JPWO2018167920A1 - 信号整形装置、整形終端装置、信号整形方法および光伝送方法 - Google Patents

Abstract

信号整形装置（１００）は、複数の系統のビット列を予め定められた長さに区切ったブロックに、複数の種類の予め定められた処理を行って、送信する整形ブロックの候補である複数の候補ブロックを生成する生成部（１２１）と、候補ブロックに含まれる複数のビットを一次元変調シンボルに変換したときの一次元変調シンボルの重みを前記候補ブロック単位で算出する算出部（１２２）と、複数の候補ブロックの中から、重みに基づいて整形ブロックを選択する選択部（１２３）と、選択結果を示す選択情報を整形ブロックに付加する付加部（１２４）と、整形ブロックに含まれる複数のビットを一次元変調シンボルに変換して一次元変調信号を生成するシンボルマッピング部（１３０）と、を備えることを特徴とする。

Description

本発明は、データ伝送速度を向上させることが可能な信号整形装置、整形終端装置、信号整形方法および光伝送方法に関する。

通信システムにおいて、伝送中の雑音耐力を向上させるために、信号を整形して伝送する技術が提案されている。信号整形は、通常、誤り訂正よりも伝送路側で行われる。つまり送信側では誤り訂正符号化よりも後に信号整形が行われ、受信側では誤り訂正復号よりも前に整形終端が行われる。このような誤り訂正と信号整形との連接方法を、順連接（Normal Concatenation）と称する。非特許文献１は、送信側では誤り訂正符号化よりも前に信号整形が行われ、受信側では誤り訂正復号よりも後に整形終端が行われる方法が提案されている。このような誤り訂正と信号整形との連接方法を、順連接に対して逆連接（Reverse Concatenation）と称する。信号整形後に行われる処理は、振幅を表現するビットのペアを崩さないように行い、誤り訂正のパリティは振幅に影響しないビットに割り当てて振幅を表現するビットに影響を与えないようにする必要がある。このような制約は、回路実装上許容できない可能性もある。非特許文献１に記載の整形方法は、ＣＣＤＭ（Constant Composition Distribution Matching）と呼ばれ、非特許文献２に詳細が記載されている。ＣＣＤＭは、パルス振幅変調（ＰＡＭ：Pulse Amplitude Modulation）信号を生成するために適用可能な整形方法であり、ブロック長が１００００ビット程度の算術符号を用いて、特定の信号点の出現確率を整形する。また非特許文献３には、ＣＣＤＭを光伝送に適用することが記載されている。

しかしながら、ＣＣＤＭと呼ばれる整形方法では、ブロック長が１００００ビット程度必要であり、回路実装性に課題があった。これに対して、ブロック長をＣＣＤＭよりも短くすることが可能な整形方法として、非特許文献４には、カットアンドペースト法（Cut And Paste：ＣＡＰ）が記載されている。非特許文献４に記載の方法は、２種類のビット割当表をルックアップテーブル（ＬＵＴ：Look Up Table）の形で用意して、平均パワーが低くなる方を選択して信号整形を行うと共に、選択結果を併せて送信する。受信側では、選択結果に基づいて選択されたビット割当表のルックアップテーブルを用いて復調を行う。

Ｇ．Ｂｏｃｈｅｒｅｒ，外２名，「Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ Ｒａｔｅ−Ｍａｔｃｈｅｄ Ｌｏｗ−Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ−Ｃｈｅｃｋ Ｃｏｄｅｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ」，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ｖｏｌ．６３，ｎｏ．１２，ｐｐ．４６５１−４６６５，Ｄｅｃ．２０１５． Ｐ．Ｓｃｈｕｌｔｅ，外１名，「Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｍａｔｃｈｉｎｇ」，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｈｅｏｒｙ，ｖｏｌ．６２，ｎｏ．１，ｐｐ．４３０−４３４，Ｊａｎ．２０１６． Ｆ．Ｂｕｃｈａｌｉ，外５名，「Ｒａｔｅ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅａｃｈ Ｉｎｃｒｅａｓｅ ｂｙ Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃａｌｌｙ Ｓｈａｐｅｄ ６４−ＱＡＭ：Ａｎ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ」，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．３４，ｎｏ．７，ｐｐ．１５９９−１６０９，Ａｐｒ．２０１６． Ｊ．Ｃｈｏ，外３名，「Ｌｏｗ−Ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ Ｓｈａｐｉｎｇ ｆｏｒ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ」，ＥＣＯＣ２０１６，Ｗ．１．Ｃ．２，ｐｐ．４６７−４６９，Ｓｅｐ．２０１６．

しかしながら、上記非特許文献４に記載の技術は、２次元変調のＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）信号に対して整形処理を行っているため、処理が複雑になるなど、実装面で複雑さが残るという課題があった。例えば、信号の整形には、６の２乗から６の１２乗のアドレス空間を有するルックアップテーブルが必要であった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で信号を整形して、伝送中の雑音耐力を向上させることが可能な信号整形装置、整形終端装置、信号整形方法および光伝送方法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、本発明の信号整形装置は、複数の系統のビット列を予め定められた長さに区切ったブロックに、複数の種類の予め定められた処理を行って、送信する整形ブロックの候補である複数の候補ブロックを生成する生成部と、候補ブロックに含まれる複数のビットを一次元変調シンボルに変換したときの一次元変調シンボルの重みを候補ブロック単位で算出する算出部と、複数の候補ブロックの中から、重みに基づいて整形ブロックを選択する選択部と、選択結果を示す選択情報を整形ブロックに付加する付加部と、整形ブロックに含まれる複数のビットを一次元変調シンボルに変換して一次元変調信号を生成するシンボルマッピング部とを備えることを特徴とする。

本発明にかかる信号整形装置は、簡易な構成で信号を整形して、伝送中の雑音耐力を向上させることが可能になるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる整形信号伝送システムの構成を示す図 図１に示す信号整形装置が順連接の処理を行うための構成を示す図 図２に示すシンボルマッピング部が３つの系統のビット列をＰＡＭ８のシンボルに変換する際の対応関係を示す図 図１に示す整形終端装置が順連接の処理を行うための構成を示す図 図１に示す整形信号伝送システムの動作を示すフローチャート 図５のステップＳ１０２の動作の詳細を示すフローチャート 図３に示す対応関係において、ｔｙｐｅ１の入力ビットに対する出力レベルと、入力ビットＢ₂を論理反転処理したｔｙｐｅ２の入力ビットと、ｔｙｐｅ２の入力ビットに対する出力レベルとの対応関係を示す図 図１に示す信号整形装置が生成した整形ブロックを示す図 本発明の実施の形態２にかかる信号整形装置の構成を示す図 本発明の実施の形態２にかかる整形終端装置の構成を示す図 本発明の実施の形態２にかかる整形信号伝送システムの動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態３に係る信号整形装置が付加する検出情報を示す図 本発明の実施の形態８に係る整形信号伝送システムの構成を示す図 図１３に示す整形信号伝送システムの動作を示すフローチャート 一次元変調信号を偏波多重ＩＱ信号に変換する方法の第１の例を示す図 一次元変調信号を偏波多重ＩＱ信号に変換する方法の第２の例を示す図 本発明の実施の形態９に係る整形信号伝送システムの動作を示すフローチャート 図１に示す送信装置および図１３に示す光送信装置を実現するためのハードウェア構成を示す図 図１に示す送信装置および図１３に示す光送信装置を実現するためのハードウェア構成を示す図 図１に示す受信装置および図１３に示す光受信装置を実現するためのハードウェア構成を示す図 図１に示す受信装置および図１３に示す光受信装置を実現するためのハードウェア構成を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる信号整形装置、整形終端装置、信号整形方法および光伝送方法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にかかる整形信号伝送システム１の構成を示す図である。整形信号伝送システム１は、送信装置１０と、伝送路２０と、受信装置３０とを有する。送信装置１０は、信号整形装置１００を有し、受信装置３０は、整形終端装置３００を有する。送信装置１０の信号整形装置１００が整形した信号は、伝送路２０を介して受信装置３０に伝送され、整形終端装置３００で整形前の状態に戻される。

信号を整形する方式には、２つの方式が挙げられる。１つ目の方式は、信号整形処理を誤り訂正符号化よりも後に行って、誤り訂正復号よりも前に終端する順連接と呼ばれる方式である。２つ目の方式は、信号整形処理を誤り訂正符号化よりも前に行って、誤り訂正復号よりも後に終端する逆連接と呼ばれる方式である。本実施の形態で説明する信号整形方法は、順連接および逆連接の両方に適用が可能である。以下、本実施の形態１では、順連接の処理を行うための信号整形装置１００および整形終端装置３００の構成と、動作とを説明する。

図２は、図１に示す信号整形装置１００が順連接の処理を行うための構成を示す図である。図２に示す信号整形装置１００Ａは、誤り訂正符号化部１１０と、整形処理部１２０と、シンボルマッピング部１３０とを有する。誤り訂正符号化部１１０は、入力された信号を誤り訂正符号化して誤り訂正符号化した信号を出力する。

整形処理部１２０は、入力された信号に整形処理を行って、整形された信号を出力する。整形処理部１２０は、生成部１２１と、算出部１２２と、選択部１２３と、付加部１２４とを有する。生成部１２１は、複数の系統のビット列を、整形処理の処理単位として予め定められた長さに区切ったブロックごとに、予め定められた複数の種類の処理を行って、整形後のブロックとして出力する整形ブロックの候補である複数の候補ブロックを生成する。予め定められた長さは、例えば数ビットから数１００ビット程度である。算出部１２２は、生成部１２１が生成した候補ブロックのそれぞれのシンボルの重みを算出する。算出部１２２が算出する重みは、各ブロックを送信する際に必要な電力の大きさを示し、各ブロックに含まれるシンボルの電力、電力の平方根、電力の二乗、または、複数の系統のうち予め定められた系統のビット列に含まれる論理１の数のいずれか１つである。或いは、算出部１２２が算出する重みは、各ブロックに含まれるシンボルの電力、電力の平方根、電力の二乗、または複数の系統のうち予め定められた系統のビット列に含まれる論理１の数のいずれか１つの、任意の参照値からの距離であってもよい。選択部１２３は、算出部１２２が候補ブロックごとに算出した重みに基づいて、複数の候補ブロックの中から整形ブロックを選択する。付加部１２４は、選択結果を示す選択情報を整形ブロックに付加する。整形処理部１２０の詳細な動作については、後述される。

シンボルマッピング部１３０は、入力されたビット列に基づいて、複数階調の多値信号である一次元変調信号のシンボルＸを生成してシンボル系列を出力する。ここで、一次元変調方式とは、信号点の各点が複素信号表示で直線上に並ぶように変調する方式であり、パルス振幅変調、バイナリ位相シフトキーイング（ＢＰＳＫ：Binary Phase Shift Keying）、振幅シフトキーイング（ＡＳＫ：Amplitude Shift Keying）、強度変調（ＯＯＫ：On-Off Keying）などが挙げられる。シンボルマッピング部１３０は、予め定められた対応関係に基づいて、入力されたビット列を一次元変調方式のシンボルに変換する。

図３は、図２に示すシンボルマッピング部１３０が３つの系統のビット列をＰＡＭ８のシンボルに変換する際の対応関係を示す図である。ＰＡＭ８は、パルス振幅変調のうち、３系統の入力ビットを８つの出力レベルのシンボルに変換する変調方式である。シンボルマッピング部１３０は、入力される３つの系統のビット列Ａ＝（Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３）に含まれる３系統の入力ビットＢ＝（Ｂ_１，Ｂ_２，Ｂ_３）を、予め定められた８つのレベルのうちいずれかの出力レベルを有するシンボルに変換する。図３の例では、入力ビットＢ＝０１０は「＋７」の出力レベルのパルス信号に変換される。同様に、入力ビットＢ＝０１１は「＋５」の出力レベルのパルス信号に変換され、入力ビットＢ＝００１は「＋３」の出力レベルのパルス信号に変換され、入力ビットＢ＝０００は「＋１」の出力レベルのパルス信号に変換される。また入力ビットＢ＝１００は「−１」の出力レベルのパルス信号に変換され、入力ビットＢ＝１０１は「−３」の出力レベルのパルス信号に変換され、入力ビットＢ＝１１１は「−５」の出力レベルのパルス信号に変換され、入力ビットＢ＝１１０は「−７」の出力レベルのパルス信号に変換される。

信号整形装置１００Ａにおいては、誤り訂正符号化部１１０の出力信号が整形処理部１２０に入力され、整形処理部１２０の出力信号がシンボルマッピング部１３０に入力される。このため、誤り訂正符号化部１１０は、整形処理前の信号を誤り訂正符号化することになり、整形処理部１２０は、誤り訂正符号化された信号を整形処理することになる。整形処理部１２０は、一次元変調信号を構成する複数の系統のビット列に整形処理を行う。したがって、二次元変調信号に整形処理を行うよりも整形処理を簡単な構成で効率的に行うことが可能である。

図４は、図１に示す整形終端装置３００が順連接の処理を行うための構成を示す図である。図４に示す整形終端装置３００Ａは、尤度生成部３１０と、整形終端部３２０と、誤り訂正復号部３３０とを有する。尤度生成部３１０は、受信シンボルＹの対数尤度比Ｌを求める。整形終端部３２０は、求められた対数尤度比Ｌに基づいて、受信した整形ブロックに整形終端処理を行って整形前の状態に戻す。整形終端処理の詳細については後述する。誤り訂正復号部３３０は、入力された信号に前方誤り訂正復号を行う。

整形終端装置３００Ａにおいては、尤度生成部３１０の出力信号が整形終端部３２０に入力され、整形終端部３２０の出力信号が誤り訂正復号部３３０に入力される。このため、整形終端部３２０は、尤度生成後の信号に整形終端処理を行い、誤り訂正復号部３３０は、整形終端後の信号に前方誤り訂正復号を行うことになる。

図５は、図１に示す整形信号伝送システム１の動作を示すフローチャートである。信号整形装置１００Ａの誤り訂正符号化部１１０は、入力された信号を誤り訂正符号化して、誤り訂正符号化後の信号を整形処理部１２０に入力する（ステップＳ１０１）。整形処理部１２０は、誤り訂正符号化後の信号に整形処理を行って整形ブロックを生成し、生成した整形ブロックをシンボルマッピング部１３０に入力する（ステップＳ１０２）。

図６は、図５のステップＳ１０２の動作の詳細を示すフローチャートである。整形処理部１２０の生成部１２１は、一次元変調信号を構成する複数の系統のビット列を予め定められた長さに区切ったブロックに、予め定められた処理を行って、送信する整形ブロックの候補である複数の候補ブロックを生成する（ステップＳ１１０）。具体的には、生成部１２１は、予め定められた処理として、少なくとも１つの系統のビット列を全反転処理したブロックを生成し、生成したブロックと、全反転処理を行わないブロックとを候補ブロックとする。例えば、生成部１２１は、入力するビット列Ａ［ｔ］＝（Ａ_１［ｔ］，Ａ_２［ｔ］，Ａ_３［ｔ］）に含まれるビットを４個ずつ区切ったブロックに、２番目の系統の入力するビット列Ａ_２［ｔ］を全反転処理した候補ブロックと、全反転処理を行わない候補ブロックとを生成する。例えば入力するビット列Ａ［１］＝（０，１，０），Ａ［２］＝（０，１，１），Ａ［３］＝（０，０，１），Ａ［４］＝（０，０，１）の場合、全反転処理を行うと、Ａ［１］＝（０，０，０），Ａ［２］＝（０，０，１），Ａ［３］＝（０，１，１），Ａ［４］＝（０，１，１）となる。

算出部１２２は、生成された複数の候補ブロックのそれぞれに含まれるシンボルの重みＷを算出する（ステップＳ１１１）。算出部１２２は、シンボルの重みをシンボルの電力の二乗とする。シンボルの重みがシンボルの電力の二乗である場合、１ブロック分のシンボルの重みＷは、シンボルの電力の二乗の合計となる。入力するビット列Ａに何も処理しない場合をｔｙｐｅ１として、ｔｙｐｅ１の重みをＷ１とし、入力するビット列Ａの入力するビット列Ａ_２［ｔ］を全反転処理した場合をｔｙｐｅ２として、ｔｙｐｅ２の重みをＷ２とした場合、Ｗ１は下記の数式（１）で表され、Ｗ２は下記の数式（２）で表される。なお、AMP_type1は、ｔｙｐｅ１を入力ビットとしてシンボルマッピング処理を行った場合の出力レベルであり、AMP_type2は、ｔｙｐｅ２を入力ビットとしてシンボルマッピング処理を行った場合の出力レベルである。

Ｗ１＝Σ｜AMP_type1[t]｜² …（１）
Ｗ２＝Σ｜AMP_type2[t]｜² …（２）

図７は、図３に示す対応関係において、ｔｙｐｅ１の入力ビットに対する出力レベルAMP_type1と、入力ビットのＢ₂を論理反転処理したｔｙｐｅ２の入力ビットと、ｔｙｐｅ２の入力ビットに対する出力レベルAMP_type2との対応関係を示す図である。シンボルマッピング処理に図７に示す対応関係が用いられる場合、下記数式（３）の関係が成り立つため、Ｗ１とＷ２との差異ΔＷは、下記の数式（４）で表される。

AMP_type2[t]＝８−AMP_type1[t] …（３）
ΔＷ＝Ｗ１−Ｗ２＝１６Σ（｜AMP_type1[t]｜−４） …（４）

図６の説明に戻る。選択部１２３は、ブロックごとに、算出部１２２が算出した重みＷに基づいて、整形ブロックを選択する（ステップＳ１１２）。具体的には、選択部１２３は、重みの値が小さい方の候補ブロックを整形ブロックとして選択する。ΔＷ＜０の場合、選択部１２３は、ｔｙｐｅ１の候補ブロックを整形ブロックとして選択する。ΔＷ＞０の場合、選択部１２３は、ｔｙｐｅ２の候補ブロックを整形ブロックとして選択する。ΔＷ＝０の場合、ｔｙｐｅ１およびｔｙｐｅ２のいずれの候補ブロックを整形ブロックとして選択してもよいが、いずれかが偏って選択されることは望ましくない。このため、選択部１２３は、候補ブロックの中で、選択結果の偏りに基づいて、選択結果の偏りが小さくなるように整形ブロックを選択する。例えば選択部１２３は、過去１０回の選択結果の履歴を蓄積しておき、選択回数が少ない側を整形ブロックとすることができる。或いは選択部１２３は、ブロック番号が奇数の場合にはｔｙｐｅ１を選択し、ブロック番号が偶数の場合にはｔｙｐｅ２を選択してもよい。なお上記の例では候補ブロックは２つであることとしたが、３以上の候補ブロックが生成されてもよい。この場合、選択部１２３は、複数の候補ブロックの中で重みが最小となる候補ブロックを整形ブロックとすることができる。

整形ブロックが選択されると、付加部１２４は、選択結果を示す選択情報を整形ブロックに付加する（ステップＳ１１３）。例えば、ｔｙｐｅ１が選択された場合、選択情報は「０」の値を有するビットであり、ｔｙｐｅ２が選択された場合、選択情報は「１」の値を有するビットとすることができる。複数の系統のビット列は、一次元変調信号の振幅を示す振幅ビット列と、振幅ビット列以外の非振幅ビット列とを含み、付加部１２４は、非振幅ビット列に選択情報を付加することが望ましい。

図８は、図１に示す信号整形装置１００が生成した整形ブロックを示す図である。図８には、１番目のブロックＢＬ１でｔｙｐｅ１、２番目のブロックＢＬ２でｔｙｐｅ２、３番目のブロックＢＬ３でｔｙｐｅ２、４番目のブロックＢＬ４でｔｙｐｅ１の候補ブロックが選択された例を示している。各ブロックの第１系統のビット列Ａ_１の先頭ビットに選択情報が付加されている。第１系統のビット列Ａ_１は、ＰＡＭ８の符号を決定するビットであり、マーク率が１／２から有意に乖離しない限り、振幅分布には影響しない非振幅ビット列である。

図５の説明に戻る。ステップＳ１０２に示す整形処理が終わると、信号整形装置１００Ａのシンボルマッピング部１３０は、シンボルマッピング処理を行ってシンボル系列を出力する（ステップＳ１０３）。送信装置１０は、信号整形装置１００Ａが生成したシンボル系列を受信装置３０に伝送する（ステップＳ１０４）。

受信装置３０の整形終端装置３００Ａが、シンボル系列を受信すると、尤度生成部３１０は、受信したシンボル系列と雑音分散とを用いて、尤度を生成する（ステップＳ１０５）。尤度生成部３１０は、選択情報の対数尤度比Ｌ＿ＯＨと、系統ごとの尤度とを求める。また尤度生成部３１０は、選択情報の対数尤度比Ｌ＿ＯＨを補正して補正後の対数尤度比Ｌ＿ＯＨＮを求める。具体的には、ｃ＿Ｎを０より大きい正規化ファクタとするとき、尤度生成部３１０は、Ｌ＿ＯＨ＞ｃ＿Ｎである場合、Ｌ＿ＯＨＮ＝１と補正し、Ｌ＿ＯＨ＜−ｃ＿Ｎである場合、Ｌ＿ＯＨＮ＝−１と補正し、それ以外である場合、Ｌ＿ＯＨＮ＝Ｌ＿ＯＨ／ｃ＿Ｎと補正する。なお、雑音分散は、固定値を用いてもよいし、最適値を探索する、既知信号を拡散させて整形信号と混在して伝送させて、信号対雑音比の検出結果を用いて、雑音分散を求めるなどの方法を用いることができる。

整形終端部３２０は、誤り訂正復号前の受信シンボルの整形終端処理を実行して、信号を整形前の状態に戻す（ステップＳ１０６）。整形終端部３２０は、尤度生成部３１０が生成した尤度を用いて、整形終端処理を行う。具体的には、整形終端部３２０は、第１系統および第３系統の受信シンボルは、整形処理の対象でないため、第１系統および第３系統に対して整形終端処理を行わない。整形終端部３２０は、第２系統の受信シンボルと、第２系統の尤度Ｌ２Ｓとに基づいて、第２系統の整形終端後の対数尤度比Ｌ２＝Ｌ２Ｓ×Ｌ＿ＯＨＮを求める。

誤り訂正復号部３３０は、入力された信号を誤り訂正復号する（ステップＳ１０７）。

以上説明したように、本実施の形態１によれば、整形処理は、複数の系統のビット列を予め定められた長さに区切ったブロックに対して行われる。具体的には、複数の系統のうち少なくとも１つの系統のビット列を全反転処理した候補ブロックと、全反転処理を行わない候補ブロックとが生成されて、これらの候補ブロックの中から送信する整形ブロックが選択される。このため、二次元変調信号に整形処理を行うよりも簡易な構成で信号を整形して、伝送中の雑音耐力を向上させることが可能になる。したがって、データ伝送速度を向上させることが可能である。

データ伝送速度を向上させるために、ボーレートの高速化、変調多値度の向上など様々な方法が提案されている。信号整形技術は、変調多値度を向上させたときの実際のデータ伝送速度とシャノン限界との差異を埋めるものであり、この差異は、雑音の影響などに起因して生じている。雑音の影響を抑制してもその効果は最大でπｅ／６（１．５３ｄＢ）であるため、この改善のために極端に大きな処理複雑度を要求することは合理的でない。整形効率と処理複雑度は通常トレードオフとなるため、実装上の課題となる。したがって、改善効果に見合った簡易な構成で雑音耐力を向上させることが重要である。

また、整形ブロックの選択結果を示す選択情報は、整形ブロックの非振幅ビットに割り当てられる。このため、送信する信号の振幅に影響を与えることなく、選択情報を整形ブロックに付加して伝送することが可能になる。

実施の形態２．
上記の実施の形態１では、信号整形処理を誤り訂正符号化よりも後に行って、誤り訂正復号よりも前に終端する順連接の処理を行う例について説明した。本実施の形態２では、信号整形処理を誤り訂正符号化よりも前に行って、誤り訂正復号よりも後に終端する逆連接の処理を行う例について説明する。以下、実施の形態１と同様の部分は同じ符号を付することにより説明を省略して、実施の形態１と異なる部分を主に説明する。

図９は、本発明の実施の形態２にかかる信号整形装置１００Ｂの構成を示す図である。信号整形装置１００Ｂは、整形処理部１２０と、誤り訂正符号化部１１０と、シンボルマッピング部１３０とを有する。信号整形装置１００Ｂにおいては、整形処理部１２０の出力が誤り訂正符号化部１１０に入力され、誤り訂正符号化部１１０の出力がシンボルマッピング部１３０に入力される。このため、誤り訂正符号化部１１０は、整形処理後の信号に対して誤り訂正符号化することになり、シンボルマッピング部１３０は、誤り訂正符号化後の信号に対してシンボルマッピング処理をすることになる。

図１０は、本発明の実施の形態２にかかる整形終端装置３００Ｂの構成を示す図である。整形終端装置３００Ｂは、尤度生成部３１０と、誤り訂正復号部３３０と、整形終端部３２０とを有する。整形終端装置３００Ｂにおいては、尤度生成部３１０の出力信号が誤り訂正復号部３３０に入力され、誤り訂正復号部３３０の出力信号が整形終端部３２０に入力される。このため、誤り訂正復号部３３０は、尤度生成後の信号を誤り訂正復号化することになり、整形終端部３２０は、誤り訂正復号後の信号を整形終端処理することになる。

図１１は、本発明の実施の形態２にかかる整形信号伝送システムの動作を示すフローチャートである。信号整形装置１００Ｂの整形処理部１２０は、入力された信号の整形処理を行う（ステップＳ１０２）。整形処理が行われた後、誤り訂正符号化部１１０は、信号を誤り訂正符号化する（ステップＳ１０１）。誤り訂正符号化が行われた後、シンボルマッピング部１３０は、シンボルマッピング処理を行う（ステップＳ１０３）。その後、生成されたシンボル系列は受信装置３０の整形終端装置３００Ｂに伝送される（ステップＳ１０４）。整形終端装置３００Ｂの尤度生成部３１０は、受信したシンボル系列に基づいて、尤度を生成する（ステップＳ１０５）。誤り訂正復号部３３０は、尤度が生成された信号に対して誤り訂正復号する（ステップＳ１０７）。以上の処理については、処理を行う順番が異なるだけで実施の形態１と同様の動作を行うため詳細な説明は省略する。上記のような逆連接の処理を行う場合、上述の通り、整形終端部３２０に入力される信号は、誤り訂正復号後の信号となる。このため、整形終端部３２０は、選択情報の値が０の場合、該当する整形ブロックには何も処理をせず、選択情報の値が１の場合、該当する整形ブロックの第２系統を全て論理反転することで、整形前のビット列Ａを得る整形終端処理を行う（ステップＳ２０６）。

以上説明したように、本発明の実施の形態２によれば、信号整形処理を誤り訂正符号化よりも後に行って、誤り訂正復号よりも前に終端する順連接の場合だけでなく、信号整形処理を誤り訂正符号化よりも前に行って、誤り訂正復号よりも後に終端する逆連接の場合であっても、信号を整形して伝送し、受信側にて整形前の状態に戻すことができる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３にかかる整形信号伝送システム１の構成は、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。実施の形態３では、選択情報Ｓに加えて、選択情報Ｓの誤り検出用のパリティビットである検出情報Ｐを整形ブロックに付加する点が実施の形態１と異なる。

図１２は、本発明の実施の形態３に係る信号整形装置１００が付加する検出情報Ｐを示す図である。図１２に示す例では、１番目のブロックＢＬ１でｔｙｐｅ１、２番目のブロックＢＬ２でｔｙｐｅ２、３番目のブロックＢＬ３でｔｙｐｅ２、４番目のブロックＢＬ４でｔｙｐｅ１の候補ブロックが選択されている。このため、ブロックＢＬ１の選択情報Ｓ１の値は「０」であり、ブロックＢＬ２の選択情報Ｓ２の値は「１」であり、ブロックＢＬ３の選択情報Ｓ３の値は「１」であり、ブロックＢＬ４の選択情報Ｓ４の値は「０」となっている。図１２には、検出情報Ｐとして、選択情報Ｓの論理反転を用いる例が示されている。この場合、ブロックＢＬ１の検出情報Ｐ１の値は「１」であり、ブロックＢＬ２の検出情報Ｐ２の値は「０」であり、ブロックＢＬ３の検出情報Ｐ３の値は「０」であり、ブロックＢＬ４の検出情報Ｐ４の値は「１」となる。

検出情報Ｐが用いられる場合、尤度生成部３１０は、選択情報Ｓの対数尤度比と検出情報Ｐの対数尤度比とを合成して用いることができる。選択情報Ｓの対数尤度比をＬ＿ＯＨ１として、検出情報Ｐの対数尤度比をＬ＿ＯＨ２とした場合、Ｌ＿ＯＨ＝Ｌ＿ＯＨ１−Ｌ＿ＯＨ２とすることができる。

本実施の形態３の方法は、順連接の処理を行う際に用いるのが望ましい。また、上記の方法は、１ブロックの長さＮが小さい場合、冗長な処理が増える割に、選択情報Ｓが誤った場合の影響は限定的であるため、Ｎが８以上の場合に用いることが望ましい。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４にかかる整形信号伝送システム１の構成は、実施の形態２と同様であるため説明を省略する。本実施の形態４にかかる送信装置１０は、信号整形装置１００Ｂが候補ブロックを生成する方法が実施の形態２と異なるため、以下、実施の形態２と異なる部分を主に説明する。

生成部１２１は、Ｍ系列を巡回シフトして７つのＭ系列を生成して、第２系統の入力するビット列Ａ_２と、７段のＭ系列との排他的論理和をとり、７つの候補ブロックを生成する。また、生成部１２１は、Ｍ系列との排他的論理和演算をしない場合を含めて、８つの候補ブロックを取得することができる。算出部１２２は、重みとして、それぞれの候補ブロックに含まれる第２系統のビット列Ａ_２における論理１の出現数を算出する。選択部１２３は、算出された出現数が３．５から最も乖離している候補ブロックを送信する整形ブロックとして選択する。選択部１２３は、さらに、選択された候補ブロックの第２系統のビット列Ａ_２における論理１の出現数が４以上である場合、論理１の出現数が４以上である候補ブロックの第２系統のビット列を全て論理反転処理する。付加部１２４は、８つの候補ブロックのうち選択部１２３による選択結果を示す選択情報を３ビットで生成して整形ブロックに付加する。また付加部１２４は、選択部１２３によって第２系統のビット列を論理反転処理したか否かを示す選択情報を１ビットで生成して整形ブロックに付加する。この場合、選択情報は合計４ビットとなる。第２系統の論理１の数を減らすことにより、整形ブロックに含まれるシンボルの平均電力を低下させることが可能になる。上述の方法は、１ブロック当たりの選択情報のビット数が多く、選択情報が誤った場合の影響が大きいため、逆連接の処理を行う場合に本実施の形態４の技術を適用することが望ましい。

整形終端装置３００Ｂの整形終端部３２０は、まず論理反転処理したか否かを示す１ビットの選択情報に対して、実施の形態２において図１１を用いて説明した方法と同様に整形終端処理を行う。続いて整形終端部３２０は、排他的論理和演算に関する３ビットの選択情報に対して、該当するＭ系列との排他的論理和演算を行う。なお、選択された候補ブロックが、排他的論理和演算を行わなかった候補ブロックであった場合、整形終端部３２０は排他的論理和演算を行わない。

以上説明した本発明の実施の形態４に係る整形信号伝送システム１においても、二次元変調信号に整形処理を行うよりも簡易な構成で信号を整形して、伝送中の雑音耐力を向上させることが可能になる。

なお、上記の実施の形態４において、選択部１２３は、論理１の出現数が最小となる候補ブロックを選択してもよい。論理１の出現数が最小となる候補ブロックを選択する場合、通常、選択された候補ブロックにおいて第２系統のビット列の論理１の出現数は３以下となるため、全論理反転処理を行わなくてもよい。

実施の形態５．
本発明の実施の形態５にかかる整形信号伝送システム１の構成は、実施の形態２と同様であるため説明を省略する。本実施の形態５にかかる送信装置１０は、信号整形装置１００Ｂが候補ブロックを生成する方法が実施の形態２と異なるため、以下、実施の形態２と異なる部分を主に説明する。

生成部１２１は、第２系統のビット列Ａ_２および第３系統のビット列Ａ_３で構成する長さ８の４元シンボル系列を生成する。また、生成部１２１は、１５段のＭ系列の末尾に０を加えた長さ１６の系列を、長さ８の２つの系列に分けて、それぞれを組み合わせて長さ８の４元数列を構成し、参照系列であるシンボルスクランブル系列を生成する。生成部１２１は、入力するビット列Ａ_２およびＡ_３から構成された４元シンボル系列と、参照系列との和について、４の剰余を求めるビットスクランブル処理を行う。生成部１２１は、参照系列を巡回シフトして少なくとも８通りの参照系列について、上記のビットスクランブル処理を行って、ビットスクランブル処理の結果を候補ブロックとする。選択部１２３は、８通りの候補ブロックから重みが最小となる候補ブロックを送信する整形ブロックとして選択する。付加部１２４は、選択部１２３の選択結果を３ビットの選択情報として整形ブロックに付加する。

実施の形態６．
本発明の実施の形態６にかかる整形信号伝送システム１の構成は、実施の形態１または２と同様であるため説明を省略する。本実施の形態６に係る送信装置１０は、信号整形装置１００の生成部１２１が候補ブロックを生成する方法が実施の形態１および２と異なる。

１ブロックの長さＮ＝１５とした場合、生成部１２１は、長さ１５の系列のうち、要素が全て０である１通りの系列と、１つの要素が１であって他の要素が全て０である１５通りの系列とを生成して、第２系統のビット列Ａ_２を生成した系列と入れ替えたものを候補ブロックとする。１６通りの系列には４ビットを割り当てて、入力を４ビットとし、１６通りのいずれかの系列に割り当てる。例えば、入力を１６進表記した際に０となる場合、全零系列を割り当てて、入力を１６進表記した際に１〜１５となる場合、それぞれ単独１系列の論理１のポジションに対応させることができる。これにより、第２系統の論理１の数を減らすことが可能であり、整形ブロックに含まれるシンボルの平均電力を低下させ、伝送中の雑音耐力を向上させることが可能になる。

実施の形態７．
信号整形装置１００は、上記の実施の形態１〜６で説明した整形方法のいずれか１つだけでなく、複数を組み合わせて用いることもできる。上記の実施の形態１〜６では、第２系統のビット列Ａ_２について予め定められた処理を行って候補ブロックを生成したが、第３系統のビット列Ａ_３について予め定められた処理を行ってもよい。この場合、伝送する信号の振幅の絶対値が小さい値をとる確率が高まり、より伝送中の雑音耐力を向上させることが可能になる。

実施の形態８．
上記の実施の形態１〜７では、伝送路２０を伝送される信号は電気信号であってもよく、特に限定されていなかったが、本実施の形態８では、整形後の電気信号を光信号に変換して伝送する光伝送システムにおいて、本発明の技術を適用した例について説明する。

図１３は、本発明の実施の形態８に係る整形信号伝送システム２の構成を示す図である。整形信号伝送システム２は、光信号を伝送するシステムであり、光送信装置１１と、光伝送路２１と、光受信装置３１とを有する。

光送信装置１１は、信号整形装置１００と、光源１４１と、光変調器１４２と、変調器ドライバ１４３と、デジタルアナログ変換器１４４とを有する。信号整形装置１００は、上記実施の形態１〜７のいずれか１つに係る信号整形装置１００のうち順連接の処理を行う信号整形装置１００Ａである。光源１４１は、光信号を生成するための光を出射する。光変調器１４２は、光源１４１が出射した光を変調して光信号を生成し、生成した光信号を光伝送路２１に出力する。変調器ドライバ１４３は、信号整形装置１００が生成する電気信号である一次元変調信号に基づいて、光変調器１４２を駆動させる。デジタルアナログ変換器１４４は、信号整形装置１００が生成するデジタルの電気信号をアナログの電気信号に変換して変調器ドライバ１４３に入力する。上記の構成により、光送信装置１１は、信号整形装置１００が生成した電気信号から光信号を生成して光伝送路２１に出力することができる。

光伝送路２１は、光送信装置１１と光受信装置３１とを接続し、光信号を伝送する伝送路である。光伝送路２１は、光ファイバ２１１と、光増幅器２１２と、波長選択スイッチ２１３とを含む。光送信装置１１が出力した光信号は、光伝送路２１を介して光受信装置３１に伝送される。

光受信装置３１は、光源３１１と、コヒーレントレシーバ３１２と、アナログデジタル変換器３１３と、整形終端装置３００とを有する。光源３１１は、中心周波数が受信する変調光と一致する局部発振光を出射する。コヒーレントレシーバ３１２は、光源３１１が出射した局部発振光と、光伝送路２１から受信する変調光とを干渉させて、電気信号に変換する。アナログデジタル変換器３１３は、コヒーレントレシーバ３１２が受信した電気信号をデジタル信号に変換して整形終端装置３００に入力する。整形終端装置３００は、上記の実施の形態１〜７のいずれか１つに係る整形終端装置３００のうち順連接の処理を行う整形終端装置３００Ａである。

図１４は、図１３に示す整形信号伝送システム２の動作を示すフローチャートである。まず光送信装置１１の誤り訂正符号化部１１０は、誤り訂正符号化処理を行って処理後の信号を出力する（ステップＳ１０１）。そして、整形処理部１２０は、誤り訂正符号化部１１０が出力した信号を整形処理して整形処理後の信号を出力する（ステップＳ１０２）。シンボルマッピング部１３０は、整形処理部１２０が出力した信号にシンボルマッピング処理を行って、一次元変調信号である電気信号を出力する（ステップＳ１０３）。

シンボルマッピング部１３０から出力された電気信号は、デジタルアナログ変換器１４４においてアナログの電気信号に変換された後、変調器ドライバ１４３に入力される。変調器ドライバ１４３が、入力された電気信号に基づいて、光変調器１４２を駆動して、光源１４１が出射した光を光変調器１４２が変調することによって、光信号が生成される（ステップＳ３０１）。これにより、光送信装置１１から光信号が出力されることになる。

光送信装置１１から出力された光信号は、光伝送路２１を伝送される（ステップＳ３０２）。光受信装置３１のコヒーレントレシーバ３１２は、光源３１１が出射する光を用いて、受信した光信号と光源３１１が出射する光とを干渉させ、コヒーレント検波を行って光信号を電気信号に変換して出力する光受信処理を行う（ステップＳ３０３）。コヒーレントレシーバ３１２が生成したアナログの電気信号は、アナログデジタル変換器３１３によりデジタル信号に変換されて、整形終端装置３００に入力される。

整形終端装置３００の尤度生成部３１０は、尤度生成処理を行って処理後の信号を出力する（ステップＳ１０５）。整形終端部３２０は、尤度生成部３１０が出力した信号に整形終端処理を行って、処理後の信号を出力する（ステップＳ１０６）。誤り訂正復号部３３０は、整形終端部３２０が出力した信号を誤り訂正復号する（ステップＳ１０７）。

なお、図１４の説明において、図５と同様の動作については同じ符号を用いて詳細な説明を省略している。また、本発明の特徴に直接関係しない部分については説明を省略しているが、例えば、光送信装置１１は、信号スペクトル整形、振幅調整、スキュー調整、電気信号の増幅処理などの信号処理を行ってもよい。また光伝送路２１では、波長合分波、光増幅、方路選択などの信号処理が行われてもよい。光受信装置３１は、波形歪み補償、適応直交偏波分離、クロック再生、搬送波再生などの信号処理を行ってもよい。

整形した一次元変調信号を偏波多重ＩＱ信号に変換する方法としては、様々な方法が考えられる。図１５は、一次元変調信号を偏波多重ＩＱ信号に変換する方法の第１の例を示す図である。図１５に示す例では、４つの整形ＰＡＭシンボルをそれぞれ水平偏波Ｉ軸（ＸＩ）、水平偏波Ｑ軸（ＸＱ）、垂直偏波Ｉ軸（ＹＩ）、垂直偏波Ｑ軸（ＹＱ）に割り当てている。図１６は、一次元変調信号を偏波多重ＩＱ信号に変換する方法の第２の例を示す図である。図１６に示す例では、１つの整形ＰＡＭシンボルを、水平偏波Ｉ軸、水平偏波Ｑ軸、垂直偏波Ｉ軸および垂直偏波Ｑ軸に跨って割り当てている。一次元変調信号を偏波多重ＩＱ信号に変換する方法は、図１５および図１６に示す例に限られない。例えば、整形ＰＡＭシンボルを偏波間では跨らせずに、Ｉ／Ｑ軸間でのみ跨らせるように整形ＰＡＭシンボルを割り当ててもよいし、時間方向で分散させて整形ＰＡＭシンボルを配置することもできる。選択情報については、水平偏波Ｉ軸、水平偏波Ｑ軸、垂直偏波Ｉ軸、垂直偏波Ｑ軸のいずれかに偏らずに均等に割り当てることが望ましい。本発明の技術を光伝送システムに適用することで、伝送中に生じる非線形光学効果の影響も抑制することが可能である。

実施の形態９．
図１７は、本発明の実施の形態９に係る整形信号伝送システム２の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態９に係る整形信号伝送システム２の構成は、実施の形態８と同様であり、信号整形装置１００が逆連接の処理を行う信号整形装置１００Ｂであり、整形終端装置３００が逆連接の処理を行う整形終端装置３００Ｂである点が実施の形態８と異なる。

信号整形装置１００Ｂの整形処理部１２０は、整形処理を行って処理後の信号を出力する（ステップＳ１０２）。誤り訂正符号化部１１０は、整形処理部１２０が出力した信号を誤り訂正符号化して、処理後の信号を出力する（ステップＳ１０１）。シンボルマッピング部１３０は、誤り訂正符号化部１１０が出力した信号をシンボルマッピング処理して処理後の信号を出力する（ステップＳ１０３）。

光源１４１および光変調器１４２は、光信号生成処理を行って処理後の光信号を出力する（ステップＳ３０１）。光伝送路２１は、出力された光信号を光受信装置３１まで伝送する（ステップＳ３０２）。光受信装置３１の光源３１１、コヒーレントレシーバ３１２およびアナログデジタル変換器３１３が光受信処理を行うと、処理後の信号を整形終端装置３００Ｂに入力する（ステップＳ３０３）。

整形終端装置３００Ｂの尤度生成部３１０は、尤度生成処理を行って処理後の信号を出力する（ステップＳ１０５）。誤り訂正復号部３３０は、尤度生成部３１０が出力した信号を誤り訂正復号して、処理後の信号を出力する（ステップＳ１０７）。整形終端部３２０は、誤り訂正復号部３３０が出力した信号を整形終端処理する（ステップＳ１０６）。

なお、図１７に示す各動作は、上記の実施の形態１〜８において既に説明済みであるため、詳細な説明は省略する。上記のように、光信号伝送システムにおいても、逆連接の処理を行う整形信号伝送システム２を構成することが可能である。

図１８および図１９は、図１に示す送信装置１０および図１３に示す光送信装置１１を実現するためのハードウェア構成を示す図である。図１に示す送信装置１０の機能は、送信機４０１および処理回路４０２により実現することができる。送信装置１０の送信処理機能は、送信機４０１により実現することができ、送信装置１０の有する信号整形装置１００の機能は、処理回路４０２により実現することができる。すなわち、送信装置１０は、送信する信号を誤り訂正符号化し、整形処理を行い、シンボルマッピング処理を行う処理回路を備える。処理回路４０２は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリ４０４に格納されるコンピュータプログラムを実行するプロセッサ４０３およびメモリ４０４であってもよい。プロセッサ４０３は、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、またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）などであってもよい。

処理回路４０２が専用のハードウェアである場合、処理回路４０２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）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。信号整形装置１００の誤り訂正符号化部１１０、整形処理部１２０およびシンボルマッピング部１３０の各部の機能それぞれを処理回路４０２で実現してもよいし、各部の機能をまとめて処理回路４０２で実現してもよい。

処理回路４０２がプロセッサ４０３およびメモリ４０４の場合、信号整形装置１００の誤り訂正符号化部１１０、整形処理部１２０およびシンボルマッピング部１３０の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ４０４に格納される。処理回路４０２は、プロセッサ４０３がメモリ４０４に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、送信装置１０は、処理回路４０２により実行されるときに、送信する信号を誤り訂正符号化し、整形処理を行い、シンボルマッピング処理を行うためのコンピュータプログラムを格納するメモリ４０４を備える。また、これらのプログラムは、信号整形装置１００の行う手順および方法をコンピュータに実行させるためのであるともいえる。

メモリ４０４は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、およびＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などである。

なお、信号整形装置１００の誤り訂正符号化部１１０、整形処理部１２０およびシンボルマッピング部１３０の機能は、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。

このように、処理回路４０２は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

図１３に示す光送信装置１１は、送信機４０１と、処理回路４０２とにより実現することができる。光送信装置１１の光源１４１、光変調器１４２および変調器ドライバ１４３は、送信機４０１である。この場合、送信機４０１は、光信号を出力する光送信機である。なお、光送信装置１１の信号整形装置１００については、上記の送信装置１０の場合と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図２０および図２１は、図１に示す受信装置３０および図１３に示す光受信装置３１を実現するためのハードウェア構成を示す図である。図１に示す受信装置３０は、受信機４０５および処理回路４０２により実現することができる。また図１３に示す光受信装置３１は、受信機４０５および処理回路４０２により実現することができる。光源３１１、コヒーレントレシーバ３１２およびアナログデジタル変換器３１３は、受信機４０５である。この場合、受信機４０５は、光信号を受信する光受信機である。

なお信号整形装置１００および整形終端装置３００は、集積回路の内部機能の１つであってもよい。

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。

１，２ 整形信号伝送システム、１０ 送信装置、１１ 光送信装置、２０ 伝送路、２１ 光伝送路、３０ 受信装置、３１ 光受信装置、１００，１００Ａ，１００Ｂ 信号整形装置、１１０ 誤り訂正符号化部、１２０ 整形処理部、１２１ 生成部、１２２ 算出部、１２３ 選択部、１２４ 付加部、１３０ シンボルマッピング部、１４１，３１１ 光源、１４２ 光変調器、１４３ 変調器ドライバ、１４４ デジタルアナログ変換器、２１１ 光ファイバ、２１２ 光増幅器、２１３ 波長選択スイッチ、３００，３００Ａ，３００Ｂ 整形終端装置、３１０ 尤度生成部、３１２ コヒーレントレシーバ、３１３ アナログデジタル変換器、３２０ 整形終端部、３３０ 誤り訂正復号部、４０１ 送信機、４０２ 処理回路、４０３ プロセッサ、４０４ メモリ、４０５ 受信機、ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３，ＢＬ４ ブロック、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 選択情報、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ 検出情報。

Claims (21)

1. 複数の系統のビット列を予め定められた長さに区切ったブロックに、複数の種類の予め定められた処理を行って、送信する整形ブロックの候補である複数の候補ブロックを生成する生成部と、
   前記候補ブロックに含まれる複数のビットを一次元変調シンボルに変換したときの前記一次元変調シンボルの重みを前記候補ブロック単位で算出する算出部と、
   複数の前記候補ブロックの中から、前記重みに基づいて前記整形ブロックを選択する選択部と、
   選択結果を示す選択情報を前記整形ブロックに付加する付加部と、
   前記整形ブロックに含まれる複数のビットを前記一次元変調シンボルに変換して一次元変調信号を生成するシンボルマッピング部と、
   を備えることを特徴とする信号整形装置。
2. 前記生成部は、前記予め定められた処理として、少なくとも１つの系統のビット列を全反転処理し、前記全反転処理したブロックと、前記全反転処理を行わないブロックとを前記候補ブロックとすることを特徴とする請求項１に記載の信号整形装置。
3. 前記生成部は、前記予め定められた処理として、少なくとも１つの系統のビット列に、ビットスクランブル処理を行って複数の前記候補ブロックを生成することを特徴とする請求項１または２に記載の信号整形装置。
4. 前記生成部は、Ｍ系列を巡回シフトして生成する複数の参照系列を用いて、前記複数の系統のうち１つの系統のビット列に前記ビットスクランブル処理を行うことを特徴とする請求項３に記載の信号整形装置。
5. 前記生成部は、前記複数の系統のうちの２以上の系統のビット列に前記ビットスクランブル処理を行うことを特徴とする請求項３に記載の信号整形装置。
6. 前記生成部は、複数のＭ系列を巡回シフトした系列を組み合わせて生成する複数の参照系列を用いて、前記ビットスクランブル処理を行うことを特徴とする請求項５に記載の信号整形装置。
7. 前記重みは、前記シンボルの電力、前記電力の平方根、前記電力の二乗、または、複数の前記系統のうち予め定められた系統のビット列に含まれる論理１の数のいずれか１つであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の信号整形装置。
8. 前記重みは、前記シンボルの電力、前記電力の平方根、前記電力の二乗、または、複数の前記系統のうち予め定められた系統のビット列に含まれる論理１の数のいずれか１つの、任意の参照値からの距離であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の信号整形装置。
9. 前記付加部は、前記選択情報に加えて、前記選択情報の誤り検出用の検出情報をさらに前記整形ブロックに付加することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の信号整形装置。
10. 前記検出情報は、前記選択情報を論理反転させたビットであることを特徴とする請求項９に記載の信号整形装置。
11. 前記複数の系統のビット列は、前記一次元変調信号の振幅を示す振幅ビット列と、前記振幅ビット列以外の非振幅ビット列とを含み、
    前記付加部は、前記非振幅ビット列に前記選択情報を付加することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の信号整形装置。
12. 前記選択部は、前記重みが最小となる前記候補ブロックを選択し、前記重みが最小となる前記候補ブロックが複数存在する場合、前記重みが最小となる前記候補ブロックの中で選択結果の偏りに基づいて前記候補ブロックを選択することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の信号整形装置。
13. 前記生成部は、少なくとも１つの系統のビット列を、要素の全てが論理０で構成されるビット列、または１つの要素が論理１であってその他の要素が論理０であるビット列に変換して前記候補ブロックを生成することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の信号整形装置。
14. 前記生成部は、１つの前記候補ブロックを生成するために複数の種類の前記予め定められた処理を行うことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の信号整形装置。
15. 請求項１から１４のいずれか１項に記載の信号整形装置が整形した前記整形ブロックを整形前の状態に戻す整形終端処理を行う整形終端装置であって、
    前記整形ブロックに含まれる前記選択情報に基づいて、前記整形ブロックを整形前の状態に戻す整形終端部、
    を備えることを特徴とする整形終端装置。
16. 請求項９または請求項１０に記載の信号整形装置が整形した前記整形ブロックを整形前の状態に戻す整形終端処理を行う整形終端装置であって、
    前記整形ブロックに含まれる前記選択情報と前記検出情報とを尤度合成して前記選択結果を回復し、回復した前記選択結果用いて、前記整形ブロックを整形前の状態に戻すことを特徴とする整形終端装置。
17. 受信した前記整形ブロックの尤度を生成する尤度生成部をさらに備え、
    前記選択結果の尤度が予め定められた値よりも低い場合、前記整形ブロックを整形前の状態に戻して生成されるブロックの尤度を低下させることを特徴とする請求項１５または１６に記載の整形終端装置。
18. 前記尤度生成部は、前記整形ブロックの伝送に混在して間欠的に伝送される既知信号の受信雑音分散を用いて、前記整形ブロックの尤度を生成することを特徴とする請求項１７に記載の整形終端装置。
19. 複数の系統のビット列を予め定められた長さに区切ったブロックに、複数の種類の予め定められた処理を行って、送信する整形ブロックの候補である複数の候補ブロックを生成するステップと、
    前記候補ブロックに含まれる複数のビットを一次元変調シンボルに変換したときの前記一次元変調シンボルの重みを前記候補ブロック単位で算出するステップと、
    複数の前記候補ブロックの中から、前記重みに基づいて前記整形ブロックを選択するステップと、
    選択結果を示す選択情報を前記整形ブロックに付加するステップと、
    前記整形ブロックに含まれる複数のビットを前記一次元変調シンボルに変換して一次元変調信号を生成するステップと、
    を含むことを特徴とする信号整形方法。
20. 請求項１９に記載の信号整形方法を含む光伝送方法であって、
    電気信号を誤り訂正符号化するステップと、
    誤り訂正符号化後の前記電気信号を用いて、複数の前記候補ブロックを生成するステップと、
    前記整形ブロックを選択するステップと、
    前記選択情報を付加するステップと、
    前記一次元変調信号を生成するステップと、
    前記一次元変調信号を光信号に変換するステップと、
    生成した光信号を伝送するステップと、
    伝送後の光信号を電気信号に変換するステップと、
    電気信号の尤度を求めるステップと、
    尤度生成後の信号に対して整形終端処理を行うステップと、
    整形終端後の信号に対して誤り訂正復号を行うステップと、
    を含むことを特徴とする光伝送方法。
21. 請求項１９に記載の信号整形方法を含む光伝送方法であって、
    前記選択情報を付加するステップと、前記一次元変調信号を生成するステップとの間において、前記整形ブロックを誤り訂正符号化するステップと、
    前記一次元変調信号を光信号に変換するステップと、
    生成した光信号を伝送するステップと、
    伝送後の光信号を電気信号に変換するステップと、
    電気信号の尤度を求めるステップと、
    尤度生成後の信号に対して誤り訂正復号を行うステップと、
    誤り訂正復号後の信号に対して整形終端処理を行うステップと、
    を含むことを特徴とする光伝送方法。

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