JP6980162B2 - サブチャネル符号化装置、サブチャネル復号装置、サブチャネル符号化方法、サブチャネル復号方法及びサブチャネル多重光通信システム - Google Patents
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Description
また、上記の光通信システムは、高いスループットを実現するために、情報ビット列を複数のサブチャネルに分割多重して伝送することがある。複数のサブチャネルにおける信号対雑音比(SNR:Signal to Noise Ratio)は、互いに異なることがある。
以下の非特許文献1には、SNRが互いに異なっている複数のサブチャネルの合計での情報レートを増加させるために、それぞれのサブチャネルについてのエントロピーを、それぞれのサブチャネルのSNRに応じて決定する方法が開示されている。エントロピーは、情報レートの上限値である。
図1は、実施の形態1に係るサブチャネル多重光通信システムを示す構成図である。
サブチャネル多重光通信システムは、光送信装置1、光伝送路2及び光受信装置3を備えている。
光送信装置1は、サブチャネル符号化装置11、変換増幅器12、送信光源13及び光変調器14を備えている。
サブチャネル符号化装置11は、情報ビット列BSから、M×N(Mは、2以上の整数、Nは、1以上の整数)個のサブチャネル信号を生成する。
サブチャネル符号化装置11は、生成したM×N個のサブチャネル信号を多重化して、サブチャネル多重信号を生成し、サブチャネル多重信号を変換増幅器12に出力する。
変換増幅器12は、サブチャネル符号化装置11から出力されたサブチャネル多重信号を、デジタル信号からアナログ信号に変換し、アナログ信号を増幅する。
変換増幅器12は、増幅後のアナログ信号を光変調器14に出力する。
光変調器14は、例えば、偏波多重直交位相変調器によって実現される。
光変調器14は、送信光源13から出力された無変調光を、変換増幅器12から出力された増幅後のアナログ信号に従って変調することで、光信号を生成する。
光変調器14は、生成した光信号を光伝送路2に出力する。
光クロスコネクトは、波長選択スイッチ(Wavelength Selective Switch)、光カプラ、波長分離器、波長合波器等によって実現される。
伝送用光ファイバは、単一モードファイバ又は空間多重ファイバ等によって実現される。
光増幅器は、例えば、エルビウム添加光増幅器、又は、ラマン光増幅器によって実現される。
光伝送路2は、サブチャネル符号化装置11の光変調器14と、光受信装置3の後述する光受信器16との間に接続されている。
光伝送路2は、光変調器14から出力された光信号を伝送する。
受信光源15は、例えば、中心波長が1550nmの無変調光を発振し、発振した無変調光を光受信器16に出力する。
光受信器16は、受信光源15から出力された無変調光を用いて、光伝送路2によって伝送された光信号をコヒーレント検波する。
光受信器16は、光信号のコヒーレント検波結果を示す電気信号を増幅変換器17に出力する。
増幅変換器17は、デジタル信号をサブチャネル多重信号として、サブチャネル復号装置18に出力する。
サブチャネル復号装置18は、後述する図4に示すサブチャネル復号装置である。
サブチャネル復号装置18は、増幅変換器17から出力されたサブチャネル多重信号を受信し、サブチャネル多重信号をM×N個のサブチャネル信号に分離する。
サブチャネル復号装置18は、分離したM×N個のサブチャネル信号から情報ビット列BSを復元する。
図3は、実施の形態1に係るサブチャネル符号化装置11のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図2において、確率分布整形符号化部21は、例えば、図3に示す確率分布整形符号化回路31によって実現される。
確率分布整形符号化部21は、M×N個のサブチャネルSC1〜SCM×NをN個のグループに分け、M×N個のサブチャネルSC1〜SCM×NのSNRに基づいて、それぞれのグループの送信変調シンボルの確率分布を整形する。また、確率分布整形符号化部21は、入力された情報ビット列BSをN個の整形後ビット列に変換する。以下、整形後ビット列に基づき、後述するシンボルマッピング部24−n−1〜24−n−Mによって生成される送信変調シンボルをサンプル平均して得られる確率分布のそれぞれをPDnとする。n=1,2,・・・,Nである。サンプル平均は、時間平均を意味する。
サブチャネルSC1〜SCM×NのSNRは、例えば、確率分布整形符号化部21の内部メモリに格納されていてもよいし、外部から与えられるものであってもよい。
確率分布整形符号化部21は、情報ビット列BSを、送信変調シンボルの確率分布PD1〜PDNに対応するN個の整形後ビット列SBS1〜SBSNに変換する。
確率分布整形符号化部21は、N個の整形後ビット列SBS1〜SBSNを、後述するサブチャネル信号生成部22の誤り訂正符号化部23に出力する。
サブチャネル信号生成部22は、整形後ビット列SBS1〜SBSNから、M×N個のサブチャネルSC1〜SCM×Nにおけるそれぞれのサブチャネル信号SCS1−1〜SCSN−Mを生成する。
誤り訂正符号化部23は、例えば、図3に示す誤り訂正符号化回路32によって実現される。
誤り訂正符号化部23は、確率分布整形符号化部21から出力された整形後ビット列SBSn(n=1,・・・,N)に、冗長ビットであるパリティビットpbnを付加することで、誤り訂正符号を含む誤り訂正符号化ビット列ECSnを生成する。
誤り訂正符号化部23は、誤り訂正符号化ビット列ECSnをM個の誤り訂正符号化ビット列ECSn−1〜ECSn−Mに分離する。
誤り訂正符号化部23は、分離したM×N個の誤り訂正符号化ビット列ECS1−1〜ECSN−Mのそれぞれをシンボルマッピング部24−1−1〜24−N−Mのそれぞれに出力する。
シンボルマッピング部24−n−m(n=1,・・・,N;m=1,・・・,M)は、誤り訂正符号化部23により分離された誤り訂正符号化ビット列ECSn−mから送信変調シンボルMSn−mを生成する。
シンボルマッピング部24−n−mは、送信変調シンボルMSn−mを信号生成処理部25−n−mに出力する。
信号生成処理部25−n−mは、シンボルマッピング部24−n−mにより生成された送信変調シンボルMSn−mからサブチャネル信号SCSn−mを生成する。
信号生成処理部25−n−mは、生成したサブチャネル信号SCSn−mを、後述する信号多重化部26に出力する。
信号多重化部26は、信号生成処理部25−1−1〜25−N−Mにより生成されたサブチャネル信号SCS1−1〜SCSN−Mを多重化して、サブチャネル多重信号Escmuxを生成する。
信号多重化部26は、生成したサブチャネル多重信号Escmuxを変換増幅器12に出力する。
図5は、実施の形態1に係るサブチャネル復号装置18のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図4において、信号分離部41は、例えば、図5に示す信号分離回路51によって実現される。
信号分離部41は、増幅変換器17から出力されたサブチャネル多重信号Escmuxを受信する。
信号分離部41は、受信したサブチャネル多重信号EscmuxをM×N個のサブチャネル信号SCS1−1〜SCSN−Mに分離する。
信号分離部41は、分離したそれぞれのサブチャネル信号SCS1−1〜SCSN−Mを、後述する整形後ビット列復元部42のシンボル復元部43−1−1〜43−N−Mのそれぞれに出力する。
整形後ビット列復元部42は、信号分離部41により分離されたM×N個のサブチャネル信号SCS1−1〜SCSN−Mから、N個の整形後ビット列SBS1〜SBSNを復元する。
シンボル復元部43−1−1〜43−N−Mのそれぞれは、例えば、図5に示すシンボル復元回路52によって実現される。
シンボル復元部43−n−mは、信号分離部41から出力されたサブチャネル信号SCSn−mから、変調シンボルMSn−mを復元する。
シンボル復元部43−n−mは、復元した変調シンボルMSn−mを対数事後確率比算出部44−n−mに出力する。
対数事後確率比算出部44−n−mは、シンボル復元部43−n−mにより復元された変調シンボルMSn−mから、対数事後確率比である事後L値(以下、「LRPn−m」と称する)を算出する。LRPは、“Logarithmic Ratio of a pоsteriоri Probabilities”の略である。
対数事後確率比算出部44−n−mは、算出したLRPn−mを誤り訂正復号部45に出力する。
誤り訂正復号部45は、対数事後確率比算出部44−1−1〜44−N−Mにより算出されたLRP1−1〜LRPN−Mから、整形後ビット列SBS1〜SBSNを復元する。
誤り訂正復号45は、復元した整形ビット列SBS1〜SBSNを確率分布整形復号部46に出力する。
確率分布整形復号部46は、誤り訂正復号部45から出力された整形後ビット列SBS1〜SBSNを情報ビット列BSに変換し、情報ビット列BSを外部に出力する。
なお、確率分布整形復号部46による情報ビット列BSへの変換は、整形後ビット列SBS1〜SBSNの整形を終端して、情報ビット列BSを復元することを意味する。
ここで、確率分布整形符号化回路31、誤り訂正符号化回路32、シンボルマッピング回路33、信号生成処理回路34及び信号多重化回路35のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field−Programmable Gate Array)、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、CPU(Central Processing Unit)、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、DSP(Digital Signal Processor)が該当する。
サブチャネル符号化装置11が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、確率分布整形符号化部21、誤り訂正符号化部23、シンボルマッピング部24−1−1〜24−N−M、信号生成処理部25−1−1〜25−N−M及び信号多重化部26の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ61に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ62がメモリ61に格納されているプログラムを実行する。
ここで、信号分離回路51、シンボル復元回路52、対数事後確率比算出回路53、誤り訂正復号回路54及び確率分布整形復号回路55のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC、FPGA、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
サブチャネル復号装置18が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、信号分離部41、シンボル復元部43−1−1〜43−N−M、対数事後確率比算出部44−1−1〜44−N−M、誤り訂正復号部45及び確率分布整形復号部46の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが、図6に示すメモリ61に格納される。そして、図6に示すプロセッサ62がメモリ61に格納されているプログラムを実行する。
光伝送路2は、M×N個のサブチャネルからなる光信号を伝送する光伝送路であり、M×N個のサブチャネルにおけるそれぞれの光の伝送特性は、互いに異なる可能性がある。そのため、M×N個のサブチャネルにおけるそれぞれのSNRは、互いに異なる可能性がある。SNRを定義する上での雑音成分には、光デバイス及び電気デバイスにおけるそれぞれの非線形性に起因する信号成分の歪み、他のチャネル又は他のサブチャネルとの干渉、量子化誤差等、純粋に雑音ではない成分も近似的に含むものとする。
例えば、M×N=8で、光伝送路2にて、サブチャネルSC1〜SC8を伝送しており、サブチャネルSC1〜SC8におけるそれぞれの中心周波数f1〜f8が等間隔であり、f1<f2<・・・f7<f8である場合を想定する。
しかし、任意の通信路条件を想定して、サブチャネルSC1〜SC8におけるそれぞれのSNRに応じて、サブチャネルSC1〜SC8におけるそれぞれのエントロピーを決定するには、サブチャネル符号化装置11が、サブチャネルSC1〜SC8と同数の確率分布整形符号化部を実装している必要がある。また、サブチャネル復号装置18が、サブチャネルSC1〜SC8と同数の確率分布整形復号部を実装している必要がある。
例えば、光クロスコネクト装置を多段伝送する場合を考えると、光フィルタ特性により、M×N個のサブチャネルのSNRの中で、中心周波数が最も低いサブチャネルから数えてk番目に中心周波数が高いサブチャネルのSNRと、中心周波数が最も高いサブチャネルから数えてk番目に中心周波数が低いサブチャネルのSNRとが、概ね同一となる。k=1,2,・・・,M×Nである。
想定のケースでは、サブチャネルSC1〜SC8におけるそれぞれのSNRに応じてエントロピーが決定される場合と同等の情報レートあるいは雑音耐性が得られないことがある。しかし、サブチャネルSC1〜SC8におけるそれぞれのSNRが互いに異なっていても、サブチャネルSC1〜SC8を幾つかにグループ分けすると、それぞれのグループ内では、SNRの差分が極端に大きくはならないグループ化が可能となる。したがって、想定のケースでは、サブチャネルSC1〜SC8におけるそれぞれのSNRに応じて、サブチャネルSC1〜SC8におけるそれぞれのエントロピーを決定する場合と比べて、サブチャネルSC1〜SC8の合計での情報レートが、大きく劣化することはない。想定のケースでは、まったく確率分布整形部を備えていない場合又はサブチャネル分離していない場合よりも、サブチャネルSC1〜SC8の合計での情報レートを増加させることができる。
例えば、M×NサブチャネルをN個のグループに分け、グループ毎のSNRの平均値、又は、グループ毎のSNRの中央値に応じて、サブチャネルSC1〜SC8におけるそれぞれのエントロピーを決定する場合、サブチャネル符号化装置11は、N個のグループの整形後ビット列を生成する1つの確率分布整形符号化部21を実装していればよい。また、サブチャネル復号装置18は、確率分布整形符号化部21と逆の処理を行う1つの確率分布整形復号部46を実装していればよい。
したがって、想定のケースでは、サブチャネルSC1〜SC8よりも少ない数の確率分布整形符号化部及び確率分布整形復号部を実装することで、サブチャネルSC1〜SC8の合計での情報レートを増加させることが可能である。
以下、図7を参照しながら、図2に示すサブチャネル符号化装置11の動作について説明する。
確率分布整形符号化部21は、M×N個のサブチャネルSC1〜SCM×NのSNRに基づいて、N個のグループ毎の情報レート及び送信変調シンボルのエントロピーのそれぞれを決定する。
また、確率分布整形符号化部21は、M×N個のサブチャネルSC1〜SCM×NのSNRに基づいて、送信変調シンボルの確率分布PD1〜PDNを整形する(図7のステップST1)。
[非特許文献2]
T.Yoshida他、“Hierarchical Distribution Matching for Probabilistically Shaped Coded Modulation”、Journal of Lightwave Technology、vol.37、no.6、pp.1579−1589、March 2019.
確率分布整形符号化部21は、例えば、サブチャネルSC1〜SCM×Nを複数のグループに分け、それぞれのグループのSNRの平均値、又は、それぞれのグループのSNRの中央値を算出する。
確率分布整形符号化部21は、サブチャネルSC1〜SCM×Nにおけるそれぞれのエントロピーとして、それぞれのグループのSNRの平均値、又は、それぞれのグループのSNRの中央値が大きいほど、それぞれのグループに大きなエントロピーを与える。それぞれのグループのSNRの平均値、又は、それぞれのグループのSNRの中央値に応じて、エントロピーを決定する方法は、どのような方法でもよいが、例えば、上記の非特許文献1に開示されている、サブチャネルのSNRに応じてエントロピーを決定する方法を用いることができる。
エントロピーH1〜HNを、それぞれのグループのシンボルレートによって重みづけ平均した値が、例えば、4.25ビット/複素シンボルであれば、情報ビット列BSは、最大で4.25ビット/複素シンボルで表される情報を含むことができる。後段のシンボルマッピング部24−n−1〜24−n−Mが、8種類の送信変調シンボル−7,−5,−3,−1,1,3,5,7を用いるケースを想定する。想定のケースでの変調は、8値パルス振幅変調(Pulse Amplitude Modulation:PAM)であり、8PAMと表記される。8種類の実シンボルによって通信できるビット数は、3ビットであり、情報レートは、3ビット/実シンボルである。これは、8種類のシンボルの出現確率が等しい場合に達成される。8種類の実シンボルが等しい確率で出現する場合、実シンボルの2元エントロピーは、3となり、2元エントロピーが情報レートの3(ビット/実シンボル)と等しい。一方で、実シンボルの出現確率を不均一とする場合には、実シンボルの2元エントロピーが3よりも小さくなる。
確率分布整形符号化部21が、上記のように、送信変調シンボルの確率分布PD1〜PDNを整形することによって、時間の経過に伴って、連続又は非連続で入力される、複数の情報ビット列BSに対応する平均エネルギーEが低下する。ここでの確率分布PD1〜PDNの整形は、均等な確率分布ではなく、偏った確率分布としている。
確率分布整形の良さは、コンスタレーション利得G=(2^(SE)−1)dmin^2/(6E)によって定量化できる。SEは、2次元平面における周波数利用効率(ビット/シンボル)である。2次元平面は、複素平面である。直交振幅変調(Quadrature Amplitude Modulation:QAM)の同位相(In−phase)成分及び直交位相(Quadrature)成分のそれぞれに、独立に8PAMを用いた64QAMでは、6ビット/複素シンボルが最大値となる。dminは、最小ユークリッド距離であり、この例では、dmin=2である。最小ユークリッド距離は、最小信号点間距離である。
確率分布整形符号化を行わない通常の4QAM、16QAM、64QAM、256QAM等では、G=0dBとなり、確率分布整形符号化を適用したQAMでは、コンスタレーション利得Gは、最大で1.53dBである。光ファイバ通信路は、近似的にガウシアンチャネルとみなすことができるが、ガウシアンチャネルにおける達成可能情報量(Achievable Information Rate)は、シャノン限界としてAIR=lоg2(1+SNR)となることが知られている。ガウシアンチャネルは、加法性ガウシアン雑音通信路を意味する。確率分布整形を適用して、コンスタレーション利得Gを増加させることができれば、SNR対AIRの関係をシャノン限界に近づけることができる。即ち、あるSNRにおける情報レート増加させることができる、あるいは、或る情報レートを得るのに必要なSNRを低下させることができる。
、N=2の一例は、以下の通りである。
送信変調シンボル 確率分布PD1
“1” → 0.4
“3” → 0.1
“−1” → 0.4
“−3” → 0.1
送信変調シンボル 確率分布PD2
“1” → 0.2
“3” → 0.15
“5” → 0.1
“7” → 0.05
“−1” → 0.2
“−3” → 0.15
“−5” → 0.1
“−7” → 0.05
確率分布整形符号化部21は、整形後ビット列SBS1〜SBSNを誤り訂正符号化部23に出力する。
例えば、N=2である場合、確率分布整形符号化部21は、情報ビット列BSが、例えば、“1001”であれば、情報ビット列BSを、整形後ビット列SBS1として、“01”を生成し、整形後ビット列SBS2として、“0011”を生成する。
ここで、整形後ビット列SBS1における“01”は、グレイ符号化した正実数2値変調シンボルにおけるそれぞれのシンボルが“(1,3)”であり、整形後ビット列SBS2における“0011”は、同じく正実数4値変調シンボルにおけるそれぞれのシンボルが“(1,5)”である。
誤り訂正符号化部23は、整形後ビット列SBS1〜SBSnをまとめて誤り訂正符号情報ビット列IFECとして扱い、誤り訂正符号冗長ビット列であるパリティビット列PFECを算出する。そして、誤り訂正符号化部23は、算出したパリティビット列PFECをパリティビットpb1〜pbnに分離する。誤り訂正符号冗長ビット列からパリティビット列PFECを算出する処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
誤り訂正符号化部23は、整形後ビット列SBSnにパリティビットpbnを付加することで、パリティビットpbnを含む誤り訂正符号化ビット列ECSn(n=1,2,・・・,N)を生成する(図7のステップST3)。
図2に示すサブチャネル符号化装置11では、誤り訂正符号化部23が、誤り訂正冗長ビット列として、パリティビット列PFECを算出している。誤り訂正符号化部23においてパリティビットを生成するのに用いる誤り訂正符号としては、低密度パリティ検査符号、ハミング符号、BCH符号によるターボ積符号、RS符号、ポーラー符号等を用いることができる。
誤り訂正符号化部23は、分離したM×N個の誤り訂正符号化ビット列ECS1−1〜ECSN−Mのそれぞれを、シンボルマッピング部24−1−1〜24−N−Mのそれぞれに出力する。
誤り訂正符号化ビット列ECSn−mのビット−シンボル変換として、例えば、パルス位置変調(PPM:Pulse Position Modulation)、2値位相変調(BPSK:Binary Phase Shift Keying)、4値位相変調(QPSK:Quadrature Phase Shift Keying)、直交振幅変調、振幅位相変調、セット分割、又は、多次元変調を用いることができる。
直交振幅変調には、例えば、8QAM(Quadrature Amplitude Modulation)、16QAM、32QAM、64QAM、256QAM、512QAM及び1024QAMが含まれる。
シンボルマッピング部24−1−mは、例えば、以下に示すように、誤り訂正符号化ビット列ECS1−mから送信変調シンボルMS1−mを生成する。
誤り訂正符号化ビット列ECS1−m 送信変調シンボルMS1−m
“00” → “1”
“01” → “3”
“10” → “−1”
“11” → “−3”
また、シンボルマッピング部24−2−mは、例えば、以下に示すように、誤り訂正符号化ビット列ECS2−mから送信変調シンボルMS2−mを生成する。
誤り訂正符号化ビット列ECS2−m 送信変調シンボルMS2−m
“000” → “1”
“001” → “3”
“010” → “5”
“011” → “7”
“100” → “−1”
“101” → “−3”
“110” → “−5”
“111” → “−7”
この場合、送信変調シンボルMS1−1は、グレイ符号化した実数4値変調シンボルの“1”、送信変調シンボルMS1−2は、グレイ符号化した実数4値変調シンボルの“−3”、送信変調シンボルMS2−1は、グレイ符号化した実数8値変調シンボルの“−1”、送信変調シンボルMS2−2は、グレイ符号化した実数8値変調シンボルの“5”となる。
シンボルマッピング部24−n−mは、生成した送信変調シンボルMSn−mを信号生成処理部25−n−mに出力する。
サブチャネル信号SCSn−mは、送信変調シンボルMSn−mに含まれている複数のシンボルのうち、例えば、隣り合う2つの実シンボルを複素シンボルとして扱う信号である。複素シンボルは、2次元シンボルである。
送信変調シンボルMSn−mに含まれている複数の実シンボルが、例えば、“−1,5,1,−3,・・・・,−1,1,3,3,−5,−3”であれば、信号生成処理部25−n−mは、サブチャネル信号SCSn−mとして、“(−1,5),(1,−3),・・・・,(−1,1),(3,3),(−5,−3)”を生成する。サブチャネル信号SCSn−mは、送信変調シンボルMSn−mに含まれているそれぞれのシンボルに、狭帯域のルートレイズドコサイン型低域通過フィルタ(RRC−LPF:Root Raised Cosine Low Pass Filter)をかけたものに相当する。
信号生成処理部25−n−mは、生成したサブチャネル信号SCSn−mを信号多重化部26に出力する。
信号多重化部26は、生成したサブチャネル多重信号Escmuxを変換増幅器12に出力する。
以下、信号多重化部26によるサブチャネル多重信号Escmuxの生成処理を具体的に説明する。
例えば、M×N個のサブチャネル信号SCS1−1〜SCSN−Mのシンボル速度であるシンボルレートがBs=8[Gsymbol/s]、RRCのロールオフ率がα=0.01、M×N=nsc=8であるとする。
また、サブチャネルSC1〜SC8におけるそれぞれの中心周波数f1〜f8の間隔がdfsc=Bs(1+α)=0.08[GHz]、サブキャリアSC1〜SC8を識別するインデックスをj=1,2,・・・,8とすると、サブチャネルSCjの中心周波数fjは、以下の式(1)のように表される。
サブチャネル多重信号Escmuxは、以下の式(2)のように表される。
式(2)において、iは、時間軸上でのインデックスである。
変換増幅器12は、取得したサブチャネル多重信号Escmuxを、デジタル信号からアナログ信号に変換し、アナログ信号を増幅する。
変換増幅器12は、増幅後のアナログ信号を光変調器14に出力する。
光変調器14は、送信光源13から出力された無変調光を、変換増幅器12から出力された増幅後のアナログ信号に従って変調することで、光信号を生成する。
光変調器14は、生成した光信号を光伝送路2に出力する。
光伝送路2は、光変調器14から出力された光信号を光受信装置3まで伝送する。
光受信器16は、受信光源15から出力された無変調光を用いて、光伝送路2によって伝送された光信号をコヒーレント検波する。
光受信器16は、光信号のコヒーレント検波結果を示す電気信号を増幅変換器17に出力する。
増幅変換器17は、デジタル信号をサブチャネル多重信号Escmuxとして、サブチャネル復号装置18に出力する。
以下、図8を参照しながら、図4に示すサブチャネル復号装置18の動作について説明する。
信号分離部41は、増幅変換器17から出力されたサブチャネル多重信号Escmuxを受信する。
信号分離部41は、受信したサブチャネル多重信号EscmuxをM×N個のサブチャネル信号SCS1−1〜SCSN−Mに分離する(図8のステップST11)。
信号分離部41によるサブチャネル多重信号Escmuxの分離処理は、信号多重化部26によるチャネル信号SCS1−1〜SCSN−Mの多重化処理の逆処理である。
信号分離部41は、分離したそれぞれのサブチャネル信号SCS1−1〜SCSN−Mをシンボル復元部43−1−1〜43−N−Mのそれぞれに出力する。
シンボル復元部43−n−mによる変調シンボルMSn−mの復元処理は、波形等化又は搬送波復元等、コヒーレント光通信にて公知の受信側デジタル信号処理により実現される。
シンボル復元部43−n−mは、復元した変調シンボルMSn−mを対数事後確率比算出部44−n−mに出力する。
復元された変調シンボルMSn−mからLRPn−mを算出する処理自体は、例えば、以下の非特許文献3に開示されており、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
[非特許文献3]
G.Bocherer他、“Bandwidth Efficient and Rate−Matched Low−Density Parity−Check Coded Modulation”、IEEE Transactions on Communications、vol.63、no.12、pp.4651−4665、December 2015.
対数事後確率比算出部44−n−mは、算出したLRPn−mを誤り訂正復号部45に出力する。
LRPn−mは、事前L値と外部L値との和で表される。事前L値は、対数事前確率比(Logarithmic Ratio of a priоri Probabilities)である。
事前L値は、シンボルマッピング部24−n−mにより生成された送信変調シンボルMSn−mの確率分布とシンボルマッピング規則とに基づいて、誤り訂正符号化ビット列ECSn−mに含まれているビットが0である確率と、当該ビットが1である確率との比が、自然対数によって表されている値である。
外部L値は、対数尤度比(Logarithmic Likelihood Ratio)である。外部L値は、送信変調シンボルMSn−mの生起確率のずれが補償された状態で、誤り訂正符号化ビット列ECSn−mに含まれているビットが0である確率と、当該ビットが1である確率との比が、自然対数によって表されている値である。
LRP1−1〜LRPN−Mから、情報ビット列SBS1〜SBSNを復元する処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
誤り訂正復号部45は、復元したN個の情報ビット列SBS1〜SBSNを確率分布整形復号部46に出力する。
確率分布整形復号部46は、図2に示す確率分布整形符号化部21における符号化と対になる復号を行い、整形を解く(図8のステップST15)。
確率分布整形復号部46は、復元した整形後ビット列SBS1〜SBSNを、復元した情報ビット列BSに変換する(図8のステップST16)。
確率分布整形復号部46は、復元した情報ビット列BSを外部に出力する。
確率分布整形符号化部21は、例えば、情報ビット列BSと、整形後ビット列との対応関係を示すテーブルを備えるようにしてもよい。確率分布整形符号化部21が、当該テーブルを備えていれば、テーブルに含まれている複数の整形後ビット列の中から、入力された情報ビット列BSに対応している整形後ビット列SBS1〜SBSNを取得し、取得した整形後ビット列SBS1〜SBSNを誤り訂正符号化部23に出力する。
このテーブルは、テーブルのアドレス空間が小さい場合には単一のルックアップテーブルによって構成することが可能である。テーブルのアドレス空間が大きく、単一のルックアップテーブルによって構成できない場合にも、非特許文献2のように、階層化された複数の小型ルックアップテーブル群を用いて構成することが可能である。
確率分布整形復号部46は、例えば、復元した整形後ビット列と、復元した情報ビット列BSとの対応関係を示すテーブルを備えるようにしてもよい。確率分布整形復号部46が、当該テーブルを備えていれば、テーブルに含まれている複数の復元した情報ビット列BSの中から、復元した整形後ビット列SBS1〜SBSNに対応している復元した情報ビット列BSを取得し、取得した復元した情報ビット列BSを外部に出力する。
このテーブルは、テーブルのアドレス空間が小さい場合には単一のルックアップテーブルによって構成することが可能である。テーブルのアドレス空間が大きく、単一のルックアップテーブルによって構成できない場合にも、非特許文献2のように、階層化された複数の小型ルックアップテーブル群を用いて構成することが可能である。
実施の形態2では、確率分布整形符号化部21が、N個の確率分布整形符号化処理部72−1〜72−Nを備えているサブチャネル符号化装置11について説明する。
また、実施の形態2では、確率分布整形復号部46が、N個の確率分布整形復号処理部91−1〜91−Nを備えているサブチャネル復号装置18について説明する。
図10は、実施の形態2に係るサブチャネル符号化装置11のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図9及び図10において、図2及び図3と同一符号は同一又は相当部分を示すので詳細な説明を省略する。
情報ビット列分離部71は、例えば、図10に示す情報ビット列分離回路81によって実現される。
情報ビット列分離部71は、1つの情報ビット列BSをN個の情報ビット列dBS1〜dBSNに分離し、分離したそれぞれの情報ビット列dBS1〜dBSNを確率分布整形符号化処理部72−1〜72−Nのそれぞれに出力する。
例えば、サブチャネルSC1〜SCNは、グループ(1)に分類され、サブチャネルSCN+1〜SC2Nは、グループ(2)に分類され、C2N+1〜SC3Nは、グループ(3)に分類されている。
また、CM×(N−1)+1〜SCM×Nは、グループ(N)に分類されている。
確率分布整形符号化処理部72−n(n=1,・・・,N)は、グループ(n)に属するサブチャネルCm×(n−1)+1〜SCm×nのSNRに基づいて、送信変調シンボルの確率分布を決定する。以下、整形後ビット列に基づき、後段のシンボルマッピング部24−1−1〜24−N−Mにより生成される送信変調シンボルの確率分布をサンプル平均して得られる確率分布をPDnとする。
確率分布整形符号化処理部72−nは、情報ビット列分離部71から出力された情報ビット列dBSnを、整形後ビット列SBSnに変換する。
確率分布整形符号化処理部72−nは、整形後ビット列SBSnを誤り訂正符号化部23に出力する。
図12は、実施の形態2に係るサブチャネル復号装置18のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図11及び図12において、図4及び図5と同一符号は同一又は相当部分を示すので詳細な説明を省略する。
誤り訂正復号部45は、実施の形態1と同様に、対数事後確率比算出部44−1−1〜44−N−Mにより算出されたLRP1−1〜LRPN−Mから、整形後ビット列SBS1〜SBSNを復元する。
誤り訂正復号部45は、復元した整形後ビット列SBS1〜SBSNのそれぞれを、確率分布整形復号処理部91−1〜91−Nのそれぞれに出力する。
確率分布整形復号処理部91−nは、グループ(n)に属するサブチャネルCm×(n−1)+1〜SCm×nのSNRに基づいて、誤り訂正復号部45から出力された整形後ビット列SBSnを、グループ(n)に属する情報ビット列dBSnに変換する。
なお、確率分布整形復号処理部91−nによる情報ビット列dBSnへの変換は、整形後ビット列SBSnの整形を終端して、情報ビット列dBSnを復元することを意味する。
情報ビット列多重化部92は、確率分布整形復号処理部91−1〜91−Nにより復元されたN個の情報ビット列dBS1〜 dBSNを多重化することで、1つの情報ビット列BSを復元する。
ここで、情報ビット列分離回路81、確率分布整形符号化処理回路82、誤り訂正符号化回路32、シンボルマッピング回路33、信号生成処理回路34及び信号多重化回路35のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC、FPGA、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
サブチャネル符号化装置11が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、情報ビット列分離部71、確率分布整形符号化処理部72−1〜72−N、誤り訂正符号化部23、シンボルマッピング部24−1−1〜24−N−M、信号生成処理部25−1−1〜25−N−M及び信号多重化部26の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図6に示すメモリ61に格納される。そして、図6に示すプロセッサ62がメモリ61に格納されているプログラムを実行する。
ここで、信号分離回路51、シンボル復元回路52、対数事後確率比算出回路53、誤り訂正復号回路54、確率分布整形復号処理回路101及び情報ビット列多重化回路102のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC、FPGA、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
サブチャネル復号装置18が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、信号分離部41、シンボル復元部43−1−1〜43−N−M、対数事後確率比算出部44−1−1〜44−N−M、誤り訂正復号部45、確率分布整形復号処理部91−1〜91−N及び情報ビット列多重化部92の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが、図6に示すメモリ61に格納される。そして、図6に示すプロセッサ62がメモリ61に格納されているプログラムを実行する。
例えば、M×N=8、サブチャネルSC1〜SC8におけるそれぞれの中心周波数f1〜f8が等間隔であり、f1<f2<・・・f7<f8である場合を想定する。
この場合、サブチャネルSC1とサブチャネルSC8とは、概ねSNRが同一であり、サブチャネルSC2とサブチャネルSC7とは、概ねSNRが同一である。また、サブチャネルSC3とサブチャネルSC6とは、概ねSNRが同一であり、サブチャネルSC4とサブチャネルSC5とは、概ねSNRが同一である。
サブチャネルSC1とサブチャネルSC8とに与えられるエントロピーが、サブチャネルSC1のSNRとサブチャネルSC8のSNRとの平均値に応じて決定される。
サブチャネルSC2とサブチャネルSC7とに与えられるエントロピーが、サブチャネルSC2のSNRとサブチャネルSC7のSNRとの平均値に応じて決定される。
サブチャネルSC3とサブチャネルSC6とに与えられるエントロピーが、サブチャネルSC3のSNRとサブチャネルSC6のSNRとの平均値に応じて決定される。
サブチャネルSC4とサブチャネルSC5とに与えられるエントロピーが、サブチャネルSC4のSNRとサブチャネルSC5のSNRとの平均値に応じて決定される。
また、サブチャネル復号装置18が、サブチャネルSC1〜SC8と同数の確率分布整形復号部を実装している必要がなく、N(=4)個の確率分布整形復号処理部91−1〜91−Nを実装していればよい。
M×N個のサブチャネルSC1〜SCM×Nは、N個のグループに分類されている。
図9に示すサブチャネル符号化装置11では、例えば、M=2、N=4、M×N=8であり、サブチャネルSC1,SC8がグループ(1)に分類され、サブチャネルSC2,SC7がグループ(2)に分類されている。また、サブチャネルSC3,SC6がグループ(3)に分類され、サブチャネルSC4,SC5がグループ(4)に分類されている。
情報ビット列dBS1は、グループ(1)に属するサブチャネルSC1,SC8によって伝送される情報ビット列であり、情報ビット列dBS2は、グループ(2)に属するサブチャネルSC2,SC7によって伝送される情報ビット列である。
情報ビット列dBS3は、グループ(3)に属するサブチャネルSC3,SC5によって伝送される情報ビット列であり、情報ビット列dBS4は、グループ(4)に属するサブチャネルSC4,SC5によって伝送される情報ビット列である。
情報ビット列分離部71は、情報ビット列dBS1を確率分布整形符号化処理部72−1に出力し、情報ビット列dBS2を確率分布整形符号化処理部72−2に出力する。また、情報ビット列分離部71は、情報ビット列dBS3を確率分布整形符号化処理部72−3に出力し、情報ビット列dBS4を確率分布整形符号化処理部72−4に出力する。
情報ビット列分離部71による情報ビット列BSの分離は、例えば、4個の情報ビット列dBS1,dBS2,dBS3,dBS4の長さが、グループ(n)に属するサブチャネルに与えるエントロピーに応じて分離するようにすればよい。
確率分布整形符号化処理部72−2は、グループ(2)に属するサブチャネルSC2のSNR、又は、グループ(2)に属するサブチャネルSC7のSNRに基づいて、情報ビット列分離部71から出力された情報ビット列dBS2における送信変調シンボルの確率分布PD2を整形する。
確率分布整形符号化処理部72−3は、グループ(3)に属するサブチャネルSC3のSNR、又は、グループ(3)に属するサブチャネルSC6のSNRに基づいて、情報ビット列分離部71から出力された情報ビット列dBS3における送信変調シンボルの確率分布PD3を整形する。
確率分布整形符号化処理部72−4は、グループ(4)に属するサブチャネルSC4のSNR、又は、グループ(4)に属するサブチャネルSC5のSNRに基づいて、情報ビット列分離部71から出力された情報ビット列dBS4における送信変調シンボルの確率分布PD4を整形する。
確率分布整形符号化処理部72−2は、情報ビット列分離部71から出力された情報ビット列dBS2を、送信変調シンボルの確率分布PD2に対応する整形後ビット列SBS2に変換し、整形後ビット列SBS2を誤り訂正符号化部23に出力する。
確率分布整形符号化処理部72−3は、情報ビット列分離部71から出力された情報ビット列dBS3を、送信変調シンボルの確率分布PD3に対応する整形後ビット列SBS3に変換し、整形後ビット列SBS3を誤り訂正符号化部23に出力する。
確率分布整形符号化処理部72−4は、情報ビット列分離部71から出力された情報ビット列dBS4を、送信変調シンボルの確率分布PD4に対応する整形後ビット列SBS4に変換し、整形後ビット列SBS4を誤り訂正符号化部23に出力する。
誤り訂正符号化部23は、情報ビット列dBSnにパリティビットpbnを付加することで、パリティビットpbnを含む誤り訂正符号化ビット列ECSnを生成する。
誤り訂正符号化部23は、4個の誤り訂正符号化ビット列ECS1〜ECS4を生成すると、誤り訂正符号化ビット列ECS1を、M=2個の誤り訂正符号化ビット列ECS1−1,ECS1−2に分離し、誤り訂正符号化ビット列ECS2を、M=2個の誤り訂正符号化ビット列ECS2−1,ECS2−2に分離する。
また、誤り訂正符号化部23は、誤り訂正符号化ビット列ECS3を、M=2個の誤り訂正符号化ビット列ECS3−1,ECS3−2に分離し、誤り訂正符号化ビット列ECS4を、M=2個の誤り訂正符号化ビット列ECS4−1,ECS4−2に分離する。
誤り訂正符号化部23は、誤り訂正符号化ビット列ECS2−1をシンボルマッピング部24−2−1に出力し、誤り訂正符号化ビット列ECS2−2をシンボルマッピング部24−2−2に出力する。
誤り訂正符号化部23は、誤り訂正符号化ビット列ECS3−1をシンボルマッピング部24−3−1に出力し、誤り訂正符号化ビット列ECS3−2をシンボルマッピング部24−3−2に出力する。
誤り訂正符号化部23は、誤り訂正符号化ビット列ECS4−1をシンボルマッピング部24−4−1に出力し、誤り訂正符号化ビット列ECS4−2をシンボルマッピング部24−4−2に出力する。
誤り訂正復号部45は、実施の形態1と同様に、対数事後確率比算出部44−1−1〜44−N−Mにより算出されたLRP1−1〜LRPN−Mから、情報ビット列dBS1〜dBSNを復元する。
誤り訂正復号部45は、復元した整形後ビット列SBS1〜SBSNのそれぞれを、確率分布整形復号処理部91−1〜91−Nのそれぞれに出力する。
例えば、M=2、N=4であれば、誤り訂正復号部45は、LRP1−1,LRP1−2から、整形後ビット列SBS1を復元し、復元した整形後ビット列SBS1を確率分布整形復号処理部91−1に出力する。
誤り訂正復号部45は、LRP2−1,LRP2−2から、整形後ビット列SBS2を復元し、復元した整形後ビット列SBS2を確率分布整形復号処理部91−2に出力する。
誤り訂正復号部45は、LRP3−1,LRP3−2から、整形後ビット列SBS3を復元し、復元した整形後ビット列SBS3を確率分布整形復号処理部91−3に出力する。
誤り訂正復号部45は、LRP4−1,LRP4−2から、整形後ビット列SBS4を復元し、復元した整形後ビット列SBS4を確率分布整形復号処理部91−4に出力する。
確率分布整形復号処理部91−2は、誤り訂正復号部45から出力された整形後ビット列SBS2を情報ビット列dBS2に変換し、情報ビット列dBS2を情報ビット列多重化部92に出力する。
確率分布整形復号処理部91−3は、誤り訂正復号部45から出力された整形後ビット列SBS3を情報ビット列dBS3に変換し、情報ビット列dBS3を情報ビット列多重化部92に出力する。
確率分布整形復号処理部91−4は、誤り訂正復号部45から出力された整形後ビット列SBS4を情報ビット列dBS4に変換し、情報ビット列dBS4を情報ビット列多重化部92に出力する。
情報ビット列多重化部92は、情報ビット列dBS1と、情報ビット列dBS2と、情報ビット列dBS3と、情報ビット列dBS4とを多重化することで、1つの情報ビット列BSを復元する。
また、周波数軸上で隣接する2つのサブチャネルにおけるそれぞれのSNRの分布は、互いに類似している。
したがって、例えば、M×N=8であるとき、サブチャネルSC1,SC8,SC2,SC7に与えられるエントロピーが、サブチャネルSC1のSNR、サブチャネルSC8のSNR、サブチャネルSC2のSNR、又は、サブチャネルSC7のSNRに応じて決定されるようにすることもできる。
また、サブチャネルSC3,SC6,SC4,SC5に与えられるエントロピーが、サブチャネルSC3のSNR、サブチャネルSC6のSNR、サブチャネルSC4のSNR、又は、サブチャネルSC5のSNRに応じて決定されるようにすることもできる。
サブチャネルSC1〜SC8のそれぞれに与えられるエントロピーが、上記のように決定される場合、サブチャネル符号化装置11が、サブチャネルSC1〜SC8と同数の確率分布整形符号化部を実装している必要がなく、2個の確率分布整形符号化処理部72−1〜72−2を実装していればよい。
また、サブチャネル復号装置18が、サブチャネルSC1〜SC8と同数の確率分布整形復号部を実装している必要がなく、2個の確率分布整形復号処理部91−1〜91−2を実装していればよい。
実施の形態3では、図2に示す確率分布整形符号化部21又は図9に示す確率分布整形符号化処理部72−1〜72−Nと、誤り訂正符号化部23と、M×N個のシンボルマッピング部24−1−1〜24−N−Mと、M×N個の信号生成処理部25−1−1〜25−N−Mとの組が、複数並列に接続されているサブチャネル符号化装置11について説明する。
また、実施の形態3では、M×N個のシンボル復元部43−1−1〜43−N−Mと、M×N個の対数事後確率比算出部44−1−1〜44−N−Mと、誤り訂正復号部45と、図4に示す確率分布整形復号部46又は図11に示す確率分布整形復号処理部91−1〜91−Nとの組が、複数並列に接続されているサブチャネル復号装置18について説明する。
図13において、図2及び図9と同一符号は同一又は相当部分を示すので詳細な説明を省略する。
情報ビット列分離部73は、外部から1つの情報ビット列BSが与えられると、1つの情報ビット列BSを(G+H)個の情報ビット列に分離する。
情報ビット列分離部73は、(G+H)個の情報ビット列のうち、G個の情報ビット列のそれぞれを、サブチャネル符号化装置110−1〜110−Gのそれぞれに出力する。
また、情報ビット列分離部73は、(G+H)個の情報ビット列のうち、H個の情報ビット列のそれぞれを、サブチャネル符号化装置120−1〜120−Hのそれぞれに出力する。
サブチャネル符号化装置110−1〜110−Gのそれぞれは、図2に示す確率分布整形符号化部21と、図2に示す誤り訂正符号化部23と、図2に示すシンボルマッピング部24−1−1〜24−N−Mと、図2に示す信号生成処理部25−1−1〜25−N−Mとを備えている。Gは、1以上の整数である。
サブチャネル符号化装置110−1〜110−GのそれぞれにおけるMは、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。また、サブチャネル符号化装置110−1〜110−GのそれぞれにおけるNは、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。
サブチャネル符号化装置120−1〜120−Hのそれぞれは、図9に示す情報ビット列分離部71と、図9に示す確率分布整形符号化処理部72−1〜72−Nと、図9に示す誤り訂正符号化部23と、図9に示すシンボルマッピング部24−1−1〜24−N−Mと、図9に示す信号生成処理部25−1−1〜25−N−Mとを備えている。Hは、1以上の整数である。
サブチャネル符号化装置120−1〜120−HのそれぞれにおけるMは、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。また、サブチャネル符号化装置120−1〜120−HのそれぞれにおけるNは、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。
図13に示すサブチャネル符号化装置11は、Gが2以上の整数であれば、サブチャネル符号化装置120−1〜120−Hを備えていてもよいし、サブチャネル符号化装置120−1〜120−Hを備えていなくてもよい。
図14において、図4及び図11と同一符号は同一又は相当部分を示すので詳細な説明を省略する。
サブチャネル復号装置130−1〜130−Gのそれぞれは、図4に示すシンボル復元部43−1−1〜43−N−Mと、図4に示す対数事後確率比算出部44−1−1〜44−N−Mと、図4に示す誤り訂正復号部45と、図4に示す確率分布整形復号部46とを備えている。
サブチャネル復号装置130−1〜130−GのそれぞれにおけるMは、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。また、サブチャネル復号装置130−1〜130−GのそれぞれにおけるNは、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。
サブチャネル復号装置140−1〜140−Hのそれぞれは、図11に示す情報ビット列多重化部92と、図11に示すシンボル復元部43−1−1〜43−N−Mと、図11に示す対数事後確率比算出部44−1−1〜44−N−Mと、図11に示す誤り訂正復号部45と、図11に示す確率分布整形復号処理部91−1〜91−Nとを備えている。
サブチャネル復号装置140−1〜140−HのそれぞれにおけるMは、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。また、サブチャネル復号装置140−1〜140−HのそれぞれにおけるNは、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。
情報ビット列多重化部93は、サブチャネル復号装置130−1〜130−G及びサブチャネル復号装置140−1〜140−Hのそれぞれから出力された情報ビット列を多重化することで、1つの情報ビット列BSを復元する。
図14に示すサブチャネル復号装置18は、Gが2以上の整数であれば、サブチャネル復号装置140−1〜140−Hを備えていてもよいし、サブチャネル復号装置140−1〜140−Hを備えていなくてもよい。
情報ビット列分離部73は、外部から1つの情報ビット列BSが与えられると、1つの情報ビット列BSを(G+H)個の情報ビット列に分離する。
情報ビット列分離部73は、(G+H)個の情報ビット列のうち、G個の情報ビット列のそれぞれを、サブチャネル符号化装置110−1〜110−Gのそれぞれに出力する。
また、情報ビット列分離部73は、(G+H)個の情報ビット列のうち、H個の情報ビット列のそれぞれを、サブチャネル符号化装置120−1〜120−Hのそれぞれに出力する。
サブチャネル符号化装置120−1〜120−Hに含まれている確率分布整形符号化処理部72−1〜72−N、誤り訂正符号化部23、シンボルマッピング部24−1−1〜24−N−M及び信号生成処理部25−1−1〜25−N−Mのそれぞれは、実施の形態2に記載の動作を行う。
信号多重化部26は、生成したサブチャネル多重信号Escmuxを変換増幅器12に出力する。
信号分離部41は、増幅変換器17から出力されたサブチャネル多重信号Escmuxを受信する。
信号分離部41は、受信したサブチャネル多重信号Escmuxを(G+H)個のサブチャネル信号に分離する。
信号分離部41は、(G+H)個のサブチャネル信号のうち、G個のサブチャネル信号のそれぞれを、サブチャネル復号装置130−1〜130−Gのそれぞれに出力する。
また、信号分離部41は、(G+H)個のサブチャネル信号のうち、H個のサブチャネル信号のそれぞれを、サブチャネル復号装置140−1〜140−Hのそれぞれに出力する。
サブチャネル復号装置140−1〜140−Hに含まれているシンボル復元部43−1−1〜43−N−M、対数事後確率比算出部44−1−1〜44−N−M、誤り訂正復号部45及び確率分布整形復号処理部91−1〜91−Nのそれぞれは、実施の形態2に記載の動作を行う。
また、この発明は、情報ビット列を復元するサブチャネル復号装置及びサブチャネル復号方法に適している。
また、この発明は、サブチャネル符号化装置及びサブチャネル復号装置を備えているサブチャネル多重光通信システムに適している。
Claims (5)
- M×N(M及びNは、2以上の整数)個のサブチャネルが前記N個のグループに分類されており、
1つの情報ビット列をそれぞれのグループに属する情報ビット列に分離する情報ビット列分離部と、
それぞれのグループに属する前記M×N個のサブチャネルの信号対雑音比に基づいて、前記情報ビット列分離部により分離されたそれぞれのグループに属する情報ビット列に対応する送信変調シンボルの確率分布を整形し、それぞれのグループに属する情報ビット列を、整形後のそれぞれの送信変調シンボルの確率分布に対応する整形後ビット列に変換する前記N個の確率分布整形符号化処理部を備えている確率分布整形符号化部と、
前記N個の整形後ビット列から、前記M×N個のサブチャネルにおけるそれぞれのサブチャネル信号を生成するサブチャネル信号生成部と、
前記サブチャネル信号生成部により生成された前記M×N個のサブチャネル信号を多重化して、サブチャネル多重信号を生成する信号多重化部と
を備えたサブチャネル符号化装置。 - M×N(M及びNは、2以上の整数)個のサブチャネルが前記N個のグループに分類されており、
サブチャネル多重信号を前記M×N個のサブチャネル信号に分離する信号分離部と、
前記信号分離部により分離された前記M×N個のサブチャネル信号から、それぞれのグループに属する整形後ビット列を復元する整形後ビット列復元部と、
それぞれのグループに属するサブチャネルの信号対雑音比に基づいて、前記整形後ビット列復元部により復元されたそれぞれのグループに属する整形後ビット列を、それぞれのグループに属する情報ビット列に変換する前記N個の確率分布整形復号処理部を備えている確率分布整形復号部と
を備えたサブチャネル復号装置。 - M×N(M及びNは、2以上の整数)個のサブチャネルが前記N個のグループに分類されており、
情報ビット列分離部が、1つの情報ビット列をそれぞれのグループに属する情報ビット列に分離し、
確率分布整形符号化部の前記N個の確率分布整形符号化処理部が、それぞれのグループに属する前記M×N個のサブチャネルの信号対雑音比に基づいて、前記情報ビット列分離部により分離されたそれぞれのグループに属する情報ビット列に対応する送信変調シンボルの確率分布を整形し、それぞれのグループに属する情報ビット列を、整形後のそれぞれの送信変調シンボルの確率分布に対応する整形後ビット列に変換し、
サブチャネル信号生成部が、前記N個の整形後ビット列から、前記M×N個のサブチャネルにおけるそれぞれのサブチャネル信号を生成し、
信号多重化部が、前記サブチャネル信号生成部により生成された前記M×N個のサブチャネル信号を多重化して、サブチャネル多重信号を生成する
サブチャネル符号化方法。 - M×N(M及びNは、2以上の整数)個のサブチャネルが前記N個のグループに分類されており、
信号分離部が、サブチャネル多重信号を前記M×N個のサブチャネル信号に分離し、
整形後ビット列復元部が、前記信号分離部により分離された前記M×N個のサブチャネル信号から、それぞれのグループに属する整形後ビット列を復元し、
確率分布整形復号部の前記N個の確率分布整形復号処理部が、それぞれのグループに属するサブチャネルの信号対雑音比に基づいて、前記整形後ビット列復元部により復元されたそれぞれのグループに属する整形後ビット列を、それぞれのグループに属する情報ビット列に変換する
サブチャネル復号方法。 - 請求項1記載のサブチャネル符号化装置と、
請求項2記載のサブチャネル復号装置とを備えるサブチャネル多重光通信システム。
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