JPH05327787A - トレリス符号化ｑａｍを使用したディジタルデータ 通信方法および装置 - Google Patents
トレリス符号化ｑａｍを使用したディジタルデータ 通信方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 ＱＰＳＫ変調用符号に基づく符号化変調をＱ
ＡＭ変調システムに直接組み込んでトレリス符号化ＱＡ
Ｍを構成し、帯域効率、信頼性が高い実用的符号化構造
を提供する。 【構成】 送信シンボルをリードソロモン符号器１２で
外側誤り訂正符号化する。次にトレリス符号器２０でシ
ンボルの一部を、符号化率１／２のトレリス符号化アル
ゴリズムで内側符号化しＱＰＳＫ符号語を生成する。こ
れをシンボルの残りのビットと共に写像して変調関数を
生成する。残りのビットは、ＱＰＳＫ符号語によるサブ
セット内シンボル点の１つをシンボルに相関させる。受
信側は、変調関数を枝刈りしサブセットに対応する１組
のメトリックを生成し、かつ残りのビットのコンステレ
ーション点の様々な条件付き決定値を提供する。このメ
トリックをトレリス符号器３２から最初のビットを復元
しＱＰＳＫ符号語を再生する。以下送信側と逆の操作に
より復号する。
ＡＭ変調システムに直接組み込んでトレリス符号化ＱＡ
Ｍを構成し、帯域効率、信頼性が高い実用的符号化構造
を提供する。 【構成】 送信シンボルをリードソロモン符号器１２で
外側誤り訂正符号化する。次にトレリス符号器２０でシ
ンボルの一部を、符号化率１／２のトレリス符号化アル
ゴリズムで内側符号化しＱＰＳＫ符号語を生成する。こ
れをシンボルの残りのビットと共に写像して変調関数を
生成する。残りのビットは、ＱＰＳＫ符号語によるサブ
セット内シンボル点の１つをシンボルに相関させる。受
信側は、変調関数を枝刈りしサブセットに対応する１組
のメトリックを生成し、かつ残りのビットのコンステレ
ーション点の様々な条件付き決定値を提供する。このメ
トリックをトレリス符号器３２から最初のビットを復元
しＱＰＳＫ符号語を再生する。以下送信側と逆の操作に
より復号する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トレリス符号化直交振
幅変調（ＱＡＭ）に関し、さらに詳しくは、ＱＡＭ伝送
を符号化する実用的方法に関する。
幅変調（ＱＡＭ）に関し、さらに詳しくは、ＱＡＭ伝送
を符号化する実用的方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば高精細度テレビジョン（ＨＤＴ
Ｖ）信号の放送に使用するディジタル化画像信号のごと
きディジタルデータは、ＶＨＦやＵＨＦの地上通信用ア
ナログ伝送路でエンドユーザへ伝送することができる。
アナログ伝送路では、その入力波形がゆがんだり変形し
て伝送される。波形のゆがみは通常は統計学的である
が、暗熱雑音や衝撃雑音、フェージングなどが起こりう
るので、相加的および／または相乗的な場合もある。伝
送路によってもたらされる変形は、周波数変換、非線形
または高調波ひずみ、および時間分散である。
Ｖ）信号の放送に使用するディジタル化画像信号のごと
きディジタルデータは、ＶＨＦやＵＨＦの地上通信用ア
ナログ伝送路でエンドユーザへ伝送することができる。
アナログ伝送路では、その入力波形がゆがんだり変形し
て伝送される。波形のゆがみは通常は統計学的である
が、暗熱雑音や衝撃雑音、フェージングなどが起こりう
るので、相加的および／または相乗的な場合もある。伝
送路によってもたらされる変形は、周波数変換、非線形
または高調波ひずみ、および時間分散である。
【０００３】アナログ伝送路でディジタルデータを伝送
するには、例えばパルス振幅変調（ＰＡＭ）を用いてデ
ータを変調する。一般的には直交振幅変調（ＱＡＭ）を
使用して、利用可能な通信路の帯域幅内で伝送できるデ
ータ量を増大する。ＱＡＭはＰＡＭの一種であり、多ビ
ット数の情報が、例えば１６または３２の点を含むこと
のできる「コンステレーション」と呼ばれる１つのパタ
ーンで一緒に伝送される。
するには、例えばパルス振幅変調（ＰＡＭ）を用いてデ
ータを変調する。一般的には直交振幅変調（ＱＡＭ）を
使用して、利用可能な通信路の帯域幅内で伝送できるデ
ータ量を増大する。ＱＡＭはＰＡＭの一種であり、多ビ
ット数の情報が、例えば１６または３２の点を含むこと
のできる「コンステレーション」と呼ばれる１つのパタ
ーンで一緒に伝送される。
【０００４】パルス振幅変調の場合、各信号は伝送シン
ボルによって決定される振幅レベルを持つパルスであ
る。１６ビットＱＡＭでは、一般に各直角位相チャネル
に−３、−１、１、および３のシンボル振幅を使用す
る。ディジタル通信システムの帯域効率は、単位帯域幅
当りの毎秒伝送ビット数と定義される。つまり、帯域幅
に対するデータレートの比率である。高いデータレート
および小さい占有帯域が要求される適用分野では、帯域
効率の高い変調システムが使用される。ＱＡＭは帯域効
率の高い変調である。
ボルによって決定される振幅レベルを持つパルスであ
る。１６ビットＱＡＭでは、一般に各直角位相チャネル
に−３、−１、１、および３のシンボル振幅を使用す
る。ディジタル通信システムの帯域効率は、単位帯域幅
当りの毎秒伝送ビット数と定義される。つまり、帯域幅
に対するデータレートの比率である。高いデータレート
および小さい占有帯域が要求される適用分野では、帯域
効率の高い変調システムが使用される。ＱＡＭは帯域効
率の高い変調である。
【０００５】一方、衛星通信システムによく見られる四
相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）などの変調方式は、よ
く確立され理解されている。ＱＰＳＫでは、ＱＡＭより
単純なコンステレーションパターンが得られる。特に、
ＱＰＳＫシステムで使用するコンステレーションパター
ンは、一般に位相が相互に９０度づつ離れている同一振
幅の４個のシンボルしか含まない。したがって、４個の
シンボルは円の回りに均等間隔で配置される。
相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）などの変調方式は、よ
く確立され理解されている。ＱＰＳＫでは、ＱＡＭより
単純なコンステレーションパターンが得られる。特に、
ＱＰＳＫシステムで使用するコンステレーションパター
ンは、一般に位相が相互に９０度づつ離れている同一振
幅の４個のシンボルしか含まない。したがって、４個の
シンボルは円の回りに均等間隔で配置される。
【０００６】ＱＰＳＫ変調は、帯域制限は主要な問題で
はないが出力が制限されるシステムに適している。一
方、ＱＡＭ変調は、出力要件は主要な問題ではない帯域
が制限されるシステムで有利である。したがって、ＱＰ
ＳＫは衛星通信システムにおいて卓越した方式として使
用されてきた。一方、ＱＡＭは地上およびケーブルシス
テムに好適である。ＱＰＳＫの普及の結果、トレリス符
号化ＱＰＳＫ変調を実現する集積回路はすでにできてお
り、簡単に手に入る。
はないが出力が制限されるシステムに適している。一
方、ＱＡＭ変調は、出力要件は主要な問題ではない帯域
が制限されるシステムで有利である。したがって、ＱＰ
ＳＫは衛星通信システムにおいて卓越した方式として使
用されてきた。一方、ＱＡＭは地上およびケーブルシス
テムに好適である。ＱＰＳＫの普及の結果、トレリス符
号化ＱＰＳＫ変調を実現する集積回路はすでにできてお
り、簡単に手に入る。
【０００７】トレリス符号化変調（ＴＣＭ）は、帯域制
限通信路でのディジタル伝送のために符号化と変調を組
み合わせた技術として発展してきた。これは、ＱＡＭの
ごとき従来の符号化しないマルチレベル変調に比べて、
帯域効率を低下することなく、重要な符号化利得を達成
することができる。ＴＣＭ方式は冗長非２進変調を、変
調信号の選択を支配して符号化信号シーケンスを生成す
る有限状態符号器と組み合わせて利用する。受信側で
は、雑音のある信号を軟判定最尤シーケンス復号器によ
って復号化する。こうした方式は、相加的雑音に対する
ディジタル伝送の頑強性を、従来からの符号化しない変
調に比較して３−６ｄＢ高めることができる。このよう
な利得は、他の周知の誤り訂正方式で要求される帯域拡
大や実効情報率の低下を伴なうことなく達成される。
「トレリス」という用語を使用するのは、２進畳込み符
号のトレリス図によく似た状態遷移（トレリス）図によ
ってこの方式を説明することができるからである。違い
は、ＴＣＭが畳込み符号化の原理を任意の大きさの信号
セットによる非２進変調まで拡張することである。 ト
レリス符号化ＱＰＳＫ変調を実現するためのコンポーネ
ントを入手しやすいということは、ＱＰＳＫ技術が卓越
している衛星通信等の適用分野のために低価格の通信シ
ステムを設計する上で、非常に有利である。しかし、こ
うしたコンポーネントは、ＱＡＭを好適とするような他
の符号化伝送システムを実現するには役に立たなかっ
た。
限通信路でのディジタル伝送のために符号化と変調を組
み合わせた技術として発展してきた。これは、ＱＡＭの
ごとき従来の符号化しないマルチレベル変調に比べて、
帯域効率を低下することなく、重要な符号化利得を達成
することができる。ＴＣＭ方式は冗長非２進変調を、変
調信号の選択を支配して符号化信号シーケンスを生成す
る有限状態符号器と組み合わせて利用する。受信側で
は、雑音のある信号を軟判定最尤シーケンス復号器によ
って復号化する。こうした方式は、相加的雑音に対する
ディジタル伝送の頑強性を、従来からの符号化しない変
調に比較して３−６ｄＢ高めることができる。このよう
な利得は、他の周知の誤り訂正方式で要求される帯域拡
大や実効情報率の低下を伴なうことなく達成される。
「トレリス」という用語を使用するのは、２進畳込み符
号のトレリス図によく似た状態遷移（トレリス）図によ
ってこの方式を説明することができるからである。違い
は、ＴＣＭが畳込み符号化の原理を任意の大きさの信号
セットによる非２進変調まで拡張することである。 ト
レリス符号化ＱＰＳＫ変調を実現するためのコンポーネ
ントを入手しやすいということは、ＱＰＳＫ技術が卓越
している衛星通信等の適用分野のために低価格の通信シ
ステムを設計する上で、非常に有利である。しかし、こ
うしたコンポーネントは、ＱＡＭを好適とするような他
の符号化伝送システムを実現するには役に立たなかっ
た。
【０００８】出力と帯域の両方が制限され、しかも低価
格のコンポーネント（特に低価格のデータ復号器）が要
求される適用分野では、従来のＱＡＭシステムは、必要
とされる符号器および復号器回路が複雑であり比較的高
価であるために、役に立ちそうになかった。実際、ＱＡ
Ｍトレリス符号器および復号器は、高価な特別注文の集
積回路チップに実現するのが一般的である。
格のコンポーネント（特に低価格のデータ復号器）が要
求される適用分野では、従来のＱＡＭシステムは、必要
とされる符号器および復号器回路が複雑であり比較的高
価であるために、役に立ちそうになかった。実際、ＱＡ
Ｍトレリス符号器および復号器は、高価な特別注文の集
積回路チップに実現するのが一般的である。
【０００９】出力および帯域が制限されており、かつデ
ィジタルデータ通信に低価格の解決策が必要とされる１
つの適用分野として、圧縮高精細度テレビジョン信号の
ディジタル通信がある。圧縮ＨＤＴＶ信号を伝送するシ
ステムは、毎秒１５−２０メガビット（Ｍｂｐｓ）程度
のデータレート、５−６ＭＨｚ程度の占有帯域（従来の
米国テレビジョン標準方式委員会（ＮＴＳＣ）方式によ
るテレビチャネルの帯域幅）、および非常に高いデータ
信頼性（つまり非常に小さいビット誤り率）が要求され
る。このデータレート要件は、高品質の圧縮テレビ画像
を提供する必要性から生じている。帯域幅の制約は、Ｈ
ＤＴＶ信号は既存の６ＭＨｚテレビチャネルを使用する
し、かつ現在のＮＴＳＣ放送信号と共存しなければなら
ないという米国連邦通信委員会の規定によるものであ
る。この組合せのデータレートと占有帯域では、帯域効
率の高い変調システムが必要にある。実際、データレー
ト対帯域幅比は３または４程度でなければならない。つ
まり、符号化をせず帯域効率が２であるＱＰＳＫのよう
な変調方式は適さない。帯域効率がもっと高いＱＡＭの
ような変調方式が必要である。しかし、先に述べたよう
に、ＱＡＭシステムは、大量消費される適用分野に実現
するには高価すぎることが難点であった。
ィジタルデータ通信に低価格の解決策が必要とされる１
つの適用分野として、圧縮高精細度テレビジョン信号の
ディジタル通信がある。圧縮ＨＤＴＶ信号を伝送するシ
ステムは、毎秒１５−２０メガビット（Ｍｂｐｓ）程度
のデータレート、５−６ＭＨｚ程度の占有帯域（従来の
米国テレビジョン標準方式委員会（ＮＴＳＣ）方式によ
るテレビチャネルの帯域幅）、および非常に高いデータ
信頼性（つまり非常に小さいビット誤り率）が要求され
る。このデータレート要件は、高品質の圧縮テレビ画像
を提供する必要性から生じている。帯域幅の制約は、Ｈ
ＤＴＶ信号は既存の６ＭＨｚテレビチャネルを使用する
し、かつ現在のＮＴＳＣ放送信号と共存しなければなら
ないという米国連邦通信委員会の規定によるものであ
る。この組合せのデータレートと占有帯域では、帯域効
率の高い変調システムが必要にある。実際、データレー
ト対帯域幅比は３または４程度でなければならない。つ
まり、符号化をせず帯域効率が２であるＱＰＳＫのよう
な変調方式は適さない。帯域効率がもっと高いＱＡＭの
ような変調方式が必要である。しかし、先に述べたよう
に、ＱＡＭシステムは、大量消費される適用分野に実現
するには高価すぎることが難点であった。
【００１０】ＨＤＴＶの分野で非常に高いデータ信頼性
が要求される理由は、高度に圧縮した情報源材料（つま
り圧縮画像）が伝送路誤りに弱いという事実による。デ
ータの本来の値を簡潔に記述するために、信号の自然冗
長性は除かれている。例えば、２４時間に誤りを１ビッ
ト未満として１５Ｍｂｐｓで送信するシステムの場合、
ビット誤り率（ＢＥＲ）は、１０ 12 個の伝送ビット
における誤りが１回未満でなければならない。
が要求される理由は、高度に圧縮した情報源材料（つま
り圧縮画像）が伝送路誤りに弱いという事実による。デ
ータの本来の値を簡潔に記述するために、信号の自然冗
長性は除かれている。例えば、２４時間に誤りを１ビッ
ト未満として１５Ｍｂｐｓで送信するシステムの場合、
ビット誤り率（ＢＥＲ）は、１０ 12 個の伝送ビット
における誤りが１回未満でなければならない。
【００１１】データ信頼性の要件は、分割統治（divide
and concur ）による問題解決法である連結符号化の手
法を用いることによって、事実上満たされることが多
い。こうした符号化の枠組では２つの符号を使用する。
「内側」変調符号は伝送路をきれいに片付け、「外側」
復号器に穏当なシンボル誤り率を伝送する。内側符号は
通常、「軟判定」（つまり、精巧に量子化された伝送路
データ）を用いて効果的に復号化できる符号化変調であ
る。周知の方法として、内側符号として畳込みまたはト
レリス符号を使用し、一形態の「ビタビアルゴリズム」
をトレリス復号器とする方法がある。外側符号はほとん
どの場合が、ｔ−誤り訂正「リード−ソロモン」符号で
ある。ＨＤＴＶデータ通信に要求されるデータレート範
囲内で作動するこうしたリード−ソロモン符号化システ
ムは広く利用することができ、数社の製造業者の集積回
路に実現されている。外側復号器は、内側復号器をくぐ
り抜けた大多数のシンボル誤りを除去するので、最終出
力の誤り率が非常に小さくなる。
and concur ）による問題解決法である連結符号化の手
法を用いることによって、事実上満たされることが多
い。こうした符号化の枠組では２つの符号を使用する。
「内側」変調符号は伝送路をきれいに片付け、「外側」
復号器に穏当なシンボル誤り率を伝送する。内側符号は
通常、「軟判定」（つまり、精巧に量子化された伝送路
データ）を用いて効果的に復号化できる符号化変調であ
る。周知の方法として、内側符号として畳込みまたはト
レリス符号を使用し、一形態の「ビタビアルゴリズム」
をトレリス復号器とする方法がある。外側符号はほとん
どの場合が、ｔ−誤り訂正「リード−ソロモン」符号で
ある。ＨＤＴＶデータ通信に要求されるデータレート範
囲内で作動するこうしたリード−ソロモン符号化システ
ムは広く利用することができ、数社の製造業者の集積回
路に実現されている。外側復号器は、内側復号器をくぐ
り抜けた大多数のシンボル誤りを除去するので、最終出
力の誤り率が非常に小さくなる。
【００１２】さらに詳細な連結符号化方式の説明は、
Ｇ．Ｃ．クラーク・ジュニア、Ｊ．Ｂ．ケイン共著「デ
ィジタル通信の誤り訂正符号化」（１９８１年）（G.C.
Clark,Jr. and J.B. Cain，"Error-Correction Coding
for Digital Communications", Plenum Press, New Yor
k,1981 ）、およびＳ．リン、Ｄ．Ｊ．コステロ・ジュ
ニア共著「誤り制御符号化：基礎と応用」（１９８３
年）（S. Lin and D.J. Costello, Jr., "Error Contro
l Coding: Fundamentals and Applications", Prentice
-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1983 ）に見る
ことができる。また、トレリス符号化については、情報
理論に関するＩＥＥＥ会議録第ＩＴ−２８巻第１号５５
−６７頁（１９８２年１月）のＧ．ウンガーべック著
「マルチレベル／位相信号による伝送路符号化」（G. U
ngerboeck, "Channel Coding with Multilevel/Phase S
ignals", IEEE Transactions on Information Theory,
Vol. IT-28, No. 1, pp. 55-67, January 1982 ）、Ｉ
ＥＥＥ通信雑誌第２５巻第２号５−２１頁（１９８７年
２月）のＧ．ウンガーべック著「冗長信号セットを用い
たトレリス符号化変調−−第Ｉ部：序論、−−第II部：
最新技術」（G. Ungerboeck, "Trellis-Coded Modulati
on with Redundunt Signal Sets -- Part I: Introduct
ion, -- Part II: State of the Art", IEEE Communica
tions Magazine, Vol. 25, No. 2, pp. 5-21, February
1987 ）、および情報理論に関するＩＥＥＥ会議録第Ｉ
Ｔ−３３巻第２号１７７−１９５頁（１９８７年３月）
のＡ．Ｒ．コールダーバンク、Ｎ．Ｊ．Ａ．スローン共
著「格子と剰余系に基づく新しいトレリス符号」（A.R.
Caulderbank and N.J.A. Sloane, "New Trellis Codes
Basedon Lattices and Cosets", IEEE Transactions o
n Information Theory, Vol.IT-33, No. 2, pp. 177-19
5, March 1987 ）で詳細に議論されている。ビタビアル
ゴリズムについては、ＩＥＥＥの会報第６１巻第３号
（１９７３年３月）のＧ．Ｄ．フォーニー・ジュニア著
「ビタビアルゴリズム」（G.D. Forney, Jr., "The Vit
erbi Algorithm", Proceedings of the IEEE , Vol. 6
1, No. 3, March1973）に説明されている。リード−ソ
ロモン符号化方式については、前出のクラーク・ジュニ
アら（Clark, Jr. et al）、およびリンら（Lin et al
）の記事で討議されている。
Ｇ．Ｃ．クラーク・ジュニア、Ｊ．Ｂ．ケイン共著「デ
ィジタル通信の誤り訂正符号化」（１９８１年）（G.C.
Clark,Jr. and J.B. Cain，"Error-Correction Coding
for Digital Communications", Plenum Press, New Yor
k,1981 ）、およびＳ．リン、Ｄ．Ｊ．コステロ・ジュ
ニア共著「誤り制御符号化：基礎と応用」（１９８３
年）（S. Lin and D.J. Costello, Jr., "Error Contro
l Coding: Fundamentals and Applications", Prentice
-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1983 ）に見る
ことができる。また、トレリス符号化については、情報
理論に関するＩＥＥＥ会議録第ＩＴ−２８巻第１号５５
−６７頁（１９８２年１月）のＧ．ウンガーべック著
「マルチレベル／位相信号による伝送路符号化」（G. U
ngerboeck, "Channel Coding with Multilevel/Phase S
ignals", IEEE Transactions on Information Theory,
Vol. IT-28, No. 1, pp. 55-67, January 1982 ）、Ｉ
ＥＥＥ通信雑誌第２５巻第２号５−２１頁（１９８７年
２月）のＧ．ウンガーべック著「冗長信号セットを用い
たトレリス符号化変調−−第Ｉ部：序論、−−第II部：
最新技術」（G. Ungerboeck, "Trellis-Coded Modulati
on with Redundunt Signal Sets -- Part I: Introduct
ion, -- Part II: State of the Art", IEEE Communica
tions Magazine, Vol. 25, No. 2, pp. 5-21, February
1987 ）、および情報理論に関するＩＥＥＥ会議録第Ｉ
Ｔ−３３巻第２号１７７−１９５頁（１９８７年３月）
のＡ．Ｒ．コールダーバンク、Ｎ．Ｊ．Ａ．スローン共
著「格子と剰余系に基づく新しいトレリス符号」（A.R.
Caulderbank and N.J.A. Sloane, "New Trellis Codes
Basedon Lattices and Cosets", IEEE Transactions o
n Information Theory, Vol.IT-33, No. 2, pp. 177-19
5, March 1987 ）で詳細に議論されている。ビタビアル
ゴリズムについては、ＩＥＥＥの会報第６１巻第３号
（１９７３年３月）のＧ．Ｄ．フォーニー・ジュニア著
「ビタビアルゴリズム」（G.D. Forney, Jr., "The Vit
erbi Algorithm", Proceedings of the IEEE , Vol. 6
1, No. 3, March1973）に説明されている。リード−ソ
ロモン符号化方式については、前出のクラーク・ジュニ
アら（Clark, Jr. et al）、およびリンら（Lin et al
）の記事で討議されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】連結符号化システムに
おける内側変調符号の出力における誤り率性能は、信号
対雑音比（ＳＮＲ）に大きく依存する。ある符号はＳＮ
Ｒが低いときに性能がよく、誤り率が低くなり、別の符
号はＳＮＲが高いときに性能がよくなる。つまり、連結
符号システムでも非連結符号化システムでも、変調符号
の最適化には、指定ＳＮＲ範囲によって異なる解決策が
必要になることを意味する。
おける内側変調符号の出力における誤り率性能は、信号
対雑音比（ＳＮＲ）に大きく依存する。ある符号はＳＮ
Ｒが低いときに性能がよく、誤り率が低くなり、別の符
号はＳＮＲが高いときに性能がよくなる。つまり、連結
符号システムでも非連結符号化システムでも、変調符号
の最適化には、指定ＳＮＲ範囲によって異なる解決策が
必要になることを意味する。
【００１４】帯域効率が高く、出力要件が低いデータ変
調システムを装備すると有利である。そうしたシステム
は、最小占有帯域および非常に高いデータ信頼性で高い
データレートを持たなければならない。低価格で大量生
産するために、こうしたシステムに使用する受信機の複
雑さを最小限に抑えなければならない。システムは、個
別化をできるだけ少なくし、容易に入手できるコンポー
ネントを使用して実現することができなければならな
い。
調システムを装備すると有利である。そうしたシステム
は、最小占有帯域および非常に高いデータ信頼性で高い
データレートを持たなければならない。低価格で大量生
産するために、こうしたシステムに使用する受信機の複
雑さを最小限に抑えなければならない。システムは、個
別化をできるだけ少なくし、容易に入手できるコンポー
ネントを使用して実現することができなければならな
い。
【００１５】本発明は、上記の利点を持つ変調システム
を提供する。特に本発明の方法および装置は、データ信
頼性を犠牲にすることなく、トレリス符号化ＱＰＳＫシ
ステムの範囲をトレリス符号化ＱＡＭシステムにまで拡
張する。
を提供する。特に本発明の方法および装置は、データ信
頼性を犠牲にすることなく、トレリス符号化ＱＰＳＫシ
ステムの範囲をトレリス符号化ＱＡＭシステムにまで拡
張する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明に従って、ＱＡＭ
伝送を用いてディジタルデータを伝送する方法を提供す
る。ｎ−ビットのＱＡＭコンステレーションパターン
を、４つのサブセットに分割する。各サブセットは、コ
ンステレーションパターンのＮ／４のシンボル点を含
む。４つのサブセットのそれぞれに、異なる２ビットの
符号語を割り当てる。伝送するシンボルを、符号化率１
／２の２進畳込み符号化アルゴリズムでそのシンボルの
第１ビットを処理することによって符号化し、コンステ
レーションパターンの中でそのシンボルが存在するサブ
セットに割り当てる２ビットの符号語を生成する。この
２ビットの符号語をシンボルの残りのビットと共に写像
して、変調関数を生成する。残りのビットは、符号語に
よって定義されるサブセットに含まれるＮ／４個のシン
ボル点の１つをシンボルに相関させるものである。通信
路で伝送するために、搬送波を変調関数で変調する。
伝送を用いてディジタルデータを伝送する方法を提供す
る。ｎ−ビットのＱＡＭコンステレーションパターン
を、４つのサブセットに分割する。各サブセットは、コ
ンステレーションパターンのＮ／４のシンボル点を含
む。４つのサブセットのそれぞれに、異なる２ビットの
符号語を割り当てる。伝送するシンボルを、符号化率１
／２の２進畳込み符号化アルゴリズムでそのシンボルの
第１ビットを処理することによって符号化し、コンステ
レーションパターンの中でそのシンボルが存在するサブ
セットに割り当てる２ビットの符号語を生成する。この
２ビットの符号語をシンボルの残りのビットと共に写像
して、変調関数を生成する。残りのビットは、符号語に
よって定義されるサブセットに含まれるＮ／４個のシン
ボル点の１つをシンボルに相関させるものである。通信
路で伝送するために、搬送波を変調関数で変調する。
【００１７】図に示す実施例では、２ビットの符号語は
変調関数の最下位ビットを構成し、コンステレーション
パターンの座標のマトリックスの列を定義する。残りの
ビットは、変調関数の最上位ビットを構成し、コンステ
レーションパターンの大きさを決定する。連結方式の場
合、情報ビットは最初に例えば、リード−ソロモン符号
のごときｔ−シンボル誤り訂正符号を使用して、シンボ
ルに符号化する。符号化されたこれらのシンボルを次に
トレリス符号器へ渡し、そこで搬送波に望ましい変調を
行なう。
変調関数の最下位ビットを構成し、コンステレーション
パターンの座標のマトリックスの列を定義する。残りの
ビットは、変調関数の最上位ビットを構成し、コンステ
レーションパターンの大きさを決定する。連結方式の場
合、情報ビットは最初に例えば、リード−ソロモン符号
のごときｔ−シンボル誤り訂正符号を使用して、シンボ
ルに符号化する。符号化されたこれらのシンボルを次に
トレリス符号器へ渡し、そこで搬送波に望ましい変調を
行なう。
【００１８】変調関数を伝送した後、それを受信側で復
元する。復元された変調関数を枝刈りし、サブセットに
対応する１組のメトリックを生成し、かつ残りのビット
によって識別される信号点の様々な条件付き決定を表わ
す多数のバイトを生成する。このメトリックを、符号化
率１／２の２進畳込み符号を復号するアルゴリズム（例
えばビタビアルゴリズム）で使用して、最初のビットを
復元する。復元された最初のビットを符号化率１／２の
２進畳込み符号化アルゴリズムで使用して、符号語を再
生する。再生された符号語に応答して、条件付き決定バ
イトの１つを選択する。次に、選択されたバイトを復元
された最初のビットと組み合わせて、復号した出力を生
成する。
元する。復元された変調関数を枝刈りし、サブセットに
対応する１組のメトリックを生成し、かつ残りのビット
によって識別される信号点の様々な条件付き決定を表わ
す多数のバイトを生成する。このメトリックを、符号化
率１／２の２進畳込み符号を復号するアルゴリズム（例
えばビタビアルゴリズム）で使用して、最初のビットを
復元する。復元された最初のビットを符号化率１／２の
２進畳込み符号化アルゴリズムで使用して、符号語を再
生する。再生された符号語に応答して、条件付き決定バ
イトの１つを選択する。次に、選択されたバイトを復元
された最初のビットと組み合わせて、復号した出力を生
成する。
【００１９】本発明はさらに、ＱＡＭ伝送のためにディ
ジタルデータを符号化する装置を提供する。符号器は、
伝送するシンボルを最初のビットと少なくとも１つの残
りのビットに分解するパージング手段を含む。また、最
初のビットを符号化率１／２の２進畳込み符号化アルゴ
リズムで符号化し、ＮビットのＱＡＭコンステレーショ
ンパターンの４つのサブセットの１つを定義する２ビッ
ト符号語を作成する手段を装備する。各サブセットは、
コンステレーションパターンのシンボル点をそれぞれＮ
／４個づつ含む。符号語を残りのビットと共に写像し、
変調関数を生成する。残りのビットは、符号語によって
定義されるサブセットに含まれるＮ／４個のシンボル点
の１つをシンボルに相関させる。また、通信路で伝送す
るために搬送波を変調関数で変調する手段を装備する。
さらに、誤り訂正アルゴリズムを用いて情報ビットを符
号化して、パージング手段によって分解されるシンボル
を生成する外側符号器を装備することができる。
ジタルデータを符号化する装置を提供する。符号器は、
伝送するシンボルを最初のビットと少なくとも１つの残
りのビットに分解するパージング手段を含む。また、最
初のビットを符号化率１／２の２進畳込み符号化アルゴ
リズムで符号化し、ＮビットのＱＡＭコンステレーショ
ンパターンの４つのサブセットの１つを定義する２ビッ
ト符号語を作成する手段を装備する。各サブセットは、
コンステレーションパターンのシンボル点をそれぞれＮ
／４個づつ含む。符号語を残りのビットと共に写像し、
変調関数を生成する。残りのビットは、符号語によって
定義されるサブセットに含まれるＮ／４個のシンボル点
の１つをシンボルに相関させる。また、通信路で伝送す
るために搬送波を変調関数で変調する手段を装備する。
さらに、誤り訂正アルゴリズムを用いて情報ビットを符
号化して、パージング手段によって分解されるシンボル
を生成する外側符号器を装備することができる。
【００２０】図に示す実施例では、符号語は変調関数の
最下位ビットを構成し、前記コンステレーションパター
ンの座標マトリックスの列を定義する。残りのビット
は、変調関数の最上位ビットを構成し、コンステレーシ
ョンパターンの大きさを決定する。符号化手段はトレリ
ス符号化アルゴリズムを使用することができる。
最下位ビットを構成し、前記コンステレーションパター
ンの座標マトリックスの列を定義する。残りのビット
は、変調関数の最上位ビットを構成し、コンステレーシ
ョンパターンの大きさを決定する。符号化手段はトレリ
ス符号化アルゴリズムを使用することができる。
【００２１】復号装置も本発明に従って提供する。受信
機は、受信した搬送波を復調して、Ｎ−ビットＱＡＭ変
調関数を復元する。この変調関数において、２ビットの
符号語は多数のＱＡＭコンステレーションサブセットの
１つを識別し、残り（Ｎ−２）のビット部は前記１つの
サブセット内の１つの信号点を表わす。さらに、復元さ
れた変調関数を枝刈り（pruning ）して、前記サブセッ
トに対応する１組のメトリックを生成し、かつ（Ｎ−
２）ビット部によって識別される信号点の多数の条件付
き決定値を表わす多数の（Ｎ−２）ビットのサブグルー
プを生成する枝刈り手段を装備する。このメトリック
を、符号化率１／２の２進畳込み符号を復号するアルゴ
リズムに使用して、最初のビットを復元する。次に、復
元された最初のビットを、符号化率１／２の２進畳込み
符号化アルゴリズムを用いて符号化し、符号語を再生す
る。さらに、再生された符号語に応答して、多数の（Ｎ
−２）ビットのサブグループから１つを選択する手段を
装備する。選択されたサブグループを復元された最初の
ビットと組み合わせて、復号した出力を生成する。
機は、受信した搬送波を復調して、Ｎ−ビットＱＡＭ変
調関数を復元する。この変調関数において、２ビットの
符号語は多数のＱＡＭコンステレーションサブセットの
１つを識別し、残り（Ｎ−２）のビット部は前記１つの
サブセット内の１つの信号点を表わす。さらに、復元さ
れた変調関数を枝刈り（pruning ）して、前記サブセッ
トに対応する１組のメトリックを生成し、かつ（Ｎ−
２）ビット部によって識別される信号点の多数の条件付
き決定値を表わす多数の（Ｎ−２）ビットのサブグルー
プを生成する枝刈り手段を装備する。このメトリック
を、符号化率１／２の２進畳込み符号を復号するアルゴ
リズムに使用して、最初のビットを復元する。次に、復
元された最初のビットを、符号化率１／２の２進畳込み
符号化アルゴリズムを用いて符号化し、符号語を再生す
る。さらに、再生された符号語に応答して、多数の（Ｎ
−２）ビットのサブグループから１つを選択する手段を
装備する。選択されたサブグループを復元された最初の
ビットと組み合わせて、復号した出力を生成する。
【００２２】図に示す実施例では、符号語は変調関数の
最下位ビットから成り、コンステレーション座標のマト
リックスの列を定義し、一方、選択されたサブグループ
は最上位ビットを構成し、マトリックスの行を定義す
る。枝刈り手段は、コンステレーション座標のマトリッ
クスの各列の復元Ｎビット変調関数を量子化するもので
あり、条件付き決定値は各列の最適選択から成り、その
メトリックの組は各選択の品質を表わす。このメトリッ
クを、軟判定アルゴリズムを使用して畳込み符号を復号
する復号器と共に使用する。
最下位ビットから成り、コンステレーション座標のマト
リックスの列を定義し、一方、選択されたサブグループ
は最上位ビットを構成し、マトリックスの行を定義す
る。枝刈り手段は、コンステレーション座標のマトリッ
クスの各列の復元Ｎビット変調関数を量子化するもので
あり、条件付き決定値は各列の最適選択から成り、その
メトリックの組は各選択の品質を表わす。このメトリッ
クを、軟判定アルゴリズムを使用して畳込み符号を復号
する復号器と共に使用する。
【００２３】連結復号器も提供する。連結方式の実施例
では、誤り訂正アルゴリズムを用いて出力を復号する外
側復号器を装備する。図に示す実施例では、連結復号器
に使用する内側複合アルゴリズムはビタビアルゴリズム
から成る。外側のシンボル誤り訂正アルゴリズムは、リ
ード−ソロモン符号で構成することができる。受信機で
受信される搬送波信号は、高精細度テレビジョン搬送波
信号で構成することができる。
では、誤り訂正アルゴリズムを用いて出力を復号する外
側復号器を装備する。図に示す実施例では、連結復号器
に使用する内側複合アルゴリズムはビタビアルゴリズム
から成る。外側のシンボル誤り訂正アルゴリズムは、リ
ード−ソロモン符号で構成することができる。受信機で
受信される搬送波信号は、高精細度テレビジョン搬送波
信号で構成することができる。
【００２４】
【実施例】図１は、ＱＡＭデータを伝送するための連結
方式の符号化システムを示す。伝送するディジタル情報
が、入力端子１０からリード−ソロモン符号器などのシ
ンボル誤り訂正符号器１２に入力される。符号器１２は
情報を、多数の連続するｎビットのシンボル１６から成
る符号語１４に変換する。符号器１２に外側畳込み符号
を使用することもできるが、伝送系で誤りが集中発生し
やすい性質、ハード量子化データしか使用できないとい
う事実、および速度の高い符号が望ましいことを考慮す
ると、２進ストリームのｎビットのセグメントから成る
シンボルを使用するリード−ソロモン符号が外側符号に
適した選択ということになる。リード−ソロモン符号は
ブロック内のシンボル誤り数にしか依存しないので、ｎ
−ビットの１つのシンボル内のバースト誤りに影響され
ない。しかし、連結システムの性能は、シンボル誤りの
長時間のバーストによってひどく劣化する。したがっ
て、リード−ソロモン符号器１２の出力にインターリー
バ１８を設置し、符号化動作の間に（個々のビットでは
なく）シンボルを挟み込むようにする。挟み込みの目的
は、シンボル誤りのバーストを分解することである。
方式の符号化システムを示す。伝送するディジタル情報
が、入力端子１０からリード−ソロモン符号器などのシ
ンボル誤り訂正符号器１２に入力される。符号器１２は
情報を、多数の連続するｎビットのシンボル１６から成
る符号語１４に変換する。符号器１２に外側畳込み符号
を使用することもできるが、伝送系で誤りが集中発生し
やすい性質、ハード量子化データしか使用できないとい
う事実、および速度の高い符号が望ましいことを考慮す
ると、２進ストリームのｎビットのセグメントから成る
シンボルを使用するリード−ソロモン符号が外側符号に
適した選択ということになる。リード−ソロモン符号は
ブロック内のシンボル誤り数にしか依存しないので、ｎ
−ビットの１つのシンボル内のバースト誤りに影響され
ない。しかし、連結システムの性能は、シンボル誤りの
長時間のバーストによってひどく劣化する。したがっ
て、リード−ソロモン符号器１２の出力にインターリー
バ１８を設置し、符号化動作の間に（個々のビットでは
なく）シンボルを挟み込むようにする。挟み込みの目的
は、シンボル誤りのバーストを分解することである。
【００２５】挟み込まれたシンボルはＱＡＭトレリス符
号器２０へ入力される。本発明では、符号器２０は、以
下に詳細に述べるように、ＱＰＳＫ符号をトレリス符号
化ＱＡＭ変調システムへ組み込む。
号器２０へ入力される。本発明では、符号器２０は、以
下に詳細に述べるように、ＱＰＳＫ符号をトレリス符号
化ＱＡＭ変調システムへ組み込む。
【００２６】符号器２０の出力は、ＱＡＭコンステレー
ションパターンの実平面（Ｉ）と虚平面（Ｑ）の座標を
表わすシンボルから成る。１つのそうしたコンステレー
ション点２２を、図１に象徴的に示す。このシンボルが
従来の送信器２４によって、伝送路２６を介して送信さ
れる。伝送路は様々なひずみや遅延をもたらし、信号は
受信機２８に受信される前にゆがむ。その結果、受信さ
れたシンボルに実現される座標値は、送信された座標値
と厳密に相関しなくなり、受信された点３０は、コンス
テレーションパターンの実際に送信された点２２とは異
なる位置になる。受信点の正確な位置を決定し、それに
よって実際に送信された通りのデータを得るために、軟
判定畳込み復号アルゴリズムを使用するＱＡＭトレリス
復号器３２に受信データ下記数４の受信データを入力し
て、送信情報を復元する。
ションパターンの実平面（Ｉ）と虚平面（Ｑ）の座標を
表わすシンボルから成る。１つのそうしたコンステレー
ション点２２を、図１に象徴的に示す。このシンボルが
従来の送信器２４によって、伝送路２６を介して送信さ
れる。伝送路は様々なひずみや遅延をもたらし、信号は
受信機２８に受信される前にゆがむ。その結果、受信さ
れたシンボルに実現される座標値は、送信された座標値
と厳密に相関しなくなり、受信された点３０は、コンス
テレーションパターンの実際に送信された点２２とは異
なる位置になる。受信点の正確な位置を決定し、それに
よって実際に送信された通りのデータを得るために、軟
判定畳込み復号アルゴリズムを使用するＱＡＭトレリス
復号器３２に受信データ下記数４の受信データを入力し
て、送信情報を復元する。
【００２７】
【数４】 本発明による復号器を以下に詳しく説明する。
【００２８】復号器３２により復号された出力は、上述
のインターリーバ１８と逆の効果を生じるデインターリ
ーバ３４に入力される。デインターリーブされたデータ
はリード−ソロモン復号器３６に入力されて、元の情報
ビットを復元する。
のインターリーバ１８と逆の効果を生じるデインターリ
ーバ３４に入力される。デインターリーブされたデータ
はリード−ソロモン復号器３６に入力されて、元の情報
ビットを復元する。
【００２９】本発明では、ＱＰＳＫ符号をトレリス符号
化ＱＡＭシステムに組み込むことによって、低ＳＮＲ領
域の作動時に低いビット誤り率で、データレートが高く
帯域効率がよいシステムを提供する。この目的を達成す
るために、両方で１つのシンボルを定義するＱＰＳＫ符
号の符号語と「未符号化」ビットを、一意にＱＡＭコン
ステレーションに割り当てる。また、軟判定復号器と
「未符号化」ビットが表わすコンステレーション点を決
定する技術とを結合すことによって、受信信号を復号す
る。
化ＱＡＭシステムに組み込むことによって、低ＳＮＲ領
域の作動時に低いビット誤り率で、データレートが高く
帯域効率がよいシステムを提供する。この目的を達成す
るために、両方で１つのシンボルを定義するＱＰＳＫ符
号の符号語と「未符号化」ビットを、一意にＱＡＭコン
ステレーションに割り当てる。また、軟判定復号器と
「未符号化」ビットが表わすコンステレーション点を決
定する技術とを結合すことによって、受信信号を復号す
る。
【００３０】図２は、本発明による符号器を示す。デー
タビット（例えば図１のインターリーバの出力）は、入
力端子４０から従来のパージング回路４２に入力され
る。送信するＮ−ビットのシンボルが分解されて生成さ
れた最初のビットは、線路４６に出力して畳込み符号器
４８に送られる。残りのＮ−２個の「未符号化」ビット
は、線路４４に出力して２N−ＱＡＭ写像回路５０に送
られる。畳込み符号器４８は、ゼネレータを８進数で１
７１および１３３とする符号化率１／２、状態数６４の
畳込み符号を使用する。符号器４８の２ビットの出力と
（Ｎ−２）ビットの未符号化ビットは２N−ＱＡＭ写像
回路へ送られ、ＮビットのシンボルをＱＡＭコンステレ
ーション上の特定のコンステレーション点に写像するた
めのラベルとして使用される。畳込み符号器４８からの
「符号化」された２ビット出力は、実際にはＱＰＳＫ符
号語であり、コンステレーションサブセットの選択に使
用される。未符号化ビットは、ＱＡＭコンステレーショ
ンからコンステレーションサブセット内の特定の信号点
を選択するのに使用される。
タビット（例えば図１のインターリーバの出力）は、入
力端子４０から従来のパージング回路４２に入力され
る。送信するＮ−ビットのシンボルが分解されて生成さ
れた最初のビットは、線路４６に出力して畳込み符号器
４８に送られる。残りのＮ−２個の「未符号化」ビット
は、線路４４に出力して２N−ＱＡＭ写像回路５０に送
られる。畳込み符号器４８は、ゼネレータを８進数で１
７１および１３３とする符号化率１／２、状態数６４の
畳込み符号を使用する。符号器４８の２ビットの出力と
（Ｎ−２）ビットの未符号化ビットは２N−ＱＡＭ写像
回路へ送られ、ＮビットのシンボルをＱＡＭコンステレ
ーション上の特定のコンステレーション点に写像するた
めのラベルとして使用される。畳込み符号器４８からの
「符号化」された２ビット出力は、実際にはＱＰＳＫ符
号語であり、コンステレーションサブセットの選択に使
用される。未符号化ビットは、ＱＡＭコンステレーショ
ンからコンステレーションサブセット内の特定の信号点
を選択するのに使用される。
【００３１】ＱＡＭ伝送（符号化）では、ＱＰＳＫ符号
の符号語および残りの未符号化ビットをＱＡＭコンステ
レーションに割り当てなければならない。この目的のた
めに、次の変調関数ＭＯＤ（ｍ）∈Ｒ2によってＱＡＭ
コンステレーション点のラベル付けを記述しなければな
らない。
の符号語および残りの未符号化ビットをＱＡＭコンステ
レーションに割り当てなければならない。この目的のた
めに、次の変調関数ＭＯＤ（ｍ）∈Ｒ2によってＱＡＭ
コンステレーション点のラベル付けを記述しなければな
らない。
【００３２】ＭＯＤ：｛０，１｝N→Ｒ2 以下に説明する写像は、次のような望ましい特徴を備え
ている。（１）ＱＡＭの直角位相の曖昧さの影響がＱＰ
ＳＫ符号語に現われるが、未符号化ビットは曖昧さの影
響を受けない（つまり、直角位相の曖昧性はＱＰＳＫシ
ステムと同様の方法で処理される）。（２）最上位ディ
ジットはコンステレーションの大きさを制御する（つま
り１６／３２／６４−ＱＡＭの入れ子構造）。
ている。（１）ＱＡＭの直角位相の曖昧さの影響がＱＰ
ＳＫ符号語に現われるが、未符号化ビットは曖昧さの影
響を受けない（つまり、直角位相の曖昧性はＱＰＳＫシ
ステムと同様の方法で処理される）。（２）最上位ディ
ジットはコンステレーションの大きさを制御する（つま
り１６／３２／６４−ＱＡＭの入れ子構造）。
【００３３】１６−ＱＡＭ（ｍ5＝ｍ4＝０）の場合、次
のマトリックス（数１）によって記述されるラベル付け
を考える（ｍ5＝ｍ4＝ｍ3 ＝ｍ4 ＝０の場合、ＱＰＳ
Ｋ）。
のマトリックス（数１）によって記述されるラベル付け
を考える（ｍ5＝ｍ4＝ｍ3 ＝ｍ4 ＝０の場合、ＱＰＳ
Ｋ）。
【００３４】
【数１】 ３２−ＱＡＭ（ｍ5＝０）の場合、次のマトリックス
（数２）を追加する。
（数２）を追加する。
【００３５】
【数２】 ６４−ＱＡＭの場合、次のマトリックス（数３）を追加
する。
する。
【００３６】
【数３】 ＱＰＳＫ符号器の出力は、変調器入力の最下位ビット
（ＬＳＢ）ｍ1ｍ0を構成し、マトリックスの列を選択す
る。最上位ビット（ＭＳＢ）はコンステレーションの大
きさを決定する。未符号化ビットが無い（ｍ5＝ｍ4＝ｍ
3 ＝ｍ4 ＝０）場合、ＱＰＳＫが生成される。未符号化
ビットが２個の場合（ｍ3ｍ2）、１６−ＱＡＭが生成さ
れる。未符号化ビットが３個の場合（ｍ4ｍ3ｍ2）、３
２−ＱＡＭが生成される。未符号化ビットが４個の場合
（ｍ5ｍ4ｍ3ｍ2）、６４−ＱＡＭが生成される。それ以
上の場合、ＱＡＭコンステレーションが９０度づつ回転
する影響により、マトリックスの列が次のように回転す
る。
（ＬＳＢ）ｍ1ｍ0を構成し、マトリックスの列を選択す
る。最上位ビット（ＭＳＢ）はコンステレーションの大
きさを決定する。未符号化ビットが無い（ｍ5＝ｍ4＝ｍ
3 ＝ｍ4 ＝０）場合、ＱＰＳＫが生成される。未符号化
ビットが２個の場合（ｍ3ｍ2）、１６−ＱＡＭが生成さ
れる。未符号化ビットが３個の場合（ｍ4ｍ3ｍ2）、３
２−ＱＡＭが生成される。未符号化ビットが４個の場合
（ｍ5ｍ4ｍ3ｍ2）、６４−ＱＡＭが生成される。それ以
上の場合、ＱＡＭコンステレーションが９０度づつ回転
する影響により、マトリックスの列が次のように回転す
る。
【００３７】００→０１→１１→１０→００； 行は変化しない。つまり、未符号化ビットのラベル付け
は、０°、９０°、１８０°、および２７０°の回転に
よって影響されない。受信機（復号器）における直角位
相の曖昧さの処理は、ＱＰＳＫ符号器だけに任されてい
る。ＱＰＳＫ受信機で曖昧さの解決に使用される方法は
どの方法でも、このラベル付けを用いるＱＡＭシステム
に直接組み込むことができる。例えば、ＱＰＳＫ符号自
体が巡回変化しない場合には、ＱＰＳＫの差動符号化を
使用することができる。
は、０°、９０°、１８０°、および２７０°の回転に
よって影響されない。受信機（復号器）における直角位
相の曖昧さの処理は、ＱＰＳＫ符号器だけに任されてい
る。ＱＰＳＫ受信機で曖昧さの解決に使用される方法は
どの方法でも、このラベル付けを用いるＱＡＭシステム
に直接組み込むことができる。例えば、ＱＰＳＫ符号自
体が巡回変化しない場合には、ＱＰＳＫの差動符号化を
使用することができる。
【００３８】本発明による１６−ＱＡＭおよび３２−Ｑ
ＡＭのコンステレーションパターンのラベル付けを、図
４に図表形式で示す。一般に数字８０で示すコンステレ
ーションパターンは、前出の１６−ＱＡＭおよび３２−
ＱＡＭのマトリックスに対応する。具体的に１６−ＱＡ
Ｍの例を説明すると、破線の四角９０の中に１６個のコ
ンステレーション点がある。これらのコンステレーショ
ン点は、図５でトークン８２、８４、８６、８８によっ
て示される４つのサブセットに分割される。各サブセッ
トは４つのコンステレーション点を含む。こうして、白
丸で示したサブセット８２の場合、四角９０の中に４つ
の点８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、および８２ｄがある。サ
ブセット自体は、図６に数字９２で示す２つの符号化ビ
ット（ＱＰＳＫビット）ｍ0 、ｍ1 によって定義され
る。１６−ＱＡＭの場合、各サブセット内の特定の点
は、図６に数字９４で示す「未符号化」ビットｍ２、ｍ
３によって識別される。こうして、８２ｃはサブセット
００、このサブセット内の点０１１として定義される。
８４ａ、８６ａ、および８８ａ等、残りの各コンステレ
ーション点も同様に識別される。
ＡＭのコンステレーションパターンのラベル付けを、図
４に図表形式で示す。一般に数字８０で示すコンステレ
ーションパターンは、前出の１６−ＱＡＭおよび３２−
ＱＡＭのマトリックスに対応する。具体的に１６−ＱＡ
Ｍの例を説明すると、破線の四角９０の中に１６個のコ
ンステレーション点がある。これらのコンステレーショ
ン点は、図５でトークン８２、８４、８６、８８によっ
て示される４つのサブセットに分割される。各サブセッ
トは４つのコンステレーション点を含む。こうして、白
丸で示したサブセット８２の場合、四角９０の中に４つ
の点８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、および８２ｄがある。サ
ブセット自体は、図６に数字９２で示す２つの符号化ビ
ット（ＱＰＳＫビット）ｍ0 、ｍ1 によって定義され
る。１６−ＱＡＭの場合、各サブセット内の特定の点
は、図６に数字９４で示す「未符号化」ビットｍ２、ｍ
３によって識別される。こうして、８２ｃはサブセット
００、このサブセット内の点０１１として定義される。
８４ａ、８６ａ、および８８ａ等、残りの各コンステレ
ーション点も同様に識別される。
【００３９】３２ビットＱＡＭの場合、破線の四角９０
の外側の１６個の点が追加される。これらの点も同様に
ラベル付けされるが、この場合は図６に９４で示す３つ
のビットｍ2 、ｍ3 、ｍ4 が全部使用される。このよう
な方法のラベル付けをより高レベルのＱＡＭに拡張でき
ることは理解されよう。
の外側の１６個の点が追加される。これらの点も同様に
ラベル付けされるが、この場合は図６に９４で示す３つ
のビットｍ2 、ｍ3 、ｍ4 が全部使用される。このよう
な方法のラベル付けをより高レベルのＱＡＭに拡張でき
ることは理解されよう。
【００４０】本発明で使用するラベル付け構造の特徴
は、図５に示すように、各ＱＰＳＫシンボルのハミング
重みが、ユークリッド重みを因数ｘで割った値に等しい
ということである。ただし、ｘはコンステレーション点
間の（最小距離）2に対応する。実施例では、図４に示
すように、各直角通信路（quadrature channels ）で
１、−１、３、−３、５、−５のＱＡＭレベルにコンス
テレーション点があるので、コンステレーション点間の
最小距離は２であり、ハミング重みはユークリッド重み
を４で割った値に等しい。
は、図５に示すように、各ＱＰＳＫシンボルのハミング
重みが、ユークリッド重みを因数ｘで割った値に等しい
ということである。ただし、ｘはコンステレーション点
間の（最小距離）2に対応する。実施例では、図４に示
すように、各直角通信路（quadrature channels ）で
１、−１、３、−３、５、−５のＱＡＭレベルにコンス
テレーション点があるので、コンステレーション点間の
最小距離は２であり、ハミング重みはユークリッド重み
を４で割った値に等しい。
【００４１】図３は、本発明によるＱＡＭトレリス復調
器の実現を示す。受信したシンボルデータは、入力端子
６０から枝刈回路６２に入力される。枝刈回路６２は復
元された変調関数を処理して、ＱＰＳＫ符号語によって
定義されるサブセットに対応するメトリックの組を生成
すると共に、伝送された未符号化ビットによって識別さ
れる信号点の多数の条件付き決定を表わす多数の（Ｎ−
２）ビットのサブグループを生成する。特に、４つのメ
トリックが線路６６に出力し、符号化率１／２、状態数
６４のビタビ復号器６８に送られる。４組の（Ｎ−２）
ビットの条件付き決定は線路６４に出力される。
器の実現を示す。受信したシンボルデータは、入力端子
６０から枝刈回路６２に入力される。枝刈回路６２は復
元された変調関数を処理して、ＱＰＳＫ符号語によって
定義されるサブセットに対応するメトリックの組を生成
すると共に、伝送された未符号化ビットによって識別さ
れる信号点の多数の条件付き決定を表わす多数の（Ｎ−
２）ビットのサブグループを生成する。特に、４つのメ
トリックが線路６６に出力し、符号化率１／２、状態数
６４のビタビ復号器６８に送られる。４組の（Ｎ−２）
ビットの条件付き決定は線路６４に出力される。
【００４２】枝刈回路６２は、事前に計算されたメトリ
ックの組および様々な組の入力値である下記数４の条件
付き判定を含む参照用テーブルを記憶した、プログラム
可能読出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）のごとき記憶装置で
構成することができる。
ックの組および様々な組の入力値である下記数４の条件
付き判定を含む参照用テーブルを記憶した、プログラム
可能読出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）のごとき記憶装置で
構成することができる。
【００４３】
【数４】この数４の値はＰＲＯＭをアドレス指定して、
対応する記憶されたメトリックおよび決定を出力するた
めに使用される。これにより、超高速枝刈動作が可能に
なる。ビタビ復号器は、枝刈回路から受け取ったメトリ
ックの履歴の蓄積を用いて、ＱＰＳＫ符号語を復号す
る。
対応する記憶されたメトリックおよび決定を出力するた
めに使用される。これにより、超高速枝刈動作が可能に
なる。ビタビ復号器は、枝刈回路から受け取ったメトリ
ックの履歴の蓄積を用いて、ＱＰＳＫ符号語を復号す
る。
【００４４】図３に示すビタビ復号器６８は、従来のＱ
ＰＳＫ符号化構成用に入手できる従来型の符号化率１／
２の複合器とすることができる。したがって、本発明の
復号器を実現するために、特別注文のビタビ復号器を使
用してトレリス符号を復号する必要はない。
ＰＳＫ符号化構成用に入手できる従来型の符号化率１／
２の複合器とすることができる。したがって、本発明の
復号器を実現するために、特別注文のビタビ復号器を使
用してトレリス符号を復号する必要はない。
【００４５】先に述べたＱＡＭ変調器を使用するシステ
ムに軟判定ＱＰＳＫ復号器を組み込んだ場合の信号検出
のプロセスを考える。まず、ＱＰＳＫまたはＱＡＭ信号
の硬判定検出過程で、受信信号 ｙk＝ｘk＋ｗk′ を量子化する。ただし、信号ｘkはＱＰＳＫまたはＱＡ
Ｍコンステレーション（つまりＭＯＤ（ｍ）の範囲）に
属し、ｗKは雑音である。量子化関数は、下記数７の関
係に従って下記数５で示した信号と下記数６で示したデ
ータの両方を推定する。
ムに軟判定ＱＰＳＫ復号器を組み込んだ場合の信号検出
のプロセスを考える。まず、ＱＰＳＫまたはＱＡＭ信号
の硬判定検出過程で、受信信号 ｙk＝ｘk＋ｗk′ を量子化する。ただし、信号ｘkはＱＰＳＫまたはＱＡ
Ｍコンステレーション（つまりＭＯＤ（ｍ）の範囲）に
属し、ｗKは雑音である。量子化関数は、下記数７の関
係に従って下記数５で示した信号と下記数６で示したデ
ータの両方を推定する。
【００４６】
【数５】
【数６】
【数７】 最尤探索（ＭＬ）の場合、可能なメッセージｍ∈｛０，
１｝Nにおける対数尤度関数−ｌｏｇ(ｐ(ｙk│ＭＯＤ
(ｍ)))を最小にする。ただし、ｐ（ｙk |ｘk）は、ｘk
を送信したときにｙkを受信する条件付き確率である。
ランダムメッセージの場合、ＭＬ検出により誤りの確率
が最小になる。尤も一般的な量子化の方法は最近接点
（ユークリッド）検出であり、これは数８
１｝Nにおける対数尤度関数−ｌｏｇ(ｐ(ｙk│ＭＯＤ
(ｍ)))を最小にする。ただし、ｐ（ｙk |ｘk）は、ｘk
を送信したときにｙkを受信する条件付き確率である。
ランダムメッセージの場合、ＭＬ検出により誤りの確率
が最小になる。尤も一般的な量子化の方法は最近接点
（ユークリッド）検出であり、これは数８
【数８】 を満たす。ただし、‖・‖2はユークリッド距離の２乗
（つまり２乗の和）である。相加性のガウス性雑音の場
合、最近接点検出はＭＬである。
（つまり２乗の和）である。相加性のガウス性雑音の場
合、最近接点検出はＭＬである。
【００４７】符号化ＱＰＳＫおよびＱＡＭシステムで
は、符号語を効果的に復号するために、軟判定情報を復
号器に提供しなければならない。この軟判定情報はしば
しば、シンボルメトリックとして記述される。このメト
リックは、ｙk を受信したときに下記数１４で示した特
定のシンボルが送信されたとする判定の品質を示す。
は、符号語を効果的に復号するために、軟判定情報を復
号器に提供しなければならない。この軟判定情報はしば
しば、シンボルメトリックとして記述される。このメト
リックは、ｙk を受信したときに下記数１４で示した特
定のシンボルが送信されたとする判定の品質を示す。
【００４８】
【数１４】 最近接点復号化の場合、選択されるメトリックは、 メトリック(ｙk；)＝‖ｙk−ＤＯＭ(ｍ)‖2 となる。実際には、実現の目的のためにメトリック自体
が量子化される。例えば、可能な各メッセージｍ1，ｍ0
∈｛０，１｝2に対するＱＰＳＫでは、最近接点メトリ
ック‖ｙk −ＭＯＤ（ｍ1，ｍ0）‖2 は、相加性ガウ
ス性雑音のＭＬメトリックである。
が量子化される。例えば、可能な各メッセージｍ1，ｍ0
∈｛０，１｝2に対するＱＰＳＫでは、最近接点メトリ
ック‖ｙk −ＭＯＤ（ｍ1，ｍ0）‖2 は、相加性ガウ
ス性雑音のＭＬメトリックである。
【００４９】軟判定復号可能なＱＰＳＫ符号に基づくト
レリス符号化ＱＡＭ変調では、４個のシンボルメトリッ
クおよび４個の条件付き硬判定を復号器に供給しなけれ
ばならない。下記数９で示したｍ1，ｍ0∈｛０，１｝2
の各選択に対する最近接点検出
レリス符号化ＱＡＭ変調では、４個のシンボルメトリッ
クおよび４個の条件付き硬判定を復号器に供給しなけれ
ばならない。下記数９で示したｍ1，ｍ0∈｛０，１｝2
の各選択に対する最近接点検出
【数９】 では、条件付き硬判定は最小値を得るｍN-1，．．．，
ｍ2の選択に対応する。シンボルメトリックおよび条件
付き硬判定を決定するプロセスは、枝刈りとして知られ
ている。トレリス符号化ＱＡＭでは、未符号化ビットは
トレリスの「並列」ブランチとして現われ、シンボルメ
トリックの計算および条件付き硬判定により、単独の最
適ブランチ以外を全部、並列エッジの組から枝刈りす
る。
ｍ2の選択に対応する。シンボルメトリックおよび条件
付き硬判定を決定するプロセスは、枝刈りとして知られ
ている。トレリス符号化ＱＡＭでは、未符号化ビットは
トレリスの「並列」ブランチとして現われ、シンボルメ
トリックの計算および条件付き硬判定により、単独の最
適ブランチ以外を全部、並列エッジの組から枝刈りす
る。
【００５０】枝刈りは、先に述べたＱＡＭ変調マトリッ
クスによって容易に説明される。枝刈り動作は、マトリ
ックスの各列の受信シンボルｙkの量子化を含むだけで
ある。すると条件付き硬判定が各列の最適選択になり、
メトリックはその判定の品質に対応する。
クスによって容易に説明される。枝刈り動作は、マトリ
ックスの各列の受信シンボルｙkの量子化を含むだけで
ある。すると条件付き硬判定が各列の最適選択になり、
メトリックはその判定の品質に対応する。
【００５１】枝刈り動作が完了すると、軟判定情報がＱ
ＰＳＫ符号の復号器に入力される。（この時間中に、条
件付き硬判定が記憶され、ＱＰＳＫ判定を待つ。）ＱＰ
ＳＫ復号器は軟判定情報を用いてＱＰＳＫ情報（つまり
ｍ1，ｍ0ｓ）を復号する。その後、残りの情報（つまり
ｍN-1 ，．．．，ｍ2 s）が、復号されたＱＰＳＫ情報
およびそれまでに記憶された条件付き硬判定を用いて、
周知の方法で決定される。
ＰＳＫ符号の復号器に入力される。（この時間中に、条
件付き硬判定が記憶され、ＱＰＳＫ判定を待つ。）ＱＰ
ＳＫ復号器は軟判定情報を用いてＱＰＳＫ情報（つまり
ｍ1，ｍ0ｓ）を復号する。その後、残りの情報（つまり
ｍN-1 ，．．．，ｍ2 s）が、復号されたＱＰＳＫ情報
およびそれまでに記憶された条件付き硬判定を用いて、
周知の方法で決定される。
【００５２】ＱＰＳＫ復号器がＭＬであれば（ＱＰＳＫ
変調の場合）、上記の枝刈り／ＱＰＳＫ復号法もまたＭ
Ｌである。例えば、ＱＰＳＫ符号が最近接点（つまりビ
タビ）復号化による２進畳み込み符号であるならば、Ｑ
ＡＭトレリス復号アルゴリズムもまた最近接点である
（つまり、受信シーケンスに最も近い符号語を探索す
る）。図３に示す実施例では、枝刈回路６２から出力さ
れるメトリックスは復号器６８によって復号され、図２
の符号器の線路４６に出力された単独ビットに対応する
単独ビットを復元する。このビットは符号率１／２、状
態数６４の畳込み符号器７０（図２の符号器４８と同
一）で再符号化され、２ビットＱＰＳＫ符号語を再生す
る。再生された符号語は、サブグループが復号器６８に
よって導入された遅延と等しい時間量だけ遅延バッファ
７２によって遅延した後、枝刈回路から出力された４つ
の（Ｎ−２）ビットのサブグループの１つを選択するの
に使用される。選択された（Ｎ−２）ビットのサブグル
ープは次に、並直列変換回路７６で復号器６８から復元
された単独ビットと結合され、トレリス復号出力を生成
する。
変調の場合）、上記の枝刈り／ＱＰＳＫ復号法もまたＭ
Ｌである。例えば、ＱＰＳＫ符号が最近接点（つまりビ
タビ）復号化による２進畳み込み符号であるならば、Ｑ
ＡＭトレリス復号アルゴリズムもまた最近接点である
（つまり、受信シーケンスに最も近い符号語を探索す
る）。図３に示す実施例では、枝刈回路６２から出力さ
れるメトリックスは復号器６８によって復号され、図２
の符号器の線路４６に出力された単独ビットに対応する
単独ビットを復元する。このビットは符号率１／２、状
態数６４の畳込み符号器７０（図２の符号器４８と同
一）で再符号化され、２ビットＱＰＳＫ符号語を再生す
る。再生された符号語は、サブグループが復号器６８に
よって導入された遅延と等しい時間量だけ遅延バッファ
７２によって遅延した後、枝刈回路から出力された４つ
の（Ｎ−２）ビットのサブグループの１つを選択するの
に使用される。選択された（Ｎ−２）ビットのサブグル
ープは次に、並直列変換回路７６で復号器６８から復元
された単独ビットと結合され、トレリス復号出力を生成
する。
【００５３】図１に関連して述べたように、復号した出
力は穏当なシンボル誤り率を示すが、これを外側復号器
によってさらに改善しなければならない。このように、
復号出力をデインターリーバ３８およびリード−ソロモ
ン外側復号器３６（図１）によってさらに処理し、元の
情報ビットを復元する。
力は穏当なシンボル誤り率を示すが、これを外側復号器
によってさらに改善しなければならない。このように、
復号出力をデインターリーバ３８およびリード−ソロモ
ン外側復号器３６（図１）によってさらに処理し、元の
情報ビットを復元する。
【００５４】ｔ−誤り訂正の場合の任意の入力シンボル
誤り率に対する出力ビット誤り率の推定値を、リード−
ソロモン符号は簡単に計算することができる。ｑ＝２l
の有限体における（拡張）リード−ソロモン符号は、パ
ラメータ（ｎRSｋ，ｔ）を有する。ただしブロック長ｎ
RS≦ｑ＋１、寸法ｋ＝ｎRS−２ｔ、誤り訂正能力は誤り
ｔ個である。入力シンボル誤り率Ｐ in を持つ無記憶
シンボル誤り通信路の場合、出力シンボル誤り率は、次
の数１０
誤り率に対する出力ビット誤り率の推定値を、リード−
ソロモン符号は簡単に計算することができる。ｑ＝２l
の有限体における（拡張）リード−ソロモン符号は、パ
ラメータ（ｎRSｋ，ｔ）を有する。ただしブロック長ｎ
RS≦ｑ＋１、寸法ｋ＝ｎRS−２ｔ、誤り訂正能力は誤り
ｔ個である。入力シンボル誤り率Ｐ in を持つ無記憶
シンボル誤り通信路の場合、出力シンボル誤り率は、次
の数１０
【数１０】 によって限定することができる。次に、次の数１１
【数１１】 によって出力ビット誤り率を近似化する。さらに、リー
ド−ソロモン符号のｌビットのシンボルが、より小さい
ｎビットのシンボル（例えば、トレリス符号化ＱＡＭ変
調の復号シンボル）から構成される場合、入力誤り率は
次の数１２
ド−ソロモン符号のｌビットのシンボルが、より小さい
ｎビットのシンボル（例えば、トレリス符号化ＱＡＭ変
調の復号シンボル）から構成される場合、入力誤り率は
次の数１２
【数１２】 となる。ただし、Ｐmod はｎビットのシンボルの誤り率
である。符号化変調を使用する場合、「無記憶」通信路
を保証するためには、挟込みの使用が必須である。図７
は、従来の符号化率２／３の符号を使用して復号した場
合と、本発明に従ってトレリス符号化ＱＡＭの符号化率
１／２のＱＰＳＫ構成を使用した場合の２通りの連結シ
ステムの性能を示す。図７のグラフは、受信信号の搬送
波対信号比（ＣＮＲ）に対するリード−ソロモンブロッ
ク誤り率を表わしている。１つのブロックでｍビットの
シンボルが１つ以上誤り状態になると、ブロック誤り
（つまり符号語誤り）が発生する。曲線１００は、符号
化１／２，状態数６４の本発明による連結リード−ソロ
モントレリス符号化１６−ＱＡＭシステムの性能を示
す。曲線１０４は、トレリス符号化３２−ＱＡＭを用い
た同様のシステムの性能を表わす。曲線１０２は、符号
化２／３、状態数１６の従来のトレリス符号化１６−Ｑ
ＡＭ復号器の性能を表わす。曲線１０６は、符号化２／
３、状態数１６の従来のトレリス符号化３２−ＱＡＭ復
号器の性能を表わす。
である。符号化変調を使用する場合、「無記憶」通信路
を保証するためには、挟込みの使用が必須である。図７
は、従来の符号化率２／３の符号を使用して復号した場
合と、本発明に従ってトレリス符号化ＱＡＭの符号化率
１／２のＱＰＳＫ構成を使用した場合の２通りの連結シ
ステムの性能を示す。図７のグラフは、受信信号の搬送
波対信号比（ＣＮＲ）に対するリード−ソロモンブロッ
ク誤り率を表わしている。１つのブロックでｍビットの
シンボルが１つ以上誤り状態になると、ブロック誤り
（つまり符号語誤り）が発生する。曲線１００は、符号
化１／２，状態数６４の本発明による連結リード−ソロ
モントレリス符号化１６−ＱＡＭシステムの性能を示
す。曲線１０４は、トレリス符号化３２−ＱＡＭを用い
た同様のシステムの性能を表わす。曲線１０２は、符号
化２／３、状態数１６の従来のトレリス符号化１６−Ｑ
ＡＭ復号器の性能を表わす。曲線１０６は、符号化２／
３、状態数１６の従来のトレリス符号化３２−ＱＡＭ復
号器の性能を表わす。
【００５５】図７の曲線は、トレリス符号化シミュレー
ションの結果を用いて、ｍビットのリード−ソロモンシ
ンボルが誤りＰ RSsym になる確率を推定した後、次
の数１３
ションの結果を用いて、ｍビットのリード−ソロモンシ
ンボルが誤りＰ RSsym になる確率を推定した後、次
の数１３
【数１３】 に従ってリード−ソロモンブロック誤りの確率を計算す
ることによって決定したものである。ただし、Ｌはリー
ド−ソロモンブロック長（１ブロック当りのｍビットの
シンボル数）であり、ｔは１ブロック当りの訂正可能な
リード−ソロモンシンボル誤り数である。１６−ＱＡＭ
システムは８ビットのシンボルを１ブロック当り１１６
個使用し、３２−ＱＡＭシステムは８ビットのシンボル
を１ブロック当り１５５個使用する。どちらのリード−
ソロモン符号も、８ビットのリード−ソロモンシンボル
を１ブロック当り最高５個まで訂正することができる。
ることによって決定したものである。ただし、Ｌはリー
ド−ソロモンブロック長（１ブロック当りのｍビットの
シンボル数）であり、ｔは１ブロック当りの訂正可能な
リード−ソロモンシンボル誤り数である。１６−ＱＡＭ
システムは８ビットのシンボルを１ブロック当り１１６
個使用し、３２−ＱＡＭシステムは８ビットのシンボル
を１ブロック当り１５５個使用する。どちらのリード−
ソロモン符号も、８ビットのリード−ソロモンシンボル
を１ブロック当り最高５個まで訂正することができる。
【００５６】図７の曲線は、システムを特定のＣＮＲ以
下で作動したい場合、あるいはそうする必要がある場合
には、曲線１００、１０４で表わした本発明によるトレ
リス符号化法が明らかに正しい選択であることを示す。
しかし、ＣＮＲが高いときでも、トレリス復号器は従来
のＱＰＳＫビタビ復号回路チップを使用して、費用効果
の高いトレリス復号器を製造することができるので、本
発明のトレリス符号化法は優れた選択である。
下で作動したい場合、あるいはそうする必要がある場合
には、曲線１００、１０４で表わした本発明によるトレ
リス符号化法が明らかに正しい選択であることを示す。
しかし、ＣＮＲが高いときでも、トレリス復号器は従来
のＱＰＳＫビタビ復号回路チップを使用して、費用効果
の高いトレリス復号器を製造することができるので、本
発明のトレリス符号化法は優れた選択である。
【００５７】これで、本発明が、圧縮高精細度テレビジ
ョン信号のごとき、出力と帯域が制限された信号のデジ
タル伝送用の実用的システムを提供するものであること
がよく理解されるはずである。ＱＰＳＫ変調の符号に基
づく符号化変調構成を、ＱＡＭに基づく変調システムに
直接組み込み、トレリス符号化ＱＡＭを形成する。これ
により、帯域効率とデータ信頼性が両方とも高く、容易
に実現可能な構造が得られる。
ョン信号のごとき、出力と帯域が制限された信号のデジ
タル伝送用の実用的システムを提供するものであること
がよく理解されるはずである。ＱＰＳＫ変調の符号に基
づく符号化変調構成を、ＱＡＭに基づく変調システムに
直接組み込み、トレリス符号化ＱＡＭを形成する。これ
により、帯域効率とデータ信頼性が両方とも高く、容易
に実現可能な構造が得られる。
【００５８】本発明を特定の実施例に関連して説明して
きたが、当業者は、特許請求の範囲に記載された本発明
の精神および範囲から逸脱することなく、実施例に多く
の適応や変形が可能であることを理解されよう。
きたが、当業者は、特許請求の範囲に記載された本発明
の精神および範囲から逸脱することなく、実施例に多く
の適応や変形が可能であることを理解されよう。
【図１】 連結符号化を使用したＱＡＭ伝送システム
のブロック線図である。
のブロック線図である。
【図２】 本発明によるトレリス符号器のブロック線
図である。
図である。
【図３】 本発明によるトレリス復号器のブロック線
図である。
図である。
【図４】 本発明によりサブセットに分割されたＱＡ
Ｍコンステレーションパターンを示す図である。
Ｍコンステレーションパターンを示す図である。
【図５】 図４のコンステレーションパターンのサブ
セットのラベル付けを定義する図表である。
セットのラベル付けを定義する図表である。
【図６】 図４のコンステレーションパターンのコン
ステレーション点のラベル付けを示す図表である。
ステレーション点のラベル付けを示す図表である。
【図７】 本発明による連結符号化構成の性能を先行
技術の符号化ＱＡＭ構成の性能と比較したグラフであ
る。
技術の符号化ＱＡＭ構成の性能と比較したグラフであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 7/00 Ａ 9070−5Ｃ 7/13 Ｚ (72)発明者 スコット・エー・レリー アメリカ合衆国カリフォルニア州ルーカデ ィア、ハイメタス・アヴェニュー1183 (72)発明者 クリス・ヒーガード アメリカ合衆国ニューヨーク州イタカ、ア ール・ディー・ナンバー２、ウッドラン ド・ロード４
Claims (19)
- 【請求項１】 ＱＡＭ伝送を利用してディジタルデー
タを伝送する方法において、前記方法が、 ＮビットのＱＡＭコンステレーションパターンを、それ
ぞれ前記コンステレーションパターンのシンボル点をＮ
／４個づつ含む４つのサブセットに分割する段階と、 異なる２ビットの符号語を前記４つのサブセットのそれ
ぞれに割り当てる段階と、 伝送すべきシンボルの第１ビットを符号化率１／２の２
進畳込み符号化アルゴリズムで処理することによって前
記シンボルを符号化し、前記コンステレーションパター
ンにおいて前記シンボルが存在するサブセットに割り当
てられた２ビット符号語を提供する段階と、 前記２ビット符号語を前記シンボルの残りのビットと共
に写像して、前記符号語によって定義されるサブセット
に含まれるＮ／４個のシンボル点の１つを前記残りのビ
ットによって前記シンボルに相関させる変調関数を提供
する段階と、 通信路で伝送するために前記変調関数によって搬送波を
変調する段階とから成ることを特徴とするディジタルデ
ータ通信方法。 - 【請求項２】 前記２ビットの符号語が前記変調関数
の最下位ビットを形成し、前記コンステレーションパタ
ーンの座標のマトリックスの列を定義することと、 前記残りのビットが前記変調関数の最上位ビットを形成
し、前記コンステレーションパターンの大きさを決定す
ることとを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 さらに、誤り訂正符号化アルゴリズム
を用いて情報ビットを符号化して前記シンボルを提供す
る段階から成ることを特徴とする、請求項１または２記
載の方法。 - 【請求項４】 前記畳込み符号化段階がトレリス符号
化アルゴリズムを使用することを特徴とする、請求項３
記載の方法。 - 【請求項５】 さらに、前記搬送波を受信機で受信刷
る段階と、 受信機で受信した搬送波を復調して、前記変調関数を復
元する段階と、 復元した変調関数を枝刈りして、前記サブセットに対応
するメトリックの組を提供し、かつ前記残りのビットで
識別される信号点の様々な条件付き決定を表わす多数の
バイトを提供する段階と、 符号化率１／２の２進畳込み符号を複合するアルゴリズ
ムで前記メトリックを使用して、前記第１ビットを復元
する段階と、 復元された第１ビットを符号化率１／２の２進畳込み符
号化アルゴリズムを用いて符号化して、前記符号語を再
生する段階と、 前記再生された符号語に応答して、前記条件付き決定バ
イトの１つを選択する段階と、 前記選択されたバイトを復元された第１ビットと結合し
て、復号された出力を提供する段階とから成ることを特
徴とする、請求項１ないし４のいづれかに記載の方法。 - 【請求項６】 さらに、誤り訂正符号化アルゴリズム
を使用して情報ビットを符号化し、送信すべき前記シン
ボルを提供する段階と、 シンボル誤り訂正復号アルゴリズムを用いて前記出力を
さらに復号する段階とから成ることを特徴とする請求項
５記載の方法。 - 【請求項７】 前記復号アルゴリズムがビタビアルゴ
リズムであることを特徴とする、請求項５または６記載
の方法。 - 【請求項８】 ＱＡＭ伝送用にディジタルデータを符
号化する装置において、前記装置が、 送信すべきシンボルを第１ビットと残りの少なくとも１
ビットに分解する手段と、 前記第１ビットを符号化率１／２の２進畳込み符号化ア
ルゴリズムで符号化して、ＮビットのＱＡＭコンステレ
ーションパターンのサブセットであってそれぞれ前記コ
ンステレーションパターンのシンボル点をＮ／４個づつ
含む４つのサブセットの１つを定義する２ビットの符号
語を提供する手段と、 前記２ビット符号語を前記シンボルの残りのビットと共
に写像して、前記符号語によって定義されるサブセット
に含まれるＮ／４個のシンボル点の１つを前記残りのビ
ットによって前記シンボルに相関させる変調関数を提供
する手段と、 通信路で伝送するために前記変調関数によって搬送波を
変調する手段とから成ることを特徴とするディジタルデ
ータ符号化装置。 - 【請求項９】 さらに、誤り訂正符号化アルゴリズム
を用いて情報ビットを符号化して、前記シンボルを提供
する外側符号器から成ることを特徴とする、請求項８記
載の装置。 - 【請求項１０】 前記符号語が前記変調関数の最下位
ビットを形成し、前記コンステレーションパターンの座
標のマトリックスの列を定義することと、 前記残りのビットが前記変調関数の最上位ビットを形成
し、前記コンステレーションパターンの大きさを決定す
ることとを特徴とする請求項８または９記載の装置。 - 【請求項１１】 前記符号化手段がトレリス符号化ア
ルゴリズムを使用することを特徴とする、請求項８ない
し１０のいづれかに記載の装置。 - 【請求項１２】 受信した搬送波を復調して、２ビッ
ト符号語が多数のＱＡＭコンステレーションサブセット
の１つを識別し、かつ残りの（Ｎ−２）ビット部分が前
記１つのサブセット内の信号点を表わすＮビットのＱＡ
Ｍ変調関数を復元する手段と、 復元した変調関数を枝刈りして、前記サブセットに対応
する１組のメトリックを提供し、かつ（Ｎ−２）ビット
部分で識別される信号点の様々な条件付き決定を表わす
多数の（Ｎ−２）ビットのサブグループを提供する手段
と、 符号化率１／２の２進畳込み符号を復号するアルゴリズ
ムに前記メトリックを使用して、第１ビットを復元する
復号器手段と、 復元された第１ビットを符号化率１／２の２進畳込み符
号化アルゴリズムにより符号化して、前記符号語を再生
する手段と、 前記再生された符号語に応答して、前記多数の（Ｎ−
２）ビットのサブグループから１つを選択する手段と、 選択されたサブグループを復元された第１ビットと結合
して、復号出力を提供する手段とから成るＱＡＭシンボ
ルデータ復号装置。 - 【請求項１３】 前記符号語が前記変調関数の最下位
ビットを構成し、コンステレーション座標のマトリック
スの列を定義することと、選択されたサブグループが最
上位ビットを構成し、前記マトリックスの行を定義する
こととを特徴とする、請求項１２記載の装置。 - 【請求項１４】 前記枝刈手段が、コンステレーショ
ン座標のマトリックスの各列について復元されたＮビッ
ト変調関数を量子化し、前記条件付き決定が前記列のそ
れぞれの最適選択から成り、メトリックの組が各選択の
品質を表わすことを特徴とする、請求項１２または１３
記載の装置。 - 【請求項１５】 前記復号手段が、軟判定アルゴリズ
ムを用いて畳込み符号を復号する復号器から成ることを
特徴とする、請求項１２ないし１４のいづれかに記載の
装置。 - 【請求項１６】 さらに、シンボル誤り訂正アルゴリ
ズムを用いて前記出力を復号する外側復号器から成り、 それによって、前記復号手段と前記外側復号器を組み合
わせて連結復号器を構成することを特徴とする、請求項
１２ないし１５のいづれかに記載の装置。 - 【請求項１７】 前記復号アルゴリズムがビタビアル
ゴリズムから成ることを特徴とする、請求項１２ないし
１６のいづれかに記載の連結復号装置。 - 【請求項１８】 前記シンボル誤り訂正アルゴリズム
がリード−ソロモン符号から成ることを特徴とする、請
求項１６または１７記載の連結復号装置。 - 【請求項１９】 前記搬送波がＨＤＴＶ搬送波信号で
あることを特徴とする、請求項１２ないし１８のいづれ
かに記載の連結復号装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US736738 | 1991-07-26 | ||
| US07/736,738 US5233629A (en) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | Method and apparatus for communicating digital data using trellis coded qam |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05327787A true JPH05327787A (ja) | 1993-12-10 |
| JP3230766B2 JP3230766B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=24961105
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21976492A Expired - Lifetime JP3230767B2 (ja) | 1991-07-26 | 1992-07-27 | トレリス符号化ｑａｍを利用して圧縮画像信号の伝送方法および装置 |
| JP21976392A Expired - Lifetime JP3230766B2 (ja) | 1991-07-26 | 1992-07-27 | トレリス符号化ｑａｍを使用したデジタルデータ通信方法および装置 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21976492A Expired - Lifetime JP3230767B2 (ja) | 1991-07-26 | 1992-07-27 | トレリス符号化ｑａｍを利用して圧縮画像信号の伝送方法および装置 |
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|---|---|
| US (2) | US5233629A (ja) |
| EP (2) | EP0524625B1 (ja) |
| JP (2) | JP3230767B2 (ja) |
| KR (2) | KR970002702B1 (ja) |
| AT (2) | ATE196706T1 (ja) |
| AU (2) | AU646619B2 (ja) |
| CA (2) | CA2074549C (ja) |
| DE (2) | DE69228341T2 (ja) |
| IE (2) | IE922389A1 (ja) |
| NO (2) | NO309069B1 (ja) |
| TW (1) | TW197544B (ja) |
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