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光传输装置和似然度生成电路的制作方法

2021-10-20 02:35:00 来源:中国专利 TAG:
1.本发明涉及实施软判定解码的光传输装置和光传输装置中使用的似然度生成电路。
背景技术
::2.近年来,伴随着发送数据的比特率上升,应用于光传输系统的调制方式正在不断多值化。进而,由于基于半导体制造工艺的微细化实现的大规模数字电路的实现、以及具有数十gsps(samplepersecond:采样/秒)的采样速度的超高速adc(analogdigitalconverter:模拟数据转换器)和dac(digitalanalogconverter:数字模拟转换器)的出现,能够生成和解调复杂的光信号。3.因此,已开发出64qam(quadratureamplitudemodulation:正交调幅)、128qam和256qam这样的在现有的光通信中无法实现的超多值的多值调制方式。4.在这些多值调制方式中,相位平面上的信号点的配置间隔较窄,为了实现要求的传输距离和信号速度,需要较高的信噪比snr(signalnoiseratio)。为了补偿该snr的不足,能够实现高速且得到较高的编码增益,但是,ldpc(lowdensityparitycheck:低密度奇偶校验)这样的强力的纠错编码的重要性进一步增加。因此,ldpc与其他纠错编码组合使用。5.在纠错编码中,针对利用1或0判断接收信息序列并进行解码的硬判定解码,作为强化性能的方法,存在还利用信号的模拟信息的软判定解码。在软判定解码中,根据接收信号的相位平面上的坐标,计算表示分配给信号点的比特的可靠度的似然度,实施纠错。6.在软判定解码中的似然度计算中,需要对量化后的多比特信息进行繁多的算术运算处理,在安装时电路规模增大。因此,以往采取如下方法:代替该繁多的算术运算处理,使用似然度计算中使用的运算式的近似化、保存预先运算出的似然度并将坐标作为输入而输出值的lut(lookuptable:查找表)等,由此削减电路规模(例如参照专利文献1)。7.在专利文献1记载的方法中,利用根据接收到的信号点在相位平面上的i(in‑phase:同相位)轴和q(quadrature‑phase:正交相位)轴进行了硬判定解码后的比特,检测存在接收信号点的坐标的相位平面上的象限。而且,在专利文献1记载的方法中,从一次性求出的似然度信息,基于其象限信息转换成最终的似然度信息。这样,在专利文献1中示出如下方法:将似然度的值根据接收信号点而变化的范围仅限定在包含硬判定阈值的相邻的信号点间,由此削减似然度生成电路的规模,实现小型化。8.现有技术文献9.专利文献10.专利文献1:国际公开第2008/038749号技术实现要素:11.发明要解决的课题12.但是,现有技术存在以下这样的课题。13.由于数字相干技术的出现,在光通信系统中,每1信道单位的传输容量超过1tbps的大容量化不断发展。其结果是,进行信号处理的数字电路的电路规模已接近lsi(largescaleintegration:大规模集成电路)集成的极限。14.此外,另一方面,由于数据中心等光通信系统的应用区域的扩大,要求利用同一lsi发送接收从qpsk(quadraturephaseshiftkeying:正交相移键控)到128qam这样的多种调制方式的信号。15.为了进行似然度生成而使用的lut被安装成,在电路上,将ram(randomaccessmemory:随机存取存储器)的接收信号坐标作为输入地址,蓄积针对该坐标的似然度作为ram的数据并进行输出。在使用lut的方式的电路削减方法中,在使针对多种调制方式的lut单独一致的情况下,特别是在超多值的调制方式中存在电路规模庞大这样的问题。16.本发明正是为了解决所述课题而完成的,其目的在于,得到光传输装置和似然度生成电路,能够抑制使用lut进行似然度生成时的电路规模的增大。17.用于解决课题的手段18.本发明的光传输装置具有:符号解映射部,其将接收信号转换成相位平面上的i轴分量的信号、q轴分量的信号以及连接i轴分量的信号和q轴分量的信号而成的信号;似然度生成电路,其根据由符号解映射部转换后的i轴分量的信号、q轴分量的信号以及连接i轴分量的信号和q轴分量的信号而成的信号,生成与接收信号有关的似然度;以及纠错解码部,其根据由似然度生成电路生成的似然度,对接收信号实施软判定解码,似然度生成电路具有:第1一维调制用查找表,其将i轴分量的信号作为自变量,输出第1似然度;第2一维调制用查找表,其将q轴分量的信号作为自变量,输出第2似然度;以及二维调制用查找表,其将连接i轴分量的信号和q轴分量的信号而成的信号作为自变量,生成第3似然度,纠错解码部根据第1似然度、第2似然度和第3似然度实施软判定解码。19.本发明的似然度生成电路具有:第1一维调制用查找表,其将把接收信号转换成相位平面上的信号而成的信号中的i轴分量的信号作为自变量,输出第1似然度;第2一维调制用查找表,其将把接收信号转换成相位平面上的信号而成的信号中的q轴分量的信号作为自变量,输出第2似然度;以及二维调制用查找表,其将把接收信号转换成相位平面上的信号而成的信号中的连接i轴分量的信号和q轴分量的信号而成的信号作为自变量,生成第3似然度。20.发明效果21.根据本发明,能够得到光传输装置和似然度生成电路,能够抑制使用lut进行似然度生成时的电路规模的增大。附图说明22.图1是本发明的实施方式1的128qam似然度生成电路的结构图。23.图2是示出在本发明的实施方式1中,128qam的信号点与被分配的比特的关系的星座图的一例。24.图3是示出在本发明的实施方式1中,128qam的编码比特0(b0)的接收信号点坐标的似然度值的图。25.图4是示出在本发明的实施方式1中,与128qam的编码比特0(b0)有关的信号点的i轴方向与似然度值的关系的图。26.图5是示出在本发明的实施方式1中,128qam的编码比特1(b1)的接收信号点坐标的似然度值的图。27.图6是示出在本发明的实施方式1中,与128qam的编码比特1(b1)有关的信号点的q轴方向与似然度值的关系的图。28.图7是示出在本发明的实施方式1中,128qam的编码比特2(b2)的接收信号点坐标的似然度值的图。29.图8是示出在本发明的实施方式1中,128qam的编码比特3(b3)的接收信号点坐标的似然度值的图。30.图9是示出在本发明的实施方式1中,128qam的编码比特4(b4)的接收信号点坐标的似然度值的图。31.图10是示出在本发明的实施方式1中,128qam的编码比特5(b5)的接收信号点坐标的似然度值的图。32.图11是示出在本发明的实施方式1中,128qam的编码比特6(b6)的接收信号点坐标的似然度值的图。33.图12是示出在本发明的实施方式1中,64qam的信号点与被分配的比特的关系的星座图。34.图13是示出在本发明的实施方式1中,64qam的编码比特b0(b0)的接收信号点坐标的似然度值的图。35.图14是示出在本发明的实施方式1中,64qam的编码比特b1(b1)的接收信号点坐标的似然度值的图。36.图15是示出在本发明的实施方式1中,64qam的编码比特b2(b2)的接收信号点坐标的似然度值的图。37.图16是示出在本发明的实施方式1中,64qam的编码比特b3(b3)的接收信号点坐标的似然度值的图。38.图17是示出在本发明的实施方式1中,64qam的编码比特b4(b4)的接收信号点坐标的似然度值的图。39.图18是示出在本发明的实施方式1中,64qam的编码比特b5(b5)的接收信号点坐标的似然度值的图。40.图19是本发明的实施方式1中的64qam似然度生成lut的结构图。41.图20是示出在本发明的实施方式1中,32qam的信号点与被分配的比特的关系的星座图。42.图21是示出在本发明的实施方式1中,32qam的编码比特b0(b0)的接收信号点坐标的似然度值的图。43.图22是示出在本发明的实施方式1中,32qam的编码比特b1(b1)的接收信号点坐标的似然度值的图。44.图23是示出在本发明的实施方式1中,32qam的编码比特b2(b2)的接收信号点坐标的似然度值的图。45.图24是示出在本发明的实施方式1中,32qam的编码比特b3(b3)的接收信号点坐标的似然度值的图。46.图25是示出在本发明的实施方式1中,32qam的编码比特b4(b4)的接收信号点坐标的似然度值的图。47.图26是本发明的实施方式1中的32qam似然度生成lut的结构图。48.图27是示出通过作为专用硬件的处理电路实现本发明的实施方式1的光传输装置的各功能的情况的结构图。49.图28是示出通过具有处理器和存储器的处理电路实现本发明的实施方式1的光传输装置的各功能的情况的结构图。具体实施方式50.下面,使用附图对本发明的光传输装置和似然度生成电路的优选实施方式进行说明。51.实施方式152.图1是本发明的实施方式1的128qam似然度生成电路的结构图。符号映射部12根据从纠错编码部11输出的编码比特决定相位平面上的坐标,发送被映射的信号。53.在符号解映射部14中,将通过传输路径信道13传输的信号转换成根据接收信号点坐标得到的6比特分辨率的i轴分量的信号、6比特分辨率的q轴分量的信号以及连接6比特分辨的i轴分量和q轴分量而成的信号。54.然后,6比特分辨率的i轴分量的信号被输入到一维调制用似然度生成lut15。此外,6比特分辨率的q轴分量的信号被输入到一维调制用似然度生成lut16。进而,连接6比特分辨的i轴分量和q轴分量而成的信号被输入到二维调制用似然度生成lut17。55.一维调制用似然度生成lut15将i轴分量的信号作为自变量,生成编码比特0(b0)的似然度。一维调制用似然度生成lut16将q轴分量的信号作为自变量,生成编码比特1(b1)的似然度。进而,二维调制用似然度生成lut17将连接i轴分量和q轴分量而成的信号作为自变量,生成编码比特2(b2)~编码比特6(b6)的似然度。56.即,一维调制用似然度生成lut15相当于为了生成第1似然度而使用的一维调制用查找表。此外,一维调制用似然度生成lut16相当于为了生成第2似然度而使用的一维调制用查找表。进而,二维调制用似然度生成lut17相当于为了生成第3似然度而使用的二维调制用查找表。57.此外,根据由符号解映射部14转换后的信号生成似然度的一维调制用似然度生成lut15、一维调制用似然度生成lut16和二维调制用似然度生成lut17这3个查找表相当于似然度生成电路。58.然后,纠错解码部18根据由包含3个查找表的似然度生成电路生成的各似然度值,实施软判定解码。59.图2是示出在本发明的实施方式1中,128qam的信号点与被分配的比特的关系的星座图的一例。如图2所示,128qam的信号点成为在相位平面上未配置成正方形的非矩形的星座。60.图3是示出在本发明的实施方式1中,128qam的编码比特0(b0)的接收信号点坐标的似然度值的图。图4是示出在本发明的实施方式1中,与128qam的编码比特0(b0)有关的信号点的i轴方向与似然度值的关系的图。星座的网格部分是似然度值为正的区域。编码比特0(b0)仅被分配给信号点的i轴方向,因此,能够通过仅利用单轴的坐标信息生成似然度的一维调制用lut进行处理。关于似然度值,接收信号点坐标的i轴的绝对值越大,则编码比特为1或0的似然度值越高。61.图5是示出在本发明的实施方式1中,128qam的编码比特1(b1)的接收信号点坐标的似然度值的图。图6是示出在本发明的实施方式1中,与128qam的编码比特1(b1)有关的信号点的q轴方向与似然度值的关系的图。星座的网格部分是似然度值为正的区域。62.编码比特1(b1)仅被分配给信号点的q轴方向,因此,与编码比特0同样,能够通过仅利用单轴的坐标信息生成似然度的一维调制用lut进行处理。关于似然度值,接收信号点坐标的q轴的绝对值越大,则编码比特为1或0的似然度值越高。63.图7是示出在本发明的实施方式1中,128qam的编码比特2(b2)的接收信号点坐标的似然度值的图。图8是示出在本发明的实施方式1中,128qam的编码比特3(b3)的接收信号点坐标的似然度值的图。图9是示出在本发明的实施方式1中,128qam的编码比特4(b4)的接收信号点坐标的似然度值的图。64.图10是示出在本发明的实施方式1中,128qam的编码比特5(b5)的接收信号点坐标的似然度值的图。进而,图11是示出在本发明的实施方式1中,128qam的编码比特6(b6)的接收信号点坐标的似然度值的图。65.星座的网格部分是似然度值为正的区域。这些编码比特被分配给信号点,使得仅利用i轴的信息或仅利用q轴的信息无法进行判定。因此,需要通过使用i轴和q轴的坐标信息生成似然度的二维调制用lut进行处理。66.图12是示出在本发明的实施方式1中,64qam的信号点与被分配的比特的关系的星座图。如图12所示,64qam的信号点成为在相位平面上配置成正方形的矩形的星座。67.图13是示出在本发明的实施方式1中,64qam的编码比特b0(b0)的接收信号点坐标的似然度值的图。图14是示出在本发明的实施方式1中,64qam的编码比特b1(b1)的接收信号点坐标的似然度值的图。图15是示出在本发明的实施方式1中,64qam的编码比特b2(b2)的接收信号点坐标的似然度值的图。68.图16是示出在本发明的实施方式1中,64qam的编码比特b3(b3)的接收信号点坐标的似然度值的图。图17是示出在本发明的实施方式1中,64qam的编码比特b4(b4)的接收信号点坐标的似然度值的图。进而,图18是示出在本发明的实施方式1中,64qam的编码比特b5(b5)的接收信号点坐标的似然度值的图。69.编码比特b0~b2仅被分配给信号点的i轴方向,因此,能够通过仅利用单轴的坐标信息生成似然度的一维调制用lut进行处理。另一方面,编码比特b3~b5仅被分配给信号点的q轴方向,因此,与编码比特b0~b2同样,能够通过仅利用单轴的坐标信息生成似然度的一维调制用lut进行处理。70.图19是本发明的实施方式1中的64qam似然度生成lut的结构图。根据接收信号点坐标得到的6比特分辨率的i轴分量被输入到一维调制用似然度生成lut121。另一方面,6比特分辨率的q轴分量被输入到一维调制用似然度生成lut122。71.而且,一维调制用似然度生成lut121根据6比特分辨率的i轴分量生成编码比特0(b0)、编码比特1(b1)和编码比特2(b2)的似然度。另一方面,一维调制用似然度生成lut122根据6比特分辨率的q轴分量生成编码比特3(b3)、编码比特4(b4)和编码比特5(b5)的似然度。72.图20是示出在本发明的实施方式1中,32qam的信号点与被分配的比特的关系的星座图。如图20所示,32qam的信号点成为在相位平面上未配置成正方形的非矩形的星座。73.图21是示出在本发明的实施方式1中,32qam的编码比特b0(b0)的接收信号点坐标的似然度值的图。图22是示出在本发明的实施方式1中,32qam的编码比特b1(b1)的接收信号点坐标的似然度值的图。图23是示出在本发明的实施方式1中,32qam的编码比特b2(b2)的接收信号点坐标的似然度值的图。74.图24是示出在本发明的实施方式1中,32qam的编码比特b3(b3)的接收信号点坐标的似然度值的图。进而,图25是示出在本发明的实施方式1中,32qam的编码比特b4(b4)的接收信号点坐标的似然度值的图。75.图21~图25中的网格部分示出似然度值为正的区域。如图21~图25所示,存在信号点,使得仅利用i轴的信息或仅利用q轴的信息无法进行判定。因此,需要通过使用i轴和q轴的坐标信息生成似然度的二维调制用lut进行处理。76.图26是本发明的实施方式1中的32qam似然度生成lut的结构图。连接根据接收信号点坐标得到的6比特分辨率的i轴分量和q轴分量而成的信号被输入到二维调制用似然度生成lut151。然后,二维调制用似然度生成lut151根据连接6比特分辨率的i轴分量和q轴分量而成的信号,生成编码比特0(b0)、编码比特1(b1)、编码比特2(b2)、编码比特3(b3)和编码比特4(b4)的似然度。77.32qam似然度生成lut和64qam似然度生成lut分别是与构成128qam似然度生成电路的一维调制用似然度生成lut和二维调制用似然度生成lut相同的结构。因此,32qam似然度生成电路和64qam似然度生成电路能够共同用作128qam似然度生成电路。78.换言之,在本实施方式1中,高阶的非矩形qam由一维调制用似然度生成电路和二维调制用似然度生成电路构成。通过采用这种结构,能够使低阶的非矩形qam和矩形qam中使用的似然度生成电路与高阶的非矩形qam中使用的似然度生成电路共同。其结果是,实现能够抑制使用lut进行似然度生成时的电路规模的增大的似然度生成电路。在采用8qam以上的非矩形多值调制方式的光传输装置中能够应用这种似然度生成电路。79.另外,上述实施方式1的光传输装置中的各功能通过处理电路来实现。实现各功能的处理电路可以是专用硬件,也可以是执行存储器中存储的程序的处理器。图27是示出通过作为专用硬件的处理电路1000实现本发明的实施方式1的光传输装置的各功能的情况的结构图。此外,图28是示出通过具有处理器2001和存储器2002的处理电路2000实现本发明的实施方式1的光传输装置的各功能的情况的结构图。80.在处理电路是专用硬件的情况下,处理电路1000例如是单一电路、复合电路、程序化的处理器、并行程序化的处理器、asic(applicationspecificintegratedcircuit:专用集成电路)、fpga(fieldprogrammablegatearray:现场可编程门阵列)或对它们进行组合而得到的部件。构成光传输装置的符号解映射部、似然度生成电路和纠错解码部中的各部的功能可以分别通过单独的处理电路1000来实现,各部的功能也可以统一通过处理电路1000来实现。81.另一方面,在处理电路是处理器2001的情况下,符号解映射部、似然度生成电路和纠错解码部中的各部的功能通过软件、固件或软件和固件的组合来实现。软件和固件被记作程序,存储于存储器2002。82.处理器2001读出并执行存储器2002中存储的程序,由此实现各部的功能。即,光传输装置具有存储器2002,该存储器2002用于存储在由处理电路2000执行时其结果是执行各处理步骤的程序。83.这些程序也可以说是使计算机执行上述各部的步骤或方法。这里,存储器2002例如是ram(randomaccessmemory:随机存取存储器)、rom(readonlymemory:只读存储器)、闪存、eprom(erasableprogrammablereadonlymemory:可擦除可编程只读存储器)、eeprom(electricallyerasableandprogrammablereadonlymemory:电可擦除可编程只读存储器)等非易失性或易失性半导体存储器。此外,磁盘、软盘、光盘、高密度盘、迷你盘、dvd等也是存储器2002。84.另外,关于上述各部的功能,也可以通过专用硬件实现一部分,通过软件或固件实现一部分。85.这样,处理电路能够通过硬件、软件、固件或它们的组合来实现上述各部的功能。86.标号说明87.11:纠错编码部;12:符号映射部;13:传输路径信道;14:符号解映射部;15:i轴分量一维调制似然度生成lut;16:q轴分量一维调制似然度生成lut;17:二维调制似然度生成lut;18:纠错解码部;121:i轴分量一维调制似然度生成lut;122:q轴分量一维调制似然度生成lut;151:二维调制似然度生成lut。当前第1页12当前第1页12
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