特許 6980162 サブチャネル符号化装置、サブチャネル復号装置、サブチャネル符号化方法、サブチャネル復号方法及びサブチャネル多重光通信システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6980162

(24)【登録日】2021年11月18日

(45)【発行日】2021年12月15日

(54)【発明の名称】サブチャネル符号化装置、サブチャネル復号装置、サブチャネル符号化方法、サブチャネル復号方法及びサブチャネル多重光通信システム

(51)【国際特許分類】

   H04L 27/34 20060101AFI20211202BHJP

   H04L 27/26 20060101ALI20211202BHJP

【ＦＩ】

   H04L27/34

   H04L27/26 310

   H04L27/26 410

【請求項の数】5

【全頁数】31

(21)【出願番号】特願2021-536464(P2021-536464)

(86)(22)【出願日】2019年7月26日

(86)【国際出願番号】JP2019029504

(87)【国際公開番号】WO2021019620

(87)【国際公開日】20210204

【審査請求日】2021年7月16日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、国立研究開発法人 情報通信研究機構「超並列型光ネットワーク基盤技術の研究開発／大規模データを省電力・オープン・伸縮自在に収容する超並列処理光技術」、委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003166

【氏名又は名称】特許業務法人山王内外特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉田 剛

【審査官】 北村 智彦

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００６−５２７５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Xi Chen et al.，Uniform Entropy Loading for Precoded DMT Systems in Fading Optical Channel[online]，2018 Asia Communications and Photonics Conference(ACP)，2018年12月，[検索日:2019.08.21],インターネット＜URL:https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=8595905＞

【文献】 Tsuyoshi Yoshida et al.，Technologies toward Implementation of Probabilistic Constellation Shaping[online]，2018 European Conference on Optical Communication(ECOC)，2018年11月，[検索日:2019.08.21],インターネット＜URL:https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=8535228＞

【文献】 Georg Bocherer et al.，Bandwidth Efficient and Rate-Matched Low-Density Parity-Check Coded Modulation，IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS，2015年12月，Vol.63,No.12，pp.4651-4665

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｌ ２７／００−２７／３４

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｍ×Ｎ（Ｍ及びＮは、２以上の整数）個のサブチャネルが前記Ｎ個のグループに分類されており、
１つの情報ビット列をそれぞれのグループに属する情報ビット列に分離する情報ビット列分離部と、
それぞれのグループに属する前記Ｍ×Ｎ個のサブチャネルの信号対雑音比に基づいて、前記情報ビット列分離部により分離されたそれぞれのグループに属する情報ビット列に対応する送信変調シンボルの確率分布を整形し、それぞれのグループに属する情報ビット列を、整形後のそれぞれの送信変調シンボルの確率分布に対応する整形後ビット列に変換する前記Ｎ個の確率分布整形符号化処理部を備えている確率分布整形符号化部と、
前記Ｎ個の整形後ビット列から、前記Ｍ×Ｎ個のサブチャネルにおけるそれぞれのサブチャネル信号を生成するサブチャネル信号生成部と、
前記サブチャネル信号生成部により生成された前記Ｍ×Ｎ個のサブチャネル信号を多重化して、サブチャネル多重信号を生成する信号多重化部と
を備えたサブチャネル符号化装置。

【請求項2】

Ｍ×Ｎ（Ｍ及びＮは、２以上の整数）個のサブチャネルが前記Ｎ個のグループに分類されており、
サブチャネル多重信号を前記Ｍ×Ｎ個のサブチャネル信号に分離する信号分離部と、
前記信号分離部により分離された前記Ｍ×Ｎ個のサブチャネル信号から、それぞれのグループに属する整形後ビット列を復元する整形後ビット列復元部と、
それぞれのグループに属するサブチャネルの信号対雑音比に基づいて、前記整形後ビット列復元部により復元されたそれぞれのグループに属する整形後ビット列を、それぞれのグループに属する情報ビット列に変換する前記Ｎ個の確率分布整形復号処理部を備えている確率分布整形復号部と
を備えたサブチャネル復号装置。

【請求項3】

Ｍ×Ｎ（Ｍ及びＮは、２以上の整数）個のサブチャネルが前記Ｎ個のグループに分類されており、
情報ビット列分離部が、１つの情報ビット列をそれぞれのグループに属する情報ビット列に分離し、
確率分布整形符号化部の前記Ｎ個の確率分布整形符号化処理部が、それぞれのグループに属する前記Ｍ×Ｎ個のサブチャネルの信号対雑音比に基づいて、前記情報ビット列分離部により分離されたそれぞれのグループに属する情報ビット列に対応する送信変調シンボルの確率分布を整形し、それぞれのグループに属する情報ビット列を、整形後のそれぞれの送信変調シンボルの確率分布に対応する整形後ビット列に変換し、
サブチャネル信号生成部が、前記Ｎ個の整形後ビット列から、前記Ｍ×Ｎ個のサブチャネルにおけるそれぞれのサブチャネル信号を生成し、
信号多重化部が、前記サブチャネル信号生成部により生成された前記Ｍ×Ｎ個のサブチャネル信号を多重化して、サブチャネル多重信号を生成する
サブチャネル符号化方法。

【請求項4】

Ｍ×Ｎ（Ｍ及びＮは、２以上の整数）個のサブチャネルが前記Ｎ個のグループに分類されており、
信号分離部が、サブチャネル多重信号を前記Ｍ×Ｎ個のサブチャネル信号に分離し、
整形後ビット列復元部が、前記信号分離部により分離された前記Ｍ×Ｎ個のサブチャネル信号から、それぞれのグループに属する整形後ビット列を復元し、
確率分布整形復号部の前記Ｎ個の確率分布整形復号処理部が、それぞれのグループに属するサブチャネルの信号対雑音比に基づいて、前記整形後ビット列復元部により復元されたそれぞれのグループに属する整形後ビット列を、それぞれのグループに属する情報ビット列に変換する
サブチャネル復号方法。

【請求項5】

請求項１記載のサブチャネル符号化装置と、
請求項２記載のサブチャネル復号装置とを備えるサブチャネル多重光通信システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、サブチャネル多重信号を生成するサブチャネル符号化装置及びサブチャネル符号化方法と、情報ビット列を復元するサブチャネル復号装置及びサブチャネル復号方法と、サブチャネル符号化装置及びサブチャネル復号装置を備えているサブチャネル多重光通信システムとに関するものである。

【背景技術】

【0002】

光ファイバを用いて、情報ビット列を伝送する光通信システムは、時間・空間当たりの通信可能な情報ビット数である情報レートを増加させるために、情報ビット列に対する整形であるシェイピング符号化を行うことがある。シェイピング符号化の処理は、送信変調シンボルの確率分布を所望の分布に整形するように、情報ビット列を、整形後の送信変調シンボルの確率分布に対応するビット列に変換する処理である。
また、上記の光通信システムは、高いスループットを実現するために、情報ビット列を複数のサブチャネルに分割多重して伝送することがある。複数のサブチャネルにおける信号対雑音比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）は、互いに異なることがある。
以下の非特許文献１には、ＳＮＲが互いに異なっている複数のサブチャネルの合計での情報レートを増加させるために、それぞれのサブチャネルについてのエントロピーを、それぞれのサブチャネルのＳＮＲに応じて決定する方法が開示されている。エントロピーは、情報レートの上限値である。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】Ｄ．Ｃｈｅ他、“Ａｐｐｒｏａｃｈｉｎｇ ｔｈｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ Ｃｏｌｏｒｅｄ−ＳＮＲ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌｓ ｂｙ Ｍｕｌｔｉｃａｒｒｉｅｒ Ｅｎｔｒｏｐｙ Ｌｏａｄｉｎｇ”、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ｖｏｌ．３６、ｎｏ．１、ｐｐ．６８−７８、Ｊａｎｕａｒｙ ２０１８．

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

シェイピング符号化を行う回路である確率分布整形符号化部をそれぞれのサブチャネルに設ければ、非特許文献１に開示されている方法によって、複数のサブチャネルの合計での情報レートを増加させることができる。しかし、確率分布整形符号化部をそれぞれのサブチャネルに設ける構成では、サブチャネルの数が多いほど、確率分布整形符号化部の実装数が増えてしまい、回路規模が大きくなってしまうという課題があった。

【0005】

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、複数のサブチャネルと同数の確率分布整形符号化部を実装することなく、複数のサブチャネルの合計での情報レートを増加させることができるサブチャネル符号化装置を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明に係るサブチャネル符号化装置は、Ｍ×Ｎ（Ｍ及びＮは、２以上の整数）個のサブチャネルがＮ個のグループに分類されており、１つの情報ビット列をそれぞれのグループに属する情報ビット列に分離する情報ビット列分離部と、それぞれのグループに属するＭ×Ｎ個のサブチャネルの信号対雑音比に基づいて、情報ビット列分離部により分離されたそれぞれのグループに属する情報ビット列に対応する送信変調シンボルの確率分布を整形し、それぞれのグループに属する情報ビット列を、整形後のそれぞれの送信変調シンボルの確率分布に対応する整形後ビット列に変換するＮ個の確率分布整形符号化処理部を備えている確率分布整形符号化部と、Ｎ個の整形後ビット列から、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルにおけるそれぞれのサブチャネル信号を生成するサブチャネル信号生成部と、サブチャネル信号生成部により生成されたＭ×Ｎ個のサブチャネル信号を多重化して、サブチャネル多重信号を生成する信号多重化部とを備えるようにしたものである。

【発明の効果】

【0007】

この発明によれば、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルと同数の確率分布整形符号化部を実装することなく、複数のサブチャネルの合計での情報レートを増加させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１に係るサブチャネル多重光通信システムを示す構成図である。

【図2】実施の形態１に係るサブチャネル符号化装置１１を示す構成図である。

【図3】実施の形態１に係るサブチャネル符号化装置１１のハードウェアを示すハードウェア構成図である。

【図4】実施の形態１に係るサブチャネル復号装置１８を示す構成図である。

【図5】実施の形態１に係るサブチャネル復号装置１８のハードウェアを示すハードウェア構成図である。

【図6】サブチャネル符号化装置１１又はサブチャネル復号装置１８が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。

【図7】実施の形態１に係るサブチャネル符号化装置１１の処理手順であるサブチャネル符号化方法を示すフローチャートである。

【図8】実施の形態１に係るサブチャネル復号装置１８の処理手順であるサブチャネル復号方法を示すフローチャートである。

【図9】実施の形態２に係るサブチャネル符号化装置１１を示す構成図である。

【図10】実施の形態２に係るサブチャネル符号化装置１１のハードウェアを示すハードウェア構成図である。

【図11】実施の形態２に係るサブチャネル復号装置１８を示す構成図である。

【図12】実施の形態２に係るサブチャネル復号装置１８のハードウェアを示すハードウェア構成図である。

【図13】実施の形態３に係るサブチャネル符号化装置１１を示す構成図である。

【図14】実施の形態３に係るサブチャネル復号装置１８を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。

【0010】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るサブチャネル多重光通信システムを示す構成図である。
サブチャネル多重光通信システムは、光送信装置１、光伝送路２及び光受信装置３を備えている。
光送信装置１は、サブチャネル符号化装置１１、変換増幅器１２、送信光源１３及び光変調器１４を備えている。

【0011】

サブチャネル符号化装置１１は、後述する図２に示すサブチャネル符号化装置である。
サブチャネル符号化装置１１は、情報ビット列ＢＳから、Ｍ×Ｎ（Ｍは、２以上の整数、Ｎは、１以上の整数）個のサブチャネル信号を生成する。
サブチャネル符号化装置１１は、生成したＭ×Ｎ個のサブチャネル信号を多重化して、サブチャネル多重信号を生成し、サブチャネル多重信号を変換増幅器１２に出力する。
変換増幅器１２は、サブチャネル符号化装置１１から出力されたサブチャネル多重信号を、デジタル信号からアナログ信号に変換し、アナログ信号を増幅する。
変換増幅器１２は、増幅後のアナログ信号を光変調器１４に出力する。

【0012】

送信光源１３は、例えば、中心波長が１５５０ｎｍの無変調光を発振し、発振した無変調光を光変調器１４に出力する。
光変調器１４は、例えば、偏波多重直交位相変調器によって実現される。
光変調器１４は、送信光源１３から出力された無変調光を、変換増幅器１２から出力された増幅後のアナログ信号に従って変調することで、光信号を生成する。
光変調器１４は、生成した光信号を光伝送路２に出力する。

【0013】

光伝送路２は、光クロスコネクト、伝送用光ファイバ及び光増幅器等を含んでいる。
光クロスコネクトは、波長選択スイッチ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｗｉｔｃｈ）、光カプラ、波長分離器、波長合波器等によって実現される。
伝送用光ファイバは、単一モードファイバ又は空間多重ファイバ等によって実現される。
光増幅器は、例えば、エルビウム添加光増幅器、又は、ラマン光増幅器によって実現される。
光伝送路２は、サブチャネル符号化装置１１の光変調器１４と、光受信装置３の後述する光受信器１６との間に接続されている。
光伝送路２は、光変調器１４から出力された光信号を伝送する。

【0014】

光受信装置３は、受信光源１５、光受信器１６、増幅変換器１７及びサブチャネル復号装置１８を備えている。
受信光源１５は、例えば、中心波長が１５５０ｎｍの無変調光を発振し、発振した無変調光を光受信器１６に出力する。
光受信器１６は、受信光源１５から出力された無変調光を用いて、光伝送路２によって伝送された光信号をコヒーレント検波する。
光受信器１６は、光信号のコヒーレント検波結果を示す電気信号を増幅変換器１７に出力する。

【0015】

増幅変換器１７は、光受信器１６から出力された電気信号を増幅し、増幅後の電気信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。
増幅変換器１７は、デジタル信号をサブチャネル多重信号として、サブチャネル復号装置１８に出力する。
サブチャネル復号装置１８は、後述する図４に示すサブチャネル復号装置である。
サブチャネル復号装置１８は、増幅変換器１７から出力されたサブチャネル多重信号を受信し、サブチャネル多重信号をＭ×Ｎ個のサブチャネル信号に分離する。
サブチャネル復号装置１８は、分離したＭ×Ｎ個のサブチャネル信号から情報ビット列ＢＳを復元する。

【0016】

図２は、実施の形態１に係るサブチャネル符号化装置１１を示す構成図である。
図３は、実施の形態１に係るサブチャネル符号化装置１１のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図２において、確率分布整形符号化部２１は、例えば、図３に示す確率分布整形符号化回路３１によって実現される。
確率分布整形符号化部２１は、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_Ｍ×ＮをＮ個のグループに分け、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_Ｍ×ＮのＳＮＲに基づいて、それぞれのグループの送信変調シンボルの確率分布を整形する。また、確率分布整形符号化部２１は、入力された情報ビット列ＢＳをＮ個の整形後ビット列に変換する。以下、整形後ビット列に基づき、後述するシンボルマッピング部２４−ｎ−１〜２４−ｎ−Ｍによって生成される送信変調シンボルをサンプル平均して得られる確率分布のそれぞれをＰＤ_ｎとする。ｎ＝１，２，・・・，Ｎである。サンプル平均は、時間平均を意味する。
サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_Ｍ×ＮのＳＮＲは、例えば、確率分布整形符号化部２１の内部メモリに格納されていてもよいし、外部から与えられるものであってもよい。
確率分布整形符号化部２１は、情報ビット列ＢＳを、送信変調シンボルの確率分布ＰＤ_１〜ＰＤ_Ｎに対応するＮ個の整形後ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_Ｎに変換する。
確率分布整形符号化部２１は、Ｎ個の整形後ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_Ｎを、後述するサブチャネル信号生成部２２の誤り訂正符号化部２３に出力する。

【0017】

サブチャネル信号生成部２２は、誤り訂正符号化部２３、シンボルマッピング部２４−１−１〜２４−Ｎ−Ｍ及び信号生成処理部２５−１〜２５−Ｎ−Ｍを備えている。
サブチャネル信号生成部２２は、整形後ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_Ｎから、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_Ｍ×Ｎにおけるそれぞれのサブチャネル信号ＳＣＳ_１−１〜ＳＣＳ_Ｎ−Ｍを生成する。
誤り訂正符号化部２３は、例えば、図３に示す誤り訂正符号化回路３２によって実現される。
誤り訂正符号化部２３は、確率分布整形符号化部２１から出力された整形後ビット列ＳＢＳ_ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）に、冗長ビットであるパリティビットｐｂ_ｎを付加することで、誤り訂正符号を含む誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_ｎを生成する。
誤り訂正符号化部２３は、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_ｎをＭ個の誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_ｎ−１〜ＥＣＳ_ｎ−Ｍに分離する。
誤り訂正符号化部２３は、分離したＭ×Ｎ個の誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_１−１〜ＥＣＳ_Ｎ−Ｍのそれぞれをシンボルマッピング部２４−１−１〜２４−Ｎ−Ｍのそれぞれに出力する。

【0018】

シンボルマッピング部２４−１−１〜２４−Ｎ−Ｍのそれぞれは、例えば、図３に示すシンボルマッピング回路３３によって実現される。
シンボルマッピング部２４−ｎ−ｍ（ｎ＝１，・・・，Ｎ；ｍ＝１，・・・，Ｍ）は、誤り訂正符号化部２３により分離された誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_ｎ−ｍから送信変調シンボルＭＳ_ｎ−ｍを生成する。
シンボルマッピング部２４−ｎ−ｍは、送信変調シンボルＭＳ_ｎ−ｍを信号生成処理部２５−ｎ−ｍに出力する。

【0019】

信号生成処理部２５−１〜２５−Ｎ−Ｍのそれぞれは、例えば、図３に示す信号生成処理回路３４によって実現される。
信号生成処理部２５−ｎ−ｍは、シンボルマッピング部２４−ｎ−ｍにより生成された送信変調シンボルＭＳ_ｎ−ｍからサブチャネル信号ＳＣＳ_ｎ−ｍを生成する。
信号生成処理部２５−ｎ−ｍは、生成したサブチャネル信号ＳＣＳ_ｎ−ｍを、後述する信号多重化部２６に出力する。

【0020】

信号多重化部２６は、例えば、図３に示す信号多重化回路３５によって実現される。
信号多重化部２６は、信号生成処理部２５−１−１〜２５−Ｎ−Ｍにより生成されたサブチャネル信号ＳＣＳ_１−１〜ＳＣＳ_Ｎ−Ｍを多重化して、サブチャネル多重信号Ｅ_{ｓｃｍｕｘ}を生成する。
信号多重化部２６は、生成したサブチャネル多重信号Ｅ_{ｓｃｍｕｘ}を変換増幅器１２に出力する。

【0021】

図４は、実施の形態１に係るサブチャネル復号装置１８を示す構成図である。
図５は、実施の形態１に係るサブチャネル復号装置１８のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図４において、信号分離部４１は、例えば、図５に示す信号分離回路５１によって実現される。
信号分離部４１は、増幅変換器１７から出力されたサブチャネル多重信号Ｅ_{ｓｃｍｕｘ}を受信する。
信号分離部４１は、受信したサブチャネル多重信号Ｅ_{ｓｃｍｕｘ}をＭ×Ｎ個のサブチャネル信号ＳＣＳ_１−１〜ＳＣＳ_Ｎ−Ｍに分離する。
信号分離部４１は、分離したそれぞれのサブチャネル信号ＳＣＳ_１−１〜ＳＣＳ_Ｎ−Ｍを、後述する整形後ビット列復元部４２のシンボル復元部４３−１−１〜４３−Ｎ−Ｍのそれぞれに出力する。

【0022】

整形後ビット列復元部４２は、シンボル復元部４３−１−１〜４３−Ｎ−Ｍ、対数事後確率比算出部４４−１−１〜４４−Ｎ−Ｍ及び誤り訂正復号部４５を備えている。
整形後ビット列復元部４２は、信号分離部４１により分離されたＭ×Ｎ個のサブチャネル信号ＳＣＳ_１−１〜ＳＣＳ_Ｎ−Ｍから、Ｎ個の整形後ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_Ｎを復元する。
シンボル復元部４３−１−１〜４３−Ｎ−Ｍのそれぞれは、例えば、図５に示すシンボル復元回路５２によって実現される。
シンボル復元部４３−ｎ−ｍは、信号分離部４１から出力されたサブチャネル信号ＳＣＳ_ｎ−ｍから、変調シンボルＭＳ_ｎ−ｍを復元する。
シンボル復元部４３−ｎ−ｍは、復元した変調シンボルＭＳ_ｎ−ｍを対数事後確率比算出部４４−ｎ−ｍに出力する。

【0023】

対数事後確率比算出部４４−１−１〜４４−Ｎ−Ｍのそれぞれは、例えば、図５に示す対数事後確率比算出回路５３によって実現される。
対数事後確率比算出部４４−ｎ−ｍは、シンボル復元部４３−ｎ−ｍにより復元された変調シンボルＭＳ_ｎ−ｍから、対数事後確率比である事後Ｌ値（以下、「ＬＲＰ_ｎ−ｍ」と称する）を算出する。ＬＲＰは、“Ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ Ｒａｔｉｏ ｏｆ ａ ｐоｓｔｅｒｉоｒｉ Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｉｅｓ”の略である。
対数事後確率比算出部４４−ｎ−ｍは、算出したＬＲＰ_ｎ−ｍを誤り訂正復号部４５に出力する。

【0024】

誤り訂正復号部４５は、例えば、図５に示す誤り訂正復号回路５４によって実現される。
誤り訂正復号部４５は、対数事後確率比算出部４４−１−１〜４４−Ｎ−Ｍにより算出されたＬＲＰ_１−１〜ＬＲＰ_Ｎ−Ｍから、整形後ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_Ｎを復元する。
誤り訂正復号４５は、復元した整形ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_Ｎを確率分布整形復号部４６に出力する。

【0025】

確率分布整形復号部４６は、例えば、図５に示す確率分布整形復号回路５５によって実現される。
確率分布整形復号部４６は、誤り訂正復号部４５から出力された整形後ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_Ｎを情報ビット列ＢＳに変換し、情報ビット列ＢＳを外部に出力する。
なお、確率分布整形復号部４６による情報ビット列ＢＳへの変換は、整形後ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_Ｎの整形を終端して、情報ビット列ＢＳを復元することを意味する。

【0026】

図２では、サブチャネル符号化装置１１の構成要素である確率分布整形符号化部２１、誤り訂正符号化部２３、シンボルマッピング部２４−１−１〜２４−Ｎ−Ｍ、信号生成処理部２５−１−１〜２５−Ｎ−Ｍ及び信号多重化部２６のそれぞれが、図３に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、サブチャネル符号化装置１１が、確率分布整形符号化回路３１、誤り訂正符号化回路３２、シンボルマッピング回路３３、信号生成処理回路３４及び信号多重化回路３５によって実現されるものを想定している。
ここで、確率分布整形符号化回路３１、誤り訂正符号化回路３２、シンボルマッピング回路３３、信号生成処理回路３４及び信号多重化回路３５のそれぞれは、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）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。

【0027】

サブチャネル符号化装置１１の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、サブチャネル符号化装置１１が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、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、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が該当する。

【0028】

図６は、サブチャネル符号化装置１１又はサブチャネル復号装置１８が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
サブチャネル符号化装置１１が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、確率分布整形符号化部２１、誤り訂正符号化部２３、シンボルマッピング部２４−１−１〜２４−Ｎ−Ｍ、信号生成処理部２５−１−１〜２５−Ｎ−Ｍ及び信号多重化部２６の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ６１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ６２がメモリ６１に格納されているプログラムを実行する。

【0029】

また、図３では、サブチャネル符号化装置１１の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図６では、サブチャネル符号化装置１１が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、サブチャネル符号化装置１１における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。

【0030】

図４では、サブチャネル復号装置１８の構成要素である信号分離部４１、シンボル復元部４３−１−１〜４３−Ｎ−Ｍ、対数事後確率比算出部４４−１−１〜４４−Ｎ−Ｍ、誤り訂正復号部４５及び確率分布整形復号部４６のそれぞれが、図５に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、サブチャネル復号装置１８が、信号分離回路５１、シンボル復元回路５２、対数事後確率比算出回路５３、誤り訂正復号回路５４及び確率分布整形復号回路５５によって実現されるものを想定している。
ここで、信号分離回路５１、シンボル復元回路５２、対数事後確率比算出回路５３、誤り訂正復号回路５４及び確率分布整形復号回路５５のそれぞれは、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、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。

【0031】

サブチャネル復号装置１８の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、サブチャネル復号装置１８が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
サブチャネル復号装置１８が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、信号分離部４１、シンボル復元部４３−１−１〜４３−Ｎ−Ｍ、対数事後確率比算出部４４−１−１〜４４−Ｎ−Ｍ、誤り訂正復号部４５及び確率分布整形復号部４６の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが、図６に示すメモリ６１に格納される。そして、図６に示すプロセッサ６２がメモリ６１に格納されているプログラムを実行する。

【0032】

また、図５では、サブチャネル復号装置１８の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図６では、サブチャネル復号装置１８が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、サブチャネル復号装置１８における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。

【0033】

次に、図１に示すサブチャネル多重光通信システムの動作について説明する。
光伝送路２は、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルからなる光信号を伝送する光伝送路であり、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルにおけるそれぞれの光の伝送特性は、互いに異なる可能性がある。そのため、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルにおけるそれぞれのＳＮＲは、互いに異なる可能性がある。ＳＮＲを定義する上での雑音成分には、光デバイス及び電気デバイスにおけるそれぞれの非線形性に起因する信号成分の歪み、他のチャネル又は他のサブチャネルとの干渉、量子化誤差等、純粋に雑音ではない成分も近似的に含むものとする。
例えば、Ｍ×Ｎ＝８で、光伝送路２にて、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８を伝送しており、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８におけるそれぞれの中心周波数ｆ_１〜ｆ_８が等間隔であり、ｆ_１＜ｆ_２＜・・・ｆ_７＜ｆ_８である場合を想定する。

【0034】

この場合、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８のそれぞれに与えられるエントロピーが、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８におけるそれぞれのＳＮＲに応じて決定されていれば、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８の合計での情報レートを増加させることが可能であり、あるいは、同じ情報レートでの雑音耐性を高めることが可能である。エントロピーは、送信変調シンボルの確率分布から求まる。
しかし、任意の通信路条件を想定して、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８におけるそれぞれのＳＮＲに応じて、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８におけるそれぞれのエントロピーを決定するには、サブチャネル符号化装置１１が、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８と同数の確率分布整形符号化部を実装している必要がある。また、サブチャネル復号装置１８が、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８と同数の確率分布整形復号部を実装している必要がある。

【0035】

例えば、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８をグループ分けし、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８のそれぞれに与えられるエントロピーが、それぞれのグループ内でのＳＮＲの平均値、又は、中央値に応じて決定されるケースを想定する。
例えば、光クロスコネクト装置を多段伝送する場合を考えると、光フィルタ特性により、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルのＳＮＲの中で、中心周波数が最も低いサブチャネルから数えてｋ番目に中心周波数が高いサブチャネルのＳＮＲと、中心周波数が最も高いサブチャネルから数えてｋ番目に中心周波数が低いサブチャネルのＳＮＲとが、概ね同一となる。ｋ＝１，２，・・・，Ｍ×Ｎである。
想定のケースでは、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８におけるそれぞれのＳＮＲに応じてエントロピーが決定される場合と同等の情報レートあるいは雑音耐性が得られないことがある。しかし、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８におけるそれぞれのＳＮＲが互いに異なっていても、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８を幾つかにグループ分けすると、それぞれのグループ内では、ＳＮＲの差分が極端に大きくはならないグループ化が可能となる。したがって、想定のケースでは、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８におけるそれぞれのＳＮＲに応じて、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８におけるそれぞれのエントロピーを決定する場合と比べて、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８の合計での情報レートが、大きく劣化することはない。想定のケースでは、まったく確率分布整形部を備えていない場合又はサブチャネル分離していない場合よりも、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８の合計での情報レートを増加させることができる。
例えば、Ｍ×ＮサブチャネルをＮ個のグループに分け、グループ毎のＳＮＲの平均値、又は、グループ毎のＳＮＲの中央値に応じて、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８におけるそれぞれのエントロピーを決定する場合、サブチャネル符号化装置１１は、Ｎ個のグループの整形後ビット列を生成する１つの確率分布整形符号化部２１を実装していればよい。また、サブチャネル復号装置１８は、確率分布整形符号化部２１と逆の処理を行う１つの確率分布整形復号部４６を実装していればよい。
したがって、想定のケースでは、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８よりも少ない数の確率分布整形符号化部及び確率分布整形復号部を実装することで、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８の合計での情報レートを増加させることが可能である。

【0036】

図７は、実施の形態１に係るサブチャネル符号化装置１１の処理手順であるサブチャネル符号化方法を示すフローチャートである。
以下、図７を参照しながら、図２に示すサブチャネル符号化装置１１の動作について説明する。
確率分布整形符号化部２１は、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_Ｍ×ＮのＳＮＲに基づいて、Ｎ個のグループ毎の情報レート及び送信変調シンボルのエントロピーのそれぞれを決定する。
また、確率分布整形符号化部２１は、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_Ｍ×ＮのＳＮＲに基づいて、送信変調シンボルの確率分布ＰＤ_１〜ＰＤ_Ｎを整形する（図７のステップＳＴ１）。

【0037】

情報ビット列を、確率分布整形符号化した送信変調シンボル列に対応する整形後ビット列に変換する処理（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｍａｔｃｈｉｎｇ）自体は、例えば、以下の非特許文献２に開示されており、公知の技術である。ただし、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_Ｍ×ＮのＳＮＲに基づいて、Ｎ個のグループの送信変調シンボルの確率分布ＰＤ_ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を決定する具体的な方法、及び、情報ビット列を、決定した複数サブチャネルの送信変調シンボルの確率分布ＰＤ_ｎに対応する、複数のサブチャネルの整形後ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_ｎに変換する具体的な方法は、非特許文献２に開示されていない。
［非特許文献２］
Ｔ．Ｙｏｓｈｉｄａ他、“Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｍａｔｃｈｉｎｇ ｆｏｒ Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃａｌｌｙ Ｓｈａｐｅｄ Ｃｏｄｅｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ”、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ｖｏｌ．３７、ｎｏ．６、ｐｐ．１５７９−１５８９、Ｍａｒｃｈ ２０１９．

【0038】

以下、確率分布整形符号化部２１による送信変調シンボルの確率分布整形符号化の一例を説明する。
確率分布整形符号化部２１は、例えば、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_Ｍ×Ｎを複数のグループに分け、それぞれのグループのＳＮＲの平均値、又は、それぞれのグループのＳＮＲの中央値を算出する。
確率分布整形符号化部２１は、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_Ｍ×Ｎにおけるそれぞれのエントロピーとして、それぞれのグループのＳＮＲの平均値、又は、それぞれのグループのＳＮＲの中央値が大きいほど、それぞれのグループに大きなエントロピーを与える。それぞれのグループのＳＮＲの平均値、又は、それぞれのグループのＳＮＲの中央値に応じて、エントロピーを決定する方法は、どのような方法でもよいが、例えば、上記の非特許文献１に開示されている、サブチャネルのＳＮＲに応じてエントロピーを決定する方法を用いることができる。

【0039】

Ｍ×Ｎ個のサブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_Ｍ×ＮをＮ個のグループに分けて求めたＮ個の代表的なＳＮＲに対応するエントロピーをＨ_１〜Ｈ_Ｎとする。
エントロピーＨ_１〜Ｈ_Ｎを、それぞれのグループのシンボルレートによって重みづけ平均した値が、例えば、４．２５ビット／複素シンボルであれば、情報ビット列ＢＳは、最大で４．２５ビット／複素シンボルで表される情報を含むことができる。後段のシンボルマッピング部２４−ｎ−１〜２４−ｎ−Ｍが、８種類の送信変調シンボル−７，−５，−３，−１，１，３，５，７を用いるケースを想定する。想定のケースでの変調は、８値パルス振幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＡＭ）であり、８ＰＡＭと表記される。８種類の実シンボルによって通信できるビット数は、３ビットであり、情報レートは、３ビット／実シンボルである。これは、８種類のシンボルの出現確率が等しい場合に達成される。８種類の実シンボルが等しい確率で出現する場合、実シンボルの２元エントロピーは、３となり、２元エントロピーが情報レートの３（ビット／実シンボル）と等しい。一方で、実シンボルの出現確率を不均一とする場合には、実シンボルの２元エントロピーが３よりも小さくなる。

【0040】

例えば、“１”又は“−１”が最も数多く出現し、次に、“３”又は“−３”が多く出現し、次に、“５”又は“−５”が多く出現し、“７”又は“−７”が最も出現しないケースを想定する。シンボル振幅値の絶対値の二乗がエネルギーであり、“１”又は“−１”のエネルギーは１、“３”又は“−３”のエネルギーは９、“５”又は“−５”のエネルギーは２５、“７”又は“−７”のエネルギーは４９である。
確率分布整形符号化部２１が、上記のように、送信変調シンボルの確率分布ＰＤ_１〜ＰＤ_Ｎを整形することによって、時間の経過に伴って、連続又は非連続で入力される、複数の情報ビット列ＢＳに対応する平均エネルギーＥが低下する。ここでの確率分布ＰＤ_１〜ＰＤ_Ｎの整形は、均等な確率分布ではなく、偏った確率分布としている。
確率分布整形の良さは、コンスタレーション利得Ｇ＝（２＾（ＳＥ）−１）ｄ_ｍｉｎ＾２／（６Ｅ）によって定量化できる。ＳＥは、２次元平面における周波数利用効率（ビット／シンボル）である。２次元平面は、複素平面である。直交振幅変調（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＱＡＭ）の同位相（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）成分及び直交位相（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）成分のそれぞれに、独立に８ＰＡＭを用いた６４ＱＡＭでは、６ビット／複素シンボルが最大値となる。ｄ_ｍｉｎは、最小ユークリッド距離であり、この例では、ｄ_ｍｉｎ＝２である。最小ユークリッド距離は、最小信号点間距離である。
確率分布整形符号化を行わない通常の４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ等では、Ｇ＝０ｄＢとなり、確率分布整形符号化を適用したＱＡＭでは、コンスタレーション利得Ｇは、最大で１．５３ｄＢである。光ファイバ通信路は、近似的にガウシアンチャネルとみなすことができるが、ガウシアンチャネルにおける達成可能情報量（Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｒａｔｅ）は、シャノン限界としてＡＩＲ＝ｌоｇ_２（１＋ＳＮＲ）となることが知られている。ガウシアンチャネルは、加法性ガウシアン雑音通信路を意味する。確率分布整形を適用して、コンスタレーション利得Ｇを増加させることができれば、ＳＮＲ対ＡＩＲの関係をシャノン限界に近づけることができる。即ち、あるＳＮＲにおける情報レート増加させることができる、あるいは、或る情報レートを得るのに必要なＳＮＲを低下させることができる。

【0041】

整形後の送信変調シンボル−７，−５，−３，−１，１，３，５，７の確率分布ＰＤ_ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）の一例は、以下の通りである。Ｎ＝２の例である。
、Ｎ＝２の一例は、以下の通りである。
送信変調シンボル 確率分布ＰＤ_１
“１” → ０．４
“３” → ０．１
“−１” → ０．４
“−３” → ０．１

送信変調シンボル 確率分布ＰＤ_２
“１” → ０．２
“３” → ０．１５
“５” → ０．１
“７” → ０．０５
“−１” → ０．２
“−３” → ０．１５
“−５” → ０．１
“−７” → ０．０５

【0042】

確率分布整形符号化部２１は、送信変調シンボルの確率分布ＰＤ_ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を決定すると、外部から与えられた情報ビット列ＢＳを、決定した送信変調シンボル確率分布に対応するＮ個の整形後ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_Ｎに変換する（図７のステップＳＴ２）。
確率分布整形符号化部２１は、整形後ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_Ｎを誤り訂正符号化部２３に出力する。
例えば、Ｎ＝２である場合、確率分布整形符号化部２１は、情報ビット列ＢＳが、例えば、“１００１”であれば、情報ビット列ＢＳを、整形後ビット列ＳＢＳ_１として、“０１”を生成し、整形後ビット列ＳＢＳ_２として、“００１１”を生成する。
ここで、整形後ビット列ＳＢＳ_１における“０１”は、グレイ符号化した正実数２値変調シンボルにおけるそれぞれのシンボルが“（１，３）”であり、整形後ビット列ＳＢＳ_２における“００１１”は、同じく正実数４値変調シンボルにおけるそれぞれのシンボルが“（１，５）”である。

【0043】

図２に示すサブチャネル符号化装置１１では、確率分布整形符号化部２１が、情報ビット列ＢＳに対応する平均エネルギーＥが低下するように、送信変調シンボルの確率分布ＰＤ_ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を決定している。確率分布整形符号化部２１が、送信変調シンボルの確率分布ＰＤ_ｎを決定することで、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_Ｍ×Ｎの合計での情報レートを増加させることができればよい。近似を含まないガウシアンチャネルであれば、情報ビット列ＢＳの平均エネルギーＥが極力低下するように、送信変調シンボルの確率分布ＰＤをマクスウェル・ボルツマン分布と呼ばれる離散化したガウス分布に整形するのが最適である。しかし、光ファイバ通信路への適用及び実装を考慮すると、必ずしも、それが最適ではなく、それに限るものではない。例えば、情報ビット列ＢＳが、複素数の送信変調シンボルに対応づけられるとき、確率分布整形符号化部２１が、複素数の信号についての尖度等の高次のモーメントの時間平均が小さくなるように、送信変調シンボルの確率分布ＰＤを決定するようにしてもよい。

【0044】

誤り訂正符号化部２３は、確率分布整形符号化部２１から出力された整形後ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_Ｎを取得する。
誤り訂正符号化部２３は、整形後ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_ｎをまとめて誤り訂正符号情報ビット列ＩＦＥＣとして扱い、誤り訂正符号冗長ビット列であるパリティビット列ＰＦＥＣを算出する。そして、誤り訂正符号化部２３は、算出したパリティビット列ＰＦＥＣをパリティビットｐｂ_１〜ｐｂ_ｎに分離する。誤り訂正符号冗長ビット列からパリティビット列ＰＦＥＣを算出する処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
誤り訂正符号化部２３は、整形後ビット列ＳＢＳ_ｎにパリティビットｐｂ_ｎを付加することで、パリティビットｐｂ_ｎを含む誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を生成する（図７のステップＳＴ３）。
図２に示すサブチャネル符号化装置１１では、誤り訂正符号化部２３が、誤り訂正冗長ビット列として、パリティビット列ＰＦＥＣを算出している。誤り訂正符号化部２３においてパリティビットを生成するのに用いる誤り訂正符号としては、低密度パリティ検査符号、ハミング符号、ＢＣＨ符号によるターボ積符号、ＲＳ符号、ポーラー符号等を用いることができる。

【0045】

例えば、Ｎ＝２であり、整形後ビット列ＳＢＳ_１＝“０１”及びＳＢＳ_２＝“００１１”であり、分離されたパリティビットｐｂ_１＝“０１”及びｐｂ_２＝“１０”であり、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_１−１＝“００”、ＥＣＳ_１−１＝“１１”、ＥＣＳ_２−１＝“１００” 、ＥＣＳ_２−２＝“１１１”である場合が一例として想定される。ここで、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_１−１における“００”は、グレイ符号化した実数４値変調シンボルの“１”であり、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_１−２における“１１”は、グレイ符号化した実数４値変調シンボルの“−３”であり、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_２−１における“１００”は、グレイ符号化した実数８値変調シンボルの“−１”であり、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_２−２における“０１１”は、グレイ符号化した実数８値変調シンボルの“５”である。この例では、パリティビットｐｂ_１及びパリティビットｐｂ_２を正／負を表す符号ビットとして用いている。パリティビットは、その確率分布を整形するのが困難であり、通常「０」「１」の発生確率が概略均等となることから、エネルギーに影響しない符号ビットに割り当てるのが、一般的である。

【0046】

誤り訂正符号化部２３は、Ｎ個の誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_１〜ＥＣＳ_Ｎを生成すると、それぞれの誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_１〜ＥＣＳ_Ｎを、Ｍ個の誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_１−１〜ＥＣＳ_１−Ｍ、ＥＣＳ_２−１〜ＥＣＳ_２−Ｍ、・・・、ＥＣＳ_Ｎ−１〜ＥＣＳ_Ｎ−Ｍに分離する（図７のステップＳＴ４）。
誤り訂正符号化部２３は、分離したＭ×Ｎ個の誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_１−１〜ＥＣＳ_Ｎ−Ｍのそれぞれを、シンボルマッピング部２４−１−１〜２４−Ｎ−Ｍのそれぞれに出力する。

【0047】

シンボルマッピング部２４−ｎ−ｍ（ｎ＝１，・・・，Ｎ；ｍ＝１，・・・，Ｍ）は、誤り訂正符号化部２３から誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_ｎ−ｍを受けると、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_ｎ−ｍに対してビット−シンボル変換を行うことによって、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_ｎ−ｍを送信変調シンボルＭＳ_ｎ−ｍに変換する（図７のステップＳＴ５）。
誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_ｎ−ｍのビット−シンボル変換として、例えば、パルス位置変調（ＰＰＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、２値位相変調（ＢＰＳＫ：Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、４値位相変調（ＱＰＳＫ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、直交振幅変調、振幅位相変調、セット分割、又は、多次元変調を用いることができる。
直交振幅変調には、例えば、８ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、１６ＱＡＭ、３２ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、５１２ＱＡＭ及び１０２４ＱＡＭが含まれる。

【0048】

例えば、Ｍ＝２、Ｎ＝２であり、誤り訂正符号化ビット列ＣＳ_１−１＝“００”、ＥＣＳ_１−１＝“１１”、ＥＣＳ_２−１＝“１００” 、ＥＣＳ_２−２＝“１１１”である場合が一例として想定される。
シンボルマッピング部２４−１−ｍは、例えば、以下に示すように、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_１−ｍから送信変調シンボルＭＳ_１−ｍを生成する。
誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_１−ｍ 送信変調シンボルＭＳ_１−ｍ
“００” → “１”
“０１” → “３”
“１０” → “−１”
“１１” → “−３”
また、シンボルマッピング部２４−２−ｍは、例えば、以下に示すように、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_２−ｍから送信変調シンボルＭＳ_２−ｍを生成する。
誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_２−ｍ 送信変調シンボルＭＳ_２−ｍ
“０００” → “１”
“００１” → “３”
“０１０” → “５”
“０１１” → “７”
“１００” → “−１”
“１０１” → “−３”
“１１０” → “−５”
“１１１” → “−７”
この場合、送信変調シンボルＭＳ_１−１は、グレイ符号化した実数４値変調シンボルの“１”、送信変調シンボルＭＳ_１−２は、グレイ符号化した実数４値変調シンボルの“−３”、送信変調シンボルＭＳ_２−１は、グレイ符号化した実数８値変調シンボルの“−１”、送信変調シンボルＭＳ_２−２は、グレイ符号化した実数８値変調シンボルの“５”となる。
シンボルマッピング部２４−ｎ−ｍは、生成した送信変調シンボルＭＳ_ｎ−ｍを信号生成処理部２５−ｎ−ｍに出力する。

【0049】

信号生成処理部２５−ｎ−ｍは、シンボルマッピング部２４−ｎ−ｍから送信変調シンボルＭＳ_ｎ−ｍを受けると、送信変調シンボルＭＳ_ｎ−ｍからサブチャネル信号ＳＣＳ_ｎ−ｍを生成する（図７のステップＳＴ６）。
サブチャネル信号ＳＣＳ_ｎ−ｍは、送信変調シンボルＭＳ_ｎ−ｍに含まれている複数のシンボルのうち、例えば、隣り合う２つの実シンボルを複素シンボルとして扱う信号である。複素シンボルは、２次元シンボルである。
送信変調シンボルＭＳ_ｎ−ｍに含まれている複数の実シンボルが、例えば、“−１，５，１，−３，・・・・，−１，１，３，３，−５，−３”であれば、信号生成処理部２５−ｎ−ｍは、サブチャネル信号ＳＣＳ_ｎ−ｍとして、“（−１，５），（１，−３），・・・・，（−１，１），（３，３），（−５，−３）”を生成する。サブチャネル信号ＳＣＳ_ｎ−ｍは、送信変調シンボルＭＳ_ｎ−ｍに含まれているそれぞれのシンボルに、狭帯域のルートレイズドコサイン型低域通過フィルタ（ＲＲＣ−ＬＰＦ：Ｒｏｏｔ Ｒａｉｓｅｄ Ｃｏｓｉｎｅ Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）をかけたものに相当する。
信号生成処理部２５−ｎ−ｍは、生成したサブチャネル信号ＳＣＳ_ｎ−ｍを信号多重化部２６に出力する。

【0050】

信号多重化部２６は、信号生成処理部２５−１−１〜２５−Ｎ−Ｍから、Ｍ×Ｎ個のチャネル信号ＳＣＳ_１−１〜ＳＣＳ_Ｎ−Ｍを受けると、Ｍ×Ｎ個のサブチャネル信号ＳＣＳ_１−１〜ＳＣＳ_Ｎ−Ｍを多重化して、サブチャネル多重信号Ｅ_{ｓｃｍｕｘ}を生成する（図７のステップＳＴ７）。
信号多重化部２６は、生成したサブチャネル多重信号Ｅ_{ｓｃｍｕｘ}を変換増幅器１２に出力する。
以下、信号多重化部２６によるサブチャネル多重信号Ｅ_{ｓｃｍｕｘ}の生成処理を具体的に説明する。

【0051】

信号多重化部２６は、Ｍ×Ｎ個のサブチャネル信号ＳＣＳ_１−１〜ＳＣＳ_Ｎ−Ｍを直交基底で重ね、例えば、Ｍ×Ｎ個のサブチャネル信号ＳＣＳ_１−１〜ＳＣＳ_Ｎ−Ｍを周波数軸で多重化する。
例えば、Ｍ×Ｎ個のサブチャネル信号ＳＣＳ_１−１〜ＳＣＳ_Ｎ−Ｍのシンボル速度であるシンボルレートがＢ_ｓ＝８［Ｇｓｙｍｂｏｌ／ｓ］、ＲＲＣのロールオフ率がα＝０．０１、Ｍ×Ｎ＝ｎ_ｓｃ＝８であるとする。
また、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８におけるそれぞれの中心周波数ｆ_１〜ｆ_８の間隔がｄｆ_ｓｃ＝Ｂ_ｓ（１＋α）＝０．０８［ＧＨｚ］、サブキャリアＳＣ_１〜ＳＣ_８を識別するインデックスをｊ＝１，２，・・・，８とすると、サブチャネルＳＣ_ｊの中心周波数ｆ_ｊは、以下の式（１）のように表される。

サブチャネル多重信号Ｅ_{ｓｃｍｕｘ}は、以下の式（２）のように表される。

式（２）において、ｉは、時間軸上でのインデックスである。

【0052】

変換増幅器１２は、サブチャネル符号化装置１１の信号多重化部２６から出力されたサブチャネル多重信号Ｅ_{ｓｃｍｕｘ}を取得する。
変換増幅器１２は、取得したサブチャネル多重信号Ｅ_{ｓｃｍｕｘ}を、デジタル信号からアナログ信号に変換し、アナログ信号を増幅する。
変換増幅器１２は、増幅後のアナログ信号を光変調器１４に出力する。

【0053】

送信光源１３は、例えば、中心波長が１５５０ｎｍの無変調光を発振し、発振した無変調光を光変調器１４に出力する。
光変調器１４は、送信光源１３から出力された無変調光を、変換増幅器１２から出力された増幅後のアナログ信号に従って変調することで、光信号を生成する。
光変調器１４は、生成した光信号を光伝送路２に出力する。
光伝送路２は、光変調器１４から出力された光信号を光受信装置３まで伝送する。

【0054】

光受信装置３の受信光源１５は、例えば、中心波長が１５５０ｎｍの無変調光を発振し、発振した無変調光を光受信器１６に出力する。
光受信器１６は、受信光源１５から出力された無変調光を用いて、光伝送路２によって伝送された光信号をコヒーレント検波する。
光受信器１６は、光信号のコヒーレント検波結果を示す電気信号を増幅変換器１７に出力する。

【0055】

増幅変換器１７は、光受信器１６から出力された電気信号を増幅し、増幅後の電気信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。
増幅変換器１７は、デジタル信号をサブチャネル多重信号Ｅ_{ｓｃｍｕｘ}として、サブチャネル復号装置１８に出力する。

【0056】

図８は、実施の形態１に係るサブチャネル復号装置１８の処理手順であるサブチャネル復号方法を示すフローチャートである。
以下、図８を参照しながら、図４に示すサブチャネル復号装置１８の動作について説明する。
信号分離部４１は、増幅変換器１７から出力されたサブチャネル多重信号Ｅ_{ｓｃｍｕｘ}を受信する。
信号分離部４１は、受信したサブチャネル多重信号Ｅ_{ｓｃｍｕｘ}をＭ×Ｎ個のサブチャネル信号ＳＣＳ_１−１〜ＳＣＳ_Ｎ−Ｍに分離する（図８のステップＳＴ１１）。
信号分離部４１によるサブチャネル多重信号Ｅ_{ｓｃｍｕｘ}の分離処理は、信号多重化部２６によるチャネル信号ＳＣＳ_１−１〜ＳＣＳ_Ｎ−Ｍの多重化処理の逆処理である。
信号分離部４１は、分離したそれぞれのサブチャネル信号ＳＣＳ_１−１〜ＳＣＳ_Ｎ−Ｍをシンボル復元部４３−１−１〜４３−Ｎ−Ｍのそれぞれに出力する。

【0057】

シンボル復元部４３−ｎ−ｍは、信号分離部４１からサブチャネル信号ＳＣＳ_ｎ−ｍを受けると、サブチャネル信号ＳＣＳ_ｎ−ｍから変調シンボルＭＳ_ｎ−ｍを復元する（図８のステップＳＴ１２）。
シンボル復元部４３−ｎ−ｍによる変調シンボルＭＳ_ｎ−ｍの復元処理は、波形等化又は搬送波復元等、コヒーレント光通信にて公知の受信側デジタル信号処理により実現される。
シンボル復元部４３−ｎ−ｍは、復元した変調シンボルＭＳ_ｎ−ｍを対数事後確率比算出部４４−ｎ−ｍに出力する。

【0058】

対数事後確率比算出部４４−ｎ−ｍは、シンボル復元部４３−ｎ−ｍから、復元された変調シンボルＭＳ_ｎ−ｍを受けると、復元された変調シンボルＭＳ_ｎ−ｍから、事後Ｌ値であるＬＲＰ_ｎ−ｍを算出する（図８のステップＳＴ１３）。
復元された変調シンボルＭＳ_ｎ−ｍからＬＲＰ_ｎ−ｍを算出する処理自体は、例えば、以下の非特許文献３に開示されており、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
［非特許文献３］
Ｇ．Ｂｏｃｈｅｒｅｒ他、“Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ Ｒａｔｅ−Ｍａｔｃｈｅｄ Ｌｏｗ−Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ−Ｃｈｅｃｋ Ｃｏｄｅｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ”、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、ｖｏｌ．６３、ｎｏ．１２、ｐｐ．４６５１−４６６５、Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１５．
対数事後確率比算出部４４−ｎ−ｍは、算出したＬＲＰ_ｎ−ｍを誤り訂正復号部４５に出力する。

【0059】

ＬＲＰ_ｎ−ｍは、復元された変調シンボルＭＳ_ｎ−ｍに基づいて、誤り訂正符号化部２３により生成された誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_ｎ−ｍに含まれているビットが０である確率と、当該ビットが１である確率との比が、自然対数によって表されている値である。
ＬＲＰ_ｎ−ｍは、事前Ｌ値と外部Ｌ値との和で表される。事前Ｌ値は、対数事前確率比（Ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ Ｒａｔｉｏ ｏｆ ａ ｐｒｉоｒｉ Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｉｅｓ）である。
事前Ｌ値は、シンボルマッピング部２４−ｎ−ｍにより生成された送信変調シンボルＭＳ_ｎ−ｍの確率分布とシンボルマッピング規則とに基づいて、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_ｎ−ｍに含まれているビットが０である確率と、当該ビットが１である確率との比が、自然対数によって表されている値である。
外部Ｌ値は、対数尤度比（Ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｒａｔｉｏ）である。外部Ｌ値は、送信変調シンボルＭＳ_ｎ−ｍの生起確率のずれが補償された状態で、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_ｎ−ｍに含まれているビットが０である確率と、当該ビットが１である確率との比が、自然対数によって表されている値である。

【0060】

誤り訂正復号部４５は、対数事後確率比算出部４４−１−１〜４４−Ｎ−ＭからＬＲＰ_１−１〜ＬＲＰ_Ｎ−Ｍを受けると、それぞれのＬＲＰ_１−１〜ＬＲＰ_Ｎ−Ｍの誤りを訂正することで、Ｎ個の情報ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_Ｎのそれぞれを復元する（図８のステップＳＴ１４）。
ＬＲＰ_１−１〜ＬＲＰ_Ｎ−Ｍから、情報ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_Ｎを復元する処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
誤り訂正復号部４５は、復元したＮ個の情報ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_Ｎを確率分布整形復号部４６に出力する。

【0061】

確率分布整形復号部４６は、誤り訂正復号部４５からＮ個の整形後ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_Ｎを受ける。
確率分布整形復号部４６は、図２に示す確率分布整形符号化部２１における符号化と対になる復号を行い、整形を解く（図８のステップＳＴ１５）。
確率分布整形復号部４６は、復元した整形後ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_Ｎを、復元した情報ビット列ＢＳに変換する（図８のステップＳＴ１６）。
確率分布整形復号部４６は、復元した情報ビット列ＢＳを外部に出力する。

【0062】

以上の実施の形態１では、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルをＮ個のグループに分け、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルのＳＮＲに基づいて、それぞれのグループの送信変調シンボルの確率分布を整形し、情報ビット列を、それぞれのグループの送信変調シンボルの確率分布に対応する整形後ビット列に変換する確率分布整形符号化部２１と、整形後ビット列から、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルにおけるそれぞれのサブチャネル信号を生成するサブチャネル信号生成部２２と、サブチャネル信号生成部２２により生成されたＭ×Ｎ個のサブチャネル信号を多重化して、サブチャネル多重信号を生成する信号多重化部２６とを備えるように、サブチャネル符号化装置１１を構成した。したがって、サブチャネル符号化装置１１は、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルと同数の確率分布整形符号化部を実装することなく、複数のサブチャネルの合計での情報レートを増加させることができる。

【0063】

また、実施の形態１では、サブチャネル多重信号をＭ×Ｎ個のサブチャネル信号に分離する信号分離部４１と、信号分離部４１により分離されたＭ×Ｎ個のサブチャネル信号から、Ｎ個のグループの整形後ビット列を復元する整形後ビット列復元部４２と、整形後ビット列復元部４２により復元されたＮ個のグループの整形後ビット列を情報ビット列に変換する確率分布整形復号部４６とを備えるように、サブチャネル復号装置１８を構成した。したがって、サブチャネル復号装置１８は、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルと同数の確率分布整形復号部を実装することなく、複数のサブチャネルの合計での情報レートを増加させることができる。

【0064】

図２に示すサブチャネル符号化装置１１では、確率分布整形符号化部２１が、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_Ｍ×ＮのＳＮＲに基づいて、送信変調シンボルの確率分布ＰＤ_１〜ＰＤ_Ｎを決定し、情報ビット列ＢＳを、送信変調シンボルの確率分布ＰＤ_ｎに対応する整形後ビット列ＳＢＳ_ｎに変換している。
確率分布整形符号化部２１は、例えば、情報ビット列ＢＳと、整形後ビット列との対応関係を示すテーブルを備えるようにしてもよい。確率分布整形符号化部２１が、当該テーブルを備えていれば、テーブルに含まれている複数の整形後ビット列の中から、入力された情報ビット列ＢＳに対応している整形後ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_Ｎを取得し、取得した整形後ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_Ｎを誤り訂正符号化部２３に出力する。
このテーブルは、テーブルのアドレス空間が小さい場合には単一のルックアップテーブルによって構成することが可能である。テーブルのアドレス空間が大きく、単一のルックアップテーブルによって構成できない場合にも、非特許文献２のように、階層化された複数の小型ルックアップテーブル群を用いて構成することが可能である。

【0065】

図４に示すサブチャネル復号装置１８では、確率分布整形復号部４６が、復元した整形後ビット列を情報ビット列を復元している。
確率分布整形復号部４６は、例えば、復元した整形後ビット列と、復元した情報ビット列ＢＳとの対応関係を示すテーブルを備えるようにしてもよい。確率分布整形復号部４６が、当該テーブルを備えていれば、テーブルに含まれている複数の復元した情報ビット列ＢＳの中から、復元した整形後ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_Ｎに対応している復元した情報ビット列ＢＳを取得し、取得した復元した情報ビット列ＢＳを外部に出力する。
このテーブルは、テーブルのアドレス空間が小さい場合には単一のルックアップテーブルによって構成することが可能である。テーブルのアドレス空間が大きく、単一のルックアップテーブルによって構成できない場合にも、非特許文献２のように、階層化された複数の小型ルックアップテーブル群を用いて構成することが可能である。

【0066】

実施の形態２．
実施の形態２では、確率分布整形符号化部２１が、Ｎ個の確率分布整形符号化処理部７２−１〜７２−Ｎを備えているサブチャネル符号化装置１１について説明する。
また、実施の形態２では、確率分布整形復号部４６が、Ｎ個の確率分布整形復号処理部９１−１〜９１−Ｎを備えているサブチャネル復号装置１８について説明する。

【0067】

図９は、実施の形態２に係るサブチャネル符号化装置１１を示す構成図である。
図１０は、実施の形態２に係るサブチャネル符号化装置１１のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図９及び図１０において、図２及び図３と同一符号は同一又は相当部分を示すので詳細な説明を省略する。
情報ビット列分離部７１は、例えば、図１０に示す情報ビット列分離回路８１によって実現される。
情報ビット列分離部７１は、１つの情報ビット列ＢＳをＮ個の情報ビット列ｄＢＳ_１〜ｄＢＳ_Ｎに分離し、分離したそれぞれの情報ビット列ｄＢＳ_１〜ｄＢＳ_Ｎを確率分布整形符号化処理部７２−１〜７２−Ｎのそれぞれに出力する。

【0068】

Ｍ×Ｎ個のサブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_Ｍ×Ｎは、Ｎ個のグループに分類されている。
例えば、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_Ｎは、グループ（１）に分類され、サブチャネルＳＣ_Ｎ＋１〜ＳＣ_２Ｎは、グループ（２）に分類され、Ｃ_２Ｎ＋１〜ＳＣ_３Ｎは、グループ（３）に分類されている。
また、Ｃ_{Ｍ×（Ｎ−１）＋１}〜ＳＣ_Ｍ×Ｎは、グループ（Ｎ）に分類されている。

【0069】

確率分布整形符号化処理部７２−１〜７２−Ｎのそれぞれは、例えば、図１０に示す確率分布整形符号化処理回路８２によって実現される。
確率分布整形符号化処理部７２−ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）は、グループ（ｎ）に属するサブチャネルＣ_{ｍ×（ｎ−１）＋１}〜ＳＣ_ｍ×ｎのＳＮＲに基づいて、送信変調シンボルの確率分布を決定する。以下、整形後ビット列に基づき、後段のシンボルマッピング部２４−１−１〜２４−Ｎ−Ｍにより生成される送信変調シンボルの確率分布をサンプル平均して得られる確率分布をＰＤ_ｎとする。
確率分布整形符号化処理部７２−ｎは、情報ビット列分離部７１から出力された情報ビット列ｄＢＳ_ｎを、整形後ビット列ＳＢＳ_ｎに変換する。
確率分布整形符号化処理部７２−ｎは、整形後ビット列ＳＢＳ_ｎを誤り訂正符号化部２３に出力する。

【0070】

図１１は、実施の形態２に係るサブチャネル復号装置１８を示す構成図である。
図１２は、実施の形態２に係るサブチャネル復号装置１８のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図１１及び図１２において、図４及び図５と同一符号は同一又は相当部分を示すので詳細な説明を省略する。
誤り訂正復号部４５は、実施の形態１と同様に、対数事後確率比算出部４４−１−１〜４４−Ｎ−Ｍにより算出されたＬＲＰ_１−１〜ＬＲＰ_Ｎ−Ｍから、整形後ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_Ｎを復元する。
誤り訂正復号部４５は、復元した整形後ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_Ｎのそれぞれを、確率分布整形復号処理部９１−１〜９１−Ｎのそれぞれに出力する。

【0071】

確率分布整形復号処理部９１−１〜９１−Ｎのそれぞれは、例えば、図１２に示す確率分布整形復号処理回路１０１によって実現される。
確率分布整形復号処理部９１−ｎは、グループ（ｎ）に属するサブチャネルＣ_{ｍ×（ｎ−１）＋１}〜ＳＣ_ｍ×ｎのＳＮＲに基づいて、誤り訂正復号部４５から出力された整形後ビット列ＳＢＳ_ｎを、グループ（ｎ）に属する情報ビット列ｄＢＳ_ｎに変換する。
なお、確率分布整形復号処理部９１−ｎによる情報ビット列ｄＢＳ_ｎへの変換は、整形後ビット列ＳＢＳ_ｎの整形を終端して、情報ビット列ｄＢＳ_ｎを復元することを意味する。

【0072】

情報ビット列多重化部９２は、例えば、図１２に示す情報ビット列多重化回路１０２によって実現される。
情報ビット列多重化部９２は、確率分布整形復号処理部９１−１〜９１−Ｎにより復元されたＮ個の情報ビット列ｄＢＳ_１〜 ｄＢＳ_Ｎを多重化することで、１つの情報ビット列ＢＳを復元する。

【0073】

図９では、サブチャネル符号化装置１１の構成要素である情報ビット列分離部７１、確率分布整形符号化処理部７２−１〜７２−Ｎ、誤り訂正符号化部２３、シンボルマッピング部２４−１−１〜２４−Ｎ−Ｍ、信号生成処理部２５−１−１〜２５−Ｎ−Ｍ及び信号多重化部２６のそれぞれが、図１０に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、サブチャネル符号化装置１１が、情報ビット列分離回路８１、確率分布整形符号化処理回路８２、誤り訂正符号化回路３２、シンボルマッピング回路３３、信号生成処理回路３４及び信号多重化回路３５によって実現されるものを想定している。
ここで、情報ビット列分離回路８１、確率分布整形符号化処理回路８２、誤り訂正符号化回路３２、シンボルマッピング回路３３、信号生成処理回路３４及び信号多重化回路３５のそれぞれは、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、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。

【0074】

サブチャネル符号化装置１１の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、サブチャネル符号化装置１１が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
サブチャネル符号化装置１１が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、情報ビット列分離部７１、確率分布整形符号化処理部７２−１〜７２−Ｎ、誤り訂正符号化部２３、シンボルマッピング部２４−１−１〜２４−Ｎ−Ｍ、信号生成処理部２５−１−１〜２５−Ｎ−Ｍ及び信号多重化部２６の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図６に示すメモリ６１に格納される。そして、図６に示すプロセッサ６２がメモリ６１に格納されているプログラムを実行する。

【0075】

図１１では、サブチャネル復号装置１８の構成要素である信号分離部４１、シンボル復元部４３−１−１〜４３−Ｎ−Ｍ、対数事後確率比算出部４４−１−１〜４４−Ｎ−Ｍ、誤り訂正復号部４５、確率分布整形復号処理部９１−１〜９１−Ｎ及び情報ビット列多重化部９２のそれぞれが、図１２に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、サブチャネル復号装置１８が、信号分離回路５１、シンボル復元回路５２、対数事後確率比算出回路５３、誤り訂正復号回路５４、確率分布整形復号処理回路１０１及び情報ビット列多重化回路１０２によって実現されるものを想定している。
ここで、信号分離回路５１、シンボル復元回路５２、対数事後確率比算出回路５３、誤り訂正復号回路５４、確率分布整形復号処理回路１０１及び情報ビット列多重化回路１０２のそれぞれは、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、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。

【0076】

サブチャネル復号装置１８の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、サブチャネル復号装置１８が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
サブチャネル復号装置１８が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、信号分離部４１、シンボル復元部４３−１−１〜４３−Ｎ−Ｍ、対数事後確率比算出部４４−１−１〜４４−Ｎ−Ｍ、誤り訂正復号部４５、確率分布整形復号処理部９１−１〜９１−Ｎ及び情報ビット列多重化部９２の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが、図６に示すメモリ６１に格納される。そして、図６に示すプロセッサ６２がメモリ６１に格納されているプログラムを実行する。

【0077】

光クロスコネクト装置を多段伝送する場合を考えると、光フィルタ特性により、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルのＳＮＲの中で、例えば、中心周波数が最も低いサブチャネルから数えてｋ番目に中心周波数が高いサブチャネルのＳＮＲと、中心周波数が最も高いサブチャネルから数えてｋ番目に中心周波数が低いサブチャネルのＳＮＲとは、概ね同一となる。
例えば、Ｍ×Ｎ＝８、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８におけるそれぞれの中心周波数ｆ_１〜ｆ_８が等間隔であり、ｆ_１＜ｆ_２＜・・・ｆ_７＜ｆ_８である場合を想定する。
この場合、サブチャネルＳＣ_１とサブチャネルＳＣ_８とは、概ねＳＮＲが同一であり、サブチャネルＳＣ_２とサブチャネルＳＣ_７とは、概ねＳＮＲが同一である。また、サブチャネルＳＣ_３とサブチャネルＳＣ_６とは、概ねＳＮＲが同一であり、サブチャネルＳＣ_４とサブチャネルＳＣ_５とは、概ねＳＮＲが同一である。

【0078】

したがって、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８に与えられるエントロピーが、以下のように決定されていれば、全てのサブチャネルの合計での情報レートを高めることが可能である。
サブチャネルＳＣ_１とサブチャネルＳＣ_８とに与えられるエントロピーが、サブチャネルＳＣ_１のＳＮＲとサブチャネルＳＣ_８のＳＮＲとの平均値に応じて決定される。
サブチャネルＳＣ_２とサブチャネルＳＣ_７とに与えられるエントロピーが、サブチャネルＳＣ_２のＳＮＲとサブチャネルＳＣ_７のＳＮＲとの平均値に応じて決定される。
サブチャネルＳＣ_３とサブチャネルＳＣ_６とに与えられるエントロピーが、サブチャネルＳＣ_３のＳＮＲとサブチャネルＳＣ_６のＳＮＲとの平均値に応じて決定される。
サブチャネルＳＣ_４とサブチャネルＳＣ_５とに与えられるエントロピーが、サブチャネルＳＣ_４のＳＮＲとサブチャネルＳＣ_５のＳＮＲとの平均値に応じて決定される。

【0079】

サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８のそれぞれに与えられるエントロピーが、上記のように決定される場合、サブチャネル符号化装置１１が、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８と同数の確率分布整形符号化部を実装している必要がなく、Ｎ（＝４）個の確率分布整形符号化処理部７２−１〜７２−Ｎを実装していればよい。
また、サブチャネル復号装置１８が、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８と同数の確率分布整形復号部を実装している必要がなく、Ｎ（＝４）個の確率分布整形復号処理部９１−１〜９１−Ｎを実装していればよい。

【0080】

次に、図９に示すサブチャネル符号化装置１１の動作について説明する。ただし、情報ビット列分離部７１及び確率分布整形符号化処理部７２−１〜７２−Ｎ以外は、図２に示すサブチャネル符号化装置１１と概ね同様であるため、ここでは、主に、情報ビット列分離部７１及び確率分布整形符号化処理部７２−１〜７２−Ｎの動作について説明する。
Ｍ×Ｎ個のサブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_Ｍ×Ｎは、Ｎ個のグループに分類されている。
図９に示すサブチャネル符号化装置１１では、例えば、Ｍ＝２、Ｎ＝４、Ｍ×Ｎ＝８であり、サブチャネルＳＣ_１，ＳＣ_８がグループ（１）に分類され、サブチャネルＳＣ_２，ＳＣ_７がグループ（２）に分類されている。また、サブチャネルＳＣ_３，ＳＣ_６がグループ（３）に分類され、サブチャネルＳＣ_４，ＳＣ_５がグループ（４）に分類されている。

【0081】

情報ビット列分離部７１は、外部から１つの情報ビット列ＢＳが与えられると、１つの情報ビット列ＢＳを４個の情報ビット列ｄＢＳ_１，ｄＢＳ_２，ｄＢＳ_３，ｄＢＳ_４に分離する。
情報ビット列ｄＢＳ_１は、グループ（１）に属するサブチャネルＳＣ_１，ＳＣ_８によって伝送される情報ビット列であり、情報ビット列ｄＢＳ_２は、グループ（２）に属するサブチャネルＳＣ_２，ＳＣ_７によって伝送される情報ビット列である。
情報ビット列ｄＢＳ_３は、グループ（３）に属するサブチャネルＳＣ_３，ＳＣ_５によって伝送される情報ビット列であり、情報ビット列ｄＢＳ_４は、グループ（４）に属するサブチャネルＳＣ_４，ＳＣ_５によって伝送される情報ビット列である。
情報ビット列分離部７１は、情報ビット列ｄＢＳ_１を確率分布整形符号化処理部７２−１に出力し、情報ビット列ｄＢＳ_２を確率分布整形符号化処理部７２−２に出力する。また、情報ビット列分離部７１は、情報ビット列ｄＢＳ_３を確率分布整形符号化処理部７２−３に出力し、情報ビット列ｄＢＳ_４を確率分布整形符号化処理部７２−４に出力する。
情報ビット列分離部７１による情報ビット列ＢＳの分離は、例えば、４個の情報ビット列ｄＢＳ_１，ｄＢＳ_２，ｄＢＳ_３，ｄＢＳ_４の長さが、グループ（ｎ）に属するサブチャネルに与えるエントロピーに応じて分離するようにすればよい。

【0082】

確率分布整形符号化処理部７２−１は、グループ（１）に属するサブチャネルＳＣ_１のＳＮＲ、又は、グループ（１）に属するサブチャネルＳＣ_８のＳＮＲに基づいて、情報ビット列分離部７１から出力された情報ビット列ｄＢＳ_１における送信変調シンボルの確率分布ＰＤ_１を整形する。
確率分布整形符号化処理部７２−２は、グループ（２）に属するサブチャネルＳＣ_２のＳＮＲ、又は、グループ（２）に属するサブチャネルＳＣ_７のＳＮＲに基づいて、情報ビット列分離部７１から出力された情報ビット列ｄＢＳ_２における送信変調シンボルの確率分布ＰＤ_２を整形する。
確率分布整形符号化処理部７２−３は、グループ（３）に属するサブチャネルＳＣ_３のＳＮＲ、又は、グループ（３）に属するサブチャネルＳＣ_６のＳＮＲに基づいて、情報ビット列分離部７１から出力された情報ビット列ｄＢＳ_３における送信変調シンボルの確率分布ＰＤ_３を整形する。
確率分布整形符号化処理部７２−４は、グループ（４）に属するサブチャネルＳＣ_４のＳＮＲ、又は、グループ（４）に属するサブチャネルＳＣ_５のＳＮＲに基づいて、情報ビット列分離部７１から出力された情報ビット列ｄＢＳ_４における送信変調シンボルの確率分布ＰＤ_４を整形する。

【0083】

確率分布整形符号化処理部７２−１は、情報ビット列分離部７１から出力された情報ビット列ｄＢＳ_１を、送信変調シンボルの確率分布ＰＤ_１に対応する整形後ビット列ＳＢＳ_１に変換し、整形後ビット列ＳＢＳ_１を誤り訂正符号化部２３に出力する。
確率分布整形符号化処理部７２−２は、情報ビット列分離部７１から出力された情報ビット列ｄＢＳ_２を、送信変調シンボルの確率分布ＰＤ_２に対応する整形後ビット列ＳＢＳ_２に変換し、整形後ビット列ＳＢＳ_２を誤り訂正符号化部２３に出力する。
確率分布整形符号化処理部７２−３は、情報ビット列分離部７１から出力された情報ビット列ｄＢＳ_３を、送信変調シンボルの確率分布ＰＤ_３に対応する整形後ビット列ＳＢＳ_３に変換し、整形後ビット列ＳＢＳ_３を誤り訂正符号化部２３に出力する。
確率分布整形符号化処理部７２−４は、情報ビット列分離部７１から出力された情報ビット列ｄＢＳ_４を、送信変調シンボルの確率分布ＰＤ_４に対応する整形後ビット列ＳＢＳ_４に変換し、整形後ビット列ＳＢＳ_４を誤り訂正符号化部２３に出力する。

【0084】

誤り訂正符号化部２３は、実施の形態１と同様に、整形後ビット列ＳＢＳ_ｎ（ｎ＝１，２，３，４）に対する冗長ビットであるパリティビットｐｂ_ｎを算出する。
誤り訂正符号化部２３は、情報ビット列ｄＢＳ_ｎにパリティビットｐｂ_ｎを付加することで、パリティビットｐｂ_ｎを含む誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_ｎを生成する。
誤り訂正符号化部２３は、４個の誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_１〜ＥＣＳ_４を生成すると、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_１を、Ｍ＝２個の誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_１−１，ＥＣＳ_１−２に分離し、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_２を、Ｍ＝２個の誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_２−１，ＥＣＳ_２−２に分離する。
また、誤り訂正符号化部２３は、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_３を、Ｍ＝２個の誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_３−１，ＥＣＳ_３−２に分離し、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_４を、Ｍ＝２個の誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_４−１，ＥＣＳ_４−２に分離する。

【0085】

誤り訂正符号化部２３は、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_１−１をシンボルマッピング部２４−１−１に出力し、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_１−２をシンボルマッピング部２４−１−２に出力する。
誤り訂正符号化部２３は、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_２−１をシンボルマッピング部２４−２−１に出力し、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_２−２をシンボルマッピング部２４−２−２に出力する。
誤り訂正符号化部２３は、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_３−１をシンボルマッピング部２４−３−１に出力し、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_３−２をシンボルマッピング部２４−３−２に出力する。
誤り訂正符号化部２３は、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_４−１をシンボルマッピング部２４−４−１に出力し、誤り訂正符号化ビット列ＥＣＳ_４−２をシンボルマッピング部２４−４−２に出力する。

【0086】

次に、図１１に示すサブチャネル復号装置１８の動作について説明する。ただし、確率分布整形復号処理部９１−１〜９１−Ｎ及び情報ビット列多重化部９２以外は、図４に示すサブチャネル復号装置１８と概ね同様であるため、ここでは、主に、確率分布整形復号処理部９１−１〜９１−Ｎ及び情報ビット列多重化部９２の動作について説明する。
誤り訂正復号部４５は、実施の形態１と同様に、対数事後確率比算出部４４−１−１〜４４−Ｎ−Ｍにより算出されたＬＲＰ_１−１〜ＬＲＰ_Ｎ−Ｍから、情報ビット列ｄＢＳ_１〜ｄＢＳ_Ｎを復元する。
誤り訂正復号部４５は、復元した整形後ビット列ＳＢＳ_１〜ＳＢＳ_Ｎのそれぞれを、確率分布整形復号処理部９１−１〜９１−Ｎのそれぞれに出力する。
例えば、Ｍ＝２、Ｎ＝４であれば、誤り訂正復号部４５は、ＬＲＰ_１−１，ＬＲＰ_１−２から、整形後ビット列ＳＢＳ_１を復元し、復元した整形後ビット列ＳＢＳ_１を確率分布整形復号処理部９１−１に出力する。
誤り訂正復号部４５は、ＬＲＰ_２−１，ＬＲＰ_２−２から、整形後ビット列ＳＢＳ_２を復元し、復元した整形後ビット列ＳＢＳ_２を確率分布整形復号処理部９１−２に出力する。
誤り訂正復号部４５は、ＬＲＰ_３−１，ＬＲＰ_３−２から、整形後ビット列ＳＢＳ_３を復元し、復元した整形後ビット列ＳＢＳ_３を確率分布整形復号処理部９１−３に出力する。
誤り訂正復号部４５は、ＬＲＰ_４−１，ＬＲＰ_４−２から、整形後ビット列ＳＢＳ_４を復元し、復元した整形後ビット列ＳＢＳ_４を確率分布整形復号処理部９１−４に出力する。

【0087】

確率分布整形復号処理部９１−１は、誤り訂正復号部４５から出力された整形後ビット列ＳＢＳ_１を情報ビット列ｄＢＳ_１に変換し、情報ビット列ｄＢＳ_１を情報ビット列多重化部９２に出力する。
確率分布整形復号処理部９１−２は、誤り訂正復号部４５から出力された整形後ビット列ＳＢＳ_２を情報ビット列ｄＢＳ_２に変換し、情報ビット列ｄＢＳ_２を情報ビット列多重化部９２に出力する。
確率分布整形復号処理部９１−３は、誤り訂正復号部４５から出力された整形後ビット列ＳＢＳ_３を情報ビット列ｄＢＳ_３に変換し、情報ビット列ｄＢＳ_３を情報ビット列多重化部９２に出力する。
確率分布整形復号処理部９１−４は、誤り訂正復号部４５から出力された整形後ビット列ＳＢＳ_４を情報ビット列ｄＢＳ_４に変換し、情報ビット列ｄＢＳ_４を情報ビット列多重化部９２に出力する。

【0088】

情報ビット列多重化部９２は、確率分布整形復号処理部９１−１から出力された情報ビット列ｄＢＳ_１と、確率分布整形復号処理部９１−２から出力された情報ビット列ｄＢＳ_２と、確率分布整形復号処理部９１−３から出力された情報ビット列ｄＢＳ_３と、確率分布整形復号処理部９１−４から出力された情報ビット列ｄＢＳ_４とを取得する。
情報ビット列多重化部９２は、情報ビット列ｄＢＳ_１と、情報ビット列ｄＢＳ_２と、情報ビット列ｄＢＳ_３と、情報ビット列ｄＢＳ_４とを多重化することで、１つの情報ビット列ＢＳを復元する。

【0089】

以上の実施の形態２では、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルがＮ個のグループに分類されており、Ｎ個の確率分布整形符号化処理部７２−１〜７２−Ｎのそれぞれが、それぞれのグループに属するサブチャネルのＳＮＲに基づいて、情報ビット列分離部７１により分離されたそれぞれのグループに属するサブチャネルの送信変調シンボルの確率分布を決定し、それぞれのグループに属する情報ビット列を、それぞれの送信変調シンボルの確率分布に対応する整形後ビット列に変換するように、図９に示すサブチャネル符号化装置１１を構成した。したがって、図９に示すサブチャネル符号化装置１１は、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルと同数の確率分布整形符号化部を実装することなく、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルの合計での情報レートを増加させることができる。

【0090】

また、実施の形態２では、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルがＮ個のグループに分類されており、Ｎ個の確率分布整形復号処理部９１−１〜９１−Ｎのそれぞれが整形後ビット列を情報ビット列に変換するように、図１１に示すサブチャネル復号装置１８を構成した。したがって、図１１に示すサブチャネル復号装置１８は、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルと同数の確率分布整形復号部を実装することなく、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルの合計での情報レートを増加させることができる。

【0091】

光クロスコネクト装置の多段伝送を考えると、Ｍ×Ｎ個のサブチャネルのＳＮＲの中で、例えば、中心周波数が最も低いサブチャネルから数えてｋ番目に中心周波数が高いサブチャネルのＳＮＲと、中心周波数が最も高いサブチャネルから数えてｋ番目に中心周波数が低いサブチャネルのＳＮＲとは、概ねＳＮＲが同一である。
また、周波数軸上で隣接する２つのサブチャネルにおけるそれぞれのＳＮＲの分布は、互いに類似している。
したがって、例えば、Ｍ×Ｎ＝８であるとき、サブチャネルＳＣ_１，ＳＣ_８，ＳＣ_２，ＳＣ_７に与えられるエントロピーが、サブチャネルＳＣ_１のＳＮＲ、サブチャネルＳＣ_８のＳＮＲ、サブチャネルＳＣ_２のＳＮＲ、又は、サブチャネルＳＣ_７のＳＮＲに応じて決定されるようにすることもできる。
また、サブチャネルＳＣ_３，ＳＣ_６，ＳＣ_４，ＳＣ_５に与えられるエントロピーが、サブチャネルＳＣ_３のＳＮＲ、サブチャネルＳＣ_６のＳＮＲ、サブチャネルＳＣ_４のＳＮＲ、又は、サブチャネルＳＣ_５のＳＮＲに応じて決定されるようにすることもできる。
サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８のそれぞれに与えられるエントロピーが、上記のように決定される場合、サブチャネル符号化装置１１が、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８と同数の確率分布整形符号化部を実装している必要がなく、２個の確率分布整形符号化処理部７２−１〜７２−２を実装していればよい。
また、サブチャネル復号装置１８が、サブチャネルＳＣ_１〜ＳＣ_８と同数の確率分布整形復号部を実装している必要がなく、２個の確率分布整形復号処理部９１−１〜９１−２を実装していればよい。

【0092】

実施の形態３．
実施の形態３では、図２に示す確率分布整形符号化部２１又は図９に示す確率分布整形符号化処理部７２−１〜７２−Ｎと、誤り訂正符号化部２３と、Ｍ×Ｎ個のシンボルマッピング部２４−１−１〜２４−Ｎ−Ｍと、Ｍ×Ｎ個の信号生成処理部２５−１−１〜２５−Ｎ−Ｍとの組が、複数並列に接続されているサブチャネル符号化装置１１について説明する。
また、実施の形態３では、Ｍ×Ｎ個のシンボル復元部４３−１−１〜４３−Ｎ−Ｍと、Ｍ×Ｎ個の対数事後確率比算出部４４−１−１〜４４−Ｎ−Ｍと、誤り訂正復号部４５と、図４に示す確率分布整形復号部４６又は図１１に示す確率分布整形復号処理部９１−１〜９１−Ｎとの組が、複数並列に接続されているサブチャネル復号装置１８について説明する。

【0093】

図１３は、実施の形態３に係るサブチャネル符号化装置１１を示す構成図である。
図１３において、図２及び図９と同一符号は同一又は相当部分を示すので詳細な説明を省略する。
情報ビット列分離部７３は、外部から１つの情報ビット列ＢＳが与えられると、１つの情報ビット列ＢＳを（Ｇ＋Ｈ）個の情報ビット列に分離する。
情報ビット列分離部７３は、（Ｇ＋Ｈ）個の情報ビット列のうち、Ｇ個の情報ビット列のそれぞれを、サブチャネル符号化装置１１０−１〜１１０−Ｇのそれぞれに出力する。
また、情報ビット列分離部７３は、（Ｇ＋Ｈ）個の情報ビット列のうち、Ｈ個の情報ビット列のそれぞれを、サブチャネル符号化装置１２０−１〜１２０−Ｈのそれぞれに出力する。
サブチャネル符号化装置１１０−１〜１１０−Ｇのそれぞれは、図２に示す確率分布整形符号化部２１と、図２に示す誤り訂正符号化部２３と、図２に示すシンボルマッピング部２４−１−１〜２４−Ｎ−Ｍと、図２に示す信号生成処理部２５−１−１〜２５−Ｎ−Ｍとを備えている。Ｇは、１以上の整数である。
サブチャネル符号化装置１１０−１〜１１０−ＧのそれぞれにおけるＭは、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。また、サブチャネル符号化装置１１０−１〜１１０−ＧのそれぞれにおけるＮは、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。
サブチャネル符号化装置１２０−１〜１２０−Ｈのそれぞれは、図９に示す情報ビット列分離部７１と、図９に示す確率分布整形符号化処理部７２−１〜７２−Ｎと、図９に示す誤り訂正符号化部２３と、図９に示すシンボルマッピング部２４−１−１〜２４−Ｎ−Ｍと、図９に示す信号生成処理部２５−１−１〜２５−Ｎ−Ｍとを備えている。Ｈは、１以上の整数である。
サブチャネル符号化装置１２０−１〜１２０−ＨのそれぞれにおけるＭは、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。また、サブチャネル符号化装置１２０−１〜１２０−ＨのそれぞれにおけるＮは、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。

【0094】

図１３に示すサブチャネル符号化装置１１は、Ｈが２以上の整数であれば、サブチャネル符号化装置１１０−１〜１１０−Ｇを備えていてもよいし、サブチャネル符号化装置１１０−１〜１１０−Ｇを備えていなくてもよい。
図１３に示すサブチャネル符号化装置１１は、Ｇが２以上の整数であれば、サブチャネル符号化装置１２０−１〜１２０−Ｈを備えていてもよいし、サブチャネル符号化装置１２０−１〜１２０−Ｈを備えていなくてもよい。

【0095】

図１４は、実施の形態３に係るサブチャネル復号装置１８を示す構成図である。
図１４において、図４及び図１１と同一符号は同一又は相当部分を示すので詳細な説明を省略する。
サブチャネル復号装置１３０−１〜１３０−Ｇのそれぞれは、図４に示すシンボル復元部４３−１−１〜４３−Ｎ−Ｍと、図４に示す対数事後確率比算出部４４−１−１〜４４−Ｎ−Ｍと、図４に示す誤り訂正復号部４５と、図４に示す確率分布整形復号部４６とを備えている。
サブチャネル復号装置１３０−１〜１３０−ＧのそれぞれにおけるＭは、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。また、サブチャネル復号装置１３０−１〜１３０−ＧのそれぞれにおけるＮは、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。
サブチャネル復号装置１４０−１〜１４０−Ｈのそれぞれは、図１１に示す情報ビット列多重化部９２と、図１１に示すシンボル復元部４３−１−１〜４３−Ｎ−Ｍと、図１１に示す対数事後確率比算出部４４−１−１〜４４−Ｎ−Ｍと、図１１に示す誤り訂正復号部４５と、図１１に示す確率分布整形復号処理部９１−１〜９１−Ｎとを備えている。
サブチャネル復号装置１４０−１〜１４０−ＨのそれぞれにおけるＭは、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。また、サブチャネル復号装置１４０−１〜１４０−ＨのそれぞれにおけるＮは、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。
情報ビット列多重化部９３は、サブチャネル復号装置１３０−１〜１３０−Ｇ及びサブチャネル復号装置１４０−１〜１４０−Ｈのそれぞれから出力された情報ビット列を多重化することで、１つの情報ビット列ＢＳを復元する。

【0096】

図１４に示すサブチャネル復号装置１８は、Ｈが２以上の整数であれば、サブチャネル復号装置１３０−１〜１３０−Ｇを備えていてもよいし、サブチャネル復号装置１３０−１〜１３０−Ｇを備えていなくてもよい。
図１４に示すサブチャネル復号装置１８は、Ｇが２以上の整数であれば、サブチャネル復号装置１４０−１〜１４０−Ｈを備えていてもよいし、サブチャネル復号装置１４０−１〜１４０−Ｈを備えていなくてもよい。

【0097】

次に、図１３に示すサブチャネル符号化装置１１の動作について説明する。
情報ビット列分離部７３は、外部から１つの情報ビット列ＢＳが与えられると、１つの情報ビット列ＢＳを（Ｇ＋Ｈ）個の情報ビット列に分離する。
情報ビット列分離部７３は、（Ｇ＋Ｈ）個の情報ビット列のうち、Ｇ個の情報ビット列のそれぞれを、サブチャネル符号化装置１１０−１〜１１０−Ｇのそれぞれに出力する。
また、情報ビット列分離部７３は、（Ｇ＋Ｈ）個の情報ビット列のうち、Ｈ個の情報ビット列のそれぞれを、サブチャネル符号化装置１２０−１〜１２０−Ｈのそれぞれに出力する。

【0098】

サブチャネル符号化装置１１０−１〜１１０−Ｇに含まれている誤り訂正符号化部２３、シンボルマッピング部２４−１−１〜２４−Ｎ−Ｍ及び信号生成処理部２５−１−１〜２５−Ｎ−Ｍのそれぞれは、実施の形態１に記載の動作を行う。
サブチャネル符号化装置１２０−１〜１２０−Ｈに含まれている確率分布整形符号化処理部７２−１〜７２−Ｎ、誤り訂正符号化部２３、シンボルマッピング部２４−１−１〜２４−Ｎ−Ｍ及び信号生成処理部２５−１−１〜２５−Ｎ−Ｍのそれぞれは、実施の形態２に記載の動作を行う。

【0099】

信号多重化部２６は、サブチャネル符号化装置１１０−１〜１１０−Ｇ及びサブチャネル符号化装置１２０−１〜１２０−Ｈのそれぞれから出力されたチャネル信号を多重化して、サブチャネル多重信号Ｅ_{ｓｃｍｕｘ}を生成する。
信号多重化部２６は、生成したサブチャネル多重信号Ｅ_{ｓｃｍｕｘ}を変換増幅器１２に出力する。

【0100】

次に、図１４に示すサブチャネル復号装置１８の動作について説明する。
信号分離部４１は、増幅変換器１７から出力されたサブチャネル多重信号Ｅ_{ｓｃｍｕｘ}を受信する。
信号分離部４１は、受信したサブチャネル多重信号Ｅ_{ｓｃｍｕｘ}を（Ｇ＋Ｈ）個のサブチャネル信号に分離する。
信号分離部４１は、（Ｇ＋Ｈ）個のサブチャネル信号のうち、Ｇ個のサブチャネル信号のそれぞれを、サブチャネル復号装置１３０−１〜１３０−Ｇのそれぞれに出力する。
また、信号分離部４１は、（Ｇ＋Ｈ）個のサブチャネル信号のうち、Ｈ個のサブチャネル信号のそれぞれを、サブチャネル復号装置１４０−１〜１４０−Ｈのそれぞれに出力する。

【0101】

サブチャネル復号装置１３０−１〜１３０−Ｇに含まれているシンボル復元部４３−１−１〜４３−Ｎ−Ｍ、対数事後確率比算出部４４−１−１〜４４−Ｎ−Ｍ、誤り訂正復号部４５及び確率分布整形復号部４６のそれぞれは、実施の形態１に記載の動作を行う。
サブチャネル復号装置１４０−１〜１４０−Ｈに含まれているシンボル復元部４３−１−１〜４３−Ｎ−Ｍ、対数事後確率比算出部４４−１−１〜４４−Ｎ−Ｍ、誤り訂正復号部４５及び確率分布整形復号処理部９１−１〜９１−Ｎのそれぞれは、実施の形態２に記載の動作を行う。

【0102】

情報ビット列多重化部９３は、サブチャネル復号装置１３０−１〜１３０−Ｇ及びサブチャネル復号装置１４０−１〜１４０−Ｈのそれぞれから出力された情報ビット列を多重化することで、１つの情報ビット列ＢＳを復元する。

【0103】

以上の実施の形態３では、図２に示す確率分布整形符号化部２１又は図９に示す確率分布整形符号化処理部７２−１〜７２−Ｎと、誤り訂正符号化部２３と、Ｍ×Ｎ個のシンボルマッピング部２４−１−１〜２４−Ｎ−Ｍと、Ｍ×Ｎ個の信号生成処理部２５−１−１〜２５−Ｎ−Ｍとの組が、複数並列に接続されているように、サブチャネル符号化装置１１を構成した。したがって、サブチャネル符号化装置１１は、全てのサブチャネルと同数の確率分布整形符号化部を実装することなく、全てのサブチャネルの合計での情報レートを増加させることができる。

【0104】

また、実施の形態３では、Ｍ×Ｎ個のシンボル復元部４３−１−１〜４３−Ｎ−Ｍと、Ｍ×Ｎ個の対数事後確率比算出部４４−１−１〜４４−Ｎ−Ｍと、誤り訂正復号部４５と、図４に示す確率分布整形復号部４６又は図１１に示す確率分布整形復号処理部９１−１〜９１−Ｎとの組が、複数並列に接続されているように、サブチャネル復号装置１８を構成した。したがって、サブチャネル復号装置１８は、全てのサブチャネルと同数の確率分布整形復号部を実装することなく、全てのサブチャネルの合計での情報レートを増加させることができる。

【0105】

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0106】

この発明は、サブチャネル多重信号を生成するサブチャネル符号化装置及びサブチャネル符号化方法に適している。
また、この発明は、情報ビット列を復元するサブチャネル復号装置及びサブチャネル復号方法に適している。
また、この発明は、サブチャネル符号化装置及びサブチャネル復号装置を備えているサブチャネル多重光通信システムに適している。

【符号の説明】

【0107】

１ 光送信装置、２ 光伝送路、３ 光受信装置、１１ サブチャネル符号化装置、１２ 変換増幅器、１３ 送信光源、１４ 光変調器、１５ 受信光源、１６ 光受信器、１７ 増幅変換器、１８ サブチャネル復号装置、２１ 確率分布整形符号化部、２２ サブチャネル信号生成部、２３ 誤り訂正符号化部、２４−１−１〜２４−Ｎ−Ｍ シンボルマッピング部、２５−１−１〜２５−Ｎ−Ｍ 信号生成処理部、２６ 信号多重化部、３１ 確率分布整形符号化回路、３２ 誤り訂正符号化回路、３３ シンボルマッピング回路、３４ 信号生成処理回路、３５ 信号多重化回路、４１ 信号分離部、４２ 整形後ビット列復元部、４３−１−１〜４３−Ｎ−Ｍ シンボル復元部、４４−１−１〜４４−Ｎ−Ｍ 対数事後確率比算出部、４５ 誤り訂正復号部、４６ 確率分布整形復号部、５１ 信号分離回路、５２ シンボル復元回路、５３ 対数事後確率比算出回路、５４ 誤り訂正復号回路、５５ 確率分布整形復号回路、６１ メモリ、６２ プロセッサ、７１ 情報ビット列分離部、７２−１〜７２−Ｎ 確率分布整形符号化処理部、７３ 情報ビット列分離部、８１ 情報ビット列分離回路、８２ 確率分布整形符号化処理回路、９１−１〜９１−Ｎ 確率分布整形復号処理部、９２，９３ 情報ビット列多重化部、１０１ 確率分布整形復号処理回路、１０２ 情報ビット列多重化回路、１１０−１〜１１０−Ｇ サブチャネル符号化装置、１２０−１〜１２０−Ｈ サブチャネル符号化装置、１３０−１〜１３０−Ｇ サブチャネル復号装置、１４０−１〜１４０−Ｈ サブチャネル復号装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】