JP4629497B2

JP4629497B2 - 光受信装置

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Publication number: JP4629497B2
Application number: JP2005148347A
Authority: JP
Inventors: 一英大内; 和夫久保
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2025-05-20
Also published as: JP2006325123A

Description

この発明は、誤り訂正機能を持つ光受信装置に関するものである。

近年のインターネット需要の急増に伴ってますます増大する傾向にある通信量に対応するため、高速・大容量化に向けての技術開発が進んでいる。国際間通信等を担う海底ケーブルシステムに代表される長距離光通信システムでは、高速・大容量データを長距離伝送するため波長分散等により伝送品質が劣化し、ビット誤りが起きやすい状況にある。そのため、長距離光通信システムでは、高能率誤り訂正符号のＦＥＣ（Forward Error Correction）を付加して伝送するのが一般的である。

ＦＥＣの誤り訂正方法としては、受信データの識別を１つの識別器により行う硬判定誤り訂正が用いられてきたが、近年、誤り訂正能力を向上させるため、受信データの識別を複数の識別器により複数の識別閾値で行う軟判定誤り訂正が検討されている。従来の軟判定復号装置は、軟判定用識別器のほかに掃引用識別器を設け、より精度の高い軟判定復号を行うことができるように構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１６３６３７号公報

しかしながら、従来の光受信装置では、掃引用識別器の出力をＦＥＣ復号部に転送するための多重分離回路が必要となるため、回路規模や消費電力が大きくなったり、装置内の基板の実装スペースおよび配線も必要となったりするため、基板の配置・配線が困難になるなどの問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、回路規模や消費電力を増加させずに、より精度の高い軟判定復号を行うことができ、また基板の配置・配線も複雑にならない光受信装置を得るものである。

この発明に係る光受信装置は、軟判定誤り訂正機能を持つ光受信装置であって、伝送路からの光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、前記電気信号を複数の識別閾値に基づいて識別して識別結果を出力する識別手段と、前記電気信号の入力振幅を測定する掃引用識別手段と、前記識別結果に対応した識別信号及び前記識別信号の信頼度を示す信頼度情報を出力する符号手段と、前記識別結果に対応した識別信号及び前記識別信号の信頼度を示す信頼度情報により所定の復号アルゴリズムに従い誤り訂正を行うとともに前記識別手段から出力される識別信号の識別頻度を出力する復号手段と、前記復号手段から出力される識別頻度及び前記符号手段から出力される信頼度情報または前記掃引用識別手段から出力される前記電気信号の入力振幅から確率密度分布を推定する確率密度分布推定回路と、前記電気信号の入力振幅を用いて確率密度分布を推定するとき前記符号手段から出力される前記信頼度情報に代えて前記掃引用識別手段から出力される前記電気信号の入力振幅を前記復号手段に入力するパス切替手段とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、回路規模や消費電力を増加させずに、より精度の高い軟判定復号を行うことができ、また基板の配置・配線も複雑にならないという効果を奏する。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る光受信装置について図１を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る光受信装置の構成を示すブロック図である。

この実施の形態１に係る光受信装置は、光受信信号の識別を複数の識別器により複数の識別閾値で行う軟判定誤り訂正機能を持つ光受信装置において、装置立上げ時に掃引用識別器で入力振幅を測定する際に、信頼度情報の配線の１本を用いて測定し、閾値調整を行うことにより、簡易な構成でより精度の高い軟判定復号を行うものである。

図１に示される実施の形態１に係る光受信装置は、伝送路からの光受信信号を電気受信信号に変換し、軟判定識別部１２に出力する光電気変換手段としてのフォトダイオード１１と、軟判定識別手段を有する軟判定識別部１２と、多重分離手段を有する多重分離部１５と、ＦＥＣ復号手段を有するＦＥＣ復号部１７とを備える。

ここで、軟判定識別部１２は、フォトダイオード１１からの電気信号を複数の軟判定識別レベルで識別するマルチレベルの識別手段としての識別器１３ａ〜１３ｇ（符号１３ａ〜１３ｇを符号１３と総称する）と、識別器１３の出力を３ビットの２進信号の情報に変換する符号手段としての符号化器１４と、識別器１３以外に識別レベルを掃引できる掃引用識別器２１と、符号化器１４からの２進信号の一つと掃引用識別器２１からの信号をセレクトするセレクタ３１とを有する。

また、多重分離部１５は、ビット毎に直列並列変換する１：１６多重分離回路１６ａ〜１６ｃ（符号１６ａ〜１６ｃを符号１６と総称する）を有する。

また、ＦＥＣ復号部１７は、多重分離部１５によって多重分離された多値の信号から、信頼度情報に基づいて誤り訂正を行い、誤り訂正後の並列信号を出力すると共に、各識別レベル毎の判別結果を出力する復号手段としての軟判定ＦＥＣ復号化回路１８と、各識別レベル毎の判別結果の分布に基づいて確率密度分布を推定し、推定された確率密度分布を出力する確率密度分布推定回路１９と、確率密度分布に基づいてマルチレベル識別器１３の識別レベルを算出し、制御信号として軟判定識別部１２に出力する閾値制御回路２０と、掃引用識別器２１の識別レベルを制御する閾値掃引制御回路２２と、セレクタ３１の切替制御を行うパス切替手段としての閾値パス切替制御回路３２とを有する。

次に、この実施の形態１に係る光受信装置の動作について図面を参照しながら説明する。
伝送路から入力された光受信信号はフォトダイオード１１に入力され、フォトダイオード１１では光信号を電気信号に変換し、軟判定識別部１２に出力する。
軟判定識別部１２において、マルチレベルの識別器１３は、それぞれの設定閾値に基づいて、閾値レベルよりも低ければ情報データ“０”と識別し、また、閾値レベルよりも高ければ情報データ“１”と識別し、識別結果を符号化器１４に出力する。なお、図１では例として７つの識別レベルの場合を表している。

符号化器１４は、１つの電気信号に対してそれぞれ識別器１３から出力された識別結果に基づいて、硬判定識別を行った結果としての識別信号及びこの硬判定識別信号の信頼度を示す信頼度情報を出力する。図１に示すように、識別器が７個の場合は、硬判定識別信号が１ビットで、その硬判定識別信号の信頼度を示す信頼度情報が２ビットとなる。なお、例えば識別器が１５個の場合は、信頼度情報は３ビットとなる。

ここで、硬判定識別信号と信頼度情報について簡単に説明する。識別器が７個の場合、符号化器１４の出力する３ビットの２進信号のとりうる値は、“１１１，１１０，１０１，１００，０００，００１，０１０，０１１”の８通りである。ここで、例えば、最上位ビットが硬判定符号で、下位２ビットが信頼度情報になる。２ビットの信頼度情報は、“１１”が最も信頼度が高く、“００”が最も信頼度が低い。例えば“１１１”は最も確からしい“１”で、“１００”は最も確からしくない“１”ということになる。

セレクタ３１は、符号化器１４から出力された信頼度情報のうちの一つと、掃引用識別器２１からの信号を閾値パス切替制御回路３２からの信号に従いセレクトして出力する。

軟判定識別部１２から出力された信号は、多重分離部１５内の１：１６多重分離回路１６に入力され、１６ビットの並列信号に変換され、ＦＥＣ復号部１７に送られる。低速化するのはＦＥＣ復号部１７の処理スピードが低速ですむためである。なお、伝送速度とＦＥＣ復号部１７の処理能力の関係によっては１：１６多重分離回路１６が不要の場合も考えられる。図１では、軟判定識別部１２から出力された３種類のデータについて並列データに変換する。

ＦＥＣ復号部１７に入力された信号は、軟判定ＦＥＣ復号化回路１８に入力される。また、１：１６多重分離回路１６（図１の１６ｃ）で並列化されたセレクタ３１から出力された信号は、確率密度分布推定回路１９にも入力される。軟判定ＦＥＣ復号化回路１８は、所定の復号アルゴリズムに従い、誤り訂正を行う。図１では、３ｂｉｔ軟判定誤り訂正を行い出力する。また、７つのマルチレベル識別器１３の“０”，“１”の識別頻度を確率密度分布推定回路１９へ出力する。

確率密度分布推定回路１９では、マルチレベル識別器１３の“０”，“１”の識別頻度に基づいて確率密度分布を推定する。推定された確率密度分布は、閾値制御回路２０に出力される。閾値制御回路２０では、７つのマルチレベル識別器１３が最適な識別レベルになるよう、識別レベルを制御する制御信号を７つのマルチレベルの識別器１３に出力し帰還制御する。確率密度分布推定回路１９はまた、確率密度分布を閾値掃引制御回路２２に出力する。

掃引用識別器２１は、フォトダイオード１１からの入力信号の振幅を測定するために用いられる。また、マルチレベル識別器１３の識別レベル間を補間する識別レベルに設定することで、より誤り訂正能力を向上させるために用いられたり、マルチレベル識別器１３の経年劣化を修正するのにも用いられる。閾値掃引制御回路２２はこれら掃引用識別器２１の機能を制御するための制御信号を掃引用識別器２１へ出力する。

閾値パス切替制御回路３２は、前記入力振幅測定等、掃引用識別器２１を使用する場合に、セレクタ３１が掃引用識別器２１からの信号を選択するように、セレクタ３１の切替制御を行う。

ここで、閾値パス切替制御回路３２によるセレクタ３１の切替制御について簡単に説明する。光受信装置の立ち上げ時は、マルチレベル識別器１３の閾値配置はまだ最適配置となっていない。最適配置を算出するため、まず入力信号の振幅測定を行う必要がある。そのため振幅測定が完了するまでは、符号化器１４の信頼度情報出力の配線は未使用状態となっている。閾値パス切替制御回路３２は、光受信装置の立ち上げ後、振幅測定が完了するまで、符号化器１４の信頼度情報出力の配線のひとつを、セレクタ３１により掃引用識別器２１からの信号を選択するようにする。

このように、本実施の形態１では、閾値パス切替制御回路３２は、光受信装置の立ち上げ後、振幅測定が完了するまで、符号化器１４の信頼度情報出力の配線のひとつを、セレクタ３１により掃引用識別器２１からの信号を選択するようにするように構成したので、回路規模や消費電力を増加させずに、より精度の高い軟判定復号を行うことができ、また基板の配置・配線も複雑にならない光受信装置を得ることができる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る光受信装置について図２を参照しながら説明する。図２は、この発明の実施の形態２に係る光受信装置の構成を示すブロック図である。

この実施の形態２に係る光受信装置は、光受信信号の識別を複数の識別器により複数の識別閾値で行う軟判定誤り訂正機能を持つ光受信装置において、装置立上げ時に掃引用識別器で入力振幅を測定する際に、信頼度情報の配線の２本を用いて測定し、閾値調整を行うことにより、簡易な構成でより精度の高い軟判定復号を行うものである。

図２に示される実施の形態２に係る光受信装置は、伝送路からの光受信信号を電気受信信号に変換し、軟判定識別部１２に出力するフォトダイオード（光電気変換手段）１１と、軟判定識別手段を有する軟判定識別部１２と、多重分離手段を有する多重分離部１５と、ＦＥＣ復号手段を有するＦＥＣ復号部１７とを備える。

ここで、軟判定識別部１２は、軟判定各識別レベルで識別するマルチレベル識別器（識別手段）１３ａ〜１３ｇ（符号１３として総称する）と、マルチレベル識別器１３の出力を３ビットの２進信号の情報に変換する符号化器（符号手段）１４と、マルチレベル識別器１３以外に識別レベルを掃引できる掃引用識別器２１ａ、２１ｂ（符号２１として総称する）と、符号化器１４からの２進信号の一つと掃引用識別器２１からの信号をセレクトするセレクタ３１ａ、３１ｂ（符号３１として総称する）とを有する。

また、多重分離部１５は、ビット毎に直列並列変換する１：１６多重分離回路（多重分離回路）１６ａ〜１６ｃ（符号１６として総称する）を有する。

また、ＦＥＣ復号部１７は、多重分離部１５によって多重分離された多値の信号から、信頼度情報に基づいて誤り訂正を行い、誤り訂正後の並列信号を出力すると共に、各識別レベル毎の判別結果を確率密度分布推定回路１９に出力する軟判定ＦＥＣ復号化回路（復号手段）１８と、各識別レベル毎の判別結果の分布に基づいて確率密度分布を推定し、閾値制御回路２０に出力する確率密度分布推定回路１９と、確率密度分布に基づいてマルチレベル識別器１３の識別レベルを算出し、制御信号として軟判定識別部１２に出力する閾値制御回路２０と、掃引用識別器２１の識別レベルを制御する閾値掃引制御回路２２と、セレクタ３１の切替制御を行う閾値パス切替制御回路（パス切替手段）３２とを有する。

次に、この実施の形態２に係る光受信装置の動作について図面を参照しながら説明する。
フォトダイオード１１、マルチレベル識別器１３、符号化器１４、多重分離部１５、１：１６多重分離回路１６、ＦＥＣ復号部１７、軟判定ＦＥＣ復号化回路１８、確率密度分布推定回路１９、閾値制御回路２０、閾値掃引制御回路２２、閾値パス切替制御回路３２は、上記実施の形態１と同様である。上記の実施の形態１では、掃引用識別器２１、セレクタ３１は１つのみ設けていたが、入力振幅測定に時間がかかる。そのため、この実施の形態２では、掃引用識別器２１、セレクタ３１をそれぞれ２つ設け、入力振幅測定の時間を短縮する。

入力振幅測定は、情報データ“０”の平均電圧μ０と情報データ“１”の平均電圧μ１の差を求めることで行う。上記の実施の形態１のように掃引用識別器２１が１つしかない場合は、μ０の測定の後にμ１の測定を行うというように、１つの掃引用識別器２１を用いて順次測定を行う。この実施の形態２では、掃引用識別器２１は、μ０測定用の掃引用識別器２１ａとμ１測定用の掃引用識別器２１ｂというように割り当てる。

セレクタ３１は、１つは閾値パス切替制御回路３２により、光受信装置の立ち上げ後、μ０測定が完了するまで、符号化器１４の信頼度情報出力の配線のひとつを、セレクタ３１ａにより掃引用識別器２１ａからの信号を選択するようにし、もう１つは、閾値パス切替制御回路３２により、光受信装置の立ち上げ後、μ１測定が完了するまで、符号化器１４の信頼度情報出力の配線のひとつを、セレクタ３１ｂにより掃引用識別器２１ｂからの信号を選択するようにする。

このように、本実施の形態２では、掃引用識別器２１、セレクタ３１を２つ設け、１つはμ０測定用に使用し、閾値パス切替制御回路３２により、光受信装置の立ち上げ後、μ０測定が完了するまで、符号化器１４の信頼度情報出力の配線のひとつを、セレクタ３１ａにより掃引用識別器２１ａからの信号を選択するようにし、もう１つは、μ１測定用に使用し、閾値パス切替制御回路３２により、光受信装置の立ち上げ後、μ１測定が完了するまで、符号化器１４の信頼度情報出力の配線のひとつを、セレクタ３１ｂにより掃引用識別器２１ｂからの信号を選択するように構成したので、回路規模や消費電力を増加させずに、より短時間で、より精度の高い軟判定復号を行うことができ、また基板の配置・配線も複雑にならない光受信装置を得ることができる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る光受信装置について図３を参照しながら説明する。図３は、この発明の実施の形態３に係る光受信装置の構成を示すブロック図である。

この実施の形態３に係る光受信装置は、光受信信号の識別を複数の識別器により複数の識別閾値で行う軟判定誤り訂正機能を持つ光受信装置において、装置立上げ時に入力振幅を測定する際に、掃引用識別器を用いずに信頼度情報の配線の１本を用いて測定し、閾値調整を行うことにより、簡易な構成でより精度の高い軟判定復号を行うものである。

図３に示される実施の形態３に係る光受信装置は、伝送路からの光受信信号を電気受信信号に変換し、軟判定識別部１２に出力するフォトダイオード（光電気変換手段）１１と、軟判定識別手段を有する軟判定識別部１２と、多重分離手段を有する多重分離部１５と、ＦＥＣ復号手段を有するＦＥＣ復号部１７とを備える。

ここで、軟判定識別部１２は、軟判定各識別レベルで識別するマルチレベル識別器（識別手段）１３ａ〜１３ｇ（符号１３として総称する）と、マルチレベル識別器１３の出力を３ビットの２進信号の情報に変換する符号化器（符号手段）１４と、符号化器１４からの２進信号の一つとマルチレベル識別器１３の１つをセレクトするセレクタ３１とを有する。

また、ＦＥＣ復号部１７は、多重分離部１５によって多重分離された多値の信号から、信頼度情報に基づいて誤り訂正を行い、誤り訂正後の並列信号を出力すると共に、各識別レベル毎の判別結果を確率密度分布推定回路１９に出力する軟判定ＦＥＣ復号化回路（復号手段）１８と、各識別レベル毎の判別結果の分布に基づいて確率密度分布を推定し、閾値制御回路２０に出力する確率密度分布推定回路１９と、確率密度分布に基づいてマルチレベル識別器１３の識別レベルを算出し、制御信号として軟判定識別部１２に出力する閾値制御回路２０と、閾値制御回路２０に入力振幅測定のための信号を出力する閾値掃引制御回路２２と、セレクタ３１の切替制御を行う閾値パス切替制御回路（パス切替手段）３２とを有する。

なお、掃引用識別器２１は、図１、図２では設けていたが、図３では設けていない。また、閾値掃引制御回路２２の出力は、閾値制御回路２０に入力する。

次に、この実施の形態３に係る光受信装置の動作について図面を参照しながら説明する。
フォトダイオード１１、マルチレベル識別器１３、符号化器１４、セレクタ３１、多重分離部１５、１：１６多重分離回路１６、ＦＥＣ復号部１７、軟判定ＦＥＣ復号化回路１８、確率密度分布推定回路１９、閾値制御回路２０、閾値掃引制御回路２２、閾値パス切替制御回路３２は、上記実施の形態１と同様である。上記の実施の形態１および上記の実施の形態２では、入力振幅測定用に掃引用識別器２１を設けていたが、その分回路規模と消費電力の増大を招く。そのため、この実施の形態３では、掃引用識別器２１を不要とし、回路規模と消費電力の増大を抑える。

光受信装置の立ち上げ時の入力振幅測定が完了するまでは、符号化器１４の信頼度情報出力の配線は未使用状態となっている。従って、マルチレベル識別器１３も未使用状態に等しいので、マルチレベル識別器１３を用いて掃引用識別器２１の代わりに入力振幅測定を行うことが可能である。図３では、例としてマルチレベル識別器１３ｇを用いている。

閾値掃引制御回路２２は、入力振幅測定のための閾値情報を閾値制御回路２０に出力し、閾値制御回路２０はマルチレベル識別器１３を掃引用識別器２１の代わりに入力振幅測定のための閾値設定を行う。

このように、本実施の形態３では、掃引用識別器２１を設けず、掃引用識別器２１の代わりにマルチレベル識別器１３を用いて入力振幅測定を行うように構成したので、回路規模や消費電力を増加させずに、より精度の高い軟判定復号を行うことができ、また基板の配置・配線も複雑にならない光受信装置を得ることができる。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る光受信装置について図４を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態４に係る光受信装置の構成を示すブロック図である。

この実施の形態４に係る光受信装置は、光受信信号の識別を複数の識別器により複数の識別閾値で行う軟判定誤り訂正機能を持つ光受信装置において、装置立上げ時に入力振幅を測定する際に、掃引用識別器を用いずに信頼度情報の配線の２本を用いて測定し、閾値調整を行うことにより、簡易な構成でより精度の高い軟判定復号を行うものである。

図４に示される実施の形態４に係る光受信装置は、伝送路からの光受信信号を電気受信信号に変換し、軟判定識別部１２に出力するフォトダイオード（光電気変換手段）１１と、軟判定識別手段を有する軟判定識別部１２と、多重分離手段を有する多重分離部１５と、ＦＥＣ復号手段を有するＦＥＣ復号部１７とを備える。

ここで、軟判定識別部１２は、軟判定各識別レベルで識別するマルチレベル識別器（識別手段）１３ａ〜１３ｇ（符号１３としして総称する）と、マルチレベル識別器１３の出力を３ビットの２進信号の情報に変換する符号化器（符号手段）１４と、符号化器１４からの２進信号の一つとマルチレベル識別器１３の１つをセレクトするセレクタ３１ａ、３１ｂ（符号３１として総称する）とを有する。

なお、セレクタ３１は、図３では１つのみ設けていたが、図４では２つ設ける。

次に、この実施の形態３に係る光受信装置の動作について図面を参照しながら説明する。
フォトダイオード１１、マルチレベル識別器１３、符号化器１４、多重分離部１５、１：１６多重分離回路１６、ＦＥＣ復号部１７、軟判定ＦＥＣ復号化回路１８、確率密度分布推定回路１９、閾値制御回路２０、閾値掃引制御回路２２、閾値パス切替制御回路３２は、上記実施の形態３と同様である。上記の実施の形態３では、入力振幅測定に用いるマルチレベル識別器１３は１つのみとし、それに合わせてセレクタ３１は１つのみ設けていたが、入力振幅測定に時間がかかる。そのため、この実施の形態４では、入力振幅測定に用いるマルチレベル識別器１３は２つ使用し、セレクタ３１を２つ設け、入力振幅測定の時間を短縮する。

入力振幅測定は、情報データ“０”の平均電圧μ０と情報データ“１”の平均電圧μ１の差を求めることで行う。上記の実施の形態３のようにマルチレベル識別器１３を１つしか使用しない場合は、μ０の測定の後にμ１の測定を行うというように、順次測定を行う。この実施の形態４では、マルチレベル識別器１３は、μ０測定用の識別器１３ａとμ１測定用の識別器１３ｇというように割り当てる。

セレクタ３１は、１つは閾値パス切替制御回路３２により、光受信装置の立ち上げ後、μ０測定が完了するまで、符号化器１４の信頼度情報出力の配線のひとつを、セレクタ３１ａにより入力振幅測定用のマルチレベル識別器１３ａからの信号を選択するようにし、もう１つは、閾値パス切替制御回路３２により、光受信装置の立ち上げ後、μ１測定が完了するまで、符号化器１４の信頼度情報出力の配線のひとつを、セレクタ３１ｂにより入力振幅測定用のマルチレベル識別器１３ｇからの信号を選択するようにする。

このように、本実施の形態４では、掃引用識別器２１を設けず、掃引用識別器２１の代わりにマルチレベル識別器１３のうちの２つを用いて入力振幅測定を行うようにし、セレクタ３１を２つ設け、１つはμ０測定用に使用し、閾値パス切替制御回路３２により、光受信装置の立ち上げ後、μ０測定が完了するまで、符号化器１４の信頼度情報出力の配線のひとつを、セレクタ３１ａにより入力振幅測定用のマルチレベル識別器１３ａからの信号を選択するようにし、もう１つは、μ１測定用に使用し、閾値パス切替制御回路３２により、光受信装置の立ち上げ後、μ１測定が完了するまで、符号化器１４の信頼度情報出力の配線のひとつを、セレクタ３１ｂにより入力振幅測定用のマルチレベル識別器１３ｇからの信号を選択するように構成したので、回路規模や消費電力を増加させずに、より短時間で、より精度の高い軟判定復号を行うことができ、また基板の配置・配線も複雑にならない光受信装置を得ることができる。

実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係る光受信装置について図５を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態５に係る光受信装置の構成を示すブロック図である。

この実施の形態５に係る光受信装置は、光受信信号の識別を複数の識別器により複数の識別閾値で行う軟判定誤り訂正機能を持つ光受信装置において、掃引用識別器で入力振幅を測定する際に、信頼度情報の配線の１本を用いて測定し、閾値調整を行うことにより、簡易な構成でより精度の高い軟判定復号を行うものである。

図５に示される実施の形態５に係る光受信装置は、伝送路からの光受信信号を電気受信信号に変換し、軟判定識別部１２に出力するフォトダイオード（光電気変換手段）１１と、軟判定識別手段を有する軟判定識別部１２と、多重分離手段を有する多重分離部１５と、ＦＥＣ復号手段を有するＦＥＣ復号部１７とを備える。

ここで、軟判定識別部１２は、軟判定各識別レベルで識別するマルチレベル識別器（識別手段）１３ａ〜１３ｇ（符号１３として総称する）と、マルチレベル識別器１３の出力を３ビットの２進信号の情報に変換する符号化器（符号手段）１４と、マルチレベル識別器１３以外に識別レベルを掃引できる掃引用識別器２１と、符号化器１４からの２進信号の一つと掃引用識別器２１からの信号をセレクトするセレクタ３１とを有する。

また、ＦＥＣ復号部１７は、多重分離部１５によって多重分離された多値の信号から、信頼度情報に基づいて誤り訂正を行い、誤り訂正後の並列信号を出力すると共に、各識別レベル毎の判別結果を確率密度分布推定回路１９に出力する軟判定ＦＥＣ復号化回路（復号手段）１８と、各識別レベル毎の判別結果の分布に基づいて確率密度分布を推定し、閾値制御回路２０に出力する確率密度分布推定回路１９と、確率密度分布に基づいてマルチレベル識別器１３の識別レベルを算出し、制御信号として軟判定識別部１２に出力する閾値制御回路２０と、掃引用識別器２１の識別レベルを制御する閾値掃引制御回路２２と、セレクタ３１の切替制御を行う閾値パス切替制御回路（パス切替手段）３２と、確率密度分布推定回路１９からの情報に基づいてエラーモニタを行い、閾値パス切替制御回路３２へ閾値パス切替指示を行うエラーモニタ回路３３とを有する。

なお、閾値パス切替制御回路３２は、エラーモニタ回路３３からの信号も入力する。

次に、この実施の形態５に係る光受信装置の動作について図面を参照しながら説明する。
フォトダイオード１１、軟判定識別部１２、マルチレベル識別器１３、符号化器１４、掃引用識別器２１、セレクタ３１、多重分離部１５、１：１６多重分離回路１６、軟判定ＦＥＣ復号化回路１８、確率密度分布推定回路１９、閾値制御回路２０、閾値掃引制御回路２２、閾値パス切替制御回路３２は、上記実施の形態１と同様である。上記の実施の形態１では、閾値パス切替制御回路３２は、光受信装置立ち上げ時の入力振幅測定が完了するまでの間、セレクタ３１を切り替えるように構成していたが、この実施の形態５では、運用中にエラーモニタを行い、エラーモニタ回路３３からの指示に従い閾値パス切替制御回路３２を動作させることで、より精度の高い軟判定復号を行う。

符号化器１４から出力される３ｂｉｔの信号は、硬判定識別信号が１ビットで、その硬判定識別信号の信頼度を示す信頼度情報が２ビットで構成される。３ｂｉｔの信号全て用いることで、３ｂｉｔ軟判定誤り訂正を行うことも出来るが、信頼度情報は１本のみを用いて２ｂｉｔ軟判定誤り訂正を行うことも出来る。従って、２ｂｉｔ軟判定誤り訂正を行う場合は、信頼度情報の残りの１本は未使用状態となり、入力振幅測定に用いることが出来る。通常、長距離光通信システムでは、誤り訂正能力にある程度のマージンを持って運用する。そのため、３ｂｉｔ軟判定誤り訂正で運用しているシステムに対して、２ｂｉｔ軟判定誤り訂正を行ったとしても誤り訂正が失敗することがない場合も多い。このようなシステムの場合は、符号化器１４から出力される信頼度情報の１本を入力振幅測定に用いることが出来る。

エラーモニタ回路３３は、確率密度分布推定回路１９からの情報に基づいて、誤り訂正エラー数を監視する。一定時間中の誤り訂正エラー数は、入力信号の誤り率に相当する。誤り訂正エラー数を監視することで、入力信号の誤り率を監視し、入力信号の誤り率が増加してきたら、閾値調整を行うべきと判断し、入力振幅を行うための信号を閾値パス切替制御回路３２に出力する。

閾値パス切替制御回路３２は、エラーモニタ回路３３からの入力振幅測定のための信号が入力されると、セレクタ３１が掃引用識別器２１からの信号を選択するように、セレクタ３１の切替制御を行う。このとき閾値掃引制御回路２２は、掃引用識別器２１の機能を制御するための制御信号を掃引用識別器２１へ出力する。

入力振幅測定後、閾値制御回路２０は、マルチレベル識別器１３の閾値を最適な値に変更する。

このように、本実施の形態５では、エラーモニタ回路３３を設け、入力信号の誤り率を監視し、入力信号の誤り率が増加してきたら、閾値調整を行うように構成したので、回路規模や消費電力を増加させずに、運用中に入力信号の誤り率が増加した場合にも対応でき、より精度の高い軟判定復号を行うことができ、また基板の配置・配線も複雑にならない光受信装置を得ることができる。

実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係る光受信装置について図６を参照しながら説明する。図６は、この発明の実施の形態６に係る光受信装置の構成を示すブロック図である。

この実施の形態６に係る光受信装置は、光受信信号の識別を複数の識別器により複数の識別閾値で行う軟判定誤り訂正機能を持つ光受信装置において、掃引用識別器で入力振幅を測定する際に、信頼度情報の配線の２本を用いて測定し、閾値調整を行うことにより、簡易な構成でより精度の高い軟判定復号を行うものである。

図６に示される実施の形態６に係る光受信装置は、伝送路からの光受信信号を電気受信信号に変換し、軟判定識別部１２に出力するフォトダイオード（光電気変換手段）１１と、軟判定識別手段を有する軟判定識別部１２と、多重分離手段を有する多重分離部１５と、ＦＥＣ復号手段を有するＦＥＣ復号部１７とを備える。

ここで、軟判定識別部１２は、軟判定各識別レベルで識別するマルチレベル識別器（識別手段）１３ａ〜１３ｇ（符号１３として総称する）と、マルチレベル識別器１３の出力を３ビットの２進信号の情報に変換する符号化器（符号手段）１４と、マルチレベル識別器１３以外に識別レベルを掃引できる掃引用識別器２１ａ，２１ｂ（符号２１として総称する）と、符号化器１４からの２進信号の一つと掃引用識別器２１からの信号をセレクトするセレクタ３１ａ，３１ｂ（符号３１として総称する）とを有する。

なお、掃引用識別器２１、セレクタ３１は、図５では１つのみ設けていたが、図６では２つ設けている。

次に、この実施の形態６に係る光受信装置の動作について図面を参照しながら説明する。
フォトダイオード１１、マルチレベル識別器１３、符号化器１４、多重分離部１５、１：１６多重分離回路１６、ＦＥＣ復号部１７、軟判定ＦＥＣ復号化回路１８、確率密度分布推定回路１９、閾値制御回路２０、閾値掃引制御回路２２、閾値パス切替制御回路３２、エラーモニタ回路３３は、上記実施の形態５と同様である。上記の実施の形態５では、掃引用識別器２１、セレクタ３１は１つのみ設けていたが、入力振幅測定に時間がかかる。そのため、この実施の形態６では、掃引用識別器２１、セレクタ３１を２つ設け、入力振幅測定の時間を短縮する。

符号化器１４から出力される３ｂｉｔの信号は、硬判定識別信号が１ビットで、その硬判定識別信号の信頼度を示す信頼度情報が２ビットで構成される。３ｂｉｔの信号全て用いることで、３ｂｉｔ軟判定誤り訂正を行うことも出来るが、信頼度情報用いず１ｂｉｔ硬判定誤り訂正を行うことも出来る。したがって１ｂｉｔ硬判定誤り訂正を行う場合は、信頼度情報の２本は未使用状態となり、入力振幅測定に用いることが出来る。通常、長距離光通信システムでは、誤り訂正能力にある程度のマージンを持って運用する。そのため、３ｂｉｔ軟判定誤り訂正で運用しているシステムに対して、１ｂｉｔ硬判定誤り訂正を行ったとしても誤り訂正が失敗することがない場合も多い。このようなシステムの場合は、符号化器１４から出力される信頼度情報の２本を入力振幅測定に用いることが出来る。

２つの掃引用識別器２１は、μ０測定用の掃引用識別器２１ａとμ１測定用の掃引用識別器２１ｂに割り当てる。

セレクタ３１は、１つは閾値パス切替制御回路３２により、μ０測定が完了するまで、符号化器１４の信頼度情報出力の配線のひとつを、セレクタ３１ａにより掃引用識別器２１ａからの信号を選択するようにし、もう１つは、閾値パス切替制御回路３２により、μ１測定が完了するまで、符号化器１４の信頼度情報出力の配線のひとつを、セレクタ３１ｂにより掃引用識別器２１ｂからの信号を選択するようにする。

このように、本実施の形態６では、掃引用識別器２１、セレクタ３１を２つ設け、１つはμ０測定用に使用し、閾値パス切替制御回路３２により、μ０測定が完了するまで、符号化器１４の信頼度情報出力の配線のひとつを、セレクタ３１ａにより掃引用識別器２１ａからの信号を選択するようにし、もう１つは、μ１測定用に使用し、閾値パス切替制御回路３２により、μ１測定が完了するまで、符号化器１４の信頼度情報出力の配線のひとつを、セレクタ３１ｂにより掃引用識別器２１ｂからの信号を選択するように構成したので、回路規模や消費電力を増加させずに、運用中に入力信号の誤り率が増加した場合にも対応でき、より短時間で、より精度の高い軟判定復号を行うことができ、また基板の配置・配線も複雑にならない光受信装置を得ることができる。

実施の形態７．
この発明の実施の形態７に係る光受信装置について図７を参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態７に係る光受信装置の構成を示すブロック図である。

この実施の形態７に係る光受信装置は、光受信信号の識別を複数の識別器により複数の識別閾値で行う軟判定誤り訂正機能を持つ光受信装置において、入力振幅を測定する際に、掃引用識別器を用いずに信頼度情報の配線の１本を用いて測定し、閾値調整を行うことにより、簡易な構成でより精度の高い軟判定復号を行うものである。

図７に示される実施の形態７に係る光受信装置は、伝送路からの光受信信号を電気受信信号に変換し、軟判定識別部１２に出力するフォトダイオード（光電気変換手段）１１と、軟判定識別手段を有する軟判定識別部１２と、多重分離手段を有する多重分離部１５と、ＦＥＣ復号手段を有するＦＥＣ復号部１７とを備える。

また、ＦＥＣ復号部１７は、多重分離部１５によって多重分離された多値の信号から、信頼度情報に基づいて誤り訂正を行い、誤り訂正後の並列信号を出力すると共に、各識別レベル毎の判別結果を確率密度分布推定回路１９に出力する軟判定ＦＥＣ復号化回路（復号手段）１８と、各識別レベル毎の判別結果の分布に基づいて確率密度分布を推定し、閾値制御回路２０に出力する確率密度分布推定回路１９と、確率密度分布に基づいてマルチレベル識別器１３の識別レベルを算出し、制御信号として軟判定識別部１２に出力する閾値制御回路２０と、閾値制御回路２０に入力振幅測定のための信号を出力する閾値掃引制御回路２２と、セレクタ３１の切替制御を行う閾値パス切替制御回路（パス切替手段）３２と、確率密度分布推定回路１９からの情報に基づいてエラーモニタを行い、閾値パス切替制御回路３２へ閾値パス切替指示を行うエラーモニタ回路３３とを有する。

なお、掃引用識別器２１は、図５、図６では設けていたが、図７では設けていない。また、閾値掃引制御回路２２の出力は、閾値制御回路２０に入力する。

次に、この実施の形態７に係る光受信装置の動作について図面を参照しながら説明する。
フォトダイオード１１、マルチレベル識別器１３、符号化器１４、セレクタ３１、多重分離部１５、１：１６多重分離回路１６、ＦＥＣ復号部１７、軟判定ＦＥＣ復号化回路１８、確率密度分布推定回路１９、閾値制御回路２０、閾値掃引制御回路２２、閾値パス切替制御回路３２、エラーモニタ回路３３は、上記実施の形態５と同様である。上記の実施の形態５および上記の実施の形態６では、入力振幅測定用に掃引用識別器２１を設けていたが、その分回路規模と消費電力の増大を招く。そのため、この実施の形態７では、掃引用識別器２１を不要とし、回路規模と消費電力の増大を抑える。

マルチレベル識別器１３は７個全て用いることで、３ｂｉｔ軟判定誤り訂正を行うことも出来るが、７個のうちの３個を用いて２ｂｉｔ軟判定誤り訂正を行うことも出来る。従って、２ｂｉｔ軟判定誤り訂正を行う場合は、残りの４個は未使用状態となり、入力振幅測定に用いることが出来る。通常、長距離光通信システムでは、誤り訂正能力にある程度のマージンを持って運用する。そのため、３ｂｉｔ軟判定誤り訂正で運用しているシステムに対して、２ｂｉｔ軟判定誤り訂正を行ったとしても誤り訂正が失敗することがない場合も多い。このようなシステムの場合は、マルチレベル識別器１３の残りの４個のどれか１つの識別器を掃引用識別器２１の代わりに入力振幅測定に用いることが出来る。図７では、例としてマルチレベル識別器１３ｇを用いている。

セレクタ３１は、閾値パス切り替え制御回路３２からの切替信号に従い、入力振幅測定時はマルチレベル識別器１３からの信号を選択する。

閾値掃引制御回路２２は、入力振幅測定のための閾値情報を、閾値制御回路２０に出力し、閾値制御回路２０は、マルチレベル識別器１３を掃引用識別器２１の代わりに入力振幅測定のための閾値設定を行う。

このように、本実施の形態７では、掃引用識別器２１を設けず、掃引用識別器２１の代わりにマルチレベル識別器１３を用いて入力振幅測定を行うように構成したので、回路規模や消費電力を増加させずに、運用中に入力信号の誤り率が増加した場合にも対応でき、より精度の高い軟判定復号を行うことができ、また基板の配置・配線も複雑にならない光受信装置を得ることができる。

実施の形態８．
この発明の実施の形態８に係る光受信装置について図８を参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態８に係る光受信装置の構成を示すブロック図である。

この実施の形態８に係る光受信装置は、光受信信号の識別を複数の識別器により複数の識別閾値で行う軟判定誤り訂正機能を持つ光受信装置において、入力振幅を測定する際に、掃引用識別器を用いずに信頼度情報の配線の２本を用いて測定し、閾値調整を行うことにより、簡易な構成でより精度の高い軟判定復号を行うものである。

図８に示される実施の形態８に係る光受信装置は、伝送路からの光受信信号を電気受信信号に変換し、軟判定識別部１２に出力するフォトダイオード（光電気変換手段）１１と、軟判定識別手段を有する軟判定識別部１２と、多重分離手段を有する多重分離部１５と、ＦＥＣ復号手段を有するＦＥＣ復号部１７とを備える。

ここで、軟判定識別部１２は、軟判定各識別レベルで識別するマルチレベル識別器（識別手段）１３ａ〜１３ｇ（符号１３として総称する）と、マルチレベル識別器１３の出力を３ビットの２進信号の情報に変換する符号化器（符号手段）１４と、符号化器１４からの２進信号の一つとマルチレベル識別器１３の１つをセレクトするセレクタ３１ａ，３１ｂ（符号３１として総称する）とを有する。

なお、セレクタ３１は図７では１つのみ設けていたが、図８では２つ設ける。

次に、この実施の形態８に係る光受信装置の動作について図面を参照しながら説明する。
フォトダイオード１１、マルチレベル識別器１３、符号化器１４、多重分離部１５、１：１６多重分離回路１６、ＦＥＣ復号部１７、軟判定ＦＥＣ復号化回路１８、確率密度分布推定回路１９、閾値制御回路２０、閾値掃引制御回路２２、閾値パス切替制御回路３２、エラーモニタ回路３３は、上記実施の形態７と同様である。上記の実施の形態７では、入力振幅測定に用いるマルチレベル識別器１３は１つのみとし、それに合わせてセレクタ３１は１つのみ設けていたが、入力振幅測定に時間がかかる。そのため、この実施の形態８では、入力振幅測定に用いるマルチレベル識別器１３は２つ使用し、セレクタ３１を２つ設け、入力振幅測定の時間を短縮する。

マルチレベル識別器１３は７個全て用いることで、３ｂｉｔ軟判定誤り訂正を行うことも出来るが、７個のうちの１個を用いて１ｂｉｔ硬判定誤り訂正を行うことも出来る。したがって１ｂｉｔ硬判定誤り訂正を行う場合は、残りの６個は未使用状態となり、入力振幅測定に用いることが出来る。通常、長距離光通信システムでは、誤り訂正能力にある程度のマージンを持って運用する。そのため、３ｂｉｔ軟判定誤り訂正で運用しているシステムに対して、１ｂｉｔ硬判定誤り訂正を行ったとしても誤り訂正が失敗することがない場合も多い。このようなシステムの場合は、マルチレベル識別器１３の残りの６個のどれか２つの識別器を掃引用識別器２１の代わりに入力振幅測定に用いることが出来る。図８では、例としてマルチレベル識別器１３ａと１３ｇを用いている。

セレクタ３１は、１つは閾値パス切替制御回路３２からの切替信号に従い、μ０測定が完了するまで、符号化器１４の信頼度情報出力の配線のひとつを、セレクタ３１ａにより入力振幅測定用のマルチレベル識別器１３ａからの信号を選択するようにし、もう１つは、閾値パス切替制御回路３２からの切替信号に従い、μ１測定が完了するまで、符号化器１４の信頼度情報出力の配線のひとつを、セレクタ３１ｂにより入力振幅測定用のマルチレベル識別器１３ｇからの信号を選択するようにする。

閾値掃引制御回路２２は入力振幅測定のための閾値情報を、閾値制御回路２０に出力し、閾値制御回路２０はマルチレベル識別器１３を掃引用識別器２１の代わりに入力振幅測定のための閾値設定を行う。

このように、本実施の形態８では、掃引用識別器２１を設けず、掃引用識別器２１の代わりにマルチレベル識別器１３のうちの２つを用いて入力振幅測定を行うようにし、セレクタ３１を２つ設け、１つはμ０測定用に使用し、閾値パス切替制御回路３２により、μ０測定が完了するまで、符号化器１４の信頼度情報出力の配線のひとつを、セレクタ３１ａにより入力振幅測定用のマルチレベル識別器１３ａからの信号を選択するようにし、もう１つは、μ１測定用に使用し、閾値パス切替制御回路３２により、μ１測定が完了するまで、符号化器１４の信頼度情報出力の配線のひとつを、セレクタ３１ｂにより入力振幅測定用のマルチレベル識別器１３ｇからの信号を選択するように構成したので、回路規模や消費電力を増加させずに、運用中に入力信号の誤り率が増加した場合にも対応でき、より短時間で、より精度の高い軟判定復号を行うことができ、また基板の配置・配線も複雑にならない光受信装置を得ることができる。

なお、この発明に係る光受信装置は、高速・大容量データを長距離伝送する海底ケーブルシステムのようなディジタル光伝送システムへの適用に有用であるが、用途はこれに限られるものではない。例えばＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤ（ディジタル多用途ディスク）といった光ディスクを記録媒体に用いた外部記憶装置等にも適用可能である。

また、この発明に係る光受信装置は、軟判定を用いる方式であれば、復号アルゴリズムとして、ブロックターボを用いるものに限るものではない。

この発明の実施の形態１に係る光受信装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態２に係る光受信装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態３に係る光受信装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態４に係る光受信装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態５に係る光受信装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態６に係る光受信装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態７に係る光受信装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態８に係る光受信装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１１フォトダイオード、１２軟判定識別部、１３識別器、１４符号化器、１５多重分離部、１６１：１６多重分離回路、１７ＦＥＣ復号部、１８軟判定ＦＥＣ復号化回路、１９確率密度分布推定回路、２０閾値制御回路、２１掃引用識別器、２２閾値掃引制御回路、３１セレクタ、３２閾値パス切替制御回路、３３エラーモニタ回路。

Claims

軟判定誤り訂正機能を持つ光受信装置であって、
伝送路からの光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、
前記電気信号を複数の識別閾値に基づいて識別して識別結果を出力する識別手段と、
前記電気信号の入力振幅を測定する掃引用識別手段と、
前記識別結果に対応した識別信号及び前記識別信号の信頼度を示す信頼度情報を出力する符号手段と、
前記識別結果に対応した識別信号及び前記識別信号の信頼度を示す信頼度情報により所定の復号アルゴリズムに従い誤り訂正を行うとともに前記識別手段から出力される識別信号の識別頻度を出力する復号手段と、
前記復号手段から出力される識別頻度及び前記符号手段から出力される信頼度情報または前記掃引用識別手段から出力される前記電気信号の入力振幅から確率密度分布を推定する確率密度分布推定回路と、
前記電気信号の入力振幅を用いて確率密度分布を推定するとき前記符号手段から出力される前記信頼度情報に代えて前記掃引用識別手段から出力される前記電気信号の入力振幅を前記復号手段に入力するパス切替手段と
を備えたことを特徴とする光受信装置。
請求項１に記載の光受信装置において、
前記符号手段は、少なくとも１つの前記信頼度情報を出力し、
前記パス切替手段は、装置立ち上げ時に、前記符号手段から出力される１つの前記信頼度情報に代えて前記掃引用識別手段から出力される前記電気信号の入力振幅を前記復号手段に入力する
ことを特徴とする光受信装置。
請求項１に記載の光受信装置において、
前記符号手段は、少なくとも２つの前記信頼度情報を出力し、
前記パス切替手段は、装置立ち上げ時に、前記符号手段から出力される２つの前記信頼度情報に代えて前記掃引用識別手段から出力される前記電気信号の入力振幅を前記復号手段に入力する
ことを特徴とする光受信装置。
軟判定誤り訂正機能を持つ光受信装置であって、
伝送路からの光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、
前記電気信号を複数の識別閾値に基づいて識別して識別結果を出力する識別手段と、
前記識別結果に対応した識別信号及び前記識別信号の信頼度を示す信頼度情報を出力する符号手段と、
前記識別結果に対応した識別信号及び前記識別信号の信頼度を示す信頼度情報により所定の復号アルゴリズムに従い誤り訂正を行うとともに前記識別手段から出力される識別信号の識別頻度を出力する復号手段と、
前記復号手段から出力される識別頻度及び前記符号手段から出力される信頼度情報または前記識別手段から出力される前記識別結果から確率密度分布を推定する確率密度分布推定回路と、
前記識別結果を用いて確率密度分布を推定するとき前記符号手段から出力される前記信頼度情報に代えて前記識別手段から出力される前記識別結果を前記復号手段に入力するパス切替手段と
を備えたことを特徴とする光受信装置。
請求項４に記載の光受信装置において、
前記符号手段は、少なくとも２つの前記信頼度情報を出力し、
前記パス切替手段は、装置立ち上げ時に、前記符号手段から出力される２つの前記信頼度情報に代えて前記識別手段から出力される前記識別結果を前記復号手段に入力する
ことを特徴とする光受信装置。
請求項１に記載の光受信装置において、
前記符号手段は、少なくとも１つの前記信頼度情報を出力し、
前記パス切替手段は、装置運用中に、前記符号手段から出力される１つの前記信頼度情報に代えて前記掃引用識別手段から出力される前記電気信号の入力振幅を前記復号手段に入力する
ことを特徴とする光受信装置。
請求項１に記載の光受信装置において、
前記符号手段は、少なくとも２つの前記信頼度情報を出力し、
前記パス切替手段は、装置運用中に、前記符号手段から出力される２つの前記信頼度情報に代えて前記掃引用識別手段から出力される前記電気信号の入力振幅を前記復号手段に入力する
ことを特徴とする光受信装置。
請求項４に記載の光受信装置において、
前記パス切替手段は、装置運用中に、前記符号手段から出力される１つの前記信頼度情報に代えて前記識別手段から出力される前記識別結果を前記復号手段に入力する
ことを特徴とする光受信装置。
請求項４に記載の光受信装置において、
前記符号手段は、少なくとも２つの前記信頼度情報を出力し、
前記パス切替手段は、装置運用中に、前記符号手段から出力される２つの前記信頼度情報に代えて前記識別手段から出力される前記識別結果を前記復号手段に入力する
ことを特徴とする光受信装置。