2≦n,nは整数)組のパラレル入力情報系列B1(bI,bQ)〜Bn(bI,bQ)から、I系の信号dIおよびQ系の信号dQからなる2ビットの情報系列を1組とするn組のパラレル出力情報系列DO1(dI,dQ)〜DOn(dI,dQ)を算出する。
この実施の形態2のパラレルプリコーダ回路は、2組の入力信号に基づいて差動符号化演算を行なうSP回路10a(10a−(i,j)を示す)回路と、フリップフロップなどで構成され、入力された信号を単位時間遅延させて出力する遅延回路10c(10−1〜10b−nを示す)とを備えている。
この実施の形態2のパラレルプリコーダ回路において、SP回路10aおよび遅延回路10cは、実施の形態1と同様に後述する網構成で接続される。SP回路10a−(i,j)は、i行目のSP回路とは、パラレル入力情報系列Biから遅延回路7c−iを結ぶ信号経路に配置されるSP回路を示す。また、j列目のSP回路とは、遅延回路10c−nの出力とパラレル入力情報系列Biとが入力されるSP回路を0列目と定義し、パラレル入力情報系列Biから数えてj個目のSP回路をj列目のSP回路とする。SP回路が配置される最終列をh列目と定義すると、最終列hは、log2n以上の最も小さい整数になる。
図15は、「n=8」組の場合の、この発明にかかるパラレルプリコーダ回路の実施の形態2の構成を示す図である。図10において、パラレルプリコーダ回路は、SP回路10a(10a−(1,0),10a−(2,1),10a−(3,1),10a−(4,1),10a−(5,1),10a−(6,1),10a−(7,1),10a−(8,1),10a−(3,2),10a−(4,2),10a−(5,2),10a−(6,2),10a−(7,2),10a−(8,2),10a−(5,3),10a−(6,3),10a−(7,3),10a−(8,3)を示す)と、遅延回路(図中ではD)10c(10c−1〜10c−8を示す)とを備えている。
図10においては、SP回路10a−(1,0)は1行目0列目に配置され、SP回路10a−(2,1)は2行目1列目に配置され、SP回路10a−(3,1)は3行目1列目に配置され、SP回路10a−(3,2)は3行目2列目に配置され、SP回路10a−(4,1)は4行目1列目に配置され、SP回路10a−(4,2)は4行目2列目に配置され、SP回路10a−(5,1)は5行目1列目に配置され、SP回路10a−(5,2)は5行目2列目に配置され、SP回路10a−(5,3)は5行目3列目に配置され、SP回路10a−(6,1)は6行目1列目に配置され、SP回路10a−(6,2)は6行目2列目に配置され、SP回路10a−(6,3)は6行目3列目に配置され、SP回路10a−(7,1)は7行目1列目に配置され、SP回路10a−(7,2)は7行目2列目に配置され、SP回路10a−(7,3)は7行目3列目に配置され、SP回路10a−(8,1)は8行目1列目に配置され、SP回路10a−(8,2)は8行目2列目に配置され、SP回路10a−(8,3)は8行目3列目に配置され、3列目が最終列となっている。
つぎに、SP回路10aおよび遅延回路10cを接続する網構成について説明する。k行目1列目のSP回路10a−(k,1)の一方の入力組にはパラレル入力情報系列Bkを接続し、他方の入力組にはパラレル入力情報系列Bk-1を接続する。ただし、2行目1列目のSP回路10a−(2,1)の他方の入力組には、パラレル入力情報系列B1の代わりにSP回路10a−(1,0)の出力組を接続する。なお、kは「2≦k≦n」を満たす整数とする。
k行目m列目のSP回路10a−(k,m)の一方の入力にはSP回路10a−(k−2^(m−1),m−1)の出力組を接続し、他方の入力組にはSP回路10a−(k,m−1)の出力組を接続する。ただし、k−2^(m−1)行目m−1列目にSP回路が配置されていない場合には、k−2^(m−1)行目に配置されているSP回路の中で、最も大きい列番号jを持つj列目のSP回路の出力組を、SP回路10a−(k,m)の他方の入力組に接続する。また、k−2^(m−1)が1より小さい場合には、SP回路を配置しない。なお、mは、「2≦m≦h」を満たす整数である。
i行目の遅延回路10b−iの入力には、i行目に配置されたSP回路の中で、最も大きい列番号jを持つj列目のSP回路の出力組を接続する。ただし、1行目の遅延回路10b−1の入力組には、SP回路10a−(1,0)の出力組を接続する。遅延回路10b−iの出力がパラレル出力情報系列DOiとなる。
つぎに、この発明にかかる実施の形態2のパラレルプリコーダ回路が、先の式(30)を満たしており、DQPSK方式のプリコーダ回路と等価であることを説明する。
1列目のSP回路10a−(k、1)はパラレル入力情報系列Bk,Bk-1によって差動符号化演算を行なった結果を出力し、2列目のSP回路10a−(k、2)はSP回路10a−(k−2,1)およびSP回路10a−(k、1)の出力組によって差動符号化演算を行なった結果を出力する。すなわちSP回路10a−(k、2)はパラレル入力情報系列Bk〜Bk-3によって差動符号化演算を行なった結果に等しい。
図15に示した8ビット並列のパラレルプリコーダ回路においては、1行目0列目のSP回路10a−(1,0)の出力をBB1とし、差動符号化演算子を「*」とすると、2行目1列目のSP回路10a−(2,1)の出力SPO10a−(2,1)は、
SPO10a−(2,1)=BB1*B2 … 式(31−1)
で表すことができ、3行目1列目のSP回路10a−(3,1)の出力SPO10a−(3,1)は、
SPO10a−(3,1)=B2*B3 … 式(31−2)
で表すことができ、4行目1列目のSP回路10a−(4,1)の出力SPO10a−(4,1)は、
SPO10a−(4,1)=B3*B4 … 式(31−3)
で表すことができ、5行目1列目のSP回路10a−(5,1)の出力SPO10a−(5,1)は、
SPO10a−(5,1)=B4*B5 … 式(31−4)
で表すことができ、6行目1列目のSP回路10a−(6,1)の出力SPO10a−(6,1)は、
SPO10a−(6,1)=B5*B6 … 式(31−5)
で表すことができ、7行目1列目のSP回路10a−(7,1)の出力SPO10a−(7,1)は、
SPO10a−(7,1)=B6*B7 … 式(31−6)
で表すことができ、8行目1列目のSP回路10a−(8,1)の出力SPO10a−(8,1)は、
SPO10a−(8,1)=B7*B8 … 式(31−7)
で表すことができる。以下、式(31−1)〜式(31−7)を式(31)ということがある。
また、3行目2列目のSP回路10a−(3,2)の出力SPO10a−(3,2)は、
SPO10a−(3,2)=SPO10a−(1,0)*SPO10a−(3,1)
… 式(32−1)
で表すことができ、4行目2列目のSP回路10a−(4,2)の出力SPO10a−(4,2)は、
SPO10a−(4,2)=SPO10a−(2,1)*SPO10a−(4,1)
… 式(32−2)
で表すことができ、5行目2列目のSP回路10a−(5,2)の出力SPO10a−(5,2)は、
SPO10a−(5,2)=SPO10a−(3,1)*SPO10a−(5,1)
… 式(32−3)
で表すことができ、6行目2列目のSP回路10a−(6,2)の出力SPO10a−(6,2)は、
SPO10a−(6,2)=SPO10a−(4,1)*SPO10a−(6,1)
… 式(32−4)
で表すことができ、7行目2列目のSP回路10a−(7,2)の出力SPO10a−(7,2)は、
SPO10a−(7,2)=SPO10a−(5,1)*SPO10a−(7,1)
… 式(32−5)
で表すことができ、8行目2列目のSP回路10a−(8,2)の出力SPO10a−(8,2)は、
SPO10a−(8,2)=SPO10a−(6,1)*SPO10a−(8,1)
… 式(32−6)
で表すことができる。式(32−1)〜式(32−6)は、式(14)により、
SPO10a−(3,2)=BB1*(B2*B3) … 式(33−1)
SPO10a−(4,2)=(BB1*B2)*(B3*B4) … 式(33−2)
SPO10a−(5,2)=(B2*B3)*(B4*B5) … 式(33−3)
SPO10a−(6,2)=(B3*B4)*(B5*B6) … 式(33−4)
SPO10a−(7,2)=(B4*B5)*(B6*B7) … 式(33−5)
SPO10a−(8,2)=(B5*B6)*(B7*B8) … 式(33−6)
となる。以下、式(33−1)〜式(33−6)を式(33)ということがある。
さらに、3列目のSP回路10a−(k,3)は、SP回路10−(k,2)の出力組およびSP回路10a−(k−4,2)の出力組によって差動符号化演算を行なった果を出力する。SP回路10a−(k,3)の出力組はパラレル入力情報系列Bk〜Bk-7によって差動符号化演算を行なった結果に等しく(図15においては、SP回路10a−(8,3)の出力に相当)、k−7が0以下であるなら(図15のSP回路10a−(5,3)〜10a−(7,3)の出力に相当)パラレル入力情報系列Bk〜B1によって差動符号化演算を行なった結果に等しい。
図15においては、5行目3列目のSP回路10a−(5,3)の出力SPO10a−(5,3)は、
SPO10a−(5,3)=BB1*SPO10a−(5,2) … 式(34−1)
で表すことができ、6行目3列目のSP回路10a−(6,3)の出力SPO10a−(6,3)は、
SPO10a−(6,3)=SPO10a−(2,1)*SPO10a−(6,2)
… 式(34−2)
で表すことができ、7行目3列目のSP回路10a−(7,3)の出力SPO10a−(7,3)は、
SPO10a−(7,3)=SPO10a−(3,2)*SPO10a−(7,2)
… 式(34−3)
で表すことができ、8行目3列目のSP回路10a−(8,3)の出力SPO10a−(8,3)は、
SPO10a−(8,3)=SPO10a−(4,2)*SPO10a−(8,2)
… 式(34−4)
で表すことができる。式(34−1)〜式(34−4)は、式(31)および式(33)により、
SPO10a−(5,3)=BB1*((B2*B3)*(B4*B5))
… 式(35−1)
SPO10a−(6,3)=(BB1*B2)*((B3*B4)*(B5*B6))
… 式(35−2)
SPO10a−(7,3)=(BB1*(B2*B3))*((B4*B5)*(B6
7)) … 式(35−3)
SPO10a−(8,3)=((BB1*B2)*(B3*B4))*((B5*B6)*
(B7*B8)) … 式(35−4)
となる。以下、式(35−1)〜式(35−4)を式(35)ということがある。
SP回路10a−(1,0),10a−(2,1),10a−(3,2),10a−(4,2),10a−(5,3),10a−(6,3),10a−(7,3),10a−(8,3)の出力SPO10a−(1,0),10a−(2,1),10a−(3,2),10a−(4,2),10a−(5,3),10a−(6,3),10a−(7,3),10a−(8,3)は、遅延回路1c−1〜1c−8に入力されて1クロック遅延され、パラレル出力情報系列DO1〜DO8として出力される。また、SP回路10a−(1,0)の出力BB1は、パラレル入力情報系列B1より前のパラレル出力情報系列DDOとパラレル入力情報系列B1とによって差動符号化演算を行なった結果を出力しており、
BB1=B1*DDO … 式(36)
で表すことができる。
したがって、図15に示したパラレルプリコーダ回路のパラレル出力情報系列DO1は、
DO1=B1*DDO … 式(37−1)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO2は式(31−1)および式(36)より、
DO2=(B1*DDO)*B2 … 式(37−2)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO3は式(33−1)および式(36)より、
DO2=(B1*DDO)*(B2*B3) … 式(37−3)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO4は式(33−2)および式(36)より、
DO4=((B1*DDO)*B2)*(B3*B4) … 式(37−4)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO5は式(35−1)および式(36)より、
DO5=(B1*DDO)*((B2*B3)*(B4*B5)) … 式(37−5)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO6は式(35−2)および式(36)より、
DO6=((B1*DDO)*B2)*((B3*B4)*(B5*B6))
… 式(37−6)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO7は式(35−3)および式(36)より、
DO7=((B1*DDO)*(B2*B3))*((B4*B5)*(B6*B7))
… 式(37−7)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO8は式(35−4)および式(36)より、
DO7=((B1*DDO)*B2)*(B3*B4))*((B5*B6)*(B7*B8)) … 式(37−8)
で表すことができる。
先の実施の形態1で説明したように、差動符号化演算において結合側が成立するため、式(37−1)〜式(37−8)は、
DO1=B1*DOO
DO2=B2*(B1*DOO)
DO3=B3*(B2*(B1*DOO))
DO4=B4*(B3*(B2*(B1*DOO)))
DO5=B5*(B4*(B3*(B2*(B1*DOO))))
DO6=B6*(B5*(B4*(B3*(B2*(B1*DOO)))))
DO7=B7*(B6*(B5*(B4*(B3*(B2*(B1*DOO))))))
DO8=B8*(B7*(B6*(B5*(B4*(B3*(B2*(B1*DOO)))))))
で表すことができ、上記式(30)を満たしている。すなわち、この発明にかかる実施の形態2のパラレルプリコーダ回路は、シリアルプリコーダ回路と等価となっている。なお、並列展開の入力組nは、特に2のべき乗である必要はない。
以上説明したように、この実施の形態2においては、0列目の差動符号化演算回路は、n行目の遅延回路の出力組を一方の入力組とし、1行目のパラレル入力情報系列を他方の入力組として差動符号化演算を行ない、k行目1列目の差動符号化演算回路は、k(2≦k≦n,kは整数)行目のパラレル入力情報系列を一方の入力組とし、kの値が2の場合には前記0列目の差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組とし、kの値が2より大きい場合にはk−1行目のパラレル入力情報系列を他方の入力組として差動符号化演算を行ない、k行目m列目の差動符号化演算回路は、k−2^(m−1)(2≦m≦h,mは整数であって、hは、log2n以上の最も小さい整数)が1以上の場合に、k行目m−1列目の差動符号化演算回路の出力組と、k−2^(m−1)行目m−1列目の差動符号化演算回路の出力組とを入力組とし、k−2^(m−1)行目m−1列目に差動符号化演算回路が配置されていない場合には、k行目m−1列目の差動符号化演算回路の出力組と、k−2^(m−1)行目に配置されている差動符号化演算回路の中で、最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組とを入力組として差動符号化演算を行ない、1〜n行目の遅延回路は、1〜n行目それぞれに配置されている差動符号化演算回路の中で最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力を遅延させて、1〜n行目のパラレル出力情報系列とするようにしている。
すなわち、この実施の形態2のパラレルプリコーダ回路は、複数のグループに分けて差動符号化演算を行い、それらを何段かに分けてさらに差動符号化演算を行なうように構成しているため、回路の遅延が小さいパラレルプリコーダ回路を得ることができる。具体的には、この実施の形態2においては、SP回路の遅延を1段とすると、最大遅延をlog2n+1段に抑えることができる。また、回路規模は、n×(log2n)規模サイズに収めることができる。
実施の形態3.
図16を用いてこの発明にかかる実施の形態3を説明する。この発明にかかる実施の形態3のパラレルプリコーダ回路は、DQPSK方式に適用されるものであり、同相成分(I系)の信号bIおよび直行成分(Q系)の信号bQからなる2ビットの情報系列を1組とするn(2≦n,nは整数)組のパラレル入力情報系列B1(bI,bQ)〜Bn(bI,bQ)から、I系の信号dIおよびQ系の信号dQからなる2ビットの情報系列を1組とするn組のパラレル出力情報系列DO1(dI,dQ)〜DOn(dI,dQ)を算出する。
この実施の形態3のパラレルプリコーダ回路は、2組の入力信号に基づいて差動符号化演算を行なうSP回路12a(12a−(i,j)を示す)回路と、フリップフロップなどで構成され、入力された信号を単位時間遅延させて出力する遅延回路12c(12c−1〜12c−nを示す)とを備えている。
この実施の形態3のパラレルプリコーダ回路において、SP回路12aおよび遅延回路12bは、実施の形態1と同様に後述する網構成で接続される。i行目のSP回路とは、パラレル入力情報系列Biから遅延回路12b−iを結ぶ信号経路に配置されるSP回路を示す。また、j列目のSP回路とは、遅延回路12b−nの出力とパラレル入力情報系列B1とが入力されるSP回路を0列目と定義し、パラレル入力情報系列B1から数えてj個目のSP回路をj列目のSP回路とする。SP回路が配置される最終列をh列目と定義し、hhをlog2n以上の最も小さい整数とすると、最終列hは、「h=2×hh−1」を満たす整数となる。
図16は、「n=16」の場合の、この発明にかかるパラレルプリコーダ回路の実施の形態3の構成を示す図である。図15において、パラレルプリコーダ回路は、SP回路12a(12a−(1,0),12a−(2,1),12a−(4,1),12a−(6,1),12a−(8,1),12a−(10,1),12a−(12,1),12a−(14,1),12a−(16,1),12a−(4,2),12a−(8,2),12a−(12,2),12a−(16,2),12a−(8,3),12a−(16,3),12a−(16,4),12a−(12,5),12a−(6,6),12a−(10,6),12a−(14,6),12a−(3,7),12a−(5,7),12a−(7,7),12a−(9,7),12a−(11,7),12a−(13,7),12a−(15,7)を示す)と、遅延回路(図中ではD)12c(12c−1〜12c−16を示す)とを備えている。
図16においては、SP回路12a−(1,0)は1行目0列目に配置され、SP回路12a−(2,1)は2行目1列目に配置され、SP回路12a−(3,7)は3行目7列目に配置され、SP回路12a−(4,1)は4行目1列目に配置され、SP回路12a−(4,2)は4行目2列目に配置され、SP回路12a−(5,7)は5行目7列目に配置され、SP回路12a−(6,1)は6行目1列目に配置され、SP回路12a−(6,6)は6行目6列目に配置され、SP回路12a−(7,7)は7行目7列目に配置され、SP回路12a−(8,1)は8行目1列目に配置され、SP回路12a−(8,2)は8行目2列目に配置され、SP回路12a−(8,3)は8行目3列目に配置され、SP回路12a−(9,7)は9行目7列目に配置され、SP回路12a−(10,1)は10行目1列目に配置され、SP回路12a−(10,6)は10行目6列目に配置され、SP回路12a−(11,7)は11行目7列目に配置され、SP回路12a−(12,1)は12行目1列目に配置され、SP回路12a−(12,2)は12行目2列目に配置され、SP回路12a−(12,5)は12行目5列目に配置され、SP回路12a−(13,7)は13行目7列目に配置され、SP回路12a−(14,1)は14行目1列目に配置され、SP回路12a−(14,6)は14行目6列目に配置され、SP回路12a−(15,7)は15行目7列目に配置され、SP回路12a−(16,1)は16行目1列目に配置され、SP回路12a−(16,2)は16行目2列目に配置され、SP回路12a−(16,3)は16行目3列目に配置され、SP回路12a−(16,4)は16行目4列目に配置され、7列目が最終列となっている。
つぎに、SP回路12aおよび遅延回路12bを接続する網構成について説明する。2k行目1列目のSP回路12a−(2k,1)の一方の入力組には、パラレル入力系列B2kを接続し、他方の入力組にはパラレル入力系列B2k-1を接続する。ただし、2行目1列目のSP回路12a−(2,1)の他方の入力組には、パラレル入力系列B1の代わりにSP回路12a−(1,0)の出力を接続する。なお、kは「1≦k≦n/2」を満たす整数とする。
(2^m)×k行目m列目のSP回路12a−((2^m)×k,m)の一方の入力組には、SP回路12a−((2^m)×k−2^(m−1),m−1)の出力組を接続し、他方の入力組にはSP回路12a−((2^m)×k,m−1)の出力組を接続する。ただし、(2^m)×k−2^(m−1)行目m−1列目にSP回路が配置されていない場合は、SP回路を配置しない。たとえば、図16ではk=1、m=3のSP回路12a−(8,3)の一方の入力組にはSP回路12a−(4,2)の出力組を接続し、他方の入力組はSP回路12a−(8,2)の出力組を接続する。なお、mは「2≦m≦hh」を満たす整数とする。図16においては、hhは「4」である。
また、mが、hh+1≦m≦2×hh−1となるm列目のSP回路については、次のように接続する。2^hh−(2kk−1)×2^(2hh−m−1)行目m列目のSP回路12a−(2^hh−(2kk−1)×2^(2hh−m−1)、m)の一方の入力組には、2^hh−(2kk−1)×2^(2hh−m−1)行目に配置されているSP回路の中で、最も大きい列番号jを持つj列目のSP回路の出力組を接続し、他方の入力組には、2^hh−2kk×2^(2hh−m−1)行目に配置されているSP回路の中で、最も大きい列番号を持つj列目のSP回路の出力組を接続する。なお、kkは「1≦kk≦2^(m−hh)−1」を満たす整数とする。たとえば、図16においては、kk=1、m=6となるSP回路12a−(14,6)の一方の入力組にはSP回路12a−(12,5)の出力組を接続し、他方の入力組には、SP回路12a−(14,1)の出力組を接続する。
i行目の遅延回路12b−iの入力組に、i行目に配置されているSP回路の中で、最も大きい列番号jを持つj列目のSP回路の出力組を接続する。ただし、1行目の遅延回路12b−1の入力組には、SP回路12a−(1,0)の出力組を接続する。遅延回路12b−iの出力組がパラレル出力情報系列Oiとなる。
つぎに、この発明にかかる実施の形態3のパラレルプリコーダ回路が、先の式(30)を満たしており、DQPSK方式のプリコーダ回路と等価であることを説明する。
まず、図16において、各行のhh列目までに配置されるSP回路の出力について説明する。1行目0列目のSP回路12a−(1,0)の出力をBB1とし、差動符号化演算の演算子を「*」とすると、2行目1列目のSP回路12a−(2,1)の出力SPO12a−(2,1)は、
SPO12a−(2,1)=BB1*B2 … 式(38−1)
で表すことができ、4行目1列目のSP回路12a−(4,1)の出力SPO12a−(4,1)は、
SPO12a−(4,1)=B3*B4 … 式(38−2)
で表すことができ、6行目1列目のSP回路12a−(6,1)の出力SPO12a−(6,1)は、
SPO12a−(6,1)=B5*B6 … 式(38−3)
で表すことができ、8行目1列目のSP回路12a−(8,1)の出力SPO12a−(8,1)は、
SPO12a−(8,1)=B7*B8 … 式(38−4)
で表すことができ、10行目1列目のSP回路12a−(10,1)の出力SPO12a−(10,1)は、
SPO12a−(10,1)=B9*B10 … 式(38−5)
で表すことができ、12行目1列目のSP回路12a−(12,1)の出力SPO12a−(12,1)は、
SPO12a−(12,1)=B11*B12 … 式(38−6)
で表すことができ、14行目1列目のSP回路12a−(14,1)の出力SPO12a−(14,1)は、
SPO12a−(14,1)=B13*B14 … 式(38−7)
で表すことができ、16行目1列目のSP回路12a−(16,1)の出力SPO12a−(16,1)は、
SPO12a−(16,1)=B15*B16 … 式(38−8)
で表すことができる。以下、式(38−1)〜式(38−8)を式(38)ということがある。
また、4行目2列目のSP回路12a−(4,2)の出力SPO12a−(4,2)は、
SPO12a−(4,2)=SPO12a−(2,1)*SPO12a−(4,1)
… 式(39−1)
で表すことができ、8行目2列目のSP回路12a−(8,2)の出力SPO12a−(8,2)は、
SPO12a−(8,2)=SPO12a−(6,1)*SPO12a−(8,1)
… 式(39−2)
で表すことができ、12行目2列目のSP回路12a−(12,2)の出力SPO12a−(12,2)は、
SPO12a−(12,2)=SPO12a−(10,1)*SPO12a−(12,1) … 式(39−3)
で表すことができ、16行目2列目のSP回路12a−(16,2)の出力SPO12a−(16,2)は、
SPO12a−(16,2)=SPO12a−(14,1)*SPO12a−(16,1) … 式(39−4)
で表すことができる。式(39−1)〜式(39−4)は、式(38)により、
SPO12a−(4,2)=(BB1*B2)*(B3*B4) … 式(40−1)
SPO12a−(8,2)=(B5*B6)*(B7*B8) … 式(40−2)
SPO12a−(12,2)=(B9*B10)*(B11*B12) … 式(40−3)
SPO12a−(16,2)=(B13*B14)*(B15*B16) … 式(40−4)
となる。以下、式(40−1)〜式(40−4)を式(40)ということがある。
また、8行目3列目のSP回路12a−(8,3)の出力SPO12a−(8,3)は、
SPO12a−(8,3)=SPO12a−(4,2)*SPO12a−(8,2)
… 式(41−1)
で表すことができ、16行目3列目のSP回路12a−(16,3)の出力SPO12a−(16,3)は、
SPO12a−(16,3)=SPO12a−(12,2)*SPO12a−(16,2) … 式(41−2)
で表すことができる。式(41−1)および式(41−2)は、式(40)により、
SPO12a−(8,3)=((BB1*B2)*(B3*B4))*((B5*B6)*
(B7*B8)) … 式(42−1)
SPO12a−(16,3)=((B9*B10)*(B11*B12))*
((B13*B14)*(B15*B16))
… 式(42−2)
となる。以下、式(42−1)および式(42−2)を式(42)ということがある。
16行目4列目のSP回路12a−(16,4)の出力SPO12a−(16,4)は、
SPO12a−(16,4)=SPO12a−(8,3)*SPO12a−(16,3)
で表すことができ、式(42)により、
SPO12a−(16,4)=(((BB1*B2)*(B3*B4))*((B5*B6)*(B7*B8)))*(((B9*B10)*(B11*B12))*((B13*B14)*(B15*B16))) … 式(43)
となる。
つぎに、hh列目以降に配置されるSP回路の出力について説明する。12行目5列目のSP回路12a−(12,5)の出力SPO12a−(12,5)は、
SPO12a−(12,5)=SPO12a−(8,3)*SPO12a−(12,2)
で表すことができ、式(40)および式(42)により、
SPO12a−(12,5)=(((BB1*B2)*(B3*B4))*((B5*B6)*(B7*B8)))*((B9*B10)*(B11*B12)) … 式(44)
となる。
6行目6列目のSP回路12a−(6,6)の出力SPO12a−(6,6)は、
SPO12a−(6,6)=SPO12a−(4,2)*SPO12a−(6,1)
… 式(45−1)
で表すことができ、10行目6列目のSP回路12a−(10,6)の出力SPO12a−(10,6)は、
SPO12a−(10,6)=SPO12a−(8,3)*SPO12a−(10,1)
… 式(45−2)
で表すことができ、14行目6列目のSP回路12a−(14,6)の出力SPO12a−(14,6)は、
SPO12a−(14,6)=SPO12a−(12,5)*SPO12a−(14,1) … 式(45−3)
で表すことができる。式(45−1)〜式(45−3)は、式(38)、式(40)、および式(42)により、
SPO12a−(6,6)=((BB1*B2)*(B3*B4))*(B5*B6
… 式(46−1)
SPO12a−(10,6)=(((BB1*B2)*(B3*B4))*((B5*B6)*(B7*B8)))*(B9*B10) … 式(46−2)
SPO12a−(14,6)=((((BB1*B2)*(B3*B4))*((B5*B6)*(B7*B8)))*((B9*B10)*(B11*B12)))*(B13*B14
… 式(46−3)
となる。以下、式(46−1)〜式(46−3)を式(46)とよぶことがある。
3行目7列目のSP回路12a−(3,7)の出力SPO12a−(3,7)は、
SPO12a−(3,7)=SPO12a−(2,1)*B3 … 式(47−1)
で表すことができ、5行目7列目のSP回路12a−(5,7)の出力SPO12a−(5,7)は、
SPO12a−(5,7)=SPO12a−(4,2)*B5 … 式(47−2)
で表すことができ、7行目7列目のSP回路12a−(7,7)の出力SPO12a−(7,7)は、
SPO12a−(7,7)=SPO12a−(6,6)*B7 … 式(47−3)
で表すことができ、9行目7列目のSP回路12a−(9,7)の出力SPO12a−(9,7)は、
SPO12a−(9,7)=SPO12a−(8,3)*B9 … 式(47−4)
で表すことができ、11行目7列目のSP回路12a−(11,7)の出力SPO12a−(11,7)は、
SPO12a−(11,7)=SPO12a−(10,6)*B11 … 式(47−5)
で表すことができ、13行目7列目のSP回路12a−(13,7)の出力SPO12a−(13,7)は、
SPO12a−(13,7)=SPO12a−(12,5)*B13 …式(47−6)
で表すことができ、15行目7列目のSP回路12a−(15,7)の出力SPO12a−(15,7)は、
SPO12a−(15,7)=SPO12a−(14,6)*B15 …式(47−7)
で表すことができる。式(47−1)〜式(47−7)は、式(38)、式(40)、式(42)、式(44)、および式(46)により、
SPO12a−(3,7)=(BB1*B2)*B3 … 式(48−1)
SPO12a−(5,7)=((BB1*B2)*(B3*B4))*B5
… 式(48−2)
SPO12a−(7,7)=(((BB1*B2)*(B3*B4))*(B5*B6))*B7 … 式(48−3)
SPO12a−(9,7)=(((BB1*B2)*(B3*B4))*((B5*B6)*(B7*B8)))*B9 … 式(48−4)
SPO12a−(11,7)=((((BB1*B2)*(B3*B4))*((B5*B6)*(B7*B8)))*(B9*B10))*B11 … 式(48−5)
SPO12a−(13,7)=((((BB1*B2)*(B3*B4))*((B5*B6)*(B7*B8)))*((B9*B10)*(B11*B12)))*B13
… 式(48−6)
SPO12a−(15,7)=((((BB1*B2)*(B3*B4))*((B5*B6)*(B7*B8))*((B9*B10)*(B11*B12)))*(B13*B14))*B15 … 式(48−7)
となる。以下、式(48−1)〜式(48−7)を式(48)ということがある。
SP回路12a−(1,0),12a−(2,1),12a−(3,7),12a−(4,2),12a−(5,7),12a−(6,6),12a−(7,7),12a−(8,3),12a−(9,7),12a−(10,6),12a−(11,7),12a−(12,5),12a−(13,7),12a−(14,6),12a−(15,7),12a−(16,4)の出力SPO12a−(1,0),12a−(2,1),12a−(3,7),12a−(4,2),12a−(5,7),12a−(6,6),12a−(7,7),12a−(8,3),12a−(9,7),12a−(10,6),12a−(11,7),12a−(12,5),12a−(13,7),12a−(14,6),12a−(15,7),12a−(16,4)は、遅延回路1c−1〜1c−16に入力されて1クロック遅延され、パラレル出力情報系列DO1〜DO16として出力される。また、SP回路12a−(1,0)の出力BB1は、パラレル入力情報系列B1より前のパラレル出力情報系列DDOとパラレル入力情報系列B1とによって差動符号化演算を行なった結果を出力しており、
BB1=B1*DDO … 式(49)
で表すことができる。
したがって、図16に示したパラレルプリコーダ回路のパラレル出力情報系列DO1は、
DO1=B1*DDO … 式(50−1)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO2は式(38−1)および式(49)より、
DO2=(B1*DDO)*B2 … 式(50−2)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO3は式(48−1)および式(49)より、
DO3=((B1*DDO)*B2)*B3 … 式(50−3)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO4は式(48−1)および式(49)より、
DO4=((B1*DDO)*B2)*(B3*B4) … 式(50−4)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO5は式(48−1)および式(49)より、
DO5=((B1*DDO)*B2)*(B3*B4))*B5 … 式(50−5)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO6は式(46−1)および式(49)より、
DO6=(((B1*DDO)*B2)*(B3*B4))*((B5*B6)*
(B7*B8)))*(B9*B10) … 式(50−6)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO7は式(48−3)および式(49)より、
DO7=(((B1*DDO)*B2)*(B3*B4))*(B5*B6))*B7
… 式(50−7)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO8は式(42−3)および式(49)より、
DO8=(((B1*DDO)*B2)*(B3*B4))*((B5*B6)*
(B7*B8)) … 式(50−8)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO9は式(48−4)および式(49)より、
DO9=(((B1*DDO)*B2)*(B3*B4))*((B5*B6)*
(B7*B8)))*B9 … 式(50−9)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO10は式(46−2)および式(49)より、
DO10=((((B1*DDO)*B2)*(B3*B4))*((B5*B6)*
(B7*B8)))*(B9*B10) … 式(50−10)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO11は式(48−5)および式(49)より、
DO11=(((((B1*DDO)*B2)*(B3*B4))*((B5*B6)*(B7*B8)))*(B9*B10))*B11 … 式(50−11)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO12は式(44)および式(49)より、
DO12=((((B1*DDO)*B2)*B2)*(B3*B4))*((B5*B6)*(B7*B8)))*((B9*B10)*(B11*B12))
… 式(50−12)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO13は式(48−6)および式(49)より、
DO13=((((B1*DDO)*B2)*(B3*B4))*((B5*B6)*
(B7*B8)))*((B9*B10)*(B11*B12)))*B13
… 式(50−13)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO14は式(46−3)および式(49)より、
DO13=(((((B1*DDO)*B2)*(B3*B4))*
((B5*B6)*(B7*B8)))*((B9*B10)*
(B11*B12)))*(B13*B14) … 式(50−14)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO15は式(48−7)および式(49)より、
DO15=(((((B1*DDO)*B2)*(B3*B4))*((B5*B6)*
(B7*B8))*((B9*B10)*(B11*B12)))*
(B13*B14))*B15 … 式(50−15)
で表すことができ、パラレル出力情報系列DO16は式(43)および式(49)より、
DO16=((((B1*DDO)*B2)*(B3*B4))*((B5*B6)*
(B7*B8)))*(((B9*B10)*(B11*B12))*
((B13*B14)*(B15*B16))) … 式(50−16)
で表すことができる。
先の実施の形態1で説明したように、差動符号化演算において結合側が成立するため、式(50−1)〜式(50−16))は、
DO1=B1*DOO
DO2=B2*(B1*DOO)
DO3=B3*(B2*(B1*DOO))
DO4=B4*(B3*(B2*(B1*DOO)))
DO5=B5*(B4*(B3*(B2*(B1*DOO))))
DO6=B6*(B5*(B4*(B3*(B2*(B1*DOO)))))
DO7=B7*(B6*(B5*(B4*(B3*(B2*(B1*DOO))))))
DO8=B8*(B7*(B6*(B5*(B4*(B3*(B2*(B1*DOO))))) ))
DO9=B9*(B8*(B7*(B6*(B5*(B4*(B3*(B2*(B1*DOO) )))))))
DO10=B10*(B9*(B8*(B7*(B6*(B5*(B4*(B3*(B2
(B1*DOO)))))))))
DO11=B11*(B10*(B9*(B8*(B7*(B6*(B5*(B4*(B3
(B2*(B1*DOO))))))))))
DO12=B12*(B11*(B10*(B9*(B8*(B7*(B6*(B5*(B4
(B3*(B2*(B1*DOO)))))))))))
DO13=B13*(B12*(B11*(B10*(B9*(B8*(B7*(B6*(B5
(B4*(B3*(B2*(B1*DOO))))))))))))
DO14=B14*(B13*(B12*(B11*(B10*(B9*(B8*(B7*(B6
(B5*(B4*(B3*(B2*(B1*DOO)))))))))))))
DO15=B15*(B14*(B13*(B12*(B11*(B10*(B9*(B8
(B7*(B6*(B5*(B4*(B3*(B2*(B1*DOO)))))))
)))))))
DO16=B16*(B15*(B14*(B13*(B12*(B11*(B10*(B9
(B8*(B7*(B6*(B5*(B4*(B3*(B2*(B1*DOO)))
))))))))))))
で表すことができ、上記式(30)を満たしている。すなわち、この発明にかかる実施の形態3のパラレルプリコーダ回路は、シリアルプリコーダ回路と等価となっている。
以上説明したように、この実施の形態3においては、0列目の差動符号化演算回路は、n行目の遅延回路の出力組を一方の入力組とし、1行目のパラレル入力情報系列を他方の入力組として差動符号化演算を行ない、2k行目1列目の差動符号化演算回路は、2k(1≦k≦n/2,kは整数)行目のパラレル入力情報系列を一方の入力組とし、kの値が1である場合には前記0列目の差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組とし、kの値が1より大きい場合には2k−1行目のパラレル入力情報系列を他方の入力組として差動符号化演算を行ない、(2^m)×k行目m列目の差動符号化演算回路は、(2^m)×k−2^(m−1)(2≦m≦hh,mは整数であって、hhは、最終列h=2×hh−1を満たし、かつlog2n以上の最も小さい整数)が1以上であって、かつ(2^m)×kがn以下の場合、(2^m)×k行目m−1列目の差動符号化演算回路の出力組と、(2^m)×k−2^(m−1)行目m−1列目の差動符号化演算回路の出力組とを入力組として差動符号化演算を行ない、2^hh−(2kk−1)×2^(2hh−m−1)行目m列目の差動符号化演算回路は、mの値がhh以上であってかつ2×hh−1以下の場合に、2^hh−(2kk−1)×2^(2hh−m−1)行目(1≦kk,kkは整数)に配置されている差動符号化演算回路の中で最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組と、2^hh−2kk×2^(2hh−m−1)行目に配置されている差動符号化演算回路の中で最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組とを入力組として差動符号化演算を行ない、1〜n行目の遅延回路は、1〜n行目それぞれに配置されている差動符号化演算回路の中で最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力を遅延させて、1〜n行目のパラレル出力情報系列とするようにしている。
すなわち、この実施の形態3のパラレルプリコーダ回路は、複数のグループに分けて差動符号化演算を行い、それらを何段かに分けてさらに差動符号化演算を行なうように構成しているため、回路の遅延が小さいパラレルプリコーダ回路を得ることができる。具体的には、この実施の形態3においては、SP回路の遅延を1段とすると、最大遅延を2×(log2n)−1段に抑えることができる。また、回路規模は、n×(log2n)規模サイズに収めることができる。
実施の形態4.
図17を用いてこの発明の実施の形態4を説明する。上述した実施の形態1〜3では、パラレルプリコーダ回路が算出するパラレル出力情報系列の前に遅延回路を配置するようにしたが、この実施の形態4のパラレルプリコーダ回路は、パラレル出力情報系列から前段のSP回路へのフィードバックを行っているn行目の遅延回路以外の遅延回路の中で、シリアル伝送時に時系列上で最も古いデータを出力するものから連続して削除するものである。
図17は、この発明にかかるパラレルプリコーダ回路の実施の形態4の構成を示す図である。図17に示したパラレルプリコーダ回路は、先の図1に示した実施の形態1のパラレルプリコーダ回路から、パラレル出力情報系列DO1に接続されるシリアル伝送時に時系列上で最も古いデータを出力する遅延回路1c−1から7ビット連続した遅延回路1c−1〜1c−7が削除されている。図1に示した実施の形態1のパラレルプリコーダ回路と同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
実施の形態1〜3のパラレルプリコーダ回路において、フィードバックを掛けている遅延回路から出力されるデータは、パラレル出力情報系列の中で最も新しいデータ、すなわち多重後のシリアル伝送時には一番最後に伝送されるデータであり、他の遅延回路からの出力がその前のn−1組分に相当する。n組の入力によるパラレルプリコーダ回路内の動作クロックはn/F[Hz]であり、遅延回路を取り除くことにより1クロック分の遅延回路前段のデータはn組分新しいデータとなる。
図17においては、図1に示した遅延回路1c−1〜1c−7を取り除くことにより、パラレル出力情報系列DO1〜DO7はシリアル伝送時に遅延回路1c−8から出力されるデータの後ろに続く2ビット7組のデータになる。このためパラレルプリコーダ回路の後段に配置される多重化回路において、パラレルプリコーダ回路の遅延回路1c−8からのパラレル出力譲歩系列DO8をシリアル伝送時に最も早く伝送し、つぎにパラレル出力情報系列DO1、パラレル出力情報系列DO2、…、パラレル出力情報系列DO7の順に出力するようにすれば、図1に示したパラレルプリコーダ回路を用いた場合と比較して、伝送速度F[Hz]における1クロック単位時間でn−1クロック速くデータ出力されるだけである。
以上説明したように、この実施の形態4のパラレルプリコーダ回路は、0列目の差動符号化演算回路は、n行目の遅延回路の出力組を一方の入力組とし、1行目のパラレル入力情報系列を他方の入力組として差動符号化演算を行ない、2k(1≦k≦n/2,kは整数)行目1列目の差動符号化演算回路は、k行目のパラレル入力情報系列を一方の入力組とし、kの値が1の場合には前記0列目の差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組とし、kの値が1より大きい場合には2k−1行目のパラレル情報系列を他方の入力組として差動符号化演算を行い、2k行目m(2≦m≦h−1,mは整数であって、hは、log2n+1以上の最も小さい整数)列目の差動符号化演算回路は、2k−2^(m−1)が1以上の場合に、2k行目m−1列目の差動符号化演算回路の出力組を一方の入力組とし、2k−2^(m−1)行目m−1列目に差動符号化演算回路が配置されている場合には前記2k−2^(m−1)行目m−1列目の差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組とし、2k−2^(m−1)行目m−1列目に差動符号化演算回路が配置されていない場合には2k−2^(m−1)行目に配置されている差動符号化演算回路の中で、最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組として差動符号化演算を行ない、2k−1行目h列目の差動符号化演算回路は、2k−1行目のパラレル入力情報系列を一方の入力組とし、2k−2行目に配置されている差動符号化演算回路の中で、最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組として差動符号化演算を行ない、n行目の遅延回路は、n行目に配置されている差動符号化演算回路の中で最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を遅延させ、1〜n−1行目に配置されている差動符号化演算回路の中でそれぞれ最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を1〜n−1行目のパラレル出力情報系列とし、n行目の遅延回路の出力組をn行目のパラレル出力情報系列とするようにしている。
すなわち、この実施の形態4のパラレルプリコーダ回路は、複数のグループに分けてEXOR演算を行い、それらを何段かに分けてさらにEXOR演算でまとめるように構成するとともに、1行目0列目のEXOR回路にフィードバックするn行目のパラレル出力のみを遅延させるようにしているため、回路の遅延が小さく、かつ回路規模の小さいパラレルプリコーダを得ることができる。
具体的には、実施の形態1のパラレルプリコーダ回路と比較して、n−1個分の遅延回路が削減されており、パラレル入出力のビット数が大きくなるほど回路規模を削減することができる。
なお、この実施の形態4では、先の実施の形態1のパラレルプリコーダ回路において、遅延回路1c−1〜1c−7を削除した場合を例に挙げて説明したが、実施の形態2および3のパラレルプリコーダ回路においても、1〜n−1行目に配置されている遅延回路を削除しても同様の効果が得られることはいうまでもない。また、この実施の形態4では、遅延回路をn組目のみに配置するようにしたが、i(1≦i≦n−1)〜n組目、すなわちn組目に連続する組分の遅延回路を備えるようにしても同様の効果を得ることができる。
実施の形態5.
図18および図19を用いてこの発明の実施の形態5を説明する。上述した実施の形態1〜4では、1クロック前のパラレル出力の中で、最も新しいデータを保持する遅延回路の出力をフィードバックして、パラレル入力情報系列の中で最も古いパラレル入力情報系列と差動符号化演算を行なうようにした。この実施の形態5では、全てのパラレル入力情報系列と遅延回路の出力との差動符号化演算を行なってフィードバックループを構成するものである。
図18は、「n=8」の場合の、この発明にかかるパラレルプリコーダ回路の実施の形態5の構成を示す図である。図18に示したパラレルプリコーダ回路は、先の図1に示したパラレルプリコーダ回路のSP回路1a−(8,1),1a−(8,2),1a−(8,3)および遅延回路1c−8の代わりに、n+1入力組のSP回路14a−(8,0)および遅延回路14c−8を備えている。すなわち、この実施の形態5のパラレルプリコーダ回路は、実施の形態1のパラレルプリコーダ回路とは、8組目(8行目)に配置されるSP回路の構成のみが異なっている。図1に示した実施の形態1のパラレルプリコーダ回路と同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
つぎに、この実施の形態5のパラレルプリコーダ回路の網構成について説明する。1行目からn−1行目までのSP回路および遅延回路は実施の形態1と同様に接続する。n行目のn+1入力組SP回路、図18においては、9入力組のSP回路14a−(8,0)の入力組にはパラレル入力情報系列B1〜B8と、遅延回路14c−8の出力組を接続し、遅延回路14c−8の出力組をパラレル出力情報系列DO8とする。遅延回路14c−8の入力組にはSP回路14a−(8,0)の出力組を接続する。また、1行目0列目のSP回路14a−(1,0)の一方の入力組にはパラレル入力情報系列B1を接続し、他方の入力組には遅延回路14c−8の出力組を接続する。
図19は、図18に示したSP回路14a−(8,0)および遅延回路14c−8の構成を示す図である。多入力組(この場合は、9入力組)のSP回路14a−(8,0)は、図19に示すように、パラレル入力情報系列B1〜B8の差動符号化演算を2入力組のSP回路を組み合わせて実現する。
図19において、n+1(この場合は、9)入力組のSP回路14a−(8,0)は、ツリー状に構成した2入力組のSP回路にパラレル入力情報系列B1〜B8を入力して得られる出力組と、遅延回路14c−8の出力組とを差動符号化演算して出力する構成となっている。この時、パラレル出力情報系列DO8は、先の式(30)に示されるパラレル出力情報系列Onを満たしている。
実施の形態1〜4のパラレルプリコーダ回路は、複数のグループに分けて差動符号化演算を行い、それらを何段かに分けてさらに差動符号化演算でまとめるように構成したが、全てのSP回路は自身が配置される行番号以下にあるSP回路の出力組を利用する。n行目の遅延回路の出力をフィードバックして、1行目0列目のSP回路に入力するが、n行目に配置されているSP回路の出力組が、直接他のパラレル出力情報系列DO1〜DOn-1を生成するために使用されることはない。このため上記のようにパラレル出力情報系列DOnを生成しても、パラレル出力情報系列DO1〜DOn-1は実施の形態1〜4と同様の構成を用いることにより式(30)に示されるパラレルプリコーダ回路の論理式のうち、パラレル出力情報系列DO1〜DOn-1までを満たすことができる。
以上説明したように、この実施の形態5においては、n組目に全てのパラレル入力情報系列とn組目のパラレル出力情報系列との差動符号化演算を行なうn+1入力組のSP回路を備え、このSP回路の出力組を1クロック遅延させた出力組を、1組目のSP回路に接続する構成としているので、回路遅延が小さいパラレルプリコーダ回路を得ることができる。
また、n組目の遅延回路から出力され、再度同一の遅延回路に入力されるフィードバック経路を分離して、フィードバック経路上のSP回路の個数を減らすことにより、SP回路に要求される動作速度を緩和することができる。
実施の形態6.
図20を用いてこの発明の実施の形態6を説明する。実施の形態5では、多入力組のSP回路を用いてフィードバック経路を分離して、SP回路に対する動作速度の要求を緩和した。この実施の形態6では、パイプライン手法を用いてSP回路に対する動作速度の要求を緩和するものである。
先の図18に示した実施の形態5のパラレルプリコーダ回路に、パイプライン用の遅延回路(たとえば、フリップフロップ)を挿入する場合、SP回路の網構成の部分に挿入するフリップフリップと同じ段数のフリップフロップを遅延回路14c−8の後段に挿入するとともに、9入力組のSP回路14a−(8,0)に挿入するフリップフロップと同数のフリップフロップを、パラレル入力情報系列B1〜Bn-1を9入力組のSP回路14a−(8,0)の入力組に分岐した後の経路に挿入して、残りのパラレル入力情報系列B1〜Bn-1の後段に繋げる。
図20は、n=8の場合の、この発明にかかるパラレルプリコーダ回路の実施の形態6の構成を示す図である。図20に示したパラレルプリコーダ回路は、先の図18に示した実施の形態5のパラレルプリコーダ回路に、たとえば、フリップフロップで構成されるパイプライン用の遅延回路(図中ではD)16c(16c−(1,1),16c−(2,1),16c−(3,1),16c−(4,1),16c−(5,1),16c−(6,1),16c−(7,1),16c−(1,2),16c−(2,2),16c−(3,2),16c−(4,2),16c−(5,2),16c−(6,2),16c−(7,2),16c−(8,2)を示す)が追加され、多入力(この場合は、9入力)のSP回路14a−(8,0)の代わりに9入力組のSP回路16a−(8,0)を備えている。
図20においては、9入力組のSP回路16a−(8,0)内部に、パラレル入力情報系列B1〜B8側から数えて2段目のSP回路と3段目のSP回路との間に、フリップフロップなどで構成される1段のパイプライン用の遅延回路(図中ではD)16c−(8,1),16c−(9,1)を挿入する。また、パラレル入力情報系列B1〜B7をSP回路16a−(8,0)の入力に分岐した後に1段の遅延回路16c−(1,1),16c−(2,1),16c−(3,1),16c−(4,1),16c−(5,1),16c−(6,1),16c−(7,1)を挿入する。
また、1〜n−1組目、すなわち1〜7行目の2列目と3列目との間に、1段のパイプライン用の遅延回路16c−(1,2),16c−(2,2),16c−(3,2),16c−(4,2),16c−(5,2),16c−(6,2),16c−(7,2)を挿入するとともに、8組目、すなわち8行目の遅延回路14b−8の後段に遅延回路16c−(8,2)を挿入する。
これにより、全ての信号経路に等しい段数の遅延回路を挿入するようにしているので、パラレルプリコーダ回路内でパラレル出力情報系列DO1〜DOnに加えられる遅延が等しくなり、パラレル出力情報系列DO1〜DOnの相互の位相関係に変化を与えることなく、最大遅延経路を分割することができる。図20においては、パイプライン用の遅延回路を挿入することにより、最大遅延経路上のSP回路を4段から2段に低減させている。このように1クロックで動作すべきSP回路の段数を緩和することができ、SP回路の動作速度への要求を低減することができる。
以上説明したように、この実施の形態6においては、パイプライン用の遅延回路を、回路の動作速度F/n[Hz]で動作可能な直結したSP回路の段数毎に挿入するようにしているため、網構成部分のSP回路の最大遅延経路は、SP回路を1段とすると、n段からlog2n段に低減され、パイプライン用に挿入するフリップフロップの個数自体も(log2n)/nになり、回路規模を小さくすることができる。
実施の形態7.
図21に示したSP回路21―1を用いてこの発明の実施の形態5を説明する。上述した実施の形態1〜6では同相成分(I系)および直行成分(Q系)を2ビット情報系列により変調する直交変調エンコーダに適用するパラレルプリコーダ回路を示したが、この実施の形態6のパラレルプリコーダ回路では、π位相シフト(H系)およびπ/2位相シフト(Q系)を2ビット情報系列により行うエンコーダに適用するものである。
図21は、光通信システムにおいて使用されるDQPSK送信系の一方式の回路の構成を示すブロック図である。図21において、DQPSK送信系の一方式の回路は、プリコーダ21−1と、エンコーダ21−2とを備えている。
エンコーダ21−2は、分布帰還型(DFB)レーザ21−21と、位相変調器2−22,2−23とを備えている。DFBレーザ21−21が発する光は位相変調器21−23,21−24に入力され、プリコーダ21−1の出力、すなわちSP回路21−11の出力dH,dQに基づいて変調され、位相変調器21−22によって0シフト、すなわち変調されないかπシフトが与えられ、位相変調器21−23によって0シフト、すなわち変調されないか(1/2)πシフトされ、伝送路21−27に出力される。
位相変調器21−22,21−23による位相シフトの効果を合せることにより、図2に示すエンコーダ22が与える図7に示す信号空間ダイヤグラムと同様に、(1/2)πシフトずつシフトとした信号位相を得ることができる。図22は、(0、π)、(0、π/2)変調するエンコーダ21−2による信号空間ダイヤグラムである。
図21において、プリコーダ21−1は、入力情報系列(INH,INQ)が入力され出力情報系列(dH,dQ)を出力する。差動符号化演算の論理式の導出は、実施の形態1と同様に式(17)により導かれるが、図22に示した信号空間ダイヤグラムの4つの信号点(0,0),(0,1),(1,0),(1,1)に割り当てる情報系列および位相によって論理式は異なる。
図23は、位相差による差動符号化演算の入出力関係の一例を示す図である。図23においては、図22に示した信号空間ダイヤグラムの信号点(0,0)に位相0を割当て、信号点(0,1)に位相(1/2)πを割当て、信号点(1,0)に位相πを割当て、信号点(1,1)に位相(3/2)πを割当てた場合を示している。
図23において、1T前の送信位相情報Φn-1が「0」の場合、情報源θnが「0」であれば送信位相情報Φnは「0」であり、情報源θnが「(1/2)π」であれば送信位相情報Φnは「(1/2)π」であり、情報源θnが「π」であれば送信位相情報Φnは「π」であり、情報源θnが「(3/2)π」であれば送信位相情報Φnは「(3/2)π」となる。
また、1T前の送信位相情報Φn-1が「(1/2)π」の場合、情報源θnが「0」であれば送信位相情報Φnは「(1/2)π」であり、情報源θnが「(1/2)π」であれば送信位相情報Φnは「π」であり、情報源θnが「π」であれば送信位相情報Φnは「(3/2)π」であり、情報源θnが「(3/2)π」であれば送信位相情報Φnは「0」となる。
1T前の送信位相情報Φn-1が「π」の場合、情報源θnが「0」であれば送信位相情報Φnは「π」であり、情報源θnが「(1/2)π」であれば送信位相情報Φnは「(3/2)π」であり、情報源θnが「π」であれば送信位相情報Φnは「0」であり、情報源θnが「(3/2)π」であれば送信位相情報Φnは「(1/2)π」となる。
また、1T前の送信位相情報Φn-1が「(3/2)π」の場合、情報源θnが「0」であれば送信位相情報Φnは「(3/2)π」であり、情報源θnが「(1/2)π」であれば送信位相情報Φnは「0」であり、情報源θnが「π」であれば送信位相情報Φnは「(1/2)π」であり、情報源θnが「(3/2)π」であれば送信位相情報Φnは「π」となる。
図24は、図23に示した位相をバイナリデータ、すなわち情報系列で示した図である。図24においては、送信位相情報Φn,Φn-1の0に(0,0)を割当て、(1/2)πに(0,1)を割当て、πに(1,0)を割当て、(3/2)πに(1,1)を割当てるとともに、情報源θnの「0」に(0,0)を割当て、(1/2)πに(0,1)を割当て、πに(1,0)を割当て、(3/2)πに(1,1)を割当てた場合を示している。なお、送信位相情報Φnが情報系列DO(dH,dQnであり、送信位相情報Φn-1が情報系列DO(dH,dQn-1であり、情報源θnが情報系列B(bH,bQ)に対応している。
図24に示した入出力関係を満たす差動符号化の論理式においても結合則を満たし、実施の形態1〜6に示した直交変調エンコーダに適用するパラレルプリコーダ回路と同様の効果を持つパラレルプリコーダ回路を得ることができる。
実施の形態8.
図25に示したパラレルプリコーダ回路41を用いてこの発明の実施の形態8を説明する。上述した実施の形態1〜6では同相成分(I系)および直行成分(Q系)を2ビット情報系列により変調する直交変調エンコーダに適用するパラレルプリコーダ回路を、実施の形態7では(0、π)、(0、π/2)変調エンコーダに適用するパラレルプリコーダを示したが、この実施の形態8のパラレルプリコーダ回路では、直交変調エンコーダに適用するパラレルプリコーダ回路に2ビット変換回路25−11〜25−1nを追加することにより、(0、π)、(0、π/2)変調エンコーダに適用するものである。
図25において、パラレルプリコーダ回路41は実施の形態1〜6に示したパラレルプリコーダ回路であり、2ビット論理変換回路25−1iは(dI,dQ)にて構成されるパラレル出力情報系列DOを論理変換して(dI’,dQ’)にて構成されるパラレル出力情報系列DO’を出力する
Figure 0004597820
を満たす論理回路である。2ビット論理変換回路25−11〜25−1nにより先の図9に示した直交変調エンコーダへの入力信号を示すOutを、図24に示した(0、π)、(0、π/2)変調エンコーダへの入力信号に変換することができる。これにより直交変調エンコーダ用のパラレルプリコーダ回路を僅かな回路を加えることにより(0、π)、(0、π/2)変調エンコーダ用のパラレルプリコーダ用に使用できるという効果が得られる。
なお、図25においては、説明を簡単にするために、パラレルプリコーダ回路41と分離回路43との間に2ビット変換回路25−11〜25−1nを配置するようにしたが、パラレルプリコーダ回路41内に2ビット変換回路25−12〜25−1nを備えるようにしてもよい。
以上のように、本発明にかかるパラレルプリコーダ回路は、高速動作が要求される通信システムに有用であり、特に、光DPSK方式を用いた通信システムに適している。
この発明にかかる実施の形態1のパラレルプリコーダ回路の構成の一例を示す図である。 一般的な光DQPSK送受信系の回路の構成を示す図である。 図2に示したプリコーダをパラレルプリコーダ回路で構成する場合のブロック図である。 シリアルプリコーダ回路を単純にパラレル展開したパラレルプリコーダ回路の構成を示す図である。 差動符号化演算において結合則が成立した場合の回路構成の変換を説明するための図である。 差動符号化演算において結合則が成立した場合の回路構成の変換を説明するための図である。 DQPSK方式の信号空間ダイヤグラムを示す図である。 位相差による差動符号化演算の入出力関係の一例を示す図である。 図8に示した位相をバイナリデータで示した図である。 図1に示した差動符号化演算回路の構成の一例を示す論理回路図である。 図1に示した差動符号化演算回路の構成の一例を示す論理回路図である。 図1に示した差動符号化演算回路の構成の一例を示す論理回路図である。 図1に示した差動符号化演算回路の構成の一例を示す論理回路図である。 この発明にかかる実施の形態1のパラレルプリコーダ回路の構成の一例を示す図である。 この発明にかかる実施の形態2のパラレルプリコーダ回路の構成の一例を示す図である。 この発明にかかる実施の形態3のパラレルプリコーダ回路の構成の一例を示す図である。 この発明にかかる実施の形態4のパラレルプリコーダ回路の構成の一例を示す図である。 この発明にかかる実施の形態5のパラレルプリコーダ回路の構成の一例を示す図である。 図18に示した多入力の差動符号化演算回路および遅延回路の構成を示す図である。 この発明にかかる実施の形態6のパラレルプリコーダ回路の構成の一例を示す図である。 光通信システムにおいて使用されるDQPSK送信系の一方式の回路の構成を示すブロック図である。 (0、π)、(0、π/2)変調による信号空間ダイヤグラムを示す図である。 位相差による差動符号化演算の入出力関係の一例を示す図である。 図23に示した位相をバイナリデータで示した図である。 この発明にかかる実施の形態8のパラレルプリコーダ回路を説明するための図である。
符号の説明
1a,10a,12a,14a EXOR回路
1c,10c,12c,14c,16c 遅延回路
21 プリコーダ
22 エンコーダ
23 デコーダ
41 パラレルプリコーダ回路
42 分離回路
43 多重回路

Claims (14)

  1. 2ビットの情報系列を1組とするn(2≦n,nは整数)行のパラレル入力情報系列に差動符号化演算を施してn行のパラレル出力情報系列を出力するパラレルプリコーダ回路であって、
    n行目の遅延回路の出力組を一方の入力組とし、1行目のパラレル入力情報系列を他方の入力組として差動符号化演算を行なう0列目の差動符号化演算回路と、
    2k(1≦k≦n/2,kは整数)行目のパラレル入力情報系列を一方の入力組とし、kの値が1の場合には前記0列目の差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組とし、kの値が1より大きい場合には2k−1行目のパラレル入力情報系列を他方の入力組として差動符号化演算を行なう2k行目1列目の差動符号化演算回路と、
    2k−2^(m−1)(2≦m≦h−1,mは整数であって、hは、log2n+1以上の最も小さい整数)が1以上の場合に、2k行目m−1列目の差動符号化演算回路の出力組を一方の入力組とし、2k−2^(m−1)行目m−1列目に差動符号化演算回路が配置されている場合には前記2k−2^(m−1)行目m−1列目の差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組とし、2k−2^(m−1)行目m−1列目に差動符号化演算回路が配置されていない場合には2k−2^(m−1)行目に配置されている差動符号化演算回路の中で、最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組として差動符号化演算を行なう2k行目m列目の差動符号化演算回路と、
    2k−1行目のパラレル入力情報系列を一方の入力組とし、2k−2行目に配置されている差動符号化演算回路の中で、最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組として差動符号化演算を行なう2k−1行目h列目の差動符号化演算回路と、
    n行目に配置されている差動符号化演算回路の中で最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を遅延させる前記n行目の遅延回路と、
    を備え、
    1〜n−1行目に配置されている差動符号化演算回路の中で、それぞれ最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を1〜n−1行目のパラレル出力情報系列とし、前記n行目の遅延回路の出力組をn行目のパラレル出力情報系列とすること、
    を特徴とするパラレルプリコーダ回路。
  2. 2ビットの情報系列を1組とするn(2≦n,nは整数)行のパラレル入力情報系列に差動符号化演算を施してn行のパラレル出力情報系列を出力するパラレルプリコーダ回路であって、
    n行目の遅延回路の出力組を一方の入力組とし、1行目のパラレル入力情報系列を他方の入力組として差動符号化演算を行なう0列目の差動符号化演算回路と、
    k(2≦k≦n,kは整数)行目のパラレル入力情報系列を一方の入力組とし、kの値が2の場合には前記0列目の差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組とし、kの値が2より大きい場合にはk−1行目のパラレル入力情報系列を他方の入力組として差動符号化演算を行なうk行目1列目の差動符号化演算回路と、
    k−2^(m−1)(2≦m≦h,mは整数であって、hは、log2n以上の最も小さい整数)が1以上の場合に、k行目m−1列目の差動符号化演算回路の出力組と、k−2^(m−1)行目m−1列目の差動符号化演算回路の出力組とを入力組とし、k−2^(m−1)行目m−1列目に差動符号化演算回路が配置されていない場合には、k行目m−1列目の差動符号化演算回路の出力組と、k−2^(m−1)行目に配置されている差動符号化演算回路の中で、最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組とを入力組として差動符号化演算を行なうk行目m列目の差動符号化演算回路と、
    n行目に配置されている差動符号化演算回路の中で最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力を遅延させる前記n行目の遅延回路と、
    を備え、
    1〜n−1行目に配置されている差動符号化演算回路の中で、それぞれ最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を1〜n−1行目のパラレル出力情報系列とし、前記n行目の遅延回路の出力組をn行目のパラレル出力情報系列とすること、
    を特徴とするパラレルプリコーダ回路。
  3. 2ビットの情報系列を1組とするn(2≦n,nは整数)行のパラレル入力情報系列に差動符号化演算を施してn行のパラレル出力情報系列を出力するパラレルプリコーダ回路であって、
    n行目の遅延回路の出力組を一方の入力組とし、1行目のパラレル入力情報系列を他方の入力組として差動符号化演算を行なう0列目の差動符号化演算回路と、
    2k(1≦k≦n/2,kは整数)行目のパラレル入力情報系列を一方の入力組とし、kの値が1である場合には前記0列目の差動符号化演算回路の出力組を他方の入力組とし、kの値が1より大きい場合には2k−1行目のパラレル入力情報系列を他方の入力組として差動符号化演算を行なう2k行目1列目の差動符号化演算回路と、
    (2^m)×k−2^(m−1)(2≦m≦hh,mは整数であって、hhは、最終列h=2×hh−1を満たし、かつlog2n以上の最も小さい整数)が1以上であって、かつ(2^m)×kがn以下の場合、(2^m)×k行目m−1列目の差動符号化演算回路の出力組と、(2^m)×k−2^(m−1)行目m−1列目の差動符号化演算回路の出力組とを入力組として差動符号化演算を行なう(2^m)×k行目m列目の差動符号化演算回路と、
    mの値がhh以上であってかつ2×hh−1以下の場合に、2^hh−(2kk−1)×2^(2hh−m−1)行目(1≦kk,kkは整数)に配置されている差動符号化演算回路の中で最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組と、2^hh−2kk×2^(2hh−m−1)行目に配置されている差動符号化演算回路の中で最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組とを入力組として差動符号化演算を行なう2^hh−(2kk−1)×2^(2hh−m−1)行目m列目の差動符号化演算回路と、
    n行目に配置されている差動符号化演算回路の中で最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出組を遅延させる前記n行目の遅延回路と、
    を備え、
    1〜n−1行目に配置されている差動符号化演算回路の中で、それぞれ最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を1〜n−1行目のパラレル出力情報系列とし、前記n行目の遅延回路の出力組をn行目のパラレル出力情報系列とすること、
    を特徴とするパラレルプリコーダ回路。
  4. i(1≦i≦n−1)〜n−1行目に配置されている差動符号化演算回路の中で、それぞれ最も大きい列番号を有する差動符号化演算回路の出力組を遅延させるi〜n−1行目の遅延回路、
    をさらに備え、
    前記i〜n−1行目の遅延回路の出力組をi〜n−1行目のパラレル出力情報系列とすること、
    を特徴とする請求項1〜3の何れか一つに記載のパラレルプリコーダ回路。
  5. 1〜n行目のパラレル入力情報系列とn行目の遅延回路の出力組とを入力組として差動符号化演算を行なった結果を前記n行目の遅延回路および前記0列目の差動符号化演算回路の一方の入力組に出力する多入力の差動符号化演算回路、
    をさらに備え、
    前記0列目の差動符号化演算回路は、
    前記n行目の遅延回路の出力の代わりに前記多入力の差動符号化演算回路の出力組を用いて差動符号化演算を行なうこと、
    を特徴とする請求項1〜4の何れか一つに記載のパラレルプリコーダ回路。
  6. 前記多入力の差動符号化演算回路に自回路の出力組を所定の段数分遅延させる遅延回路を備えた場合には、前記所定の段数分の遅延と等しく1〜n−1行目のパラレル入力情報系列を遅延させる遅延回路を備えること、
    を特徴とする請求項5に記載のパラレルプリコーダ回路。
  7. 1〜n−1行目に配置される全ての差動符号化演算回路の中で、1〜n−1行目j(1≦j≦h,hは1〜n−1行目に配置される全ての差動符号化演算回路の中で最も大きい行番号であって、j,hはともに整数)行目までに配置されている差動符号化演算回路と、1〜n−1行目j+1行目以降に配置されている差動符号化演算回路との間に配置され、信号を任意の段数分遅延させる遅延回路と、
    前記n行目の遅延回路の後段に、前記任意の段数分の遅延と等しく信号を遅延させる遅延回路と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項1〜6の何れか一つに記載のパラレルプリコーダ回路。
  8. 前記差動符号化演算回路は、
    一方の入力組を(bI,bQ)とし、他方の入力組を(dI(n−1),dQ(n−1))とし、
    Figure 0004597820
    を満たす出力組(dI(n),(dQ(n))を求める演算処理を行なうことを特徴とする請求項1〜7の何れか一つに記載のパラレルプリコーダ回路。
  9. 前記差動符号化演算回路は、
    一方の入力組を(bI,bQ)とし、他方の入力組を(dI(n−1),dQ(n−1))とし、
    Figure 0004597820
    を満たす出力組(dI(n),(dQ(n))を求める演算処理を行なうことを特徴とする請求項1〜7の何れか一つに記載のパラレルプリコーダ回路。
  10. 前記差動符号化演算回路は、
    一方の入力組を(bI,bQ)とし、他方の入力組を(dI(n−1),dQ(n−1))とし、
    Figure 0004597820
    を満たす出力組(dI(n),(dQ(n))を求める演算処理を行なうことを特徴とする請求項1〜7の何れか一つに記載のパラレルプリコーダ回路。
  11. 前記差動符号化演算回路は、
    一方の入力組を(bI,bQ)とし、他方の入力組を(dI(n−1),dQ(n−1))とし、
    Figure 0004597820
    を満たす出力組(dI(n),(dQ(n))を求める演算処理を行なうことを特徴とする請求項1〜7の何れか一つに記載のパラレルプリコーダ回路。
  12. 前記差動符号化演算回路は、
    一方の入力組を(bI,bQ)とし、他方の入力組を(dI(n−1),dQ(n−1))とし、
    Figure 0004597820
    を満たす出力組(dI(n),(dQ(n))を求める演算処理を行なうことを特徴とする請求項1〜7の何れか一つに記載のパラレルプリコーダ回路。
  13. パラレルプリコーダの2ビット出力情報系列を論理変換する2ビット論理変換回路を全ての出力情報系列に備えること、
    を特徴とする請求項1〜8の何れか一つに記載のパラレルプリコーダ回路。
  14. 前記2ビット論理変換回路は、
    入力する2ビット出力情報系列を(dI,dQ)とし、
    Figure 0004597820
    を満たす出力組(dI’,dQ’)を求める演算処理を行なうことを特徴とする請求項13記載のパラレルプリコーダ回路。
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