JP2011130152A - Multi-value encoder and multi-value encoding method - Google Patents

Multi-value encoder and multi-value encoding method Download PDF

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友和 佐田
Hironori Nakae
宏典 中江
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-value encoder that avoids misrecognition of signal points (amplitude level) because of a transition shortage and a waveform distortion and performs high-efficient transmission without large-scale circuit. <P>SOLUTION: The multi-value encoder has a transition probability calculator which calculates the transition probability of bit patterns between adjacent time slots for a plurality of bit patterns that data is divided for every specified time slot, a mapping information generator which maps bit patterns to specified signal points so that the fluctuation of an amplitude level of multi-value signals becomes small based on the calculated transition probability and generates mapping information indicating the relationship between bit patterns and signal points, a packet generator which generates a packet that is composed of a header including mapping information and a data part including data, and a data modulator which modulates data included in the data part to specified signal points based on the mapping information. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、送信器と受信器との間でデータ通信するために用いられる多値符号化装置および多値符号化方法に関し、より特定的には、送受信するデータのビットパターンを所定の信号点にマッピングする多値符号化装置および多値符号化方法に関する。   The present invention relates to a multi-level encoding device and a multi-level encoding method used for data communication between a transmitter and a receiver, and more specifically, a bit pattern of data to be transmitted / received at a predetermined signal point. The present invention relates to a multi-level encoding apparatus and a multi-level encoding method for mapping to the above.

近年、送信器と受信器との間でデータを通信する際、より高効率なデータ通信を実現するために、多値符号化がさまざまな通信方式に導入されている。多値符号化は、複数のビットから構成されるビットパターンを異なる信号点にマッピングすることによって、伝送速度の高速化を図る方法である。多値符号化における多値数を増加すれば、1つの信号点に割り当てるビット数を増やすことができる。これにより、伝送効率を向上することができる。   In recent years, when data is communicated between a transmitter and a receiver, multi-level coding has been introduced into various communication schemes in order to realize more efficient data communication. Multi-level coding is a method for increasing the transmission speed by mapping bit patterns composed of a plurality of bits to different signal points. If the multi-level number in multi-level encoding is increased, the number of bits allocated to one signal point can be increased. Thereby, transmission efficiency can be improved.

しかし、限られた振幅レベルの範囲内で多値符号化を行う場合には、多値数に反比例して、信号点間距離が縮まってしまう。このため、多値符号化されたデータを復号する際に、信号点(振幅レベル)の識別誤りが生じるようになる。また、急激に振幅レベルが変動する場合には、信号波形の立上りおよび立下りに要する時間の不足(遷移不足)、および波形歪等の影響によって、さらに信号点(振幅レベル)の識別誤りが発生しやすくなる。その結果、データ通信における伝送誤りとなってしまう。   However, when multi-level encoding is performed within a limited amplitude level range, the distance between signal points is reduced in inverse proportion to the multi-level number. For this reason, when decoding multi-value encoded data, a signal point (amplitude level) identification error occurs. In addition, when the amplitude level fluctuates suddenly, signal point (amplitude level) identification errors further occur due to shortage of signal waveform rise and fall (insufficient transition) and waveform distortion. It becomes easy to do. As a result, a transmission error occurs in data communication.

そこで、特許文献1では、多値符号化される振幅レベルの遷移を、0または当該振幅レベルの上下方向に隣接する振幅レベルに限定することが提案されている。これにより、上述した遷移不足および波形歪等の影響による信号点(振幅レベル)の識別誤りを回避している。また、このように振幅レベルの遷移を限定することによって発生するシンボル誤りは、後段において誤り訂正処理を施している。   Therefore, in Patent Document 1, it is proposed to limit the transition of the amplitude level to be subjected to multi-level encoding to 0 or an amplitude level adjacent in the vertical direction of the amplitude level. This avoids signal point (amplitude level) identification errors due to the effects of insufficient transition and waveform distortion described above. Further, the symbol error generated by limiting the transition of the amplitude level in this way is subjected to error correction processing in the subsequent stage.

特開平9−198737号公報JP-A-9-198737

しかしながら、上述した従来技術では、振幅レベルの遷移を限定することによって故意に発生させた誤りを訂正するために、単なる雑音誤り訂正処理能力よりも大きな訂正処理能力を必要とする。つまり、誤り訂正回路における拘束長の増大等を招き、その結果、回路規模が大きくなってしまう。一方、信号点(振幅レベル)の識別誤りを回避するために、多値数を減少させる等によって符号化率を小さくすれば、データの伝送効率を悪化させることになってしまう。   However, the above-described conventional technology requires a correction processing capability larger than a simple noise error correction processing capability in order to correct an error intentionally generated by limiting the transition of the amplitude level. In other words, the constraint length in the error correction circuit is increased, and as a result, the circuit scale is increased. On the other hand, if the coding rate is decreased by reducing the number of multi-levels in order to avoid identification errors of signal points (amplitude levels), the data transmission efficiency will be deteriorated.

それ故に、本発明の目的は、送信データにおけるビットパターンの遷移に着目した多値符号化を施すことによって、回路規模を大きくせず、遷移不足および波形歪等の影響による信号点(振幅レベル)の識別誤りを回避し、かつ高効率伝送を実現する多値符号化装置および多値符号化方法を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to increase the signal scale (amplitude level) due to the influence of insufficient transition, waveform distortion, etc. without increasing the circuit scale by applying multi-level coding focusing on the transition of bit patterns in transmission data. It is to provide a multi-level encoding device and a multi-level encoding method that can avoid the identification error of the above and realize high-efficiency transmission.

上記目的を達成するために、本発明の多値符号化装置は、送信器と受信器との間で通信されるパケットに含まれるデータを、所定の複数の振幅レベルを有する多値信号に変調する多値符号化装置であって、データを所定のタイムスロット単位で分解した複数のビットパターンについて、隣接するタイムスロット間におけるビットパターンの遷移確率を算出する遷移確率算出部と、算出された遷移確率に基づいて、多値信号の振幅レベルの変動が小さくなるようにビットパターンを所定の信号点にマッピングし、ビットパターンと信号点との対応関係を示すマッピング情報を生成するマッピング情報生成部と、マッピング情報を含むヘッダ部と、データを含むデータ部とから構成されるパケットを生成するパケット生成部と、マッピング情報に基づいて、データ部に含まれるデータを所定の信号点に変調するデータ変調部とを備える。   In order to achieve the above object, the multilevel encoding apparatus of the present invention modulates data contained in a packet communicated between a transmitter and a receiver into a multilevel signal having a plurality of predetermined amplitude levels. A transition probability calculation unit that calculates a transition probability of a bit pattern between adjacent time slots for a plurality of bit patterns obtained by decomposing data in predetermined time slot units, and a calculated transition A mapping information generating unit that maps a bit pattern to a predetermined signal point so as to reduce a variation in the amplitude level of the multilevel signal based on the probability, and generates mapping information indicating a correspondence relationship between the bit pattern and the signal point; A packet generation unit that generates a packet including a header portion including mapping information and a data portion including data; and mapping information And Zui, and a data modulator for modulating the data contained in the data unit into a predetermined signal point.

好ましいマッピング情報生成部は、遷移確率が大きいビットパターンを隣接する信号点に順にマッピングすることを特徴とする。   A preferable mapping information generation unit maps bit patterns having a large transition probability to adjacent signal points in order.

さらに、好ましいマッピング情報生成部は、ハミング距離が1であるビットパターンを隣接する信号点にマッピングすることを特徴とする。   Furthermore, a preferable mapping information generation unit maps a bit pattern having a Hamming distance of 1 to an adjacent signal point.

また、好ましくは、本発明の多値符号化装置は、データに含まれるビットパターンの発生確率を算出する発生確率算出部を、さらに備え、マッピング情報生成部は、発生確率算出部で算出した発生確率が最大となるビットパターンを、振幅レベルが最小または最大となる信号点にマッピングすることを特徴とする。
または、好ましくは、本発明の多値符号化装置は、データに含まれるビットパターンの発生確率を算出する発生確率算出部を、さらに備え、マッピング情報生成部は、発生確率算出部で算出した発生確率が最大となるビットパターンを、振幅レベルが最小となる信号点にマッピングすることを特徴とする。
Preferably, the multi-level encoding device of the present invention further includes an occurrence probability calculating unit that calculates an occurrence probability of a bit pattern included in the data, and the mapping information generating unit is an occurrence calculated by the occurrence probability calculating unit. The bit pattern having the maximum probability is mapped to the signal point having the minimum or maximum amplitude level.
Alternatively, preferably, the multi-level encoding device of the present invention further includes an occurrence probability calculation unit that calculates an occurrence probability of a bit pattern included in the data, and the mapping information generation unit generates the occurrence calculated by the occurrence probability calculation unit The bit pattern having the maximum probability is mapped to the signal point having the minimum amplitude level.

さらに、好ましいマッピング情報生成部は、発生確率算出部で算出した発生確率と、生成したマッピング情報とに基づいて、平均送信電力を算出することを特徴とする。   Furthermore, a preferable mapping information generation unit calculates the average transmission power based on the occurrence probability calculated by the occurrence probability calculation unit and the generated mapping information.

さらに、好ましいマッピング情報生成部は、算出した平均送信電力に基づいて、平均送信電力が最小となるように、ビットパターンを所定の信号点にマッピングすることを特徴とする。   Furthermore, a preferable mapping information generating unit maps the bit pattern to a predetermined signal point so that the average transmission power is minimized based on the calculated average transmission power.

また、好ましくは、ヘッダ部は、算出した平均送信電力を示す平均送信電力情報を含むことを特徴とする。   Preferably, the header part includes average transmission power information indicating the calculated average transmission power.

さらに、好ましくは、本発明の多値符号化装置は、ビットパターンと信号点との対応関係を示すマッピング情報と、当該マッピング情報に対応するマッピング番号とを予め格納するマッピングテーブルを、さらに備え、マッピング情報生成部は、マッピングテーブルを参照して、生成したマッピング情報に対応するマッピング番号を、マッピング情報とすることを特徴とする。   Further preferably, the multi-level encoding device of the present invention further includes a mapping table that stores in advance mapping information indicating a correspondence relationship between a bit pattern and a signal point, and a mapping number corresponding to the mapping information, The mapping information generation unit refers to the mapping table and uses the mapping number corresponding to the generated mapping information as mapping information.

また、好ましい遷移確率算出部は、データを所定長の複数のセグメントに細分化したセグメントデータについて、セグメント毎に遷移確率を算出し、マッピング情報生成部は、セグメント毎に算出された遷移確率に基づいて、セグメントデータについて、セグメント毎にマッピング情報を生成することを特徴とする。
または、好ましい遷移確率算出部は、データを所定長の複数のセグメントに細分化したセグメントデータについて、セグメント毎に遷移確率を算出し、発生確率算出部は、セグメントデータについて、セグメント毎に発生確率を算出し、マッピング情報生成部は、セグメント毎に算出された遷移確率および発生確率に基づいて、セグメントデータについて、セグメント毎にマッピング情報を生成することを特徴とする。
In addition, a preferable transition probability calculating unit calculates a transition probability for each segment for segment data obtained by subdividing the data into a plurality of segments having a predetermined length, and the mapping information generating unit is based on the transition probability calculated for each segment. Thus, with respect to the segment data, mapping information is generated for each segment.
Alternatively, the preferable transition probability calculation unit calculates a transition probability for each segment for segment data obtained by subdividing the data into a plurality of segments having a predetermined length, and the occurrence probability calculation unit calculates the occurrence probability for each segment for the segment data. The mapping information generation unit calculates and generates mapping information for each segment of the segment data based on the transition probability and occurrence probability calculated for each segment.

上記目的を達成するために、本発明の多値復号化装置は、送信器と受信器との間で通信されるパケットに含まれる所定の複数の振幅レベルを有する多値信号を復調する多値復号化装置であって、所定の信号点と、所定のタイムスロット単位で分解した複数のビットパターンについて、隣接するタイムスロット間におけるビットパターンの遷移確率が大きいビットパターンを隣接する信号点に順にマッピングしたビットパターンとの対応関係を示すマッピング情報を、パケットから抽出し、当該抽出したマッピング情報を解析するマッピング解析部と、マッピング情報に基づいて、多値信号を復調するデータ復調部とを備える。   In order to achieve the above object, a multilevel decoding apparatus according to the present invention demodulates a multilevel signal having a plurality of predetermined amplitude levels included in a packet communicated between a transmitter and a receiver. A decoding device that sequentially maps bit patterns having a large bit pattern transition probability between adjacent time slots to adjacent signal points for a predetermined signal point and a plurality of bit patterns decomposed in predetermined time slot units. Mapping information indicating a correspondence relationship with the bit pattern is extracted from the packet, and a mapping analysis unit that analyzes the extracted mapping information and a data demodulation unit that demodulates the multilevel signal based on the mapping information are provided.

さらに、好ましくは、本発明の多値復号化装置は、所定の信号点と、所定のタイムスロット単位で分解した複数のビットパターンについて、隣接するタイムスロット間におけるビットパターンの遷移確率が大きいビットパターンを隣接する信号点に順にマッピングしたビットパターンとの対応関係を示すマッピング情報と、当該マッピング情報に対応するマッピング番号とを予め格納するマッピングテーブルを、さらに備え、パケットには、マッピング情報としてマッピング番号が含まれており、マッピング解析部は、マッピングテーブルを参照して、パケットに含まれるマッピング番号に対応するマッピング情報を抽出し、データ復調部は、抽出されたマッピング情報に基づいて、多値信号を復調することを特徴とする。   Further preferably, the multi-level decoding device of the present invention is a bit pattern having a large transition probability of a bit pattern between adjacent time slots for a predetermined signal point and a plurality of bit patterns decomposed in units of a predetermined time slot. Is further provided with a mapping table that stores in advance mapping information indicating a correspondence relationship with bit patterns obtained by sequentially mapping signal points adjacent to each other and a mapping number corresponding to the mapping information, and the packet includes a mapping number as mapping information. The mapping analysis unit extracts mapping information corresponding to the mapping number included in the packet with reference to the mapping table, and the data demodulation unit extracts the multilevel signal based on the extracted mapping information. Is demodulated.

さらに、好ましくは、本発明の多値復号化装置は、パケットには、所定のタイムスロット単位で分解した複数のビットパターンについて、ビットパターンの発生確率と、マッピング情報とに基づいて算出された平均送信電力情報が含まれており、平均送信電力情報に基づいて、直流ドリフト量推定値を生成する直流ドリフト量推定部を、さらに備え、データ復調部は、直流ドリフト量推定値に基づいて、多値信号を復調する際、振幅レベルの信号判定における閾値を調整して、マッピング情報に基づいて、多値信号を復調することを特徴とする。   Further preferably, the multilevel decoding device according to the present invention is configured such that the packet includes, for a plurality of bit patterns decomposed in predetermined time slot units, an average calculated based on a bit pattern occurrence probability and mapping information. Transmission power information is included, and further includes a DC drift amount estimation unit that generates a DC drift amount estimation value based on the average transmission power information, and the data demodulation unit is based on the DC drift amount estimation value. When demodulating the value signal, the threshold value in the amplitude level signal determination is adjusted, and the multi-value signal is demodulated based on the mapping information.

上記目的を達成するために、本発明の多値符号化方法は、データを所定の複数の振幅レベルを有する多値信号に変調する多値符号化装置が実行する多値符号化方法であって、データを所定のタイムスロット単位で分解した複数のビットパターンについて、隣接するタイムスロット間におけるビットパターンの遷移確率を算出する遷移確率算出ステップと、算出された遷移確率に基づいて、多値信号の振幅レベルの変動が小さくなるようにビットパターンを所定の信号点にマッピングし、ビットパターンと信号点との対応関係を示すマッピング情報を生成するマッピング情報生成ステップと、マッピング情報に基づいて、データ部に含まれるデータを所定の信号点に変調するデータ変調ステップとを実行する。   In order to achieve the above object, a multilevel encoding method of the present invention is a multilevel encoding method executed by a multilevel encoding apparatus that modulates data into a multilevel signal having a plurality of predetermined amplitude levels. , A transition probability calculating step for calculating a transition probability of a bit pattern between adjacent time slots for a plurality of bit patterns obtained by decomposing data in a predetermined time slot unit, and based on the calculated transition probability, A mapping information generating step for mapping a bit pattern to a predetermined signal point so as to reduce the fluctuation of the amplitude level, and generating mapping information indicating a correspondence relationship between the bit pattern and the signal point, and a data portion based on the mapping information And a data modulation step of modulating the data included in the data into predetermined signal points.

上記目的を達成するために、本発明の多値復号化方法は、所定の複数の振幅レベルを有する多値信号を復調する多値復号化装置が実行する多値復号化方法であって、所定の信号点と、所定のタイムスロット単位で分解した複数のビットパターンについて、隣接するタイムスロット間におけるビットパターンの遷移確率が大きいビットパターンを隣接する信号点に順にマッピングしたビットパターンとの対応関係を示すマッピング情報を解析するマッピング解析ステップと、マッピング情報に基づいて、多値信号を復調するデータ復調ステップとを実行する。   In order to achieve the above object, a multilevel decoding method of the present invention is a multilevel decoding method executed by a multilevel decoding device that demodulates a multilevel signal having a plurality of predetermined amplitude levels, And a bit pattern in which bit patterns having a large transition probability of bit patterns between adjacent time slots are sequentially mapped to adjacent signal points for a plurality of bit patterns decomposed in predetermined time slot units. A mapping analysis step for analyzing the mapping information shown, and a data demodulation step for demodulating the multilevel signal based on the mapping information are executed.

上述した本発明の多値符号化方法および多値復号化方法は、一連の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムの形式で提供される。このプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された形態で、コンピュータに導入されてもよい。   The above-described multilevel encoding method and multilevel decoding method of the present invention are provided in the form of a program for causing a computer to execute a series of processing procedures. This program may be installed in a computer in a form recorded on a computer-readable recording medium.

本発明の多値符号化装置および多値符号化方法によれば、送信データにおけるビットパターンの遷移に着目した多値符号化を施すことによって、回路規模を大きくせず、遷移不足および波形歪等の影響による信号点(振幅レベル)の識別誤りを回避し、かつ高効率伝送を実現することができる。   According to the multi-level encoding apparatus and multi-level encoding method of the present invention, by performing multi-level encoding focusing on the transition of bit patterns in transmission data, the circuit scale is not increased, lack of transition, waveform distortion, etc. This makes it possible to avoid signal point (amplitude level) identification errors due to the influence of the above and to achieve highly efficient transmission.

本発明の第1の実施形態に係る多値符号化装置100を示す図The figure which shows the multi-value encoding apparatus 100 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 遷移確率算出部101によって算出された遷移確率151に基づいて、ビットパターンを所定の信号点にマッピングする手順を示す図The figure which shows the procedure which maps a bit pattern to a predetermined | prescribed signal point based on the transition probability 151 calculated by the transition probability calculation part 101. パケット153の構成を示す図The figure which shows the structure of the packet 153 本発明の第1の実施形態に係る多値復号化装置200を示す図The figure which shows the multi-value decoding apparatus 200 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 遷移確率算出部101によって算出された遷移確率151と、ハミング距離の制約とに基づいて、ビットパターンを所定の信号点にマッピングする手順を示す図The figure which shows the procedure which maps a bit pattern to a predetermined | prescribed signal point based on the transition probability 151 calculated by the transition probability calculation part 101, and the restriction | limiting of a Hamming distance. 本発明の第3の実施形態に係る多値符号化装置300を示す図The figure which shows the multi-value encoding apparatus 300 which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 遷移確率算出部101によって算出された遷移確率151と、発生確率算出部301によって算出された発生確率351とに基づいて、ビットパターンを所定の信号点にマッピングする手順を示す図The figure which shows the procedure which maps a bit pattern to a predetermined | prescribed signal point based on the transition probability 151 calculated by the transition probability calculation part 101, and the generation probability 351 calculated by the generation probability calculation part 301. 多値識別誤りが発生する様子を示す図Diagram showing how multi-level identification errors occur 図2で示した2通りのマッピング候補について、それぞれのマッピング候補を選択した場合の平均送信電力を算出する手順を示す図The figure which shows the procedure which calculates the average transmission power at the time of selecting each mapping candidate about two types of mapping candidates shown in FIG. 本発明の第4の実施形態に係る多値符号化装置400を示す図The figure which shows the multi-value encoding apparatus 400 which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 4値の振幅レベル(信号点)「0」、「1」、「2」、「3」にビットパターン「00」、「01」、「10」、「11」を割り当てる場合のマッピングテーブル401を示す図A mapping table 401 for assigning bit patterns “00”, “01”, “10”, “11” to four amplitude levels (signal points) “0”, “1”, “2”, “3”. Illustration 図11に示したマッピングテーブル401のうち、隣接する信号点にマッピングされるビットパターンは、ハミング距離を1とする制約を加えた場合のマッピングテーブル402を示す図FIG. 11 is a diagram illustrating a mapping table 402 when a bit pattern mapped to adjacent signal points in the mapping table 401 illustrated in FIG. 本発明の第4の実施形態に係る多値復号化装置500を示す図The figure which shows the multi-value decoding apparatus 500 which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る多値符号化装置におけるパケット生成部103が生成するパケットの構成を示す図The figure which shows the structure of the packet which the packet generation part 103 in the multi-value encoding apparatus which concerns on the 5th Embodiment of this invention produces | generates. 本発明の第6の実施形態に係る多値符号化装置におけるパケット生成部103が生成するパケットの構成を示す図The figure which shows the structure of the packet which the packet generation part 103 in the multi-value encoding apparatus concerning the 6th Embodiment of this invention produces | generates. 本発明の第6の実施形態に係る多値復号化装置600を示す図The figure which shows the multi-value decoding apparatus 600 which concerns on the 6th Embodiment of this invention.

以下、本発明の各実施形態を、図面を参照しながら説明する。
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る多値符号化装置100を示す図である。図1において、多値符号化装置100は、遷移確率算出部101と、マッピング情報生成部102と、パケット生成部103と、データ変調部104とを備える。
Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating a multi-level encoding apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the multi-level encoding apparatus 100 includes a transition probability calculation unit 101, a mapping information generation unit 102, a packet generation unit 103, and a data modulation unit 104.

遷移確率算出部101は、送信データ150をタイムスロット単位で分解した複数のビットパターンについて、隣接するタイムスロット間におけるビットパターンの遷移確率151を算出する。   The transition probability calculation unit 101 calculates a transition probability 151 of a bit pattern between adjacent time slots for a plurality of bit patterns obtained by decomposing the transmission data 150 in units of time slots.

具体的には、例えば、送信データ150を「00101110001010」とし、4値の振幅レベル(信号点)0、1、2、3にビットパターン「00」、「01」、「10」、「11」を割り当てる場合について説明する。   Specifically, for example, the transmission data 150 is “00101110001010”, and bit patterns “00”, “01”, “10”, “11” are set to four amplitude levels (signal points) 0, 1, 2, and 3. The case of assigning will be described.

先ず、送信データ150「00101110001010」を7つのタイムスロット単位で分解し、2ビットずつのビットパターン「00」、「10」、「11」、「10」、「00」、「10」、「10」とする。   First, the transmission data 150 “00101110001010” is disassembled in units of seven time slots, and bit patterns “00”, “10”, “11”, “10”, “00”, “10”, “10” each having two bits. "

次に、隣接するタイムスロット間におけるビットパターンの遷移を分析する。ここで、遷移元ビットパターンが「00」、「01」、「10」、「11」の4種類に対して、それぞれ遷移先ビットパターンが「00」、「01」、「10」、「11」の4種類である。つまり、隣接するタイムスロット間におけるビットパターンの遷移は、16通りの遷移が発生し得る。   Next, the transition of the bit pattern between adjacent time slots is analyzed. Here, for the four types of transition source bit patterns “00”, “01”, “10”, and “11”, the transition destination bit patterns are “00”, “01”, “10”, and “11”, respectively. ”. That is, 16 transitions of bit patterns between adjacent time slots can occur.

送信データ150「00101110001010」において、実際に発生するビットパターンの遷移確率151を計算する。ビットパターンの遷移は、「00」→「10」、「10」→「11」、「11」→「10」、「10」→「00」、「00」→「10」、「10」→「10」の6つである。そして、「00」→「10」の遷移確率は2/6となり、「10」→「11」の遷移確率は1/6となり、「11」→「10」の遷移確率は1/6となり、「10」→「00」の遷移確率は1/6となり、「10」→「10」の遷移確率は1/6となる。このようにして、ビットパターンの遷移確率151を導出する。   In the transmission data 150 “00101110001010”, the transition probability 151 of the bit pattern that actually occurs is calculated. Bit pattern transitions are “00” → “10”, “10” → “11”, “11” → “10”, “10” → “00”, “00” → “10”, “10” → Six of “10”. Then, the transition probability of “00” → “10” is 2/6, the transition probability of “10” → “11” is 1/6, the transition probability of “11” → “10” is 1/6, The transition probability of “10” → “00” is 1/6, and the transition probability of “10” → “10” is 1/6. In this way, the bit pattern transition probability 151 is derived.

マッピング情報生成部102は、遷移確率算出部101によって算出された遷移確率151に基づいて、ビットパターンを所定の信号点にマッピングし、マッピング情報152を生成する。ここで、マッピング情報152は、ビットパターンと信号点との対応関係を示す情報であって、以下の手順によって生成される。   The mapping information generation unit 102 maps the bit pattern to a predetermined signal point based on the transition probability 151 calculated by the transition probability calculation unit 101, and generates mapping information 152. Here, the mapping information 152 is information indicating the correspondence between the bit pattern and the signal point, and is generated by the following procedure.

図2は、遷移確率算出部101によって算出された遷移確率151に基づいて、ビットパターンを所定の信号点にマッピングする手順を示す図である。図2(1)は、遷移確率算出部101によって算出された遷移確率151を示す図である。ここでは、遷移確率算出部101によって算出された遷移確率151の一例として、「00」→「00」への遷移確率が5%、「00」→「01」への遷移確率が16%、「00」→「10」への遷移確率が11%、「00」→「11」への遷移確率が8%、・・・のように、遷移元と遷移先との関係について、各々の遷移確率151をマトリックス状に示している。   FIG. 2 is a diagram illustrating a procedure for mapping a bit pattern to a predetermined signal point based on the transition probability 151 calculated by the transition probability calculation unit 101. FIG. 2A is a diagram illustrating the transition probability 151 calculated by the transition probability calculation unit 101. Here, as an example of the transition probability 151 calculated by the transition probability calculation unit 101, the transition probability from “00” to “00” is 5%, the transition probability from “00” to “01” is 16%, The transition probability from “00” to “10” is 11%, the transition probability from “00” to “11” is 8%,... 151 is shown in a matrix.

マッピング情報生成部102は、図2(1)に示された遷移確率151に基づいて、遷移確率が大きい順に、遷移元および遷移先ビットパターンを隣接する信号点に割り当てる。図2(2)は、遷移確率が大きい順に、遷移元および遷移先ビットパターンを隣接する信号点にマッピングする手順を示す図である。   Based on the transition probability 151 shown in FIG. 2 (1), the mapping information generation unit 102 assigns transition source and transition destination bit patterns to adjacent signal points in descending order of transition probability. FIG. 2 (2) is a diagram showing a procedure for mapping the transition source and transition destination bit patterns to adjacent signal points in descending order of transition probability.

第1ステップでは、遷移確率が最大である遷移「00」→「01」について、ビットパターン「00」と「01」とを隣接する信号点に割り当てる。このとき、振幅レベルの小さい順から、「00」−「01」に割り当てるマッピングと、「01」−「00」に割り当てるマッピングとの2通りのマッピング候補がある。   In the first step, bit patterns “00” and “01” are assigned to adjacent signal points for the transition “00” → “01” having the maximum transition probability. At this time, there are two types of mapping candidates: mapping assigned to “00”-“01” and mapping assigned to “01”-“00” in ascending order of amplitude level.

第2ステップでは、第1ステップで得られたマッピング候補を踏襲した上で、遷移確率が2番目に大きい遷移「01」→「10」について、ビットパターン「01」と「10」とを隣接する信号点に割り当てる。ここで、第1ステップで得られたマッピング候補におけるビットパターンの隣接関係を崩さないか否かを検討する。ビットパターン「01」と「10」とを隣接する信号点に割り当てる場合、第1ステップで得られたマッピング候補におけるビットパターンの隣接関係「00」−「01」、および「01」−「00」を崩さない。つまり、振幅レベルの小さい順から、「00」−「01」−「10」に割り当てるマッピングと、「10」−「01」−「00」に割り当てるマッピングとの2通りのマッピング候補が得られる。   In the second step, after following the mapping candidate obtained in the first step, the bit patterns “01” and “10” are adjacent to each other for the transition “01” → “10” having the second largest transition probability. Assign to signal points. Here, it is examined whether or not the bit pattern adjacent relationship in the mapping candidate obtained in the first step is not destroyed. When assigning bit patterns “01” and “10” to adjacent signal points, bit pattern adjacency relationships “00”-“01” and “01”-“00” in the mapping candidates obtained in the first step. Do not break. That is, two types of mapping candidates, ie, mappings assigned to “00”-“01”-“10” and mappings assigned to “10”-“01”-“00” are obtained in ascending order of amplitude level.

第3ステップでは、第2ステップで得られたマッピング候補を踏襲した上で、遷移確率が3番目に大きい遷移「00」→「10」について、ビットパターン「00」と「10」とを隣接する信号点に割り当てる。ここで、第2ステップで得られたマッピング候補におけるビットパターンの隣接関係を崩さないか否かを検討する。ビットパターン「00」と「10」とについて、第2ステップで得られたマッピング候補におけるビットパターンの隣接関係が既に確定している。このため、第3ステップでは、新たに、ビットパターン「00」と「10」とを隣接する信号点に割り当てずに、第2ステップで得られたマッピング候補「00」−「01」−「10」、および「10」−「01」−「00」を引き継ぐ。   In the third step, following the mapping candidate obtained in the second step, the bit patterns “00” and “10” are adjacent to each other for the transition “00” → “10” having the third largest transition probability. Assign to signal points. Here, it is examined whether or not the bit pattern adjacent relationship in the mapping candidate obtained in the second step is not destroyed. For bit patterns “00” and “10”, the bit pattern adjacency relationship in the mapping candidates obtained in the second step has already been determined. Therefore, in the third step, the mapping candidates “00”-“01”-“10” obtained in the second step without newly assigning the bit patterns “00” and “10” to the adjacent signal points are newly provided. ”And“ 10 ”-“ 01 ”-“ 00 ”.

第4ステップでは、第3ステップで得られたマッピング候補を踏襲した上で、遷移確率が4番目に大きい遷移「01」→「11」について、ビットパターン「01」と「11」とを隣接する信号点に割り当てる。ここで、第3ステップで得られたマッピング候補におけるビットパターンの隣接関係を崩さないか否かを検討する。第3ステップで得られたマッピング候補におけるビットパターンの隣接関係において、ビットパターン「01」について、当該上下隣接信号点は既に確定している。このため、第4ステップでは、新たに、ビットパターン「01」と「11」とを隣接する信号点に割り当てずに、第3ステップで得られたマッピング候補「00」−「01」−「10」、および「10」−「01」−「00」を引き継ぐ。   In the fourth step, after following the mapping candidate obtained in the third step, the bit patterns “01” and “11” are adjacent to each other for the transition “01” → “11” having the fourth largest transition probability. Assign to signal points. Here, it is examined whether or not the bit pattern adjacency relationship in the mapping candidates obtained in the third step is not destroyed. In the bit pattern adjacency relationship in the mapping candidate obtained in the third step, the upper and lower adjacent signal points have already been determined for the bit pattern “01”. Therefore, in the fourth step, the mapping candidates “00”-“01”-“10” obtained in the third step without newly assigning the bit patterns “01” and “11” to the adjacent signal points are newly provided. ”And“ 10 ”-“ 01 ”-“ 00 ”.

第5ステップでは、第4ステップで得られたマッピング候補を踏襲した上で、遷移確率が5番目に大きい遷移「00」→「11」について、ビットパターン「00」と「11」とを隣接する信号点に割り当てる。ここで、第4ステップで得られたマッピング候補におけるビットパターンの隣接関係を崩さないか否かを検討する。ビットパターン「00」と「11」とを隣接する信号点に割り当てる場合、第4ステップで得られたマッピング候補におけるビットパターンの隣接関係「00」−「01」−「10」、および「10」−「01」−「00」を崩さない。つまり、振幅レベルの小さい順から、「11」−「00」−「01」−「10」に割り当てるマッピングと、「10」−「01」−「00」−「11」に割り当てるマッピングとの2通りのマッピング候補が得られる。   In the fifth step, after following the mapping candidate obtained in the fourth step, the bit patterns “00” and “11” are adjacent to the transition “00” → “11” having the fifth highest transition probability. Assign to signal points. Here, it is examined whether or not the bit pattern adjacency relationship in the mapping candidates obtained in the fourth step is not destroyed. When assigning bit patterns “00” and “11” to adjacent signal points, bit pattern adjacency relationships “00”-“01”-“10” and “10” in the mapping candidates obtained in the fourth step. -“01”-“00” is not broken. That is, 2 of the mapping assigned to “11”-“00”-“01”-“10” and the mapping assigned to “10”-“01”-“00”-“11” from the smallest amplitude level. Street mapping candidates are obtained.

このように、マッピング情報生成部102は、第1〜第5ステップにおいて、遷移確率算出部101によって算出された遷移確率151に基づいて、遷移確率が大きい順に、遷移元および遷移先ビットパターンを隣接する信号点に割り当てる。   As described above, in the first to fifth steps, the mapping information generation unit 102 makes adjacent transition source and transition destination bit patterns in descending order of transition probability based on the transition probability 151 calculated by the transition probability calculation unit 101. Assign to the signal point to be used.

なお、上述した第1〜第5ステップでは、結果として、2通りのマッピング候補が得られたが、マッピング情報生成部102は、当該2通りのマッピング候補のうち、いずれかを用いて、マッピング情報152を生成する。ここで、当該2通りのマッピング候補のうち、いずれを選択しても構わないが、いずれを選択するかについての選択基準を設定しても構わない。例えば、後述する本発明の第3の実施形態においては、当該2通りのマッピング候補のうち、平均送信電力が小さくなる方を選択することに関して説明している。   In the first to fifth steps described above, two types of mapping candidates are obtained as a result, but the mapping information generation unit 102 uses one of the two types of mapping candidates to perform mapping information. 152 is generated. Here, any one of the two mapping candidates may be selected, but a selection criterion for selecting which one may be set. For example, in the third embodiment of the present invention to be described later, description is given regarding selecting the one with the smaller average transmission power among the two mapping candidates.

また、上述した第1〜第5ステップにおいて、遷移確率が同一となるビットパターンを選択する場合は、例えば、予め設定した選択基準に基づいて、いずれかのビットパターンを選択しても構わないし、ランダムに選択しても構わない。または、遷移確率が同一となるそれぞれのビットパターンに対して、さらにマッピング候補を生成し、当該生成されたより多くのマッピング候補から、いずれかを選択しても構わない。   In the first to fifth steps described above, when selecting a bit pattern having the same transition probability, for example, any one of the bit patterns may be selected based on a preset selection criterion. You may choose at random. Alternatively, mapping candidates may be further generated for each bit pattern having the same transition probability, and any one of the generated more mapping candidates may be selected.

パケット生成部103は、送信器と受信器との間でデータ通信するためのパケット153を生成する。図3は、パケット153の構成を示す図である。図3において、パケット153は、ヘッダ部161とデータ部162とから構成される。   The packet generator 103 generates a packet 153 for data communication between the transmitter and the receiver. FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the packet 153. In FIG. 3, the packet 153 includes a header portion 161 and a data portion 162.

ヘッダ部161は、パケット制御に関する制御情報を格納する制御情報部163と、マッピング情報生成部102によって生成されたマッピング情報152を格納するマッピング情報部164とから構成される。マッピング情報部164の構成は、例えば、振幅レベルの小さい順に、割り当てるビットパターンを羅列したもの等がある。具体的には、振幅レベル0、1、2、3に対して、それぞれビットパターン「11」、「00」、「01」、「10」を割り当てる場合、マッピング情報部164に格納されるマッピング情報152は、「11000110」となる。   The header portion 161 includes a control information portion 163 that stores control information related to packet control, and a mapping information portion 164 that stores mapping information 152 generated by the mapping information generation portion 102. The configuration of the mapping information unit 164 includes, for example, a list of bit patterns to be assigned in ascending order of amplitude level. Specifically, when the bit patterns “11”, “00”, “01”, “10” are assigned to the amplitude levels 0, 1, 2, 3, respectively, the mapping information stored in the mapping information unit 164 152 becomes “11000110”.

データ部162は、送信データ150が格納される。なお、制御情報部163にデータ部162に関する情報を格納すれば、データ部162に格納されるデータは、固定長であっても、可変長であっても構わない。   The data part 162 stores transmission data 150. Note that if information related to the data portion 162 is stored in the control information portion 163, the data stored in the data portion 162 may be a fixed length or a variable length.

データ変調部104は、マッピング情報生成部102で生成したマッピング情報152に基づいて、パケット生成部103によって生成されたパケット153のデータ部162に格納される送信データ150のビットパターンを所定の信号点に変調する。   Based on the mapping information 152 generated by the mapping information generation unit 102, the data modulation unit 104 converts the bit pattern of the transmission data 150 stored in the data unit 162 of the packet 153 generated by the packet generation unit 103 to a predetermined signal point. Modulate to.

具体的には、マッピング情報152に基づいて、振幅レベル0、1、2、3に対して、それぞれビットパターン「11」、「00」、「01」、「10」を割り当てる場合を説明する。例えば、パケット153のデータ部162に格納される送信データ150を「1000111101011001」とすると、データ変調部104は、「1000111101011001」を「31002232」に変調する。そして、多値符号化装置100は、パケット153のデータ部162に格納される送信データ150が変調された多値変調信号154を出力する。   Specifically, a case will be described in which bit patterns “11”, “00”, “01”, and “10” are assigned to amplitude levels 0, 1, 2, and 3 based on the mapping information 152, respectively. For example, if the transmission data 150 stored in the data portion 162 of the packet 153 is “10000111101011001”, the data modulation unit 104 modulates “10000111101011001” to “31002232”. Then, the multilevel encoding apparatus 100 outputs a multilevel modulation signal 154 obtained by modulating the transmission data 150 stored in the data part 162 of the packet 153.

以上のように、本発明の第1の実施形態に係る多値符号化装置100によれば、遷移確率算出部101によって算出された遷移確率151に基づいて、遷移確率が大きい順に、遷移元および遷移先ビットパターンを隣接する信号点に割り当てることができる。これにより、多値変調信号において、振幅レベルの変化量が大きい遷移を確率的に減少させ、平均遷移量を小さく抑えることができるため、回路規模を大きくせず、遷移不足および波形歪等の影響による信号点(振幅レベル)の識別誤りを回避し、かつ高効率伝送を実現することができる。   As described above, according to the multilevel encoding device 100 according to the first embodiment of the present invention, based on the transition probability 151 calculated by the transition probability calculation unit 101, the transition source and Transition destination bit patterns can be assigned to adjacent signal points. As a result, transitions with large amplitude level variations can be probabilistically reduced in the multilevel modulation signal, and the average transition amount can be kept small. Can avoid the signal point (amplitude level) identification error and achieve high-efficiency transmission.

図4は、本発明の第1の実施形態に係る多値復号化装置200を示す図である。図4において、多値復号化装置200は、多値符号化装置100から出力された多値変調信号154を復号するものであって、マッピング解析部201と、データ復調部202とを備える。   FIG. 4 is a diagram illustrating the multi-level decoding device 200 according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 4, the multilevel decoding apparatus 200 decodes the multilevel modulation signal 154 output from the multilevel encoding apparatus 100, and includes a mapping analysis unit 201 and a data demodulation unit 202.

多値復号化装置200は、多値符号化装置100から送信された多値変調信号154を受信する。ここで、多値変調信号154は、図3に示したパケット153の構成であって、上述したように、データ部162に格納される送信データ150が多値変調されている。   The multilevel decoding apparatus 200 receives the multilevel modulation signal 154 transmitted from the multilevel encoding apparatus 100. Here, the multi-level modulation signal 154 has the configuration of the packet 153 shown in FIG. 3, and the transmission data 150 stored in the data section 162 is multi-level modulated as described above.

マッピング解析部201は、受信したパケットから、マッピング情報部164に格納されているマッピング情報152を抽出し、抽出したマッピング情報152を解析する。そして、多値復号化装置200は、多値符号化装置100で施されたマッピングを把握する。   The mapping analysis unit 201 extracts the mapping information 152 stored in the mapping information unit 164 from the received packet, and analyzes the extracted mapping information 152. Then, the multi-level decoding apparatus 200 grasps the mapping performed by the multi-level encoding apparatus 100.

データ復調部202は、マッピング解析部201によって解析されたマッピング情報152に基づいて、受信したパケットのデータ部162に格納されているデータを復調して、受信データ155を出力する。   Data demodulating section 202 demodulates the data stored in data section 162 of the received packet based on mapping information 152 analyzed by mapping analyzing section 201 and outputs received data 155.

ここで、多値復号化装置200が受信したパケットのデータ部162に格納されているデータは、多値符号化装置100において、遷移確率算出部101によって算出された遷移確率151に基づいて、遷移確率が大きい順に、遷移元および遷移先ビットパターンを隣接する信号点に割り当てるマッピング処理が施されている。したがって、多値復号化装置200は、多値符号化装置100から受信した多値変調信号154を復号する際、遷移不足および波形歪等の影響による信号点(振幅レベル)の識別誤りを回避することがきる。   Here, the data stored in the data part 162 of the packet received by the multilevel decoding device 200 is changed based on the transition probability 151 calculated by the transition probability calculation unit 101 in the multilevel encoding device 100. Mapping processing for assigning transition source and transition destination bit patterns to adjacent signal points in descending order of probability is performed. Therefore, when decoding the multilevel modulation signal 154 received from the multilevel encoding apparatus 100, the multilevel decoding apparatus 200 avoids signal point (amplitude level) identification errors due to insufficient transition and waveform distortion. I can do it.

以上のように、本発明の第1の実施形態に係る多値符号化装置100および多値復号化装置200によれば、多値変調信号において、振幅レベルの変化量が大きい遷移を確率的に減少させ、平均遷移量を小さく抑えることができるため、回路規模を大きくせず、遷移不足および波形歪等の影響による信号点(振幅レベル)の識別誤りを回避し、かつ高効率伝送を実現することができる。   As described above, according to the multilevel encoding device 100 and the multilevel decoding device 200 according to the first embodiment of the present invention, a transition having a large amplitude level change is stochastically detected in the multilevel modulation signal. Since the average transition amount can be reduced and reduced, the circuit scale is not increased, signal point (amplitude level) identification errors due to effects such as insufficient transition and waveform distortion are avoided, and high-efficiency transmission is realized. be able to.

<第2の実施形態>
本発明の第2の実施形態に係る多値符号化装置の構成は、図1に示した本発明の第1の実施形態に係る多値符号化装置100の構成と同様であるため、図1を援用する。本発明の第1の実施形態では、マッピング情報生成部102は、遷移確率が大きい順に、遷移元および遷移先ビットパターンを隣接する信号点に割り当てていたが、本実施形態では、マッピング情報生成部102は、さらに、ハミング距離の制約を加えてビットパターンを所定の信号点に割り当てる。本実施形態においては、本発明の第1の実施形態と異なる点について詳しく説明する。
<Second Embodiment>
The configuration of the multi-level encoding apparatus according to the second embodiment of the present invention is the same as the configuration of the multi-level encoding apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. Is used. In the first embodiment of the present invention, the mapping information generation unit 102 assigns transition source and transition destination bit patterns to adjacent signal points in descending order of transition probability. However, in this embodiment, the mapping information generation unit 102 further assigns a bit pattern to a predetermined signal point by adding a restriction on the Hamming distance. In the present embodiment, differences from the first embodiment of the present invention will be described in detail.

図5は、遷移確率算出部101によって算出された遷移確率151と、ハミング距離の制約とに基づいて、ビットパターンを所定の信号点にマッピングする手順を示す図である。図5(1)は、図2(1)と同様に、遷移確率算出部101によって算出された遷移確率151を示す図である。マッピング情報生成部102は、本発明の第1の実施形態と同様に、図5(1)に示された遷移確率151に基づいて、遷移確率が大きい順に、さらにハミング距離を1とする制約を加えて、遷移元および遷移先ビットパターンを隣接する信号点に割り当てる。   FIG. 5 is a diagram illustrating a procedure for mapping a bit pattern to a predetermined signal point based on the transition probability 151 calculated by the transition probability calculation unit 101 and the Hamming distance constraint. FIG. 5 (1) is a diagram showing the transition probability 151 calculated by the transition probability calculation unit 101, as in FIG. 2 (1). As in the first embodiment of the present invention, the mapping information generation unit 102 sets a constraint that further sets the Hamming distance to 1 in descending order of transition probability, based on the transition probability 151 shown in FIG. In addition, the transition source and transition destination bit patterns are assigned to adjacent signal points.

なお、ハミング距離とは、2つのビットパターンの対応するビット位置における値が異なる個数を示すものである。例えば、2つのビットパターン「01」と「10」とについて、1ビット目および2ビット目の値が異なっているため、ハミング距離は2となる。また、4つのビットパターン「00」、「01」、「10」、「11」について、ハミング距離が1となる組み合わせは、「00」−「01」と、「00」−「10」と、「01」−「11」と、「10」−「11」との4種類である。   The Hamming distance indicates the number of different values at corresponding bit positions of two bit patterns. For example, for the two bit patterns “01” and “10”, the values of the first bit and the second bit are different, so the Hamming distance is 2. For the four bit patterns “00”, “01”, “10”, and “11”, the combinations in which the Hamming distance is 1 are “00”-“01”, “00”-“10”, There are four types, “01”-“11” and “10”-“11”.

図5(2)は、遷移確率が大きい順に、さらにハミング距離を1とする制約を加えて、遷移元および遷移先ビットパターンを隣接する信号点にマッピングする手順を示す図である。   FIG. 5B is a diagram illustrating a procedure for mapping the transition source and transition destination bit patterns to adjacent signal points by adding a constraint that the Hamming distance is 1 in order of increasing transition probability.

第1ステップでは、遷移確率が最大である遷移「00」→「01」について、ビットパターン「00」と「01」とを隣接する信号点に割り当てる。ここで、ビットパターン「00」と「01」とのハミング距離が1であるため、振幅レベルの小さい順から、「00」−「01」に割り当てるマッピングと、「01」−「00」に割り当てるマッピングとの2通りのマッピング候補が得られる。   In the first step, bit patterns “00” and “01” are assigned to adjacent signal points for the transition “00” → “01” having the maximum transition probability. Here, since the hamming distance between the bit patterns “00” and “01” is 1, mapping is assigned to “00”-“01” and assigned to “01”-“00” in ascending order of amplitude level. Two types of mapping candidates are obtained.

第2ステップでは、第1ステップで得られたマッピング候補を踏襲した上で、遷移確率が2番目に大きい遷移「01」→「10」について、ビットパターン「01」と「10」とを隣接する信号点に割り当てる。ここで、第1ステップで得られたマッピング候補におけるビットパターンの隣接関係を崩さないか否かを検討する。ビットパターン「01」と「10」とを隣接する信号点に割り当てる場合、第1ステップで得られたマッピング候補におけるビットパターンの隣接関係「00」−「01」、および「01」−「00」を崩さない。しかし、ビットパターン「01」と「10」とのハミング距離が2であるため、新たに、ビットパターン「01」と「10」とを隣接する信号点に割り当てずに、第1ステップで得られたマッピング候補「00」−「01」、および「01」−「00」を引き継ぐ。   In the second step, after following the mapping candidate obtained in the first step, the bit patterns “01” and “10” are adjacent to each other for the transition “01” → “10” having the second largest transition probability. Assign to signal points. Here, it is examined whether or not the bit pattern adjacent relationship in the mapping candidate obtained in the first step is not destroyed. When assigning bit patterns “01” and “10” to adjacent signal points, bit pattern adjacency relationships “00”-“01” and “01”-“00” in the mapping candidates obtained in the first step. Do not break. However, since the hamming distance between the bit patterns “01” and “10” is 2, the bit patterns “01” and “10” are newly obtained in the first step without being assigned to adjacent signal points. The mapping candidates “00”-“01” and “01”-“00” are taken over.

第3ステップでは、第2ステップで得られたマッピング候補を踏襲した上で、遷移確率が3番目に大きい遷移「00」→「10」について、ビットパターン「00」と「10」とを隣接する信号点に割り当てる。ここで、第2ステップで得られたマッピング候補におけるビットパターンの隣接関係を崩さないか否かを検討する。ビットパターン「00」と「10」とについて、ビットパターン「00」と「10」とを隣接する信号点に割り当てる場合、第2ステップで得られたマッピング候補におけるビットパターンの隣接関係「00」−「01」、および「01」−「00」を崩さない。さらに、ビットパターン「00」と「10」とのハミング距離が1であるため、振幅レベルの小さい順から、「10」−「00」−「01」に割り当てるマッピングと、「01」−「00」−「10」に割り当てるマッピングとの2通りのマッピング候補が得られる。   In the third step, following the mapping candidate obtained in the second step, the bit patterns “00” and “10” are adjacent to each other for the transition “00” → “10” having the third largest transition probability. Assign to signal points. Here, it is examined whether or not the bit pattern adjacent relationship in the mapping candidate obtained in the second step is not destroyed. When assigning bit patterns “00” and “10” to adjacent signal points for bit patterns “00” and “10”, the bit pattern adjacency relationship “00” − in the mapping candidates obtained in the second step “01” and “01”-“00” are not broken. Further, since the hamming distance between the bit patterns “00” and “10” is 1, the mapping assigned to “10”-“00”-“01” in ascending order of the amplitude level and “01”-“00” "-" 10 "mapping candidates are obtained.

第4ステップでは、第3ステップで得られたマッピング候補を踏襲した上で、遷移確率が4番目に大きい遷移「01」→「11」について、ビットパターン「01」と「11」とを隣接する信号点に割り当てる。ここで、第3ステップで得られたマッピング候補におけるビットパターンの隣接関係を崩さないか否かを検討する。ビットパターン「01」と「11」とについて、ビットパターン「01」と「11」とを隣接する信号点に割り当てる場合、第3ステップで得られたマッピング候補におけるビットパターンの隣接関係「10」−「00」−「01」、および「01」−「00」−「10」を崩さない。さらに、ビットパターン「01」と「11」とのハミング距離が1であるため、振幅レベルの小さい順から、「10」−「00」−「01」−「11」に割り当てるマッピングと、「11」−「01」−「00」−「10」に割り当てるマッピングとの2通りのマッピング候補が得られる。   In the fourth step, after following the mapping candidate obtained in the third step, the bit patterns “01” and “11” are adjacent to each other for the transition “01” → “11” having the fourth largest transition probability. Assign to signal points. Here, it is examined whether or not the bit pattern adjacency relationship in the mapping candidates obtained in the third step is not destroyed. When assigning bit patterns “01” and “11” to adjacent signal points for bit patterns “01” and “11”, the bit pattern adjacency relationship “10” − in the mapping candidates obtained in the third step Do not break “00”-“01” and “01”-“00”-“10”. Furthermore, since the hamming distance between the bit patterns “01” and “11” is 1, the mapping assigned to “10”-“00”-“01”-“11” in ascending order of the amplitude level, and “11 "-" 01 "-" 00 "-" 10 "and two types of mapping candidates are obtained.

このように、マッピング情報生成部102は、第1〜第4ステップにおいて、遷移確率算出部101によって算出された遷移確率151に基づいて、遷移確率が大きい順に、さらにハミング距離を1とする制約を加えて、遷移元および遷移先ビットパターンを隣接する信号点に割り当てる。   As described above, the mapping information generation unit 102 further sets the constraint that the Hamming distance is 1 in descending order of the transition probability based on the transition probability 151 calculated by the transition probability calculation unit 101 in the first to fourth steps. In addition, the transition source and transition destination bit patterns are assigned to adjacent signal points.

以上のように、本発明の第2の実施形態に係る多値符号化装置によれば、多値変調信号において、振幅レベルの変化量が大きい遷移を確率的に減少させ、平均遷移量を小さく抑えることができるため、回路規模を大きくせず、遷移不足および波形歪等の影響による信号点(振幅レベル)の識別誤りを回避し、かつ高効率伝送を実現することができる。   As described above, according to the multi-level encoding device according to the second embodiment of the present invention, in the multi-level modulation signal, transitions with large amplitude level changes are stochastically reduced, and the average transition amount is reduced. Therefore, it is possible to avoid a signal point (amplitude level) identification error caused by insufficient transition, waveform distortion, and the like, and realize high-efficiency transmission without increasing the circuit scale.

さらに、多値変調信号において、隣接する信号点間のビットパターンのハミング距離が1であるため、隣接する信号点(振幅レベル)の識別誤りに対して、ビット誤りを最小限に抑えることができる。具体的には、隣接する信号点に、ハミング距離が2である「01」と「10」とマッピングした場合、仮に識別誤りが発生すれば、2ビットの誤りとなってしまう。一方、隣接する信号点に、ハミング距離が1である「00」と「10」とマッピングした場合、仮に識別誤りが発生しても、誤りは1ビット目のみであり、ビット誤りを最小限に抑えることができる。   Furthermore, since the hamming distance of the bit pattern between adjacent signal points is 1 in a multi-level modulation signal, bit errors can be minimized with respect to identification errors of adjacent signal points (amplitude levels). . More specifically, when “01” and “10” having a Hamming distance of 2 are mapped to adjacent signal points, if an identification error occurs, a 2-bit error occurs. On the other hand, when mapping “00” and “10” having a Hamming distance of 1 to adjacent signal points, even if an identification error occurs, the error is only the first bit, and the bit error is minimized. Can be suppressed.

<第3の実施形態>
図6は、本発明の第3の実施形態に係る多値符号化装置300を示す図である。図6において、多値符号化装置300は、図1に示した本発明の第1の実施形態に係る多値符号化装置100に、さらに、発生確率算出部301を備える。図6において、図1に示した同一の構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する。本実施形態においては、本発明の第1の実施形態と異なる構成である発生確率算出部301を用いたマッピング手順について、詳しく説明する。
<Third Embodiment>
FIG. 6 is a diagram illustrating a multi-level encoding apparatus 300 according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 6, the multi-level encoding apparatus 300 further includes an occurrence probability calculation unit 301 in addition to the multi-level encoding apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention illustrated in FIG. 1. In FIG. 6, the same components as those shown in FIG. In the present embodiment, a mapping procedure using the occurrence probability calculation unit 301 having a configuration different from that of the first embodiment of the present invention will be described in detail.

発生確率算出部301は、送信データ150に含まれるビットパターンの発生確率を算出する。   The occurrence probability calculation unit 301 calculates the occurrence probability of the bit pattern included in the transmission data 150.

具体的には、例えば、送信データ150を「00101110001010」とし、4値の振幅レベル(信号点)0、1、2、3にビットパターン「00」、「01」、「10」、「11」を割り当てる場合について説明する。   Specifically, for example, the transmission data 150 is “00101110001010”, and bit patterns “00”, “01”, “10”, “11” are set to four amplitude levels (signal points) 0, 1, 2, and 3. The case of assigning will be described.

先ず、送信データ150「00101110001010」を7つのタイムスロット単位で分解し、2ビットずつのビットパターン「00」、「10」、「11」、「10」、「00」、「10」、「10」とする。   First, the transmission data 150 “00101110001010” is disassembled in units of seven time slots, and bit patterns “00”, “10”, “11”, “10”, “00”, “10”, “10” each having two bits. "

次に、各タイムスロットのビットパターンを分析する。ここで、ビットパターンは、「00」、「01」、「10」の4種類が発生し得る。   Next, the bit pattern of each time slot is analyzed. Here, four types of bit patterns “00”, “01”, and “10” may occur.

送信データ150「00101110001010」において、実際に発生するビットパターンの発生確率351を計算する。ビットパターンは、「00」、「10」、「11」、「10」、「00」、「10」、「10」の7つである。そして、「00」の発生確率は2/7となり、「01」の発生確率は0/7となり、「10」の発生確率は4/7となり、「11」の発生確率は1/7となる。このようにして、ビットパターンの発生確率351を導出する。   In transmission data 150 “00101110001010”, an actual bit pattern occurrence probability 351 is calculated. There are seven bit patterns, “00”, “10”, “11”, “10”, “00”, “10”, and “10”. Then, the occurrence probability of “00” is 2/7, the occurrence probability of “01” is 0/7, the occurrence probability of “10” is 4/7, and the occurrence probability of “11” is 1/7. . In this way, the bit pattern occurrence probability 351 is derived.

マッピング情報生成部102は、遷移確率算出部101によって算出された遷移確率151と、発生確率算出部301によって算出された発生確率351とに基づいて、ビットパターンを所定の信号点にマッピングし、マッピング情報152を生成する。以下に、マッピング情報152を生成する手順について説明する。   The mapping information generation unit 102 maps a bit pattern to a predetermined signal point based on the transition probability 151 calculated by the transition probability calculation unit 101 and the occurrence probability 351 calculated by the occurrence probability calculation unit 301. Information 152 is generated. A procedure for generating the mapping information 152 will be described below.

図7は、遷移確率算出部101によって算出された遷移確率151と、発生確率算出部301によって算出された発生確率351とに基づいて、ビットパターンを所定の信号点にマッピングする手順を示す図である。図7(1)は、発生確率算出部301によって算出された発生確率351を示す図である。ここでは、発生確率算出部301によって算出された発生確率351の一例として、「00」の発生確率が40%、「01」の発生確率が30%、「10」の発生確率が20%、「11」の発生確率が10%であることを示している。   FIG. 7 is a diagram illustrating a procedure for mapping a bit pattern to a predetermined signal point based on the transition probability 151 calculated by the transition probability calculation unit 101 and the occurrence probability 351 calculated by the occurrence probability calculation unit 301. is there. FIG. 7A is a diagram illustrating the occurrence probability 351 calculated by the occurrence probability calculation unit 301. Here, as an example of the occurrence probability 351 calculated by the occurrence probability calculation unit 301, the occurrence probability of “00” is 40%, the occurrence probability of “01” is 30%, the occurrence probability of “10” is 20%, 11 "is 10%.

ここで、発生確率が大きいビットパターンのマッピングについて説明する。図8は、多値識別誤りが発生する様子を示す図である。図8において、送信データは、振幅レベルが0、1、2、および3である信号点を用いて、4値に多値符号化されている。当該4値に多値符号化されたデータを復号する場合、受信器等で発生する雑音の影響によって、信号点(振幅レベル)の識別誤りが生じる可能性がある。   Here, mapping of a bit pattern having a high occurrence probability will be described. FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which a multi-level identification error occurs. In FIG. 8, transmission data is multilevel encoded into four values using signal points whose amplitude levels are 0, 1, 2, and 3. When decoding data that has been multi-value encoded into four values, there is a possibility that a signal point (amplitude level) identification error may occur due to the influence of noise generated in a receiver or the like.

具体的には、例えば、信号レベル(1)で示される信号点について、雑音の影響によって、当該振幅レベルが第1の判定閾値のより小さくなってしまった場合、隣接する信号レベル(0)として識別される。逆に、信号レベル(1)で示す信号点について、雑音の影響によって、当該振幅レベルが第2の判定閾値のより大きくなってしまった場合、隣接する信号レベル(2)として識別される。このように、信号レベル(1)で示される信号点は、雑音の影響によって、上下両方の隣接する信号点に誤って識別される可能性がある。同様に、信号レベル(2)で示される信号点は、隣接する信号レベル(3)、または隣接する信号レベル(1)に誤って識別される可能性がある。   Specifically, for example, if the amplitude level of the signal point indicated by the signal level (1) is smaller than the first determination threshold due to the influence of noise, the adjacent signal level (0) is set. Identified. On the contrary, if the amplitude level of the signal point indicated by the signal level (1) becomes larger than the second determination threshold value due to the influence of noise, the signal point is identified as the adjacent signal level (2). As described above, the signal point indicated by the signal level (1) may be erroneously identified as both the upper and lower adjacent signal points due to the influence of noise. Similarly, the signal point indicated by the signal level (2) may be erroneously identified as the adjacent signal level (3) or the adjacent signal level (1).

一方、信号レベル(0)で示される信号点は、雑音の影響によって、当該振幅レベルが第1の判定閾値のより大きくなってしまった場合のみ、隣接する信号レベル(1)に誤って識別される。つまり、信号レベル(0)で示される信号点は、振幅レベルが最小であるため、下に隣接する信号点に誤って識別されることはない。同様に、信号レベル(3)で示される信号点は、振幅レベルが最大であるため、上に隣接する信号点に誤って識別されることはない。   On the other hand, the signal point indicated by the signal level (0) is erroneously identified as the adjacent signal level (1) only when the amplitude level becomes larger than the first determination threshold due to the influence of noise. The That is, since the signal level indicated by the signal level (0) has the minimum amplitude level, it is not mistakenly identified as a signal point adjacent thereto. Similarly, since the signal point indicated by the signal level (3) has the maximum amplitude level, it is not mistakenly identified as an adjacent signal point.

このように、振幅レベルが最小または最大となる信号点にマッピングされたビットパターンは、その他の振幅レベルの信号点にマッピングされたビットパターンと比較して、受信器等で発生する雑音の影響がある場合でも、誤って識別される可能性は低い。   In this way, the bit pattern mapped to the signal point with the minimum or maximum amplitude level is less affected by noise generated in the receiver or the like than the bit pattern mapped to the signal point with the other amplitude level. Even in some cases, it is unlikely to be mistakenly identified.

したがって、マッピング情報生成部102は、図7(1)に示された発生確率351に基づいて、発生確率が最大となるビットパターンを、振幅レベルが最小または最大となる信号点にマッピングする。さらに、発生確率が最大となるビットパターンを、振幅レベルが最小または最大となる信号点のうち、振幅レベルが最小となる信号点にマッピングすれば、平均送信電力を低減することもできる。   Therefore, the mapping information generation unit 102 maps the bit pattern having the maximum occurrence probability to the signal point having the minimum or maximum amplitude level, based on the occurrence probability 351 shown in FIG. Further, if the bit pattern with the highest occurrence probability is mapped to the signal point with the smallest amplitude level among the signal points with the smallest or largest amplitude level, the average transmission power can be reduced.

図7(2)は、図2(1)と同様に、遷移確率算出部101によって算出された遷移確率151を示す図である。図7(3)は、図7(1)に示された発生確率351に基づいて、発生確率が最大となるビットパターンを振幅レベルが最小となる信号点にマッピングし、図7(2)に示された遷移確率151に基づいて、遷移確率が大きい順に、遷移元および遷移先ビットパターンを隣接する信号点にマッピングする手順を示す図である。   FIG. 7 (2) is a diagram showing the transition probability 151 calculated by the transition probability calculation unit 101, as in FIG. 2 (1). FIG. 7 (3) maps the bit pattern having the maximum occurrence probability to the signal point having the minimum amplitude level based on the occurrence probability 351 shown in FIG. 7 (1). It is a figure which shows the procedure which maps a transition source and a transition destination bit pattern to an adjacent signal point in order with a large transition probability based on the shown transition probability.

第1ステップでは、発生確率が最大であるビットパターン「00」を振幅レベルが最小となる信号点に割り当てる。なお、発生確率が同一となるビットパターンを選択する場合は、例えば、予め設定した選択基準に基づいて、いずれかのビットパターンを選択しても構わないし、ランダムに選択しても構わない。または、遷移確率が同一となるそれぞれのビットパターンに対して、マッピング候補を生成し、当該生成された複数のマッピング候補から、いずれかを選択しても構わない。   In the first step, the bit pattern “00” having the highest occurrence probability is assigned to the signal point having the minimum amplitude level. When selecting bit patterns having the same occurrence probability, for example, any bit pattern may be selected based on a preset selection criterion, or may be selected randomly. Alternatively, a mapping candidate may be generated for each bit pattern having the same transition probability, and any one of the generated mapping candidates may be selected.

第2ステップ以降は、本発明の第1の実施形態と同様に、図7(2)に示された遷移確率151に基づいて、遷移確率が大きい順に、遷移元および遷移先ビットパターンを隣接する信号点に割り当てる。   After the second step, as in the first embodiment of the present invention, based on the transition probability 151 shown in FIG. 7B, the transition source and transition destination bit patterns are adjacent in descending order of transition probability. Assign to signal points.

第2ステップでは、第1ステップで得られたマッピング候補を踏襲した上で、遷移確率が最大である遷移「00」→「01」について、ビットパターン「00」と「01」とを隣接する信号点に割り当てる。したがって、振幅レベルの小さい順から、「00」−「01」に割り当てるマッピング候補が得られる。   In the second step, after following the mapping candidate obtained in the first step, for the transition “00” → “01” having the maximum transition probability, the bit patterns “00” and “01” are adjacent signals. Assign to a point. Accordingly, mapping candidates to be assigned to “00”-“01” are obtained in ascending order of amplitude level.

第3ステップでは、第2ステップで得られたマッピング候補を踏襲した上で、遷移確率が2番目に大きい遷移「01」→「10」について、ビットパターン「01」と「10」とを隣接する信号点に割り当てる。したがって、振幅レベルの小さい順から、「00」−「01」−「10」に割り当てるマッピング候補が得られる。   In the third step, after following the mapping candidate obtained in the second step, the bit patterns “01” and “10” are adjacent to each other for the transition “01” → “10” having the second largest transition probability. Assign to signal points. Therefore, mapping candidates to be assigned to “00”-“01”-“10” are obtained in ascending order of amplitude level.

第4ステップでは、ビットパターン「11」のみが未割り当てであるため、自動的に未割り当ての信号点(振幅レベル3)に割り当てることになる。したがって、振幅レベルの小さい順から、「00」−「01」−「10」−「11」に割り当てるマッピング候補が得られる。   In the fourth step, since only the bit pattern “11” is unassigned, it is automatically assigned to an unassigned signal point (amplitude level 3). Therefore, mapping candidates to be assigned to “00”-“01”-“10”-“11” are obtained in ascending order of amplitude level.

このように、マッピング情報生成部102は、第1〜第4ステップにおいて、発生確率351に基づいて、発生確率が最大となるビットパターンを振幅レベルが最小となる信号点にマッピングし、遷移確率151に基づいて、遷移確率が大きい順に、遷移元および遷移先ビットパターンを隣接する信号点に割り当てる。   As described above, the mapping information generation unit 102 maps the bit pattern having the maximum occurrence probability to the signal point having the minimum amplitude level based on the occurrence probability 351 in the first to fourth steps, and the transition probability 151. Based on the above, the transition source and transition destination bit patterns are assigned to adjacent signal points in descending order of transition probability.

以上のように、本発明の第3の実施形態に係る多値符号化装置300によれば、多値変調信号において、振幅レベルの変化量が大きい遷移を確率的に減少させ、平均遷移量を小さく抑えることができるため、回路規模を大きくせず、遷移不足および波形歪等の影響による信号点(振幅レベル)の識別誤りを回避し、かつ高効率伝送を実現することができる。   As described above, according to the multi-level encoding device 300 according to the third embodiment of the present invention, in the multi-level modulation signal, transitions with large amplitude level changes are stochastically reduced, and the average transition amount is reduced. Since it can be kept small, the circuit scale is not increased, signal point (amplitude level) identification errors due to insufficient transition and waveform distortion are avoided, and high-efficiency transmission can be realized.

さらに、発生確率が最大となるビットパターンを、振幅レベルが最小または最大となる信号点にマッピングすることによって、多値変調信号における多値識別誤りの発生率を減少させることができる。   Furthermore, by mapping the bit pattern with the highest probability of occurrence to the signal point with the minimum or maximum amplitude level, the occurrence rate of multi-level identification errors in the multi-level modulation signal can be reduced.

また、発生確率が最大となるビットパターンを、振幅レベルが最小または最大となる信号点のうち、振幅レベルが最小となる信号点にマッピングすることによって、平均送信電力を低減することもできる。   Further, the average transmission power can be reduced by mapping the bit pattern having the highest occurrence probability to the signal point having the minimum amplitude level among the signal points having the minimum or maximum amplitude level.

なお、本実施形態において、図7(3)に示したマッピング手順について、第2ステップ以降は、本発明の第2の実施形態で示したように、さらにハミング距離を1とする制約を加えて、遷移元および遷移先ビットパターンを隣接する信号点に割り当てても構わない。   In the present embodiment, in the mapping procedure shown in FIG. 7 (3), after the second step, as shown in the second embodiment of the present invention, a constraint that the Hamming distance is 1 is further added. The transition source and transition destination bit patterns may be assigned to adjacent signal points.

なお、本実施形態では、平均送信電力を低減する手段として、発生確率が最大となるビットパターンを、振幅レベルが最小または最大となる信号点のうち、振幅レベルが最小となる信号点にマッピングしていた。しかし、複数のマッピング候補を生成して、各マッピング候補を選択した場合の平均送信電力を算出し、当該生成された複数のマッピング候補うち、平均送信電力が小さいマッピング候補を選択しても構わない。   In this embodiment, as a means for reducing the average transmission power, the bit pattern with the highest occurrence probability is mapped to the signal point with the smallest amplitude level among the signal points with the smallest or largest amplitude level. It was. However, it is possible to generate a plurality of mapping candidates, calculate an average transmission power when each mapping candidate is selected, and select a mapping candidate having a low average transmission power from among the plurality of generated mapping candidates. .

具体的には、例えば、本発明の第1の実施形態で示した2通りのマッピング候補について説明する。図2で示したように、本発明の第1の実施形態では、振幅レベルの小さい順から、「11」−「00」−「01」−「10」に割り当てるマッピングと、「10」−「01」−「00」−「11」に割り当てるマッピングとの2通りのマッピング候補が得られた。それぞれのマッピング候補を選択した場合の平均送信電力を算出し、2通りのマッピング候補うち、平均送信電力が小さいマッピング候補を選択する手順について、以下に説明する。   Specifically, for example, two mapping candidates shown in the first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 2, in the first embodiment of the present invention, mappings assigned to “11”-“00”-“01”-“10” from the smallest amplitude level and “10”-“ Two mapping candidates with the mapping assigned to “01”-“00”-“11” were obtained. A procedure for calculating the average transmission power when each mapping candidate is selected and selecting a mapping candidate having a low average transmission power from the two mapping candidates will be described below.

図9は、図2で示した2通りのマッピング候補について、それぞれのマッピング候補を選択した場合の平均送信電力を算出する手順を示す図である。平均送信電力は、当該ビットパターンがマッピングされる振幅レベルと、当該ビットパターンの発生確率とを乗じた値の総和によって算出される。ここで、送信データは、振幅レベルが0、1、2、および3である信号点を用いて、4値に多値符号化される。また、発生確率算出部301によって算出された発生確率351は、図7(1)で示したように、「00」の発生確率が40%、「01」の発生確率が30%、「10」の発生確率が20%、「11」の発生確率が10%であるとする。   FIG. 9 is a diagram showing a procedure for calculating the average transmission power when each mapping candidate is selected for the two mapping candidates shown in FIG. The average transmission power is calculated by the sum of values obtained by multiplying the amplitude level to which the bit pattern is mapped and the occurrence probability of the bit pattern. Here, the transmission data is multi-value encoded into four values using signal points with amplitude levels of 0, 1, 2, and 3. Further, the occurrence probability 351 calculated by the occurrence probability calculation unit 301 is, as shown in FIG. 7A, the occurrence probability of “00” is 40%, the occurrence probability of “01” is 30%, and “10”. It is assumed that the occurrence probability of “11” is 20% and the occurrence probability of “11” is 10%.

先ず、図9(1)において、マッピング候補A(「11」−「00」−「01」−「10」)を選択した場合の平均送信電力Waを算出する。
平均送信電力Wa=(0×0.1)+(1×0.4)+(2×0.3)+(3×0.2)=1.6
First, in FIG. 9A, the average transmission power Wa when the mapping candidate A (“11” − “00” − “01” − “10”) is selected is calculated.
Average transmission power Wa = (0 × 0.1) + (1 × 0.4) + (2 × 0.3) + (3 × 0.2) = 1.6

次に、図9(2)において、マッピング候補B(「10」−「01」−「00」−「11」)を選択した場合の平均送信電力Wbを算出する。
平均送信電力Wb=(0×0.2)+(1×0.3)+(2×0.4)+(3×0.1)=1.4
Next, in FIG. 9B, the average transmission power Wb when the mapping candidate B (“10” − “01” − “00” − “11”) is selected is calculated.
Average transmission power Wb = (0 × 0.2) + (1 × 0.3) + (2 × 0.4) + (3 × 0.1) = 1.4

このように、マッピング候補Bを選択した場合の平均送信電力Wbは、マッピング候補Aを選択した場合の平均送信電力Waよりも小さい。したがって、図2で示した2通りのマッピング候補については、振幅レベルの小さい順から、「10」−「01」−「00」−「11」に割り当てるマッピングを選択すれば、平均送信電力を低減することができる。   Thus, the average transmission power Wb when the mapping candidate B is selected is smaller than the average transmission power Wa when the mapping candidate A is selected. Therefore, for the two mapping candidates shown in FIG. 2, if the mapping to be assigned to “10”-“01”-“00”-“11” is selected from the smallest amplitude level, the average transmission power is reduced. can do.

なお、上述した説明では、平均送信電力は、当該ビットパターンがマッピングされる振幅レベルを用いて算出したが、実際には、送信する電圧値(V)、電流値(A)、および電力値(W)等を用いて算出することが望ましい。   In the above description, the average transmission power is calculated using the amplitude level to which the bit pattern is mapped. However, actually, the transmission voltage value (V), current value (A), and power value ( It is desirable to calculate using W) or the like.

<第4の実施形態>
図10は、本発明の第4の実施形態に係る多値符号化装置400を示す図である。図10において、多値符号化装置400は、図1に示した本発明の第1の実施形態に係る多値符号化装置100に、さらに、マッピングテーブル401を備える。図10において、図1に示した同一の構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する。本実施形態においては、本発明の第1の実施形態と異なる構成であるマッピングテーブル401を用いたマッピング手順について、詳しく説明する。
<Fourth Embodiment>
FIG. 10 is a diagram showing a multi-level encoding apparatus 400 according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 10, the multi-level encoding apparatus 400 further includes a mapping table 401 in addition to the multi-level encoding apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 10, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In the present embodiment, a mapping procedure using the mapping table 401 having a configuration different from that of the first embodiment of the present invention will be described in detail.

図11は、4値の振幅レベル(信号点)0、1、2、3にビットパターン「00」、「01」、「10」、「11」を割り当てる場合のマッピングテーブル401を示す図である。図11において、マッピングテーブル401は、ビットパターンを4値の振幅レベルに割り当てるため、マッピング方法は、24(=4!)通り存在している。つまり、マッピングテーブル401は、ビットパターンを4値の振幅レベルに割り当てるすべての類型を予め格納している。   FIG. 11 is a diagram showing a mapping table 401 when bit patterns “00”, “01”, “10”, and “11” are assigned to four amplitude levels (signal points) 0, 1, 2, and 3. . In FIG. 11, since the mapping table 401 assigns bit patterns to four amplitude levels, there are 24 (= 4!) Mapping methods. That is, the mapping table 401 stores in advance all types for assigning bit patterns to four amplitude levels.

マッピング情報生成部102は、本発明の第1〜第3の実施形態に記載したマッピング手順によって、ビットパターンを所定の信号点に割り当てる。その後、マッピング情報生成部102は、マッピングテーブル401を参照して、割り当てたマッピングに対応するマッピング番号をマッピング情報152として生成する。   The mapping information generation unit 102 assigns a bit pattern to a predetermined signal point by the mapping procedure described in the first to third embodiments of the present invention. Thereafter, the mapping information generation unit 102 refers to the mapping table 401 and generates a mapping number corresponding to the assigned mapping as the mapping information 152.

具体的には、例えば、マッピング情報生成部102が、本発明の第1の実施形態で示したように、振幅レベル0、1、2、3に対して、それぞれビットパターン「11」、「00」、「01」、「10」を割り当てる場合について説明する。この場合、マッピング情報生成部102は、マッピングテーブル401を参照して、マッピング番号「18」をマッピング情報152として生成する。   Specifically, for example, as shown in the first embodiment of the present invention, the mapping information generation unit 102 performs bit patterns “11” and “00” for amplitude levels 0, 1, 2, and 3, respectively. ”,“ 01 ”, and“ 10 ”will be described. In this case, the mapping information generation unit 102 refers to the mapping table 401 and generates the mapping number “18” as the mapping information 152.

そして、パケット生成部103では、マッピング番号「18」をマッピング情報152として、図3に示したパケット153のマッピング情報部164に格納して、パケット153を生成する。   Then, the packet generation unit 103 generates the packet 153 by storing the mapping number “18” as the mapping information 152 in the mapping information unit 164 of the packet 153 shown in FIG.

ここで、本発明の第1の実施形態で示したマッピング情報部164に格納されるマッピング情報152は、「11000110」で8ビットの情報であった。一方、マッピング番号「18」を2進数で表すと「10010」で5ビットの情報である。つまり、マッピングテーブル401を用いて、マッピング番号をマッピング情報152とすることによって、マッピング情報部164に格納されるマッピング情報152の情報量を削減することができる。なお、図11に示したマッピングテーブル401の場合、マッピング番号「0」〜「23」については、5ビット(25=32通りの表現可能)の情報量となる。 Here, the mapping information 152 stored in the mapping information unit 164 shown in the first embodiment of the present invention is “11000110” and is 8-bit information. On the other hand, when the mapping number “18” is expressed in binary, “10010” is 5-bit information. That is, by using the mapping table 401 as the mapping information 152, the information amount of the mapping information 152 stored in the mapping information unit 164 can be reduced. In the case of the mapping table 401 shown in FIG. 11, the mapping number “0” to “23” has an information amount of 5 bits (2 5 = 32 possible representations).

また、本発明の第2の実施形態で示したように、隣接する信号点にマッピングされるビットパターンは、ハミング距離を1とする制約を加えた場合、さらに、マッピング情報部164に格納されるマッピング情報152の情報量を削減することができる。   In addition, as shown in the second embodiment of the present invention, the bit pattern mapped to the adjacent signal point is further stored in the mapping information unit 164 when the restriction of the Hamming distance is 1 is added. The information amount of the mapping information 152 can be reduced.

図12は、図11に示したマッピングテーブル401のうち、隣接する信号点にマッピングされるビットパターンは、ハミング距離を1とする制約を加えた場合のマッピングテーブル402を示す図である。図12において、マッピングテーブル402は、8通りに限定されたマッピング類型が格納されている。つまり、マッピング番号「0」〜「7」については、3ビット(23=8通りの表現可能)の情報量となる。 FIG. 12 is a diagram showing the mapping table 402 when a constraint that the Hamming distance is 1 is added to the bit pattern mapped to the adjacent signal point in the mapping table 401 shown in FIG. In FIG. 12, the mapping table 402 stores mapping types limited to eight types. That is, for the mapping numbers “0” to “7”, the information amount is 3 bits (2 3 = 8 possible representations).

以上のように、本発明の第4の実施形態に係る多値符号化装置400によれば、マッピング情報部164に格納されるマッピング情報152の情報量を削減することができるため、オーバーヘッドが小さいパケット153を用いて、より優れた高効率伝送を実現することができる。   As described above, according to the multilevel encoding device 400 according to the fourth embodiment of the present invention, the amount of information of the mapping information 152 stored in the mapping information unit 164 can be reduced, and thus the overhead is small. By using the packet 153, more excellent high-efficiency transmission can be realized.

図13は、本発明の第4の実施形態に係る多値復号化装置500を示す図である。図13において、多値復号化装置500は、図4に示した本発明の第1の実施形態に係る多値復号化装置200に、さらに、マッピングテーブル401を備える。図13において、図4に示した同一の構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する。本実施形態においては、本発明の第1の実施形態と異なる構成であるマッピングテーブル401を用いたマッピング情報の解析について、詳しく説明する。   FIG. 13 is a diagram showing a multi-level decoding apparatus 500 according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 13, the multi-level decoding device 500 further includes a mapping table 401 in addition to the multi-level decoding device 200 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. In FIG. 13, the same components as shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In the present embodiment, analysis of mapping information using the mapping table 401 having a configuration different from that of the first embodiment of the present invention will be described in detail.

多値復号化装置500が備えるマッピングテーブル401は、図10に示した多値符号化装置100が備えるマッピングテーブル401と同一の内容のものである。具体的には、多値符号化装置100が図11に示したマッピングテーブル401を備える場合は、多値復号化装置500も同一のマッピングテーブル401を備え、多値符号化装置100が図12に示したマッピングテーブル402を備える場合は、多値復号化装置500も同一のマッピングテーブル402を備えることになる。   The mapping table 401 included in the multi-level decoding device 500 has the same contents as the mapping table 401 included in the multi-level encoding device 100 shown in FIG. Specifically, when the multilevel encoding apparatus 100 includes the mapping table 401 illustrated in FIG. 11, the multilevel decoding apparatus 500 includes the same mapping table 401, and the multilevel encoding apparatus 100 is illustrated in FIG. When the illustrated mapping table 402 is provided, the multilevel decoding apparatus 500 also includes the same mapping table 402.

マッピング解析部201は、受信したパケットから、マッピング情報部164に格納されているマッピング情報152を抽出し、抽出したマッピング情報152を解析する。このとき、マッピング情報部164に格納されているマッピング情報152は、マッピング番号である。このため、マッピング解析部201は、マッピングテーブル401を参照して、当該マッピング番号に対応するマッピング情報を抽出して、多値符号化装置100で施されたマッピングを把握する。   The mapping analysis unit 201 extracts the mapping information 152 stored in the mapping information unit 164 from the received packet, and analyzes the extracted mapping information 152. At this time, the mapping information 152 stored in the mapping information unit 164 is a mapping number. For this reason, the mapping analysis unit 201 refers to the mapping table 401, extracts mapping information corresponding to the mapping number, and grasps the mapping performed by the multi-level encoding device 100.

データ復調部202は、マッピング解析部201によって解析されたマッピング情報152に基づいて、受信したパケットのデータ部162に格納されているデータを復調して、受信データ155を出力する。   Data demodulating section 202 demodulates the data stored in data section 162 of the received packet based on mapping information 152 analyzed by mapping analyzing section 201 and outputs received data 155.

以上のように、本発明の第4の実施形態に係る多値符号化装置400および多値復号化装置500によれば、マッピング情報部164に格納されるマッピング情報152の情報量を削減することができるため、オーバーヘッドが小さいパケット153を用いて、より優れた高効率伝送を実現することができる。   As described above, according to the multilevel encoding apparatus 400 and the multilevel decoding apparatus 500 according to the fourth embodiment of the present invention, the information amount of the mapping information 152 stored in the mapping information unit 164 is reduced. Therefore, superior high-efficiency transmission can be realized using the packet 153 with low overhead.

<第5の実施形態>
本発明の第5の実施形態に係る多値符号化装置の構成は、図1に示した本発明の第1の実施形態に係る多値符号化装置100の構成と同様であるため、図1を援用する。本発明の第1の実施形態では、パケット生成部103は、図3に示したパケット153を生成していたが、本実施形態では、パケット生成部103は、セグメント単位で構成されるパケットを生成する。本実施形態においては、本発明の第1の実施形態と異なる構成であるパケットの構成について、詳しく説明する。
<Fifth Embodiment>
The configuration of the multi-level encoding apparatus according to the fifth embodiment of the present invention is the same as the configuration of the multi-level encoding apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. Is used. In the first embodiment of the present invention, the packet generation unit 103 generates the packet 153 shown in FIG. 3, but in this embodiment, the packet generation unit 103 generates a packet configured in segment units. To do. In the present embodiment, the configuration of a packet that is different from the configuration of the first embodiment of the present invention will be described in detail.

先ず、マッピング情報生成部102は、送信データ150を所定長のN個(Nは2以上の整数)のセグメントに細分化して、セグメント単位のセグメントデータに対して、上述した本発明の第1〜第4の実施形態で示したマッピング処理を実施する。つまり、マッピング情報生成部102は、送信データ150をセグメント単位に細分化したN個のセグメントデータに対応するN個のマッピング情報を生成する。   First, the mapping information generation unit 102 subdivides the transmission data 150 into N segments (N is an integer of 2 or more) of a predetermined length, and the above-described first to first aspects of the present invention are applied to the segment unit segment data. The mapping process shown in the fourth embodiment is performed. That is, the mapping information generation unit 102 generates N pieces of mapping information corresponding to N pieces of segment data obtained by subdividing the transmission data 150 into segments.

そして、パケット生成部103は、N個のマッピング情報と、N個のセグメントデータとに基づいて、パケットを生成する。図14は、本発明の第5の実施形態に係る多値符号化装置におけるパケット生成部103が生成するパケットの構成を示す図である。図14(1)および(2)において、送信データ150をセグメント単位に細分化したN個のセグメントデータが、それぞれ第1のデータ部162−1、第2のデータ部162−2、・・・、および第Nのデータ部162−Nに格納される。また、第1のデータ部162−1、第2のデータ部162−2、・・・、および第Nのデータ部162−Nに格納されたN個のセグメントデータに対応するN個のマッピング情報が、それぞれ第1のマッピング情報部164−1、第2のマッピング情報部164−2、・・・、および第Nのマッピング情報部164−Nに格納される。   Then, the packet generation unit 103 generates a packet based on the N pieces of mapping information and the N pieces of segment data. FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a packet generated by the packet generation unit 103 in the multi-level encoding device according to the fifth embodiment of the present invention. 14 (1) and (2), N segment data obtained by subdividing the transmission data 150 into segment units are a first data unit 162-1, a second data unit 162-2,. , And the Nth data portion 162-N. Also, N pieces of mapping information corresponding to N pieces of segment data stored in the first data portion 162-1, the second data portion 162-2,... And the Nth data portion 162-N. Are stored in the first mapping information section 164-1, the second mapping information section 164-2,..., And the Nth mapping information section 164-N, respectively.

データ変調部104は、マッピング情報部に格納されるマッピング情報に基づいて、それぞれ対応するデータ部に格納されるセグメントデータのビットパターンを所定の信号点に変調する。   Based on the mapping information stored in the mapping information section, the data modulation section 104 modulates the bit pattern of the segment data stored in the corresponding data section to a predetermined signal point.

なお、パケット生成部103が生成するパケットの構成は、図14(1)および(2)に示した構成に限定されるものではない。セグメント単位に細分化したN個のセグメントデータと、当該N個のセグメントデータに対応するN個のマッピング情報との関係が担保されるパケットの構成であればよい。   Note that the configuration of the packet generated by the packet generation unit 103 is not limited to the configuration shown in FIGS. 14 (1) and (2). It may be a packet configuration in which the relationship between N segment data subdivided into segment units and N mapping information corresponding to the N segment data is secured.

送信データ150は、基本的にランダムなビットパターンで構成されるため、データ長が長くなると、ビットパターンの遷移確率151および発生確率351は、すべて均等な値に近づく傾向になる。つまり、送信データ150を細分化することによって、ビットパターンの遷移確率151および/または発生確率351の偏りに応じたマッピング処理を行う。   Since the transmission data 150 is basically composed of a random bit pattern, as the data length increases, the bit pattern transition probability 151 and the occurrence probability 351 all tend to approach equal values. In other words, by subdividing the transmission data 150, mapping processing according to the bias of the bit pattern transition probability 151 and / or occurrence probability 351 is performed.

以上のように、本発明の第5の実施形態に係る多値符号化装置によれば、1つのパケットに含まれる送信データ150を複数のセグメントに細分化することによって、それぞれセグメント単位に最適なマッピング処理を実現することができる。   As described above, according to the multi-level encoding device according to the fifth embodiment of the present invention, the transmission data 150 included in one packet is subdivided into a plurality of segments, so that each segment is optimum. Mapping processing can be realized.

<第6の実施形態>
本発明の第6の実施形態に係る多値符号化装置の構成は、図6に示した本発明の第3の実施形態に係る多値符号化装置300の構成と同様であるため、図6を援用する。本発明の第3の実施形態では、パケット生成部103は、図3に示したパケット153を生成していたが、本実施形態では、パケット生成部103は、さらに平均送信電力情報部を備えるパケットを生成する。本実施形態においては、平均送信電力情報部を備えるパケットを用いるデータ通信について、詳しく説明する。
<Sixth Embodiment>
The configuration of the multi-level encoding apparatus according to the sixth embodiment of the present invention is the same as the configuration of the multi-level encoding apparatus 300 according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. Is used. In the third embodiment of the present invention, the packet generation unit 103 generates the packet 153 shown in FIG. 3. However, in this embodiment, the packet generation unit 103 further includes a packet having an average transmission power information unit. Is generated. In the present embodiment, data communication using a packet including an average transmission power information unit will be described in detail.

図15は、本発明の第6の実施形態に係る多値符号化装置におけるパケット生成部103が生成するパケットの構成を示す図である。図15に示すパケットにおいて、ヘッダ部161は、平均送信電力情報部165を備える点で、図3に示したパケット153と異なる。   FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a packet generated by the packet generation unit 103 in the multi-level encoding device according to the sixth embodiment of the present invention. 15 differs from the packet 153 shown in FIG. 3 in that the header portion 161 includes an average transmission power information portion 165.

マッピング情報生成部102は、本発明の第3の実施形態に示したように、当該ビットパターンがマッピングされる振幅レベルと、当該ビットパターンの発生確率とに基づいて、平均送信電力を計算する。そして、パケット生成部103は、図15に示したように、マッピング情報生成部102によって算出された平均送信電力の情報を含むパケットを生成する。   As shown in the third embodiment of the present invention, the mapping information generation unit 102 calculates the average transmission power based on the amplitude level to which the bit pattern is mapped and the occurrence probability of the bit pattern. Then, as illustrated in FIG. 15, the packet generation unit 103 generates a packet including information on the average transmission power calculated by the mapping information generation unit 102.

図16は、本発明の第6の実施形態に係る多値復号化装置600を示す図である。図16において、多値復号化装置600は、図4に示した本発明の第1の実施形態に係る多値復号化装置200に、さらに、直流ドリフト量推定部601を備える。図16において、図4に示した同一の構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する。本実施形態においては、本発明の第1の実施形態と異なる構成である直流ドリフト量推定部601について、詳しく説明する。   FIG. 16 is a diagram showing a multi-level decoding device 600 according to the sixth embodiment of the present invention. In FIG. 16, the multilevel decoding apparatus 600 further includes a DC drift amount estimation unit 601 in addition to the multilevel decoding apparatus 200 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. In FIG. 16, the same components as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In the present embodiment, the DC drift amount estimation unit 601 having a configuration different from that of the first embodiment of the present invention will be described in detail.

直流ドリフト量推定部601は、図15に示したパケットの平均送信電力情報部165に含まれる平均送信電力情報を取得する。そして、直流ドリフト量推定部601は、取得した平均送信電力情報に基づいて、データを復調する際に発生する直流ドリフト量を推定し、直流ドリフト量推定値171を生成する。   The DC drift amount estimation unit 601 acquires the average transmission power information included in the average transmission power information unit 165 of the packet illustrated in FIG. Then, the DC drift amount estimation unit 601 estimates a DC drift amount generated when demodulating data based on the acquired average transmission power information, and generates a DC drift amount estimated value 171.

データ復調部202は、直流ドリフト量推定部601によって生成された直流ドリフト量推定値171に基づいて、信号判定における閾値をバイアスさせて、マッピング解析部201によって解析されたマッピング情報152に基づいて、受信したパケットのデータ部162に格納されているデータを復調する。つまり、送信信号に含まれる直流成分をキャンセルし、データ部162に含まれる送信データの多値復号化の精度を向上することができる。   Based on the mapping information 152 analyzed by the mapping analysis unit 201, the data demodulation unit 202 biases the threshold in signal determination based on the DC drift amount estimation value 171 generated by the DC drift amount estimation unit 601. The data stored in the data portion 162 of the received packet is demodulated. That is, the DC component included in the transmission signal can be canceled, and the accuracy of multi-level decoding of the transmission data included in the data unit 162 can be improved.

以上のように、本発明の第6の実施形態に係る多値復号化装置600によれば、直流ドリフト量推定値171に基づいて、信号判定における閾値をバイアスさせることによって、より高精度な多値復号化が実現できる。   As described above, according to the multi-level decoding apparatus 600 according to the sixth embodiment of the present invention, more accurate multi-level decoding can be performed by biasing the threshold in signal determination based on the DC drift amount estimated value 171. Value decoding can be realized.

なお、本発明の第1〜第6の実施形態において、データをタイムスロット単位で分解した複数のビットパターンについて、2ビットのビットパターンを4値の振幅レベルを有する多値信号に変調していたが、これに限定されるわけではない。例えば、3ビットのビットパターンを8値の振幅レベルを有する多値信号に変調しても構わない。その他、任意の多値信号に変調する構成であっても、同様の効果が得られることは言うまでもない。   In the first to sixth embodiments of the present invention, for a plurality of bit patterns obtained by decomposing data in units of time slots, a 2-bit bit pattern is modulated into a multilevel signal having a four-level amplitude level. However, it is not limited to this. For example, a 3-bit bit pattern may be modulated into a multilevel signal having an 8-level amplitude level. In addition, it is needless to say that the same effect can be obtained even in a configuration that modulates an arbitrary multilevel signal.

本発明の多値符号化装置、多値復号化装置、多値符号化方法、および多値復号化方法は、多値符号化を用いる高効率のデータ伝送等に有用である。   The multi-level encoding apparatus, multi-level decoding apparatus, multi-level encoding method, and multi-level decoding method of the present invention are useful for highly efficient data transmission using multi-level encoding.

100、300、400 多値符号化装置
101 遷移確率算出部
102 マッピング情報生成部
103 パケット生成部
104 データ変調部
150 送信データ
151 遷移確率
152 マッピング情報
153 パケット
154 多値変調信号
155 受信データ
161 ヘッダ部
162、162−1〜162−N データ部
163 制御情報部
164、164−1〜164−N マッピング情報部
165 平均送信電力情報部
171 直流ドリフト量推定値
200、500、600 多値復号化装置
201 マッピング解析部
202 データ復調部
301 発生確率算出部
351 発生確率
401、402 マッピングテーブル
601 直流ドリフト量推定部
100, 300, 400 Multi-level encoding apparatus 101 Transition probability calculation unit 102 Mapping information generation unit 103 Packet generation unit 104 Data modulation unit 150 Transmission data 151 Transition probability 152 Mapping information 153 Packet 154 Multi-level modulation signal 155 Reception data 161 Header part 162, 162-1 to 162-N Data part 163 Control information part 164, 164-1 to 164-N Mapping information part 165 Average transmission power information part 171 DC drift amount estimated value 200, 500, 600 Multilevel decoding apparatus 201 Mapping analysis unit 202 Data demodulation unit 301 Occurrence probability calculation unit 351 Occurrence probability 401, 402 Mapping table 601 DC drift amount estimation unit

Claims (16)

送信器と受信器との間で通信されるパケットに含まれるデータを、所定の複数の振幅レベルを有する多値信号に変調する多値符号化装置であって、
前記データを所定のタイムスロット単位で分解した複数のビットパターンについて、隣接するタイムスロット間におけるビットパターンの遷移確率を算出する遷移確率算出部と、
前記算出された遷移確率に基づいて、前記多値信号の振幅レベルの変動が小さくなるように前記ビットパターンを所定の信号点にマッピングし、前記ビットパターンと前記信号点との対応関係を示すマッピング情報を生成するマッピング情報生成部と、
前記マッピング情報を含むヘッダ部と、前記データを含むデータ部とから構成されるパケットを生成するパケット生成部と、
前記マッピング情報に基づいて、前記データ部に含まれるデータを前記所定の信号点に変調するデータ変調部とを備える、多値符号化装置。
A multi-level encoding device that modulates data contained in a packet communicated between a transmitter and a receiver into a multi-level signal having a plurality of predetermined amplitude levels,
For a plurality of bit patterns obtained by decomposing the data in predetermined time slot units, a transition probability calculating unit that calculates a transition probability of bit patterns between adjacent time slots;
Based on the calculated transition probability, mapping the bit pattern to a predetermined signal point so as to reduce the fluctuation of the amplitude level of the multilevel signal, and showing the correspondence between the bit pattern and the signal point A mapping information generator for generating information;
A packet generation unit that generates a packet including a header part including the mapping information and a data part including the data;
A multi-level encoding apparatus comprising: a data modulation unit that modulates data included in the data unit to the predetermined signal point based on the mapping information.
前記マッピング情報生成部は、前記遷移確率が大きいビットパターンを隣接する信号点に順にマッピングすることを特徴とする、請求項1に記載の多値符号化装置。   The multi-level encoding apparatus according to claim 1, wherein the mapping information generation unit sequentially maps the bit patterns having a large transition probability to adjacent signal points. 前記マッピング情報生成部は、ハミング距離が1である前記ビットパターンを隣接する信号点にマッピングすることを特徴とする、請求項1〜2のいずれかに記載の多値符号化装置。   The multi-level encoding apparatus according to claim 1, wherein the mapping information generation unit maps the bit pattern having a Hamming distance of 1 to adjacent signal points. 前記データに含まれるビットパターンの発生確率を算出する発生確率算出部を、さらに備え、
前記マッピング情報生成部は、前記発生確率算出部で算出した発生確率が最大となるビットパターンを、前記振幅レベルが最小または最大となる信号点にマッピングすることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の多値符号化装置。
An occurrence probability calculation unit for calculating an occurrence probability of a bit pattern included in the data,
The mapping information generation unit maps a bit pattern having the maximum occurrence probability calculated by the occurrence probability calculation unit to a signal point having the minimum or maximum amplitude level. The multi-level encoding device according to any one of the above.
前記データに含まれるビットパターンの発生確率を算出する発生確率算出部を、さらに備え、
前記マッピング情報生成部は、前記発生確率算出部で算出した発生確率が最大となるビットパターンを、前記振幅レベルが最小となる信号点にマッピングすることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の多値符号化装置。
An occurrence probability calculation unit for calculating an occurrence probability of a bit pattern included in the data,
The mapping information generation unit maps a bit pattern having the maximum occurrence probability calculated by the occurrence probability calculation unit to a signal point having the minimum amplitude level. A multi-level encoding device according to claim 1.
前記マッピング情報生成部は、前記発生確率算出部で算出した発生確率と、前記生成したマッピング情報とに基づいて、平均送信電力を算出することを特徴とする、請求項4〜5のいずれかに記載の多値符号化装置。   The mapping information generation unit calculates an average transmission power based on the occurrence probability calculated by the occurrence probability calculation unit and the generated mapping information, according to any one of claims 4 to 5, The multi-level encoding device described. 前記マッピング情報生成部は、前記算出した平均送信電力に基づいて、前記平均送信電力が最小となるように、前記ビットパターンを所定の信号点にマッピングすることを特徴とする、請求項6に記載の多値符号化装置。   The mapping information generation unit, based on the calculated average transmission power, maps the bit pattern to a predetermined signal point so that the average transmission power is minimized. Multi-level encoding device. 前記ヘッダ部は、前記算出した平均送信電力を示す平均送信電力情報を含むことを特徴とする、請求項6〜7のいずれかに記載の多値符号化装置。   The multi-level encoding apparatus according to claim 6, wherein the header part includes average transmission power information indicating the calculated average transmission power. 前記ビットパターンと前記信号点との対応関係を示すマッピング情報と、当該マッピング情報に対応するマッピング番号とを予め格納するマッピングテーブルを、さらに備え、
前記マッピング情報生成部は、前記マッピングテーブルを参照して、前記生成したマッピング情報に対応するマッピング番号を、前記マッピング情報とすることを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の多値符号化装置。
A mapping table that stores in advance mapping information indicating a correspondence relationship between the bit pattern and the signal point, and a mapping number corresponding to the mapping information;
The multiple mapping information according to any one of claims 1 to 8, wherein the mapping information generation unit refers to the mapping table and uses a mapping number corresponding to the generated mapping information as the mapping information. Value encoding device.
前記遷移確率算出部は、前記データを所定長の複数のセグメントに細分化したセグメントデータについて、前記セグメント毎に前記遷移確率を算出し、
前記マッピング情報生成部は、前記セグメント毎に算出された遷移確率に基づいて、前記セグメントデータについて、前記セグメント毎に前記マッピング情報を生成することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の多値符号化装置。
The transition probability calculation unit calculates the transition probability for each segment for segment data obtained by subdividing the data into a plurality of segments having a predetermined length.
The mapping information generation unit generates the mapping information for each of the segments for the segment data based on the transition probability calculated for each of the segments. The multi-level encoding device described.
前記遷移確率算出部は、前記データを所定長の複数のセグメントに細分化したセグメントデータについて、前記セグメント毎に前記遷移確率を算出し、
前記発生確率算出部は、前記セグメントデータについて、前記セグメント毎に前記発生確率を算出し、
前記マッピング情報生成部は、前記セグメント毎に算出された遷移確率および発生確率に基づいて、前記セグメントデータについて、前記セグメント毎に前記マッピング情報を生成することを特徴とする、請求項4〜9のいずれかに記載の多値符号化装置。
The transition probability calculation unit calculates the transition probability for each segment for segment data obtained by subdividing the data into a plurality of segments having a predetermined length.
The occurrence probability calculation unit calculates the occurrence probability for each segment for the segment data,
The mapping information generation unit generates the mapping information for each segment for the segment data based on the transition probability and occurrence probability calculated for each segment. The multi-level encoding device according to any one of the above.
送信器と受信器との間で通信されるパケットに含まれる所定の複数の振幅レベルを有する多値信号を復調する多値復号化装置であって、
所定の信号点と、所定のタイムスロット単位で分解した複数のビットパターンについて、隣接するタイムスロット間におけるビットパターンの遷移確率が大きいビットパターンを隣接する信号点に順にマッピングしたビットパターンとの対応関係を示すマッピング情報を、前記パケットから抽出し、当該抽出したマッピング情報を解析するマッピング解析部と、
前記マッピング情報に基づいて、前記多値信号を復調するデータ復調部とを備える、多値復号化装置。
A multi-level decoding device for demodulating a multi-level signal having a plurality of predetermined amplitude levels included in a packet communicated between a transmitter and a receiver,
Correspondence between a predetermined signal point and a bit pattern in which a bit pattern having a large transition probability between adjacent time slots is sequentially mapped to adjacent signal points for a plurality of bit patterns decomposed in predetermined time slot units Mapping information indicating that the mapping information is extracted from the packet and the extracted mapping information is analyzed;
A multi-level decoding device comprising: a data demodulator that demodulates the multi-level signal based on the mapping information.
前記所定の信号点と、前記所定のタイムスロット単位で分解した複数のビットパターンについて、隣接するタイムスロット間におけるビットパターンの遷移確率が大きいビットパターンを隣接する信号点に順にマッピングしたビットパターンとの対応関係を示すマッピング情報と、当該マッピング情報に対応するマッピング番号とを予め格納するマッピングテーブルを、さらに備え、
前記パケットには、前記マッピング情報としてマッピング番号が含まれており、
前記マッピング解析部は、前記マッピングテーブルを参照して、前記パケットに含まれるマッピング番号に対応するマッピング情報を抽出し、
前記データ復調部は、前記抽出されたマッピング情報に基づいて、前記多値信号を復調することを特徴とする、請求項12に記載の多値復号化装置。
A bit pattern in which bit patterns having a large transition probability of bit patterns between adjacent time slots are sequentially mapped to adjacent signal points with respect to the predetermined signal points and a plurality of bit patterns decomposed in units of the predetermined time slots. A mapping table that stores in advance mapping information indicating a correspondence relationship and a mapping number corresponding to the mapping information;
The packet includes a mapping number as the mapping information,
The mapping analysis unit refers to the mapping table and extracts mapping information corresponding to a mapping number included in the packet;
The multi-level decoding apparatus according to claim 12, wherein the data demodulator demodulates the multi-level signal based on the extracted mapping information.
前記パケットには、前記所定のタイムスロット単位で分解した複数のビットパターンについて、前記ビットパターンの発生確率と、前記マッピング情報とに基づいて算出された平均送信電力情報が含まれており、
前記平均送信電力情報に基づいて、直流ドリフト量推定値を生成する直流ドリフト量推定部を、さらに備え、
前記データ復調部は、前記直流ドリフト量推定値に基づいて、前記多値信号を復調する際、前記振幅レベルの信号判定における閾値を調整して、前記マッピング情報に基づいて、前記多値信号を復調することを特徴とする、請求項12〜13のいずれかに記載の多値復号化装置。
The packet includes average transmission power information calculated based on the bit pattern occurrence probability and the mapping information for a plurality of bit patterns decomposed in units of the predetermined time slot,
A DC drift amount estimation unit that generates a DC drift amount estimate based on the average transmission power information, further comprising:
When the multi-level signal is demodulated based on the estimated DC drift amount, the data demodulator adjusts a threshold value in the signal determination of the amplitude level, and determines the multi-level signal based on the mapping information. The multi-level decoding device according to claim 12, wherein the multi-level decoding device is demodulated.
データを所定の複数の振幅レベルを有する多値信号に変調する多値符号化装置が実行する多値符号化方法であって、
前記データを所定のタイムスロット単位で分解した複数のビットパターンについて、隣接するタイムスロット間におけるビットパターンの遷移確率を算出する遷移確率算出ステップと、
前記算出された遷移確率に基づいて、前記多値信号の振幅レベルの変動が小さくなるように前記ビットパターンを所定の信号点にマッピングし、前記ビットパターンと前記信号点との対応関係を示すマッピング情報を生成するマッピング情報生成ステップと、
前記マッピング情報に基づいて、前記データを前記所定の信号点に変調するデータ変調ステップとを実行する、多値符号化方法。
A multi-level encoding method executed by a multi-level encoding apparatus that modulates data into a multi-level signal having a predetermined plurality of amplitude levels,
A transition probability calculation step for calculating a transition probability of a bit pattern between adjacent time slots for a plurality of bit patterns obtained by decomposing the data in predetermined time slot units;
Based on the calculated transition probability, mapping the bit pattern to a predetermined signal point so as to reduce the fluctuation of the amplitude level of the multilevel signal, and showing the correspondence between the bit pattern and the signal point A mapping information generation step for generating information;
And a data modulation step of modulating the data to the predetermined signal point based on the mapping information.
所定の複数の振幅レベルを有する多値信号を復調する多値復号化装置が実行する多値復号化方法であって、
所定の信号点と、所定のタイムスロット単位で分解した複数のビットパターンについて、隣接するタイムスロット間におけるビットパターンの遷移確率が大きいビットパターンを隣接する信号点に順にマッピングしたビットパターンとの対応関係を示すマッピング情報を解析するマッピング解析ステップと、
前記マッピング情報に基づいて、前記多値信号を復調するデータ復調ステップとを実行する、多値復号化方法。
A multilevel decoding method executed by a multilevel decoding device that demodulates a multilevel signal having a plurality of predetermined amplitude levels,
Correspondence between a predetermined signal point and a bit pattern in which a bit pattern having a large transition probability between adjacent time slots is sequentially mapped to adjacent signal points for a plurality of bit patterns decomposed in predetermined time slot units A mapping analysis step for analyzing mapping information indicating
And a data demodulation step of demodulating the multilevel signal based on the mapping information.
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JP2015506616A (en) * 2011-12-27 2015-03-02 オランジュ Method and system for mapping bit strings
JP2016032256A (en) * 2014-07-30 2016-03-07 株式会社日立情報通信エンジニアリング Optical transmitter, optical repeater, optical receiver, optical communication system, and optical communication method
JP2016059056A (en) * 2015-11-17 2016-04-21 日本電信電話株式会社 Qam mapping device and mapping method

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