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技術 誤り訂正復号装置および誤り訂正復号方法

出願人 三菱電機株式会社
発明者 久保和夫吉田英夫宮田好邦
出願日 2012年3月15日 (8年9ヶ月経過) 出願番号 2012-058886
公開日 2013年9月26日 (7年3ヶ月経過) 公開番号 2013-192190
状態 特許登録済
技術分野 符号誤り検出・訂正
主要キーワード sumアルゴリズム デジタル通信装置 クライアント送信 内部演算 誤り訂正復号回路 演算性能 OTUフレーム 光送信信号
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2013年9月26日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

性能劣化を抑制した上で、回路規模の増大を抑えた、省回路規模の誤り訂正復号装置を得る。

解決手段

繰り返し数L回の誤り訂正復号処理を実施する誤り訂正復号装置であって、符号化されたデータを第1の復号アルゴリズムを用いて、繰り返し数L1回(L1は、L未満の整数)の誤り訂正復号処理を実施する第1の誤り訂正復号部と、第1の誤り訂正復号部により誤り訂正された後のデータに対して、第2の復号アルゴリズムを用いて、繰り返し数L2回(L2=L−L1の整数)の誤り訂正復号処理をさらに実施する第2の誤り訂正復号部とを備え、後段の第2の復号アルゴリズムとして、前段の第1の復号アルゴリズムよりも演算性能は劣るが省回路規模で実現できるアルゴリズムが採用される。

概要

背景

従来の誤り訂正装置では、誤り訂正符号化方式(FEC:Forward Error Correction(前方誤り訂正符号))として、LDPC(Low−Density Parity−Check)符号やターボ符号を用いた誤り訂正方法が提案されている(たとえば、特許文献1、特許文献2参照)。これらの誤り訂正符号で符号化されたデータを復号する際には、単一の復号アルゴリズムを繰り返し適用することで、誤り訂正性能を向上することが可能であった。

図4は、従来の復号方法に関する光伝送装置の構成を示した図である。図4(a)は、クライアント信号通信路に送信する経路を示している。この図4(a)において、マッピング101は、クライアント送信信号をOTU(Optical channel Transport Unit)フレームペイロードにマッピングする処理を行う。

OTUフレーム生成102は、フレーム同期保守制御に必要な情報を付加して、OTUフレームを生成する処理を行う。FECエンコーダ103は、OTUフレームに対して誤り訂正の符号化を行い、E/O(電気/光)104にて電気信号光信号に変換して光送信信号を通信路に出力する。

一方、図4(b)は、通信路から受信した光信号をクライアント側に送信する経路を示している。図4(b)において、O/E(光/電気)105は、通信路からの光受信信号を電気信号に変換し、FECデコーダ106にて、単一アルゴリズムにて復号処理を行う。OTUフレーム終端107は、復号されたOTUフレームのヘッダ終端処理を行い、デマッピング108にてOTUフレームのペイロードのデマッピング処理を行い、クライアント受信信号として出力する。

概要

性能劣化を抑制した上で、回路規模の増大を抑えた、省回路規模の誤り訂正復号装置を得る。繰り返し数L回の誤り訂正復号処理を実施する誤り訂正復号装置であって、符号化されたデータを第1の復号アルゴリズムを用いて、繰り返し数L1回(L1は、L未満の整数)の誤り訂正復号処理を実施する第1の誤り訂正復号部と、第1の誤り訂正復号部により誤り訂正された後のデータに対して、第2の復号アルゴリズムを用いて、繰り返し数L2回(L2=L−L1の整数)の誤り訂正復号処理をさらに実施する第2の誤り訂正復号部とを備え、後段の第2の復号アルゴリズムとして、前段の第1の復号アルゴリズムよりも演算性能は劣るが省回路規模で実現できるアルゴリズムが採用される。

目的

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、性能劣化を抑制した上で、回路規模の増大を抑えた、省回路規模の誤り訂正復号装置および誤り訂正復号方法を得ることを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

情報データにオーバヘッド誤り訂正符号とを付加して形成された伝送フレーム伝送する光通信システムにおいて、繰り返し数L回(Lは、2以上の整数)の誤り訂正復号処理を実施する誤り訂正復号装置であって、符号化されたデータを第1の復号アルゴリズムを用いて、繰り返し数L1回(L1は、L未満の整数)の誤り訂正復号処理を実施する第1の誤り訂正復号部と、前記第1の誤り訂正復号部により誤り訂正された後のデータに対して、第2の復号アルゴリズムを用いて、繰り返し数L2回(L2=L−L1の整数)の誤り訂正復号処理をさらに実施する第2の誤り訂正復号部とを備え、後段の前記第2の復号アルゴリズムとして、前段の前記第1の復号アルゴリズムよりも演算性能は劣るが省回路規模で実現できるアルゴリズムが採用されることを特徴とする誤り訂正復号装置。

請求項2

請求項1に記載の誤り訂正復号装置において、前記誤り訂正符号は、LDPC符号であり、前記第1の復号アルゴリズムは、ShuffledBPアルゴリズムに基づく繰り返し復号であることを特徴とする誤り訂正復号装置。

請求項3

請求項2に記載の誤り訂正復号装置において、前記第2の復号アルゴリズムは、巡回近似δ−minアルゴリズムに基づく繰り返し復号であることを特徴とする誤り訂正復号装置。

請求項4

請求項1に記載の誤り訂正復号装置において、前記誤り訂正符号は、LDPC符号であり、前記第1の復号アルゴリズムは、Sum−productアルゴリズムに基づく繰り返し復号であることを特徴とする誤り訂正復号装置。

請求項5

請求項4に記載の誤り訂正復号装置において、前記第2の復号アルゴリズムは、Min−sumアルゴリズム、NormarizedBP−basedアルゴリズム、OffsetBP−basedアルゴリズム、可変OffsetBP−basedアルゴリズムのいずれかであることを特徴とする誤り訂正復号装置。

請求項6

請求項1ないし5のいずれか1項に記載の誤り訂正復号装置において、前記第2の誤り訂正復号部における前記第2の復号アルゴリズムの内部演算中間値ビット幅は、前記第1の誤り訂正復号部における第1の復号アルゴリズムの内部演算中間値のビット幅よりも小さいことを特徴とする誤り訂正復号装置。

請求項7

情報データにオーバヘッドと誤り訂正符号とを付加して形成された伝送フレームを伝送する光通信システムにおいて、繰り返し数L回(Lは、2以上の整数)の誤り訂正復号処理を実施する誤り訂正復号装置に適用される誤り訂正復号方法であって、符号化されたデータを第1の復号アルゴリズムを用いて、繰り返し数L1回(L1は、L未満の整数)の誤り訂正復号処理を実施する第1の誤り訂正復号ステップと、前記第1の誤り訂正復号ステップにより誤り訂正された後のデータに対して、前段の前記第1の復号アルゴリズムよりも演算性能は劣るが省回路規模で実現できる第2の復号アルゴリズムを用いて、繰り返し数L2回(L2=L−L1の整数)の誤り訂正復号処理をさらに実施する第2の誤り訂正復号ステップとを備えることを特徴とする誤り訂正復号方法。

技術分野

0001

本発明は、情報データにオーバヘッド誤り訂正符号とを付加して形成された伝送フレーム伝送する光通信システムなどのデジタル通信装置に適用される誤り訂正復号装置および誤り訂正復号方法に関するものである。

背景技術

0002

従来の誤り訂正装置では、誤り訂正符号化方式(FEC:Forward Error Correction(前方誤り訂正符号))として、LDPC(Low−Density Parity−Check)符号やターボ符号を用いた誤り訂正方法が提案されている(たとえば、特許文献1、特許文献2参照)。これらの誤り訂正符号で符号化されたデータを復号する際には、単一の復号アルゴリズムを繰り返し適用することで、誤り訂正性能を向上することが可能であった。

0003

図4は、従来の復号方法に関する光伝送装置の構成を示した図である。図4(a)は、クライアント信号通信路に送信する経路を示している。この図4(a)において、マッピング101は、クライアント送信信号をOTU(Optical channel Transport Unit)フレームペイロードにマッピングする処理を行う。

0004

OTUフレーム生成102は、フレーム同期保守制御に必要な情報を付加して、OTUフレームを生成する処理を行う。FECエンコーダ103は、OTUフレームに対して誤り訂正の符号化を行い、E/O(電気/光)104にて電気信号光信号に変換して光送信信号を通信路に出力する。

0005

一方、図4(b)は、通信路から受信した光信号をクライアント側に送信する経路を示している。図4(b)において、O/E(光/電気)105は、通信路からの光受信信号を電気信号に変換し、FECデコーダ106にて、単一アルゴリズムにて復号処理を行う。OTUフレーム終端107は、復号されたOTUフレームのヘッダ終端処理を行い、デマッピング108にてOTUフレームのペイロードのデマッピング処理を行い、クライアント受信信号として出力する。

先行技術

0006

特許第4777261号公報
特許第4627317号公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
従来の誤り訂正装置および方法における誤り訂正復号回路では、単一の復号アルゴリズムを用いて繰り返し復号処理を行っていた。このため、演算精度のよい復号アルゴリズムを使用すると、性能は向上するが、全体の回路規模が大きくなるという課題がある。一方、演算精度は落ちるが省回路規模の復号アルゴリズムを使用すると、性能が劣化するという課題があった。

0008

例えば、LDPC符号の復号アルゴリズムとしてShffled BP (Belief Propagation)アルゴリズムを用いると、演算精度は良いが、繰り返し数を多くすると、回路規模が大きくなってしまう。

0009

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、性能劣化を抑制した上で、回路規模の増大を抑えた、省回路規模の誤り訂正復号装置および誤り訂正復号方法を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

本発明に係る誤り訂正復号装置は、情報データにオーバヘッドと誤り訂正符号とを付加して形成された伝送フレームを伝送する光通信システムにおいて、繰り返し数L回(Lは、2以上の整数)の誤り訂正復号処理を実施する誤り訂正復号装置であって、符号化されたデータを第1の復号アルゴリズムを用いて、繰り返し数L1回(L1は、L未満の整数)の誤り訂正復号処理を実施する第1の誤り訂正復号部と、第1の誤り訂正復号部により誤り訂正された後のデータに対して、第2の復号アルゴリズムを用いて、繰り返し数L2回(L2=L−L1の整数)の誤り訂正復号処理をさらに実施する第2の誤り訂正復号部とを備え、後段の第2の復号アルゴリズムとして、前段の第1の復号アルゴリズムよりも演算性能は劣るが省回路規模で実現できるアルゴリズムが採用されるものである。

0011

また、本発明に係る誤り訂正復号方法は、情報データにオーバヘッドと誤り訂正符号とを付加して形成された伝送フレームを伝送する光通信システムにおいて、繰り返し数L回(Lは、2以上の整数)の誤り訂正復号処理を実施する誤り訂正復号装置に適用される誤り訂正復号方法であって、符号化されたデータを第1の復号アルゴリズムを用いて、繰り返し数L1回(L1は、L未満の整数)の誤り訂正復号処理を実施する第1の誤り訂正復号ステップと、第1の誤り訂正復号ステップにより誤り訂正された後のデータに対して、前段の第1の復号アルゴリズムよりも演算性能は劣るが省回路規模で実現できる第2の復号アルゴリズムを用いて、繰り返し数L2回(L2=L−L1の整数)の誤り訂正復号処理をさらに実施する第2の誤り訂正復号ステップとを備えるものである。

発明の効果

0012

本発明に係る誤り訂正復号装置および誤り訂正復号方法によれば、単一の復号アルゴリズムを用いて行っていた繰り返し復号処理を、前段において、演算精度のよいアルゴリズムによる第1の繰り返し復号処理を採用し、後段において、演算精度は落ちるが省回路規模のアルゴリズムによる第2の繰り返し復号処理を採用することにより、性能劣化を抑制した上で、回路規模の増大を抑えた、省回路規模の誤り訂正復号装置および誤り訂正復号方法を得ることができる。

図面の簡単な説明

0013

本発明の実施の形態1に係る誤り訂正方法を用いた光通信システムを示す構成図である。
本発明の実施の形態1における図1に示した光伝送装置の詳細を示す構成図である。
本発明の実施の形態1において、復号アルゴリズムに応じた誤り訂正性能の比較を示した図である。
従来の復号方法に関する光伝送装置の構成を示した図である。

実施例

0014

以下、本発明の誤り訂正復号装置および誤り訂正復号方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

0015

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る誤り訂正方法を用いた光通信システムを示す構成図である。図1において、光伝送装置1a、1bは、クライアント送受信信号光送受信信号の相互変換を行う。より具体的には、光伝送装置1a、1bは、例えば、クライアント信号と光伝送フレームとのマッピング、デマッピング処理や、誤り訂正符号化および復号処理、電気/光変換などを行う。さらに、光伝送装置1aと光伝送装置1bとの間では、通信路2を介して双方向通信が行われる。

0016

図2は、本発明の実施の形態1における図1に示した光伝送装置1a、1bの詳細を示す構成図である。図2(a)は、クライアント信号を通信路に送信する経路を示しており、図2(b)は、通信路から受信した光信号をクライアント側に送信する経路を示している。

0017

従来技術である先の図4の構成と比較すると、この図2の構成は、図2(b)における復号処理の部分が異なっている。具体的には、本実施の形態1における図2の構成は、従来の図4(b)におけるFECデコーダ106が、第1のFECデコーダ106aと第2のFECデコーダ106bを備えて構成されている。

0018

前段の第1のFECデコーダ106a(第1の誤り訂正復号部)は、演算精度の高い誤り訂正復号アルゴリズムにて復号処理を行う。さらに、後段の第2のFECデコーダ106b(第2の誤り訂正復号部)は、省回路規模の誤り訂正復号アルゴリズムにて復号処理を行う。

0019

図3は、本発明の実施の形態1において、復号アルゴリズムに応じた誤り訂正性能の比較を示した図であり、横軸入力誤りレート(BER:Bit Error Rate)、縦軸が出力誤りレートを示している。より具体的には、この図3は、Shuffled BPアルゴリズムと巡回近似δ−minアルゴリズムについて、繰り返し数L回を同一条件とした場合の誤り訂正性能の比較を示している。

0020

図3から明らかなように、Shuffled BPアルゴリズムは、巡回近似δ−minアルゴリズムと比較して誤り訂正性能が良い。しかしながら、Shuffled BPアルゴリズムは、巡回近似δ−minアルゴリズムと比較して、演算精度の高いアルゴリズムのため、演算回路が複雑であり、大容量メモリを保持する必要がある。

0021

そのため、従来技術のように、繰り返し復号における繰り返し数L回分すべてをShuffled BPアルゴリズムにより演算処理する構成にする場合には、繰り返し数L回分のデータの復号演算処理をするための演算回路およびメモリを確保する必要がある。この結果、FECデコーダ全体の回路規模が大きくなってしまう。

0022

そこで、本発明では、図2に示すように、繰り返し数L回のうちの前半L1回と後半L2回とで、復号アルゴリズムを切り換えることを行う(ここでL=L1+L2とする)。まず、第1のFECデコーダ106aでは、Shuffled BPアルゴリズムを用いて、繰り返し数L1回分の復号処理を行う。

0023

この前段の復号処理により、ある程度の誤りが訂正された後、次に、第2のFECデコーダ106bでは、第1のFECデコーダ106aで用いられるShuffled BPアルゴリズムと比較すると演算精度は劣るが省回路規模となる巡回近似δ−minアルゴリズムを用いて、繰り返し数L2回分の復号処理を行う。

0024

以上のような、2段階の誤り訂正復号処理を行うことで、繰り返し数L回すべて巡回近似δ−minアルゴリズムを用いる場合と比較して、誤り訂正性能を向上させることができる。ただし、図3に示すように、繰り返し数L回すべてShuffled BPアルゴリズムを用いる場合と比べると、誤り訂正性能は劣化する。しかしながら、通信に必要な性能を満たすのであれば、本実施の形態1の構成で十分である。

0025

一方、繰り返し数1回あたりの回路規模の大きな第1のFECデコーダ106aは、繰り返し数L1回分の回路実装をすればよくなるため、繰り返し数L回分すべてShuffled BPアルゴリズムを用いる場合と比べて、回路規模を削減することが可能となる。

0026

以上のように、実施の形態1によれば、復号回路として演算精度が高い復号アルゴリズムを最初に用い、その訂正後に演算精度は劣るが回路規模の小さい復号アルゴリズムを用いる構成を備えている。これにより、全体として回路規模を抑えつつ、所望の性能を満たすことができ、すべて演算精度が高いアルゴリズムを用いるよりも回路規模を小さくでき、またすべて演算精度に劣るアルゴリズムを用いるよりも性能を向上させることが可能となる。

0027

なお、実施の形態1では、符号化としてLDPC符号、第1のFECデコーダ106aにおける復号アルゴリズムとしてShuffled BPアルゴリズム、第2のFECデコーダ106bにおける復号アルゴリズムとして巡回近似δ−minアルゴリズムの例を示した。しかしながら、本発明に適用できるアルゴリズムは、これに限定されるものではない。

0028

後段の第2のFECデコーダ106bで採用される復号アルゴリズムが、前段の第1のFECデコーダ106aで採用される復号アルゴリズムよりも、演算性能は劣るが省回路規模で実現できるアルゴリズムであれば、同様の効果を得ることができる。

0029

例えば、第1のFECデコーダ106aにおける復号アルゴリズムとしてSum−productアルゴリズム、第2のFECデコーダ106bにおける復号アルゴリズムとしてMin−sumアルゴリズム、Normarized BP−basedアルゴリズム、Offset BP−basedアルゴリズム、可変Offset BP−basedアルゴリズムなどの復号アルゴリズムや、他の誤り訂正符号化および復号アルゴリズムを用いてもよい。

0030

さらに、復号処理において、第1のFECデコーダ106aの内部演算中間値ビット幅q1に対して、第2のFECデコーダ106bの内部演算中間値のビット幅q2を小さくしてもよい。

0031

このようにビット幅を可変とした場合には、第2のFECデコーダ106bにとっての入力誤りレートが比較的小さいことにより、ビット幅削減による劣化が最小限に抑えられ、かつ演算回路規模およびメモリ容量をさらに小さくできる。この結果、さらなる回路規模削減を図ることができる。

0032

また、各誤り訂正符号処理の前段や後段において、随時、インタリーブデインタリーブを行い、伝送路で生じる誤りを誤り訂正復号する際に分散させてもよい。

0033

1a、1b光伝送装置、2通信路、101マッピング、102OTUフレーム生成、103FECエンコーダ、106FECデコーダ、106a 第1のFECデコーダ(第1の誤り訂正復号部)、106b 第2のFECデコーダ(第2の誤り訂正復号部)、107 OTUフレーム終端、108デマッピング。

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