JP2001500350A - 可変長符号器を使用する伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 伝送システムにおいて、シンボルの系列の平均ビットレートを低減するために可変長符号器が使用される。符号の最大長を制限するために、符号化された系列の長さが所定値より短い場合は、シンボルの系列が符号化された形態でのみ伝送されるようにすることを提案する。

Description

【発明の詳細な説明】 可変長符号器を使用する伝送システム 技術分野 本発明は、入力シンボルの系列を可変長符号化された系列に符号化する可変長 符号器を備える伝送装置を有するような伝送システムであって、上記伝送装置が 上記可変長符号化された系列を伝送媒体を介して受信機に送信する送信機を更に 有し、該受信機が上記可変長符号化されたシンボルを復号されたシンボルの系列 に復号する可変長復号器を有するような伝送システムに関する。 また、本発明は、送信機、受信機、可変長符号器、可変長復号器、可変長符号 化方法、可変長復号方法、これら方法を実行するためのコンピュータプログラム を有する有形媒体、及び可変長符号化されたシンボルを含む信号にも関する。 背景技術 冒頭で述べたような伝送システムは、Robert G．Gallagerによる“情報理論及 び信頼性のある通信”なる書籍の第３章、ディスクリートソース用の符号化、第 ３８〜７０頁、ISBN47129048 3から既知である。 冒頭による伝送システムは、等しくない確率を有するようなシンボルの系列を 伝送するために使用される。このような系列は、高い確率を有する入力系列に対 しては短い符号化された系列を使用し、低い確率を有する入力系列に対しては長 い符号化された系列を使用することにより一層効率的に伝送することができる。 可変長符号の例は、周知のモールス符号及びハフマンコードである。通常、可 変長符号化を使用すると、入力シンボルの特別な系列を伝送するために送信しな ければならないシンボルの数が減少する。しかし、入力シンボルの特別な系列を 伝送するに要するシンボルの数が、符号化されていないメッセージよりもかなり 多くなってしまうという可能性もある。これは、入力シンボルの系列が低い確率 を持つシンボルを有している場合に起こり得る。このような場合、バッファのオ ーバーフロー、又はそのために利用可能な限られた空間のみを有するフレーム内 に符号化されたメッセージを配置することが不可能となるというような実際の問 題が生じ得る。 発明の開示 本発明の目的は、冒頭で述べたような伝送システムであって、バッファの大き さ又はフレームの利用可能なサイズを増加させることなく、上述した問題が最早 発生することがないような伝送システムを提供することにある。 上記目的を達成するため、本発明による伝送システムは、前記伝送装置が１以 上の可変長符号化された系列の合成長が所定値を超える場合に前記入力シンボル の系列を前記送信機に渡すように構成され、前記受信機が或る数の可変長符号化 された系列の前記合成長が前記所定値を越える場合に受信されたシンボル系列を 復号しないで出力端子に渡すように構成されていることを特徴としている。 可変長符号化された系列の長さを決定することにより、及び該可変長符号化さ れた系列の長さが所定値を越える場合に入力系列を送信することにより、送信さ れるシンボル系列の長さを入力系列の長さに制限することが可能となる。これに より、送信されるシンボル系列の長さは、所定値により拘束されることになる。 可変長符号化されたシンボルの個々の系列（例えばワード）の長さを決定し、 該長さが所定値を越えているか否かを判定することが可能である。複数の可変長 符号化された系列の合成長を決定し、この合成長が（より大きな）所定値を越え るか否かを判定することも可能である。 本発明の一実施例は、上記所定値が入力シンボルの系列の合成長であることを 特徴としている。 上記所定値を入力シンボルの長さに等しくするか、又は複数の入力シンボルの 合成長に等しくすることにより、シンボルの系列の長さが制限されるようになり 、送信機が、常に、その情報を利用可能なバッファ内に記憶し及び伝送フレーム 内のスペースで送信することができることが保証されるようになる。 また、本発明の他の実施例は、前記伝送装置がシンボルの少なくとも１つの入 力系列が対応する可変長符号化されたシンボルの系列の代わりに送信されること を示す指示情報を送信するように構成され、前記受信機が受信されたシンボルの 系列を復号しないで当該受信機の出力端子に渡すか、又は受信されたシンボルの 系列を前記可変長復号器の入力端子に渡すように構成されていることを特徴とし ている。 送信される信号中に指示情報を導入することにより、受信機は何れの動作（受 信されたシンボル系列を復号するか、又は受信された該シンボル系列を出力端子 に直接渡す）をなすべきかを非常に容易に判断することができるようになる。 図面の簡単な説明 以下、本発明を図面を参照して説明するが、添付図面において： 第１図は、本発明の第１実施例による伝送システム； 第２図は、本発明による伝送システムに使用するための符号器５の他の実施例 ； 第３図は、本発明に使用されるハフマン復号器に使用されるべきハフマン復号 ツリーである。 発明を実施するための最良の形態 第１図による伝送システムにおいて、送信機２は入力シンボルの系列を符号化 する符号器５を有している。上記入力シンボルの系列は所定長のワードを有し、 該長さは後続のワードのものとは相違し得る。上記入力ワードは符号器５内のバ ッファ８に供給される。バッファ８に記憶されたワードは、続いて、可変長符号 器に供給されるが、該可変長符号器はここではハフマン符号器１０である。 ハフマン符号器１０は、入力ワードに対応するハフマン符号化されたワードを 出力端子に供給するルックアップテーブルとして実現することができる。該テー ブルは、ハフマン符号化されたワードの長さの指示情報も上記出力端子に供給す る。このようなルックアップテーブルの一例を４ビット入力ワードに関して下に 示す。 上に示したテーブルから、異なるハフマン符号化されたコードワードの長さは 大幅に相違することが明らかである。可変長符号化の原理によれば、最短のハフ マンコードは最もありえる入力ワードに割り当てられる。上記入力コードワード 及びハハフマン符号器１０の出力端子のハフマン符号化されたワードはセレクタ １２に供給される。該ハフマン符号器の出力信号のうち現在のハフマン符号化さ れたワードの長さを表す部分は比較器３にも供給され、この比較器は該長さを所 定値と比較する。比較器３の出力信号はセレクタ１２の入力端子とマルチプレク サ１４とに供給される。ハフマン符号化された系列が上記所定値より大きい場合 は、セレクタ１２は上記ハフマン符号器の入力ワードを出力端子に通過させるよ うに指令される。それ以外の場合は、ハフマン符号器１０の出力信号がセレクタ １２の出力端子に通過される。比較器３の出力信号は“ハフマン指示情報”とし てマルチプレクサ１４の出力信号にも含まれ、これにより、受信されたワードが 復号されるべきか否かを受信機が判断することができるようにする。ハフマン符 号器１０、比較器３及びセレクタ１２の機能は単一のテーブルにより構成するこ とができることに注意すべきである。このようなテーブルを下に示す。 幾つのビットが出力信号に導入されるべきかをマルチプレクサ１４に通知する ために、各出力ワードの長さも当該テーブルに記憶される。本例においては単一 のテーブルが使用されていることに注意すべきである。しかしながら、後続の入 力ワードの特性（長さ及び確率）が著しく異なることもあり得る。そのような場 合は、後続の入力ワードに対して異なる符号化テーブルを使用する必要がある。 マルチプレクサ１４の出力信号は送信手段１６に供給されるが、該手段はマル チプレクサ１４の出力信号を伝送媒体４を介して受信機６に送信するように構成 されている。送信手段１６の仕事は、チャンネル符号化及び変調を含む。 受信機６においては、入力信号は受信手段１８により処理される。該受信手段 によりなされる動作は、増幅、復調及びチャンネル復号を含む。デマルチプレク サ２０は前記“ハフマン指示情報”と再構築されたセレクタ１２の出力とを分離 する。後者は、ハフマン復号器２２とセレクタ２４の入力端子とに供給される。 ハフマン復号器２２の出力信号はセレクタ２４の他の入力端子に供給される。上 記“ハフマン指示情報”の値に応じて、デマルチプレクサ２０の（復号されてい ない）出力信号か、又はハフマン復号されたハフマン復号器の出力信号がセレク タ２４の出力端子に通過される。 第２図の復号器５は、複数のハフマン符号化されたワードの長さの和を所定値 と比較するように構成されている。この構成は、複数のワードをフレーム内の限 られた量の空間内で伝送しなければならない場合に有効であり得る。上記長さの 和（符号化されていないワードの長さの和であり得る）を所定値と比較すること により、これら複数のワードがハフマン符号化されたワードとして又は符号化さ れていないワードとして完全に送信されるかを判定することが可能となる。 バッファ３０は入力ワードを受信し、これらワードをバッファ３４の入力端子 とハフマン符号器３２の入力端子とに渡す。ハフマン符号器３２の出力信号は長 さカウンタ３８とバッファ３６とに供給される。長さカウンタ３８はハフマン符 号化されたコードワードの累積長さを所定数の符号化されたコードワードにわた り計数する。この数は、例えば、フレーム内で伝送されるべき複数のワードであ り得るようなコードワードの数である。 上記複数のワードが符号化されると、長さカウンタ３８は累積された長さを前 記所定値と比較し、これらワードがハフマン符号化された形態で送信されるべき か、又はそれらが符号化されない形態で送信されるべきかを判定する。この判定 はセレクタ４０とマルチプレクサ４２とに伝達される。 セレクタ４０は、長さカウンタ３８の判定に応じて、バッファ３４に記憶され ている符号化されていないワードの完全な組か、又はバッファ３６に記憶されて いるハフマン符号化されたワードの完全な組を出力端子に供給する。セレクタ４ ０の出力信号は長さカウンタ３８の出力信号と多重化されて、当該符号器５の出 力信号を得る。長さカウンタ３８の出力信号は、上記出力信号中に“ハフマン指 示情報”として含まれる。 第３図には、上記ハフマン符号のハフマンツリーが示されている。このハフマ ンツリーは、開始ノードＡと、複数の中間ノードＢないしＰと、複数の終了ノー ド０ないし１５とを有してる。各ノードは、ノードの形式が記憶されたデータ構 造で記憶されている。中間ノードの場合は、後続のノードへのポインタが、当該 ノードから該後続のノードへの遷移に対応するビットの値と共に記憶されている 。終了ノードには、対応する復号されたワードの値が記憶されている。この復号 処理を説明するために、入力ワード“1010”（十進で１０）に対応するハフマン 符号化されたワード“1101100”を用いる。該復号においては、ハフマン符号化 された ワードは左から右へと処理される。 復号の開始時において、当該処理はノードＡで初期化される。続いて、最初の ビット（ここでは、“１”である）が符号化されたワードから読み取られる。続 いて、何の後続のノードが現ビットの“１”なる値に対応するかがチェックされ る。ノードＡを表す前記データ構造内に記憶された情報から、ノードＢが後続の ノードであることが判る。この場合、ノードＡを表すデータ構造内に記憶された ポインタが、ノードＢを表すデータ構造を見付けるのに使用される。 続いて、ノードＢの形式が対応するデータ構造内に記憶された情報を用いてチ ェックされる。Ｂは中間ノードであるので、次のビット（ここでは、“１”に等 しい）が前記符号化されたワードから読み取られる。ノードＢを表すデータ構造 内にある情報から、現ビットの値“１”に対応する後続のノードはノードＤであ ることが判る。 このようにして、該ツリーはノードＡからＨまでノードＢ、Ｄ、Ｅ、Ｆ及びＧ を介して横切られる。ノードＨにおいては、ノード１０が最終ビット値“０”に 対応する後続ノードであると判断される。ノード１０を表すデータ構造から、ノ ード１０が最終ノードでることが判る。結果として、復号処理は停止され、ノー ド１０に対応するデータ構造内に記憶された出力ワード“1010”が出力端子に供 給される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．入力シンボルの系列を可変長符号化された系列に符号化する可変長符号器を 備える伝送装置を有するような伝送システムであって、前記伝送装置が前記可 変長符号化された系列を伝送媒体を介して受信機に送信する送信機を更に有し 、前記受信機が前記可変長符号化されたシンボルを復号されたシンボルの系列 に復号する可変長復号器を有するような伝送システムにおいて、 前記伝送装置は１以上の可変長符号化された系列の合成長が所定値を超える 場合に前記入力シンボルの系列を前記送信機に渡すように構成され、前記受信 機は或る数の可変長符号化された系列の前記合成長が前記所定値を越える場合 に受信されたシンボル系列を復号しないで出力端子に渡すように構成されてい ることを特徴とする伝送システム。 ２．請求項１に記載の伝送システムにおいて、前記所定値が前記入力シンボルの 系列の合成長であることを特徴とする伝送システム。 ３．請求項１又は請求項２に記載の伝送システムにおいて、前記伝送装置はシン ボルの少なくとも１つの入力系列が対応する可変長符号化されたシンボルの系 列の代わりに送信されることを示す指示情報を送信するように構成され、前記 受信機は受信されたシンボルの系列を復号しないで当該受信機の出力端子に渡 すか、又は受信されたシンボルの系列を前記可変長復号器の入力端子に渡すよ うに構成されていることを特徴とする伝送システム。 ４．請求項１、２又は３に記載の伝送システムにおいて、前記可変長符号器がハ フマン符号器を有し、前記可変長復号器がハフマン復号器を有することを特徴 とする伝送システム。 ５．入力シンボルの系列を可変長符号化された系列に符号化する可変長符号器を 備える伝送装置であって、該伝送装置が前記可変長符号化された系列を伝送媒 体を介して送信する送信機を更に有するような伝送装置において、前記伝送装 置は１以上の可変長符号化された系列の合成長が所定値を超える場合に前記入 力シンボルの系列を前記送信機に渡すように構成されていることを特徴とする 伝送装置。 ６．可変長符号化されたシンボルを復号されたシンボルの系列に復号する可変長 復号器を有するような受信機において、該受信機が受信されたシンボルの系列 の特性に応じて該受信されたシンボルの系列を復号しないで出力端子に渡すよ うに構成されていることを特徴とする受信機。 ７．入力シンボルの系列を可変長符号化された系列に符号化する過程を有する符 号化方法において、前記方法が１以上の可変長符号化された系列の合成長が所 定値を超える場合に前記入力シンボルの系列を符号化しないで出力端子に渡す ような過程を有していることを特徴とする符号化方法。 ８．可変長符号化されたシンボルを復号されたシンボルの系列に復号する過程を 有する復号方法において、前記方法が受信されたシンボルの系列の特性に応じ て該受信されたシンボルの系列を復号しないで通過させる過程を有しているこ とを特徴とする復号方法。 ９．可変長符号化されたシンボルを含む信号において、前記信号は前記シンボル が可変長符号化されているか又は符号化されていないかを示す指示情報を含む ことを特徴とする信号。