JP2008005067A - Single carrier modulation method, and single carrier modulation apparatus - Google Patents

Single carrier modulation method, and single carrier modulation apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for determining a proper metric and determining a metric adaptable to reduction in peak power in single carrier modulation for applying QAM modulation to a single carrier. <P>SOLUTION: The single carrier modulation has a form of a metric value provided to symbols of a QAM constellation to suppress the peak power and a form of a transition metric applicable to transition between the symbols obtained by QAM mapping. The metric value is provided to the symbols of the QAM constellation so as to suppress occurrence of symbols increasing the peak power, a dispersion in an instantaneous power is fixed as the metric on the basis of a relationship between the peak power and the dispersion in the instantaneous power, and encoding is executed to minimize the transition metric to reduce the peak power. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、トレリスシェイピングによりシングルキャリアをQAM変調するシングルキャリア変調に関し、特に、多値QAMにおけるピーク電力の低減に関する。   The present invention relates to single carrier modulation for QAM modulation of a single carrier by trellis shaping, and more particularly to reduction of peak power in multilevel QAM.

第4世代移動通信システム(4G)では,周波数選択性フェージングに優れた耐性をもつOFDMの採用が有力となっているが、OFDMにはPAR(Peak-to-Average Ratio)特性が非常に悪いという欠点がある。このPAR特性の不良は、送信に際して行う信号増幅において、パワーアンプの非線形性が問題となり、信号の歪みや、帯域外への電力輻射といった問題が発生する。   In the 4th generation mobile communication system (4G), the adoption of OFDM having excellent resistance to frequency selective fading is dominant, but OFDM has very poor PAR (Peak-to-Average Ratio) characteristics. There are drawbacks. This defective PAR characteristic causes a problem of nonlinearity of a power amplifier in signal amplification performed at the time of transmission, and causes problems such as signal distortion and out-of-band power radiation.

このパワーアンプの非線形歪みを防止するためには、パワーアンプは大量のバックオフを必要とするため、電力付加効率が著しく低下するという問題が生じる。バッテリ駆動である携帯端末には省電力が求められるため、この電力付加効率が低いことは重大な問題となる。また、高特性のパワーアンプは高価となるため、携帯端末は大量生産されることも考えると、形態端末に高特性のパワーアンプを搭載することはコストの面から見て難しい。   In order to prevent this nonlinear distortion of the power amplifier, the power amplifier requires a large amount of back-off, which causes a problem that the power added efficiency is significantly reduced. Since the battery-powered portable terminal is required to save power, the low power added efficiency is a serious problem. In addition, since high-performance power amplifiers are expensive, it is difficult to mount a high-performance power amplifier in a form terminal in view of cost, considering that mobile terminals are mass-produced.

このような理由から,上り回線にOFDMを用いるのは難しく,代わりにシングルキャリア方式を採用することが検討されている。   For these reasons, it is difficult to use OFDM on the uplink, and it has been considered to adopt a single carrier method instead.

また、第4世代移動通信システム(4G)では、静止時で1[Gbps],移動時でも100[Mbps]という高速通信が目標として掲げられており、周波数資源の枯渇を考慮すると、変調において高い周波数利用効率が求められる。例えば、1[Hz]あたり4〜10[bit/sec]という目標がある。このような高い周波数利用効率の変調を達成するためには、QAMなどの多値変調が必要になってくる。しかし,シングルキャリアにおいても、QAM変調を用いるとOFDMほどではないがPARが劣化するという問題があり、大容量伝送にためにQAM値変調を用いると、大きなピーク電力が生じ、電力利用効率の低下を招く。   Further, in the fourth generation mobile communication system (4G), high speed communication of 1 [Gbps] when stationary and 100 [Mbps] even when moving is set as a target, and considering the depletion of frequency resources, the modulation is high. Frequency utilization efficiency is required. For example, there is a target of 4 to 10 [bit / sec] per 1 [Hz]. In order to achieve such modulation with high frequency utilization efficiency, multi-level modulation such as QAM is required. However, even in a single carrier, there is a problem that PAR deteriorates when QAM modulation is used, but when QAM value modulation is used for large-capacity transmission, a large peak power is generated and power utilization efficiency is reduced. Invite.

電力を削減する技術としてシェイピングが知られている。このシェイピングは、変調後のシンボルの分布を正規分布に近づけ、平均電力を削減して、通信路容量に近づけることを指すが、一般には、正規分布に限らず、通信路の特性に対して、シンボルに分布が好ましくなるように、入力ビット系列を符号化している。このシェイピングとして、ビタビアルゴリズムによける符号語検索メトリックを適当に定義することで、任意のシェイピングが可能なトレリスシェイピングが知られている。このトレリスシェイピングによって、平均電力の低減だけでなく、信号のダイナミックレンジを低減することが検討されている(非特許文献1)。
I.S.Morrison:”Trellis shaping applied to reducing the envelope fluctuations of MQAM and band-limited MPSK”,Proc.Int/Conf.Digital Satellite Commum.(ICDSC’92),pp.143-149(1992)
Shaping is known as a technique for reducing electric power. This shaping refers to the distribution of symbols after modulation to be close to the normal distribution, and to reduce the average power and close to the channel capacity, but generally is not limited to the normal distribution, and to the characteristics of the channel, The input bit sequence is encoded so that the distribution of symbols is favorable. As this shaping, there is known trellis shaping capable of arbitrary shaping by appropriately defining a code word search metric according to the Viterbi algorithm. It has been studied to reduce not only the average power but also the dynamic range of the signal by this trellis shaping (Non-Patent Document 1).
ISMorrison: “Trellis shaping applied to reducing the envelope fluctuations of MQAM and band-limited MPSK”, Proc. Int / Conf. Digital Satellite Commum. (ICDSC'92), pp. 143-149 (1992)

トレリスシェイピングは、本来はQAMコンスタレーションにおいて、できるだけ内側のシンボル点を選ぶようにして平均電力を下げることを目的としている。また、上記した非特許文献では、QAMを対象にして信号のダイナミックレンジ低減を目的としてトレリスシェイピングが適用されている。   Trellis shaping is originally intended to lower the average power by selecting the inner symbol points as much as possible in the QAM constellation. In the above-mentioned non-patent literature, trellis shaping is applied for the purpose of reducing the dynamic range of signals for QAM.

また、トレリスシェイピングでは、符号語検索メトリックの定義が重要であり、上記した非特許文献では、シングルキャリアに対して主にPSKを扱い、シンボル遷移の位相差が小さいほどピークの出る確率が小さいことに着目し、連続する2シンボル間の位相差をメトリックとしている。   In trellis shaping, it is important to define a codeword search metric. In the above non-patent literature, PSK is mainly handled for a single carrier, and the smaller the phase difference between symbol transitions, the smaller the probability that a peak will appear. The phase difference between two consecutive symbols is used as a metric.

しかし、QAMでは、PSKと相違し、シンボル遷移の位相差が小さいほどピークの出る確率が小さいという関係が成り立たないため、適切なメトリックは提案されておらず、主に経験則に基づいて設定されている。また、上記文献においても、ビタビアルゴリズムにおけるメトリックは経験則に基づいたものであるため、トレリスシェイピングの性能が十分に発揮されるものとなっていない。   However, in QAM, unlike PSK, there is no relationship that the probability of peaking is smaller as the phase difference between symbol transitions is smaller, so no appropriate metric has been proposed, and it is mainly set based on empirical rules. ing. Also in the above document, since the metrics in the Viterbi algorithm are based on empirical rules, the performance of trellis shaping is not sufficiently exhibited.

したがって、従来、トレリスシェイピングによりシングルキャリアをQAM変調するシングルキャリア変調において、多値QAMにおけるピーク電力を低減する良好な技術は提案されていない。   Therefore, conventionally, in single carrier modulation in which a single carrier is QAM modulated by trellis shaping, a good technique for reducing peak power in multilevel QAM has not been proposed.

また、シェイピングでは、シンボルの出現に拘束を設けるため通信路容量が低下する。トレリスシェイピングにおいて、符号化の際に1ビットの冗長度が加わり、シェイピングしない場合と同じ情報レートを維持しようとすると、1サイズ大きいコンスタレーションが必要となり、誤り率特性の劣化につながるという問題がある。   In addition, in shaping, the communication path capacity is reduced because a restriction is placed on the appearance of symbols. In trellis shaping, a 1-bit redundancy is added at the time of encoding. If an attempt is made to maintain the same information rate as when no shaping is performed, a constellation that is one size larger is required, leading to deterioration of error rate characteristics. .

ピーク電力問題は通信において常に存在する課題ではあるが、第4世代移動通信システム(4G)等の高速通信においては、ますます重要な課題となる。   The peak power problem is a problem that always exists in communication, but becomes an increasingly important problem in high-speed communication such as the fourth generation mobile communication system (4G).

そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、シングルキャリアをQAM変調するシングルキャリア変調において適切なメトリックを定めることを目的とし、特に、ピーク電力の削減に適したメトリックを定めることを目的とする。   Therefore, the present invention aims to solve the above-described conventional problems and to determine an appropriate metric in single carrier modulation for QAM modulation of a single carrier, and in particular to determine a metric suitable for peak power reduction. And

また、シェイピングを行うことにより生じる誤り率特性の劣化を抑制することを目的とする。   It is another object of the present invention to suppress deterioration of error rate characteristics caused by shaping.

本発明は、トレリスシェイピングというシェイピング符号を用い、系統的なメトリックと導入することで、動的にピーク電力を抑圧する。従来提案されるメトリックは、経験則に基づいたものであり、トレリスシェイピングの性能が完全に発揮されていない。本発明は系統的なメトリックを導入することにより、ピーク電力の低減に限らず、平均電力の低減も可能とする。   The present invention uses a shaping code called trellis shaping and introduces a systematic metric to dynamically suppress peak power. Conventionally proposed metrics are based on heuristics, and the performance of trellis shaping has not been fully demonstrated. By introducing a systematic metric, the present invention enables not only reduction of peak power but also reduction of average power.

また、シェイピング符号によってビット誤り率が増大するが、本発明は、シェイピング符号と、誤り訂正符号であるTCM(トレリス符号化変調)を組み合わせることによって、同じ周波数利用効率において、誤り率をほぼ維持したままピーク電力を低減する。   Although the bit error rate is increased by the shaping code, the present invention substantially maintains the error rate at the same frequency utilization efficiency by combining the shaping code and the error correction code TCM (trellis coded modulation). The peak power is reduced.

また、本発明は、シェイピングによって情報源がマルコフ情報源になることを利用し、MAP(maximum a posteriori)復号を行うことでビット誤り率を改善する。   Further, the present invention improves the bit error rate by performing MAP (maximum a posteriori) decoding using the fact that the information source becomes a Markov information source by shaping.

本発明は、トレリスシェイピングによりシングルキャリアをQAM変調する態様において、シングルキャリア変調方法の態様と、シングルキャリア変調装置の2つの態様を含む。   The present invention includes two aspects of a single carrier modulation method and a single carrier modulation apparatus in the aspect of QAM modulating a single carrier by trellis shaping.

本発明のシングルキャリア変調方法および装置の各態様は、ピーク電力を抑圧するために、QAMコンスタレーションのシンボルに付与するメトリック値の形態(第1の形態)と、QAMマッピングで得られるシンボル間の遷移に対する遷移メトリックの形態(第2の形態)の、メトリックに関して2つの特徴的な形態を有している。   Each aspect of the single carrier modulation method and apparatus according to the present invention is configured to reduce the peak power between the form of the metric value (first form) given to the symbol of the QAM constellation and the symbol obtained by the QAM mapping. There are two characteristic forms of metrics, the form of transition metrics for transitions (second form).

上記メトリックの第1の形態は、ピーク電力を大きくするシンボルの発生が抑制されるように、QAMコンスタレーションのシンボルに対するメトリック値を付与するものである。また、第2の形態は、ピーク電力と瞬時電力のばらつきとの関連性に基づいて、この瞬時電力のばらつきをメトリック(以下、各シンボルに付与するメトリック値と区別するために遷移メトリックで表す)として定め、この遷移メトリックが最小となるように符号化することで、ピーク電力を低減する。   In the first form of the metric, a metric value is assigned to a symbol of the QAM constellation so that generation of a symbol that increases peak power is suppressed. Further, in the second mode, based on the relationship between the peak power and the variation in the instantaneous power, the variation in the instantaneous power is a metric (hereinafter referred to as a transition metric to distinguish it from the metric value assigned to each symbol). The peak power is reduced by encoding so that the transition metric is minimized.

本発明のシングルキャリア変調方法は、トレリスシェイピングによりシングルキャリアをQAM変調するシングルキャリア変調方法である。   The single carrier modulation method of the present invention is a single carrier modulation method for QAM modulating a single carrier by trellis shaping.

第1の形態では、シンボルに対するメトリック値の付与において、QAMマッピングにおいて、QAMコンスタレーションの中心から設定半径の範囲外に存在するシンボルに対して無限大と見なすに十分に大きなメトリック値を設定し、このシンボルの出現確率を実質的に0とすることによりピーク電力を低減する。   In the first mode, in giving a metric value to a symbol, in the QAM mapping, a metric value that is sufficiently large to be considered as infinite for a symbol that exists outside the set radius range from the center of the QAM constellation is set. Peak power is reduced by making the appearance probability of this symbol substantially zero.

また、第2の形態では、QAMマッピングで得られるシンボル間の遷移に対する遷移メトリックを瞬時電力のばらつきにより定める。   In the second embodiment, the transition metric for the transition between symbols obtained by QAM mapping is determined by the variation in instantaneous power.

本発明のシングルキャリア変調方法は、前記した第1の形態と第2の形態を組み合わせた形態とすることができ、この形態によれば、QAMマッピングにおいて、QAMコンスタレーションの中心から設定半径の範囲外に存在するシンボルに対して無限大と見なすに十分に大きなメトリック値を設定して、このシンボルの出現確率を実質的に0とし、QAMマッピングで得られる前記設定半径の範囲内に存在するシンボルにおいて、シンボル間の遷移に対する遷移メトリックを瞬時電力のばらつきにより定める。   The single carrier modulation method of the present invention can be a combination of the first and second embodiments described above. According to this embodiment, the range of the set radius from the center of the QAM constellation in QAM mapping. A symbol that exists within the range of the set radius obtained by QAM mapping by setting a sufficiently large metric value to be regarded as infinite with respect to a symbol existing outside, and making the appearance probability of this symbol substantially zero The transition metric for the transition between symbols is determined by the variation in instantaneous power.

また、瞬時電力のばらつきにより定める遷移メトリックを求める方法において、より詳細には、離散的シンボルから連続信号を形成し、連続信号の信号波形から瞬時電力を算出し、算出した瞬時電力の参照電力に対する統計的モーメントを求め、求めた統計的モーメントを遷移メトリックとする。   Further, in the method for obtaining the transition metric determined by the variation in instantaneous power, more specifically, a continuous signal is formed from discrete symbols, the instantaneous power is calculated from the signal waveform of the continuous signal, and the calculated instantaneous power with respect to the reference power is calculated. A statistical moment is obtained, and the obtained statistical moment is used as a transition metric.

また、離散的シンボルから連続信号を形成する手法として。連続信号の信号波形をオーバーサンプリングした複素シンボルのサンプリング値を2乗して複素シンボル点の瞬時電力を算出し、この算出した瞬時電力と予め設定した参照電力との差分をモーメント次数でべき乗し、求めたべき乗値をオーバーサンプリング数分累積し、この累積値を遷移メトリックとする。   Also, as a technique for forming a continuous signal from discrete symbols. The instantaneous value of the complex symbol point is calculated by squaring the sampling value of the complex symbol obtained by oversampling the signal waveform of the continuous signal, and the difference between the calculated instantaneous power and the preset reference power is raised to the power of the moment, The obtained power value is accumulated for the number of oversampling, and this accumulated value is used as a transition metric.

遷移メトリックを求める際の参照電力は、遷移メトリックのパラメータとなり、この参照電力を、設定半径の範囲内に存在する複素シンボル点の瞬時電力の最大値以下に設定することにより、ピーク電力を低減することができ、また、この参照電力を0に設定することにより求めた遷移メトリックが最小となるようトレリスシェイピングを行うことにより平均電力を低減することができる。   The reference power for obtaining the transition metric becomes a parameter of the transition metric, and the peak power is reduced by setting the reference power to be equal to or less than the maximum value of the instantaneous power of the complex symbol points existing within the set radius range. In addition, the average power can be reduced by performing trellis shaping so that the transition metric obtained by setting the reference power to 0 is minimized.

さらに、参照電力を、設定半径の範囲内に存在する複素シンボル点の瞬時電力の最大値と0との間で増減させ、参照電力により求めた遷移メトリックが最小となるようトレリスシェイピングを行うことにより、ピーク電力と平均電力との間の増減を調整することができる。   Furthermore, by increasing or decreasing the reference power between the maximum value of the instantaneous power of the complex symbol point existing within the set radius and 0, and performing trellis shaping so that the transition metric obtained from the reference power is minimized. The increase / decrease between the peak power and the average power can be adjusted.

また、本発明のシングルキャリア変調方法は、トレリスシェイピングと誤り訂正符号であるTCM(トレリス符号化変調)を組み合わせることによって、同じ周波数利用効率において、誤り率をほぼ維持したままピーク電力を低減することができる。このトレリスシェイピングとTCM(トレリス符号化変調)との組み合わせは、情報符号列の内でトレリスシェイピングを行わないビットの少なくとも一部をトレリス符号化変調し、情報符号列の内でトレリス符号化変調を行わないビットの少なくとも一部をトレリスシェイピングし、トレリス符号化変調した情報と、トレリスシェイピングした情報とをマッピング器によってTCM−QAMコンスタレーションでマッピングすることによって行うことができ、これによって、シェイピングによって生じた誤り率をTCM(トレリス符号化変調)の誤り訂正で改善することができる。   In addition, the single carrier modulation method of the present invention reduces peak power while maintaining the error rate substantially at the same frequency utilization efficiency by combining trellis shaping and error correction code TCM (trellis coded modulation). Can do. This combination of trellis shaping and TCM (trellis coded modulation) is performed by trellis coding and modulating at least a part of bits in the information code string that are not subjected to trellis shaping, and performing trellis coding modulation in the information code string. This can be done by trellis-shaping at least some of the bits that are not to be performed, and mapping the trellis-coded modulation information and the trellis-shaped information by the mapper in the TCM-QAM constellation, thereby causing the shaping. The error rate can be improved by TCM (trellis coded modulation) error correction.

また、本発明のシングルキャリア変調方法は、シェイピングによって情報源がマルコフ情報源になることを利用し、MAP(maximum a posteriori)復号を行うことでビット誤り率を改善することができ、符号化された情報の復号において、情報のシンボル点において、一時点前の事後確率からシンボル点の生起確率を算出し、この算出した生起確率が最大となるシンボル点を選択することによって、トレリスシェイピングによりQAM変調されたシングルキャリアのシンボル点の生起確率を利用してMAP復号する。   Also, the single carrier modulation method of the present invention can improve the bit error rate by performing MAP (maximum a posteriori) decoding using the fact that the information source becomes a Markov information source by shaping, and is encoded. In the decoding of the information, at the symbol point of the information, the occurrence probability of the symbol point is calculated from the posterior probability before the temporary point, and the symbol point that maximizes the calculated occurrence probability is selected, so that QAM modulation is performed by trellis shaping. MAP decoding is performed using the probability of occurrence of the single carrier symbol point.

本発明は、上記した方法の態様に他に装置の態様とすることができる。本発明のシングルキャリア変調装置は、トレリスシェイピングによりシングルキャリアをQAM変調するシングルキャリア変調装置である。   In addition to the above-described method aspect, the present invention may be an apparatus aspect. The single carrier modulation device of the present invention is a single carrier modulation device that QAM modulates a single carrier by trellis shaping.

本発明のシングルキャリア変調装置の各態様においても、ピーク電力を抑圧するために、QAMコンスタレーションのシンボルに付与するメトリック値の形態(第1の形態)と、QAMマッピングで得られるシンボル間の遷移に対する遷移メトリックの形態(第2の形態)の、メトリックに関して2つの特徴的な形態を有している。   Also in each aspect of the single carrier modulation apparatus of the present invention, in order to suppress the peak power, the form of the metric value (first form) given to the symbol of the QAM constellation and the transition between symbols obtained by QAM mapping The transition metric form for (second form) has two characteristic forms with respect to the metric.

第1の形態では、情報系列のシェイピングを施すビットを符号化するインバースシンドロームと、符号化したビットと、情報系列のシェイピングを施さないビットとに基づいて、ビタビアルゴリズムでメトリックを最小にする符号語を求めるジェネレータと、符号化したビットに符号語を加算した情報を複素シンボル点にマッピングするマッピング器とを備え、ジェネレータは、QAMコンスタレーションの中心から設定半径の範囲外に存在するシンボルに対して無限大と見なすに十分に大きなメトリック値を設定し、このシンボルの出現確率を実質的に0とすることで、ピーク電力を増大する可能性のあるシンボルの使用を抑制する。   In the first embodiment, the codeword that minimizes the metric by the Viterbi algorithm based on the inverse syndrome that encodes the bits to which the information sequence is shaped, the encoded bits, and the bits that are not subjected to the shaping of the information sequence And a mapper for mapping information obtained by adding a code word to encoded bits to a complex symbol point, and the generator is configured to detect a symbol existing outside a set radius from the center of the QAM constellation. By setting a metric value sufficiently large to be regarded as infinite, and making the appearance probability of this symbol substantially zero, the use of symbols that may increase peak power is suppressed.

第2の形態では、情報系列のシェイピングを施すビットを符号化するインバースシンドロームと、符号化したビットと、情報系列のシェイピングを施さないビットとに基づいて、ビタビアルゴリズムでメトリックを最小にする符号語を求めるジェネレータと、符号化したビットに前記符号語を加算した情報を複素シンボル点にマッピングするマッピング器とを備え、ジェネレータは、QAMマッピングで得られるシンボル間の遷移に対する遷移メトリックを瞬時電力のばらつきにより定める。   In the second mode, the codeword that minimizes the metric by the Viterbi algorithm based on the inverse syndrome that encodes the bits to which the information sequence is shaped, the encoded bits, and the bits that are not subjected to the shaping of the information sequence And a mapping unit that maps information obtained by adding the codeword to the encoded bits to complex symbol points, and the generator determines a transition metric for a transition between symbols obtained by QAM mapping as a variation in instantaneous power. Determined by

また、遷移メトリックの演算において、予め遷移メトリックをテーブル化して備えておき、連続信号に基づいてこのテーブルから遷移メトリックを読み出してもよい。これによって、演算速度を向上させることができる。   Further, in the calculation of the transition metric, the transition metric may be prepared in a table in advance, and the transition metric may be read from this table based on the continuous signal. As a result, the calculation speed can be improved.

さらに、本発明のシングルキャリア変調装置は、前記した第1の形態と第2の形態を組み合わせた形態とすることができ、この形態によれば、前記したインバースシンドロームと、ジェネレータと、マッピング器とを備える構成において、ジェネレータは、QAMコンスタレーションの中心から設定半径の範囲外に存在するシンボルに対して無限大と見なすに十分に大きなメトリック値を設定して、このシンボルの出現確率を実質的に0とし、QAMマッピングで得られるシンボル間の遷移に対する遷移メトリックを瞬時電力のばらつきにより定める。   Furthermore, the single carrier modulation device of the present invention can be configured by combining the first mode and the second mode, and according to this mode, the inverse syndrome, the generator, the mapper, The generator sets a metric value large enough to be considered infinite for symbols that are outside the set radius range from the center of the QAM constellation, and substantially reduces the probability of this symbol to appear. 0, and the transition metric for the transition between symbols obtained by QAM mapping is determined by the variation in instantaneous power.

ジェネレータは、より詳細な構成においては、情報系列のシェイピングを施す複数のビットを畳み込み演算によって連続信号を形成する部分波形演算部と、連続信号の信号波形から瞬時電力を算出し、算出した瞬時電力の参照電力に対する統計的モーメントを求め、求めた統計的モーメントを遷移メトリックとするメトリック演算部と、遷移メトリックを最小とするトレリスを求めるトレースバック部と、トレリスから符号語を求めるデコーダとを備える。   In a more detailed configuration, the generator calculates the instantaneous power from the signal waveform of the continuous waveform and the partial waveform calculation unit that forms a continuous signal by convolving a plurality of bits for shaping the information sequence, and calculates the instantaneous power A metric calculation unit that obtains a statistical moment with respect to the reference power, and uses the obtained statistical moment as a transition metric, a traceback unit that obtains a trellis that minimizes the transition metric, and a decoder that obtains a codeword from the trellis.

本発明のジェネレータが備えるメトリック演算部は、連続信号の信号波形をオーバーサンプリングした複素シンボルのサンプリング値を2乗して、その複素シンボル点の瞬時電力を算出し、算出した瞬時電力と予め設定した参照電力との差分をモーメント次数でべき乗し、求めたべき乗値をオーバーサンプリング数分累積し、この累積値を遷移メトリックとする。   The metric calculation unit included in the generator of the present invention squares the sampling value of the complex symbol obtained by oversampling the signal waveform of the continuous signal, calculates the instantaneous power of the complex symbol point, and presets the calculated instantaneous power The difference from the reference power is raised to the power of the moment order, the obtained power value is accumulated for the number of oversampling, and this accumulated value is used as the transition metric.

また、本発明のジェネレータが備えるメトリック演算部は、参照電力を、設定半径の範囲内に存在する複素シンボル点の瞬時電力の最大値以下に設定することにより、ピーク電力を低減する。   Further, the metric calculation unit provided in the generator of the present invention reduces the peak power by setting the reference power to be equal to or less than the maximum value of the instantaneous power of the complex symbol points existing within the set radius range.

また、本発明のジェネレータが備えるメトリック演算部は、参照電力を0に設定することにより、求めた遷移メトリックが最小となるようトレリスシェイピングを行うことにより平均電力を低減する。   Further, the metric calculation unit provided in the generator of the present invention sets the reference power to 0, thereby reducing the average power by performing trellis shaping so that the obtained transition metric is minimized.

また、メトリック演算部は、予め遷移メトリックをテーブル化して備えておき、連続信号に基づいてこのテーブルから遷移メトリックを読み出してもよい。これによって、メトリック演算部の演算速度を向上させることができる。   The metric calculation unit may prepare the transition metrics in a table in advance and read the transition metrics from this table based on the continuous signal. Thereby, the calculation speed of the metric calculation unit can be improved.

さらに、本発明のジェネレータが備えるメトリック演算部は、参照電力を、設定半径の範囲内に存在する複素シンボル点の瞬時電力の最大値と0との間で増減させ、参照電力により求めた遷移メトリックが最小となるようトレリスシェイピングを行うことにより、ピーク電力と平均電力との間の増減を調整する。   Furthermore, the metric calculation unit included in the generator of the present invention increases or decreases the reference power between the maximum value of the instantaneous power of the complex symbol points existing within the set radius range and 0, and the transition metric obtained from the reference power is obtained. The trellis shaping is performed so as to minimize the difference between the peak power and the average power.

また、本発明のシングルキャリア変調装置は、情報符号列の内でトレリスシェイピングを行わないビットの少なくとも一部をトレリス符号化変調するTCMコーダーを備える他に、TCMコーダーによってトレリス符号化変調した情報と、インバースシンドロームでトレリスシェイピングした情報とをTCM−QAMもコンスタレーションでマッピングするTCM−QAMマッピング器とを備える。   In addition, the single carrier modulation apparatus of the present invention includes a TCM coder that trellis-code-modulates at least a part of bits that are not subjected to trellis shaping in the information code string, and information that is trellis-coded and modulated by the TCM coder. The TCM-QAM mapper also maps the information trellis-shaped with the inverse syndrome to the TCM-QAM using the constellation.

この構成によって、トレリスシェイピングと誤り訂正符号であるTCM(トレリス符号化変調)を組み合わせることができ、同じ周波数利用効率において、誤り率をほぼ維持したままピーク電力を低減することができる。   With this configuration, trellis shaping and TCM (trellis coded modulation) that is an error correction code can be combined, and peak power can be reduced while maintaining the error rate substantially at the same frequency utilization efficiency.

また、本発明のシングルキャリア変調装置は、マッピング器から出力される情報からシンボル点を復号する逆マッピング器を備える。この逆マッピング器は、一時点前の事後確率からシンボル点の生起確率を算出し、算出した生起確率が最大となるシンボル点を選択することによって、トレリスシェイピングによりQAM変調されたシングルキャリアのシンボル点の生起確率を利用してMAP復号を行う。   The single carrier modulation apparatus of the present invention further includes an inverse mapper that decodes symbol points from information output from the mapper. This inverse mapper calculates the occurrence probability of a symbol point from the posterior probability before the temporary point, and selects the symbol point that maximizes the calculated occurrence probability, so that the symbol point of a single carrier that is QAM modulated by trellis shaping MAP decoding is performed using the occurrence probability of.

これによって、シェイピングによって情報源がマルコフ情報源になることを利用し、MAP(maximum a posteriori)復号を行うことでビット誤り率を改善することができる。   This makes it possible to improve the bit error rate by performing MAP (maximum a posteriori) decoding using the fact that the information source becomes a Markov information source by shaping.

また、本発明は、トレリスシェイピングによりシングルキャリアを多値PSK変調するシングルキャリア変調において、設定電力をメトリック値のリミッタとして設定し、設定電力を超える電力についてはその電力値をメトリック値とし、設定電力以下の電力については0をメトリック値とする。このメトリック値の設定によって、リミッタで失われる電力を最小とすることができる。   Further, the present invention sets a set power as a metric value limiter in single carrier modulation in which a single carrier is subjected to multilevel PSK modulation by trellis shaping, and for power exceeding the set power, the power value is set as a metric value. For the following power, 0 is used as the metric value. By setting this metric value, the power lost in the limiter can be minimized.

以上説明したように、本発明によれば、シングルキャリアをQAM変調するシングルキャリア変調において、経験則によらず系統的なメトリックを定めることができる。   As described above, according to the present invention, systematic metrics can be determined regardless of empirical rules in single carrier modulation in which a single carrier is QAM modulated.

また、本発明によれば、シンボルに対して設定するメトリック値において、QAMコンスタレーションの所定円の円外にあるシンボルについて無限大のメトリックを付与することでこのシンボルの発生を抑制し、ピーク電力を低減する。   In addition, according to the present invention, the generation of this symbol is suppressed by giving an infinite metric to a symbol outside the predetermined circle of the QAM constellation in the metric value set for the symbol, and the peak power Reduce.

さらに、QAMコンスタレーション内のシンボル間の遷移において、瞬時電力のばらつきを遷移メトリックとし、この遷移メトリックの算出において、基準となるパラメータとなる参照電力を調整することによって、ピーク電力の低減と平均電力の低減の関係を調整することができる。   Furthermore, in the transition between symbols in the QAM constellation, the variation in instantaneous power is used as a transition metric, and the peak power is reduced and the average power is adjusted by adjusting the reference power as a reference parameter in calculating the transition metric. The reduction relationship can be adjusted.

また、シェイピング符号とTCM(トレリス符号化変調)を組み合わせることによって、シェイピングを行うことにより生じる誤り率特性の劣化を抑制することができる。   Further, by combining the shaping code and TCM (trellis coded modulation), it is possible to suppress the deterioration of the error rate characteristic caused by the shaping.

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明のシングルキャリア変調の概略構成を説明するためのブロック図である。なお、図1に示す構成例は、一般的なトレリスシェイピングの構成に本発明のシングルキャリア変調装置を適用させた例を示している。   FIG. 1 is a block diagram for explaining a schematic configuration of single carrier modulation according to the present invention. The configuration example shown in FIG. 1 shows an example in which the single carrier modulation device of the present invention is applied to a general trellis shaping configuration.

図1において、シングルキャリア変調は、図1(a)に示す送信器側と図1(b)に示す受診器側を含む。   In FIG. 1, single carrier modulation includes a transmitter side shown in FIG. 1 (a) and a doctor side shown in FIG. 1 (b).

トレリスシェイピングは送信系列をコントロールする技術であり、情報系列を符号と直交するように変換し、それに符号語をmodulo-2で加算することによって行う。この情報系列と符号との直交性によって、受信側で情報系列を復号することができる。ここで用いる符号は畳み込み符号であり、符号語はある基準(メトリック)を最小にするようにビタビアルゴリズムによって探索される。   Trellis shaping is a technique for controlling a transmission sequence, and is performed by converting an information sequence so as to be orthogonal to a code, and adding a code word to it with modulo-2. Due to the orthogonality between the information sequence and the code, the information sequence can be decoded on the receiving side. The code used here is a convolutional code, and the codeword is searched by the Viterbi algorithm so as to minimize a certain metric.

本発明のシングルキャリア変調の送信器は、一般的に知られるトレリスシェイピングの構成と同様に、符号語vを生成するジェネレータ1と、シェイピングビットsを符号化するインバースシンドローム2と、複素シンボル点にマッピングして送信信号を形成するマッピング器3を備える。   The transmitter of the single carrier modulation according to the present invention includes a generator 1 that generates a codeword v, an inverse syndrome 2 that encodes a shaping bit s, and complex symbol points, as in a generally known trellis shaping configuration. A mapper 3 for mapping and forming a transmission signal is provided.

図1(a)中において、Gsは畳み込み符号で1×nsのジェネレータマトリクスであり、Hsはこのジェネレータマトリクスに対応するシンドロームである。   In FIG. 1A, Gs is a 1 × ns generator matrix as a convolutional code, and Hs is a syndrome corresponding to this generator matrix.

GsとHとの間には、
GsHsT=0 …(1)
の関係がある。
Between Gs and H,
GsHs T = 0 (1)
There is a relationship.

Hs-1はシンドロームの左側逆行列(インバースシンドロームと呼ぶ)であり、
Hs-1HsT=I …(2)
の関係がある。
Hs −1 is the left-side inverse matrix of the syndrome (called inverse syndrome)
Hs -1 Hs T = I (2)
There is a relationship.

まず、送信系列を、シェイピングを施すビットsと、そのままマッピングするビットuにわけ、sをインバースシンドローム2で符号化してs*を得る。
*=s(Hs−1)T …(3)
First, the transmission sequence is divided into a bit s to be shaped and a bit u to be mapped as it is, and s is encoded by inverse syndrome 2 to obtain s * .
s * = s (Hs-1) T (3)

インバースシンドローム2は(ns−1)×nsの行列のため、この処理によって1ビットの冗長度が付加される。つぎに、s*とuをもとにしてビタビアルゴリズムでメトリッを最小にする符号語vを探し出し、この符号語vをs*にmodulo-2で加算する。最後に、z=s*+vとuとを、マッピング器3によって複素シンボル点にマッピングして送信する。 Since inverse syndrome 2 is a matrix of (ns−1) × ns, this process adds 1-bit redundancy. Next, based on s * and u, a codeword v that minimizes the metric is found by the Viterbi algorithm, and this codeword v is added to s * by modulo-2. Finally, z = s * + v and u are mapped to complex symbol points by the mapper 3 and transmitted.

図1(b)において、受信側では送信器のマッピング器3から送られた信号Aを逆マッピング器13で受けて、zとuに分ける。zは、シェイピングを施したビットsに関わる信号であり、uはシェイピングを施していないビットuである。信号zは、シンドローム11に通すことで、元の情報sを復号することができる。   In FIG. 1B, on the receiving side, the signal A sent from the mapping device 3 of the transmitter is received by the inverse mapping device 13 and divided into z and u. z is a signal related to the shaped bit s, and u is the unshaped bit u. By passing the signal z through the syndrome 11, the original information s can be decoded.

この復号は、
zHsT=(s*+v)HsT
=(s(Hs-1T+v)HsT
=s(Hs-1THsT+vHsT
であり、符号語vが有効な符号語である限りvHsT=0が成立し、
=s+0=s …(4)
となるからである。
This decryption is
zHs T = (s * + v) Hs T
= (S (Hs -1 ) T + v) Hs T
= S (Hs -1 ) T Hs T + vHs T
As long as the codeword v is a valid codeword, vHs T = 0 holds,
= S + 0 = s (4)
Because it becomes.

通常、トレリスシェイピングは平均電力の低減を目的としているため、1つのシンボルをトレリスの1本の枝に関連付けて、電力に相当するシンボルの2乗値をメトリックとしてシェイピングを行っている。これに対して、本発明ではピーク電力の低減を目的としているため、離散的なシンボル点ではなく、連続的な信号波形をトレリスの1本の枝に関連づけてメトリックを求める。   Normally, trellis shaping is aimed at reducing the average power, so that one symbol is associated with one branch of the trellis and shaping is performed using the square value of the symbol corresponding to power as a metric. On the other hand, since the present invention aims to reduce peak power, a metric is obtained by associating a continuous signal waveform with one branch of a trellis instead of discrete symbol points.

ジェネレータ1は、連続的な信号波形をトレリスの1本の枝に関連づけてメトリックを求める構成として、部分波形演算部1a、メトリック演算部1b、トレースバック部1c、およびデコーダ1dを備える。なお、求めたメトリックに基づいて、メトリックが最小となるトレリスを求めるトレースバック部1c、および求めたトレリスに対応する符号語vを求めるデコーダ1dは、離散値を用いる通常のトレリスシェイピングのジェネレータと同様である。   The generator 1 includes a partial waveform calculation unit 1a, a metric calculation unit 1b, a traceback unit 1c, and a decoder 1d as a configuration for obtaining a metric by associating a continuous signal waveform with one branch of a trellis. Note that the traceback unit 1c for obtaining the trellis having the smallest metric based on the obtained metric, and the decoder 1d for obtaining the codeword v corresponding to the obtained trellis are the same as in a normal trellis shaping generator using discrete values. It is.

本発明のジェネレータ1は、連続的な信号波形をトレリスの1本の枝に関連づけてメトリックを求める構成として、部分波形演算部1aおよびメトリック演算部1bを備える。部分波形演算部1aは、連続する複数シンボルの信号を畳み込みフィルタを通すことによって、連続的な信号波形(以下部分波形という)を得る。   The generator 1 of the present invention includes a partial waveform calculation unit 1a and a metric calculation unit 1b as a configuration for obtaining a metric by associating a continuous signal waveform with one branch of a trellis. The partial waveform calculation unit 1a obtains a continuous signal waveform (hereinafter referred to as a partial waveform) by passing a signal of a plurality of consecutive symbols through a convolution filter.

また、メトリック演算部1bは、この部分波形をサンプリングし、このサンプリング点の値を2乗して得られる瞬時電力に相当する値を求め、この2乗値と基準となる電力Pref(参照電力)との統計的なモーメントを求め、これをメトリックとする。   Also, the metric calculation unit 1b samples this partial waveform, obtains a value corresponding to the instantaneous power obtained by squaring the value of this sampling point, and calculates the square value and the reference power Pref (reference power). Is obtained as a metric.

このメトリックの算出において、ピーク電力を低減させるために、QAMコンスタレーションにおいて、所定半径の円の外側に位置するシンボルのメトリック値を無限大に設定しておく。図2は、メトリック値の設定を説明するための図である。図2において、各点は、QAMコンスタレーションに配置されるシンボル点を示している。ここで、所定の半径rsの円(図中の破線で示す)の外側に存在するシンボルについて、メトリック値を無限大と見なせる程度に十分大きな値を設定する。図2中の黒丸は、円内のシンボルを示し、白丸は円外のシンボルを示している。この白丸で表されるシンボルのブランチメトリックに無限大を付与する。   In this metric calculation, in order to reduce peak power, the metric value of a symbol located outside a circle with a predetermined radius is set to infinity in the QAM constellation. FIG. 2 is a diagram for explaining setting of the metric value. In FIG. 2, each point indicates a symbol point arranged in the QAM constellation. Here, for a symbol existing outside a circle with a predetermined radius rs (indicated by a broken line in the figure), a sufficiently large value is set so that the metric value can be regarded as infinite. The black circles in FIG. 2 indicate symbols inside the circle, and the white circles indicate symbols outside the circle. Infinity is given to the branch metric of the symbol represented by the white circle.

ブランチメトリックに無限大を付与することによって、トレースバック部1cによってメトリック(遷移メトリック)が最小となるトレリスを求める際に、この無限大が付与されたシンボルを通るパスは除去されすることになる。   By assigning infinity to the branch metric, when a trellis having the smallest metric (transition metric) is obtained by the traceback unit 1c, the path passing through the symbol to which the infinity is assigned is removed.

QAMコンスタレーションにおいて、所定半径の円外に存在するシンボルは、ピーク電力が大きいと想定される。したがって、このような円外に存在するシンボルを避けることによって、ピーク電力を抑制することができる。   In the QAM constellation, symbols existing outside a circle with a predetermined radius are assumed to have a high peak power. Therefore, peak power can be suppressed by avoiding such symbols that exist outside the circle.

このメトリック値の設定は、トレリスにおいて、所定の半径rsの円外のシンボルが選択されないようにするためであり、メトリック値の比較において、トレリスのパスがそのシンボル位置で途絶えるのであれば、必ずしも無限大である必要はない。   This metric value is set so that a symbol outside the circle with a predetermined radius rs is not selected in the trellis. If the trellis path is interrupted at the symbol position in the metric value comparison, it is not necessarily infinite. It doesn't have to be big.

また、上記円外のシンボルを避け、円内のシンボルのみを用いたパスの中からメトリックが最小なパスを選出するために、上記した統計的なモーメントをメトリックとして用いる。この統計的なモーメントは、瞬時電力に相当する値と基準となる電力Pref(参照電力)との差分に基づいて求めるものであるため、この基準となる電力Pref(参照電力)を一種のパラメータとすることによって、ピーク電力の低減、平均電力の低減、あるいは、ピーク電力の低減と平均電力の低減との調整を行うことができる。   Further, in order to avoid a symbol outside the circle and to select a path having the smallest metric from paths using only the symbols within the circle, the statistical moment described above is used as a metric. Since this statistical moment is obtained based on the difference between the value corresponding to the instantaneous power and the standard power Pref (reference power), the standard power Pref (reference power) is a kind of parameter. By doing so, it is possible to adjust peak power reduction, average power reduction, or peak power reduction and average power reduction.

例えば、基準となる電力Pref(参照電力)を、設定半径の範囲内に存在する複素シンボル点の瞬時電力の最大値以下に設定することによりピーク電力を低減することができる。一方、参照電力を0に設定することにより、求めた遷移メトリックが最小となるようトレリスシェイピングを行うことにより平均電力を低減することができる。   For example, the peak power can be reduced by setting the reference power Pref (reference power) to be equal to or less than the maximum value of the instantaneous power of the complex symbol points existing within the set radius range. On the other hand, by setting the reference power to 0, the average power can be reduced by performing trellis shaping so that the obtained transition metric is minimized.

また、参照電力を、設定半径の範囲内に存在する複素シンボル点の瞬時電力の最大値と0との間で増減させ、参照電力により求めた遷移メトリックが最小となるようトレリスシェイピングを行うことにより、ピーク電力と平均電力との間の増減を調整することができる。   Also, trellis shaping is performed by increasing or decreasing the reference power between the maximum value of the instantaneous power of the complex symbol point existing within the set radius range and 0 and minimizing the transition metric obtained from the reference power. The increase / decrease between the peak power and the average power can be adjusted.

以下、本発明のシングルキャリア変調において、トレリスシェイピングとTCM(トレリス符号化変調)とを組み合わせることによってPARを低減すると共に、シェイピングによる誤り率を抑制し、同じ周波数利用効率において、誤り率をほぼ維持したままピーク電力を低減する構成例を用いて説明する。この構成では、トレリスシェイピングをPARの低減に用い、トレリスシェイピングで生じたBERにおけるロスはTCMによって回復する。また、シェイピングにより情報源がマルコフ情報源になることを利用することによって、さらにBERの回復させる点についても説明する。   Hereinafter, in the single carrier modulation according to the present invention, PAR is reduced by combining trellis shaping and TCM (trellis coded modulation), and the error rate due to shaping is suppressed, and the error rate is substantially maintained with the same frequency utilization efficiency. A description will be given using a configuration example in which the peak power is reduced as it is. In this configuration, trellis shaping is used to reduce PAR, and the loss in BER caused by trellis shaping is recovered by TCM. Further, the point that the BER is further recovered by utilizing the fact that the information source becomes a Markov information source by shaping will be described.

符号化していないM−QAMは、
R(M)=log2M …(5)
で表されるビットの情報レートを持つ。また、信号対雑音電力比の大きな領域で誤り率を決定するMSED(Minimum squared Euclidean Distance)は、
MSED(M)≒6.4/M …(6)
のようにMの逆数に比例することが知られている。シェイピングされたM−QAMは、マッピングされるビットのうち1ビットはインバースシンドロームで付加された冗長ビットであるため、情報レートは、
Rs(M)=R(M)−1=log2M−1
=log2(M/2)=R(M/2) …(7)
というようにM/2−QAMのものと等しいが、MSEDは変わらず
MSEDs(M)=MSED(M)
=1/2・MSED(M/2) …(8)
となるため、情報レート一定の条件で、誤り率が悪化する。
Unencoded M-QAM is
R (M) = log 2 M (5)
It has a bit information rate represented by In addition, MSED (Minimum squared Euclidean Distance) that determines the error rate in a region where the signal-to-noise power ratio is large is:
MSED (M) ≈6.4 / M (6)
It is known that it is proportional to the reciprocal of M as follows. Since shaped M-QAM is a redundant bit in which 1 bit of mapped bits is added by inverse syndrome, the information rate is
Rs (M) = R (M) -1 = log 2 M-1
= Log 2 (M / 2) = R (M / 2) (7)
Thus, it is equal to that of M / 2-QAM, but MSED is unchanged MSEDs (M) = MSED (M)
= 1/2 · MSED (M / 2) (8)
Therefore, the error rate deteriorates under the condition that the information rate is constant.

また、シェイピングにより、1ビットの冗長度が付加されるため、log2Mビットの情報を送るために、M−QAMでなく、シンボル数が2倍の2M−QAMを使用しなければならない。そのため、シンボル数が2倍に増加するに伴って、シンボル点間のユークリッド距離が縮まり、BER特性(ビット誤り率)においてロスが発生するとも言える。 Further, since 1-bit redundancy is added by shaping, 2M-QAM having twice the number of symbols must be used instead of M-QAM in order to send log 2 M-bit information. Therefore, it can be said that as the number of symbols increases twice, the Euclidean distance between the symbol points is shortened, and a loss occurs in the BER characteristics (bit error rate).

そこで、本発明では、トレリスシェイピングでは、このロスを補償する意味で、誤り訂正符号を組み合わせる構成とする。   Therefore, in the present invention, trellis shaping is configured to combine error correction codes in order to compensate for this loss.

図3は、トレリスシェイピングとTCMとを組み合わせた構成例を説明するための図である。   FIG. 3 is a diagram for explaining a configuration example in which trellis shaping and TCM are combined.

図3に示す構成例は、トレリスシェイピングとTCMを並列に組み合わせ、シェイピングしないビットを符号化し、符号化しないビットをシェイピングする。ここでは、符号化率2/3のインバースシンドロームと、同じく符号化率2/3のTCMを用いる構成例を示す。   The configuration example shown in FIG. 3 combines trellis shaping and TCM in parallel, encodes unshaped bits, and shapes uncoded bits. Here, a configuration example using an inverse syndrome with a coding rate of 2/3 and a TCM with a coding rate of 2/3 is shown.

図3において、情報符号の内の下位2ビットをTCMコーダー4に通してトレリス符号化変調で符号化し、上位2ビットをシェイピングのためインバースシンドローム2に通す。ジェネレータ1は、TCMコーダー4を通して符号化されたビット出力、インバースシンドローム2を通ったビット出力、およびいずれの符号化もされていないビットを入力し、PARを下げるための符号語vをビタビアルゴリズムによって探索する。このジェネレータにおいて、PARを下げるためのメトリック計算が行われる。   In FIG. 3, the lower 2 bits of the information code are passed through the TCM coder 4 and encoded by trellis coding modulation, and the upper 2 bits are passed through the inverse syndrome 2 for shaping. The generator 1 inputs the bit output encoded through the TCM coder 4, the bit output through the inverse syndrome 2, and any non-encoded bits, and uses the Viterbi algorithm to generate a codeword v for lowering the PAR. Explore. In this generator, a metric calculation is performed to lower the PAR.

ジェネレータ1で生成された符号語vを、インバースシンドローム2からの出力にmodulo-2で加算し、TCM−QAMマッピング器3AによってTCM−QAMのコンスタレーションにマッピングする。   The codeword v generated by the generator 1 is added modulo-2 to the output from the inverse syndrome 2, and is mapped to a TCM-QAM constellation by the TCM-QAM mapper 3A.

なお、図3中の破線は128QAMと256QAMの場合に必要となるビットであり、直接マッピングされるビットを表している。また、32QAMにおいてはTCMコーダー4による符号化ビットを1ビットとして対応する。また、16QAMについてはビット数が足りないため、このトレリスシェイピングとTCM(トレリス符号化変調)との組み合わせは適用できない。   Note that the broken lines in FIG. 3 are bits necessary for 128 QAM and 256 QAM, and represent directly mapped bits. In 32QAM, the encoded bit by the TCM coder 4 is handled as 1 bit. Further, since the number of bits is insufficient for 16QAM, this combination of trellis shaping and TCM (trellis coded modulation) cannot be applied.

シェイピングによって1ビットの冗長度が付加され、また、TCMによって1ビットの冗長度が付加されるため、合計2ビットの冗長度が付加さることになる。   Since 1-bit redundancy is added by shaping and 1-bit redundancy is added by TCM, a total of 2-bit redundancy is added.

全体の情報レートは、
Rt(M)=Rs(M)−1=log2(M/2)−1
=log2(M/4)=R(M/4) …(9)
となり、M/4−QAMのものと等しいが、レート2/3のエンコーダで集合分割(セットパーテショニング)が3回行われることを考慮すると、MSEDは
MSEDt(M)≒4MSED(M/4)
=MSED(M) …(10)
となるため、誤り率特性においてロスなしでPARの低減が可能である。
The overall information rate is
Rt (M) = Rs (M) -1 = log 2 (M / 2) -1
= Log 2 (M / 4) = R (M / 4) (9)
MSED is equal to that of M / 4-QAM, but considering that set partitioning is performed three times with a rate 2/3 encoder, MSED is MSEDt (M) ≈4MSED (M / 4)
= MSED (M) (10)
Therefore, it is possible to reduce PAR without any loss in error rate characteristics.

まお、図3に示す構成では、シェイピングに際し1ビットの冗長度が付加される。これに対して、図4に示すmulti-dimensionalトレリスシェイピングの構成によれば、複数のシンボルを同時にシェイピングすることができ、冗長度を半分にすることができる。なお、図4は2シンボルの場合を示しているが、3ビット以上についても同様とすることができる。なお、インバースシェイピングにおける構成に代えて、TCMコーダーにおいてmulti-dimensionalな構成とすることも可能である。   In the configuration shown in FIG. 3, 1-bit redundancy is added during shaping. On the other hand, according to the configuration of multi-dimensional trellis shaping shown in FIG. 4, a plurality of symbols can be simultaneously shaped, and the redundancy can be halved. Although FIG. 4 shows the case of 2 symbols, the same can be applied to 3 bits or more. Note that a multi-dimensional configuration can be used in the TCM coder instead of the configuration in inverse shaping.

次に、PARを低減するためのビタビアルゴリズムの構成およびメトリックについて説明する。   Next, the configuration and metrics of the Viterbi algorithm for reducing PAR will be described.

本発明ではピーク電力の低減を目的としているため、離散的なシンボル点ではなく、連続的な信号波形を用いることによって、トレリスの1本の枝に関連づけてメトリックを求める。   Since the present invention aims to reduce peak power, a metric is obtained in association with one branch of a trellis by using a continuous signal waveform instead of discrete symbol points.

図5(a)、(b)は平均電力の削減を目的とする場合のトレリスと、シンボルとの関係を模式的に示している。ここで、トレリスの1本の枝は、QAMのコンスタレーションにおいて離散した各シンボル点と対応している。   FIGS. 5A and 5B schematically show the relationship between a trellis and symbols for the purpose of reducing average power. Here, one branch of the trellis corresponds to each discrete symbol point in the QAM constellation.

これに対して、図5(c)、(d)はピーク電力の削減を目的とする場合のトレリスと、シンボルとの関係を模式的に示している。ここでは、フィルタを通過した後の信号が対象となるため、トレリスの1本の枝に対して、QAMのコンスタレーションにおいて連続的な波形を対応付ける必要がある。   On the other hand, FIGS. 5C and 5D schematically show the relationship between a trellis and symbols for the purpose of reducing peak power. Here, since the signal after passing through the filter is an object, it is necessary to associate a continuous waveform in one QAM constellation with one branch of the trellis.

離散のシンボル点ではなく、連続した信号波形によってメトリック計算を行うために、以下の方法によって連続した信号波形を取得する。   In order to perform metric calculation using continuous signal waveforms instead of discrete symbol points, continuous signal waveforms are acquired by the following method.

まず,トレリスにおいて一時点前の出力を保持する。この一時点前の出力と現時点のシンボルの2つのパルスの畳み込み演算を行うことによって、連続する信号波形が得られる。この信号波形は、部分的な波形(部分波形)となる。図6(a)は、このときの2つのシンボルに対応するパルスのインパルス応答と、これらのインパルス応答をフィルタに通して得られる部分波形例を示している。   First, the output before the temporary point is held in the trellis. A continuous signal waveform can be obtained by performing a convolution operation of two pulses of the output before the temporary point and the current symbol. This signal waveform is a partial waveform (partial waveform). FIG. 6A shows an impulse response of a pulse corresponding to the two symbols at this time, and a partial waveform example obtained by passing these impulse responses through a filter.

図7(a)は、現時点のシンボルと一時点前のシンボルを取得する回路例を示している。図7(a)において、シェイピング符号として
Gs=[1+D2 1+D+D2] …(11)
を用いる場合には、現時点のシンボルを取得する回路は、2つの遅延器を構成するメモリ(レジスタ)11a,11bと加算器12a,12bによって構成することができる。一時点前のシンボルを取得する回路は、上記回路にメモリ(レジスタ)11cを付加し、加算器12c,12dから出力する。これにより、一時点前の出力は、
DGs=D[1+D2 1+D+D2
=[D+D3 D+D2+D3] …(12)
で与えられる。
FIG. 7A shows a circuit example for acquiring the current symbol and the symbol before the temporary point. In FIG. 7A, as a shaping code, Gs = [1 + D 2 1 + D + D 2 ] (11)
, A circuit for acquiring a current symbol can be configured by memories (registers) 11a and 11b and adders 12a and 12b that constitute two delay units. A circuit for acquiring a symbol before one point in time adds a memory (register) 11c to the above circuit and outputs it from the adders 12c and 12d. As a result, the output before the temporary point is
DGs = D [1 + D 2 1 + D + D 2 ]
= [D + D 3 D + D 2 + D 3 ] (12)
Given in.

ただし、一時点前の出力はトレリス上でブランチメトリックを計算するためだけに必要であり、符号語を出力する際には必要としない。   However, the output before the temporary point is necessary only for calculating the branch metric on the trellis, and is not necessary when outputting the codeword.

なお、図6(a),(b)で示すインパルス応答および部分波形例は模式的に示すものである。   The impulse responses and partial waveform examples shown in FIGS. 6A and 6B are schematically shown.

実際の信号波形は、すべてのシンボルのインパルス応答を畳み込んだものであり、2つのシンボルだけから求めた部分波形には不正確さが含まれる。そこで、畳み込み演算に用いる信号数を増やすことで部分波形の正確さを高めることができる。図7(b)は3つの連続するシンボルから部分波形を求める構成例を示している。また、図6(b)に示すように、4つの連続するシンボルから部分波形を求めることによって、より正確なものが得られる。ただし、この4つの連続するシンボルから部分波形を求めるためには、さらに2つのメモリを付加し、合計で3つメモリを追加する必要があり、ビタビアルゴリズムの計算量が増大する。   The actual signal waveform is a convolution of the impulse responses of all symbols, and inaccuracy is included in the partial waveform obtained from only two symbols. Therefore, the accuracy of the partial waveform can be increased by increasing the number of signals used for the convolution calculation. FIG. 7B shows a configuration example in which a partial waveform is obtained from three consecutive symbols. Further, as shown in FIG. 6B, a more accurate one can be obtained by obtaining a partial waveform from four consecutive symbols. However, in order to obtain a partial waveform from these four consecutive symbols, it is necessary to add two more memories and add a total of three memories, which increases the amount of calculation of the Viterbi algorithm.

図8は、2出力を保持するようにメモリを追加してシェイピング用の畳み込み符号を得る構成と、部分波形を得る構成を示している。   FIG. 8 shows a configuration for obtaining a convolutional code for shaping by adding a memory so as to hold two outputs, and a configuration for obtaining a partial waveform.

次に、符号化探索メトリックについて説明する。   Next, the coding search metric will be described.

はじめに、ピーク電力を増大可能性のあるシンボルの選択を回避するために、ブランチメトリックの値の無限大を付与する点について説明する。   First, in order to avoid selection of a symbol that may increase the peak power, a point where an infinite branch metric value is given will be described.

QAMは正方形または十字形のコンスタレーションをしており、円形のコンスタレーションに比べるてピーク電力が大きいと考えられる。そこで、部分波形を用いてメトリックを演算する前に、このピーク電力を大きくする可能性のあるシンボルについて選択されないように設定する。   QAM has a square or cross-shaped constellation, and is considered to have a higher peak power than a circular constellation. Therefore, before calculating a metric using a partial waveform, a setting is made so that symbols that may increase this peak power are not selected.

図9において、QAMコンスタレーションにおいて、角に位置するシンボルの出現を抑制して、円形に近づける。このために、半径γsの円の外側に位置するシンボルのブランチメトリックを無限大とし、角部のシンボルの出現確率を0とする。トレリスにおけるパスがそこで必ず消去されるので,角の出現が完全に抑えられる。   In FIG. 9, in the QAM constellation, the appearance of symbols located at corners is suppressed to make it closer to a circle. For this purpose, the branch metric of the symbol located outside the circle of radius γs is set to infinity, and the appearance probability of the symbol at the corner is set to zero. The path in the trellis is always erased there, so the appearance of corners is completely suppressed.

次に、現在のシンボル及び一時点前のシンボルが共に円の内部に位置する場合には、以下のプロセスでメトリック(遷移メトリック)を与え、さらにPARを低減する。   Next, when both the current symbol and the symbol before the temporary point are located inside the circle, a metric (transition metric) is given by the following process, and PAR is further reduced.

ピーク電力は瞬時電力のばらつきと関連性があると考えられる。例えば、FSK、MSKなどの定包絡線信号は瞬時電力の分散が0であり、それゆえPARも0[dB]であり、優れたピーク電力特性を持つ。   Peak power is considered to be related to variations in instantaneous power. For example, constant envelope signals such as FSK and MSK have zero instantaneous power dispersion, and therefore PAR is also 0 [dB], and have excellent peak power characteristics.

そこで、本発明のメトリックは、瞬時電力の分散を最小にするメトリックを用いる。このメトリックは、事前に基準となる電力Pref(参照電力と呼ぶ)を定め、前記した部分波形の2乗値(つまり瞬時電力)とPrefとの統計的モーメントを求め,これをメトリックとする。   Therefore, the metric of the present invention uses a metric that minimizes the dispersion of instantaneous power. For this metric, a reference power Pref (referred to as reference power) is determined in advance, and a square moment (that is, instantaneous power) of the partial waveform described above and a statistical moment between Pref are obtained and used as a metric.

シェイピングされないビットui,ujが与えられているもとで、状態Siから状態Sjヘの遷移に対するメトリックを
と定義する。ここでβはモーメントの次数、Nsはオーバーサンプリング数である。係数の1/Nsは、正規化のための因子であり、実際の計算においては省略しても問題は無い。
Given the unshaped bits ui, uj, the metric for the transition from state Si to state Sj is
It is defined as Here, β is the moment order, and Ns is the oversampling number. 1 / Ns of the coefficient is a factor for normalization, and there is no problem even if it is omitted in the actual calculation.

複素信号Si,j(k)はui,ujのもとで、状態Si→状態Sjという遷移により生じる部分波形のk番目のサンプリング点である。フィルタのインパルス応答をh(n)とすると、
Si,j(k)=Ai・h(k)+Aj・h(Ns−k)
k=0,1,…,Ns …(15)
と表すこともできる。ここで、Aiは、Si,uiにに対応する複素シンボル点である。
The complex signal Si, j (k) is the kth sampling point of the partial waveform generated by the transition from state Si to state Sj under ui, uj. If the impulse response of the filter is h (n),
Si, j (k) = Ai · h (k) + Aj · h (Ns−k)
k = 0, 1,..., Ns (15)
It can also be expressed as Here, Ai is a complex symbol point corresponding to Si, ui.

なお、式(12)や式(14)のように畳み込み演算やモーメント演算は、あらかじめ計算しておきルックアップテーブルを用いることで、計算量を削減することができる。   Note that the calculation amount can be reduced by calculating the convolution calculation and the moment calculation in advance as in Expression (12) and Expression (14) and using a lookup table.

また、Prefを調整することで,PARだけでなく平均電力を低減することができる。   Further, by adjusting Pref, not only PAR but also average power can be reduced.

図10(a)、(b)は、Prefを信号の最大値を超えない所定値に調整することで、ピーク電力を低減する。なお、図9(b)に示す状態は、図10(a)の状態からシェイピングによってピーク電力を低減した状態を示している。   10A and 10B, the peak power is reduced by adjusting Pref to a predetermined value that does not exceed the maximum value of the signal. Note that the state shown in FIG. 9B shows a state in which the peak power is reduced by shaping from the state shown in FIG.

また、平均電力を低減する場合には、例えば、式(14)においてβ=1,Pref=0とすると、
となる。これはオーバーサンプリングされた信号に対して、平均電力のシェイピングを行っていることに等しい。図10(c)、(d)は、Prefを0に調整することで、平均電力を低減する。なお、図10(d)に示す状態は、図10(c)の状態からシェイピングによって平均電力を低減した状態を示している。
Further, when reducing the average power, for example, if β = 1 and Pref = 0 in the equation (14),
It becomes. This is equivalent to shaping the average power for the oversampled signal. 10C and 10D, the average power is reduced by adjusting Pref to zero. The state shown in FIG. 10D shows a state in which the average power is reduced by shaping from the state shown in FIG.

また、Prefを信号の最大値を上回るように十分大きい値に設定した場合には、
となり、ピーク電力のみをシェイピングすることになる。
Also, if Pref is set to a sufficiently large value to exceed the maximum value of the signal,
Thus, only the peak power is shaped.

図10(e)、(f)は、Prefを信号の最大値を上回る値に調整することで、ピーク電力のみをシェイピングする。なお、図10(f)に示す状態は、図10(e)の状態からシェイピングした状態を示している。   10E and 10F, only the peak power is shaped by adjusting Pref to a value exceeding the maximum value of the signal. Note that the state shown in FIG. 10F shows a state that is shaped from the state shown in FIG.

このようにPrefを増減することで、ピーク電力と平均電力の間のトレードオフを行うことができ、両電力間に関係を調整することができる。   By increasing / decreasing Pref in this way, a trade-off between peak power and average power can be performed, and the relationship between both powers can be adjusted.

遷移メトリックが最も小さくなるシェイピング符号の選択は、計算機探索によって行うことができる。なお、受信側のシンドロームにおいてバースト誤りが生じるため、ピーク電力の抑制が同等であれば、対応するシンドロームができるだけ簡素であるものを選ぶ。   The selection of the shaping code with the smallest transition metric can be performed by computer search. Since burst errors occur in the syndrome on the receiving side, if the suppression of peak power is the same, the corresponding syndrome is selected as simple as possible.

次に、マルコフ過程に基づくMAP復号について説明する。シェイピングを施すことにより、シンボル点の遷移確率が一様でなくなり、情報源がマルコフ情報源になるため現時点のシンボルの生起確率は、一時点前のシンボル点に依存する。   Next, MAP decoding based on the Markov process will be described. By applying shaping, the transition probability of the symbol points becomes non-uniform and the information source becomes a Markov information source, so the occurrence probability of the current symbol depends on the symbol point before the temporary point.

そこで、復号にシンボル点の生起確率を利用するMAP復号を用いることにより、誤り率を改善することができる。   Therefore, the error rate can be improved by using MAP decoding using the occurrence probability of symbol points for decoding.

MAP復号は、複素受信点rを受信したとき、事後確率P(sm|r)が最大になるシンボル点smを選ぶという復号法であり、mについてmaxP(sm|r)を計算する。   MAP decoding is a decoding method in which when a complex reception point r is received, a symbol point sm that maximizes the posterior probability P (sm | r) is selected, and maxP (sm | r) is calculated for m.

ベイズの定理を用いると、maxP(sm|r)は、
maxP(sm|r)=maxP(r|sm)P(sm) …(18)
となり、AWGN(白色ガウス雑音)では、N0を雑音電力として、最大化を求めると、
maxP(sm|r)=min[(r−sm)2−N0llnP(sm)] …(19)
が得られる。
Using Bayes' theorem, maxP (sm | r) is
maxP (sm | r) = maxP (r | sm) P (sm) (18)
In AWGN (white Gaussian noise), N 0 is the noise power and maximization is obtained.
maxP (sm | r) = min [(r−sm) 2 −N 0 llnP (sm)] (19)
Is obtained.

なお、受信側ではN0の推定が必要になる。 Note that N 0 needs to be estimated on the receiving side.

シンボルsmの生起確率P(sm)は、マルコフ過程に基づき、一時点前の事後確率P(n-1)(sm|r)から次のように求められる。 The occurrence probability P (sm) of the symbol sm is obtained from the posterior probability P (n-1) (sm | r) before the temporary point based on the Markov process as follows.

ここで、P(sm|si)は、SiからSsmへの遷移確率であり、計算機シミュレーションで求めることができる。   Here, P (sm | si) is a transition probability from Si to Ssm, and can be obtained by computer simulation.

上記説明では、QAMについて示しているが、PSKの場合についても適用することができる。図11は、PSKに適用したときのメトリックの例を説明するための図である。   In the above description, QAM is shown, but the present invention can also be applied to PSK. FIG. 11 is a diagram for explaining an example of a metric when applied to PSK.

この場合の第1のメトリックは、ピーク電力と電力分布のばらつきとの関連性に基づいて、電力分布のばらつきを表すモーメントをメトリックとする。図11(a)は、1で表される正規化値からの電力分布のばらつきを示している。このメトリックは
metric≡(p−1)β …(21)
で定義される。βはモーメントの次数。
In this case, the first metric uses a moment representing the variation in the power distribution as the metric based on the relationship between the peak power and the variation in the power distribution. FIG. 11A shows the variation in power distribution from the normalized value represented by 1. This metric is
metric≡ (p−1) β (21)
Defined by β is the moment order.

また、第2のメトリックは、リミッタモデルに対するものであり、リミッタで失われる電力を最小とするものである。   The second metric is for the limiter model and minimizes the power lost in the limiter.

このメトリックは、
metric≡p(p>pmax)
0(その他) …(22)
で表される。図11(b)はこのときの入出力関係を示し、図11(c)はメトリック例を示している。
This metric is
metric≡p (p> pmax)
0 (others) (22)
It is represented by FIG. 11B shows the input / output relationship at this time, and FIG. 11C shows an example of a metric.

以下、計算機シミュレーションによる本発明のシミュレーション結果について説明する。   Hereinafter, simulation results of the present invention by computer simulation will be described.

PARはピーク電力と平均電力の比で定義されており、送信系列の長さTに依存する。ここでは、Tに依存しない評価を行うため、正規化電力の累積分布補関数(CCDF:Complementary Cumulative Distribution Function)を評価に用いる。   PAR is defined by the ratio of peak power to average power and depends on the length T of the transmission sequence. Here, in order to perform the evaluation independent of T, a normalized distribution cumulative distribution function (CCDF: Complementary Cumulative Distribution Function) is used for the evaluation.

正規化電力とは電力の瞬時値を平均電力で割った値として定義され、
η(t)≡|s(t)|2/Pav
また、累積分布補関数F(x)はη(t)がある値を超える確率で、
F(x)=Prob[η(t)>x]
と表される。
Normalized power is defined as the instantaneous value of power divided by the average power,
η (t) ≡ | s (t) | 2 / Pav
Also, the cumulative distribution complementary function F (x) is a probability that η (t) exceeds a certain value,
F (x) = Prob [η (t)> x]
It is expressed.

はじめに、正規化電力特性について説明する。   First, the normalized power characteristic will be described.

参照電力の変化による特性の変化を64QAMを代表として図12に示す。コサインロールオフフィルタはロールオフ係数α=0.4のものを用いる。以後,特に断らない限り0.4とする。また、符号およびrは表1に示すものを用いている。なお、これらの符号は拘束長K=3における最適なものである。   Changes in characteristics due to changes in the reference power are shown in FIG. 12 with 64QAM as a representative. A cosine roll-off filter having a roll-off coefficient α = 0.4 is used. Hereinafter, 0.4 unless otherwise specified. The symbols and r shown in Table 1 are used. These codes are optimum for the constraint length K = 3.

図12は、参照電力の上昇によって平均電力が上昇することを示している。また,モーメントの次数βを大きくするほどPrefが大きいところと小さいところで変化が緩やかになっているのが分かる。Prefが波形の最小値より低い場合、モーメントの次数が大きいほど変化の激しい波形を見ることになり、それによって生じた大きなピークをさけるために、平均電力が上がる作用がある考えられる。Prefが波形の最大値より高い場合はこの逆である。   FIG. 12 shows that the average power increases as the reference power increases. It can also be seen that as the moment order β is increased, the change is more gradual where Pref is larger and smaller. When Pref is lower than the minimum value of the waveform, the waveform changes more rapidly as the order of the moment increases, and it is considered that the average power is increased in order to avoid a large peak caused by the waveform. The reverse is true when Pref is higher than the maximum value of the waveform.

図13にはβ=2の場合について、参照電力を変化させた場合の正規化電力特性を示している。Prefの上昇で正規化電力が全体的に小さくなってくることがわかる。このように、参照電力の増減により平均電力とPARのトレードオフが可能となる。比較的特性の良いパワーアンプを用いる場合は、Prefを低く設定するなど、このパラメータを増減させることで簡単に特性を設定することができる。   FIG. 13 shows the normalized power characteristics when the reference power is changed for β = 2. It can be seen that the normalized power generally decreases as Pref increases. As described above, the average power and the PAR can be traded off by increasing or decreasing the reference power. When using a power amplifier having relatively good characteristics, the characteristics can be easily set by increasing or decreasing this parameter, such as setting Pref low.

図14は平均電カー定の条件の下で,βによる正規化電力の特性の変化を示したものである。図14中のA,B,C,Dは、図12におけるA,B,C,Dを示している。A,B点などの平均電力が低いところでは、βが大きいほどやや特性が良いことを示している。この2つの点ではβ=6以上でもこれ以上は改善されない。C点ではβ=20とした場合にβ=6よりもさらに良好な特性を得ることができる。βが大きいほど変化の激しい波形を見ることになるため、振幅のばらつきを抑える作用が大きいためであると考えられる。しかしながら、D点のように平均電力が大きくなるとβによる影響は見られない。   FIG. 14 shows the change in the characteristic of the normalized power due to β under the condition of the average electric car constant. A, B, C, and D in FIG. 14 indicate A, B, C, and D in FIG. When the average power is low, such as at points A and B, the larger the β, the better the characteristics. In these two points, even if β = 6 or more, no further improvement is achieved. At point C, better characteristics than β = 6 can be obtained when β = 20. This is probably because the larger the β is, the more rapidly changing the waveform is seen, and the greater the effect of suppressing variations in amplitude. However, when the average power increases as at point D, the effect of β is not seen.

次に、β=2と表2に示す値を用いて、最も良好なPARについて説明する。   Next, the best PAR will be described using β = 2 and the values shown in Table 2.

なお、先述したように、16QAMではTCMとの組み合わせを用いることはできないが、比較参考とするためにすべてのビットをシェイピングした結果を示す。また,QAMコンスタレーションの平均電力が1になるように正規化されているとしてrsを表記する。   As described above, the combination with TCM cannot be used in 16QAM, but the result of shaping all bits for comparison purposes is shown. In addition, rs is described as being normalized so that the average power of the QAM constellation is 1.

以下、図15から図19のQAMについてべ一スバンド波形の一例を示す。なお、図15は16QAMのベースバンド波形であり、図16は32QAMのベースバンド波形であり、図17は64QAMのベースバンド波形であり、図18は128QAMのベースバンド波形であり、図19は256QAMのベースバンド波形である。   In the following, an example of a baseband waveform is shown for the QAM of FIGS. 15 shows a 16QAM baseband waveform, FIG. 16 shows a 32QAM baseband waveform, FIG. 17 shows a 64QAM baseband waveform, FIG. 18 shows a 128QAM baseband waveform, and FIG. 19 shows 256QAM. This is a baseband waveform.

各図において、左側の図は従来のQAMを示し、右側の図は本発明のによるQAMである。各図において、QAMコンスタレーションの角付近が消去され、原点付近を通る遷移が大幅に減少していることが観察される。   In each figure, the left figure shows a conventional QAM, and the right figure shows a QAM according to the present invention. In each figure, it is observed that the vicinity of the corner of the QAM constellation is eliminated and the transition through the vicinity of the origin is greatly reduced.

次に、正規化電力特性について示す。   Next, normalized power characteristics will be described.

図20にシェイピングを施していないものと、シェイピングを施したものの正規化電力累積分布補関数を示す。図からわかるように、シェイピングを施すことによって,16,64,256QAMの正方形コンスタレーションでは2.5[dB]前後のゲインが得られる。また、32,128QAMの十字形コンスタレーションでは正方形コンスタレーションほどのゲインは見られない。1シンボルあたりの情報ビットが同じもの同士で評価を行うと、16QAM−64QAMで1.6[dB]のゲイン,32QAM−128QAMで1.1[dB],64QAM−256QAMで2.0[dB]のゲインが得られる。   FIG. 20 shows the normalized power cumulative distribution complement function of the case without shaping and the shape with shaping. As can be seen from the figure, by applying shaping, a gain of around 2.5 [dB] can be obtained in a 16, 64, 256 QAM square constellation. Further, in the 32,128QAM cross constellation, the gain as high as the square constellation is not seen. When evaluation is performed with the same information bits per symbol, the gain is 1.6 [dB] for 16QAM-64QAM, 1.1 [dB] for 32QAM-128QAM, and 2.0 [dB] for 64QAM-256QAM. Gain of.

図21にシェイピング符号の拘束長による特性の変化を示す。図から拘束長を大きくしても特性はあまり良くならないことが確認される。   FIG. 21 shows changes in characteristics depending on the constraint length of the shaping code. From the figure, it is confirmed that the characteristics do not improve much even if the constraint length is increased.

また、図22は64QAMにおいて、multi-dimensionalシェイピングをした際の特性を示す。multi-dimensionalでは複数のシンボルを一度にシェイピングしなければならないため、コントロール能力が低下し、そのままのrsを用いると、トレリス上のすべてのパスがカットされてしまう。よって、表3に示すようにrsを変化させて対応する。   FIG. 22 shows characteristics when multi-dimensional shaping is performed in 64QAM. In multi-dimensional, since a plurality of symbols must be shaped at a time, the control ability is reduced, and if rs is used as it is, all paths on the trellis are cut. Therefore, it corresponds by changing rs as shown in Table 3.

冗長度を減らせる代わりに、特性が悪化していく様子が観察される。   Instead of reducing the redundancy, it is observed that the characteristics deteriorate.

次に、ピーク電力と平均電力とのトレードオフについて説明する。表1は、参照電力の調整による、ピーク電力と平均電力の削減量のシミュレーション結果を示している。なお、この例は64QAMの例である。   Next, a trade-off between peak power and average power will be described. Table 1 shows a simulation result of the reduction amount of the peak power and the average power by adjusting the reference power. This example is an example of 64QAM.

表1のシミュレーション結果は、参照電力Prefの調整によって平均電力の低減とピーク電力の低減の間でトレードオフが可能であることを示している。なお、表中のピーク電力は、上記した累積分布補関数F(x)において、F(x)=10−6を満たす正規化電力xを表している。   The simulation results in Table 1 show that a trade-off is possible between the reduction of average power and the reduction of peak power by adjusting the reference power Pref. The peak power in the table represents the normalized power x that satisfies F (x) = 10−6 in the above-described cumulative distribution complementary function F (x).

Prefが小さい領域では、平均電力が著しく低下するのに対して、ピーク電力はシェイピングなしの場合よりも大きくなる。一方、Prefが大きい領域では、平均電力は1を上回る程度であるにもかかわらず、ピーク電力の大きな削減が可能である。また、Pref=0.7付近では、平均電力とピーク電力を共に削減することができる。   In a region where Pref is small, the average power is remarkably reduced, whereas the peak power is larger than that without shaping. On the other hand, in the region where Pref is large, the peak power can be greatly reduced even though the average power is higher than 1. Further, in the vicinity of Pref = 0.7, both the average power and the peak power can be reduced.

また、図23に伝送レート(通信路容量)に対するピーク電力を示す。図23によれば、従来技術(図中の“×”印、“□”印、“△”印で示す)と比較して、伝送レート(通信路容量)に対するピーク電力の低下量が向上していることを示している。   FIG. 23 shows the peak power with respect to the transmission rate (communication path capacity). According to FIG. 23, the amount of reduction in peak power with respect to the transmission rate (communication path capacity) is improved as compared with the prior art (indicated by “x” mark, “□” mark, “△” mark in the figure). It shows that.

次に、メモリの付加について説明する。2つのメモリ(合計で3つのメモリ)を付加することでより正確な部分波形が得られる。   Next, addition of memory will be described. By adding two memories (three memories in total), a more accurate partial waveform can be obtained.

図24は256QAMにおいて、メモリ数を増やしたときの特性の変化を示している。α=0.4の場合、メモリが多い方がやや曲線が急峻になり、3.6[dB]付近までは劣っているが、それ以降は逆転し良好となる。また、α=0、1の場合は,6.2[dB]付近で逆転することを示している。   FIG. 24 shows a change in characteristics when the number of memories is increased in 256QAM. When α = 0.4, the curve with a larger amount of memory is slightly steeper and inferior to near 3.6 [dB], but after that it is reversed and becomes better. Further, when α = 0, 1, it indicates that the rotation is reversed in the vicinity of 6.2 [dB].

また、256QAMに対して、前後2つのシンボルを考慮して求めた波形を用いた場合には、表5に示すように、ピーク電力を低減させることができる。   In addition, when a waveform obtained in consideration of two symbols before and after is used for 256QAM, peak power can be reduced as shown in Table 5.

次に、AWGN通信路におけるBER特性について説明する。図25にAWGN通信路におけるBER特性を示す。   Next, the BER characteristic in the AWGN communication path will be described. FIG. 25 shows the BER characteristics in the AWGN communication path.

前記したように、3回集合分割が行われる場合には、漸近的に64QAMが16QAMの誤り率を下回る。これに対して、図26に示す1ビット目がそのまま出力される符号化器を用いた場合には、集合分割は実質2回しか行われない。したがって、この64QAMは従来の16QAMと同じMSEDを持つ。シミュレーション結果から、本発明の64QAMは従来の16QAMに漸近していくことが観察される。誤り率10−5においても,64QAMの方がやや悪い程度である。   As described above, when the set division is performed three times, 64QAM asymptotically falls below the error rate of 16QAM. On the other hand, when the encoder that outputs the first bit shown in FIG. 26 is used as it is, the set division is performed only twice. Therefore, this 64QAM has the same MSED as the conventional 16QAM. From the simulation results, it can be observed that the 64QAM of the present invention gradually approaches the conventional 16QAM. Even at an error rate of 10-5, 64QAM is slightly worse.

本例は、最も単純なTCMを用いたシミュレーションの場合であるが、状態数の多いTCMを使うことによって16QAMを上回ることも想定される。また、PAR特性はやや悪くなるが,Prefを下げて平均電力も低減できるようにすれば、MSEDの上昇によるBERの改善が可能である。   This example is the case of the simulation using the simplest TCM, but it is also assumed that 16QAM is exceeded by using a TCM with a large number of states. Further, although the PAR characteristics are slightly deteriorated, the BER can be improved by increasing the MSED if the average power can be reduced by lowering the Pref.

次に、MAP復号を用いた場合について説明する。   Next, a case where MAP decoding is used will be described.

図27に示す図は、計算機シミュレーションによる測定によって態遷移確率行列を求め、N0は受信側で正確に推定できるという仮定のもとで求めたBER特性である。大きな改善は見られないが、Eb/N0の増加でゲインが小さくなっていくことが観察される。これは式(19)において、N0が小さくなるとP(sm)に対する依存度が低くなると考えられる。しかし、64QAMの場合,7[dB]付近では1[dB]ほどのゲインが存在している。つまり、低いSN比において特性曲線が大きく変化するような強力な符号を用いれば、最終的に1[dB]ほどのゲインが生じると予想される。 FIG. 27 shows a BER characteristic obtained under the assumption that a state transition probability matrix is obtained by measurement by computer simulation, and that N 0 can be accurately estimated on the receiving side. Although no significant improvement is observed, it is observed that the gain decreases as E b / N 0 increases. This is considered to be due to the fact that the dependence on P (sm) decreases as N 0 decreases in equation (19). However, in the case of 64QAM, a gain of about 1 [dB] exists near 7 [dB]. In other words, if a strong code that greatly changes the characteristic curve at a low S / N ratio is used, it is expected that a gain of about 1 [dB] will eventually be generated.

本発明のシングルキャリア変調の概略構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating schematic structure of the single carrier modulation of this invention. 本発明のメトリック値の設定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the setting of the metric value of this invention. 本発明のトレリスシェイピングとTCMとを組み合わせた構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example which combined the trellis shaping and TCM of this invention. トレリスシェイピングの構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of a trellis shaping. 平均電力およびピーク電力の削減を目的とする場合のトレリスとシンボルとの関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the trellis and symbol in the case of aiming at reduction of average electric power and peak electric power. 本発明の部分波形を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the partial waveform of this invention. 本発明の現時点のシンボルと一時点前のシンボルを取得する回路例を示す図である。It is a figure which shows the example of a circuit which acquires the present symbol and the symbol before a temporary point of this invention. 本発明のシェイピング用の畳み込み符号を得る構成と部分波形を得る構成を示す図である。It is a figure which shows the structure which obtains the convolutional code for shaping of this invention, and the structure which obtains a partial waveform. 本発明のQAMコンスタレーションにおいてブランチメトリックを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a branch metric in the QAM constellation of this invention. 本発明のPrefの調整による電力調整を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the electric power adjustment by adjustment of Pref of this invention. 本発明のPSKに適用したときのメトリックの例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the metric when it applies to PSK of this invention. 参照電力の変化による特性の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the characteristic by the change of reference electric power. 参照電力を変化させた場合の正規化電力特性を示す図である。It is a figure which shows the normalized power characteristic at the time of changing reference electric power. 平均電カー定の条件の下での正規化電力の特性の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the characteristic of the normalized electric power under the conditions of average electric car constant. QAMについてべ一スバンド波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a baseband waveform about QAM. QAMについてべ一スバンド波形の一例を示す図であるIt is a figure which shows an example of a baseband waveform about QAM. QAMについてべ一スバンド波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a baseband waveform about QAM. QAMについてべ一スバンド波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a baseband waveform about QAM. QAMについてべ一スバンド波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a baseband waveform about QAM. 正規化電力累積分布補関数を示す図である。It is a figure which shows a normalized electric power cumulative distribution complement function. シェイピング符号の拘束長による特性の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the characteristic by the constraint length of a shaping code. multi-dimensionalシェイピングをした際の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic at the time of performing multi-dimensional shaping. 伝送レート(通信路容量)に対するピーク電力を示す図である。It is a figure which shows the peak electric power with respect to a transmission rate (communication path capacity). メモリ数を増やしたときの特性の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the characteristic when the number of memories is increased. AWGN通信路におけるBER特性を示す図である。It is a figure which shows the BER characteristic in an AWGN communication path. 符号化器を示す図である。It is a figure which shows an encoder. 計算機シミュレーションによるBER特性を示す図である。It is a figure which shows the BER characteristic by computer simulation.

符号の説明Explanation of symbols

1 ジェネレータ
1a 部分波形演算部
1b メトリック演算部
1c トレースバック部
1d デコーダ
2 インバースシンドローム
3 マッピング器
3A TCM−QAMマッピング器
11 シンドローム
13 逆マッピング器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Generator 1a Partial waveform calculating part 1b Metric calculating part 1c Trace back part 1d Decoder 2 Inverse syndrome 3 Mapping unit 3A TCM-QAM mapping unit 11 Syndrome 13 Inverse mapping unit

Claims (24)

トレリスシェイピングによりシングルキャリアをQAM変調するシングルキャリア変調方法であり、
QAMマッピングにおいて、QAMコンスタレーションの中心から設定半径の範囲外に存在するシンボルに対して無限大と見なすに十分に大きなメトリック値を設定し、当該シンボルの出現確率を実質的に0とすることによりピーク電力を低減することを特徴とする、シングルキャリア変調方法。
A single carrier modulation method for QAM modulating a single carrier by trellis shaping,
In QAM mapping, by setting a sufficiently large metric value to be regarded as infinite for symbols existing outside the set radius range from the center of the QAM constellation, and making the appearance probability of the symbol substantially zero A single carrier modulation method characterized by reducing peak power.
トレリスシェイピングによりシングルキャリアをQAM変調するシングルキャリア変調方法であり、
QAMマッピングで得られるシンボル間の遷移に対する遷移メトリックを瞬時電力のばらつきにより定めることを特徴とする、シングルキャリア変調方法。
A single carrier modulation method for QAM modulating a single carrier by trellis shaping,
A single carrier modulation method characterized in that a transition metric for a transition between symbols obtained by QAM mapping is determined by variation in instantaneous power.
トレリスシェイピングによりシングルキャリアをQAM変調するシングルキャリア変調方法であり、
QAMマッピングにおいて、QAMコンスタレーションの中心から設定半径の範囲外に存在するシンボルに対して無限大と見なすに十分に大きなメトリック値を設定して当該シンボルの出現確率を実質的に0とし、
QAMマッピングで得られる前記設定半径の範囲内に存在するシンボルにおいて、シンボル間の遷移に対する遷移メトリックを瞬時電力のばらつきにより定めることを特徴とする、シングルキャリア変調方法。
A single carrier modulation method for QAM modulating a single carrier by trellis shaping,
In QAM mapping, a sufficiently large metric value is set for a symbol existing outside the set radius range from the center of the QAM constellation to make the appearance probability of the symbol substantially zero,
A single carrier modulation method, wherein a transition metric for a transition between symbols is determined by a variation in instantaneous power in symbols existing within a set radius range obtained by QAM mapping.
前記瞬時電力のばらつきにより定める遷移メトリックは、
離散的シンボルから連続信号を形成し、当該連続信号の信号波形から瞬時電力を算出し、当該瞬時電力の参照電力に対する統計的モーメントを求め、当該統計的モーメントを遷移メトリックとすることを特徴とする、請求項2又は3に記載のシングルキャリア変調方法。
The transition metric determined by the variation in instantaneous power is:
A continuous signal is formed from discrete symbols, instantaneous power is calculated from the signal waveform of the continuous signal, a statistical moment with respect to the reference power of the instantaneous power is obtained, and the statistical moment is used as a transition metric. The single carrier modulation method according to claim 2 or 3.
前記連続信号の信号波形をオーバーサンプリングした複素シンボルのサンプリング値を2乗して当該複素シンボル点の瞬時電力を算出し、当該瞬時電力と予め設定した参照電力との差分をモーメント次数でべき乗し、当該べき乗値をオーバーサンプリング数分累積した値を遷移メトリックとすることを特徴とする、請求項4に記載のシングルキャリア変調方法。   The instantaneous power of the complex symbol point is calculated by squaring the sampling value of the complex symbol obtained by oversampling the signal waveform of the continuous signal, and the difference between the instantaneous power and the preset reference power is raised to the power of the moment. The single carrier modulation method according to claim 4, wherein a value obtained by accumulating the power value for the number of oversamplings is used as a transition metric. 前記参照電力を、前記設定半径の範囲内に存在する複素シンボル点の瞬時電力の最大値以下に設定することにより、ピーク電力を低減することを特徴とする、請求項4又は5に記載のシングルキャリア変調方法。   6. The single power according to claim 4, wherein peak power is reduced by setting the reference power to be equal to or less than a maximum value of instantaneous power of complex symbol points existing within the range of the set radius. Carrier modulation method. 前記参照電力を0に設定することにより求めた遷移メトリックが最小となるようトレリスシェイピングを行うことにより平均電力を低減することを特徴とする、請求項4又は5に記載のシングルキャリア変調方法。   6. The single carrier modulation method according to claim 4, wherein the average power is reduced by performing trellis shaping so that a transition metric obtained by setting the reference power to 0 is minimized. 前記参照電力を、前記設定半径の範囲内に存在する複素シンボル点の瞬時電力の最大値と0との間で増減させ、当該参照電力により求めた遷移メトリックが最小となるようトレリスシェイピングを行うことにより、ピーク電力と平均電力との間の増減を調整することを特徴とする、請求項4又は5に記載のシングルキャリア変調方法。   The reference power is increased or decreased between the maximum value of the instantaneous power of complex symbol points existing within the set radius and 0, and trellis shaping is performed so that the transition metric obtained by the reference power is minimized. The single carrier modulation method according to claim 4, wherein an increase / decrease between the peak power and the average power is adjusted. 情報符号列の内でトレリスシェイピングを行わないビットの少なくとも一部をトレリス符号化変調し、
前記情報符号列の内でトレリス符号化変調を行わないビットの少なくとも一部をトレリスシェイピングし、
前記トレリス符号化変調した情報と、前記トレリスシェイピングした情報とをマッピング器によってTCM−QAMコンスタレーションでマッピングすることによって、誤り率を改善することを特徴とする、請求項1から8の何れか一つに記載のシングルキャリア変調方法。
Trellis code modulation of at least some of the bits of the information code sequence that are not to be trellis shaped,
Trellis shaping at least a part of the bits of the information code string that are not subjected to trellis coding modulation;
9. The error rate is improved by mapping the trellis-coded modulated information and the trellis-shaped information with a TCM-QAM constellation by a mapper. Single carrier modulation method as described in one.
前記符号化された情報の復号において、
当該情報のシンボル点において、一時点前の事後確率からシンボル点の生起確率を算出し、当該生起確率が最大となるシンボル点を選択することによって、前記トレリスシェイピングによりQAM変調されたシングルキャリアのシンボル点の生起確率を利用してMAP復号することを特徴とする、請求項1から9の何れか一つに記載のシングルキャリア変調方法。
In decoding the encoded information,
At the symbol point of the information, the occurrence probability of the symbol point is calculated from the posterior probability before the temporary point, and the symbol point having the maximum occurrence probability is selected, so that the single carrier symbol QAM modulated by the trellis shaping The single carrier modulation method according to claim 1, wherein MAP decoding is performed using a point occurrence probability.
前記遷移メトリックをテーブル化して備え、前記連続信号に基づいて当該テーブルから遷移メトリックを読み出すことを特徴とする、請求項4又は5に記載のシングルキャリア変調方法。   6. The single carrier modulation method according to claim 4, wherein the transition metric is provided in a table form, and the transition metric is read from the table based on the continuous signal. トレリスシェイピングによりシングルキャリアを多値PSK変調するシングルキャリア変調方法であり、
設定電力をメトリック値のリミッタとして設定し、設定電力を超える電力についてはその電力値をメトリック値とし、設定電力以下の電力については0をメトリック値とし、当該リミッタで失われる電力を最小とすることを特徴とする、シングルキャリア変調方法。
A single carrier modulation method for multi-level PSK modulation of a single carrier by trellis shaping,
Set power as a metric value limiter. For power exceeding the set power, use the power value as the metric value. For power below the set power, use 0 as the metric value, and minimize the power lost by the limiter. A single carrier modulation method.
トレリスシェイピングによりシングルキャリアをQAM変調するシングルキャリア変調装置であり、
情報系列のシェイピングを施すビットを符号化するインバースシンドロームと、
前記符号化したビットと、情報系列のシェイピングを施さないビットとに基づいて、ビタビアルゴリズムでメトリックを最小にする符号語を求めるジェネレータと、
前記符号化したビットに前記符号語を加算した情報を複素シンボル点にマッピングするマッピング器とを備え、
前記ジェネレータは、QAMコンスタレーションの中心から設定半径の範囲外に存在するシンボルに対して無限大と見なすに十分に大きなメトリック値を設定し、当該シンボルの出現確率を実質的に0とすることを特徴とする、シングルキャリア変調装置。
It is a single carrier modulation device that QAM modulates a single carrier by trellis shaping,
An inverse syndrome that encodes bits for shaping an information sequence;
A generator for determining a codeword that minimizes a metric with a Viterbi algorithm based on the encoded bits and bits that are not subjected to shaping of the information sequence;
A mapper for mapping information obtained by adding the codeword to the encoded bits to complex symbol points;
The generator sets a metric value sufficiently large to be considered infinite for a symbol that exists outside the set radius range from the center of the QAM constellation, and sets the appearance probability of the symbol to substantially zero. A single carrier modulation device.
トレリスシェイピングによりシングルキャリアをQAM変調するシングルキャリア変調装置であり、
情報系列のシェイピングを施すビットを符号化するインバースシンドロームと、
前記符号化したビットと、情報系列のシェイピングを施さないビットとに基づいて、ビタビアルゴリズムでメトリックを最小にする符号語を求めるジェネレータと、
前記符号化したビットに前記符号語を加算した情報を複素シンボル点にマッピングするマッピング器とを備え、
前記ジェネレータは、QAMマッピングで得られるシンボル間の遷移に対する遷移メトリックを瞬時電力のばらつきにより定めることを特徴とする、シングルキャリア変調装置。
It is a single carrier modulation device that QAM modulates a single carrier by trellis shaping,
An inverse syndrome that encodes bits for shaping an information sequence;
A generator for determining a codeword that minimizes a metric with a Viterbi algorithm based on the encoded bits and bits that are not subjected to shaping of the information sequence;
A mapper for mapping information obtained by adding the codeword to the encoded bits to complex symbol points;
The generator determines a transition metric for a transition between symbols obtained by QAM mapping based on variations in instantaneous power.
トレリスシェイピングによりシングルキャリアをQAM変調するシングルキャリア変調装置であり、
情報系列のシェイピングを施すビットを符号化するインバースシンドロームと、
前記符号化したビットと、情報系列のシェイピングを施さないビットとに基づいて、ビタビアルゴリズムでメトリックを最小にする符号語を求めるジェネレータと、
前記符号化したビットに前記符号語を加算した情報を複素シンボル点にマッピングするマッピング器とを備え、
前記ジェネレータは、QAMコンスタレーションの中心から設定半径の範囲外に存在するシンボルに対して無限大と見なすに十分に大きなメトリック値を設定し、当該シンボルの出現確率を実質的に0とし、
QAMマッピングで得られるシンボル間の遷移に対する遷移メトリックを瞬時電力のばらつきにより定めることを特徴とする、シングルキャリア変調装置。
It is a single carrier modulation device that QAM modulates a single carrier by trellis shaping,
An inverse syndrome that encodes bits for shaping an information sequence;
A generator for determining a codeword that minimizes a metric with a Viterbi algorithm based on the encoded bits and bits that are not subjected to shaping of the information sequence;
A mapper for mapping information obtained by adding the codeword to the encoded bits to complex symbol points;
The generator sets a metric value sufficiently large to be considered infinite for a symbol that is outside the set radius range from the center of the QAM constellation, and the appearance probability of the symbol is substantially zero.
A single carrier modulation device, characterized in that a transition metric for a transition between symbols obtained by QAM mapping is determined by variation in instantaneous power.
前記ジェネレータは、
情報系列のシェイピングを施す複数のビットを畳み込み演算によって連続信号を形成する部分波形演算部と、
前記連続信号の信号波形から瞬時電力を算出し、当該瞬時電力の参照電力に対する統計的モーメントを求め、当該統計的モーメントを遷移メトリックとするメトリック演算部と、
当該遷移メトリックを最小とするトレリスを求めるトレースバック部と、
前記トレリスから符号語を求めるデコーダとを備えることを特徴とする、請求項14又は15に記載のシングルキャリア変調装置。
The generator is
A partial waveform calculation unit that forms a continuous signal by convolution of a plurality of bits for shaping an information sequence;
Calculating a momentary power from the signal waveform of the continuous signal, obtaining a statistical moment with respect to the reference power of the instantaneous power, and a metric calculation unit using the statistical moment as a transition metric;
A traceback unit for obtaining a trellis that minimizes the transition metric;
16. The single carrier modulation device according to claim 14, further comprising a decoder that obtains a code word from the trellis.
前記ジェネレータのメトリック演算部は、
前記連続信号の信号波形をオーバーサンプリングした複素シンボルのサンプリング値を2乗して当該複素シンボル点の瞬時電力を算出し、当該瞬時電力と予め設定した参照電力との差分をモーメント次数でべき乗し、当該べき乗値をオーバーサンプリング数分累積した値を遷移メトリックとすることを特徴とする、請求項16に記載のシングルキャリア変調装置。
The metric calculation unit of the generator is
The instantaneous power of the complex symbol point is calculated by squaring the sampling value of the complex symbol obtained by oversampling the signal waveform of the continuous signal, and the difference between the instantaneous power and the preset reference power is raised to the power of the moment. The single carrier modulation device according to claim 16, wherein a value obtained by accumulating the power value for the number of oversamplings is used as a transition metric.
前記ジェネレータのメトリック演算部は、
前記参照電力を、前記設定半径の範囲内に存在する複素シンボル点の瞬時電力の最大値以下に設定することにより、ピーク電力を低減することを特徴とする、請求項16又は17に記載のシングルキャリア変調装置。
The metric calculation unit of the generator is
18. The single power according to claim 16, wherein peak power is reduced by setting the reference power to be equal to or less than a maximum value of instantaneous power of complex symbol points existing within the range of the set radius. Carrier modulation device.
前記ジェネレータのメトリック演算部は、
前記参照電力を0に設定することにより求めた遷移メトリックが最小となるようトレリスシェイピングを行うことにより平均電力を低減することを特徴とする、請求項16又は17に記載のシングルキャリア変調装置。
The metric calculation unit of the generator is
18. The single carrier modulation device according to claim 16, wherein the average power is reduced by performing trellis shaping so that a transition metric obtained by setting the reference power to 0 is minimized.
前記ジェネレータのメトリック演算部は、
前記参照電力を、前記設定半径の範囲内に存在する複素シンボル点の瞬時電力の最大値と0との間で増減させ、当該参照電力により求めた遷移メトリックが最小となるようトレリスシェイピングを行うことにより、ピーク電力と平均電力との間の増減を調整することを特徴とする、請求項16又は17に記載のシングルキャリア変調装置。
The metric calculation unit of the generator is
The reference power is increased or decreased between the maximum value of the instantaneous power of complex symbol points existing within the set radius and 0, and trellis shaping is performed so that the transition metric obtained by the reference power is minimized. The single carrier modulation device according to claim 16, wherein an increase / decrease between the peak power and the average power is adjusted by:
情報符号列の内でトレリスシェイピングを行わないビットの少なくとも一部をトレリス符号化変調するTCMコーダーを備え、
前記TCMコーダーによってトレリス符号化変調した情報と、前記インバースシンドロームでトレリスシェイピングした情報とをTCM−QAMもコンスタレーションでマッピングするTCM−QAMマッピング器とを備えることを特徴とする、請求項13から20の何れか一つに記載のシングルキャリア変調装置。
A TCM coder that trellis-code modulates at least some of the bits of the information code string that are not trellis-shaped;
The TCM-QAM mapper which maps the information trellis-coded and modulated by the TCM coder and the information trellis-shaped by the inverse syndrome by TCM-QAM using a constellation. 21 to 20 The single carrier modulation device according to any one of the above.
前記マッピング器から出力される情報からシンボル点を復号する逆マッピング器を備え、当該逆マッピング器は、一時点前の事後確率からシンボル点の生起確率を算出し、当該生起確率が最大となるシンボル点を選択することによって、前記トレリスシェイピングによりQAM変調されたシングルキャリアのシンボル点の生起確率を利用してMAP復号することを特徴とする、請求項13から21の何れか一つに記載のシングルキャリア変調装置。   A reverse mapper that decodes a symbol point from information output from the mapper, and the reverse mapper calculates a symbol point occurrence probability from a posterior probability before the temporary point, and a symbol that maximizes the occurrence probability The single point according to any one of claims 13 to 21, wherein by selecting a point, MAP decoding is performed using an occurrence probability of a symbol point of a single carrier that is QAM modulated by the trellis shaping. Carrier modulation device. 前記ジェネレータのメトリック演算部は、前記遷移メトリックをテーブル化して備え、前記連続信号に基づいて当該テーブルから遷移メトリックを読み出すことを特徴とする、請求項17又は18に記載のシングルキャリア変調装置。   19. The single carrier modulation device according to claim 17, wherein the metric calculation unit of the generator includes the transition metric as a table, and reads the transition metric from the table based on the continuous signal. トレリスシェイピングによりシングルキャリアを多値PSK変調するシングルキャリア変調装置であり、
設定電力をメトリック値のリミッタとして設定し、設定電力を超える電力についてはその電力値をメトリック値とし、設定電力以下の電力については0をメトリック値とし、当該リミッタで失われる電力を最小とすることを特徴とする、シングルキャリア変調装置。
It is a single carrier modulation device that multi-level PSK modulates a single carrier by trellis shaping,
Set power as a metric value limiter. For power exceeding the set power, use the power value as the metric value. For power below the set power, use 0 as the metric value, and minimize the power lost by the limiter. A single carrier modulation device.
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