JP7175434B2 - 送信符号処理装置、送信符号処理方法、及び光送信器 - Google Patents

送信符号処理装置、送信符号処理方法、及び光送信器 Download PDF

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Description

本開示は、送信符号処理装置、送信符号処理方法、及び光送信器に関するものである。
光ファイバを用いて通信対象ビット列を伝送する光通信システムにおいて、伝送させる情報レートを効率的に高くするために、通信対象ビット列に対して誤り訂正又は信号点配置整形を行うことがある。
光通信システムにおける実用的な誤り訂正としては、例えば、信号全体を単一符号で概略均一に保護するビットインタリーブ符号化変調と、多値変調シンボルを構成する上位ビットと下位ビットの性能差に着目して、異なる符号を組み合わせて下位ビットから順次復号するマルチレベル符号化・マルチステージ復号とがある。
例えば、非特許文献１には、ビットインタリーブ符号化変調と、複数のビットレベルを有する変調シンボルを生成する多値変調と、確率分布整形とを組み合わせた送信符号処理方法により送信信号を生成し、生成した送信信号を受信側の装置に送信する通信方法が開示されている。具体的には、非特許文献１に開示された送信符号処理方法（以下「従来の送信符号処理方法」という。）は、振幅が非０の変調シンボルを外符号により当該変調シンボルの振幅の絶対値を確率整形し、更に、内符号により組織的誤り訂正を行うものである。
Ｇ．Ｂｏｅｃｈｅｒｅｒ※１他、"Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ Ｒａｔｅ－Ｍａｔｃｈｅｄ Ｌｏｗ－Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ－Ｃｈｅｃｋ Ｃｏｄｅｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ"、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、ｖоｌ．６３、ｎо．１２、ｐｐ．４６５１－４６６５、Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１５．（※１ 「Ｂｏｅｃｈｅｒｅｒ」中の「ｏｅ」は、「ｏ（ウムラウト）」を「ｏｅ」と表記したものである。）
一般に、誤り訂正パリティビットは、確率整形できないため、誤り訂正パリティビットは、変調シンボルの正負の極性を定めるビットに割り当てられる。従来の送信符号処理方法は、確率分布整形を外符号にすることにより、受信側の装置における復号処理を容易にすることができる。また、従来の送信符号処理方法は、確率分布整形によって送信信号のうちの振幅値が原点付近の送信信号の確率を上昇させることにより、均一分布の送信信号を送受信する場合に比べて、平均電力制約の加法性白色ガウス雑音環境での通信の理論性能を向上させることができる。したがって、従来の送信符号処理方法を適用した光通信システムは、均一分布の送信信号を送受信する場合に比べて、多段光増幅伝送時における情報レートを上昇させること、又は、多段光増幅伝送時における性能を向上させることができる。
しかしながら、従来の送信符号処理方法により送信信号を生成する送信器は、低い情報レートの信号を送信する際にも、振幅値が非０の変調シンボルが必要であるため、送信信号として、２次元座標空間における信号点配置として、例えば、１６値直交振幅変調（以下「１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）」という。）を用いる必要があった。
１６ＱＡＭよりも十分低い情報レートとしては、例えば、４値位相変調（以下「ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）」という。）がある。ところが、従来の送信符号処理方法において、ＱＰＳＫ付近の情報レートを１６ＱＡＭの信号点配置の確率分布を制御して実現しようとすると、信号のピーク対平均電力比（以下「ＰＡＰＲ（Ｐｅａｋ ｔｏ Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）」という。）の上昇が顕著となってしまい、結果として、アナログ部品の非線形性、又は、デジタル回路の有限の演算ビット精度等に依存して理論性能に対する性能劣化が顕著となってしまうという問題点があった。
本開示は、上述の問題点を解決するためにものであり、低い情報レートにおける通信対象ビット列を伝送する場合において、高値のＱＡＭを用いることなく、理論性能の高い送信信号を生成することが可能な送信符号処理装置を提供することを目的としている。
本開示に係る送信符号処理装置は、外部から入力される通信対象ビットに対して信号点配置整形符号化を行い、通信対象ビットをｍｉ（ｍｉは１以上の整数）列からなる整形ビットに変換する信号点配置整形符号化部と、信号点配置整形符号化部が変換した整形ビットを情報ビットとして組織的誤り訂正符号化を行い、整形ビットに基づくｍｐ（ｍｐは１以上の整数）列のパリティビットを生成する組織的誤り訂正符号化部と、信号点配置整形符号化部が変換した整形ビットを第１変調シンボルに変換する第１シンボルマッピング部と、組織的誤り訂正符号化部が生成したパリティビットを第２変調シンボルに変換する第２シンボルマッピング部と、第１シンボルマッピング部が変換した第１変調シンボルと、第２シンボルマッピング部が変換した第２変調シンボルとを多重して、第３変調シンボルを生成するシンボル多重部と、を備え、第１変調シンボルは、原点を含むｃｉ（ｃｉは１以上の整数）個の信号点で構成される第１信号点集合のうちのいずれか１つの要素をとり、第２変調シンボルは、原点を含まないｃｐ（ｃｐは１以上の整数）個の信号点で構成される第２信号点集合のうちのいずれか１つの要素をとり、信号点配置整形符号化部は、第１変調シンボルが第１信号点集合に含まれるいずれか１つの要素をとる信号点配置整形を行うように構成したものである。
本開示によれば、低い情報レートにおける通信対象ビット列を伝送する場合において、高値のＱＡＭを用いることなく、理論性能の高い送信信号を生成することができる。
図１は、実施の形態１に係る光送信器の要部の構成の一例を示す構成図である。 図２は、実施の形態１に係る送信符号処理装置の要部の構成の一例を示す構成図である。 図３は、実施の形態１に係る送信符号処理装置が備えるシンボル多重部が生成する第３変調シンボルのデータ形式の一例を示す説明図である。 図４は、従来の送信符号処理方法により生成される情報のデータ形式を示す説明図である。 図５は、従来の送信符号処理方法により生成される情報である８ＰＡＭシンボルのビットの組合せ、振幅値、及び、振幅値ごとの確率を模式的に示す説明図である。 図６は、実施の形態１に係る送信符号処理装置が備える第１シンボルマッピング部が生成する第１変調シンボルの一例を示す説明図である。 図７は、実施の形態１に係る送信符号処理装置が備える第２シンボルマッピング部が生成する第２変調シンボルの一例を示す説明図である。 図８Ａ及び図８Ｂは、実施の形態１に係る送信符号処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 図９は、実施の形態１に係る送信符号処理装置の処理の一例を示すフローチャートである。 図１０は、実施の形態２に係る光送信器の要部の構成の一例を示す構成図である。 図１１は、実施の形態２に係る送信符号処理装置の要部の構成の一例を示す構成図である。 図１２は、実施の形態２に係る送信符号処理装置が備える組織的誤り訂正符号化部の要部の構成の一例を示す構成図である。 図１３は、実施の形態２に係る送信符号処理装置が備えるシンボル多重部が生成する第３変調シンボルである変調シンボルＸのデータ形式の一例を示す説明図である。 図１４Ａ及び図１４Ｂは、実施の形態２に係る送信符号処理装置が備える第１シンボルマッピング部が用いるシンボルマッピング規則の一例を示す説明図である。 図１５Ａ及び図１５Ｂは、実施の形態２に係る送信符号処理装置が備えるシンボル多重部が生成する第３変調シンボルである変調シンボルＸのデータ形式における誤り訂正の情報ビット領域及びパリティビットの領域の区分の一例を示す説明図である。 図１６Ａは、実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａの処理の一例を示すフローチャートである。図１６Ｂは、実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａが備える組織的誤り訂正符号化部１２０ａの処理の一例を示すフローチャートである。 図１７は、実施の形態３に係る光送信器の要部の構成の一例を示す構成図である。 図１８は、実施の形態３に係る送信符号処理装置の要部の構成の一例を示す構成図である。 図１９Ａは、実施の形態３に係る送信符号処理装置が備えるシンボル多重部が複素回転部に出力する第３変調シンボルにおける複素平面上の信号点配置の一例を示す説明図である。図１９Ｂは、実施の形態３に係る送信符号処理装置が備えるシンボル多重部が複素回転部１６０に出力する第３変調シンボルにおける複素平面上の信号点配置の一例を示す説明図である。図１９Ｃは、実施の形態３に係る送信符号処理装置が備える複素回転部が生成する変調シンボルにおける複素平面上の信号点配置の一例を示す説明図である。 図２０は、実施の形態３に係る送信符号処理装置の処理の一例を示すフローチャートである。
以下、本開示をより詳細に説明するために、本開示を実施するための形態について、添付の図面に参照して説明する。
実施の形態１．
図１から図９を参照して、実施の形態１に係る送信符号処理装置１００、及び送信符号処理装置１００が適用された光送信器１について説明する。
図１を参照して、実施の形態１に係る光送信器１の要部の構成について説明する。
図１は、実施の形態１に係る光送信器１の要部の構成の一例を示す構成図である。
光送信器１は、送信符号処理装置１００、送信波形整形器１０、Ｄ／Ａ変換器１１、送信光源１２、及び、光変調器１３を備える。
送信符号処理装置１００は、外部から入力される通信対象ビットを取得し、取得した通信対象ビットに基づいて、ＰＡＭ（Ｐｕｌｓｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）シンボルである変調シンボル（以下「変調シンボルＸ」という。）を生成する。送信符号処理装置１００は、生成した変調シンボルＸを送信波形整形器１０に出力する。
送信符号処理装置１００の詳細については後述する。
送信波形整形器１０は、送信符号処理装置１００が出力する変調シンボルＸを受けて、当該変調シンボルＸをデジタルベースバンド信号に変換することにより、デジタルベースバンド信号を生成する。送信波形整形器１０は、生成したデジタルベースバンド信号をＤ／Ａ変換器１１に出力する。
具体的には、例えば、送信波形整形器１０は、送信符号処理装置１００が出力するＰＡＭシンボルである変調シンボルＸを２個用いてＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）シンボルを生成する。送信波形整形器１０は、生成したＱＡＭシンボルに対して波形等化を行うことにより、デジタルベースバンド信号を生成して、生成したデジタルベースバンド信号を外部に出力する。送信波形整形器１０は、ＱＡＭシンボルに対して波形等化を行った後、サブ搬送波多重を行う際には複数のサブ搬送波を多重して、デジタルベースバンド信号を生成してもよい。なお、２個のＰＡＭシンボルを用いてＱＡＭシンボルを生成する方法、及び、ＱＡＭシンボルに基づいてデジタルベースバンド信号を生成する方法は、公知であるため詳細な説明を省略する。
Ｄ／Ａ変換器１１は、送信波形整形器１０が出力するデジタルベースバンド変調信号を受けて、当該デジタルベースバンド変調信号をアナログベースバンド変調信号であるアナログ電気信号に変換して、変換後のアナログ電気信号を光変調器１３に出力する。Ｄ／Ａ変換器１１は、デジタルベースバンド変調信号をアナログベースバンド変調信号に変換するとともに、電気的に増幅し、増幅したアナログベースバンド変調信号をアナログ電気信号として光変調器１３に出力してもよい。
送信光源１２は、無変調光を出力する。送信光源１２は、例えば、中心波長が１５５０ナノメートル（以下「ｎｍ」と表記する。）の無変調光を生成し、生成した無変調光を光変調器１３に出力する。送信光源１２は、外部共振器型の波長可変光源等により構成される。
光変調器１３は、Ｄ／Ａ変換器１１が出力するアナログ電気信号と、送信光源１２が出力する無変調光とを受けて、当該無変調光をアナログ電気信号に従って変調することにより変調光を生成し、生成した変調光を変調光信号として不図示の光伝送路に出力する。光変調器１３は、偏波多重直交位相変調器等により構成される。
図２を参照して、実施の形態１に係る送信符号処理装置１００の要部の構成について説明する。
図２は、実施の形態１に係る送信符号処理装置１００の要部の構成の一例を示す構成図である。
送信符号処理装置１００は、信号点配置整形符号化部１１０、組織的誤り訂正符号化部１２０、第１シンボルマッピング部１３０、第２シンボルマッピング部１４０、及び、シンボル多重部１５０を備える。
なお、送信符号処理装置１００は、上述の構成に加えて、送信波形整形器１０により構成される図２には不図示の送信波形処理部を備えるものであっても、送信波形整形器１０により構成される図２には不図示の送信波形処理部と、Ｄ／Ａ変換器１１により構成される図２には不図示のＤ／Ａ変換部とを備えるものであってもよい。送信符号処理装置１００が上述の構成に加えて送信波形処理部を備える場合、光送信器１は、送信波形整形器１０を備える必要はなく、また、送信符号処理装置１００が上述の構成に加えて送信波形処理部及びＤ／Ａ変換部を備える場合、光送信器１は、送信波形整形器１０及びＤ／Ａ変換器１１を備える必要はない。
以下、送信符号処理装置１００は、送信波形処理部及びびＤ／Ａ変換部のいずれも備えていないものとして説明する。
信号点配置整形符号化部１１０は、外部から入力される通信対象ビットを取得する。信号点配置整形符号化部１１０は、取得した通信対象ビットに対して信号点配置整形符号化を行い、通信対象ビットをｍｉ（ｍｉは１以上の整数）列からなる整形ビット（以下「整形ビットＢＳＰ」と表記する。）に変換する。
組織的誤り訂正符号化部１２０は、信号点配置整形符号化部１１０が変換した整形ビットＢＳＰを情報ビットとして組織的誤り訂正符号化を行い、整形ビットＢＳＰに基づくｍｐ（ｍｐは１以上の整数）列のパリティビット(（以下「パリティビットＢＰ」と表記する）を生成する。
第１シンボルマッピング部１３０は、信号点配置整形符号化部１１０が変換した整形ビットＢＳＰを第１変調シンボル（以下「情報シンボルＸＩ」という。）に変換する。
第２シンボルマッピング部１４０は、組織的誤り訂正符号化部１２０が生成したパリティビットＢＰを第２変調シンボル（以下「パリティシンボルＸＰ」という。）に変換する。
第１シンボルマッピング部１３０が変換した第１変調シンボルである情報シンボルＸＩは、原点を含むｃｉ（ｃｉは１以上の整数）個の信号点により構成される信号点集合（以下「第１信号点集合ｓｃｉ」という。）のうちのいずれか１つの信号点要素をとるものとする。
また、第２シンボルマッピング部１４０が変換した第２変調シンボルであるパリティシンボルＸＰは、原点を含まないｃｐ（ｃｐは１以上の整数）個の信号点により構成される信号点集合（以下「第２信号点集合ｓｃｐ」という。）のうちのいずれか１つの信号点要素をとるものとする。
信号点配置整形符号化部１１０は、第１変調シンボルである情報シンボルＸＩが第１信号点集合ｓｃｉに含まれる信号点要素のうちのいずれか１つの信号点要素をとるように信号点配置整形を行う。
シンボル多重部１５０は、第１シンボルマッピング部１３０が変換した第１変調シンボルである情報シンボルＸＩと、第２シンボルマッピング部１４０が変換した第２変調シンボルであるパリティシンボルＸＰとを多重して、変調シンボルＸである第３変調シンボルを生成する。シンボル多重部１５０は、生成した第３変調シンボルである変調シンボルＸを光送信器１が備える送信波形整形器１０に出力する。
なお、外部から入力される通信対象ビットに対して、確率的整形符号化を適用して得られる整形ビットのみで構成される変調シンボルである情報シンボルと、整形ビットを保護する誤り訂正符号のパリティビットを変換して得られる変調シンボルであるパリティシンボルとを用いて異なる変調シンボルに変換し、当該変調シンボルを伝送する方法については、例えば、Ａ．Ｅｌｚａｎａｔｙらにより「“Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｏｄｅｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ＩＭ／ＤＤ Ｆｒｅｅ－Ｓｐａｃｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂａｃｋｈａｕｌｉｎｇ：Ａ Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ Ｓｈａｐｉｎｇ Ａｐｐｒｏａｃｈ”、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、ＤＯＩ：１０．１１０９／ＴＣＯＭＭ．２０２０．３００６５７５、Ｊｕｌｙ ２０２０．」に開示されている。
図３を参照して、実施の形態１に係る送信符号処理装置１００が備えるシンボル多重部１５０が生成する第３変調シンボルである変調シンボルＸのデータ形式について説明する。
図３は、実施の形態１に係る送信符号処理装置１００が備えるシンボル多重部１５０が生成する第３変調シンボルである変調シンボルＸのデータ形式の一例を示す説明図である。
図３は、ｍｉ＝３、ｍｐ＝２の場合における変調シンボルＸのデータ形式を示すものである。
実施に形態１では、第１シンボルマッピング部１３０及び第２シンボルマッピング部１４０は、いずれも、１次元変調を行うものとして説明する。第１シンボルマッピング部１３０及び第２シンボルマッピング部１４０が行う変調は、１次元変調に限定されるものでなく、多次元変調であってもよい。
第１シンボルマッピング部１３０が１次元変調を行う場合、例えば、第１シンボルマッピング部１３０が整形ビットＢＳＰから生成する情報シンボルＸＩは、最大で８値のパルス振幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍоｄｕｌａｔｉоｎ：ＰＡＭ）シンボルとなる。また、第２シンボルマッピング部１４０が１次元変調を行う場合、例えば、第２シンボルマッピング部１４０がパリティビットＢＰから生成するパリティシンボルＸＰは、４値のＰＡＭシンボルとなる。以下、ｎ（ｎは正の整数）値のＰＡＭシンボルをｎＰＡＭと表記する場合がある。
図４は、［先行技術文献］として挙げた［非特許文献１］である「Ｇ．Ｂｏｅｃｈｅｒｅｒ※２他、“Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ Ｒａｔｅ－Ｍａｔｃｈｅｄ Ｌｏｗ－Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ－Ｃｈｅｃｋ Ｃｏｄｅｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ”、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、ｖоｌ．６３、ｎо．１２、ｐｐ．４６５１－４６６５、Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１５．（※２ 「Ｂｏｅｃｈｅｒｅｒ」中の「ｏｅ」は、「ｏ（ウムラウト）」を「ｏｅ」と表記したものである。）」に開示された従来の送信符号処理方法により生成される情報（以下「従来の情報」という。）のデータ形式の一例を示す説明図である。
図４に示すように、例えば、非特許文献１に開示された従来の送信符号処理方法は、グレイ符号化を適用するものであり、例えば、従来の情報である８ＰＡＭシンボルは、その値として、－７、－５、－３、－１、１、３、５、又は７をとりうる。
図５は、非特許文献１に開示された従来の送信符号処理方法により生成される情報である８ＰＡＭシンボルのビットの組合せ、振幅値、及び、振幅値ごとの確率を模式的に示す説明図である。
従来の情報である８ＰＡＭシンボルは、３つのビットにより構成されるビット系統のうちの最上位ビット（Ｍｏｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ：ＭＳＢ）は、ＰＡＭシンボルの正負の極性を切り替えるのに用いられ、当該ビット系統のうちのＭＳＢを除く２つの下位ビットは、ＰＡＭシンボルの振幅の絶対値を規定するのに用いられる。
加法性白色ガウス雑音（Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｗｈｉｔｅ Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｎｏｉｓｅ：ＡＷＧＮ）通信路において所望の通信品質を得るのに必要な信号対雑音比（Ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ：ＳＮＲ）を低減するためには、ＰＡＭシンボルの絶対値を離散ガウス分布に近い分布に整形することが好適である。そのため、非特許文献１に開示された従来の送信符号処理方法（以下、単に「従来の送信符号処理方法」という。）は、ＰＡＭシンボルの絶対値が離散ガウス分布に近い分布になるように、ＭＳＢ以外のビットを整形する。
また、パリティビットは、整形できないため、従来の送信符号処理方法は、パリティビットをＭＳＢ領域のうちの所定のＭＳＢに配置し、ＭＳＢ領域のうちのパリティビットを配置しないＭＳＢ領域には、整形していない外部から入力された通信対象ビットの一部を割り当てる。
従来の送信符号処理方法では、ＰＡＭシンボルの絶対値が０である条件では、パリティビットを伝送できないため、ＰＡＭシンボルの絶対値として０をとることができない。このため、従来の送信符号処理方法は、４ＰＡＭシンボルよりも小さな次数のＰＡＭシンボルを用いることができない。また、従来の送信符号処理方法は、ＰＡＭシンボルの値が０をとる可能性があるため、奇数の信号点数のＰＡＭシンボルを生成できない。
これに対して、実施の形態１に係る送信符号処理装置１００は、全てのビット系統が整形対象であることから、例えば、８値、７値、６値、５値、４値、３値のＰＡＭシンボルを生成することができる。
図６を参照して、実施の形態１に係る送信符号処理装置１００が備える第１シンボルマッピング部１３０が生成する第１変調シンボルである情報シンボルＸＩについて説明する。
図６は、実施の形態１に係る送信符号処理装置１００が備える第１シンボルマッピング部１３０が生成する第１変調シンボルである情報シンボルＸＩの一例を示す説明図である。
第１シンボルマッピング部１３０が生成する情報シンボルＸＩは、ＰＡＭシンボルである。
第１シンボルマッピング部１３０は、例えば、図６に一例として示すように、８値、７値、６値、５値、４値、３値のＰＡＭシンボルを生成する。第１シンボルマッピング部１３０が生成する情報シンボルＸＩであるＰＡＭシンボルの信号点の数が奇数の場合、当該ＰＡＭシンボルは、信号点集合に振幅値が０の信号点を含む。したがって、第１シンボルマッピング部１３０は、信号点の数が必要最小限となるＰＡＭシンボルを生成することができる。第１シンボルマッピング部１３０は、信号点の数が必要最小限となるＰＡＭシンボルを生成することにより、ＰＡＭシンボルにおける互いに隣り合う信号点間のユークリッド距離を大きくすることができる。したがって、第１シンボルマッピング部１３０は、ＰＡＭシンボルに基づく伝送用の信号のピーク対平均電力比（以下「ＰＡＰＲ（Ｐｅａｋ ｔｏ Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）」という。）を低減することができる。
結果として、送信符号処理装置１００は、低い情報レートにおける通信対象ビット列を伝送する場合において、高値のＱＡＭを用いることなく、理論性能の高い送信信号を生成することができる。
図７を参照して、実施の形態１に係る送信符号処理装置１００が備える第２シンボルマッピング部１４０が生成する第２変調シンボルであるパリティシンボルＸＰについて説明する。
図７は、実施の形態１に係る送信符号処理装置１００が備える第２シンボルマッピング部１４０が生成する第２変調シンボルであるパリティシンボルＸＰの一例を示す説明図である。
第２シンボルマッピング部１４０が生成するパリティシンボルＸＰは、例えば、図７に一例として示すように、振幅値が－Ａ２から＋Ａ２までの間において信号点が均一に分布するＰＡＭシンボルである。情報シンボルＸＩが信号点配置整形されることにより理論性能が向上することを考慮すると、整形対象外であるパリティシンボルＸＰの信号点の数は、情報シンボルＸＩの信号点の数以下に抑えることが好適である。すなわち、ｍｐをｍｉ以下とすることが好適である。また、ｃｐをｃｉ以下とすることが好適である。
信号点配置整形符号化部１１０が行う信号点配置整形符号化には、例えば、Ｔ．Ｙｏｓｈｉｄａらにより「“Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｍａｔｃｈｉｎｇ ｆｏｒ Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃａｌｌｙ Ｓｈａｐｅｄ Ｃｏｄｅｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ”、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ｖｏｌ．３７、ｎｏ．６、ｐｐ．１５７９－１５８９、Ｍａｒｃｈ ２０１９．」に開示された公知の技術を適用することができる。
当該技術は、ＰＡＭシンボルに出現する信号点を厳密に規定することが可能なものであり、また、ＰＡＭシンボルに出現し得る信号点の出現確率がガウス分布に漸近するように、情報シンボルを整形することも可能なものである。逆に、当該技術は、ＰＡＭシンボルに基づく伝送用の信号のＰＡＰＲを最小化するために、振幅の絶対値が大きい信号点の出現確率を上昇させるように、情報シンボルを整形することも可能である。振幅の絶対値が大きい信号点の出現確率を上昇させる場合、図５に示す確率分布ではＰＡＭシンボルの振幅値が小さいところが最も確率が高く山状なっているのに対して、ＰＡＭシンボルの振幅値が小さいところが最も確率が低く谷状なる。
なお、光送信器１及び受信側の装置（以下「受信器」という。）、並びに、光送信器１と受信器との間のいずれにも、光増幅器を含まない、又は、光増幅器の個数が１又は２等の非常に少ない個数しか含まない短距離光ファイバ伝送において、損失バジェットを拡大するためには、ＰＡＭシンボルに基づく伝送用の信号のＰＡＰＲを低減することが好適である。そのため、当該短距離光ファイバ伝送においては、図６に示す情報シンボルＸＩの振幅の絶対値の最大値であるＡ１と、図７に示すパリティシンボルＸＰの振幅の絶対値の最大値であるＡ２とを等しく設定することが好適である。
換言すれば、送信符号処理装置１００は、情報シンボルＸＩの振幅の絶対値の最大値と、パリティシンボルＸＰの振幅の絶対値の最大値とを等しく設定することにより、短距離光ファイバ伝送における損失バジェットを拡大することができる。
図８を参照して、実施の形態１に係る送信符号処理装置１００の要部のハードウェア構成について説明する。
図８Ａ及び図８Ｂは、実施の形態１に係る送信符号処理装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。
図８Ａに示す如く、送信符号処理装置１００は、コンピュータにより構成されており、当該コンピュータはプロセッサ８０１及びメモリ８０２を有している。メモリ８０２には、当該コンピュータを、信号点配置整形符号化部１１０、組織的誤り訂正符号化部１２０、第１シンボルマッピング部１３０、第２シンボルマッピング部１４０、及び、シンボル多重部１５０として機能させるためのプログラムが記憶されている。メモリ８０２に記憶されているプログラムをプロセッサ８０１が読み出して実行することにより、信号点配置整形符号化部１１０、組織的誤り訂正符号化部１２０、第１シンボルマッピング部１３０、第２シンボルマッピング部１４０、及び、シンボル多重部１５０の機能が実現される。
また、図８Ｂに示す如く、送信符号処理装置１００は処理回路８０３により構成されても良い。この場合、信号点配置整形符号化部１１０、組織的誤り訂正符号化部１２０、第１シンボルマッピング部１３０、第２シンボルマッピング部１４０、及び、シンボル多重部１５０の機能が処理回路８０３により実現されても良い。
また、送信符号処理装置１００はプロセッサ８０１、メモリ８０２及び処理回路８０３により構成されても良い（不図示）。この場合、信号点配置整形符号化部１１０、組織的誤り訂正符号化部１２０、第１シンボルマッピング部１３０、第２シンボルマッピング部１４０、及び、シンボル多重部１５０の機能のうちの一部の機能がプロセッサ８０１及びメモリ８０２により実現されて、残余の機能が処理回路８０３により実現されるものであっても良い。
プロセッサ８０１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いたものである。
メモリ８０２は、例えば、半導体メモリ又は磁気ディスクを用いたものである。より具体的には、メモリ８０２は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）を用いたものである。
処理回路８０３は、例えば、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－Ｃｈｉｐ）、又は、システムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ－Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を用いたものである。
図９を参照して、実施の形態１に係る送信符号処理装置１００の動作について説明する。
図９は、実施の形態１に係る送信符号処理装置１００の処理の一例を示すフローチャートである。
送信符号処理装置１００は、図９に示すフローチャートの処理を繰り返し実行する。
まず、ステップＳＴ９１０にて、信号点配置整形符号化部１１０は、通信対象ビットを取得する。
次に、ステップＳＴ９２０にて、信号点配置整形符号化部１１０は、通信対象ビットを整形ビットＢＳＰに変換する。
次に、ステップＳＴ９３０にて、組織的誤り訂正符号化部１２０は、整形ビットＢＳＰに基づくパリティビットＢＰを生成する。
次に、ステップＳＴ９４０にて、第１シンボルマッピング部１３０は、整形ビットＢＳＰを第１変調シンボルである情報シンボルＸＩに変換する。
次に、ステップＳＴ９５０にて、第２シンボルマッピング部１４０は、パリティビットＢＰを第２変調シンボルであるパリティシンボルＸＰに変換する。
次に、ステップＳＴ９６０にて、シンボル多重部１５０は、情報シンボルＸＩとパリティシンボルＸＰとを多重して第３変調シンボルである変調シンボルＸを生成する。
次に、ステップＳＴ９７０にて、シンボル多重部１５０は、生成した第３変調シンボルである変調シンボルＸを出力する。
ステップＳＴ９７０の後、送信符号処理装置１００は、図９に示すフローチャートの処理を終了し、送信符号処理装置１００は、ステップＳＴ９１０の処理に戻って図９に示すフローチャートの処理を繰り返し実行する。
なお、ステップＳＴ９４０の処理は、ステップＳＴ９２０の処理が完了した後からステップＳＴ９６０の処理が実行されるまでの間に実行されれば良い。
また、ステップＳＴ９３０の処理が完了した後に、ステップＳＴ９４０の処理とステップＳＴ９５０の処理とが実行される場合、ステップＳＴ９４０の処理とステップＳＴ９５０の処理とは、任意の順に実行されるものであってもよく、並列処理により並行して実行されるものであってもよい。
以上のように、実施の形態１に係る送信符号処理装置１００は、外部から入力される通信対象ビットに対して信号点配置整形符号化を行い、通信対象ビットをｍｉ列からなる整形ビットＢＳＰに変換する信号点配置整形符号化部１１０と、信号点配置整形符号化部１１０が変換した整形ビットＢＳＰを情報ビットとして組織的誤り訂正符号化を行い、整形ビットＢＳＰに基づくｍｐ列のパリティビットＢＰを生成する組織的誤り訂正符号化部１２０と、信号点配置整形符号化部１１０が変換した整形ビットＢＳＰを第１変調シンボルに変換する第１シンボルマッピング部１３０と、組織的誤り訂正符号化部１２０が生成したパリティビットＢＰを第２変調シンボルに変換する第２シンボルマッピング部１４０と、第１シンボルマッピング部１３０が変換した第１変調シンボルと、第２シンボルマッピング部１４０が変換した第２変調シンボルとを多重して、第３変調シンボルを生成するシンボル多重部１５０と、を備え、第１変調シンボルは、原点を含むｃｉ個の信号点により構成される第１信号点集合ｓｃｉのうちのいずれか１つの信号点要素をとり、第２変調シンボルは、原点を含まないｃｐ個の信号点により構成される第２信号点集合ｓｃｐのうちのいずれか１つの信号点要素をとり、信号点配置整形符号化部１１０は、第１変調シンボルが第１信号点集合ｓｃｉに含まれるいずれか１つの信号点要素をとる信号点配置整形を行うように構成した。
このように構成することにより、送信符号処理装置１００は、低い情報レートにおける通信対象ビット列を伝送する場合において、高値のＱＡＭを用いることなく、理論性能の高い送信信号を生成することができる。
また、以上のように、送信符号処理装置１００は、上述の構成において、ｍｐをｍｉ以下とするように構成した。
このように構成することにより、送信符号処理装置１００は、低い情報レートにおける通信対象ビット列を伝送する場合において、ｍｐがｍｉより大きい場合と比較して、理論性能のより高い送信信号を生成することができる。
また、以上のように、送信符号処理装置１００は、上述の構成において、ｃｐをｃｉ以下とするように構成した。
このように構成することにより、送信符号処理装置１００は、低い情報レートにおける通信対象ビット列を伝送する場合において、ｃｐがｃｉより大きい場合と比較して、理論性能のより高い送信信号を生成することができる。
実施の形態２．
図１０から図１６を参照して、実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａ、及び送信符号処理装置１００ａが適用された光送信器１ａについて説明する。
図１０を参照して、実施の形態２に係る光送信器１ａの要部の構成について説明する。
図１０は、実施の形態２に係る光送信器１ａの要部の構成の一例を示す構成図である。
光送信器１ａは、送信符号処理装置１００ａ、送信波形整形器１０、Ｄ／Ａ変換器１１、送信光源１２、及び、光変調器１３を備える。
実施の形態２に係る光送信器１ａは、実施の形態１に係る光送信器１と比較して、実施の形態１に係る送信符号処理装置１００が送信符号処理装置１００ａに変更されたものである。
図１０において、図１に示すブロックと同様のブロックには同一符号を付して説明を省略する。
送信符号処理装置１００ａは、外部から入力される通信対象ビットを取得し、取得した通信対象ビットに基づいて、ＰＡＭシンボルである変調シンボルＸを生成する。送信符号処理装置１００ａは、生成した変調シンボルＸを送信波形整形器１０に出力する。
図１１を参照して、実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａの要部の構成について説明する。
図１１は、実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａの要部の構成の一例を示す構成図である。
送信符号処理装置１００ａは、信号点配置整形符号化部１１０、組織的誤り訂正符号化部１２０ａ、第１シンボルマッピング部１３０ａ、第２シンボルマッピング部１４０ａ、及び、シンボル多重部１５０を備える。
実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａは、実施の形態１に係る送信符号処理装置１００と比較して、組織的誤り訂正符号化部１２０、第１シンボルマッピング部１３０、及び第２シンボルマッピング部１４０が、組織的誤り訂正符号化部１２０ａ、第１シンボルマッピング部１３０ａ、及び第２シンボルマッピング部１４０ａに変更されたものである。
図１１において、図２に示すブロックと同様のブロックには同一符号を付して説明を省略する。
なお、送信符号処理装置１００ａは、上述の構成に加えて、送信波形整形器１０により構成される図１１には不図示の送信波形処理部を備えるものであっても、図１１には不図示の送信波形処理部と、Ｄ／Ａ変換器１１により構成される図１１には不図示のＤ／Ａ変換部とを備えるものであってもよい。送信符号処理装置１００ａが上述の構成に加えて送信波形処理部を備える場合、光送信器１ａは、送信波形整形器１０を備える必要はなく、また、送信符号処理装置１００ａが上述の構成に加えて送信波形処理部及びＤ／Ａ変換部を備える場合、光送信器１ａは、送信波形整形器１０及びＤ／Ａ変換器１１を備える必要はない。
以下、送信符号処理装置１００ａは、送信波形処理部及びびＤ／Ａ変換部のいずれも備えていないものとして説明する。
組織的誤り訂正符号化部１２０ａは、信号点配置整形符号化部１１０が変換した整形ビットＢＳＰを情報ビットとして組織的誤り訂正符号化を行い、整形ビットＢＳＰに基づくｍｐ列のパリティビットＢＰを生成する。
図１２を参照して、実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａが備える組織的誤り訂正符号化部１２０ａの要部の構成について説明する。
図１２は、実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａが備える組織的誤り訂正符号化部１２０ａの要部の構成の一例を示す構成図である。
組織的誤り訂正符号化部１２０ａは、ビットラベル変換部１２１、硬判定誤り訂正符号化部１２２、軟判定誤り訂正符号化部１２３、及び、パリティビット多重部１２４を備える。
実施の形態２に係る第１信号点集合ｓｃｉに含まれる信号点要素の座標は、第１情報シンボルの次元数に対応したＤｉ（Ｄｉは２以上の整数）個の１次元座標の組合せにより表現されるものである。
ビットラベル変換部１２１は、Ｄｉ個の１次元座標のうちの１個の１次元座標に射影した信号点要素をｍｉ１（ｍｉ１は１以上且つｍｉ以下の整数）列のビットに対応させて、ｍｉ１列のうちの最下位ビット（Ｌｅａｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ：ＬＳＢ）であるＢＳＰ１Ｌを除いた上位ビットＢＳＰ１Ｍに対してはグレイ符号化に従ったビット割り当てを行う。また、ビットラベル変換部１２１は、ｍｉ１列のうちのＬＳＢに対してはセット分割のためのビット割り当てを行う。以上のようにして、ビットラベル変換部１２１は、ｍｉ１列からなる１次元整形ビット（以下「１次元整形ビットＢＳＰ１」と表記する。）を生成する。
硬判定誤り訂正符号化部１２２は、ビットラベル変換部１２１が生成したｍｉ１列からなる１次元整形ビットＢＳＰ１のＭＳＢからＬＳＢまでの全ビットを情報ビットとして組織的硬判定誤り訂正符号化を行い、硬判定誤り訂正パリティビット（以下「硬判定誤り訂正パリティビットＢＰＨＦ」という。）を生成する。
軟判定誤り訂正符号化部１２３は、ビットラベル変換部１２１が生成したｍｉ１列からなる１次元整形ビットＢＳＰ１のＬＳＢであるＢＳＰ１Ｌと、硬判定誤り訂正符号化部１２２が生成した硬判定誤り訂正パリティビットＢＰＨＦとを情報ビットとして組織的軟判定誤り訂正符号化を行い、軟判定誤り訂正パリティビット（以下「軟判定誤り訂正パリティビットＢＰＳＦ」という。）を生成する。
パリティビット多重部１２４は、硬判定誤り訂正符号化部１２２が生成する硬判定誤り訂正パリティビットＢＰＨＦと、軟判定誤り訂正符号化部１２３が生成する軟判定誤り訂正パリティビットＢＰＳＦとを多重して、パリティビットＢＰを生成する。
以上のように構成することにより、組織的誤り訂正符号化部１２０ａは、整形ビットＢＳＰに基づくｍｐ列のパリティビットＢＰを生成する。
第１シンボルマッピング部１３０ａは、信号点配置整形符号化部１１０が変換した整形ビットＢＳＰを第１変調シンボルである情報シンボルＸＩに変換する。
具体的には、第１シンボルマッピング部１３０ａは、ｍｉ１列のうちのＬＳＢであるＢＳＰ１Ｌを除いた上位ビットであるＢＳＰ１Ｍについては、グレイ符号化に従ったビット割り当てを行い、ｍｉ１列のうちのＬＳＢであるＢＳＰ１Ｌについては、セット分割のためのビット割り当てを行うビット対シンボルの対応関係を満たす規則を用いてシンボルマッピングを行うことにより、整形ビットＢＳＰを情報シンボルＸＩに変換する。
第２シンボルマッピング部１４０ａは、組織的誤り訂正符号化部１２０ａが生成したパリティビットＢＰを第２変調シンボルであるパリティシンボルＸＰに変換する。
具体的には、第２シンボルマッピング部１４０ａは、グレイ符号化を用いたシンボルマッピングを行うことにより、パリティビットＢＰをパリティシンボルＸＰに変換する。
シンボル多重部１５０は、第１シンボルマッピング部１３０ａが変換した第１変調シンボルである情報シンボルＸＩと、第２シンボルマッピング部１４０ａが変換した第２変調シンボルであるパリティシンボルＸＰとを多重して、変調シンボルＸである第３変調シンボルを生成する。シンボル多重部１５０は、生成した第３変調シンボルである変調シンボルＸを光送信器１ａが備える送信波形整形器１０に出力する。
図１３を参照して、実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａが備えるシンボル多重部１５０が生成する第３変調シンボルである変調シンボルＸのデータ形式について説明する。
図１３は、実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａが備えるシンボル多重部１５０が生成する第３変調シンボルである変調シンボルＸのデータ形式の一例を示す説明図である。
図１３は、ｍｉ＝３、ｍｐ＝２の場合における変調シンボルＸのデータ形式を示すものである。
なお、実施に形態２では、第１シンボルマッピング部１３０ａ及び第２シンボルマッピング部１４０ａは、いずれも、１次元変調を行うものとして説明する。第１シンボルマッピング部１３０ａ及び第２シンボルマッピング部１４０ａが行う変調は、１次元変調に限定されるものでなく、多次元変調であってもよい。
図１４を参照して、実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａが備える第１シンボルマッピング部１３０ａが用いるシンボルマッピング規則について説明する。
図１４Ａ及び図１４Ｂは、実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａが備える第１シンボルマッピング部１３０ａが用いるシンボルマッピング規則の一例を示す説明図である。
具体的には、図１４は、１次元整形ビットＢＳＰ１と、１次元のＰＡＭシンボルである情報シンボルＸＩとの対応関係の一例を示す説明図である。
図１４Ａに示すシンボルマッピング規則は、例えば、４値、６値、８値、１０値、１２値、１４値、１６値のＰＡＭシンボルのシンボルマッピングに用いることができる。また、図１４Ｂに示すシンボルマッピング規則は、例えば、３値、５値、７値、９値、１１値、１３値、１５値のＰＡＭシンボルのシンボルマッピングに用いることができる。
例えば、ビットラベル変換部１２１は、まず、２５値のＱＡＭ信号を生成する。次に、ビットラベル変換部１２１は、生成した２５値のＱＡＭ信号を、２系統の１次元のそれぞれに対応する５値のＰＡＭシンボルに変換することにより、２系統のＰＡＭシンボルを生成する。２５値のＱＡＭ信号は、２系統のＰＡＭシンボルであって各系統における値が５値のＰＡＭシンボルで表記することができる。ここで、５値のＰＡＭシンボルは、３ビットで表記することができる。
上述の例では、ビットラベル変換部１２１は、５ビットで表記可能な０から２４までの２５値の整数値のＱＡＭ信号を、０から４まで５値の整数値を用いた２系統の整数値に分解し、分解した２系統の整数値である５値を、各系統のビット数が３である２系統のＰＡＭシンボルに、すなわち、合計で６ビットに変換する処理を行う。
図１４Ｂに示すシンボルマッピング規則では、５値のＰＡＭシンボルの信号点集合は、｛－４、－２、０、２、４｝であり、これらの信号点に対応したビットは、｛００１０、０００１、００００、１００１、１０００｝、又は、常に０となる上位から２桁目の不使用ビットを除いた｛０１０、００１、０００、１０１、１００｝により表記することができる。
なお、上述の例では、ビットラベル変換部１２１は、２５値のＱＡＭ信号を生成するものとして説明したが、ビットラベル変換部１２１が生成するＱＡＭ信号は、２５値に限定されるものではなく、９値又は４９値等であってもよい。
以上のように構成することにより、第１シンボルマッピング部１３０ａは、信号点の数が必要最小限となるＰＡＭシンボルを生成することができる。第１シンボルマッピング部１３０ａは、信号点の数が必要最小限となるＰＡＭシンボルを生成することにより、ＰＡＭシンボルにおける互いに隣り合う信号点間のユークリッド距離を大きくすることができる。したがって、第１シンボルマッピング部１３０は、ＰＡＭシンボルに基づく伝送用の信号のＰＡＰＲを低減することができる。
結果として、送信符号処理装置１００ａは、低い情報レートにおける通信対象ビット列を伝送する場合において、高値のＱＡＭを用いることなく、理論性能の高い送信信号を生成しつつ、回路実装上の性能劣化、又は、ハードウェア実装上の性能劣化を低減させ、性能劣化の小さい光ファイバ伝送を行うことを可能することができる。
なお、送信符号処理装置１００ａは、必要最低限の信号点数のＰＡＭシンボルを原型としつつ、各信号点の出現確率を制御したり、異なる信号点数のＰＡＭシンボルを混在させたりすることにより、情報レートを細かな粒度で変更することも可能である。
図１５を参照して、実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａが備えるシンボル多重部１５０が生成する第３変調シンボルである変調シンボルＸのデータ形式における誤り訂正の情報ビット領域、及びパリティビットの領域について説明する。
図１５Ａ及び図１５Ｂは、実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａが備えるシンボル多重部１５０が生成する第３変調シンボルである変調シンボルＸのデータ形式における誤り訂正の情報ビット領域及びパリティビットの領域の区分の一例を示す説明図である。
硬判定誤り訂正符号化部１２２による組織的硬判定誤り訂正符号化は、軟判定誤り訂正パリティビットＢＰＳＦを除く全領域のビットを保護する。軟判定誤り訂正符号化部１２３による組織的軟判定誤り訂正符号化は、１次元整形ビットＢＳＰ１のＬＳＢであるＢＰＳ１Ｌと、硬判定誤り訂正パリティビットＢＰＨＦとを保護する。
図１５Ａに示す変調シンボルＸのデータ形式は、情報シンボルＸＩが最大８値のＰＡＭシンボルであり、パリティシンボルＸＰが４値のＰＡＭシンボルである場合のデータ形式の一例である。図１５Ｂに示す変調シンボルＸのデータ形式は、情報シンボルＸＩが最大４値のＰＡＭシンボルであり、パリティシンボルＸＰが２値のＰＡＭシンボルである場合のデータ形式の一例である。
実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａは、硬判定誤り訂正と軟判定誤り訂正という強度の異なる２つの符号により異なる信号領域を保護するマルチレベル符号化を適用している。受信側の装置である受信器は、送信符号処理装置１００ａが備える組織的誤り訂正符号化部１２０ａが行うマルチレベル符号化とは逆の手順によりマルチステージ復号を行う。以上のようなマルチレベル符号化・マルチステージ復号により、軟判定誤り訂正による保護領域の縮小が可能となる。そのため、送信符号処理装置１００ａを適用した光送信器１ａを用いることにより、特に消費電力の大きい軟判定誤り訂正復号の消費電力を削減することができる。
なお、実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａが備える信号点配置整形符号化部１１０、組織的誤り訂正符号化部１２０ａ、第１シンボルマッピング部１３０ａ、第２シンボルマッピング部１４０ａ、及び、シンボル多重部１５０の各機能は、実施の形態１において図８Ａ及び図８Ｂに一例を示すハードウェア構成におけるプロセッサ８０１及びメモリ８０２により実現されるものであっても良く、又は処理回路８０３により実現されるものであっても良い。
図１６を参照して、実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａの動作について説明する。
図１６Ａは、実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａの処理の一例を示すフローチャートである。
送信符号処理装置１００ａは、図１６Ａに示すフローチャートの処理を繰り返し実行する。
まず、ステップＳＴ１６１０にて、信号点配置整形符号化部１１０は、通信対象ビットを取得する。
次に、ステップＳＴ１６２０にて、信号点配置整形符号化部１１０は、通信対象ビットを整形ビットＢＳＰに変換する。
次に、ステップＳＴ１６３０にて、組織的誤り訂正符号化部１２０ａは、整形ビットＢＳＰに基づくパリティビットＢＰを生成する。
次に、ステップＳＴ１６４０にて、第１シンボルマッピング部１３０ａは、整形ビットＢＳＰを第１変調シンボルである情報シンボルＸＩに変換する。
次に、ステップＳＴ１６５０にて、第２シンボルマッピング部１４０ａは、パリティビットＢＰを第２変調シンボルであるパリティシンボルＸＰに変換する。
次に、ステップＳＴ１６６０にて、シンボル多重部１５０は、情報シンボルＸＩとパリティシンボルＸＰとを多重して第３変調シンボルである変調シンボルＸを生成する。
次に、ステップＳＴ１６７０にて、シンボル多重部１５０は、生成した第３変調シンボルである変調シンボルＸを出力する。
ステップＳＴ１６７０の後、送信符号処理装置１００ａは、図１６Ａに示すフローチャートの処理を終了し、送信符号処理装置１００ａは、ステップＳＴ１６１０の処理に戻って図１６Ａに示すフローチャートの処理を繰り返し実行する。
なお、ステップＳＴ１６４０の処理は、ステップＳＴ１６２０の処理が完了した後から、ステップＳＴ１６６０の処理が実行される前までの間に実行されれば良い。
また、ステップＳＴ１６３０の処理が完了した後に、ステップＳＴ１６４０の処理とステップＳＴ１６５０の処理とが実行される場合、ステップＳＴ１６４０の処理とステップＳＴ１６５０の処理とは、任意の順に実行されるものであってもよく、並列処理により並行して実行されるものであってもよい。
図１６Ｂは、実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａが備える組織的誤り訂正符号化部１２０ａの処理の一例を示すフローチャートである。
具体的には、図１６Ｂは、図１６Ａに示すステップＳＴ１６３０における内部処理の一例を示すフローチャートである。
図１６Ａに示すステップＳＴ１６２０の後、まず、ステップＳＴ１６３１にて、ビットラベル変換部１２１は、１次元整形ビットＢＳＰ１を生成する。
次に、ステップＳＴ１６３２にて、硬判定誤り訂正符号化部１２２は、硬判定誤り訂正パリティビットＢＰＨＦを生成する。
次に、ステップＳＴ１６３３にて、軟判定誤り訂正符号化部１２３は、軟判定誤り訂正パリティビットＢＰＳＦを生成する。
次に、ステップＳＴ１６３４にて、パリティビット多重部１２４は、硬判定誤り訂正パリティビットＢＰＨＦと軟判定誤り訂正パリティビットＢＰＳＦとを多重して、パリティビットＢＰを生成する。
ステップＳＴ１６３４の後、組織的誤り訂正符号化部１２０ａは、図１６Ｂに示すフローチャートの処理を終了し、送信符号処理装置１００ａは、図１６Ａに示すステップＳＴ１６４０の処理を実行する。
以上のように、実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａは、外部から入力される通信対象ビットに対して信号点配置整形符号化を行い、通信対象ビットをｍｉ列からなる整形ビットＢＳＰに変換する信号点配置整形符号化部１１０と、信号点配置整形符号化部１１０が変換した整形ビットＢＳＰを情報ビットとして組織的誤り訂正符号化を行い、整形ビットＢＳＰに基づくｍｐ列のパリティビットＢＰを生成する組織的誤り訂正符号化部１２０ａと、信号点配置整形符号化部１１０が変換した整形ビットＢＳＰを第１変調シンボルに変換する第１シンボルマッピング部１３０ａと、組織的誤り訂正符号化部１２０ａが生成したパリティビットＢＰを第２変調シンボルに変換する第２シンボルマッピング部１４０ａと、第１シンボルマッピング部１３０ａが変換した第１変調シンボルと、第２シンボルマッピング部１４０ａが変換した第２変調シンボルとを多重して、第３変調シンボルを生成するシンボル多重部１５０と、を備え、第１変調シンボルは、原点を含むｃｉ個の信号点により構成される第１信号点集合ｓｃｉのうちのいずれか１つの信号点要素をとり、第２変調シンボルは、原点を含まないｃｐ個の信号点により構成される第２信号点集合ｓｃｐのうちのいずれか１つの信号点要素をとり、信号点配置整形符号化部１１０は、第１変調シンボルが第１信号点集合ｓｃｉに含まれるいずれか１つの信号点要素をとる信号点配置整形を行うように構成した。
更に、実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａは、上述の構成において、第１信号点集合ｓｃｉに含まれる信号点要素の座標は、第１情報シンボルの次元数に対応したＤｉ（Ｄｉは２以上の整数）個の１次元座標の組合せにより表現されるものであって、組織的誤り訂正符号化部１２０ａは、Ｄｉ個の１次元座標のうちの１個の１次元座標に射影した信号点要素をｍｉ１列のビットに対応させて、ｍｉ１列のうちの最下位ビットＢＳＰ１Ｌを除いた上位ビットＢＳＰ１Ｍに対してはグレイ符号化に従ったビット割り当てを行い、且つ、ｍｉ１列のうちの最下位ビットＢＳＰ１Ｌに対してはセット分割のためのビット割り当てを行うことにより、ｍｉ１列からなる１次元整形ビットＢＳＰ１を生成するビットラベル変換部１２１と、ビットラベル変換部１２１が生成したｍｉ１列からなる１次元整形ビットＢＳＰ１の最上位から最下位までの全ビットを情報ビットとして組織的硬判定誤り訂正符号化を行い、硬判定誤り訂正パリティビットＢＰＨＦを生成する硬判定誤り訂正符号化部１２２と、ビットラベル変換部１２１が生成したｍｉ１列からなる１次元整形ビットＢＳＰ１の最下位ビットＢＳＰ１Ｌと、硬判定誤り訂正符号化部１２２が生成した硬判定誤り訂正パリティビットＢＰＨＦとを情報ビットとして組織的軟判定誤り訂正符号化を行い、軟判定誤り訂正パリティビットＢＰＳＦを生成する軟判定誤り訂正符号化部１２３と、硬判定誤り訂正符号化部１２２が生成する硬判定誤り訂正パリティビットＢＰＨＦと、軟判定誤り訂正符号化部１２３が生成する軟判定誤り訂正パリティビットＢＰＳＦとを多重して、パリティビットＢＰを生成するパリティビット多重部１２４と、を有した。
このように構成することにより、送信符号処理装置１００ａは、低い情報レートにおける通信対象ビット列を伝送する場合において、高値のＱＡＭを用いることなく、理論性能の高い送信信号を生成することができる。
また、このように構成することにより、送信符号処理装置１００ａは、硬判定誤り訂正と軟判定誤り訂正という強度の異なる２つの符号により、異なる信号領域を保護するマルチレベル符号化を適用している。送信符号処理装置１００ａは、当該マルチレベル符号化により、軟判定誤り訂正による保護領域の縮小を行うことができる。結果として、送信符号処理装置１００ａは、受信側の装置において特に消費電力の大きい軟判定誤り訂正復号の消費電力を削減することができる。
また、以上のように、実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａは、上述の構成において、第１シンボルマッピング部１３０ａは、ｍｉ１列のうちの最下位ビットＢＳＰ１Ｌを除いた上位ビットＢＳＰ１Ｍに対してはグレイ符号化に従ったビット割り当てを行い、ｍｉ１列のうちの最下位ビットＢＳＰ１Ｌに対してはセット分割のためのビット割り当てを行うことにより、ビット対シンボルの対応関係を満たす規則を用いたシンボルマッピングを行って、整形ビットＢＳＰを第１変調シンボルに変換し、第２シンボルマッピング部１４０ａは、グレイ符号化を用いたシンボルマッピングを行って、パリティビットＢＰを第２変調シンボルに変換するように構成した。
このように構成することにより、送信符号処理装置１００ａは、低い情報レートにおける通信対象ビット列を伝送する場合において、高値のＱＡＭを用いることなく、理論性能の高い送信信号を生成することができる。
また、このように構成することにより、送信符号処理装置１００ａは、信号点の数を必要最小限とすることができる。信号点の数を必要最小限とすることにより、送信符号処理装置１００ａは、ＰＡＭシンボルにおける互いに隣り合う信号点間のユークリッド距離を大きくすることができ、ＰＡＭシンボルに基づく伝送用の信号のＰＡＰＲを低減することができる。結果として、送信符号処理装置１００ａは、低い情報レートにおける通信対象ビット列を伝送する場合において、高値のＱＡＭを用いることなく、理論性能の高い送信信号を生成しつつ、回路実装上の性能劣化、又は、ハードウェア実装上の性能劣化を低減させ、性能劣化の小さい光ファイバ伝送を行うことを可能することができる。
実施の形態３．
図１７から図２０を参照して、実施の形態３に係る送信符号処理装置１００ｂ、及び送信符号処理装置１００ｂが適用された光送信器１ｂについて説明する。
図１７を参照して、実施の形態３に係る光送信器１ｂの要部の構成について説明する。
図１７は、実施の形態３に係る光送信器１ｂの要部の構成の一例を示す構成図である。
光送信器１ｂは、送信符号処理装置１００ｂ、送信波形整形器１０、Ｄ／Ａ変換器１１、送信光源１２、及び、光変調器１３を備える。
実施の形態３に係る光送信器１ｂは、実施の形態１に係る光送信器１と比較して、実施の形態１に係る送信符号処理装置１００が送信符号処理装置１００ｂに変更されたものである。
図１７において、図１に示すブロックと同様のブロックには同一符号を付して説明を省略する。
送信符号処理装置１００ｂは、外部から入力される通信対象ビットを取得し、取得した通信対象ビットに基づいて、ＰＡＭシンボルである変調シンボルＸを生成する。送信符号処理装置１００ｂは、生成した変調シンボルＸを送信波形整形器１０に出力する。
図１８を参照して、実施の形態３に係る送信符号処理装置１００ｂの要部の構成について説明する。
図１８は、実施の形態３に係る送信符号処理装置１００ｂの要部の構成の一例を示す構成図である。
送信符号処理装置１００ｂは、信号点配置整形符号化部１１０、組織的誤り訂正符号化部１２０、第１シンボルマッピング部１３０、第２シンボルマッピング部１４０、シンボル多重部１５０、及び、複素回転部１６０を備える。
実施の形態３に係る送信符号処理装置１００ｂは、実施の形態１に係る送信符号処理装置１００と比較して、複素回転部１６０が追加されたものである。
図１８において、図２に示すブロックと同様のブロックには同一符号を付して説明を省略する。
なお、送信符号処理装置１００ｂは、上述の構成に加えて、送信波形整形器１０により構成される図１８には不図示の送信波形処理部を備えるものであっても、図１８には不図示の送信波形処理部と、Ｄ／Ａ変換器１１により構成される図１８には不図示のＤ／Ａ変換部とを備えるものであってもよい。送信符号処理装置１００ｂが上述の構成に加えて送信波形処理部を備える場合、光送信器１ｂは、送信波形整形器１０を備える必要はなく、また、送信符号処理装置１００ｂが上述の構成に加えて送信波形処理部及びＤ／Ａ変換部を備える場合、光送信器１ｂは、送信波形整形器１０及びＤ／Ａ変換器１１を備える必要はない。
以下、送信符号処理装置１００ｂは、送信波形処理部及びびＤ／Ａ変換部のいずれも備えていないものとして説明する。
また、送信符号処理装置１００ｂは、組織的誤り訂正符号化部１２０、第１シンボルマッピング部１３０、及び第２シンボルマッピング部１４０に替えて、実施の形態２に係る送信符号処理装置１００ａが備える組織的誤り訂正符号化部１２０ａ、第１シンボルマッピング部１３０ａ、及び第２シンボルマッピング部１４０ａを備えるものであってもよい。
以下、送信符号処理装置１００ｂは、組織的誤り訂正符号化部１２０、第１シンボルマッピング部１３０、及び第２シンボルマッピング部１４０を備えているものとして説明する。
シンボル多重部１５０は、第１シンボルマッピング部１３０が変換した第１変調シンボルである情報シンボルＸＩと、第２シンボルマッピング部１４０が変換した第２変調シンボルであるパリティシンボルＸＰとを多重して、第３変調シンボルを生成する。シンボル多重部１５０は、生成した第３変調シンボルを複素回転部１６０に出力する。
複素回転部１６０は、シンボル多重部１５０が生成した第３変調シンボルに対して、１次元ごとのＰＡＰＲが小さくなるように任意の複素回転を与えることにより、変調シンボルＸを生成する。複素回転部１６０は、生成した変調シンボルＸを光送信器１ｂが備える送信波形整形器１０に出力する。
図１９を参照して、実施の形態３に係る送信符号処理装置１００ｂが備える複素回転部１６０が生成する変調シンボルＸにおける複素平面上の信号点配置について説明する。
図１９Ａは、実施の形態３に係る送信符号処理装置１００ｂが備えるシンボル多重部１５０が複素回転部１６０に出力する第３変調シンボルにおける複素平面上の信号点配置の一例を示す説明図である。
具体的には、図１９Ａに示す第３変調シンボルにおける複素平面上の信号点配置は、シンボル多重部１５０が複素回転部１６０に出力する第３変調シンボルに含まれる情報シンボルＸＩが９値のＱＡＭシンボルである場合のものである。
シンボル多重部１５０が複素回転部１６０に出力する第３変調シンボルに含まれる情報シンボルＸＩは、９値のＱＡＭシンボルに限定されるものではない。
以下、シンボル多重部１５０が複素回転部１６０に出力する第３変調シンボルに含まれる情報シンボルＸＩは、９値のＱＡＭシンボルであるものとして説明する。
シンボル多重部１５０が複素回転部１６０に出力する第３変調シンボルに含まれる情報シンボルＸＩが９値のＱＡＭシンボルである場合、情報シンボルＸＩは、１次元ごとには３値のＰＡＭシンボルである。なお、１次元整形ビットＢＳＰ１と情報シンボルＸＩである３値のＰＡＭシンボルとの対応関係は、図１４Ｂに示すシンボルマッピング規則に準拠している。すなわち、情報シンボルＸＩの値が「２」である場合は、１次元整形ビットＢＳＰ１が「０００１」となり、これを１桁目と４桁目だけで表現すると「０１」となる。また、情報シンボルＸＩの値が「０」である場合は、１次元整形ビットＢＳＰ１が「００００」となり、これを１桁目と４桁目だけで表現すると「００」となる。また、情報シンボルＸＩの値が「－２」である場合は、１次元整形ビットＢＳＰ１が「１００１」となり、これを１桁目と４桁目だけで表現すると「１１」となる。
また、シンボル多重部１５０が複素回転部１６０に出力する第３変調シンボルに含まれるパリティシンボルＸＰは、４値位相変調（以下「ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）」という。）である。パリティシンボルＸＰがＱＰＳＫである場合、１次元ごとには２値のＰＡＭシンボルである。以下、２値のＰＡＭの信号座標は、「１」又は「－１」であるものとする。
図１９Ｂは、実施の形態３に係る送信符号処理装置１００ｂが備えるシンボル多重部１５０が複素回転部１６０に出力する第３変調シンボルにおける複素平面上の信号点配置の一例を示す説明図である。
具体的には、図１９Ｂに示す第３変調シンボルにおける複素平面上の信号点配置は、シンボル多重部１５０が複素回転部１６０に出力する第３変調シンボルに含まれる情報シンボルＸＩが５値のＱＡＭシンボルである場合のものである。
図１９Ｂに示す第３変調シンボルにおける複素平面上の信号点配置は、図１９Ａに示す第３変調シンボルにおける複素平面上の信号点配置のうちの中黒円により示される４点を除いたものに等しい。
図１９Ｃは、実施の形態３に係る送信符号処理装置１００ｂが備える複素回転部１６０が生成する変調シンボルＸにおける複素平面上の信号点配置の一例を示す説明図である。
複素回転部１６０は、図１９Ｂに示す第３変調シンボルにおける複素平面上の信号点のうち、第３変調シンボルに含まれる情報シンボルＸＩの信号点を複素平面において、例えば、４５度だけ位相回転させることにより、ＰＡＭシンボルに基づく伝送用の信号の１次元ごとのＰＡＰＲを低減する。
複素回転部１６０が、シンボル多重部１５０が生成した第３変調シンボルに対して、複素回転を与えることにより、送信符号処理装置１００ｂは、ＰＡＭシンボルに基づく伝送用の信号の１次元当たりのＰＡＰＲを複素回転前に比べて低減することができる。
具体的には、例えば、複素回転部１６０が第３変調シンボルに対して複素回転を与えて、図１９Ｂに示す信号点配置を図１９Ｃに示す信号点配置に変更することにより、送信符号処理装置１００ｂは、ＰＡＭシンボルに基づく伝送用の信号の１次元当たりのＰＡＰＲを複素回転前に比べて約半分に低減することができる。
なお、送信符号処理装置１００ｂは、実施の形態１にて説明したように、５値のＱＡＭシンボル又は９値のＱＡＭシンボル等を原型としつつ、各信号点の出現確率を制御してもよい。送信符号処理装置１００ｂは、例えば、５値のＱＡＭシンボル又は９値のＱＡＭシンボルを原型としつつ各信号点の出現確率を制御することにより、従来の送信符号処理方法において１６値のＱＡＭシンボルを原型とする場合と比べて、ＰＡＭシンボルに基づく伝送用の信号のＰＡＰＲを更に低減することができる。結果として、送信符号処理装置１００ｂは、低い情報レートにおける通信対象ビット列を伝送する場合において、高値のＱＡＭを用いることなく、理論性能の高い送信信号を生成しつつ、回路実装上の性能劣化、又は、ハードウェア実装上の性能劣化を更に低減させることができる。なお、５値のＱＡＭシンボル又は９値のＱＡＭシンボルに基づく信号の伝送は、超長距離光ファイバ伝送に有用である。
なお、実施の形態３に係る送信符号処理装置１００ｂが備える信号点配置整形符号化部１１０、組織的誤り訂正符号化部１２０、第１シンボルマッピング部１３０、第２シンボルマッピング部１４０、シンボル多重部１５０、及び、複素回転部１６０の各機能は、実施の形態１において図８Ａ及び図８Ｂに一例を示すハードウェア構成におけるプロセッサ８０１及びメモリ８０２により実現されるものであっても良く、又は処理回路８０３により実現されるものであっても良い。
図２０を参照して、実施の形態３に係る送信符号処理装置１００ｂの動作について説明する。
図２０は、実施の形態３に係る送信符号処理装置１００ｂの処理の一例を示すフローチャートである。
送信符号処理装置１００ｂは、図２０に示すフローチャートの処理を繰り返し実行する。
まず、ステップＳＴ２０１０にて、信号点配置整形符号化部１１０は、通信対象ビットを取得する。
次に、ステップＳＴ２０２０にて、信号点配置整形符号化部１１０は、通信対象ビットを整形ビットＢＳＰに変換する。
次に、ステップＳＴ２０３０にて、組織的誤り訂正符号化部１２０は、整形ビットＢＳＰに基づくパリティビットＢＰを生成する。
次に、ステップＳＴ２０４０にて、第１シンボルマッピング部１３０は、整形ビットＢＳＰを第１変調シンボルである情報シンボルＸＩに変換する。
次に、ステップＳＴ２０５０にて、第２シンボルマッピング部１４０は、パリティビットＢＰを第２変調シンボルであるパリティシンボルＸＰに変換する。
次に、ステップＳＴ２０６０にて、シンボル多重部１５０は、情報シンボルＸＩとパリティシンボルＸＰとを多重して第３変調シンボルを生成する。
次に、ステップＳＴ２０７０にて、複素回転部１６０は、第３変調シンボルに対して複素回転を与えることにより変調シンボルＸを生成する。
次に、ステップＳＴ２０８０にて、複素回転部１６０は、生成した変調シンボルＸを出力する。
ステップＳＴ２０８０の後、送信符号処理装置１００ｂは、図２０に示すフローチャートの処理を終了し、送信符号処理装置１００ｂは、ステップＳＴ２０１０の処理に戻って図２０に示すフローチャートの処理を繰り返し実行する。
なお、ステップＳＴ２０４０の処理は、ステップＳＴ２０２０の処理が完了した後からステップＳＴ２０６０の処理が実行される前までの間に実行されれば良い。
また、ステップＳＴ２０３０の処理が完了した後に、ステップＳＴ２０４０の処理とステップＳＴ２０５０の処理とが実行される場合、ステップＳＴ２０４０の処理とステップＳＴ２０５０の処理とは、任意の順に実行されるものであってもよく、並列処理により並行して実行されるものであってもよい。
以上のように、実施の形態３に係る送信符号処理装置１００ｂは、外部から入力される通信対象ビットに対して信号点配置整形符号化を行い、通信対象ビットをｍｉ列からなる整形ビットＢＳＰに変換する信号点配置整形符号化部１１０と、信号点配置整形符号化部１１０が変換した整形ビットＢＳＰを情報ビットとして組織的誤り訂正符号化を行い、整形ビットＢＳＰに基づくｍｐ列のパリティビットＢＰを生成する組織的誤り訂正符号化部１２０と、信号点配置整形符号化部１１０が変換した整形ビットＢＳＰを第１変調シンボルに変換する第１シンボルマッピング部１３０と、組織的誤り訂正符号化部１２０が生成したパリティビットＢＰを第２変調シンボルに変換する第２シンボルマッピング部１４０と、第１シンボルマッピング部１３０が変換した第１変調シンボルと、第２シンボルマッピング部１４０が変換した第２変調シンボルとを多重して、第３変調シンボルを生成するシンボル多重部１５０と、シンボル多重部１５０が生成した第３変調シンボルに対して、１次元ごとのピーク対平均電力比が小さくなるように任意の複素回転を与える複素回転部１６０と、を備え、第１変調シンボルは、原点を含むｃｉ個の信号点により構成される第１信号点集合ｓｃｉのうちのいずれか１つの信号点要素をとり、第２変調シンボルは、原点を含まないｃｐ個の信号点により構成される第２信号点集合ｓｃｐのうちのいずれか１つの信号点要素をとり、信号点配置整形符号化部１１０は、第１変調シンボルが第１信号点集合ｓｃｉに含まれるいずれか１つの信号点要素をとる信号点配置整形を行うように構成した。
このように構成することにより、送信符号処理装置１００ｂは、低い情報レートにおける通信対象ビット列を伝送する場合において、高値のＱＡＭを用いることなく、理論性能の高い送信信号を生成しつつ、ＰＡＭシンボルに基づく伝送用の信号の１次元当たりのＰＡＰＲを複素回転前に比べて低減することができる。結果として、送信符号処理装置１００ｂは、低い情報レートにおける通信対象ビット列を伝送する場合において、高値のＱＡＭを用いることなく、理論性能の高い送信信号を生成しつつ、回路実装上の性能劣化、又は、ハードウェア実装上の性能劣化を低減させることができる。
なお、本開示は、その発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、又は、各実施の形態の任意の構成要素の変形、若しくは、各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
本開示は、光送信器から受信側の装置に情報を送信する際に、光送信器にて、送信する情報に対して誤り訂正符号化を行い、受信側の装置にて、受信した情報に対して誤り訂正を行う光通信システムに適している。
１，１ａ，１ｂ 光送信器、１０ 送信波形整形器、１１ Ｄ／Ａ変換器、１２ 送信光源、１３ 光変調器、１００，１００ａ，１００ｂ 送信符号処理装置、１１０ 信号点配置整形符号化部、１２０，１２０ａ 組織的誤り訂正符号化部、１２１ ビットラベル変換部、１２２ 硬判定誤り訂正符号化部、１２３ 軟判定誤り訂正符号化部、１２４ パリティビット多重部、１３０，１３０ａ 第１シンボルマッピング部、１４０，１４０ａ 第２シンボルマッピング部、１５０ シンボル多重部、１６０ 複素回転部、８０１ プロセッサ、８０２ メモリ、８０３ 処理回路。

Claims (8)

  1. 外部から入力される通信対象ビットに対して信号点配置整形符号化を行い、前記通信対象ビットをｍｉ（ｍｉは１以上の整数）列からなる整形ビットに変換する信号点配置整形符号化部と、
    前記信号点配置整形符号化部が変換した前記整形ビットを情報ビットとして組織的誤り訂正符号化を行い、前記整形ビットに基づくｍｐ（ｍｐは１以上の整数）列のパリティビットを生成する組織的誤り訂正符号化部と、
    前記信号点配置整形符号化部が変換した前記整形ビットを第１変調シンボルに変換する第１シンボルマッピング部と、
    前記組織的誤り訂正符号化部が生成した前記パリティビットを第２変調シンボルに変換する第２シンボルマッピング部と、
    前記第１シンボルマッピング部が変換した前記第１変調シンボルと、前記第２シンボルマッピング部が変換した前記第２変調シンボルとを多重して、第３変調シンボルを生成するシンボル多重部と、
    を備え、
    前記第１変調シンボルは、原点を含むｃｉ（ｃｉは１以上の整数）個の信号点により構成される第１信号点集合のうちのいずれか１つの信号点要素をとり、
    前記第２変調シンボルは、前記原点を含まないｃｐ（ｃｐは１以上の整数）個の信号点により構成される第２信号点集合のうちのいずれか１つの前記信号点要素をとり、
    前記信号点配置整形符号化部は、前記第１変調シンボルが前記第１信号点集合に含まれるいずれか１つの前記信号点要素をとる信号点配置整形を行うこと
    を特徴とする送信符号処理装置。
  2. ｍｐをｍｉ以下とすること
    を特徴とする請求項１記載の送信符号処理装置。
  3. ｃｐをｃｉ以下とすること
    を特徴とする請求項１記載の送信符号処理装置。
  4. 前記シンボル多重部が生成した前記第３変調シンボルに対して、１次元ごとのピーク対平均電力比が小さくなるように任意の複素回転を与える複素回転部
    を備えたこと
    を特徴とする請求項１記載の送信符号処理装置。
  5. 前記第１信号点集合に含まれる前記信号点要素の座標は、第１情報シンボルの次元数に対応したＤｉ（Ｄｉは２以上の整数）個の１次元座標の組合せにより表現されるものであって、
    前記組織的誤り訂正符号化部は、
    前記Ｄｉ個の１次元座標のうちの１個の１次元座標に射影した前記信号点要素をｍｉ１（ｍｉ１は１以上且つｍｉ以下の整数）列のビットに対応させて、前記ｍｉ１列のうちの最下位ビットを除いた上位ビットに対してはグレイ符号化に従ったビット割り当てを行い、且つ、前記ｍｉ１列のうちの前記最下位ビットに対してはセット分割のためのビット割り当てを行うことにより、前記ｍｉ１列からなる１次元前記整形ビットを生成するビットラベル変換部と、
    前記ビットラベル変換部が生成した前記ｍｉ１列からなる前記１次元前記整形ビットの最上位から最下位までの全ビットを情報ビットとして組織的硬判定誤り訂正符号化を行い、硬判定誤り訂正パリティビットを生成する硬判定誤り訂正符号化部と、
    前記ビットラベル変換部が生成した前記ｍｉ１列からなる前記１次元前記整形ビットの前記最下位ビットと、前記硬判定誤り訂正符号化部が生成した前記硬判定誤り訂正パリティビットとを情報ビットとして組織的軟判定誤り訂正符号化を行い、軟判定誤り訂正パリティビットを生成する軟判定誤り訂正符号化部と、
    前記硬判定誤り訂正符号化部が生成する前記硬判定誤り訂正パリティビットと、前記軟判定誤り訂正符号化部が生成する前記軟判定誤り訂正パリティビットとを多重して、前記パリティビットを生成するパリティビット多重部と、
    を有すること
    を特徴とする請求項１記載の送信符号処理装置。
  6. 前記第１シンボルマッピング部は、ｍｉ１（ｍｉ１は１以上且つｍｉ以下の整数）列のうちの最下位ビットを除いた上位ビットに対してはグレイ符号化に従ったビット割り当てを行い、前記ｍｉ１列のうちの前記最下位ビットに対してはセット分割のためのビット割り当てを行うことにより、ビット対シンボルの対応関係を満たす規則を用いたシンボルマッピングを行って、前記整形ビットを前記第１変調シンボルに変換し、
    前記第２シンボルマッピング部は、グレイ符号化を用いたシンボルマッピングを行って、前記パリティビットを前記第２変調シンボルに変換すること
    を特徴とする請求項１記載の送信符号処理装置。
  7. 請求項１記載の送信符号処理装置と、
    前記送信符号処理装置が生成する前記第３変調シンボルをデジタルベースバンド信号に変換する送信波形整形器と、
    前記送信波形整形器が変換した前記デジタルベースバンド信号をアナログ電気信号に変換するＤ／Ａ変換器と、
    無変調光を発する送信光源と、
    前記送信光源が発する前記無変調光を前記Ｄ／Ａ変換器が変換した前記アナログ電気信号により変調する光変調器と、
    を備えること
    を特徴とする光送信器。
  8. 信号点配置整形符号化部が、外部から入力される通信対象ビットに対して信号点配置整形符号化を行い、前記通信対象ビットをｍｉ（ｍｉは１以上の整数）列からなる整形ビットに変換する信号点配置整形符号化ステップと、
    組織的誤り訂正符号化部が、前記信号点配置整形符号化ステップにより変換された前記整形ビットを情報ビットとして組織的誤り訂正符号化を行い、前記整形ビットに基づくｍｐ（ｍｐは１以上の整数）列のパリティビットを生成する組織的誤り訂正符号化ステップと、
    第１シンボルマッピング部が、前記信号点配置整形符号化ステップにより変換された前記整形ビットを第１変調シンボルに変換する第１シンボルマッピングステップと、
    第２シンボルマッピング部が、前記組織的誤り訂正符号化ステップにより生成された前記パリティビットを第２変調シンボルに変換する第２シンボルマッピングステップと、
    シンボル多重部が、前記第１シンボルマッピングステップにより変換された前記第１変調シンボルと、前記第２シンボルマッピングステップにより変換された前記第２変調シンボルとを多重して、第３変調シンボルを生成するシンボル多重ステップと、
    を備え、
    前記第１変調シンボルは、原点を含むｃｉ（ｃｉは１以上の整数）個の信号点により構成される第１信号点集合のうちのいずれか１つの信号点要素をとり、
    前記第２変調シンボルは、前記原点を含まないｃｐ（ｃｐは１以上の整数）個の信号点により構成される第２信号点集合のうちのいずれか１つの前記信号点要素をとり、
    前記信号点配置整形符号化部は、前記信号点配置整形符号化ステップにおいて、前記第１変調シンボルが前記第１信号点集合に含まれるいずれか１つの前記信号点要素をとる信号点配置整形を行うこと
    を特徴とする送信符号処理方法。
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