JP7097935B2 - 誤り訂正回路、誤り訂正方法及び通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、伝送特性を向上することができる誤り訂正回路、誤り訂正方法及び通信装置に関する。

コヒーレント光通信では、伝送特性の向上のために、伝送途中に生じる歪及び周波数／位相変動をデジタル信号処理によって補償しており、更なる伝送特性向上のために、上記の補償機能に加えて、送受間に誤り訂正回路を設けて伝送特性におけるデータ誤りの低減を図っている。一般的には、送信側でデータに対して誤り訂正用符号化を行い、受信側でその符号化に応じて誤り訂正を行うことで、伝送特性の向上を図っている。

誤り訂正方法としては、例えば、ハミング符号、ＢＣＨ符号、及びリードソロモン符号、並びに、畳み込み符号／ビタビ復号等が一般的によく知られている。特に、近年の通信装置においては、ＣＰＵの計算能力の発展によって、複雑かつ大量の処理が可能となったため、ＬＤＰＣ（低密度パリティ検査符号：low-density parity-check code）のような高性能な誤り訂正方法が使用されている。また、近年においては、特許文献１、２のように、データをｎ行×ｍ列のように行列状に配置し、行方向及び列方向のデータに対して誤り訂正処理を行い、訂正能力の向上が図られている。

更に、誤り訂正の処理においては、"１"や"０"に復号した結果をもとに訂正処理を行う硬判定と、受信信号の複素平面上での座標（"１"や"０"に復号される前）をもとに訂正処理を行う軟判定とがあり、後者の方法は前者の方法と比較して訂正能力は上がるが、回路や処理規模は増え消費電力も大きくなる。

特開２００６－０７４６５６号公報 特開２００６－２９５５１０号公報

このように、高い伝送特性を必要とする通信においては、軟判定でかつ高性能な誤り訂正方法を使用する必要があり、その場合、回路規模や消費電力が大きくなるという問題があった。また、データ誤りは、熱雑音に対しては比較的ランダムに発生するが、偏波変動等に対しては連続的に発生する場合（バースト誤り）がある。このようなバースト誤りに対しては、符号化を行う単位（符号長）を長くしたり、誤りを散らす単位（インタリーブ長）を長くしたりする必要があった。この場合も、回路規模や消費電力の増大につながる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、回路規模を抑えつつ伝送特性を向上することができる誤り訂正回路、誤り訂正方法及び通信装置を提供することを目的とする。

上述したような課題を解決するために、本発明の誤り訂正回路は、送信側で行方向に対して第１の符号化を行った配列データに対して行方向に誤り訂正処理を行う第１の誤り訂正処理回路と、送信側で列方向に対して第２の符号化を行った前記配列データに対して列方向に誤り検出処理を行い少なくとも１ビット以上の誤りの検出を行う誤り検出処理回路と、前記第１の誤り訂正処理回路で訂正されたビットに関して、訂正前のビットの確からしさを表す指標を尤度として、行毎に尤度の和を算出する訂正ビット尤度算出回路と、前記訂正ビット尤度算出回路から出力された行毎の訂正ビットの尤度の和が高い順に、前記配列データの行を検出する高尤度行検出回路と、前記誤り検出処理回路において１ビット以上の誤りが検出された場合、前記高尤度行検出回路で検出された尤度の和が高い行の順に、誤りが検出された列と前記高尤度行検出回路で検出された行とが交差するビットを、前記誤り検出処理回路において検出された誤りビット数に応じてビット反転により訂正する第２の誤り訂正処理回路とを有する。

上述したような課題を解決するために、本発明の誤り訂正回路は、送信側で行方向に対して第１の符号化を行った配列データに対して行方向に誤り訂正処理を行う第１の誤り訂正処理回路と、送信側で列方向に対して第２の符号化を行った前記配列データに対して列方向に誤り検出処理を行い少なくとも１ビット以上の誤りの検出を行う誤り検出処理回路と、前記第１の誤り訂正処理回路で訂正されたビットに関して、訂正前のビットの確からしさを表す指標を尤度として、行毎に尤度の和を算出する訂正ビット尤度算出回路と、前記誤り検出処理回路において１ビット以上の誤りが検出された場合、訂正ビットの尤度の和が高い行の順に、誤りが検出された列と前記行と交差するビットを、前記誤り検出処理回路において検出された誤りビット数に応じてビット反転により誤り訂正を行う第２の誤り訂正処理回路とを有する。

上述したような課題を解決するために、本発明の誤り訂正方法は、第１の誤り訂正処理回路、誤り検出処理回路、第２の誤り訂正処理回路、訂正ビット尤度算出回路を備えた誤り訂正回路において実行される誤り訂正方法であって、前記第１の誤り訂正処理回路が、送信側で行方向に対して第１の符号化を行った配列データに対して行方向に誤り訂正処理を行うステップと、前記誤り検出処理回路が、送信側で列方向に対して第２の符号化を行った前記配列データに対して列方向に少なくとも１ビット以上の誤り検出処理を行うステップと、前記訂正ビット尤度算出回路が、前記第１の誤り訂正処理回路で訂正されたビットに関して、訂正前のビットの確からしさを表す指標として尤度を算出し、前記配列データの行毎に、算出された訂正ビットの尤度の和を出力する訂正ビットの尤度を算出するステップと、前記第２の誤り訂正処理回路が、前記誤り検出処理回路において１ビット以上の誤りが検出された場合、前記訂正ビットの尤度の和が高い行の順に、誤りが検出された列と前記行と交差するビットを、前記誤り検出処理回路において検出された誤りビット数に応じてビット反転によりビットを訂正するステップとを有する。

本発明によれば、回路規模を抑えつつ伝送特性を向上することができる誤り訂正回路、誤り訂正方法及び通信装置を提供することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態に係る誤り訂正回路を含む通信装置の構成例である。 図２Ａは、本発明の実施の形態に係る送信側の符号化動作を説明するための図である。 図２Ｂは、本発明の実施の形態に係る送信側の符号化動作を説明するための図である。 図２Ｃは、本発明の実施の形態に係る送信側の符号化動作を説明するための図である。 図２Ｄは、本発明の実施の形態に係る送信側の符号化動作を説明するための図である。 図３Ａは、本発明の実施の形態に係る誤り訂正回路の構成例を示す図である。 図３Ｂは、本発明の実施の形態に係る誤り訂正回路の受信側の誤り訂正動作を説明するための図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る第１の誤り訂正処理回路の動作を説明するための図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る訂正ビット尤度を説明するための図である。 図６Ａは、本発明の実施の形態に係る第２の誤り訂正処理回路の動作を説明するための図である。 図６Ｂは、本発明の実施の形態に係る第２の誤り訂正処理回路の動作を説明するための図である。 図７は、本発明の実施の形態に係る誤り訂正方法の動作を説明するためのフロー図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。但し、本発明は、多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に説明する実施の形態に限定して解釈すべきではない。

＜本発明の概要＞
本発明は、送信側で行方向に対して符号化（第１の符号化）を行った配列データに対して行方向に第１の誤り訂正処理を行い、送信側で列方向に対して符号化（第２の符号化）を行った配列データに対して列方向に誤りの検出を行って、第２の誤り訂正処理を行う。第２の誤り訂正処理では、行方向の第１の誤り訂正処理で訂正されたビットに関して訂正ビット尤度を算出し、誤りが検出された列と訂正ビット尤度の大きい行とが交差するビットを訂正するように構成されている。ここで、訂正ビット尤度は、受信信号のビットの確からしさを示す指標であり、第１の誤り訂正処理において、訂正できなかった或いは誤って訂正した可能性が高いビットを含む行を推定するための指標である。本実施形態において、「尤度（の和）が大きい」とは、訂正できなかった或いは誤って訂正した可能性が高いことを示す。なお、「尤度（の和）が大きい」と「尤度（の和）が高い」は、同義である。

本発明では、訂正能力の高い第１の誤り訂正と簡易な誤り検出を用いた第２の誤り訂正を組み合わせることで、回路規模を抑えつつ伝送特性を向上することができる誤り訂正回路を構成することができる。

送信側では、伝送データを並列に配列し、行方向のデータに対して訂正能力の高い第１の誤り訂正符号化（軟判定誤り訂正、例えば、ＬＤＰＣ等）を行い、列方向のデータに対して簡易な誤り検出のための符号化（単一或いは複数の誤りを検出する符号、例えば、ＣＲＣチェック等）を行う。なお、第１の誤り訂正は、比較的符号長を短くして回路規模を低減したものを使用することができる。

受信側では、送信側と同様の配列データを構成し、行方向のデータに対して第１の誤り訂正処理を行う。第１の誤り訂正処理における誤り訂正ビットに関して、ビットの確からしさを示す指標である尤度の和が大きい順に所定の数の行を検出する。例えば、尤度は、複素平面において誤り訂正前の受信信号の座標と送信側で設定した信号点（constellation)のうち最も近い信号点の座標との差分の絶対値に基づいて算出することができる。この場合、複素平面において座標差分が小さい程尤度は高いとみなして、座標差分の絶対値の和が小さい順に所定の数の行を検出する。尤度が高い順に所定の数の行を検出することで、行方向のデータに対する第１の誤り訂正処理において、雑音等の影響を多大に受けて訂正できなかった或いは誤って訂正した可能性が高い行を推定することができる。

受信側では、さらに、第１の誤り訂正処理後の列方向のデータに対して、誤り検出を行う。列方向のデータに対して誤りを検出した場合、尤度の高い順に検出した行の順に、誤りを検出した列と交差するビットに対して第２の誤り訂正処理を行う。

本発明では、訂正能力の高い第１の誤り訂正と簡易な誤り検出を用いた第２の誤り訂正を組み合わせることで、回路規模を抑えつつ伝送特性を向上することができる誤り訂正回路を構成することができる。第１の誤り訂正において符号長を短くして回路規模を低減し、それによる誤り訂正能力の低下をより簡易な第２の誤り訂正で補うことができる。

＜誤り訂正回路を含む通信装置＞
図１は、本発明の実施の形態に係る誤り訂正回路を含む通信装置の構成例である。図１は、本発明の実施の形態に係る誤り訂正回路２０をコヒーレント光通信方式の通信装置に適用した例である。なお、本発明の適用対象は、コヒーレント光通信方式の通信装置に限定されるものではなく、その他の無線を含む全ての通信装置に適用可能である。

図１のコヒーレント光通信方式の通信装置において、送信側装置は、送信信号処理回路１００と送信光モジュール３００とを含み、受信側装置は、受信光モジュール４００と受信信号処理回路２００とを含む。送信信号処理回路１００は、誤り訂正符号化回路１０を含むことができる。受信信号処理回路２００は、ＡＤ変換回路３０、波長分散補償回路４０、偏波分散補償回路５０、及び誤り訂正回路２０を含むことができる。送信側装置と受信側装置とは、光ファイバ５００を介して接続されている。

送信信号処理回路１００における誤り訂正符号化回路１０は、送信データに対して誤り訂正用の符号化を行う。送信光モジュール３００は、誤り訂正用の符号化が行われた送信データによって光信号を生成する。一般的なコヒーレント光通信では、水平偏波光信号Ｘと垂直偏波光信号とが合成されて伝送される。送信データは、水平偏波光信号用データ（ＸＩ、ＸＱ)と、垂直偏波光信号用データ（ＹＩ、ＹＱ）とに分けられる。

ＸＩ及びＸＱは、それぞれ、水平偏波光信号用データの複素平面上での水平軸及び直交軸上の座標、即ち水平成分及び直交成分を示す。また、ＹＩ及びＹＱは、それぞれ、垂直偏波光信号用データの複素平面上での水平軸及び直交軸上の座標、即ち水平成分及び直交成分を示す。送信データは、搬送波（信号ＬＤ:レーザダイオード）の複素平面上の座標にマッピングされ、光ファイバ５００を経由して受信側に伝送される。

受信光モジュール４００は、受信した光信号から受信データを生成する。この受信光モジュール４００は、水平偏波光信号用データ（ＸＩ、ＸＱ)と、垂直偏波光信号用データ（ＹＩ、ＹＱ）を出力できる。これらのデータ（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）は、受信信号処理回路２００において、ＡＤ変換回路３０によってデジタル信号に変換され、各種の補償回路に供給される。波長分散補償回路４０では、供給された信号の波長分散が補償され、偏波分散補償回路５０では、それらの信号の偏波分散が補償され、誤り訂正回路２０ではデータ誤りの訂正処理が行われる。

上述したコヒーレント光通信装置では、送信データが、水平偏波光信号と垂直偏波光信号とで送信されるが、片方の偏波信号のみで送ることも可能である。その場合も、本発明の実施形態に係る誤り訂正回路２０を使用することができる。

また、本発明の実施の形態に係る誤り訂正回路２０を使用できる通信装置は、上述したコヒーレント光通信装置に限定されない。無線通信を含めた他の通信装置においても本発明の実施の形態に係る誤り訂正回路２０を使用することができる。そのような通信装置も本発明の範囲内であることは言うまでもない。なお、無線通信では、一方の偏波信号のみが使用される場合が多い。

＜送信側の符号化動作＞
図２Ａ－２Ｄは、本発明の実施の形態に係る送信側の符号化動作を説明するための図である。なお、図中に示すビット数等の数値は一例であって、本発明がこれらの数値に限定されるものではない。図２Ａは、送信データの配列例、図２Ｂは、図２Ａの行の１行に、光信号用データ（ＸＩ／ＸＱ／ＹＩ／ＹＱ）を適用した場合の構成例、図２Ｃは、図２Ｂの構成例を図２Ａの１行として整理しなおした構成例、図２Ｄは、図２Ａの全体に、光信号用データ（ＸＩ／ＸＱ／ＹＩ／ＹＱ）を適用した構成例である。

本実施の形態では、第１の誤り訂正方法としては、例えば、軟判定によるＬＤＰＣを使用することができる。この場合、符号長（情報ビット＋冗長ビット）を短くすることで回路規模を低減できる。また、誤り検出をするための誤り訂正符号としては、ＣＲＣ（巡回冗長検査：Cyclic Redundancy Check）、ハミング符号、ＢＣＨ符号、或いはリードソロモン符号等が使用できる。ここで、ＣＲＣは、軟判定によるＬＤＰＣよりはるかに小規模の回路で構成することができる。

また、ＣＲＣ等の誤り検出では、単一或いは複数の誤りを検出することができる。誤り検出においても、軟判定或いは硬判定を使用することは可能である。一般的には、軟判定を使用する方が、硬判定を使用するよりも誤り訂正能力は優れる。一方、硬判定を使用する方が回路規模をより低減することが可能である。

図２Ａの構成例では、情報ビットが、行方向に６０８ビットずつ、列方向に９８行配列されている。送信側における誤り訂正符号化においては、まず、列方向の９８ビットの情報ビットに対して、２ビットの誤り検出用冗長ビットを付加し、それぞれの列で１００ビットの列方向ビットを構成する。次に、行方向の６０８ビット（情報ビット（１～９８行）及び誤り検出用冗長ビット（９９、１００行））に対して、２８８ビットの誤り訂正用冗長ビットを付加し、８９６ビットの行方向ビットを構成する。これにより１００行分の符号化が完成する。

なお、上述の例において、行と列を入れ替えて構成することは、本発明の範囲内であることは言うまでもない。また、図示しないが、先に、行方向の６０８ビットの情報ビット（１～９８行）に対して２８８ビットの誤り訂正用冗長ビットを付加して、８９６ビットの行方向ビットを構成し、次に、列方向の９８ビットの情報ビット（１～６０８列）及び誤り訂正用冗長ビット（６０９～８９６列）に対して、２ビットの誤り検出用冗長ビットを付加して、１００ビットの列方向ビットを構成することも可能である。

＜ＸＩ／ＸＱ／ＹＩ／ＹＱへの適用＞
次に、図２Ｂ－２Ｄを用いて、図２Ａの配列データを、水平偏波光信号用データ（ＸＩ、ＸＱ)と、垂直偏波光信号用データ（ＹＩ、ＹＱ）に適用した場合の構成について説明する。

図２Ｂは、ＸＩ／ＸＱ／ＹＩ／ＹＱのデータ列の構成例を示している。各データ列は、それぞれ４つの最小フレーム（ＸＩ－１～ＸＩ－４、ＸＱ－１～ＸＱ－４、ＹＩ－１～ＹＩ－４、ＹＱ－１～ＹＱ－４）で構成され、各最小フレームは３８ビットの情報ビット及び１８ビットの冗長ビットで構成される。この冗長ビットは、例えば、短符号長のＬＤＰＣ符号化によって生成できる。

次に、図２Ｂのデータ列は、図２Ｃのように、ＸＩ／ＸＱ／ＹＩ／ＹＱの順で、情報ビット及び冗長ビットにまとめられる。その結果として、図２Ａの１行分のデータ列は、ＸＩの情報ビット×４＋ＸＱの情報ビット×４＋ＹＩの情報ビット×４＋ＹＱの情報ビット×４、及びＸＩの冗長ビット×４＋ＸＱの冗長ビット×４＋ＹＩの冗長ビット×４＋ＹＱの冗長ビット×４で構成できる。これらが、９８行分構成されると、ＸＩ／ＸＱ／ＹＩ／ＹＱのデータ列は、図２Ｄに示すようなデータ配列となる。

上述したように、先に６０８×９８に配列されたＸＩ／ＸＱ／ＹＩ／ＹＱの情報ビットに対して、列方向に対して６０８列分、誤り検出用冗長ビットが付加され、次に行方向に対して１００行分、誤り訂正用冗長ビットが付加される。この時、誤り訂正用冗長ビットの付加においては、ＸＩ／ＸＱ／ＹＩ／ＹＱのデータに対しては、最小フレーム（３８情報ビット＋１８冗長ビット）の短符号長単位で誤り訂正符号化が行われる。なお、９９、１００行目の２行分の誤り検出用冗長ビットに対しても、ＸＩ／ＸＱ／ＹＩ／ＹＱと同様に最小フレーム単位で符号化を行うことで、誤り訂正回路２０を共通化することができる。

＜誤り訂正回路の構成＞
図３Ａは、本発明の実施の形態に係る誤り訂正回路の構成例を示す図である。受信側の誤り訂正回路２０は、データ配列化回路２２と誤り訂正処理回路（行毎）２３を含む第１の誤り訂正処理回路２１、誤り検出処理回路２６、第２の誤り訂正処理回路２７、訂正ビット尤度算出回路２４、及び高尤度行検出回路２５を有する。

第１の誤り訂正処理回路２１には、図１に示す偏波分散補償回路５０から受信信号ＸＩ／ＸＱ／ＹＩ／ＹＱが供給される。これらのデータは、図３Ｂに示すように、データ配列化回路２２において、送信側で構成したデータ配列と同様に配列化される。即ち、１行あたりＸＩ×４＋ＸＱ×４＋ＹＩ×４＋ＹＱ×４の１６フレームが構成される。１フレームあたり、情報ビットが３８ビット、冗長ビットが１８ビット、符号長５６ビットの短符号長である。１行あたりの構成は、送信側の図２Ｃと同じになる。

＜第１の誤り訂正処理回路の動作＞
図４は、本発明の実施の形態に係る第１の誤り訂正処理回路の動作を説明するための図である。第１の誤り訂正処理回路２１は、符号長５６ビットに対する誤り訂正回路を１６回路有している。これによりデータ配列の１行分の誤り訂正を、１６の訂正回路で一度に行うように構成されている。

本構成例では、この第１の誤り訂正として、ＬＤＰＣを採用しているが、符号長が短いため回路規模は非常に小さくすることができる。これを１６回路備えても、１６回路で処理するデータ列（情報ビット６０８ビット＋冗長ビット２８８ビット）を一度に処理する回路に比べて遥かに小さな回路規模で第１の誤り訂正処理回路を構成することができる。

ＬＤＰＣのように高性能な誤り訂正では、符号長が大きくなるほど回路規模は大きくなるので、図４に示すように、第１の誤り訂正処理を、複数の短符号長用の回路で構成することで、回路規模を１／１００程度以下にすることができる。図４の例における符号長は、８６９ビットであるが、適用される伝送路の状態や通信装置の回路規模に応じて適宜定めることができる。本実施の形態における符号長は、例えば、１０００ビット以下が望ましい。

第１の誤り訂正処理回路２１では、上記の構成によって９８行の情報ビット及び２行の誤り検出用冗長ビットに対して順次誤り訂正処理が行われ、結果的に６０８ビット×１００行のデータが出力される。

＜誤り検出処理回路の動作＞
次に、誤り検出処理回路２６において、第１の誤り訂正処理回路からの出力である６０８ビット×９８行のデータに対して、列方向に誤り検出処理が行われる。本実施の形態では、誤り検出方法としてＣＲＣを採用しており、列毎に１ビット以上の誤り検出が行われる。誤り検出処理回路２６からは、誤りが検出された列の情報（誤りが検出された列と、各列あたりの誤り検出ビット数）が出力される。

ここで、ＣＲＣによる誤り訂正検出方法は、硬判定方法を用いることができ、軟判定方法を用いる高性能な誤り訂正方法（ＬＤＰＣ等）に比べて回路規模を小さくできる。また、複数の誤りビットを検出することも可能である。軟判定でのＬＤＰＣ等よりも回路規模が小さいＢＣＨ符号、ハミング符号、リードソロモン符号等を使用して誤りを検出することも可能である。

＜訂正ビット尤度算出回路の動作＞
訂正ビット尤度算出回路２４では、第１の誤り訂正処理回路２１からの訂正ビット情報によって、行毎に訂正ビットの尤度が算出される。尤度は、訂正前のビットの確からしさを示す指標である。図５は、訂正ビットの尤度を説明するための図である。なお、本図では、水平偏波光信号用データ（ＸＩ、ＸＱ）について記載しているが、垂直偏波光信号用データ（ＹＩ、ＹＱ）についても、同様である。

第１の誤り訂正処理回路２１に入力されるデータは、第１の誤り訂正方法が軟判定方法であるため、訂正処理の対象が（ＸＩ、ＸＱ）や（ＹＩ、ＹＱ）のように複素平面上での座標データである。軟判定方法の第１の誤り訂正では、送信側で設定した理想的な座標点からの偏移量が判定に考慮される。

尤度は、第１の誤り訂正処理で訂正された訂正ビットに関して、それぞれ、誤り訂正前の受信信号の座標（ＸＩｒ、ＸＱｒ）、(ＹＩｒ、ＹＱｒ)と、受信信号の識別領域内において送信側で設定した信号点（constellation)の座標（ＸＩｔ、ＸＱｔ）、(ＹＩｔ、ＹＱｔ)との差の絶対値に基づいて表される。座標（ＸＩｔ、ＸＱｔ）、(ＹＩｔ、ＹＱｔ)は、以降、「理想的な信号点」、或いは「理想的な座標点」と称する。理想的な信号点の座標は、誤り訂正後のデータと判定され得る識別領域内の理想的な座標であり、送信時のマッピング座標に相当する。複素平面上で表すと、尤度は、水平偏波光信号用データの場合、(ＸＩｒ－ＸＱｒ)＋ｊ(ＸＩｔ－ＸＱｔ)＝（Ａ１／Ａ０）ｅｘｐ（ｊφ）の絶対値に基づいて表すことができる。ここで、Ａ１は誤り訂正前の受信信号の振幅、Ａ０は理想的な信号点の振幅、φはそれらの信号の位相差である。垂直偏波光信号用データについても同様に示せる。なお、誤り訂正では、受信信号が誤りと判定された場合は、他の識別領域の理想的な信号点へ訂正される。

この尤度は、理想的な座標点からの雑音等による偏移量によって測られるが、この偏移量が小さい程、データの「確からしさ」が大きいと推定される。即ち、尤度の値と座標上の差分（偏移量）は、逆の増減関係にある。以降の説明においても高尤度とは、座標上の差分（偏移量）が小さいことを示す。第１の誤り訂正処理回路２１では、幾つかのビットが訂正されるので、訂正された全ビットに対して尤度（訂正ビット尤度）が算出される。更に、データ配列の各行において、訂正ビットの尤度の和を計算し出力する。

なお、上記の説明では、座標における差分（偏移量）を尤度の指標としたが、尤度の計算は、上述した座標における差分を用いるものに限定されない。例えば、信号強度だけ、或いは位相差だけで尤度を求めることも可能である。確からしさを示す指標である尤度は、一般的には種々の方法で計算可能であり、本発明においても、確からしさを示す指標であれば他の指標を使用することができる。本発明において、尤度として座標差分以外の他の指標を使用することも可能であり、そのような場合も本発明の範囲であることは言うまでもない。

＜高尤度行検出回路の動作＞
高尤度行検出回路２５では、訂正ビット尤度算出回路２４からの行毎の訂正ビット尤度の和に基づいて、その和が大きい順に行を検出する。

ビットの誤りは、一般的に雑音等の外乱がビット列に加わり各ビットの識別領域を超えることで発生する。この場合、誤りの数が訂正可能な数の範囲内であれば、ビットの誤りは修正される。しかし、大きな雑音等が加わり、誤りの数が訂正可能な数を超えると、訂正できないビット誤りが発生する。また、更に大きな雑音等が加わった場合には、本来誤りではないビットまで誤って訂正されてしまう場合もある。このように、非常に劣悪な伝送状態にあるデータ列の場合には、誤訂正や訂正し損なったビットがまだ存在すると推定することができる。

ここで、本発明の発明者の経験的な見地及び理論的な検討により、このような劣悪な伝送状態にあるデータ列は、前述した訂正ビット尤度が大きい場合（座標上の差分が小さい場合）として推定できることが明らかとなった。そして、訂正ビットの尤度の和の大きい行の順に、誤訂正や訂正し損なったビットの存在する確率は高いと推定されることが分かった。本来は、尤度が大きい場合は、誤っている確率が低いと推定されるが、それにも関わらず訂正を行ったビットが多い行は、伝送状態がかなり悪化している行と推定する。本発明では、第２の誤り訂正処理として、尤度の大きい行の順に誤り検出されたビットを訂正することで、第１の誤り訂正処理における誤訂正や訂正し損なったビットに対して追加の誤り訂正を行い、第１の誤り訂正処理を補うことができる。なお、上述したように、尤度としては、前述の座標上の差分に限られず、確からしさを示す指標であれば他の指標を用いてもよい。

＜第２の誤り訂正処理回路の動作＞
図６Ａ、６Ｂは、本発明の実施の形態に係る第２の誤り訂正処理回路２７の動作を説明するための図である。第２の誤り訂正処理回路２７では、誤り検出処理回路２６からの誤りが検出された列と各列あたりの誤り検出ビット数と、高尤度行検出回路２５で検出された行の順に基づいて、追加の誤り訂正を行う。具体的には、誤り検出処理回路２６で誤りを検出した列と高尤度行検出回路２５で選定した行とが交差するビットに対して、尤度の和の高い行の順に検出ビット数分の訂正、すなわちビット反転を行う。

図６Ａは、第１の誤り訂正処理回路２１で１～１００行の各行について誤り訂正処理を行った結果、高尤度行検出回路２５で、第１番目として３行目（Ｒ３)、第２番目として５０行目（Ｒ５０)が検出されたと想定した場合である。Ｒｎは、ｎ行目（ｒｏｗ）を示す。

次に、誤り検出処理回路２６で、１～６０８列の各列について誤り検出処理を行った結果、１５０列目（Ｃ１５０)で１ビットの誤り、３００列目（Ｃ３００)で２ビットの誤りを検出した場合を想定する。Ｃｎは、ｎ列目（ｃｏｌｕｍｎ)を示す。

この場合、１５０列目（Ｃ１５０)では、３行目（Ｒ３)との交点のビット、３００列目（Ｒ３００）では、３行目（Ｒ３)と５０行目（Ｒ５０)との交点の２つのビットが、訂正される。ここで、誤り検出処理回路２６で、３ビット以上の誤り検出が可能な場合も本発明の範囲であり、その場合は、検出された誤りビット数に応じて、第２の誤り訂正処理が行われる。

図６Ｂに示すように、第２の誤り訂正処理回路２７で、訂正された情報ビットは、それぞれ６０８列×９８行のＸＩ／ＸＱ／ＹＩ／ＹＱデータとして出力される。第２の誤り訂正処理回路２７において、第１の誤り訂正で誤って訂正したビット或いは訂正できていないビットを、第１の誤り訂正よりも非常に簡易な誤り検出を用いた第２の誤り訂正により容易に訂正することができる。

本実施の形態によれば、第１の誤り訂正処理で誤って訂正したビット或いは訂正できていないと推定されるビットに対して追加の誤り訂正を行い、第１の誤り訂正処理を補うことができる。訂正能力の高い第１の誤り訂正と簡易な誤り検出を用いた第２の誤り訂正を組み合わせることで、回路規模を抑えつつ伝送特性を向上することができる誤り訂正回路を構成することができる。従来の連接符号のように２重に誤り訂正を実行する場合は、２番目の誤り訂正処理においても尤度情報として受信信号の座標自体を用いて複雑な誤り訂正の計算を行う。一方、本発明では、尤度は伝送状態が劣悪な行の推定に用いて誤り検出処理の計算は簡易な硬判定処理を用いることができる。劣悪な行の検出に尤度を使用しているので、全体としては軟判定処理レベルの誤り訂正能力を得ることができる。従って、より小さな回路規模で、同等の誤り訂正能力を実現することが可能となる。更に、第１の誤り訂正において、符号長を極端に短くするように構成すれば、回路規模を更に低減することができる。

＜誤り訂正方法の動作＞
図７は、本発明の実施の形態に係る誤り訂正方法の動作を説明するためのフロー図である。本実施形態の誤り訂正方法は、第１の誤り訂正処理回路、誤り検出処理回路、第２の誤り訂正処理回路、訂正ビット尤度算出回路、高尤度行検出回路を備えた誤り訂正回路２０において実行される。

第１の誤り訂正処理回路２１に、受信信号ＸＩ／ＸＱ／ＹＩ／ＹＱが入力されると（ステップＳ１）、データ配列化回路２２において、送信側で構成したデータ配列と同様のデータの配列化が行われる（ステップＳ２）。

データ配列化回路２２において配列化された配列データに対して、行方向に第１の誤り訂正処理が行われる（ステップＳ３）。

訂正ビット尤度算出回路２４において、第１の誤り訂正処理回路で訂正されたビットに関して、訂正前のビットの受信信号の複素平面上の座標と送信側で設定した理想的な信号点の複素平面上の座標との差分の絶対値に基づいて尤度を算出し、配列データの行毎に、算出された訂正ビットの尤度の合計値が出力される（ステップＳ４）。高尤度行検出回路２５において、訂正ビット尤度算出回路２４からの各行における訂正ビット尤度の合計値が大きい順に配列データの行が検出される（ステップＳ５）。

誤り検出処理回路２６では、第１の誤り訂正処理回路２１で訂正されたビットに対して、送信側で列方向に対して符号化が行われた配列データに対して列方向に少なくとも１ビット以上の誤り検出処理が行われる（ステップＳ６）。

誤り検出処理回路２６において１ビット以上の誤りが検出された場合に、第２の誤り訂正処理回路２７では、訂正ビットの尤度の和が高い行の順に、誤りが検出された列と訂正ビット尤度算出回路で出力された行とが交差するビットが訂正される（ステップＳ７）。ここで尤度の和とは、各訂正ビットの訂正前の確からしさを表した数値（尤度）の行における合計値を示す。

第２の誤り訂正処理回路２７で、訂正された情報ビットは、ＸＩ／ＸＱ／ＹＩ／ＹＱデータとして出力される（ステップＳ８）。

＜その他の実施の形態＞
上記では、高尤度行検出回路２５において、訂正ビット尤度算出回路２４からの行毎の訂正ビット尤度の和に基づいて、その和が大きい順に行を検出したが、高尤度行検出回路が無くても同様の構成を実現することができる。その場合には、第２の誤り訂正処理回路２７において、誤り検出処理回路２６からの誤りが検出された列と各列あたりの誤り検出ビット数が入力された場合、訂正ビット尤度算出回路２４から出力される行毎の訂正ビットの尤度の和の高い行の順に、訂正を行えばよい。

更に、第２の誤り訂正処理回路２７で用いる訂正ビットの尤度の和は、受信信号の座標上の差分の絶対値の合計値で表されるため、データのレンジが広くなり、相当のメモリ量や回路規模を必要とする場合がある。その場合、訂正ビットの尤度の合計値を、規格化することで必要な回路規模を低減することが可能である。例えば、訂正ビット尤度をｘとした時、ｙ＝（ａ－ｘ）／ｂ（ａ、ｂは、所定値）を用いて変換すると、変換後のｙは、０～１になるように規格化することができる。上記式におけるａとｂは、訂正ビットの尤度の合計値ｘの取りうる値に応じて適宜設定することができる。

このように、訂正ビットの尤度の合計値を規格化することで、そのデータ幅を規格化した範囲に制限することができるので、尤度の合計値を保存するためのメモリ等の回路規模を低減することができる。また、第２の誤り訂正処理を行う場合に、高尤度行検出回路２５から検出される行に変えて、規格化された値ｙを使用することで、誤り訂正回路全体の回路規模をさらに低減することが可能となる。なお、規格化された値ｙも尤度を示すことから、第２の誤り訂正処理も軟判定処理とみなすことができ、硬判定処理と比較して訂正能力を向上できる。

本発明は、光通信等における誤り訂正回路及び通信装置として利用することができる。

１００…送信信号処理回路、２００…受信信号処理回路、３００…送信光モジュール、４００…受信光モジュール、１０…誤り訂正符号化回路、２０…誤り訂正回路、２１…第１の誤り訂正処理回路、２２…データ配列化回路、２３…誤り訂正処理回路（行毎）、２４…訂正ビット尤度算出回路、２５…高尤度行検出回路、２６…誤り検出処理回路、２７…第２の誤り訂正処理回路、３０…ＡＤ変換回路、４０…波長分散補償回路、５０…偏波分散補償回路。

Claims (9)

1. 送信側で行方向に対して第１の符号化を行った配列データに対して行方向に誤り訂正処理を行う第１の誤り訂正処理回路と、
   送信側で列方向に対して第２の符号化を行った前記配列データに対して列方向に誤り検出処理を行い少なくとも１ビット以上の誤りの検出を行う誤り検出処理回路と、
   前記第１の誤り訂正処理回路で訂正されたビットに関して、訂正前のビットの確からしさを表す指標を尤度として、行毎に尤度の和を算出する訂正ビット尤度算出回路と、
   前記訂正ビット尤度算出回路から出力された行毎の訂正ビットの尤度の和が高い順に、前記配列データの行を検出する高尤度行検出回路と、
   前記誤り検出処理回路において１ビット以上の誤りが検出された場合、前記高尤度行検出回路で検出された尤度の和が高い行の順に、誤りが検出された列と前記高尤度行検出回路で検出された行とが交差するビットを、前記誤り検出処理回路において検出された誤りビット数に応じてビット反転により訂正する第２の誤り訂正処理回路と
   を有する誤り訂正回路。
2. 送信側で行方向に対して第１の符号化を行った配列データに対して行方向に誤り訂正処理を行う第１の誤り訂正処理回路と、
   送信側で列方向に対して第２の符号化を行った前記配列データに対して列方向に誤り検出処理を行い少なくとも１ビット以上の誤りの検出を行う誤り検出処理回路と、
   前記第１の誤り訂正処理回路で訂正されたビットに関して、訂正前のビットの確からしさを表す指標を尤度として、行毎に尤度の和を算出する訂正ビット尤度算出回路と、
   前記誤り検出処理回路において１ビット以上の誤りが検出された場合、訂正ビットの尤度の和が高い行の順に、誤りが検出された列と前記行と交差するビットを、前記誤り検出処理回路において検出された誤りビット数に応じてビット反転により誤り訂正を行う第２の誤り訂正処理回路と
   を有する誤り訂正回路。
3. 前記訂正ビットの尤度は、訂正前の受信信号の複素平面上の座標と受信信号の識別領域内において送信側で設定した信号点の複素平面上の座標との差分の絶対値に基づいて算出すること
   を特徴とする請求項１又は２記載の誤り訂正回路。
4. 前記訂正ビットの尤度の絶対値の和は、規格化されていること
   を特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の誤り訂正回路。
5. 前記第１の誤り訂正処理回路は、軟判定による誤り訂正を行い、前記誤り検出処理回路は、硬判定による誤り検出を行うこと
   を特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の誤り訂正回路。
6. 前記配列データは、コヒーレント光通信方式の水平偏波光信号用データと垂直偏波光信号用データで構成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の誤り訂正回路。
7. 前記第１の誤り訂正処理回路は、符号長が１０００ビット以下であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の誤り訂正回路。
8. 第１の誤り訂正処理回路、誤り検出処理回路、第２の誤り訂正処理回路、訂正ビット尤度算出回路を備えた誤り訂正回路において実行される誤り訂正方法であって、
   前記第１の誤り訂正処理回路が、送信側で行方向に対して第１の符号化を行った配列データに対して行方向に誤り訂正処理を行うステップと、
   前記誤り検出処理回路が、送信側で列方向に対して第２の符号化を行った前記配列データに対して列方向に少なくとも１ビット以上の誤り検出処理を行うステップと、
   前記訂正ビット尤度算出回路が、前記第１の誤り訂正処理回路で訂正されたビットに関して、訂正前のビットの確からしさを表す指標として尤度を算出し、前記配列データの行毎に、算出された訂正ビットの尤度の和を出力する訂正ビットの尤度を算出するステップと、
   前記第２の誤り訂正処理回路が、前記誤り検出処理回路において１ビット以上の誤りが検出された場合、前記訂正ビットの尤度の和が高い行の順に、誤りが検出された列と前記行と交差するビットを、前記誤り検出処理回路において検出された誤りビット数に応じてビット反転によりビットを訂正するステップと
   を有する誤り訂正方法。
9. 請求項１乃至７の何れか１項に記載の誤り訂正回路を備えた通信装置。

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