JP6265938B2 - 誤り訂正装置、光受信器および光伝送装置 - Google Patents

Description

本発明は、光伝送装置において受信データの誤りを訂正する誤り訂正装置に関する。

従来の光伝送装置は、高い信頼性と伝送距離の拡大のために誤り訂正符号が適用されている。高速な光通信システムにおいて、受信信号の信号対雑音比不足や波形歪による符号誤りを補償する誤り訂正符号として、軟判定誤り訂正符号や硬判定誤り訂正符号、積符号といった複数の誤り訂正符号の連接による訂正性能の向上が検討されている。例えば、非特許文献１には受信信号の復号演算の演算繰り返し数によって符号化利得が異なるＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号（内符号）や硬判定ＥＦＥＣ（Enhanced FEC(Forward Error Correction)）（外符号）を連接した１００Ｇｂｐｓ誤り訂正符号の提案がなされている。

一方で、長距離大容量伝送に用いられる光通信装置は、レーザーダイオード（ＬＤ：Laser Diode）や光増幅器の経年劣化、その他の伝送経路の変化による受信特性の劣化をあらかじめ見込み、マージンを持たせた設計が行われている。そのため、運用開始時などのロスの少ない状態の伝送路では過剰な性能で動作させることになり、光通信装置の消費電力を増加させるという課題がある。本課題に対し、例えば特許文献１では、受信した信号の復号後にビット誤り率を算出し、算出結果に応じて誤り訂正符号の符号化率を変えるシステムが提案されている。また、特許文献２では、複数の誤り訂正復号回路を内符号回路に持ち、外符号の復号結果をもって内符号の回路を切り替えるシステムが提案されている。

特開２０１２−１５５７３７号公報 特表２０１２−５２５７５３号公報

Kiyoshi Onohara, Yoshikuni Miyata, Takashi Sugihara, Kazuo Kubo, Hideo Yoshida, and Takashi Mizuochi、「Soft Decision FEC for 100G Transport Systems」OFC/NFOEC2010, OThL1, 2010.

光通信装置の過剰な性能および消費電力で駆動する課題に対する、提案されている誤り訂正回路システムでは、複数の回路を持つことによる回路規模の増加、消費電力の増加、復号後の信号をモニタするため誤りを含んだ信号が後段に送信されてしまう、といった課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、消費電力が必要以上に増加するのを回避しつつ要求される通信品質を実現することが可能な誤り訂正装置を得ることを目的とする。

また、回路規模の増加を抑えつつ要求される通信品質を実現することが可能な誤り訂正装置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、本発明にかかる誤り訂正装置は、外符号および内符号により誤り訂正符号化された信号に対し、内符号に対応する復号処理を１回または２回以上繰り返し実行して誤り訂正を行う内符号復号手段と、内符号復号手段で誤り訂正された後の信号に対し、外符号に対応する復号処理を１回または２回以上繰り返し実行する外符号復号手段と、を備える。また、誤り訂正装置は、内符号復号手段での復号結果に基づいて、内符号復号手段が実行する復号処理に要する演算量および外符号復号手段が実行する復号処理に要する演算量のいずれか一方または双方を決定する。

本発明にかかる誤り訂正装置によれば、消費電力が必要以上に増加するのを回避しつつ要求される通信品質を実現できる、という効果を奏する。

実施の形態１にかかる光伝送システムの構成例を示す図 実施の形態１にかかる光伝送装置の構成例を示す図 実施の形態１にかかる演算量決定部の動作を示すフローチャート 判定閾値の一例を示す図 実施の形態２にかかる光伝送装置の構成例を示す図 実施の形態２にかかる内符号誤り訂正復号化部の構成例を示す図 実施の形態３にかかる光伝送装置の構成例を示す図 実施の形態４にかかる光伝送装置の構成例を示す図 実施の形態４にかかる閾値決定部が判定閾値を決定する動作の一例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる外符号誤り訂正演算量決定部、実施の形態４にかかる閾値決定部を実現するハードウェア構成の一例を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる誤り訂正装置、光受信器および光伝送装置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は、本発明の実施の形態１にかかる光伝送システムの構成例を示す図である。光伝送システムは、光伝送装置１００−１および１００−２と、光伝送装置間を接続する通信路２００とにより構成される。光伝送装置１００−１および１００−２はクライアント信号を受信すると、受信したクライアント信号に対して誤り訂正符号化などを行った後、光信号に変換して通信路２００へ送信する。また、光伝送装置１００−１および１００−２は通信路２００から光信号を受信すると、受信した光信号を電気信号に変換し、誤り訂正復号などを行った後、クライアント信号として別のクライアントに送信する。詳細については後述するが、光伝送装置１００−１と１００−２の内部構成は同一とする。

本実施の形態および他の実施の形態では、光伝送装置１００−１および１００−２の動作を説明する際、光伝送装置１００−１が光信号を送信し、光伝送装置１００−２が光信号を受信する場合の例を説明する。

図２は、図１に示した光伝送システムを構成している光伝送装置１００−１および１００−２の構成例を示す図である。上述したように、本実施の形態では光伝送装置１００−１が光信号を送信し、光伝送装置１００−２が光信号を受信する場合の例を説明するため、図２では、送信側の光伝送装置１００−１については光信号の送信で使用する構成のみを記載し、受信動作で使用する構成要素の記載を省略している。同様に、受信側の光伝送装置１００−２については光信号の受信で使用する構成のみを記載し、送信動作で使用する構成要素の記載を省略している。

図２に示したように光伝送装置１００−１および１００−２は、光送信器１、光受信器２およびＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex）部３により構成されている。ＷＤＭ部３は、光送信器１から送信される光信号と光受信器２が受信する光信号とを波長多重する。ＷＤＭ部３は、光送信器１から受け取った光信号を通信路２００へ出力し、通信路２００から受け取った光信号を光受信器２へ出力する。

光送信器１は、送信する信号である外部から入力されたクライアント信号をＯＴＵ（Optical-Channel Transport Unit）規格のフレームに収容してＯＴＵフレームを生成するＯＴＵフレーマ１１、外符号誤り訂正符号化部１２、内符号誤り訂正符号化部１３およびＥ／Ｏ（Electrical/Optical）変換部１４を備える。ＯＴＵフレーマ１１は、送信する信号である外部から入力されたクライアント信号をＯＴＵ（Optical-Channel Transport Unit）規格のフレームに収容してＯＴＵフレームを生成する。外符号誤り訂正符号化部１２は、ＯＴＵフレーマ１１からの出力信号を誤り訂正符号化する。内符号誤り訂正符号化部１３は、外符号誤り訂正符号化部１２からの出力信号を誤り訂正符号化する。

光受信器２は、Ｏ／Ｅ（Optical/Electrical）変換部１５、フレーム同期部１６、内符号復号手段である内符号誤り訂正復号化部１７、外符号復号手段である外符号誤り訂正復号化部１８、バッファ１９、ＯＴＵデフレーマ２０および演算量決定手段である演算量決定部２１を備える。内符号誤り訂正復号化部１７、外符号誤り訂正復号化部１８および演算量決定部２１は誤り訂正装置４０を構成している。内符号誤り訂正復号化部１７は、フレーム同期部１６を介して受信した信号に含まれている誤りを訂正する。外符号誤り訂正復号化部１８は、内符号誤り訂正復号化部１７において誤りが訂正された後の信号である入力信号に対して誤り訂正復号を繰り返し実行し、入力信号に残留している誤りを訂正する。演算量決定部２１は、符号誤り率算出手段である内符号誤り訂正モニタ部２２と、外符号復号演算量決定手段である外符号誤り訂正演算量決定部２３と、判定閾値保持部２４とを備える。演算量決定部２１は、外符号誤り訂正復号化部１８による誤り訂正処理の演算量を決定する。

次に、本実施の形態にかかる光伝送システムの動作、具体的には、光伝送装置１００−１が光信号を通信路２００経由で光伝送装置１００−２へ送信する場合の動作について、説明する。

光伝送装置１００−１の光送信器１にはクライアントからクライアント信号が送信される。光送信器１において、ＯＴＵフレーマ１１は、受信したクライアント信号をＯＴＵｋ（Optical channel Transport Unit-k）フレームに収容する。すなわち、ＯＴＵフレーマ１１は、データ等のクライアント信号に対してＯＴＵｋフレームのヘッダなどを付加することにより、クライアント信号が収容されたＯＴＵｋフレームを生成する。ここで、ＯＴＵｋフレームはＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７０９で規定されている。ＯＴＵｋフレームのｋ（＝０，１，２，３，４，…）は、ビットレートを表す識別番号である。ＯＴＵｋフレームは、フレーム同期のためのＦＡＳ（Frame Alignment Signal）やＭＦＡＳ（Multi-FAS）などのオーバヘッド情報を含む。

外符号誤り訂正符号化部１２は、ＯＴＵフレーマ１１から出力されるＯＴＵｋフレームである送信信号に対して外符号誤り訂正を行う。すなわち、外符号誤り訂正符号化部１２は、送信信号を情報系列とし、この情報系列に冗長ビットを付加することにより、送信信号を符号化する。外符号誤り訂正符号化部１２が行う外符号誤り訂正の符号には、符号化率を変えることなく、受信側での復号の演算繰り返し数や復号エンジン数などを変えることによって誤り訂正性能が変化する符号を用いる。受信側での復号の演算繰り返し数や復号エンジン数などを変えることによって誤り訂正性能が変化する符号であればどのような符号を使用してもよい。条件を満たす符号としては畳み込み符号、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号、ターボ符号などがある。外符号誤り訂正符号化部１２は、符号化された送信信号を内符号誤り訂正符号化部１３へ出力する。

内符号誤り訂正符号化部１３は、外符号誤り訂正符号化部１２から入力された送信信号に対して内符号誤り訂正を行う。すなわち、内符号誤り訂正符号化部１３は、入力された送信信号を情報系列とし、この情報系列に冗長ビットを付加することにより、送信信号を符号化する。内符号誤り訂正符号化部１３が行う内符号誤り訂正の符号には、符号化率を変えることなく、受信側での復号の演算繰り返し数などを変えることによって誤り訂正性能が変化する符号を用いる。例えば、畳み込み符号、ＬＤＰＣ符号、ターボ符号などを用いる。演算繰り返し数などを変えることによって誤り訂正性能が変化する符号であればどのような符号を使用してもよい。内符号誤り訂正符号化部１３は、符号化された送信信号をＥ／Ｏ変換部１４へ出力する。

Ｅ／Ｏ変換部１４は、誤り訂正符号化された送信信号である電気信号を光信号に変換し、ＷＤＭ部３を介して通信路２００へ送信する。なお、光伝送装置１００−１の光送信器１は、内符号誤り訂正符号化部１３とＥ／Ｏ変換部１４との間に、伝送容量や性能を向上する多値符号化を行う回路、波形成形を行う回路などを備えるようにしてもよい。

通信路２００を経由し、光伝送装置１に入力された信号は、ＷＤＭ部３を介して光伝送装置１００−２の光受信器２で処理される。

光伝送装置１００−２の光受信器２ではまず、Ｏ／Ｅ変換部１５が光信号を受信し、電気信号（受信信号）に変換する。フレーム同期部１６は、受信信号のＯＴＵｋフレームのオーバヘッド情報からフレームの先頭などを検出してフレーム同期を確立する。フレーム同期部１６は、例えば、ＯＴＵフレームに含まれているＦＡＳを検出することによりフレーム同期を確立する。具体的には、フレーム同期部１６は、例えば、固定ビットパターンであるＦＡＳと同じビットパターンの参照用ビット列を保持しておき、これと受信信号との相関をとることにより、ＦＡＳを検出する。

内符号誤り訂正復号化部１７は、フレーム同期が行われた後の受信信号の内符号の誤り訂正復号化処理を実施し、復号後の受信信号を外符号誤り訂正復号化部１８へ出力する。また、内符号誤り訂正復号化部１７は、内符号の誤り訂正結果を演算量決定部２１へ出力する。内符号の誤り訂正結果とは、誤り訂正復号化処理で訂正したビットの数（誤り訂正ビット数）である。

演算量決定部２１は、内符号誤り訂正復号化部１７から通知された誤り訂正結果に基づいて外符号誤り訂正復号化部１８の演算量を決定する。ここで、外符号誤り訂正復号化部１８の演算量とは、外符号誤り訂正復号化部１８が誤り訂正復号処理を繰り返す回数である。演算量決定部２１においては、内符号誤り訂正モニタ部２２および外符号誤り訂正演算量決定部２３が図３に示したフローチャートに従って動作することにより、外符号誤り訂正復号化部１８の演算量を決定する。

演算量決定部２１において、内符号誤り訂正モニタ部２２は、内符号誤り訂正復号化部１７から通知された誤り訂正結果である誤り訂正ビット数を用いて、受信した信号の擬似的な符号誤り率の算出を行い、外符号誤り訂正演算量決定部２３へ出力する（ステップＳ１１）。ここで、擬似的な符号誤り率は実際の符号誤り率とは異なり、誤り訂正復号処理の途中段階で推定した誤り率となる。内符号誤り訂正復号化部１７による誤り訂正処理の対象ビット数、すなわち、情報系列のビット数（ここではＭとする）は固定であるため、内符号誤り訂正モニタ部２２は、内符号誤り訂正復号化部１７から受信した誤り訂正ビット数（ｋとする）を誤り訂正処理の対象ビット数Ｍで除算することにより、受信した信号の擬似的な符号誤り率（Ｅとする）を算出できる。すなわち、擬似的な符号誤り率Ｅは「Ｅ＝ｋ／Ｍ」で表される。内符号誤り訂正モニタ部２２は、内符号誤り訂正復号化部１７から誤り訂正ビット数ｋが通知されるごとに擬似的な符号誤り率Ｅを計算するのではなく、誤り訂正ビット数ｋの通知を既定回数受けた場合に、例えば誤り訂正ビット数ｋの通知をＮ回にわたって受けた場合に擬似的な符号誤り率Ｅを計算するようにしてもよい。また、内符号誤り訂正モニタ部２２は、符号誤り訂正復号化部１７から誤り訂正ビット数ｋが通知されるごとに擬似的な符号誤り率Ｅを計算し、この計算結果の移動平均を算出して外符号誤り訂正演算量決定部２３へ出力するようにしてもよい。

外符号誤り訂正演算量決定部２３は、内符号誤り訂正モニタ部２２から入力された、受信信号の擬似的な符号誤り率Ｅと判定閾値保持部２４で保持されている判定閾値とを比較することにより、外符号誤り訂正復号化部１８の演算量、すなわち、誤り訂正復号処理の繰り返し回数を決定する。この動作は、図３に示したステップＳ１２〜Ｓ１７に相当する。なお、図３では、擬似的な符号誤り率Ｅを「誤り率」、判定閾値を「閾値」と表現している。ここで、判定閾値保持部２４は、外符号誤り訂正復号化部１８における誤り訂正復号処理の繰り返し回数を決定するための判定閾値として、図４に例示したような複数の判定閾値を保持しているものとする。図４に示した例では、判定閾値保持部２４が閾値＃１〜＃ＮのＮ個の判定閾値を保持している場合を示している。各判定閾値は、外符号誤り訂正復号化部１８の復号演算量を変えた時の内符号誤り訂正符号と外符号誤り訂正符号を組み合わせた符号化利得から算出される。判定閾値は、ユーザーによって与えてもよいし、トレーニングを行い決定してもよい。トレーニングによって決定する方法は後述する。

外符号誤り訂正演算量決定部２３は、外符号誤り訂正復号化部１８の演算量を、外符号誤り訂正復号化部１８の復号結果に誤りが発生しない最小の演算量に決定する。すなわち、外符号誤り訂正演算量決定部２３は、外符号誤り訂正復号化部１８の復号結果の符号誤り率を０とできる最低の繰り返し回数となるように、繰り返し回数を決定する。

図３の説明に戻り、外符号誤り訂正演算量決定部２３は、受信した信号の擬似的な符号誤り率を内符号誤り訂正モニタ部２２から受信すると、内部パラメータｎを１に設定する（ステップＳ１２）。なお、この内部パラメータｎは、１〜Ｎの変数であり、図４に示したＮ個の閾値＃１〜＃Ｎに対応する。

次に、外符号誤り訂正演算量決定部２３は、擬似的な符号誤り率が判定閾値＃ｎ以下か否かを確認し（ステップＳ１３）、擬似的な符号誤り率が判定閾値＃ｎ以下の場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、外符号誤り訂正復号化部１８における誤り訂正復号処理の繰り返し回数をｎ回に決定する（ステップＳ１４）。一方、擬似的な符号誤り率が判定閾値＃ｎ以下ではない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、外符号誤り訂正演算量決定部２３は、ｎ＝Ｎか否かを確認し（ステップＳ１５）、ｎ＝Ｎの場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、外符号誤り訂正復号化部１８における誤り訂正復号処理の繰り返し回数をＮ＋１回に決定する（ステップＳ１７）。ｎ＝Ｎではない場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、外符号誤り訂正演算量決定部２３は、ｎに１を加算し（ステップＳ１６）、ステップＳ１３に戻って次の判定閾値と擬似的な符号誤り率を比較する。以下、ステップＳ１４またはステップＳ１７を実行して外符号誤り訂正復号化部１８における誤り訂正復号処理の繰り返し回数が決定するまで、外符号誤り訂正演算量決定部２３は、ステップＳ１３〜Ｓ１６の処理を繰り返す。外符号誤り訂正演算量決定部２３は、ステップＳ１４またはＳ１７を実行すると、決定結果、すなわち、誤り訂正復号処理の繰り返し回数を復号演算量制御信号として外符号誤り訂正復号化部１８へ出力する（ステップＳ１８）。

外符号誤り訂正復号化部１８は、外符号誤り訂正演算量決定部２３から受け取った復号演算制御信号に従って復号演算量、すなわち、誤り訂正復号処理の繰り返し回数を決定する。外符号誤り訂正復号化部１８は、決定した復号演算量に従い、受信信号に対して誤り訂正処理を実行する。外符号誤り訂正復号化部１８で復号された受信信号は、本実施の形態ではバッファ１９に収容される。バッファ１９は誤り訂正演算量が変更となった場合においても、後段のＯＴＵデフレーマ２０に送信される信号の遅延を一定に保つことを目的として配置した回路である。外符号誤り訂正復号化部１８の演算量が変わっても遅延が一定となる構造の場合、光受信器２はバッファ１９を備えなくてもよい。

ＯＴＵデフレーマ２０は、バッファ１９から入力される受信信号であるＯＴＵｋフレームからクライアント信号を抽出し、クライアントへ送信する。なお、光伝送装置１００−２の光受信器２において、送信系と同様に伝送容量や性能を向上する多値復号化を行う回路や波形成形を行う回路、その他補償回路などがあってもよい。

以上のように、本実施の形態にかかる光伝送装置の光受信器を構成している誤り訂正装置において、演算量決定部２１の内符号誤り訂正モニタ部２２は、内符号誤り訂正復号化部１７における誤り訂正結果に基づいて、受信信号の符号誤り率特性である擬似的な符号誤り率を算出し、外符号誤り訂正演算量決定部２３は、擬似的な符号誤り率に応じて後段の外符号誤り訂正復号化部１８の訂正演算量を変更するようにしているため、劣化の少ない運用開始時やロスの少ない伝送路に設置した光伝送装置の低消費電力化を実現できる。また、従来の復号後の信号をモニタするフィードバック系でなく、遅延一定制御を行っているため、ＯＴＵｋフレームの連続信号に対し、切断や誤りを発生させることなくヒットレスでの低消費電力化を実現できる。このように、本実施の形態にかかる光伝送装置によれば、通信路の状態に応じて演算量を切り替えながら誤り訂正復号を行うので、消費電力が必要以上に増加するのを回避しつつ要求される通信品質を確保することができる。

実施の形態２．
上述した実施の形態１では、内符号誤り訂正復号化部１７の訂正結果を用いて後段の外符号誤り訂正復号化部１８の訂正復号演算量を決定したものであるが、次に、誤り訂正演算量を内符号誤り訂正復号化部１７内で可変とする実施の形態２を示す。

図５は、実施の形態２にかかる光伝送システムを構成している光伝送装置１００ａ−１および１００ａ−２の構成例を示す図である。光伝送装置１００ａ−１および１００ａ−２は、図２に示した実施の形態１の光伝送装置１００−１および１００−２の光受信器２を光受信器２ａに置き換えた構成となっている。光受信器２ａは、実施の形態１の光受信器２の内符号誤り訂正復号化部１７および外符号誤り訂正復号化部１８を光受信器２の内符号誤り訂正復号化部１７ａおよび外符号誤り訂正復号化部１８ａに置き換え、さらに、演算量決定部２１を削除するとともに判定閾値保持部２５を追加した構成となっている。内符号誤り訂正復号化部１７ａ、外符号誤り訂正復号化部１８ａおよび判定閾値保持部２５は誤り訂正装置４０ａを構成している。本実施の形態では、実施の形態１と異なる部分を説明する。

図６は内符号誤り訂正復号化部１７ａの構成例を示す図である。本実施の形態における内符号誤り訂正符号は訂正演算処理を繰り返すことにより、訂正性能が可変となる符号を使用する。訂正演算処理を繰り返すことにより、訂正性能が可変となる符号であればどのような符号を使用してもよい。そのため、図６に示したように、内符号誤り訂正復号化部１７ａは、複数の誤り訂正演算回路１７１₁〜１７１_mと、複数の訂正結果モニタ回路１７２₁〜１７２_mとを備えている。誤り訂正演算回路１７１₁〜１７１_mは直列に接続されており、それぞれ同じ処理を行う。複数の訂正結果モニタ回路１７２₁〜１７２_mも同じ処理を行う。誤り訂正演算回路１７１₁〜１７１_mは、訂正結果判定回路１７２Ａ、訂正未完符号数カウンタ１７２Ｂおよび判定回路１７２Ｃを備える。訂正結果モニタ回路１７２₁〜１７２_mは、訂正結果判定回路１７２Ａ、訂正未完符号数カウンタ１７２Ｂおよび判定回路１７２Ｃを備える。複数の誤り訂正演算回路１７１₁〜１７１_mは本実施の形態の内符号復号手段を構成し、複数の訂正結果モニタ回路１７２₁〜１７２_mは本実施の形態の演算量決定手段を構成する。

内符号誤り訂正復号化部１７ａにおいては、フレーム同期部１６から入力された受信信号を誤り訂正演算回路１７１₁が受け取る。誤り訂正演算回路１７１₁において、誤り訂正回路１７１Ａは入力された受信信号に対し誤り訂正演算処理を行い、誤りを訂正した受信信号を後段の誤り訂正演算回路１７１₂に出力する。動作制御回路１７１Ｂは、誤り訂正回路１７１Ａにおける誤り訂正結果を訂正結果モニタ回路１７２₁に出力する。誤り訂正結果は、実施の形態１の内符号誤り訂正復号化部１７が内符号誤り訂正モニタ部２２へ出力する誤り訂正結果と同じである。すなわち、誤り訂正演算回路１７１₁が訂正結果モニタ回路１７２₁へ出力する誤り訂正結果は、誤り訂正復号化処理で訂正したビットの数を示す誤り訂正ビット数である。

訂正結果モニタ回路１７２₁は、誤り訂正演算回路１７１₁から出力された誤り訂正結果に基づいて、誤り訂正が完了できなかった符号の数をモニタし、モニタ結果、すなわち、訂正未完符号数と判定閾値保持部２５が保持している判定閾値とを比較する。誤り訂正が完了できなかった符号とは、符号に含まれている誤りを完全に訂正できなかった符号、すなわち、誤りが残留している符号である。

訂正結果モニタ回路１７２₁において、訂正結果判定回路１７２Ａは、符号に誤りが残留している符号か否かの判断を、誤り訂正演算回路１７１₁から受け取った誤り訂正結果が示す誤り訂正ビット数から判断する。具体的には、訂正結果判定回路１７２Ａは、誤り訂正ビット数が訂正可能なビット数の最大値と一致している場合、符号に誤りが残留していると判断する。訂正結果判定回路１７２Ａは、符号に誤りが残留していると判断した場合、訂正未完符号数カウンタ１７２Ｂを１カウントアップさせる。訂正未完符号数カウンタ１７２Ｂの初期値は０とする。訂正結果判定回路１７２Ａは、規定時間にわたって、誤り訂正演算回路１７１₁の動作制御回路１７１Ｂから誤り訂正ビット数が通知されるごとに、符号に誤りが残留しているか否かを判断し、誤りが残留している符号を検知した場合は訂正未完符号数カウンタ１７２Ｂを１カウントアップさせる。訂正結果モニタ回路１７２₁の判定回路１７２Ｃは、規定時間が経過するごとに、訂正未完符号数カウンタ１７２Ｂの値と判定閾値とを比較し、訂正未完符号数カウンタ１７２Ｂの値である訂正未完符号数が判定閾値より大きい場合には、次段の誤り訂正演算回路１７１₂に対し、誤り訂正復号の実施を指示する。これに対して、訂正未完符号数が判定閾値以下の場合、訂正結果モニタ回路１７２₁の判定回路１７２Ｃは、次段の誤り訂正演算回路１７１₂に対し、誤り訂正復号の未実施を指示する。具体的には、訂正結果モニタ回路１７２₁の判定回路１７２Ｃは、誤り訂正演算回路１７１₂の動作制御回路１７１Ｂに対して指示を行う。

誤り訂正演算回路１７１₂の動作制御回路１７１Ｂは、訂正結果モニタ回路１７２₁の判定回路１７２Ｃから指示を受けると、指示内容に従い、誤り訂正演算回路１７１₂の誤り訂正回路１７１Ａを制御する。具体的には、誤り訂正演算回路１７１₂の動作制御回路１７１Ｂは、誤り訂正復号の実施が指示された場合、誤り訂正回路１７１Ａに対し、誤り訂正演算処理を実行するよう指示する。この場合、誤り訂正演算回路１７１₂の誤り訂正回路１７１Ａは、誤り訂正演算回路１７１₁から入力された受信信号に対し誤り訂正演算処理を行い、誤りを訂正した受信信号を後段の図示を省略している誤り訂正演算回路１７１₃に出力する。誤り訂正演算回路１７１₂の動作制御回路１７１Ｂは、誤り訂正回路１７１Ａにおける誤り訂正結果を訂正結果モニタ回路１７２₂に出力する。また、誤り訂正演算回路１７１₂の動作制御回路１７１Ｂは、誤り訂正復号の未実施が指示された場合、誤り訂正回路１７１Ａに対し、誤り訂正演算回路１７１₁から受け取った受信信号の誤り訂正演算を行わずに受信信号を通過させるよう指示するとともに、誤り訂正演算を行わなかったことを訂正結果モニタ回路１７２₂へ通知する。この通知を受けた訂正結果モニタ回路１７２₂は、図示を省略している後段の誤り訂正演算回路１７１₃に対し、誤り訂正復号の未実施を指示する。具体的には、誤り訂正演算を行わなかった旨が誤り訂正演算回路１７１₂の動作制御回路１７１Ｂから訂正結果モニタ回路１７２₂の訂正結果判定回路１７２Ａを経由して訂正結果モニタ回路１７２₂の判定回路１７２Ｃへ通知され、この通知を受けた判定回路１７２Ｃが、誤り訂正演算回路１７１₃の動作制御回路１７１Ｂに対して誤り訂正復号の未実施を指示する。なお、ここでは、誤り訂正演算回路１７１₂が誤り訂正演算を行わなかったことを訂正結果モニタ回路１７２₂へ通知し、訂正結果モニタ回路１７２₂が後段の誤り訂正演算回路１７１₃に対して誤り訂正復号の未実施を指示することとしたがこれに限定されない。誤り訂正演算回路１７１₂から誤り訂正演算回路１７１₃に対して誤り訂正復号の未実施を直接指示するようにしてもよい。すなわち、誤り訂正演算回路１７１₂の動作制御回路１７１Ｂから誤り訂正演算回路１７１₃の動作制御回路１７１Ｂに対して誤り訂正復号の未実施を指示するようにしてもよい。

以下、同様にして、複数段の誤り訂正演算回路１７１₁〜１７１_m、複数の訂正結果モニタ回路１７２₁〜１７２_mが処理を行う。なお、最後段に位置している誤り訂正演算回路１７１_mは、誤り訂正結果を訂正結果モニタ回路１７２_mへ出力しなくてもよい。訂正結果モニタ回路１７２_mを削除した構成としてもよいし、誤り訂正演算回路をさらに追加することを想定して残しておいてもよい。

以上のように、本実施の形態にかかる光伝送装置の光受信器を構成している誤り訂正装置において、内符号誤り訂正復号化部１７ａは、複数の誤り訂正演算回路１７１₁〜１７１_mを備えて誤り訂正演算を繰り返し実行可能とし、誤り訂正が未完了の符号数に応じて、誤り訂正演算の繰り返しを終了することとした。これにより、劣化の少ない運用開始時やロスの少ない伝送路に設置した光伝送装置の低消費電力化を実現できる。また、従来の復号後の信号をモニタするフィードバック系でなく、遅延一定制御を行っているため、ＯＴＵｋフレームの連続信号に対し、切断や誤りを発生させることなくヒットレスでの低消費電力化を実現できる。

実施の形態３．
上述した実施の形態１、実施の形態２では、それぞれ外符号誤り訂正復号化部の訂正演算量と内符号誤り訂正復号化部の訂正演算量を適応的に変えることにより低消費電力化を実現するものであるが、これら２つの形態は同時に行うことでも切断や誤りを発生させることなくヒットレスでの低消費電力化を実現できる。

図７は、実施の形態３にかかる光伝送システムを構成している光伝送装置１００ｂ−１および１００ｂ−２の構成例を示す図である。光伝送装置１００ｂ−１および１００ｂ−２は、図２に示した実施の形態１の光伝送装置１００−１および１００−２の光受信器２を光受信器２ｂに置き換えた構成となっている。光受信器２ｂは、実施の形態１で説明した誤り訂正装置と実施の形態２で説明した誤り訂正装置とを統合したものである。すなわち、本実施の形態の誤り訂正装置４０ｂは、内符号誤り訂正復号化部１７ａ、外符号誤り訂正復号化部１８、演算量決定部２１および判定閾値保持部２５により構成されている。外符号誤り訂正復号化部１８および演算量決定部２１は、実施の形態１の誤り訂正装置が備えている外符号誤り訂正復号化部１８および演算量決定部２１と同じものである。内符号誤り訂正復号化部１７ａおよび判定閾値保持部２５は、実施の形態２の誤り訂正装置が備えている内符号誤り訂正復号化部１７ａおよび判定閾値保持部２５と同じものである。

実施の形態４．
以上の実施の形態１、２および３では、外部から供給される判定閾値を用いた制御を行っていたため、ユーザーが誤り訂正符号の性能を知っておく必要があった。本発明の実施の形態４では、判定閾値を光伝送装置で検出するためのトレーニング構成を示す。

図８は、実施の形態４にかかる光伝送システムを構成している光伝送装置１００ｃ−１および１００ｃ−２の構成例を示す図である。光伝送装置１００ｃ−１および１００ｃ−２は、図２に示した実施の形態１の光伝送装置１００−１および１００−２の光送信器１および光受信器２を光送信器１ｃおよび光受信器２ｃに置き換えた構成となっている。

光送信器１ｃは、実施の形態１の光送信器１に対して誤り付加部３１を追加した構成となっている。誤り付加部３１は、誤り訂正符号化された後の信号に対して、強制的に誤りを付加する。付加する誤り量は可変とする。

光受信器２ｃは、実施の形態３の光受信器２ｂが備えている外符号誤り訂正復号化部１８を外符号誤り訂正復号化部１８ｃに置き換え、さらに、外符号誤り訂正結果モニタ部２６および閾値決定部２７を追加した構成となっている。外符号誤り訂正復号化部１８ｃは、外符号誤り訂正復号化部１８と同様の動作を行い誤り訂正を行うとともに、誤り訂正結果を外符号誤り訂正結果モニタ部２６へ出力する。本実施の形態の誤り訂正装置４０ｃは、内符号誤り訂正復号化部１７ａ、外符号誤り訂正復号化部１８ｃ、演算量決定部２１、判定閾値保持部２５、外符号誤り訂正結果モニタ部２６および閾値決定部２７により構成されている。

外符号誤り訂正結果モニタ部２６および閾値決定部２７は、閾値決定手段を構成する。外符号誤り訂正結果モニタ部２６および閾値決定部２７は、対向している光伝送装置の光送信器１ｃと連携し、外符号誤り訂正復号化部１８での誤り訂正結果に基づいて、判定閾値保持部２４が保持する判定閾値および判定閾値保持部２５が保持する判定閾値を決定する。

外符号誤り訂正結果モニタ部２６は、外符号誤り訂正復号化部１８ｃにおける復号結果である誤り訂正情結果を用いて、誤り訂正が完了できなかった符号の数である訂正未完符号数をモニタする。訂正未完符号数は、実施の形態２で説明した訂正結果モニタ回路１７２₁〜１７１_mがモニタする訂正未完符号数と同じである。モニタ方法も訂正結果モニタ回路１７２₁〜１７１_mが行うモニタ方法と同様である。外符号誤り訂正結果モニタ部２６は、モニタ結果を閾値決定部２７へ出力する。

閾値決定部２７は、外符号誤り訂正結果モニタ部２６によるモニタ結果に基づいて、判定閾値保持部２４が保持する判定閾値および判定閾値保持部２５が保持する判定閾値を決定する。

以下、本実施の形態の誤り訂正装置について説明する。本実施の形態では、実施の形態１，２，３と異なる部分について説明を行う。具体的には、外符号誤り訂正結果モニタ部２６および閾値決定部２７が、判定閾値保持部２４が保持する判定閾値および判定閾値保持部２５が保持する判定閾値を決定する動作について説明する。

図９は、閾値決定部２７が、判定閾値保持部２４が保持する判定閾値および判定閾値保持部２５が保持する判定閾値を決定する動作の一例を示すフローチャートである。

光受信器２ｃにおいては、まず、閾値決定部２７が、内符号誤り訂正復号化部１７ａの誤り訂正性能が最低となる判定閾値、すなわち、誤り訂正演算の繰り返し回数が１となる判定閾値を判定閾値保持部２５に設定するとともに、外符号誤り訂正復号化部１８ｃの誤り訂正性能が最小となる判定閾値を判定閾値保持部２４に設定する。これにより、誤り訂正装置の誤り訂正能力が最低の状態となる（ステップＳ３１）。判定閾値保持部２５および判定閾値保持部２４に対し、設定可能な最大値を判定閾値として設定することにより、内符号誤り訂正復号化部１７ａにおける誤り訂正演算の繰り返し回数および外符号誤り訂正復号化部１８ｃにおける誤り訂正演算の繰り返し回数が１となり、誤り訂正装置の誤り訂正能力が最低となる。

閾値決定部２７は、外符号誤り訂正結果モニタ部２６から通知されたモニタ結果が示す訂正未完符号数がゼロであるか否かを確認し（ステップＳ３２）、訂正未完符号数がゼロではない場合（ステップＳ３２：Ｎｏ）、誤り訂正能力を調整する（ステップＳ３３）。このステップＳ３３において、閾値決定部２７は、判定閾値保持部２４が保持している判定閾値（１）または判定閾値保持部２５が保持している判定閾値（２）を変更する。すなわち、判定閾値をそれまでよりも小さな値に変更する。判定閾値（１）および判定閾値（２）のどちらをどのような順番で変更するかについては規定しないが、閾値決定部２７は、例えば、外符号誤り訂正結果モニタ部２６から通知されたモニタ結果が示す訂正未完符号数がゼロではないと判断するごとに、判定閾値（１）と判定閾値（２）を交互に調整する。ステップＳ３３を実行した後はステップＳ３２に戻り、閾値決定部２７は、訂正未完符号数がゼロであるか否かを確認する。

訂正未完符号数がゼロの場合（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、閾値決定部２７は、現在の判定閾値（１）および判定閾値（２）の設定値を初期値に決定する（ステップＳ３４）。ここで、初期値とは、光伝送装置の運用開始時に使用する判定閾値（１）および（２）である。なお、判定閾値（２）は、実施の形態２で説明したように、１つの値に固定のため、ステップＳ３４で決定する初期値を最終的な判定閾値（２）とする。一方、判定閾値（１）は実施の形態１で説明したように、複数であるため、このステップＳ３４で決定する初期値は、図４に示した閾値＃１となる。

次に、閾値決定部２７は、通信相手、すなわち光信号の送信元の光伝送装置１００ｃ−１の光送信器１ｃが備えている誤り付加部３１に対し、送信する光信号に誤りを付加するように指示し、通信路の状態を変化させる（ステップＳ３５）。例えば、光伝送装置１００ｃ−２の光受信器２ｃを構成している閾値決定部２７は、通信路の状態変更指示を示す指示情報を、自装置すなわち光伝送装置１００ｃ−２の光送信器１ｃを構成しているＯＴＵフレーマ１１に入力し、ＯＴＵフレーマ１１が、受け取った指示情報を含んだＯＴＵフレームを生成し対向する光伝送装置１００ｃ−１へ送信する。なお、指示情報を含んだＯＴＵフレームは通常のＯＴＵフレームと同様に、外符号誤り訂正符号化部１２、内符号誤り訂正符号化部１３、Ｅ／Ｏ変換部１４およびＷＤＭ部３を介して送信される。光伝送装置１００ｃ−１では、指示情報を含んだＯＴＵフレームを通常のＯＴＵフレームと同様に処理し、ＯＴＵデフレーマ２０で取り出された指示情報は光送信器２ｃの誤り付加部３１に渡される。

次に、閾値決定部２７は、外符号誤り訂正結果モニタ部２６から通知されたモニタ結果が示す訂正未完符号数がゼロであるか否かを確認し（ステップＳ３６）、訂正未完符号数がゼロではない場合（ステップＳ３６：Ｎｏ）、誤り訂正能力を調整する（ステップＳ３７）。これらのステップＳ３６およびＳ３７は、上述したステップＳ３２およびＳ３３と同様である。なお、ステップＳ３７において、閾値決定部２７は、判定閾値保持部２４が保持している判定閾値（１）を、それまでよりも小さな値に変更する。

訂正未完符号数がゼロの場合（ステップＳ３６：Ｙｅｓ）、閾値決定部２７は、現在の判定閾値（１）の設定値を記憶する（ステップＳ３８）。このステップＳ３８では、図４に示した閾値＃１〜閾値＃Ｎのうち、まだ決定していない閾値のうち、最も若い番号の閾値に決定する。例えば、閾値＃１だけが決定している場合、現在の判定閾値（１）を閾値＃２に決定する。ステップＳ３８を実行した後、閾値決定部２７は、繰り返し処理を終了するか否かを確認する（ステップＳ３９）。判定閾値（１）が図４に示したものである場合、このステップＳ３９では、図４に示した閾値＃１〜閾値＃Ｎの全てを決定した場合、繰り返し処理終了と判断し（ステップＳ３９：Ｙｅｓ）、処理を終了する。繰り返し処理が終了ではない場合（ステップＳ３９：Ｎｏ）、通信路の状態を変更し（ステップＳ４０）、ステップＳ３６に戻る。なお、ステップＳ４０の処理は上述したステップＳ３５と同様である。

以上のように、通信路の状態を徐々に悪化させ、かつ訂正未完符号数をモニタしながら判定閾値の調整および決定を行うとトレーニング機能を持つことで、ユーザーに誤り訂正符号の性能を意識させることなく、最適な低消費電力性能を実現することができる。

なお、実施の形態３に対して外符号誤り訂正結果モニタ部２６および閾値決定部２７を追加する構成の例を説明したが、実施の形態１，２に対して外符号誤り訂正結果モニタ部２６および閾値決定部２７を追加してもよい。実施の形態２に対して外符号誤り訂正結果モニタ部２６および閾値決定部２７を追加した場合、閾値決定部２７は、図９に示したステップＳ３１〜Ｓ３４だけを実行すればよい。

実施の形態１〜４で説明した光送信器および光受信器の各部は、ハードウェアまたはソフトウェアにより実現できる。図１０は、上述した内符号誤り訂正モニタ部２２、外符号誤り訂正演算量決定部２３、外符号誤り訂正結果モニタ部２６、閾値決定部２７を実現するハードウェア構成の一例を示す図である。内符号誤り訂正モニタ部２２、外符号誤り訂正演算量決定部２３、外符号誤り訂正結果モニタ部２６および閾値決定部２７は、それぞれに対応するプログラムをメモリ５２に格納しておき、これをプロセッサ５１が実行することにより実現される。プロセッサ５１はＣＰＵ（Central Processing Unit）、システムＬＳＩ（Large Scale Integration）などで構成される。メモリ５２はＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などで構成される。プロセッサ５１およびメモリ５２はバス５０に接続されており、バス５０を介してデータ、制御情報などの受け渡しを相互に行うことが可能である。なお、複数のプロセッサおよび複数のメモリが連携して内符号誤り訂正モニタ部２２、外符号誤り訂正演算量決定部２３、外符号誤り訂正結果モニタ部２６および閾値決定部２７を実現するようにしてもよい。図２などに示したバッファ１９、判定閾値保持部２４および判定閾値保持部２５は、メモリ５２を利用して実現される。

また、図２、図５、図７、図８などに示した外符号誤り訂正符号化部１２および内符号誤り訂正符号化部１３は、それぞれエンコーダで実現される。Ｅ／Ｏ変換部１４はＥ／Ｏ変換器で実現され、Ｏ／Ｅ変換部１５はＯ／Ｅ変換器で実現される。フレーム同期部１６はＯＴＵフレームに含まれる固定ビットを検出する検出器で実現され、内符号誤り訂正復号化部１７，１７ａおよび外符号誤り訂正復号化部１８，１８ａ，１８ｃはそれぞれデコーダにより実現される。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，１ｃ 光送信器、２，２ａ，２ｂ，２ｃ 光受信器、３ ＷＤＭ部、１１ ＯＴＵフレーマ、１２ 外符号誤り訂正符号化部、１３ 内符号誤り訂正符号化部、１４ Ｅ／Ｏ変換部、１５ Ｏ／Ｅ変換部、１６ フレーム同期部、１７，１７ａ 内符号誤り訂正復号化部、１８，１８ａ，１８ｃ 外符号誤り訂正復号化部、１９ バッファ、２０ ＯＴＵデフレーマ、２１ 演算量決定部、２２ 内符号誤り訂正モニタ部、２３ 外符号誤り訂正演算量決定部、２４，２５ 判定閾値保持部、２６ 外符号誤り訂正結果モニタ部、２７ 閾値決定部、４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ， 誤り訂正装置、５０ バス、５１ プロセッサ、５２ メモリ、１７１₁〜１７１_m 誤り訂正演算回路、１７１Ａ 誤り訂正回路、１７１Ｂ 動作制御回路、１７２₁〜１７２_m 訂正結果モニタ回路、１７２Ａ 訂正結果判定回路、１７２Ｂ 訂正未完符号数カウンタ、１７２Ｃ 判定回路、１００−１，１００ａ−１，１００ｂ−１，１００ｃ−１，１００−２，１００ａ−２，１００ｂ−２，１００ｃ−２ 光伝送装置、２００ 通信路。

Claims (8)

1. 外符号および内符号により誤り訂正符号化された信号に対し、前記内符号に対応する復号処理を１回または２回以上繰り返し実行して誤り訂正を行う内符号復号手段と、
   前記内符号復号手段で誤り訂正された後の信号に対し、前記外符号に対応する復号処理を１回または２回以上繰り返し実行する外符号復号手段と、
   前記内符号復号手段での復号結果に基づいて、前記内符号復号手段が実行する復号処理に要する演算量および前記外符号復号手段が実行する復号処理に要する演算量のいずれか一方または双方を決定する演算量決定手段と、
   を備えることを特徴とする誤り訂正装置。
2. 前記演算量決定手段は、前記内符号復号手段が実行する復号処理および前記外符号復号手段が実行する復号処理の少なくとも一方の繰り返し回数を決定することを特徴とする請求項１に記載の誤り訂正装置。
3. 前記演算量決定手段は、
   前記内符号復号手段での復号処理による誤り訂正ビット数に基づいて、前記誤り訂正符号化された信号の符号誤り率を算出する符号誤り率算出手段と、
   前記符号誤り率と複数の第１の判定閾値とを比較し、比較結果に基づいて、前記外符号復号手段による前記外符号に対応する復号処理に要する演算量を決定する外符号復号演算量決定手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の誤り訂正装置。
4. 前記外符号復号手段での復号結果に基づいて前記複数の第１の判定閾値を決定する閾値決定手段、
   を備えることを特徴とする請求項３に記載の誤り訂正装置。
5. 前記内符号復号手段は、
   複数の誤り訂正演算回路が直列に接続された構成をとり、かつ各誤り訂正演算回路が順番に前記内符号に対応する復号処理を実行し、
   前記演算量決定手段は、前記複数の誤り訂正演算回路が順番に実行する復号処理の結果である誤り訂正が完了できなかった符号の数が第２の判定閾値よりも大きい場合に、当該復号処理の結果が得られた誤り訂正演算回路の後段の誤り訂正演算回路に対して復号処理を行うように指示する、
   ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の誤り訂正装置。
6. 前記外符号復号手段での復号結果に基づいて前記第２の判定閾値を決定する閾値決定手段、
   を備えることを特徴とする請求項５に記載の誤り訂正装置。
7. 請求項１から６のいずれか一つに記載の誤り訂正装置を備えたことを特徴とする光受信器。
8. 請求項７に記載の光受信器を備えたことを特徴とする光伝送装置。

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