JP2967193B2 - Information transmission method using orthogonal wavelets - Google Patents

Information transmission method using orthogonal wavelets

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JP2967193B2
JP2967193B2 JP10092651A JP9265198A JP2967193B2 JP 2967193 B2 JP2967193 B2 JP 2967193B2 JP 10092651 A JP10092651 A JP 10092651A JP 9265198 A JP9265198 A JP 9265198A JP 2967193 B2 JP2967193 B2 JP 2967193B2
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英二 岡本
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JUSEISHO TSUSHIN SOGO KENKYUSHO
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JUSEISHO TSUSHIN SOGO KENKYUSHO
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  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は直交ウェーブレット
を用いたディジタル変調方法に関するものであり、特
に、伝送したい情報に階層的な重要度がある場合の変調
方法として利用できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital modulation method using orthogonal wavelets, and more particularly to a digital modulation method in a case where information to be transmitted has a hierarchical importance.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、符号化によってUEPを実現する
場合、例えば図11のように一般化連接符号を用いる方
法がある。図のC′符号器では符号長はnN、情報記号数
はK1k1+K2k2+..+KLkLとなる。外符号Ciの最小ハミング
距離をiによって異なるものにすることにより、UEP
を実現することができる。しかしこの方法では、一般的
に冗長度が大きくなり伝送効率が落ちてしまう。
2. Description of the Related Art Conventionally, when UEP is realized by encoding, there is a method using a generalized concatenated code as shown in FIG. Code length at C 'encoder figure nN, number information symbol becomes K 1 k 1 + K 2 k 2 + .. + K L k L. By the minimum Hamming distance of outer code C i to different by i, UEP
Can be realized. However, this method generally increases the redundancy and lowers the transmission efficiency.

【0003】また、信号点配置による方法の場合、図1
2のような信号点配置を用いて伝送を行うと、d1、d2
ユークリッド距離が異なることにより、付加雑音環境下
などにおいてd1>d2のとき、a1ビットの誤り率がa2ビッ
トの誤り率よりも低くなる。この方法によってもUEP
を実現することができるが、この場合情報の階層を2段
階しか設定することができない。また16QAMなど、
より多シンボルの信号点配置で行おうとすると、信号面
の構造が複雑になってしまう。
In the case of a method based on signal point arrangement, FIG.
When the transmission is performed using the signal point constellation as shown in FIG. 2 , since the Euclidean distances of d 1 and d 2 are different, when d 1 > d 2 in an additional noise environment, the error rate of a 1 bit is a It is lower than the 2- bit error rate. UEP
Can be realized, but in this case, the information hierarchy can be set only in two stages. Also 16QAM etc.
If an attempt is made to arrange the signal points with more symbols, the structure of the signal surface becomes complicated.

【0004】更に、符号化変調による方法の場合、上記
2つの技術を統合する技術として符号化変調方式による
方法がある。この方法では一般的に信号点配置にユーク
リッド距離の差をつけ、符号化にはトレリス符号などを
用い、符号化率をビットの重要度によって変化させる。
これを用いることにより設定の自由度が得られ、伝送効
率をそれほど落すことなくUEPが実現される。
Further, in the case of a method using coded modulation, there is a method using a coded modulation method as a technique for integrating the above two techniques. In this method, generally, a difference in Euclidean distance is given to a signal point arrangement, a trellis code or the like is used for encoding, and the encoding rate is changed according to the importance of bits.
By using this, a degree of freedom in setting is obtained, and UEP is realized without significantly reducing transmission efficiency.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では符号化、復号化手順が複雑になり、計算量も増大
してしまうという問題を有していた。
However, this method has a problem that the encoding and decoding procedures are complicated and the amount of calculation is increased.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
に鑑み提案されたもので、ディジタル変調方式におい
て、伝送情報にUEPをおこなう際に、直交ウエーブレ
ットを用いることによって、平均ビット誤り率BER特
性の異なる情報を変調によって伝送可能にする直交ウェ
ーブレットを用いたディジタル変調方法を提供するもの
である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in view of the above-mentioned conventional drawbacks. In a digital modulation system, when a UEP is performed on transmission information, an average bit error rate can be obtained by using a quadrature wavelet. An object of the present invention is to provide a digital modulation method using orthogonal wavelets that enables information having different BER characteristics to be transmitted by modulation.

【0007】本発明は、直交ウエーブレットを用いた離
散ウエーブレットが1対1の可逆変換であることによ
り、サブバンド分解された成分に1つの信号点を割り当
てて合成波f0を作成し、該合成波f0をベースバンドの
変調信号として送信する直交ウェーブレットを用いたデ
ィジタル変調方法を提供するものである。
According to the present invention, since a discrete wavelet using orthogonal wavelets is a one-to-one reversible transform, one signal point is assigned to a subband-decomposed component to create a composite wave f 0 , An object of the present invention is to provide a digital modulation method using an orthogonal wavelet for transmitting the synthesized wave f 0 as a baseband modulation signal.

【0008】また、本発明は、伝送したい情報に階層的
な重要度がある場合の変調方法として利用できる直交ウ
ェーブレットを用いたディジタル変調方法を提供するも
のである。
Another object of the present invention is to provide a digital modulation method using orthogonal wavelets that can be used as a modulation method when information to be transmitted has a hierarchical importance.

【0009】更に、本発明は、陸上、衛星の移動体通信
システムにおいて、受信劣化状況によりBER特性のよ
い階層だけを復調するという、適応変調の方法として利
用することができる直交ウェーブレットを用いたディジ
タル変調方法を提供するものである。
Furthermore, the present invention provides a digital communication system using a quadrature wavelet which can be used as an adaptive modulation method for demodulating only a layer having a good BER characteristic due to a reception deterioration condition in a land-based or satellite mobile communication system. A modulation method is provided.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1に本方式の原理を示す。横軸x
は時間軸である。直交ウェーブレットを用いた離散ウェ
ーブレット変換が1対1の可逆変換であることを利用し
て、サブバンド分解された成分に一つの信号点を割り当
て、合成波f0を作り、これをベースバンドの変調信号と
して送信する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the principle of this method. Horizontal axis x
Is the time axis. By utilizing the fact that the discrete wavelet transform using the orthogonal wavelet is reversible conversion of 1-to-1, assigned to one signal point in the sub-band decomposed components, making the composite wave f 0, the modulation of the baseband this Transmit as a signal.

【0011】図1は信号面に16QAMを用い、16シ
ンボルの情報をウェーブレットでまとめて伝送する場合
の例である。この場合はまず伝送したい情報ビットを4
ビットずつ区切り、16QAM信号点を16個作成す
る。そして、それらのシンボルをサブバンド波g-1
g-4、f-4の係数として割り当て、ウェーブレット合成波
f0を作成し、伝送するわけである。受信側では受信波を
ウェーブレット分解し、同様にサブバンド成分に分解さ
れた信号点から復号を行う。信号点配置は伝送効率、信
号点間のユークリッド距離の関係により選択される。
FIG. 1 shows an example in which 16QAM is used for the signal surface, and information of 16 symbols is collectively transmitted by wavelets. In this case, first, the information bits to be transmitted are 4 bits.
By dividing by bits, 16 16QAM signal points are created. Then, those symbols are referred to as subband waves g -1 to
Assigned as coefficients of g -4 and f -4 , wavelet synthesized wave
f 0 is created and transmitted. On the receiving side, the received wave is wavelet-decomposed and similarly decoded from signal points decomposed into sub-band components. The signal point arrangement is selected according to the relationship between the transmission efficiency and the Euclidean distance between signal points.

【0012】なお、図4では実数部のみが表示されてい
るが、計算は複素領域で行う。マザーウェーブレットは
直交であれば何でもよい。伝送データはデータ数2の冪
乗でフレーム化する必要があり、その数をNw=2n(nは正
整数)とすると、サブバンドは−1から−nのレベルまで
分解することができる。
Although FIG. 4 shows only the real part, the calculation is performed in the complex domain. The mother wavelet may be anything as long as it is orthogonal. The transmission data needs to be framed by the power of the number of data 2 and if the number is N w = 2n (n is a positive integer), the subband can be decomposed from the level of −1 to −n.

【0013】サブバンド分解について連続信号の式で表
すと、下記のような式となる。
When the subband decomposition is represented by a continuous signal equation, the following equation is obtained.

【0014】[0014]

【数1】 (Equation 1)

【0015】[0015]

【数2】 (Equation 2)

【0016】ここで、f0(x)は合成波、gi(x)はサブバン
ド波でi=−nから−1の整数値を取り、i=−1が高周波
成分、−nが低周波成分となる。また数式2のfj(x)(−
n+1≦j≦−1、jは整数)はレベルj−1以下の合成波で
ある。f、gをスケーリング関数φ(x)、マザーウェーブ
レットΨ(x)を用いて表すと下記のようになる。
Here, f 0 (x) is a composite wave, g i (x) is a subband wave, and takes an integer value from i = −n to −1, i = −1 is a high frequency component, and −n is a low frequency component. It becomes a frequency component. In addition, f j (x) (−
(n + 1 ≦ j ≦ −1, j is an integer) is a composite wave of level j−1 or less. When f and g are represented using a scaling function φ (x) and a mother wavelet Ψ (x), the following is obtained.

【0017】[0017]

【数3】 (Equation 3)

【0018】[0018]

【数4】 (Equation 4)

【0019】ただし、kは整数であり、またc(j) k、d(j)
kはサブバンドレベルjの係数で、これらに伝送シンボル
を割り当てる。本方式はウェーブレットを搬送波とした
マルチキャリア変調方式である。
Where k is an integer, and c (j) k , d (j)
k is a coefficient of subband level j, and a transmission symbol is assigned to these. This method is a multicarrier modulation method using a wavelet as a carrier.

【0020】なお、スケーリング関数、マザーウェーブ
レットは以下のようなトゥ・スケール関係を満たす。
The scaling function and the mother wavelet satisfy the following to-scale relationship.

【0021】[0021]

【数5】 (Equation 5)

【0022】[0022]

【数6】 (Equation 6)

【0023】ただし、{pk}、{qk}(kは整数)はトゥ・
スケール数列と呼ばれる数列である。また、ウェーブレ
ットが直交の場合、これらは分解数列という{γk}、{η
k}に対し下記の関係を持つ。
Where {p k } and {q k } (k is an integer) are
This is a sequence called a scale sequence. If the wavelets are orthogonal, they are called the decomposition sequence {γ k }, {η
k } has the following relationship:

【0024】[0024]

【数7】 (Equation 7)

【0025】送信波合成の原理を以下に示す。ウェーブ
レットの合成、分解時の時間軸にはxを用い、実際の送
信系列を扱う時の時間軸tとは区別して考える。これは
ウェーブレットを用いた分解、合成の式がxを用いて数
式3、数式4のように表され、ここでxをtに変換するよ
り、このまま考えた方が簡単であるためである。実際に
はウェーブレット合成波、分解波は離散的に得られるの
で、得られた離散値を送信系列に当てはめることのみで
xからtへの変換を行うことができる。数式1、数式3、
数式4より、合成波を連続信号として表すと下記のよう
になる。
The principle of transmission wave synthesis will be described below. X is used for the time axis at the time of wavelet synthesis and decomposition, and is considered separately from the time axis t when an actual transmission sequence is handled. This is because the equations of decomposition and synthesis using wavelets are expressed by Equations 3 and 4 using x, and it is easier to think as it is than to convert x to t here. Actually, the wavelet synthesized wave and the decomposition wave can be obtained discretely, so only by applying the obtained discrete values to the transmission sequence
A conversion from x to t can be performed. Equation 1, Equation 3,
From Expression 4, when the synthesized wave is represented as a continuous signal, it is as follows.

【0026】[0026]

【数8】 (Equation 8)

【0027】そして、この{d(j) k}、c(-n) 0に複素数の
信号点を割り当てることになる。その際、数式8のよう
に直交ウェーブレット変換ではサブバンドのレベルによ
って時間解像度が変わり、低周波ほど低くなるので、割
り当てられる信号点の数がレベルによって変わる。具体
的にはサブバンドj=−1レベルでNw/2個、以降レベルが
一つ下がると信号点の数が半減され、レベル(−n+1)で2
個、レベル−nでc(- n) 0、d(-n) 0が1つずつの2個であ
る。
Then, a complex signal point is assigned to {d (j) k } and c (-n) 0 . At this time, in the orthogonal wavelet transform as shown in Expression 8, the time resolution changes depending on the subband level, and the lower the lower the frequency, the lower the frequency. Therefore, the number of signal points to be allocated changes according to the level. Specifically, at subband j = −1 level, the number of signal points is halved when the level decreases by N w / 2, and when the level decreases by one, the level (−n + 1) is 2
C ( −n ) 0 and d (−n) 0 at the level −n, two each.

【0028】また、合成波f0(x)は数式3よりとも表す
ことができ、結局この合成波の係数c(0) kの系列を伝送
すれば{d(j) k}、c(-n) 0の情報を得ることができる。
The composite wave f 0 (x) can also be expressed by Equation 3, and if a sequence of coefficients c (0) k of the composite wave is transmitted, {d (j) k }, c (− n) 0 information can be obtained.

【0029】[0029]

【数9】 (Equation 9)

【0030】数式8の合成の過程を離散的に与えるもの
が、数式2〜数式6から得られる再構成アルゴリズムで
ある。
The reconstruction algorithm obtained from Equations (2) to (6) discretely gives the synthesis process of Equation (8).

【0031】[0031]

【数10】 (Equation 10)

【0032】ただし、Iは整数である。Here, I is an integer.

【0033】図4はNw=16のときの合成の様子を示した
ものである。ただし、実数部のみが表示されている。デ
ータシンボル{d(j) k}、c(-4) 0から送信系列{c(0) k}が作
成されるが、数式10より、合成は低いサブバンドレベ
ルから順番に行う。図中ではc( -4) k、d(-4) kからc(-3) k
を合成し、c(-3) k、d(-3) kからc(-2) kと繰り返してc(0)
kを求める。
FIG. 4 shows a state of synthesis when N w = 16. However, only the real part is displayed. A transmission sequence {c (0) k } is created from the data symbols {d (j) k } and c (-4) 0, but from Equation 10, the synthesis is performed in order from the lower subband level. In the figure, c ( -4) k and d (-4) k to c (-3) k
C (-3) k , d (-3) k to c (-2) k and c (0)
Find k .

【0034】そして、このc(0) kをベースバンドの送信
系列とする。図からも分かるように割り当てられる信号
点の総数は、レベル−1〜−4の合計でNwに等しいた
め、Nwのデータ信号点系列をNwシンボルの送信系列で伝
送することができる。
Then, c (0) k is used as a baseband transmission sequence. The total number of signal points allocated as can be seen from the figure, since equal to N w total levels -1 to 4, it is possible to transmit data signal point sequence N w in the transmission sequence of N w symbols.

【0035】合成信号f0のエネルギーは数式9より下記
の数式になる。
The energy of the composite signal f 0 is given by the following equation from Equation 9.

【0036】[0036]

【数11】 [Equation 11]

【0037】ただし、この計算にはスケーリング関数の
直交性を示す下記の数式を用いた。
However, in this calculation, the following formula indicating the orthogonality of the scaling function was used.

【0038】[0038]

【数12】 ただし、j、k、lは整数である。(Equation 12) Here, j, k, and l are integers.

【0039】[0039]

【数13】 (Equation 13)

【0040】[0040]

【数14】 [Equation 14]

【0041】<u|v>は関数の内積であり、下記の数式で
定義される。
<U | v> is the inner product of the function and is defined by the following equation.

【0042】[0042]

【数15】 (Equation 15)

【0043】同様に、Similarly,

【0044】[0044]

【数16】 (Equation 16)

【0045】としたとき直交性は、Then, the orthogonality becomes

【0046】[0046]

【数17】 [Equation 17]

【0047】[0047]

【数18】 (Equation 18)

【0048】(j、k、l、mは整数)ならびにトゥ・スケ
ール関係を用いて数式8から下記の数式が導き出せる。
The following equation can be derived from Equation 8 using (j, k, l, and m are integers) and the to-scale relationship.

【0049】[0049]

【数19】 [Equation 19]

【0050】そして、数式11、数式19から下記の数
式となる。
Then, from Expressions 11 and 19, the following Expressions are obtained.

【0051】[0051]

【数20】 (Equation 20)

【0052】これより、送信系列の電力とデータ信号点
系列の電力の関係が表されることになる。
Thus, the relationship between the power of the transmission sequence and the power of the data signal point sequence is represented.

【0053】受信波分解に関する説明をする。以下では
受信側ベースバンドでのサンプリングされた離散信号に
ついて考える。
A description will be given of received wave decomposition. In the following, a discrete signal sampled at the receiving baseband is considered.

【0054】受信信号をc′(0) kとすると、この系列を
離散ウェーブレット分解すれば送信されたデータ信号点
系列が得られる。なお、分解には下記の分解アルゴリズ
ムを用いる。
Assuming that the received signal is c ' (0) k , a transmitted data signal point sequence can be obtained by subjecting this sequence to discrete wavelet decomposition. The following decomposition algorithm is used for the decomposition.

【0055】[0055]

【数21】 (Equation 21)

【0056】[0056]

【数22】 (Equation 22)

【0057】数式21、数式22を用いてレベル0から
逐次的に下のレベルのd′(j-1) kを求め、最後にc′(-n)
0を求める。そしてこれらのサブバンド成分を元の信号
点配置と比較して復調を行う。
Using formulas 21 and 22, d ' (j-1) k of a level lower than level 0 is sequentially obtained, and finally c' (-n)
Find 0 . Then, demodulation is performed by comparing these subband components with the original signal point arrangement.

【0058】このように、サブバンドからの送信波合
成、受信波からのサブバンド分解には離散ウェーブレッ
ト変換を用いているが、実際にはマザーウェーブレット
を使用するわけではなく、トゥー・スケール数列、分解
数列の代数計算のみでよいため計算は比較的容易であ
る。
As described above, although the discrete wavelet transform is used for the synthesis of the transmission wave from the subband and the decomposition of the subband from the reception wave, the mother wavelet is not actually used. The calculation is relatively easy because only the algebraic calculation of the decomposition sequence is required.

【0059】次に、本発明における階層的構造について
説明する。c(-n) 0、d(j) kに割り当てる信号の信号点配
置は、通常の変調と同様に1ビットに割り当てるエネル
ギーと伝送効率(bit/symbol)の関係によって決定され
る。また、レベル毎に変調方式を変えることにより、信
号点間距離を柔軟に設定することもできる。
Next, the hierarchical structure according to the present invention will be described. The signal point constellation of the signals assigned to c (−n) 0 and d (j) k is determined by the relationship between the energy assigned to one bit and the transmission efficiency (bit / symbol), as in normal modulation. Further, by changing the modulation method for each level, the distance between signal points can be set flexibly.

【0060】数式20よりすべてのサブバンドに同じ信
号点配置を適用すると、送信系列c( 0) kの中において、
下のサブバンドレベルほど相対的に割り当てられる1シ
ンボルあたりのエネルギーが増えることになる。つま
り、信号点配置の大きさは同じでも、サブバンドのレベ
ルが一つ下がると、送信系列の中における1シンボルあ
たりのエネルギーは2倍になるわけである。これによ
り、サブバンド毎に3dBずつ異なる利得が得られ、階
層的な伝送を実現することができる。なお、階層の深さ
はNwの冪乗の乗数になる。
From Equation 20, when the same signal point constellation is applied to all subbands, in the transmission sequence c ( 0) k ,
The lower the sub-band level, the more energy per symbol is relatively allocated. In other words, even if the signal point constellation size is the same, if the level of the sub-band is decreased by one, the energy per symbol in the transmission sequence is doubled. As a result, gains different by 3 dB are obtained for each subband, and hierarchical transmission can be realized. Note that the depth of the hierarchy is a power multiplier of N w .

【0061】また、あるサブバンドレベルに伝送信号を
割り当てず、0とする場合を考える。このとき、同じ伝
送シンボル数で伝送できる情報が減るため伝送効率は落
ちるが、数式20より伝送シンボル中におけるその他の
サブバンドレベルの相対的エネルギーが増大するため、
BER特性は全体的によくなる。このようにあるサブバ
ンドレベルにのみデータを割り当てたり割り当てなかっ
たりすることで、伝送効率を柔軟に設定することがで
き、それとトレードオフの関係にある階層的なBER特
性も柔軟に設定することができる。
A case is considered where a transmission signal is not assigned to a certain subband level and is set to 0. At this time, the transmission efficiency decreases because information that can be transmitted with the same number of transmission symbols decreases, but the relative energy of other subband levels in the transmission symbol increases according to Equation 20, so that
The BER characteristics are generally improved. By allocating or not allocating data only to a certain subband level in this way, the transmission efficiency can be flexibly set, and the hierarchical BER characteristic that has a trade-off relationship therewith can be flexibly set. it can.

【0061】[0061]

【実施例】以下に本発明の実施例を詳細に説明する。第
1の実施例を以下に説明する。以下ではすべてのサブバ
ンドに同じ大きさの16QAMを適用し、送信データシ
ンボルの生成確率は等しい場合を想定した。図1のよう
に信号点配置をグレイ符号化16QAMとする。符号の
最小ユークリッド距離をaとすると、この信号面から生
成される信号の平均エネルギーs2は下記の数式となる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail. The first embodiment will be described below. In the following, it is assumed that 16QAM of the same size is applied to all subbands and transmission data symbol generation probabilities are equal. As shown in FIG. 1, the signal point arrangement is Gray coded 16QAM. If the minimum Euclidean distance of the code is a, the average energy s 2 of the signal generated from the signal surface becomes the following equation.

【0062】[0062]

【数23】 (Equation 23)

【0063】伝送効率が等価である一般的な無符号化1
6QAM(以下無符号化16QAMと記す)伝送時の場
合は、これが送信信号の平均エネルギーになる。すべて
のサブバンドに伝送したいデータを割り当てた場合の、
ウェーブレット合成による送信系列の平均エネルギーは
下記の数式となる。
General Uncoded 1 with Equivalent Transmission Efficiency
In the case of 6QAM (hereinafter referred to as uncoded 16QAM) transmission, this is the average energy of the transmission signal. When data to be transmitted is assigned to all subbands,
The average energy of the transmission sequence by wavelet synthesis is given by the following equation.

【0064】[0064]

【数24】 (Equation 24)

【0065】数式23、数式24より、信号の平均エネ
ルギーを1としたときのサブバンドレベルの相対的なユ
ークリッド距離の2乗Δ2、ならびに無符号化16QA
Mに対する利得は、Nw=16のとき表1のようになる。
From Equations 23 and 24, when the average energy of the signal is 1, the square of the relative Euclidean distance Δ2 at the subband level, and the uncoded 16QA
The gain for M is as shown in Table 1 when N w = 16.

【0066】[0066]

【表1】 [Table 1]

【0067】このようにすべてのサブバンドに同じ大き
さの信号点配置を行っても、送信系列の中における1シ
ンボルあたりのエネルギー割り当てが異なるため、実効
的な2Δはサブバンド毎に2倍ずつ異なる。
As described above, even if signal points having the same size are arranged in all subbands, the energy allocation per symbol in the transmission sequence is different, so that the effective 2Δ is doubled for each subband. different.

【0068】また、用いる直交ウェーブレットはサポー
トが小さく、合成、分解の際の計算が簡単なHaar関
数、ならびにDaubechiesN=2の関数を用いた。このと
き、トゥ・スケール数列はHaar関数の場合、下記の
数式で表される。
As the orthogonal wavelets to be used, a Haar function, which has a small support and is easy to calculate at the time of synthesis and decomposition, and a function of DaubechiesN = 2 were used. At this time, in the case of the Haar function, the to-scale sequence is expressed by the following equation.

【0069】[0069]

【数25】 (Equation 25)

【0070】DaubechiesN=2の場合、下記の数式で表さ
れる。
When DaubechiesN = 2, it is expressed by the following equation.

【0071】[0071]

【数26】 (Equation 26)

【0072】また、分解数列は数式7より、Haar関
数の場合、下記の数式で表されるとした。
According to Equation 7, the decomposition sequence is represented by the following equation in the case of the Haar function.

【0073】[0073]

【数27】 [Equation 27]

【0074】DaubechiesN=2の場合、下記の数式で表さ
れる。
When DaubechiesN = 2, it is represented by the following equation.

【0075】[0075]

【数28】 [Equation 28]

【0076】それ以外のp、q、fl、jはすべて0であ
り、数式10、数式21、数式22は適当なところで終
了する。
Other p, q, fl, and j are all 0, and equations 10, 21, and 22 end where appropriate.

【0077】図4のような等価低域系のシステムを考
え、AWGN環境下でのBER特性を計算した。マザー
ウェーブレットにはHaar関数を用い、ウェーブレッ
ト合成、分解時のフレーム長Nwは16とし、このフレーム
を単位として伝送を行った。また、受信側の同期は完全
であることを仮定した。
Considering an equivalent low-pass system as shown in FIG. 4, BER characteristics in an AWGN environment were calculated. Using Haar function in the mother wavelet, wavelet synthesis, the frame length N w of at decomposition and 16 were transmitting the frame as a unit. It was also assumed that the receiver synchronization was perfect.

【0078】図5にそれぞれのサブバンドレベル別、及
び全体のBER特性を示す。図の横軸は、無符号化16
QAM伝送時のEb/N0とした。なお、サブバンドレベル
−4はc(-4) 0とd(-4) 0のエネルギーが等しいため、まと
めて評価した。図に示されているように、3dBずつB
ERが異なり、表1のようにレベル−4では無符号化1
6QAM理論値に比べておよそ5dBの利得が得られ
る。しかし、サブバンドレベル−4の伝送シンボル数は
全体の1/8であり、しかも全体の1/2はサブバンドレ
ベル−1での伝送となるため、すべてを合わせたBER
特性は理論値より4dB近く劣化する。
FIG. 5 shows the BER characteristics for each subband level and for the whole. The horizontal axis of the figure is the uncoded 16
Was the E b / N 0 at the time of QAM transmission. Note that the subband level -4 was evaluated collectively because the energies of c (-4) 0 and d (-4) 0 are equal. As shown in FIG.
ER is different, and at level-4, as shown in Table 1, uncoded 1
A gain of about 5 dB is obtained as compared with the 6QAM theoretical value. However, the number of transmission symbols at subband level -4 is / of the total, and 全体 of the total is transmission at subband level −1.
The characteristic deteriorates by about 4 dB from the theoretical value.

【0079】このように伝送信号のエネルギーを低いサ
ブバンドレベルに集中させるため、全体の特性は劣化す
るが、本方式では階層的なBER特性が得られるので、
情報源に階層的な重要度が与えられている場合などの伝
送に適している。
As described above, since the energy of the transmission signal is concentrated on the low sub-band level, the overall characteristics are degraded. However, according to this method, a hierarchical BER characteristic is obtained.
It is suitable for transmission when hierarchical importance is given to information sources.

【0080】第2の実施例 伝送効率を無符号化16QAMよりも落とすことができ
る場合は、本方式は柔軟な設定が行える。例としてサブ
バンドレベル−1、−2のみにデータを割り当て、その
他のレベルをすべて0とする場合を考える。このとき伝
送効率はrate3/4の符号化16QAMと同じになる。
すると、数式20より−1、−2レベルでの1シンボル
当たりの相対的なエネルギーが増大するため特性がよく
なり、表1と同様に利得を計算すると、表2のようにレ
ベル−1が無符号化16QAMと同じ特性、レベル−2
がそこから3dBよい特性が得られることになる。
Second Embodiment If the transmission efficiency can be made lower than that of uncoded 16QAM, the present system can be set flexibly. As an example, consider a case where data is allocated only to subband levels -1 and -2, and all other levels are set to 0. At this time, the transmission efficiency is the same as that of coded 16QAM of rate 3/4.
Then, from Equation 20, the relative energy per symbol at the -1 and -2 levels increases, and the characteristics are improved. When the gain is calculated in the same manner as in Table 1, as shown in Table 2, the level -1 is zero. Same characteristics as coded 16QAM, level-2
However, 3 dB better characteristics can be obtained therefrom.

【0081】[0081]

【表2】 [Table 2]

【0082】図6にBER特性の計算結果を示す。図
中、レベル−1の特性と無符号化16QAMの理論値が
重なっており、ほぼ表2の通りの特性が得られている。
もちろん同じ伝送効率、つまり同じ周波数利用効率でも
っとBER特性のよい符号は存在するが、本方式では複
雑な符号化、復号操作を必要とせずに変調自体で段階的
なBER特性が得られる点に特徴がある。
FIG. 6 shows the calculation results of the BER characteristics. In the figure, the characteristic of level-1 and the theoretical value of uncoded 16QAM overlap, and the characteristic almost as shown in Table 2 is obtained.
Of course, there are codes with the same transmission efficiency, that is, better BER characteristics with the same frequency utilization efficiency, but in this method, the modulation itself can obtain a stepwise BER characteristic without the need for complicated coding and decoding operations. There are features.

【0083】本例に示したように、あるサブバンドレベ
ルにのみデータを割り当てたり割り当てなかったりする
ことで、伝送効率を柔軟に設定することができ、また、
レベル毎に3dBのBER特性の差が生じることから、
本方式をUEP符号の一種と考えることもできる。ま
た、各サブバンドレベル毎に変調方式を変化させること
により、レベル毎のBER特性の差を調節することも可
能である。
As shown in this example, by allocating or not allocating data only to a certain subband level, the transmission efficiency can be flexibly set.
Since a 3 dB difference in BER characteristic occurs for each level,
This scheme can be considered as a kind of UEP code. By changing the modulation method for each subband level, it is also possible to adjust the difference in BER characteristics for each level.

【0084】第3の実施例においては、伝送シンボル系
列にパイロットシンボルを挿入することにより、同期を
取ることを想定し、同時にそのパイロットシンボルによ
り、一様フェージング補償を行う計算機シミュレーショ
ンシステムを考える。図7にフェージング環境下におけ
るシステムを、図8に送信系列のフレーム構成を示す。
In the third embodiment, it is assumed that synchronization is achieved by inserting a pilot symbol into a transmission symbol sequence, and at the same time, a computer simulation system that performs uniform fading compensation using the pilot symbol is considered. FIG. 7 shows a system under a fading environment, and FIG. 8 shows a frame configuration of a transmission sequence.

【0085】この伝送フレームは、ウェーブレット分
解、合成のフレームとは別のフレーム化であり、図10
のデータシンボルの中にウェーブレットのフレームがイ
ンターリーブされて入っていることになる。
This transmission frame is a framing different from the wavelet decomposition and synthesis frames.
Means that the wavelet frame is interleaved in the data symbol of.

【0086】Nwは16、シンボル伝送速度は16Ksymbol/se
cとし、同期は完全であると仮定した。またフェージン
グは最大ドップラー周波数fD=80Hz(fDTs=1/200、Ts
シンボル周期)の緩やかなレイリーフェージングとし、
幅16、深さ15のシンボルインタリーブと、FFTを用
いた補償法を適用した。フェージング補償に用いるパイ
ロットシンボルは図3のA点を用い、パイロットシンボ
ル間隔は16、補償に用いるパイロットシンボル数は3
2個とした。
Nw is 16, and the symbol transmission rate is 16 Ksymbol / se
c and synchronization is assumed to be perfect. The fading is gradual Rayleigh fading at the maximum Doppler frequency f D = 80 Hz (f D T s = 1/200, T s is the symbol period),
Symbol interleaving with a width of 16 and a depth of 15 and a compensation method using FFT were applied. The pilot symbol used for fading compensation uses point A in FIG. 3, the pilot symbol interval is 16, and the number of pilot symbols used for compensation is 3
There were two.

【0087】図9に計算結果を示す。AWGN環境下と
同じく、各サブバンドレベル毎におおよそ3dBずつの
BERの差が生じているが、レベル−4は他のレベルと
比べてEb=N0に対し次第に特性がよくなる様子が表れて
いる。これはレベル−4のシンボル1つが、伝送時系列
c(0) kの中では16シンボルに分散して構成されている
ためインターリーブが効果的に働き、フェージングの影
響がより抑えられている影響と考えられる。またフェー
ジング補償方式には、パイロットシンボルを挿入するこ
とも含めておよそ2.2dBの劣化が生じるため、全体
のBER特性は無符号化16QAMの理論値から比べて
7〜8dB程度劣化する。
FIG. 9 shows the calculation results. Like the AWGN environment, the difference in the BER of approximately one by 3dB in each subband per level occurs, the level-4 appeared how the progressively characteristics are improved with respect to E b = N 0 compared to other levels I have. This means that one level-4 symbol is the transmission time series
Since c (0) k is distributed over 16 symbols, it is considered that interleaving works effectively and the effect of fading is further suppressed. Further, in the fading compensation method, since a deterioration of about 2.2 dB occurs including the insertion of the pilot symbol, the overall BER characteristic is deteriorated by about 7 to 8 dB as compared with the theoretical value of uncoded 16QAM.

【0088】そこで図6と同じようにサブバンドレベル
−1、−2のみに伝送データを割り当てフェージング下
でのBERを計算した。結果が図10である。この場合
はレベル−1が無符号化16QAM理論値からおよそ3
dBの劣化、レベル−2が理論値程度のBER特性を示
す。レベル−2の1シンボルは、伝送時系列の4シンボ
ルに分散しているだけなので、図9のレベル−4に比べ
るとインターリーブの効果が出ていないことが分かる。
Thus, as in FIG. 6, transmission data is allocated only to subband levels -1 and -2, and BER under fading is calculated. FIG. 10 shows the result. In this case, level -1 is approximately 3 from the uncoded 16QAM theoretical value.
Deterioration of dB, level-2 indicates a BER characteristic of about the theoretical value. Since one symbol at level-2 is only dispersed in four symbols in the transmission time series, it can be seen that the effect of interleaving is not obtained as compared with level-4 in FIG.

【0089】このようにフェージング環境下においても
階層的なBER特性が得られるため、移動体通信などへ
も適用可能であることが分かる。
As described above, a hierarchical BER characteristic can be obtained even in a fading environment, and it can be seen that the present invention is applicable to mobile communication and the like.

【0090】以上、本発明を図面に記載された実施形態
に基づいて説明したが、本発明は上記した実施形態だけ
ではなく、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない
限りどのようにでも実施することができる。
The present invention has been described based on the embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be implemented in any manner unless the structure described in the claims is changed. can do.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上要するに、本発明によれば、 1.符号化を施すことなく2段階以上の階層的なBER特
性の得られる伝送系列が作成できる。 2.特殊な信号点配置を必要とせずにUEPを実現するこ
とができる。 3.伝送効率、それとトレードオフの関係にあるBER特
性が柔軟に設定できる。 4.変調方法自体のエネルギーの損失はない。そのため本
変調方法を用いさらに符号化を行うなど、伝送方法の拡
張が容易である。 等、多大な効果を奏する。
As described above, according to the present invention, it is possible to: 1. Create a transmission sequence in which two or more hierarchical BER characteristics can be obtained without performing encoding. 2. UEP can be realized without requiring a special signal point arrangement. 3. The transmission efficiency and the BER characteristic in a trade-off relationship therewith can be flexibly set. 4. There is no energy loss in the modulation method itself. Therefore, it is easy to extend the transmission method, for example, by further performing encoding using the present modulation method. And so on.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の離散ウエーブレットを用いた伝送原理
を示す概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a transmission principle using a discrete wavelet of the present invention.

【図2】本発明の送信波合成を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating transmission wave combining according to the present invention.

【図3】本発明のグレイ符号化16QAMの信号点の配
置を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an arrangement of signal points of Gray-coded 16QAM of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例におけるシステム構成を
示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a system configuration according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明のAWGN環境下でのBER特性を示す
特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a BER characteristic under an AWGN environment of the present invention.

【図6】本発明のサブバンドレベル−1,−2のみ伝送
時のBER特性を示す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing BER characteristics when transmitting only subband levels -1 and -2 of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施例におけるシステム構成を
示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a system configuration according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施形態における伝送フレーム
構成を示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a transmission frame configuration according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の穏やかなフェージング環境下でのBE
R特性を示す特性図である。
FIG. 9: BE under mild fading environment of the present invention
It is a characteristic view showing R characteristic.

【図10】本発明のサブバンドレベル−1,−2のみの
伝送時のBER特性を示す特性図である。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing BER characteristics when transmitting only subband levels −1 and −2 of the present invention.

【図11】従来の連接符号の符号器の構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a conventional concatenated code encoder.

【図12】従来の非均一信号点の配置状況を示す概念図
である。
FIG. 12 is a conceptual diagram showing a conventional arrangement state of non-uniform signal points.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 直交ウェーブレットを用いた情報伝送
において、伝送情報に不均一誤り保護(以下UEPと
記す)をおこなう際に、直交ウエーブレットを用いてサ
ブバンド分解される成分の全てを用いることなく、サブ
バンド群の中から選定したサブバンドにのみ信号点を割
り当てることによって、平均ビット誤り率(以下BER
と記す)特性を情報の重要度に応じて異ならせた状態で
全てのサブバンド群から合成波f を作成し、該合成波
を変調て伝送するようにしたことを特徴とする直
交ウェーブレットを用いた情報伝送方法。
1. An information transmission method using orthogonal wavelets.
In the method , when performing unequal error protection (hereinafter referred to as UEP) on transmission information, support is provided using orthogonal wavelets.
Without using all of the components that are decomposed into subbands,
Assign signal points only to subbands selected from the band group.
Ri hit by Rukoto, average bit error rate (hereinafter BER
A state was different et according to the importance of the referred) characteristic information and
Create a synthesized wave f 0 from all subbands groups, the composite wave
Information transmission method using orthogonal wavelets, characterized in that the f 0 as modulated and transmitted.
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