JP5317822B2 - 誤り訂正装置 - Google Patents

Description

この発明は、光通信システムに適用される誤り訂正装置に関し、特に、軟判定誤り訂正機能を備えた誤り訂正装置に関するものである。

一般に、硬判定情報は、マーク率（情報符号「１」の占める時間の割合）が１／２であることから、十分変化しているが、軟判定用の信頼度情報については、通信品質が良い場合にほとんど変化しないので、ＤＣバランスが崩れることが知られている。

この結果、軟判定用の信頼度情報については、ＡＣ結合が困難になることや、データの変化点をサンプルするＣＤＲ（Ｃｌｏｃｋ Ｄａｔａ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ：クロック・データ・リカバリ）で誤動作することがあり、また、並走するデスキュー信号の情報を正確に読み取ってデスキューすることができない、という問題が発生する可能性があった。

そこで、従来から上記問題を解決するために、信頼度情報反転回路やスクランブル回路を設け、信頼度情報のマーク率を１／２にするための誤り訂正技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００７−１５０９５０号公報

しかしながら、従来の誤り訂正装置は、特許文献１のように信頼度情報反転回路やスクランブル回路を設置すると、近年ますます高速化しつつある光通信システムに適用した場合に、回路規模および消費電力を増大させることになり、実用的ではないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡単な低消費電力回路で信頼度情報のマーク率を１／２にするとともに、ＡＣ結合が可能で、データの変化点をサンプルするＣＤＲが正常動作し、また、デスキュー処理も可能な誤り訂正装置を得ることを目的とする。

この発明に係る誤り訂正装置は、軟判定誤り訂正機能を備えた誤り訂正装置であって、伝送路からの光信号を電気信号に変換する光電気変換器と、光電気変換器からの電気信号を第１の閾値、第２の閾値および第３の閾値を用いて識別し、第１の閾値＞第２の閾値＞第３の閾値の関係にある各閾値でそれぞれ識別された第１の識別情報、第２の識別情報および第３の識別情報を生成する軟判定識別部と、第２の識別情報を硬判定情報として出力するとともに、第２の識別情報が「１」であるとき第１の識別情報を選択し第２の識別情報が「０」であるとき第３の識別情報を選択して信頼度情報として出力する符号化部と、信頼度情報および硬判定情報をＥＸＯＲ（排他的ＯＲ論理）処理またはＥＸＮＯＲ（排他的ＮＯＲ論理）処理することにより信頼度情報を訂正した後で、誤り訂正復号を行う誤り訂正復号部とを備えたものである。

この発明によれば、簡単な低消費電力回路で信頼度情報のマーク率を１／２にするとともに、ＡＣ結合が可能で、データの変化点をサンプルするＣＤＲが正常動作し、また、デスキュー処理も可能にすることができる。

この発明の実施の形態１に係る誤り訂正装置の概略構成を示すブロック図である。 図１内の符号化部のセレクタを具体的に示すブロック図である。 図２内のセレクタによる信頼度識別情報の選択動作を示す説明図である。 軟判定識別ＬＳＩに入力される電気信号の具体例を示す電圧波形図である。 図４の電気信号に基づいて生成される識別情報と信頼度情報および硬判定情報との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態１によるＦＥＣ復号部（誤り訂正復号部）によるＥＸＯＲ処理を示す説明図である。 この発明の実施の形態２に係る誤り訂正装置の概略構成を示すブロック図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る誤り訂正装置の概略構成を示すブロック図である。
図１において、誤り訂正装置は、伝送路（図示せず）からの光信号を電気信号Ｅに変換する光電気変換器１と、電気信号Ｅを入力情報として信頼度情報６ａおよび硬判定情報６ｂを出力する軟判定識別ＬＳＩ２と、信頼度情報６ａおよび硬判定情報６ｂを入力情報として復号情報Ｆを出力する軟判定誤り訂正ＬＳＩ３とにより構成されている。

軟判定識別ＬＳＩ２は、３個の識別器４１〜４３からなる軟判定識別部４と、セレクタ５１からなる符号化部５と、信頼度情報６ａおよび硬判定情報６ｂを生成する多重分離部６とを備えている。
軟判定誤り訂正ＬＳＩ３は、誤り訂正復号部として、ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ：前方誤り訂正）復号部７を備えている。

軟判定識別ＬＳＩ２内の軟判定識別部４は、識別器４１〜４３において、光電気変換器１からの電気信号Ｅを複数の閾値Ｖ１〜Ｖ３を用いて識別し、複数の閾値Ｖ１〜Ｖ３ごとに個別に識別された複数の識別情報４ａ〜４ｃを生成する。ここで、識別器４１〜４３の各閾値Ｖ１〜Ｖ３は、Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３の関係にあるものとする。
また、３個の識別情報４ａ〜４ｃのうち、２個の識別情報４ａ、４ｃを軟判定識別情報とし、１個の識別情報４ｂを硬判定識別情報とする。

符号化部５は、複数の識別情報４ａ〜４ｃをエンコードして信頼度情報５ａおよび硬判定情報５ｂを生成する。
多重分離部６は、符号化部５から生成された信頼度情報５ａおよび硬判定情報５ｂを多重分離した信頼度情報６ａおよび硬判定情報６ｂを生成する。

軟判定誤り訂正ＬＳＩ３内のＦＥＣ復号部７は、多重分離部６からの信頼度情報６ａおよび硬判定情報６ｂをＥＸＯＲ処理またはＥＸＮＯＲ処理した後で、誤り訂正復号を行い、最終的な復号信号Ｆを出力する。

図２は符号化部５内のセレクタ５１を具体的に示すブロック図である。
図２において、識別器４１、４３から出力される信頼度識別情報４ａ、４ｃは、セレクタ５１の信号入力端子に入力され、識別器４２から出力される硬判定識別情報４ｂは、識別情報４ａ、４ｃのいずれかを選択する制御信号としてセレクタ５１に入力される。

次に、図３および図４を参照しながら、符号化部５の動作について、さらに具体的に説明する。
図３は符号化部５内のセレクタ５１による信頼度識別情報４ａ、４ｃの選択動作を示す説明図であり、硬判定識別情報４ｂの値（μ１＝「１」）の確率密度分布（標準偏差σ１）と、硬判定識別情報４ｂの値（μ０＝「０」）の確率密度分布（標準偏差σ０）とに関連付けて示している。

図３において、最上段の確からしい「１」と、最下段の確からしい「０」との間には、不確かな「１」と、不確かな「０」とが存在する。
硬判定識別情報４ｂの値が「１」のときには、信頼度識別情報４ａの値（「１」または「０」）が、信頼度情報５ａとして符号化部５から出力される。

一方、硬判定識別情報４ｂの値が「０」のときには、信頼度識別情報４ｃの値（「１」または「０」）が、信頼度情報５ａとして符号化部５から出力される。
つまり、確からしい「１」の信頼度情報５ａの値は「１」であり、不確かな「１」の信頼度情報５ａの値は「０」である。
また、確からしい「０」の信頼度情報５ａの値は「０」であり、不確かな「０」の信頼度情報５ａの値は「１」である。

従来装置のように、確からしい「１」と確からしい「０」との信頼度情報を同一の論理とすると、通信品質が十分に良い場合に、同符号が連続してマーク率が１／２にはならないという問題が生じたが、図３に示した信頼度情報５ａを符号化部５から出力することにより、通信品質が十分に良い場合でも、信頼度情報のマーク率が１／２にすることができる。

たとえば、図４に示すように時間変化する電圧データが、電気信号Ｅとして軟判定識別部４に入力されたとすると、各時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３において軟判定識別部４から符号化部５に入力される識別情報４ａ〜４ｃと、符号化部５から出力される硬判定情報５ｂおよび信頼度情報５ａとの関係は、図５に示すようになる。

図４、図５において、まず、時刻ｔ１では、電気信号Ｅの電圧が最小の閾値Ｖ３以下なので、閾値Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３に基づく識別情報４ａ、４ｂ、４ｃの値は、それぞれ「０、０、０」となる。
したがって、符号化部５からの信頼度情報５ａとしては、時刻ｔ１における硬判定識別情報４ｂの値「０」に応じて、信頼度識別情報４ａの値「０」が出力される。

次に、時刻ｔ２では、電気信号Ｅの電圧が最大の閾値Ｖ１以上なので、閾値Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３に基づく識別情報４ａ、４ｂ、４ｃの値は、それぞれ「１、１、１」となる。
したがって、符号化部５からの信頼度情報５ａとしては、時刻ｔ２における硬判定識別情報４ｂの値「１」に応じて、信頼度識別情報４ｃの値「１」が出力される。

さらに、時刻ｔ３では、電気信号Ｅの電圧が閾値Ｖ１と閾値Ｖ２との中間なので、閾値Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３に基づく識別情報４ａ、４ｂ、４ｃの値は、それぞれ「０、１、１」となる。
したがって、符号化部５からの信頼度情報５ａとしては、時刻ｔ３における硬判定識別情報４ｂの値「１」に応じて、信頼度識別情報４ｃの値「１」が出力される。

以下、多重分離部６は、入力データに含まれる階層化情報に基づき、信頼度情報５ａおよび硬判定情報５ｂに対して時分割多重分離処理を施し、多重分離された信頼度情報６ａおよび硬判定情報６ｂを軟判定誤り訂正ＬＳＩ３内のＦＥＣ復号部７に入力する。

最後に、ＦＥＣ復号部７は、図６に示すように、ＥＸＯＲ処理により信頼度情報６ａを訂正する。
すなわち、信頼度情報６ａと硬判定情報６ｂとのＥＸＯＲ処理を行い、確からしい「１」の信頼度情報６ａを「１」に訂正し、不確かな「１」の信頼度情報６ａを「０」に訂正する。

同様に、確からしい「０」の信頼度情報６ａを「１」に訂正し、不確かな「０」の信頼度情報６ａを「１」に訂正する。
こうして、信頼度情報６ａを訂正した後に、ＦＥＣ復号部７は、軟判定誤り訂正復号処理を行い、復号情報Ｆを出力する。
なお、図６ではＥＸＯＲ処理を用いたが、ＥＸＯＲ処理に代えて、ＥＸＮＯＲ処理により信頼度情報６ａを訂正してもよい。

以上のように、この発明の実施の形態１に係る誤り訂正装置は、軟判定誤り訂正機能を備えた誤り訂正装置であって、伝送路からの光信号を電気信号Ｅに変換する光電気変換器１と、光電気変換器１からの電気信号Ｅを複数の閾値Ｖ１〜Ｖ３を用いて識別し、複数の閾値Ｖ１〜Ｖ３ごとに個別に識別された複数の識別情報４ａ〜４ｃを生成する軟判定識別部４と、複数の識別情報４ａ〜４ｃをエンコードして信頼度情報５ａおよび硬判定情報５ｂを生成する符号化部５と、符号化部５から生成された信頼度情報５ａおよび硬判定情報５ｂを多重分離する多重分離部６と、信頼度情報６ａおよび硬判定情報６ｂをＥＸＯＲ処理（または、ＥＸＮＯＲ処理）した後で誤り訂正復号を行うＦＥＣ復号部（誤り訂正復号部）７とを備えている。

また、複数の識別情報４ａ〜４ｃは、２個の信頼度識別情報４ａ、４ｃと１個の硬判定識別情報４ｂとからなり、符号化部５は、セレクタ５１を含み、硬判定識別情報４ｂを硬判定情報５ｂとして出力するとともに、硬判定識別情報５ｂが「１」であるか「０」であるかに応じて、２個の信頼度識別情報４ａ、４ｃのうちの一方を選択して信頼度情報５ａとして出力する。
さらに、軟判定識別部４は、識別情報４ａ〜４ｃを個別に出力する３個の識別器４１〜４３を備えている。

このように、符号化部５は、硬判定識別情報４ｂの値に応じて信頼度情報５ａの出力を選択するセレクタ５１により構成されるとともに、ＦＥＣ復号部（誤り訂正復号部）７は、信頼度情報６ａおよび硬判定情報６ｂをＥＸＯＲ処理（または、ＥＸＮＯＲ処理）した後で、軟判定復号処理を行うよう構成されているので、簡単な低消費電力回路で信頼度情報のマーク率を１／２にすることができる。

また、信頼度情報５ａ（または、６ａ）のＡＣ結合を可能にすることができる。
さらに、データの変化点をサンプルするＣＤＲが正常動作するので、ＣＤＲによるクロック抽出およびデスキュー処理を行うことが可能となる。

実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図１）では、軟判定識別ＬＳＩ２内に多重分離部６を設けたが、図７のように、多重分離部６を削除してもよい。
図７はこの発明の実施の形態２に係る誤り訂正装置を示すブロック図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ａ」を付して詳述を省略する。

図７において、軟判定識別ＬＳＩ２Ａには、前述の多重分離部６が存在せず、符号化部５から出力される信頼度情報５ａおよび硬判定情報６ｂが、軟判定誤り訂正ＬＳＩ３内のＦＥＣ復号部７に直接入力されている。他の構成は前述と同様である。
図７の構成においても、前述と同様の作用効果を奏することは言うまでもない。

実施の形態３．
なお、上記実施の形態１では、符号化部５において、確からしい「１」の信頼度情報５ａを「１」とし、不確かな「１」の信頼度情報５ａを「０」とし、確からしい「０」の信頼度情報５ａを「０」とし、不確かな「０」の信頼度情報５ａを「１」としたが、これに限定されるものではない。

たとえば、上記とは逆に、確からしい「１」の信頼度情報５ａを「０」とし、不確かな「１」の信頼度情報５ａを「１」とし、確からしい「０」の信頼度情報５ａを「１」とし、不確かな「０」の信頼度情報５ａを「０」としてもよい。

この場合も、ＦＥＣ復号部（誤り訂正復号部）７において、信頼度情報５ａ（または、６ａ）および硬判定情報５ｂ（または、６ｂ）をＥＸＯＲ処理（または、ＥＸＮＯＲ処理）することにより、前述と同様の作用効果を奏することは言うまでもない。

１ 光電気変換器、２、２Ａ 軟判定識別ＬＳＩ、３ 軟判定誤り訂正ＬＳＩ、４ 軟判定識別部、４ａ、４ｂ、４ｃ 識別情報、４ａ、４ｃ 信頼度識別情報、４ｂ 硬判定識別情報、５ 符号化器、５ａ、６ａ 信頼度情報、５ｂ、６ｂ 硬判定情報、６ 多重分離部、７ ＦＥＣ復号部（誤り訂正復号部）、４１、４２、４３ 識別器、５１ セレクタ、Ｅ 電気信号、Ｆ 復号情報。

Claims (3)

1. 軟判定誤り訂正機能を備えた誤り訂正装置であって、
   伝送路からの光信号を電気信号に変換する光電気変換器と、
   前記光電気変換器からの電気信号を第１の閾値、第２の閾値および第３の閾値を用いて識別し、第１の閾値＞第２の閾値＞第３の閾値の関係にある各閾値でそれぞれ識別された第１の識別情報、第２の識別情報および第３の識別情報を生成する軟判定識別部と、
   第２の識別情報を硬判定情報として出力するとともに、第２の識別情報が「１」であるとき第１の識別情報を選択し第２の識別情報が「０」であるとき第３の識別情報を選択して信頼度情報として出力する符号化部と、
   前記信頼度情報および前記硬判定情報をＥＸＯＲ処理またはＥＸＮＯＲ処理することにより前記信頼度情報を訂正した後で誤り訂正復号を行う誤り訂正復号部と
   を備えたことを特徴とする誤り訂正装置。
2. 前記符号化部から出力された信頼度情報および硬判定情報を多重分離する多重分離部を備え、
   前記誤り訂正復号部は、前記多重分離部により多重分離された信頼度情報および硬判定情報を前記ＥＸＮＯＲ処理または前記ＥＸＯＲ処理することにより前記信頼度情報を訂正した後で前記誤り訂正復号を行うことを特徴とする請求項１に記載の誤り訂正装置。
3. 前記軟判定識別部は、第１の閾値、第２の閾値および第３の閾値をそれぞれ有する３個の識別器を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誤り訂正装置。

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