JPWO2005002127A1 - 光受信装置および光受信方法 - Google Patents

Abstract

識別器の製造上の個体差や経年劣化による受信装置毎の軟判定誤り訂正能力のばらつきを抑えることができる光受信装置を実現する。受信した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、前記光電気変換手段で変換した前記電気信号を識別する複数の識別器と、前記複数の識別器による識別結果に対応した識別信号およびこの識別信号の信頼度を示す信頼度情報を求める軟判定識別手段と、前記軟判定記識別手段で求めた前記信頼度情報を用いて、前記識別信号の誤り訂正を行う誤り訂正手段と、前記複数の識別器でそれぞれ前記電気信号の硬判定識別を行い、各硬判定識別結果に基いて、前記軟判定識別手段の前記複数の識別器のしきい値の補正を行う制御手段と、を備える。

Description

この発明は誤り訂正機能を持つ光受信装置に関するものである。

近年のインターネット需要の急増によりますます増大する傾向にある通信量に対応するため、高速・大容量化に向けての技術開発が進んでいる。国際間通信等を担う海底ケーブルシステムでは高速・大容量データを長距離伝送するため波長分散等により伝送品質が劣化し、ビット誤りが起きやすい状況にある。そのため海底ケーブルシステムでは高能率誤り訂正符号のＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）を付加して伝送するのが一般的である。ＦＥＣの誤り訂正方法としては受信データの識別を１つの識別器により行う硬判定誤り訂正が用いられてきたが、近年誤り訂正能力を向上させるため、受信データの識別を複数の識別器により複数の識別しきい値で行う軟判定誤り訂正が検討されている（例えば特開２００２−３３０１０４号公報、第５−７頁、第１図参照）。
しかしながら、従来の光受信装置では、複数の識別器に識別を行うため、識別器の製造上の個体差や経年劣化により、光受信装置によって軟判定誤り訂正能力が異なってしまうという問題がある。
また、複数の識別器により識別を行うために回路規模の増大に伴い、消費電力が増大してしまうという問題がある。
また、運用中における入力電気信号の振幅の変化によって、誤り訂正能力がばらついてしまうという問題がある。
この発明は、従来の光受信装置の有する上記のような問題を解決することを目的とするものである。

この発明に係る光受信装置は、複数の識別器でそれぞれ硬判定識別を行い、各硬判定識別結果に基いて、軟判定識別手段の複数の識別器のしきい値の補正を行う制御手段を備えるものである。
これにより、識別器の製造上の個体差や経年劣化による光受信装置毎の誤り訂正能力のばらつきを抑えることができるのである。
また、複数の識別器による識別結果に基いて、軟判定識別手段の複数の識別器のうち、動作させる識別器の選択を行う制御手段を備えるものである。
これにより、光受信信号の品質に応じて消費電力を制御することができるのである。
また、複数の識別器における任意の１つで、複数の識別レベルに対する硬判定識別を行い、これらの硬判定識別結果に基いて、前記電気信号の平均振幅を計測し、この計測した平均振幅の経時変化に基いて、軟判定識別手段の複数の識別器のしきい値の補正を行う制御手段を備えるものである。
これにより、運用中における入力電気信号の振幅の変化に起因する誤り訂正能力のばらつきを抑えることができるのである。

図１はこの発明の実施の形態１による光受信装置の構成を示すブロック図、
図２はこの発明の実施の形態１による光受信装置におけるしきい値制御回路の構成を示すブロック図、
図３はこの発明の実施の形態１による光受信装置の動作を説明するための説明図、
図４はこの発明の実施の形態１による光受信装置の動作を説明するための説明図、
図５はこの発明の実施の形態１による光受信装置の動作を説明するための説明図、
図６はこの発明の実施の形態１による光受信装置の動作を説明するための説明図、
図７はこの発明の実施の形態１による光受信装置の動作を説明するための説明図、
図８はこの発明の実施の形態１による光受信装置の動作を説明するための説明図、
図９はこの発明の実施の形態１による光受信装置の動作を説明するための説明図、
図１０はこの発明の実施の形態２による光受信装置の構成を示すブロック図、
図１１はこの発明の実施の形態３による光受信装置の構成を示すブロック図、
図１２はこの発明の実施の形態４による光受信装置の構成を示すブロック図、
図１３はこの発明の実施の形態５による光受信装置におけるしきい値制御回路の構成を示すブロック図、
図１４はこの発明の実施の形態５による光受信装置の動作を説明するための説明図、
図１５はこの発明の実施の形態５による光受信装置の動作を説明するためのフローチャート、
図１６はこの発明の実施の形態５による光受信装置の動作を説明するための説明図、
図１７はこの発明の実施の形態５による光受信装置の動作を説明するためのフローチャート、
図１８はこの発明の実施の形態５による光受信装置の動作を説明するための説明図、
図１９はこの発明の実施の形態６による光受信装置の動作を説明するためのフローチャート、
である。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る光受信装置は、光受信信号の識別を複数の識別器により複数の識別しきい値で行う軟判定誤り訂正機能を持つ光受信装置において、複数の識別器でそれぞれ硬判定識別を行い、各硬判定識別結果に基いて、軟判定識別手段の複数の識別器のしきい値の補正を行うことにより、識別器の製造上の個体差や経年劣化による光受信装置毎の誤り訂正能力のばらつきを抑えることができるものである。
図１はこの発明の実施の形態１における光受信装置の構成を示すブロック図である。
１は光受信装置、１１は光電気変換部、１２ａ〜１２ｇは識別器、１３は識別結果符号化器、１４は直列並列変換回路、１６は通信品質検出回路、１７はしきい値制御回路、１００は光受信信号、１０１はしきい値間隔設定信号、２００は並列識別信号、２０１は識別器毎の識別頻度や誤り訂正数等の情報、２０２は通信品質信号である。図１において識別器は一例として７個の場合について示している。光電気変換部１１が光電気変換手段に該当する。識別器１２ａ〜識別器１２ｇと識別結果符号化器１３で軟判定識別手段を構成する。誤り訂正回路１５が誤り訂正手段に該当する。通信品質検出回路１６としきい値制御回路１７で制御手段を構成する。
次に動作について説明する。光受信信号１００が光電気変換部１１に入力され、光電気変換部１１では光信号を電気信号に変換し、識別器１２ａ〜識別器１２ｇに出力する。
識別器１２ａ〜識別器１２ｇは、光電気変換部１１から入力した電気信号をそれぞれの設定しきい値に基いて、しきい値レベルよりも低ければ情報データ０と識別し、また、しきい値レベルよりも高ければ情報データ１と識別し、識別結果を識別結果符号化器１３に出力する。
識別結果符号化器１３は、１つの電気信号に対してそれぞれ識別器１２ａ〜識別器１２ｇから出力された識別結果に基いて、軟判定識別を行った結果としての識別信号及びこの識別信号の信頼度を示す信頼度情報をひとまとまりとして直列並列変換回路１４に出力する。図１４に示すように識別器が７個の場合は、識別信号が１ビットで、その識別信号の信頼度を示す信頼度情報が２ビットとなる。なお、例えば識別器が３個の場合は、信頼度情報は１ビットとなる。
直列並列変換回路１４は、識別結果符号化器１３より入力した直列の２進符号化データを並列データに変換して低速化し、誤り訂正回路１５に出力する。低速化するのは誤り訂正回路１５の処理スピードが低速ですむためである。なお、伝送速度と誤り訂正回路１５の処理能力の関係によっては直列並列変換回路１４が不要の場合も考えられる。
誤り訂正回路１５は、直列並列変換回路１４より入力した並列データを用いて誤り訂正を行い、誤り訂正した並列識別信号２００を光受信装置１の識別結果として出力する。誤り訂正回路１５はまた、識別器毎の情報データ０または情報データ１に対する識別頻度や誤り訂正数等の情報２０１を通信品質検出回路１６に出力する。
通信品質検出回路１６は、誤り訂正回路１５から入力した情報２０１から誤り率や品質分布等の通信品質を検出し、通信品質信号２０２としてしきい値制御回路１７に出力する。しきい値制御回路１７は、通信品質検出回路１６から入力した通信品質信号２０２に基いて識別器１２ａ〜識別器１２ｇに設定するしきい値を制御する。
図２は、図１におけるしきい値制御回路１７の詳細を示したブロック図である。通信品質検出回路１６から出力された通信品質信号２０２は最適しきい値検索回路２１に入力される。最適しきい値検索回路２１では、この通信品質信号２０２を基に識別器１２ａ〜識別器１２ｇのしきい値を設定するための情報を検索し、しきい値設定回路２２に出力する。しきい値設定回路２２では、最適しきい値検索回路２１から入力された識別器１２ａ〜識別器１２ｇのしきい値を設定するための情報、および装置外から入力したしきい値間隔設定信号１０１に基いて、識別器１２ａ〜識別器１２ｇのしきい値を決定し、しきい値を出力する。
次に識別器１２ａ〜識別器１２ｇのしきい値を決める動作について詳細に説明する。図３は、受信信号１００を７個の識別器で識別する場合の各しきい値レベルを示した説明図である。図において、太い実線は受信信号の波形、Ｄ_ｃは硬判定用中央しきい値レベルである。Ｄ_＋３、Ｄ_＋２、Ｄ_＋１はマーク（情報データ１）側のしきい値レベルであり、Ｄ_＋３が最も外側の配置である。Ｄ_−１、Ｄ_−２、Ｄ_−３はスペース（情報データ０）側のしきい値レベルであり、Ｄ_−３が最も外側の配置である。各識別器１２ａ〜識別器１２ｇにはそれぞれＤ_＋３〜Ｄ_−３が設定されており、各識別器１２ａ〜識別器１２ｇは受信波形のレベルがそれぞれのしきい値より上か下かで識別結果を出力する。
図３では各しきい値は等間隔に設定されており、これら複数のしきい値に対応する識別結果に基き軟判定が行われる。しかし、一般に識別器には製造上の個体差や経年劣化があり、必ずしも希望のしきい値（この例では等間隔）が得られない。図４は、識別器のしきい値を初期の設定間隔に固定とし、一定量の硬判定識別を行った場合に各識別器が情報データ０または情報データ１と判定した数（以下、通信品質分布という）を示した説明図である。各識別器の製造上の個体差や経年劣化により、各識別器における情報データ０または情報データ１の識別頻度をしきい値レベル（Ｄ_＋３、Ｄ_＋２、Ｄ_＋１、Ｄ_ｃ、Ｄ_−１、Ｄ_−２、Ｄ_−３）に対してプロットした通信品質分布がきれいに揃っていない。
そこで、各識別器の製造上の個体差や経年劣化によるばらつきを揃えるための基準として、各識別器において情報データ０と判定する数と情報データ１のと判定する数とが等しくなるときの値を求める。各識別器を同じように構成した場合、ばらつきがなければそのしきい値は同一になるが、ばらつきがあると少しずつずれることになる。従って、そのずれを検索しておき、各識別器をそれぞれのしきい値（Ｄ_＋３、Ｄ_＋２、Ｄ_＋１、Ｄ_ｃ、Ｄ_−１、Ｄ_−２、Ｄ_−３）に設定する際に上記ずれに対応した補正を行うことで、７個の識別器のばらつきを抑えることができる。
図５は、硬判定識別における最適しきい値検索動作についてしきい値レベルＤ_ｃの識別器１２ｄを例とした場合を示した説明図である。まず、Ｄ_ｃについて硬判定識別を一定量行い、Ｄ_ｃの情報データ０の硬判定識別数と情報データ１の硬判定識別数を計数する。計数の結果、情報データ０の硬判定識別数の方が情報データ１の硬判定識別数より多い場合はしきい値を下げ、反対に情報データ１の硬判定識別数の方が情報データ０の硬判定識別数より多い場合はしきい値を上げて再度情報データ０の硬判定識別数と情報データ１の硬判定識別数を計数する。
以上の動作を、情報データ０の硬判定識別数と情報データ１の硬判定識別数が等しくなるまで繰り返す。情報データ０の硬判定識別数と情報データ１の硬判定識別数が等しい時に、硬判定識別しきい値が最適しきい値となる。同様に他の識別器（しきい値レベルＤ_＋３、Ｄ_＋２、Ｄ_＋１、Ｄ_−１、Ｄ_−２、Ｄ_−３）についても硬判定識別を行い、硬判定識別における最適しきい値を検索する。
なお、硬判定識別における最適しきい値検索は、情報データ０の硬判定識別数と情報データ１の硬判定識別数ではなく、情報データ０の誤り数と情報データ１の誤り数から、それらが等しくなるように求めてもよい。また、硬判定識別における最適しきい値検索は、硬判定誤り訂正数が最も少なくなるように求めてもよい。
このように求めた各識別器の硬判定識別における最適しきいは、識別器の製造上の個体差や経年劣化が反映されたばらつきをもち、少しずつずれている。
そして、これら硬判定識別における最適しきい値のばらつき分だけ、軟判定識別しきい値における初期設定間隔に補正を加えて、軟判定識別しきい値の配置を行う。以上の硬判定識別結果に基く軟判定識別しきい値制御により、識別器の製造上の個体差や経年劣化による光受信装置毎の誤り訂正能力のばらつきを抑えることができる。
図６は、以上のような硬判定識別結果に基く軟判定識別しきい値制御後の通信品質の一例を示した説明図である。最適しきい値検索を行ったことにより、最適しきい値検索前に比べて通信品質分布はきれいに揃いつつあるが、まだ、誤り訂正能力が最も高くなる最適分布からはずれがあり、通信品質分布の不揃いが残る場合が考えられる。図７は、図６に示した通信品質分布に対し、誤り訂正能力が最も高くなる最適分布の一例を直線とし、重ねて破線で記述したものである。例えば最適分布は、不揃いが残る通信品質分布のプロットにフィッティングさせて、平均的な傾きをもち、最適しきい値に設定済みである中央しきい値レベルＤ_ｃに対するプロットを通る直線（Ｙ＝Ａ×Ｘ＋Ｂ）を求めることで得られる。このような直線の傾きＡ及び切片Ｂは、中心の識別器における識別数Ｎ_ｃ、マーク側の各識別器（しきい値レベルＤ_＋３、Ｄ_＋２、Ｄ_＋１、）における識別数の平均値Ｎ_＋、スペース側の各識別器（しきい値レベルＤ_{− １}、Ｄ_−２、Ｄ_−３）における識別数の平均値Ｎ₋、中心の識別器におけるしきい値レベルＤ_ｃ、マーク側の中間の識別器におけるしきい値レベルＤ_＋２、スペース側の中間の識別器におけるしきい値レベルＤ_−２より、次の式によって算出することができる。
Ａ＝（Ｎ_＋−Ｎ₋）／（Ｄ_＋２−Ｄ_−２） （１）
Ｂ＝Ｎ_ｃ−Ａ×Ｄ_ｃ （２）
図８は、上記の式によって算出した最適分布に通信品質分布を合わせるために各識別器のしきい値レベルをどのように移動すればよいかを示した説明図である。情報データ０では、算出した直線より頻度が高い場合は、しきい値レベルを下げ、直線より頻度が低い場合は、しきい値レベルを上げればよい。逆に情報データ１では、算出した直線より頻度が高い場合は、しきい値レベルを上げ、直線より頻度が低い場合は、しきい値レベルを下げればよいが、どちらか一方（例えば情報データ０）についてしきい値レベルの移動を行えば、もう一方もそれに伴い移動するので、どちらか一方でしきい値レベルの移動を行えばよい。図９は、このようにして各識別器のしきい値レベルを移動した後の通信品質分布を示した説明図である。各識別器のしきい値レベルを移動することにより、通信品質分布をきれいに揃えることができる。以上のしきい値制御により、誤り訂正能力を最適化することができる。
このように本発明の実施の形態１では、各識別器について硬判定識別を行い、硬判定識別における最適しきい値を検索し、識別器の製造上の個体差や経年劣化が反映された、これら最適しきい値のばらつき分だけ、軟判定識別しきい値における初期間隔設定に補正を加えて、しきい値の配置を行う軟判定識別しきい値制御により、識別器の製造上の個体差や経年劣化による光受信装置毎の誤り訂正能力のばらつきを抑えることができる。
これらの補正を受けた各識別器による識別結果に対応する情報データ０、情報データ１の識別頻度から表される通信品質分布がきれいに揃うようにしきい値レベルの移動を行う軟判定識別しきい値制御により、誤り訂正能力を最適化することができる。
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る光受信装置は、光受信信号の識別を複数の識別器により複数の識別しきい値で行う軟判定誤り訂正機能を持つ光受信装置において、軟判定識別手段の複数の識別器のうち、動作させる識別器の選択を行うことにより、光受信信号の品質に応じて消費電力を制御することができるものである。
図１０は、この発明の実施の形態２における光受信装置の構成を示すブロック図である。図１０において光電気変換部１１、識別器１２ａ〜識別器１２ｇ、識別結果符号化器１３、直列並列変換回路１４、誤り訂正回路１５は、図１と同様の構成である。ただし、識別器１２ａ〜識別器１２ｇにはしきい値が入力されず、誤り訂正回路１５からは識別器毎の情報データ０または情報データ１に対する識別数や誤り訂正数等の情報が出力されない。また、識別器１２ａ〜識別器１２ｇ、識別結果符号化器１３、直列並列変換回路１４、誤り訂正回路１５それぞれに装置外から動作モード設定信号が入力される。
誤り訂正能力は１つの識別器のみで判定する硬判定が最も低く、識別器の数を増やすほど、訂正能力が高くなる。ただし、識別器の数を増やすと回路規模と消費電力の増大を招く。一方、海底ケーブルシステムでは、敷設する光ファイバや中継器間隔の違い等により伝送品質劣化量はそれぞれの敷設区間により異なるが、一度敷設してしまえば、その区間の伝送品質劣化量はほぼ一定である。そのため、伝送品質劣化が小さい区間ほど識別器の数が少なくても光受信装置として十分な性能を発揮できる。
図１０において動作モード設定信号により、識別器１２ａ〜識別器１２ｇ、識別結果符号化器１３、直列並列変換回路１４、誤り訂正回路１５は伝送品質劣化量に見合った識別器数に対応する回路のみを動作させることにより、無駄な電力消費を抑えることができる。
このように本発明の実施の形態２では、動作モード設定信号により適用する伝送区間の伝送品質劣化量に見合った識別器数に対応する回路のみを動作させるように構成したため、無駄な電力消費を抑えることができる。
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る光受信装置は、光受信信号の識別を複数の識別器により複数の識別しきい値で行う軟判定誤り訂正機能を持つ光受信装置において、複数の識別器による識別結果に基いて、軟判定識別手段の複数の識別器のうち、動作させる識別器の選択を行うことにより、光受信信号の品質に応じて消費電力を制御することができるものである。
図１１は、この発明の実施の形態３における光受信装置のブロック図である。図１１において光電気変換部１１、識別器１２ａ〜識別器１２ｇ、識別結果符号化器１３、直列並列変換回路１４、誤り訂正回路１５、通信品質検出回路１６は図１と同様の構成である。ただし、光電気変換部１１、識別器１２ａ〜識別器１２ｇ、識別結果符号化器１３、直列並列変換回路１４、誤り訂正回路１５には動作モード設定信号も入力される。動作モード選択回路３１は、通信品質検出回路１７から入力した通信品質信号から動作モードを選択し、識別器１２ａ〜識別器１２ｇ、識別結果符号化器１３、直列並列変換回路１４、誤り訂正回路１５それぞれに動作モード設定信号を出力する。
本発明の実施の形態２では、動作モード設定信号は外部から設定したが、その場合動作モードの設定は経年変化等の変化分のマージンを見て行われる。本発明の実施の形態３では、装置内で例えば誤り率といった通信品質を検出し、伝送品質劣化量に見合った動作モード設定を行うことにより、前記マージンを削減し、本発明の実施の形態２に対してさらに無駄な電力消費を抑えることができる。
図１１において、動作モード選択回路３１は、通信品質検出回路１６から入力した通信品質から伝送品質劣化量に見合った識別器数に対応する回路のみを動作させる動作モードを選択し、識別器１２ａ〜識別器１２ｇ、識別結果符号化器１３、直列並列変換回路１４、誤り訂正回路１５それぞれに動作モード設定信号を出力する。動作モード設定信号により、識別器１２ａ〜識別器１２ｇ、識別結果符号化器１３、直列並列変換回路１４、誤り訂正回路１５は伝送品質劣化量に見合った識別器数に対応する回路のみを動作させることにより、無駄な電力消費を抑えることができる。
このように本発明の実施の形態３では、装置内で通信品質を検出し、適用する伝送区間の伝送品質劣化量に見合った識別器数に対応する回路のみを動作させるように構成したため、無駄な電力消費を抑えることができる。
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る光受信装置は、光受信信号の識別を複数の識別器により複数の識別しきい値で行う軟判定誤り訂正機能を持つ光受信装置において、複数の識別器とは独立に前記電気信号を硬判定識別できる硬判定識別器を備え、硬判定識別器で硬判定識別を行い、この硬判定識別結果の経時変化に基いて、軟判定識別手段の複数の識別器のしきい値の補正を行うことにより、識別器の製造上の個体差や経年劣化による光受信装置毎の誤り訂正能力のばらつきを抑えることができるものである。
図１２は、本発明の実施の形態４における光受信装置のブロック図である。図１２において、光電気変換部１１、識別器１２ａ〜識別器１２ｇ、識別結果符号化器１３、直列並列変換回路１４、誤り訂正回路１５、通信品質検出回路１６、しきい値制御回路１７は図１と同様の構成である。硬判定および軟判定を行う識別器１２ａ〜識別器１２ｇのほかに常に硬判定による最適しきい値を検索できる掃引識別器４１を設け、掃引識別器４１は識別結果を誤り訂正回路１５に出力し、誤り訂正回路１５はまた識別器毎の情報データ０、情報データ１に対する識別数や誤り訂正数数等の情報を通信品質検出回路１６に出力する。
まず、本発明の実施の形態１と同様に、識別器１２ａ〜識別器１２ｇの軟判定識別しきい値制御を行う。次に、本発明の実施の形態１と同様の手順で掃引識別器４１の硬判定による最適しきい値を検索する。しきい値制御回路１７はこのときの掃引識別器４１の硬判定による最適しきい値を記憶しておく。その後、通信品質の変化や識別器の経年変化等が起こると、最適しきい値も変化することが考えられる。光受信装置１の立ち上げ後は通信がインサービスとなっているため、識別器１２ａ〜識別器１２ｇを再度硬判定による最適しきい値検索を行うことは出来ない。そこで、インサービス時でも硬判定による最適しきい値検索を行うことが出来る掃引識別器４１の最適しきい値を検索し、立ち上げ時に記憶しておいた掃引識別器４１の最適しきい値との差だけ識別器１２ａ〜識別器１２ｇの軟判定識別しきい値レベルをシフトする。
このように本発明の実施の形態４では、識別器１２ａ〜識別器１２ｇのほかに常に硬判定による最適しきい値を検索できる掃引識別器４１を設け、立ち上げ時に記憶しておいた掃引識別器４１の最適しきい値と、その後の掃引識別器４１の最適しきい値との差だけ識別器１２ａ〜識別器１２ｇの軟判定識別しきい値レベルをシフトするように構成したため、通信品質の変化や識別器の経年変化等による軟判定誤り訂正能力の劣化を抑えることができる。
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係る光受信装置は、光受信信号の識別を複数の識別器により複数の識別しきい値で行う軟判定誤り訂正機能を持つ光受信装置において、複数の識別器における任意の１つで、複数の識別レベルに対する硬判定識別を行い、これらの硬判定識別結果に基いて、前記電気信号の平均振幅を計測し、この計測した平均振幅の経時変化に基いて、軟判定識別手段の複数の識別器のしきい値の補正を行うことにより、運用中における入力電気信号の振幅の変化に起因する誤り訂正能力のばらつきを抑えることができるものである。
この発明の実施の形態５における光受信装置のブロック図は、図１２と同様である。ただし、図１３はこの発明の実施の形態５による光受信装置におけるしきい値制御回路の構成を示すブロック図であり、しきい値制御回路１７における詳細な構成が異なる。すなわち、通信品質検出回路１６から出力された通信品質信号２０２は最適しきい値検索回路２１および入力振幅検索回路５１に入力される。入力振幅検索回路５１は図１２に示す光電気変換部１１から出力された電気信号の振幅を検索し、しきい値間隔演算回路５２に出力する。閾値間隔演算回路５２はしきい値間隔を演算し、しきい値間隔設定信号１０１を出力する。
次に入力振幅検索回路５１の動作について詳細に説明する。光通信においては、一般に、情報データ０と情報データ１の雑音分布は、図１４に示すように情報データ１の分散σ１が情報データ０の分散σ０より大きいガウス分布となる。図１４においてμ０とμ１はそれぞれの情報データ０の平均電圧、情報データ１の平均電圧であり、μ０とμ１の差が入力信号（光電気変換直後の電気信号）の振幅となる。ｒを電圧として、ｆ０（ｒ）は情報データ０の分布、ｆ１（ｒ）は情報データ１の分布を表わす関数であり、Ｄはしきい値レベルである。通常、情報データ１の山のすそがμ０にかかる部分、および情報データ０の山のすそがμ１にかかる部分は十分に小さく無視でき、また、マーク率は１／２（情報データ０と情報データ１の割合は半々）であるので、しきい値レベルＤがμ０に等しいとき、ｆ１（ｒ）はすべて１と識別され、ｆ０（ｒ）は１と識別される数と０と識別される数が半々となる。従って、しきい値レベルＤがμ０に等しいとき、０と識別される数と１と識別される数の比が１：３となる。つまり、０と識別される数と１と識別される数の比が１：３となるしきい値レベルを検索することにより、μ０が求まる。
図１５はμ０の検索方法を示すフローチャートである。まず振幅測定に用いる識別器を選定する（ステップＳＴ１１）。装置立上げ時は運用開始前であるので、識別器１２ａ〜識別器１２ｇおよび掃引識別器４１のどれを使ってもよい。運用中は、識別器１２ａ〜識別器１２ｇは軟判定識別に使用しているため、掃引識別器４１のみがμ０の検索に使用できる。次に選定した識別器のしきい値レベルをμ０検索用の初期しきい値レベルに設定する（ステップＳＴ１２）。初期しきい値レベルは任意でよいが、最大入力振幅と最小入力振幅における０レベルの中間の値に設定するのが好ましい。次に一定時間における０識別数と１識別数を積算し、１識別数に対する０識別数の比を求める（ステップＳＴ１３）。１識別数に対する０識別数の比が１／３より小さいときは（ステップＳＴ１４のＹＥＳ）、しきい値レベルが図１４に示すｆ０（ｒ）の山のピークより０側（左側）にあるため、しきい値レベルを１側（右側）に移動し（ステップＳＴ１５）、ステップＳＴ１３に戻る。逆に１識別数に対する０識別数の比が１／３より大きいときは（ステップＳＴ１４のＮＯかつステップＳＴ１６のＹＥＳ）、しきい値レベルが図１４に示すｆ０（ｒ）のピークより１側（右側）にあるため、しきい値レベルを０側（左側）に移動し（ステップＳＴ１７）、ステップＳＴ１３に戻る。そして、１識別数に対する０識別数の比が１／３に等しくなる（ステップＳＴ１６のＮＯ）まで繰り返す。なお、入力振幅演算は不定期の実施でもよいが、定期的に行うのが好ましい。
なお図１５では１識別数に対する０識別数の比を用いて検索したが、０識別数または１識別数の絶対数を用いてもよい。例えば１０Ｇｂｐｓの速度なら、μ０は１秒間に０識別数が２．５Ｇｂｉｔになる場合のしきい値レベルである。
次にμ１を求める手順について詳細に説明する。図１６に示すように、μ０の検索と同様に、０と識別される数と１と識別される数の比が３：１となるしきい値レベルＤを検索することにより、μ１が求まる。
図１７はμ１の検索方法を示すフローチャートである。図１５の場合と同様に振幅測定に用いる識別器の選定（ステップＳＴ２１）およびμ１検索用の初期しきい値レベルの設定（ステップＳＴ２２）を行う。次に一定時間における０識別数と１識別数を積算し、１識別数に対する０識別数の比の比を求める（ステップＳＴ２３）。１識別数に対する０識別数の比が３／１より小さいときは（ステップＳＴ２４のＹＥＳ）、しきい値レベルが図１６に示すｆ１（ｒ）の山のピークより０側（左側）にあるため、しきい値レベルを１側（右側）に移動し（ステップＳＴ２５）、ステップＳＴ２３に戻る。逆に１識別数に対する０識別数の比が３／１より大きいときは（ステップＳＴ２６のＹＥＳ）、しきい値レベルが図１４に示すｆ１（ｒ）のピークより１側（右側）にあるため、しきい値レベルを０側（左側）に移動し（ステップＳＴ２７）、ステップＳＴ２３に戻る。そして、１識別数に対する０識別数の比が３／１に等しくなる（ステップＳＴ２６のＮＯ）まで繰り返す。
最後に上述の手順で求めたμ１とμ０の差をとれば入力振幅が求められる。
次にしきい値間隔演算回路５２の動作について詳細に説明する。図１８は硬判定および軟判定識別における各しきい値の配置を示す説明図である。図１８において、まず硬判定中央しきい値レベルＤ_ｃは発明の実施の形態１に示した方法で検索する。同様に識別器１２ａ〜識別器１２ｇの個体差も検索する。次に中央しきい値レベルＤ_ｃに対する各識別器のしきい値レベルＤ_＋３、Ｄ_＋２、Ｄ_＋１、Ｄ_−１、Ｄ_−２、Ｄ_{− ３}のオフセット電圧を、所定の基準入力振幅と入力振幅検索回路５１で求めた入力振幅との比から算出する、そして、これらのオフセット電圧に基づいて、識別器１２ａ〜識別器１２ｇのしきい値レベルを補正する。例えば基準入力振幅を５００ｍＶとし、その時の各識別器のしきい値レベルのオフセット電圧が（Ｔ_＋３、Ｔ_＋２、Ｔ_＋１、Ｔ_−２、Ｔ_−３、Ｔ_−１）である場合、入力振幅７５０ｍＶ時における各識別器のしきい値レベルのオフセット電圧は、（Ｔ_＋３、Ｔ_＋２、Ｔ_＋１、Ｔ_−２、Ｔ_−３、Ｔ_{− １}）の１．５倍、入力振幅４００ｍＶ時における各識別器のしきい値レベルのオフセット電圧は、（Ｔ_＋３、Ｔ_＋２、Ｔ_＋１、Ｔ_−２、Ｔ_−３、Ｔ_−１）の０．８倍として求められる。
なお、各識別器のしきい値レベルは、上述のように所定の基準入力振幅に対する入力振幅の比から算出してもよいが、さらに微調整のための係数をかけてもよい。また、入力振幅に対する各識別器のしきい値レベルのオフセット電圧の設定テーブルを用意し、これを参照するようにしてもよい。
なお、図１８に示すような光通信におけるガウス分布の形状から、識別器１２ａ〜識別器１２ｇの軟判定識別における最適しきい値レベルにおける１識別数に対する０識別数の比は一意に決まる。このため、上述のようなμ０とμ１の検出ではなく、直接各識別器について、軟判定識別における最適しきい値レベルにおける１識別数に対する０識別数の比となるようなしきい値レベルを検索し、設定するようにしてもよい。なお、全ての識別器について検索してもよいが、任意の識別器について検索し、残りの識別器はこの検索結果に基づいて演算し、設定するようにしてもよい。
また、図１８に示すような光通信におけるガウス分布の形状から、Ｄ_ｃとμ０の差と、Ｄ_ｃとμ１の差との比（Ｄ_ｃとμ０の差：Ｄ_ｃとμ１の差）に基づいて各識別器のしきい値レベルを求めることもできる。
このように本発明の実施の形態５では、入力振幅検索回路５１で入力電気信号の振幅を検索し、しきい値間隔演算回路５２でしきい値間隔設定信号１０１を生成出力するように構成したので、運用中における入力電気信号の振幅の変化に対応して軟判定しきい値レベルを最適に補正することができ、運用中における入力電気信号の振幅の変化に起因する誤り訂正能力のばらつきを抑えることができる。
なお、本発明の実施の形態５では、上述のように、識別器による硬判定識別結果に基く入力電気信号の平均振幅の計測方法を、識別器のしきい値の補正に利用する実施例を示したが、用途はこれに限られるものではない。例えば、入力振幅をモニターし、システムの監視・制御に利用してもよい。このような識別器による入力平均振幅の計測方法によれば、入力振幅の計測手段を別に設ける必要がなくなり、装置構成の簡略化等の効果が期待できる。
実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係る光受信装置は、光受信信号の識別を複数の識別器により複数の識別しきい値で行う軟判定誤り訂正機能を持つ光受信装置において、複数の識別器とは独立に硬判定識別できる硬判定識別器を備え、複数の識別器における各硬判定識別結果と硬判定識別器における硬判定識別結果との比較をそれぞれ行い、これらの比較結果の経時変化に基いて、軟判定識別手段の複数の識別器のしきい値の補正を行うことにより、識別器の経年変化による軟判定誤り訂正能力の劣化を抑えることができるものである。
この発明の実施の形態５における光受信装置のブロック図は、図１２と同様である。ただし、図１９は、図１２に示すしきい値制御回路１７において、識別器１２ａ〜識別器１２ｇのしきい値レベルの経年劣化を補正するためのフローチャートである。まず、立上げ時の設定における識別器１２ａ〜識別器１２ｇのしきい値レベルでの識別結果（０識別数および１識別数）と識別結果が同じになる掃引識別器４１のしきい値レベルをそれぞれ検索し、記憶する（ステップＳＴ３１）。次に所定の時間経過後に、識別器１２ａ〜識別器１２ｇの識別結果と、記憶している各しきい値レベルに対応する掃引識別器４１の識別結果を比較し、識別結果が一致しない識別器がある場合には（ステップＳＴ３２のＮＯ）、その識別器のしきい値レベルを補正し（ステップＳＴ３３）、ステップＳＴ３２に戻る。そして、識別結果が全て一致する（ステップＳＴ３２のＹＥＳ）まで繰り返す。
なお、識別結果の比較は不定期の実施でもよいが、定期的に行うのが好ましい。また、硬判定しきい値レベルＤ_ｃは発明の実施の形態１に示す方法で検索し、残りの６つの識別器について上述の手順で補正するようにしてもよい。
このように本発明の実施の形態６では、各識別器と掃引識別器の識別結果が一致するように各識別器のしきい値レベルを補正するように構成したため、識別器の経年変化による軟判定誤り訂正能力の劣化を抑えることができる。
産業上の利用の可能性
以上のように、この発明に係る光受信装置は、高速・大容量データを長距離伝送する海底ケーブルシステムのようなディジタル光伝送システムへの適用に有用である。ただし、用途はこれに限られるものではない。例えば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｄｉｓｋ）といった光ディスクを記録媒体に用いた外部記憶装置等にも適用可能性のあるものである。

Claims (10)

1. 受信した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、
   前記光電気変換手段で変換した前記電気信号を識別する複数の識別器と、
   前記複数の識別器による識別結果に対応した識別信号およびこの識別信号の信頼度を示す信頼度情報を求める軟判定識別手段と、
   前記軟判定記識別手段で求めた前記信頼度情報を用いて、前記識別信号の誤り訂正を行う誤り訂正手段と、
   前記複数の識別器でそれぞれ前記電気信号の硬判定識別を行い、各硬判定識別結果に基いて、前記軟判定識別手段の前記複数の識別器のしきい値の補正を行う制御手段と、
   を備えることを特徴とする光受信装置。
2. 前記複数の識別器でそれぞれ前記電気信号の硬判定識別を行い、各硬判定識別結果に対応した識別信号の誤り訂正結果に基いて、前記軟判定識別手段の前記複数の識別器のしきい値の補正を行う制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光受信装置。
3. 前記複数の識別器のしきい値の補正後に、これらの補正を受けた複数の識別器による前記電気信号の識別結果に基いて、さらに前記軟判定識別手段の前記複数の識別器のしきい値の補正を行う制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光受信装置。
4. 前記軟判定識別手段とは独立に前記電気信号を硬判定識別できる硬判定識別器を備え、
   前記硬判定識別器で前記電気信号の硬判定識別を行い、この硬判定識別結果の経時変化に基いて、前記軟判定識別手段の前記複数の識別器のしきい値の補正を行う制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光受信装置。
5. 受信した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、
   前記光電気変換手段で変換した前記電気信号を識別する複数の識別器と、
   前記複数の識別器による識別結果に対応した識別信号およびこの識別信号の信頼度を示す信頼度情報を求める軟判定識別手段と、
   前記軟判定記識別手段で求めた前記信頼度情報を用いて、前記識別信号の誤り訂正を行う誤り訂正手段と、
   前記複数の識別器による前記電気信号の識別結果に基いて、前記軟判定識別手段の複数の識別器のうち、動作させる識別器の選択を行う制御手段と、
   を備えることを特徴とする光受信装置。
6. 受信した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、
   前記光電気変換手段で変換した前記電気信号を識別する複数の識別器と、
   前記複数の識別器による識別結果に対応した識別信号およびこの識別信号の信頼度を示す信頼度情報を求める軟判定識別手段と、
   前記軟判定記識別手段で求めた前記信頼度情報を用いて、前記識別信号の誤り訂正を行う誤り訂正手段と、
   外部から入力した制御情報に基いて、前記軟判定識別手段の複数の識別器のうち、動作させる識別器の選択を行う制御手段と、
   を備えることを特徴とする光受信装置。
7. 受信した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、
   前記光電気変換手段で変換した前記電気信号を識別する複数の識別器と、
   前記複数の識別器による識別結果に対応した識別信号およびこの識別信号の信頼度を示す信頼度情報を求める軟判定識別手段と、
   前記軟判定記識別手段で求めた前記信頼度情報を用いて、前記識別信号の誤り訂正を行う誤り訂正手段と、
   前記複数の識別器における任意の１つで前記電気信号の硬判定識別を行い、この硬判定識別結果に基いて、前記電気信号の平均振幅を計測し、この計測した平均振幅の経時変化に基いて、前記軟判定識別手段の前記複数の識別器のしきい値の補正を行う制御手段と、
   を備えることを特徴とする光受信装置。
8. 受信した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、
   前記光電気変換手段で変換した前記電気信号を識別する複数の識別器と、
   前記複数の識別器による識別結果に対応した識別信号およびこの識別信号の信頼度を示す信頼度情報を求める軟判定識別手段と、
   前記軟判定記識別手段で求めた前記信頼度情報を用いて、前記識別信号の誤り訂正を行う誤り訂正手段と、
   前記軟判定識別手段とは独立に前記電気信号を硬判定識別できる硬判定識別器と、
   前記硬判定識別器で前記電気信号の硬判定識別を行い、この硬判定識別結果に基いて、前記電気信号の平均振幅を計測し、この計測した平均振幅の経時変化に基いて、前記軟判定識別手段の前記複数の識別器のしきい値の補正を行う制御手段と、
   を備えることを特徴とする光受信装置。
9. 前記軟判定識別手段とは独立に前記電気信号を硬判定識別できる硬判定識別器を備え、
   前記複数の識別器および前記硬判定識別器でそれぞれ前記電気信号の硬判定識別を行い、前記複数の識別器における各硬判定識別結果と前記硬判定識別器における硬判定識別結果との比較をそれぞれ行い、これらの比較結果の経時変化に基いて、前記軟判定識別手段の前記複数の識別器のしきい値の補正を行う制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光受信装置。
10. 受信した光信号を電気信号に変換する光電気変換工程と、
    前記光電気変換工程で変換した前記電気信号の硬判定識別を識別器で行い、この硬判定識別結果に基いて、前記電気信号の平均振幅の計測を行う振幅計測工程と、
    を備えることを特徴とする光受信方法。

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