專利名稱：Fec幀構成裝置及方法
技術領域：
本發明涉及采用了在光通信系統等的數字通信裝置中適用的糾錯(FEC =Forward Error Correction (前向糾錯))的幀的構成裝置及方法。
背景技術：
在以往的FEC幀構成裝置及方法中，運用了對OTUk(Opticalchannel Transport Unit-k 光通路傳輸單元k)幀采用糾錯碼RS (Reed-Solomon 里德索羅蒙)的方法(例如， 參照非專利文獻1)。另外，還提出了將OTUk幀通過傳送路徑碼64B/66B分配到4通道，并利用由4波 長組成的光接口進行傳送的方法(例如，非專利文獻2)非專利文獻1ITU-T Reccomendation G. 709非專利文獻20IF-VSR5-01. O在以往的FEC幀構成裝置及方法中，由于在采用OTUk幀的方法中以基于1個波 長的光接口為前提，因此，存在無法與由多個通道組成的光接口對應的問題。另外，在采用 64B/66B的方法中，可以不依賴于FEC幀而向多個通道進行分配，但是由此導致速度上升約 3 %，因此存在如下問題消耗功率及電路規模增大，另外傳送特性變差。
發明內容
本發明是為了解決上述的問題而提出的，其目的是實現可以與由多個通道組成的 光接口對應并避免了成為傳送特性變差的要因的不必要的速度上升的FEC幀構成裝置及 方法，提供高品質且高速的光通信系統。本發明的FEC幀構成裝置，是一種光通信系統中的FEC幀構成裝置，將向包含信息 數據及開銷的數據幀附加FEC碼而構成的FEC幀作為光信號進行收發，其中，該FEC幀構成 裝置具備多通道分配單元，將發送的數據幀分配到η (η是正的整數)個通道；η個FEC編 碼單元，對由上述多通道分配單元分配的數據幀，按η個通道的每一個通道獨立地進行FEC 編碼，從而生成FEC幀；多路復用單元，將來自上述η個FEC編碼單元的FEC幀與光信號的 m(m是正的整數)個信道對應地進行多路復用；多路解復用單元，將接收到的光信號的m個 信道與η個通道對應地進行多路解復用；η個FEC解碼單元，對由上述多路解復用單元多路 解復用的FEC幀，按η個通道的每一個通道獨立地進行FEC解碼；以及多通道同步單元，在 由上述η個FEC解碼單元進行FEC解碼后，取得η個通道的同步，重構原來的數據幀，其中， n/m能除盡。本發明在FEC幀構成裝置中，可與由多個通道組成的光接口對應，并能夠避免成 為傳送特性變差的要因的不必要的速度上升，可提供高品質且高速的光通信系統。
圖1是示出采用了本發明的實施方式1的FEC幀構成裝置的光通信系統的結構圖。圖2是示出本發明的實施方式1的FEC幀構成裝置的結構圖。圖3是用于說明本發明的實施方式1的FEC幀構成裝置的說明圖。圖4是用于說明本發明的實施方式1的FEC幀構成裝置的說明圖。圖5是用于說明本發明的實施方式1的FEC幀構成裝置的說明圖。圖6是示出本發明的實施方式2的FEC幀構成裝置的結構圖。圖7是示出本發明的實施方式2的FEC幀構成裝置的結構圖。圖8是示出本發明的實施方式3的FEC幀構成裝置的結構圖。圖9是示出本發明的實施方式3的FEC幀構成裝置的結構圖。附圖標記說明10 =OTUk 成幀器；20 數字信號處理光收發器；102、202 多通道分配裝置；103,203 多通道同步裝置；210、211 21η 軟判斷FEC編碼器;220 多路復用裝置；270 多路解復用裝置；280、281 28η 軟判斷FEC解碼器。
具體實施例方式實施方式1圖1是示出采用了本發明的實施方式1的FEC(Forward ErrorCorrection)幀構成 裝置的數字通信系統(以下，簡稱為“光通信系統”)的結構圖。另外，在各圖中，同一符號 表示同一或相當部分。在圖1中，光傳送裝置la、lb進行客戶端收發信號和光收發信號的 相互變換、例如客戶端信號和光傳送幀的映射、解映射處理、糾錯編碼及解碼處理、電/光 變換等，經由通信路徑2，在光傳送裝置Ia及Ib間進行雙向通信。圖2是示出圖1所示的光傳送裝置la、lb的詳細結構的結構圖。在圖2中， OTUk (Optical channel Transport Unit_k)成幀器 10 包括0TUk 幀生成裝置 101，將客 戶端發送信號映射到作為數據幀的OTUk幀，附加幀同步、維護控制所需的信息來生成光傳 送幀，并向多通道分配裝置102輸出；多通道分配裝置102，將OTUk幀分配到多個通道，將 SFI (Serdes Framer Interface =SERDES(串行/解串行)成幀器接口 )發送信號輸出到數 字信號處理光收發器20 ；多通道同步裝置103，針對來自數字信號處理光收發器20的SFI 接收信號取得多個通道間的同步，將OTUk幀輸出到OTUk幀終端裝置104 ；以及OTUk幀終端 裝置104，對于OTUk幀，終結幀同步、維護控制所需的信息，并從OTUk幀將客戶端接收信號 進行解映射，輸出客戶端接收信號。OTUk幀生成裝置101具有硬判斷FEC編碼器105，0TUk 幀終端裝置104具有硬判斷FEC解碼器106。另外，在圖2中，數字信號處理光收發器20包括η(η是正的整數)個作為FEC編 碼單元的軟判斷FEC編碼器211 21η，利用軟判斷用的糾錯碼按每個通道對來自OTUk成 幀器10的SFI發送信號進行編碼；多路復用裝置220，將軟判斷FEC編碼器211 21η的輸出進行多路復用，并輸出到D/A (數字/模擬)變換裝置230 ；D/A變換裝置230，對多路 復用裝置220的輸出信號進行D/A變換；E/0 (電/光)變換裝置240，將來自D/A變換裝置 230的模擬信號變換為光信號，并將光發送信號輸出到通信路徑2 ;0/E(光/電)變換裝置 250，將來自通信路徑2的光接收信號變換為模擬信號；A/D(模擬/數字)變換裝置260，將 模擬信號變換為q比特的軟判斷接收數據；多路解復用裝置270，將q比特的軟判斷接收數 據進行多路解復用，并將各通道的q比特軟判斷接收數據輸出到軟判斷FEC解碼器281 28η ；以及η個作為FEC解碼單元的軟判斷FEC解碼器281 28η，按每個通道進行q比特 的軟判斷接收數據的軟判斷解碼，并進行糾錯，將SFI接收信號輸出到OTUk成幀器10。圖3是表示例如ITU-T Recommendation G. 709所示的OTUk幀的構造圖。在 圖3中，OTUk幀由用于保存客戶端信號這樣的實際的信息數據的有效載荷、幀同步用的 FA OH(Frame Alignment OverHead 幀對齊開銷)、維護監視信息用的OTUk OH及ODUk OH(Opticalchannel Data Unit-k OverHead 光通路數據單元k開銷)、以及有效載荷的映 射用的OPUk OH(Optical channel Payload Unit-k 光通路有效載荷單元k)構成，而且還 具有保存用于對傳送后的光品質變差導致的比特錯誤進行糾正的糾錯碼的信息的FEC冗 余區域。通常，采用里德索羅門碼(以下，稱為RS(Reed-Solomon)碼。)(255，239)作為糾 錯碼。另外，一般來講，將由FA OH,OTUk OH,ODUk 0H、以及OPUk OH構成的部分稱為開銷。這樣，在光通信系統中，作為傳送幀，形成對實際想發送的信息數據即有效載荷附 加了開銷和糾錯碼的幀，并將其高速且長距離傳送。接著參照圖4說明動作。圖4的(a)是從OTUk幀生成裝置101輸出的作為數據 幀的傳送幀的結構。圖4的(b)示出了從軟判斷FEC編碼器211 21η輸出的作為FEC 幀的傳送幀的結構，對圖4的(a)所示的傳送幀進一步附加了軟判斷FEC冗余區域。首 先，在OTUk幀生成裝置101中，將客戶端發送信號映射到圖4的(a)的有效載荷，向OH 附加各種開銷信息，并由硬判斷FEC編碼器105進行作為外部碼的糾錯編碼，將糾錯碼 信息保存到硬判斷FEC冗余區域。這里，在硬判斷FEC編碼器105中，例如通過RS碼或 BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem 博斯-查德胡里-霍昆格姆)碼等來進行編碼。接 著，在軟判斷FEC編碼器211 21η中，作為內部碼而進行用于軟判斷解碼的糾錯編碼，在 圖4的(b)所示的軟判斷FEC冗余區域保存糾錯碼信息。作為軟判斷的糾錯碼，例如有 LDPC(Low-Density Parity-Check 低密度奇偶校驗)碼、塊渦輪碼(block turbo code)、 卷積碼等。這里，圖5的(a)示出了 OTUk成幀器10和數字信號處理光收發器20間的SFI發 送信號及SFI接收信號中的傳送幀的結構，圖3所示的OTUk幀被分配到0 19通道。首 先，在多通道分配裝置102中，按每16字節將OTUk幀分配給各通道，關于第1幀，將包含FA OH的開頭的16字節(1:16(FA))分配給通道0，將其次的16字節(17:32)分配給通道1，以 下同樣地，按每16字節進行分配直到通道19為止。接著，對于第2幀的OTUk幀，將分配的 通道進行1通道轉動，將包含FA OH的開頭的16字節(1:16(FA))分配給通道1，將其次的 16字節(17:32)分配給通道2，以下同樣地，按每16字節從通道3至通道19及通道0為止 進行分配。以下，依次針對每個幀，一個通道一個通道地進行轉動，到第20幀是一個循環。另外，上述通道數不表示SFI發送信號及SFI接收信號的物理上的信號線數，而表 示邏輯上的通道數。例如，存在通道數是20而SFI發送信號及接收信號的物理上的信號線數是10等的情況，(邏輯上的通道數)/(物理上的信號線數)為可除盡即可。在軟判斷FEC編碼器211 21η中，在各通道的每個幀周期的末尾，如圖5的(b) 所示追加設置16321 18240的字節而作為軟判斷FEC冗余區域，針對每個通道獨立地進 行糾錯編碼。即，由軟判斷FEC編碼器211對通道0進行糾錯編碼，由軟判斷FEC編碼器 212對通道1進行糾錯編碼，以下同樣地，由軟判斷FEC編碼器21η (η = 20)對通道19進行 糾錯編碼。在多路復用裝置220中，將軟判斷FEC編碼器211 21η的輸出根據光發送信號的 信道數進行多路復用，并由D/A變換裝置230變換為模擬信號，由Ε/0變換裝置240變換為 光信號，將光發送信號輸出到通信路徑2。例如，作為光發送信號，為了實現高速且長距離傳 送的光通信系統，有通過將4相相位調制(QPSK=Quadrature Phase ShiftKeying (四相相 移鍵控))等的多值調制和偏振波信道(X偏振波，Y偏振波)的偏振波多路復用進行組合、 從而以一個符號時間來傳送多比特的信息的方式等，通過用于多值調制的同相位分量及正 交相位分量和用于偏振波多路復用的X偏振波及Y偏振波來傳送4種信號分量。在該情況 下，多路復用裝置220將20通道的信號與同相位分量、正交相位分量、X偏振波及Y偏振波 的4個信道對應地進行多路復用。另一方面，在接收側，將光接收信號的4種信號分量通過0/E變換裝置250變換為 模擬信號，并由A/D變換裝置260進行量化而生成軟判斷接收數據。該軟判斷接收數據通過 多路解復用裝置270，針對每個通道進行分離，并輸出到軟判斷FEC解碼器281 28η。但 是，在接收側，在電源開啟時或傳送路徑故障恢復時，有時同相位分量、正交相位分量、X偏 振波及Y偏振波會調換，發送側的通道0并不是可靠地在接收側的通道0出現，而是任意的 通道被輸入到任意的軟判斷FEC解碼器281 28η。因而，在各軟判斷FEC解碼器281 28η中，針對每個通道獨立地驗證FA字節，并根據驗證的FA的位置，在各通道中獨立地進行 糾錯解碼處理。軟判斷解碼的數據作為SFI接收信號而被輸入到多通道同步裝置103，在多通道 同步裝置103中，通過驗證全部通道的FA，取得通道間的同步，重構圖5的(a)所示的幀構 造，而且重構圖3所示的OTUk幀。由OTUk幀終端裝置104對該重構的OTUk幀進行維護控 制等所必要的OH的處理和客戶端信號的解映射，并從OTU幀終端裝置104輸出客戶端接收信號。如上所述，由于設置了多通道分配裝置102和多通道同步裝置103，并針對每個通 道設置了軟判斷FEC編碼器211 21η和軟判斷FEC解碼器281 28η，因此，即使存在相 位調制、偏振波多路復用等導致的接收信道的不確定性，也可以進行軟判斷糾錯解碼，實現 高速且長距離的光通信系統。另外，由于構成為在OTUk成幀器10中設置了多通道分配裝置102和多通道同步 裝置103，并在數字信號處理光收發器20中針對每個通道設置了軟判斷FEC編碼器211 21η和軟判斷FEC解碼器281 28η，因此，能夠以最佳的電路規模配置來實現省電的半導 體集成電路。另外，在上述實施例中，示出了通道數為20、光收發信號的信道數為4的例子，但 是，也可以將通道數設為4、將光收發信號的信道數同樣設為4，通常，若設通道數為η (η是 正的整數)、信道數為m(m是正的整數)、SFI收發信號的物理上的信號線數為k(k是正的整數)，則只要n/m及n/k可除盡即可。另外，在上述實施例中，也可以在各糾錯碼處理的前級、后級、或在各糾錯碼處理 中隨時進行交織、去交織，以便在進行糾錯解碼時分散傳送路徑中產生的錯誤。實施方式2在以上的實施方式1中，采用了在OTUk成幀器10中設置了多通道分配裝置102 和多通道同步裝置103的結構，接下來，作為實施方式2，如圖6所示說明在數字信號處理 光收發器20中設置了多通道分配裝置202和多通道同步裝置203的實施方式。另外，除了 與多通道分配裝置以及多通道同步裝置相關的結構及動作以外，與實施方式1中的結構及 動作相同。根據該結構，可以與SFI發送信號及SFI接收信號的信號線數無關地選擇通道 數。例如，在光收發信號的調制解調中，在需要同相位分量、正交相位分量、X偏振波及Y偏 振波這4個信道的情況下，設為4通道(η = 4)，通過減少通道數，可以抑制多通道分配裝置 202、多通道同步裝置203、軟判斷FEC編碼器211 21η及軟判斷FEC解碼器281 28η的 電路規模增大。另外，在上述實施例中，示出了通道數為4、光收發信號的信道數為4的例子，但是 通常，若設通道數為η、信道數為m，則只要n/m可除盡即可。另外，如圖7所示，在OTUk成幀器10和數字信號處理光收發器20間的SFI發送 信號及SFI接收信號中，在需要通道間的相位校正等的情況下，采用追加設置多通道分配 裝置102a、102b和多通道同步裝置103a、103b的結構即可，另外，也可以取代多通道分配裝 置102a、102b和多通道同步裝置103a、103b,而設置采用了其它SFI收發信號的相位校正方 法的結構。實施方式3在以上的實施方式1及實施方式2中，在對多通道進行分配后針對每個通道進行 軟判斷FEC編碼及解碼，接下來，作為實施方式3，如圖8所示，示出了在軟判斷FEC編碼器 210的后級設置多通道分配裝置202、并在軟判斷FEC解碼器280的前級設置多通道同步裝 置203的實施方式。另外，除了與軟判斷FEC編碼器、軟判斷FEC解碼器、多通道分配裝置 及多通道同步裝置相關的結構及動作以外，與實施方式1中的結構及動作相同。在軟判斷FEC編碼器210中，對于向OTUk幀追加設置了軟判斷FEC冗余區域而 得到的幀進行糾錯編碼后，由多通道分配裝置202針對光的信道數分配通道。在接收側， 由多通道同步裝置203對在接收信號中產生的通道位置、通道間的相位的不確定性等進行 校正，在重構向OTUk幀追加設置軟判斷FEC冗余區域的幀構造后，通過軟判斷FEC解碼器 280進行糾錯的軟判斷解碼。例如，在光收發信號的調制解調中，在采用同相位分量、正交相 位分量、X偏振波及Y偏振波這4個信道時，只要分配4個通道(η = 4)即可。如以上所說 明，即使存在由相位調制、偏振波多路復用等引起的接收信道的不確定性，也可以進行軟判 斷糾錯解碼，實現高速且長距離的光通信系統。另外，在上述實施例中，示出了通道數為4、光收發信號的信道數為4的例子，但是 通常，若設通道數為η、信道數為m，則只要n/m可除盡即可。另外，如圖9所示，在OTUk成幀器10和數字信號處理光收發器20間的SFI發送 信號及SFI接收信號中，在需要通道間的相位校正等的情況下，采用追加設置多通道分配 裝置102a、102b和多通道同步裝置103a、103b的結構即可，另外，也可以取代多通道分配裝置102a、102b和多通道同步裝置103a、103b,而設置采用了其它SFI收發信號的相位校正方 法的結構。實施方式4另外，在上述實施方式1、2中，說明了針對每個通道進行FEC編碼及解碼處理的例 子，但是在與實施方式1、2同樣的構成中，將不發生通道間的相位差、通道間的調換的多個 通道作為通道群，針對每個通道群進行FEC編碼及解碼處理，也可以獲得同樣的作用效果。
權利要求
一種光通信系統中的FEC幀構成裝置，將向包含信息數據及開銷的數據幀附加糾錯(FECForward Error Correction)碼而構成的FEC幀作為光信號進行收發，該FEC幀構成裝置的特征在于，具備多通道分配單元，將發送的數據幀分配到n(n是正的整數)個通道；n個FEC編碼單元，對由上述多通道分配單元分配的數據幀，按n個通道的每一個通道獨立地進行FEC編碼，從而生成FEC幀；多路復用單元，將來自上述n個FEC編碼單元的FEC幀與光信號的m(m是正的整數)個信道對應地進行多路復用；多路解復用單元，將接收到的光信號的m個信道與n個通道對應地進行多路解復用；n個FEC解碼單元，對由上述多路解復用單元多路解復用的FEC幀，按n個通道的每一個通道獨立地進行FEC解碼；以及多通道同步單元，在由上述n個FEC解碼單元進行FEC解碼后，取得n個通道的同步，重構原來的數據幀，其中，n/m能除盡。
2.根據權利要求1所述的FEC幀構成裝置，其特征在于， 上述數據幀是 OTUk (Optical channel Transport Unit-k)幀。
3.根據權利要求1或2所述的FEC幀構成裝置，其特征在于， η 是 20, m 是 4。
4.根據權利要求1或2所述的FEC幀構成裝置，其特征在于， η是4, m是4。
5.根據權利要求3或4所述的FEC幀構成裝置，其特征在于，上述光信號的信道對應于用于多值調制的同相位分量及正交相位分量和用于偏振波 多路復用的X偏振波及Y偏振波。
6.根據權利要求2所述的FEC幀構成裝置，其特征在于，上述多通道分配單元及上述多通道同步單元安裝于OTUk成幀器，上述FEC編碼單元及 上述FEC解碼單元安裝于光收發器。
7.根據權利要求1所述的FEC幀構成裝置，其特征在于，上述多通道分配單元、上述多通道同步單元、上述FEC編碼單元及上述FEC解碼單元安 裝于光收發器。
8.—種光通信系統中的FEC幀構成裝置，將向包含信息數據及開銷的OTUk(Optical channel Transport Unit-k)中貞附力口纟H錯(FEC Forward Error Correction)碼而構成的 FEC幀作為光信號進行收發，該FEC幀構成裝置的特征在于，具備FEC編碼單元，對發送的OTUk幀附加追加的冗余區域而進行FEC編碼，從而生成FEC幀；多通道分配單元，將由上述FEC編碼單元生成的FEC幀分配到η (η是正的整數)個通道；多路復用單元，將由上述多通道分配單元分配到η個通道的FEC幀與光信號的m(m是 正的整數)個信道對應地進行多路復用；多路解復用單元，將接收到的光信號的m個信道與η個通道對應地進行多路解復用；多通道同步單元，取得由上述多路解復用單元多路解復用的η個通道的同步，重構FEC 幀；以及FEC解碼單元，對由上述多通道同步單元重構的FEC幀進行FEC解碼， 其中，n/m能除盡。
9.根據權利要求8所述的FEC幀構成裝置，其特征在于， η是4, m是4。
10.根據權利要求9所述的FEC幀構成裝置，其特征在于，上述光信號的信道對應于用于多值調制的同相位分量及正交相位分量和用于偏振波 多路復用的X偏振波及Y偏振波。
11.一種光通信系統中的FEC幀構成方法，將向包含信息數據及開銷的數據幀附加糾 錯(FEC:Forward Error Correction)碼而構成的FEC幀作為光信號進行收發，該FEC幀構 成方法的特征在于，具備多通道分配步驟，將發送的數據幀分配到η (η是正的整數)個通道； FEC編碼步驟，對在上述多通道分配步驟中分配的數據幀，按η個通道的每一個通道獨 立地進行FEC編碼，從而生成FEC幀；多路復用步驟，將通過上述FEC編碼步驟得到的FEC幀與光信號的m(m是正的整數) 個信道對應地進行多路復用；多路解復用步驟，將接收到的光信號的m個信道與η個通道對應地進行多路解復用； FEC解碼步驟，對通過上述多路解復用步驟多路解復用的FEC幀，按η個通道的每一個 通道獨立地進行FEC解碼；以及多通道同步步驟，在通過上述FEC解碼步驟進行FEC解碼后，取得η個通道的同步，重 構原來的數據幀，其中，n/m能除盡。
12.一種光通信系統中的FEC幀構成方法，將向包含信息數據及開銷的數據幀附加糾 錯(FEC:Forward Error Correction)碼而構成的FEC幀作為光信號進行收發，該FEC幀構 成方法的特征在于，具備FEC編碼步驟，對發送的OTUk幀附加追加的冗余區域而進行FEC編碼，從而生成FEC幀；多通道分配步驟，將在上述FEC編碼步驟中生成的FEC幀分配到η (η是正的整數)個 通道；多路復用步驟，將通過上述多通道分配步驟分配到η個通道的FEC幀與光信號的m(m 是正的整數)個信道對應地進行多路復用；多路解復用步驟，將接收到的光信號的m個信道與η個通道對應地進行多路解復用； 多通道同步步驟，取得通過上述多路解復用步驟多路解復用的η個通道的同步，重構 FEC幀；以及FEC解碼步驟，對通過上述多通道同步步驟重構的FEC幀進行FEC解碼， 其中，n/m能除盡。
全文摘要
本發明提供一種FEC幀構成裝置及方法，可以與由多個通道組成的光接口對應并避免了成為傳送特性變差要因的不必要的速度上升。具備多通道分配單元，將發送的數據幀分配到n個通道；FEC編碼單元，對分配的數據幀，按n個通道的每一個通道獨立地進行FEC編碼，從而生成FEC幀；多路復用單元，將來自FEC編碼單元的FEC幀與光信號的m個信道對應地進行多路復用；多路解復用單元，將接收到的光信號的m個信道與n個通道對應地進行多路解復用；FEC解碼單元，對多路解復用的FEC幀，按n個通道的每一個通道獨立地進行FEC解碼；以及多通道同步單元，在由FEC解碼單元進行FEC解碼后，取得n個通道的同步，重構原來的數據幀。
文檔編號H03M13/15GK101888283SQ201010180140
公開日2010年11月17日 申請日期2010年5月10日 優先權日2009年5月11日
發明者久保和夫, 杉原隆嗣, 水落隆司 申請人:三菱電機株式會社