JP2548932B2 - 多値qam通信システム - Google Patents

多値qam通信システム

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JP2548932B2 JP62052151A JP5215187A JP2548932B2 JP 2548932 B2 JP2548932 B2 JP 2548932B2 JP 62052151 A JP62052151 A JP 62052151A JP 5215187 A JP5215187 A JP 5215187A JP 2548932 B2 JP2548932 B2 JP 2548932B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ディジタル信号を多値直交振幅変調を用い
て伝送する多値QAM通信システムに関する。
多値QAM(Quadrature Amplitude Modulation;直交振
幅変調)通信方式は、I,Qチャネルの直交したm値の振
幅変調信号を合成した多値QAM信号を送信するものであ
り、この多値QAM信号は、m2(=2m)個の信号点を有す
る。例えば、m=8(n=6)とすると、64個の信号点
を有する64値QAM信号となり、m=16(n=8)とする
と、256個の信号点を有する256値QAM信号となる。
受信側では、この多値QAM信号から搬送波を再生し、
互いに位相の直交する再生搬送波を用いて復調し、多値
レベル識別によって、I,Qチャネルの信号の合計n個の
データ系列のディジタル信号を得る。その場合に、再生
搬送波の引込位相は、0度,90度,180度,270度の何れか
になるという位相不確定性を有する為、送信信号に差動
変換を施す方式が一般的である。又隣接信号点間の識別
誤りが1ビット以内にとなるようにグレイ符号が採用さ
れている。
又多値QAM通信方式に於いては、その多値数を大きく
することにより、伝送容量を増大できるが、その反面、
雑音や伝送歪による誤り率特性の劣化が著しく大きくな
る。従って、多値数を大きくした場合にも、誤り率特性
が劣化しない方式が要望されている。
〔従来の技術〕
従来の多値QAM通信方式は、前述のように、受信側の
再生搬送波の位相不確定性の影響を受けないように、差
動変換を施す方式が一般的である。又m=8(n=6)
とした時の信号点は、第4図に示すように、I,Q軸によ
り分けられた各象限(I)〜(IV)内のそれぞれ16個と
なり、合計で64個となる。
又各象限(I)〜(IV)内の信号点の符号はグレイ符
号が用いられており、その場合は、隣接する信号点の符
号は1ビット異なるだけとなるから、誤りがあったとし
ても1ビット誤りで済むことになる。
又第4図に示す信号点の配置を90度の整数倍だけ回転
しても、各象限(I)〜(IV)内の符号配置が同じくな
るように、即ち、回転対称符号配置となるように、各信
号点の符号を選定する方式が多く採用されている。この
回転対称符号配置では、象限を示す2ビットについての
み差動変換を施すことになるから、差動変換の処理が簡
単となる。
前述のQAMに於ける差動変換,信号点の自然2進配
置,グレイ配置,回転対称配置については、例えば、昭
和59年5月25日 株式会社 企画センター発行 桑原守
二監修「ディジタルマイクロ波通信」第122頁乃至第128
頁にも記載されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
多値QAM信号の多値数2nを大きくするに従って、同一
のS/Nに対してビット誤り率が大きくなる。例えば、第
5図に於いて、曲線aは4値QAM(4相PSKと等価)、b
は16値QAM、cは64値QAM、dは256値QAMのそれぞれビッ
ト誤り率の理論値の特性曲線を示し、64値QAMの場合の
実際のビット誤り率は、点線曲線eに示すように、その
理論値より大きくなり、曲線cをシフトした特性に近似
する。この64値QAMより更に多値数が大きい256値QAMに
於いては、実際のビット誤り率は、点線曲線fに示すよ
うに、理論値より更に大きくなると共に、理論値の曲線
dとは異なる傾向を示すものとなる。即ち、S/Nを大き
くしても、実際のビット誤り率の減少は理論値に比較し
て僅かとなる。
256値QAMのように、多値数2nを大きくした場合に於け
るビット誤り率特性の劣化を改善する為に、誤り訂正符
号を用いることが提案された。即ち、送信側で誤り訂正
符号化を行って送信し、受信側では誤り訂正復号化を行
うことにより、ビット誤り率を改善するものである。
このような誤り訂正符号を適用する場合、差動変換の
外側にビット誤り訂正符号/復号器を設けることが考え
られる。即ち、送信側では誤り訂正符号化を行った後に
差動変換を施し、受信側では差動変換の復号を行った後
に、誤り訂正復号化を行うものである。
しかし、この方式は、1ビットの誤りが連続する2ビ
ット誤りとなるようにビット誤りが拡大さる為、誤り訂
正符号としては、2ビット誤り訂正符号を用いるか、又
は1ビット誤り訂正符号をインターリーバーと併用して
用いることが不可欠となる。一般に、2ビット誤り訂正
符号は、1ビット誤り訂正符号に比較して冗長度が約2
倍大きく、又復号回路規模も著しく増大するという欠点
がある。一方、連続する2ビット誤りは、1ビット誤り
となるから、1ビット誤り訂正符号を用いても、正しく
復号することができるが、その場合に、先に受信した信
号を、復号が完了するまで保持しておく必要があり、回
路規模が大きくなる欠点がある。
又前述と反対に、差動変換の内側にビット誤り訂正符
号/復号器を設けることも考えられる。即ち、送信側で
は、差動変換を施した後に誤り訂正符号化を行い、受信
側では、誤り訂正復号化を行った後に差動変換を施すも
のである。
この場合の差動変換は、再生搬送波の位相不確定性の
影響を除く為のものである。又差動変換を施した後に、
誤り訂正符号化を行う場合、信号が反転しても正しく誤
り訂正が行われるような誤り訂正符号、所謂トランスペ
アレントな符号を用いることが必要である。この場合の
符号としては、2元符号と多元符号とに分けることがで
きる。後者の多元符号は、回転対称符号との関係から符
号系に制約があり、現在では数種類の符号系が知られて
いるに過ぎない。更に、多元の乗除算を行う必要がある
から、回路構成が複雑となる欠点がある。又前者の2元
符号は、そのまま適用すると、回転対称符号との整合性
が良くなく、象限を横切るような誤りに対して訂正する
ことができない欠点がある。
本発明は、トランスペアレンスな誤り訂正符号化,復
号化を可能とし、多値QAM通信に於ける誤り率を改善す
ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の多値QAM通信システムは、送信側では、差動
変換を施した後、各データ系列について独立に誤り訂正
符号化し、受信側では、各データ系列の誤り訂正復号化
した後、送信側の差動変換と逆の処理により復号するも
ので、n個のデータ系列について独立に誤り訂正符号/
復号器を設けたものである。
第1図を参照して説明すると、多値数を2n(n=正の
整数のデータ系列数)とした時、送信側では、n個のデ
ータ系列の各データD1〜Dnを差動変換符号部1により差
動変換を施し、その出力のn個のデータ系に対してそれ
ぞれ独立に誤り訂正符号器2により誤り訂正符号化を行
い、送信変調部3に加える。送信変調部3では、I,Qチ
ャネル毎にDAB変換等により多値化し、このI,Qチャネル
の信号を互いに直交する搬送波により変調した後に合成
し、多値QAM信号を形成して送出する。
受信側では、受信復調部4に於いて受信多値QAM信号
から搬送波を再生し、互いに直交する再生搬送波により
復調し、AD変換等により多値レベル識別を行い、合計で
nビットのデータを得る。即ち、n個のデータ系列を得
る。その出力に対して、誤り訂正復号器5によりn個の
データ系列に対してそれぞれ独立に誤り訂正を行って差
動変換復号部6に加え、差動変換の復号を行って、n個
のデータ系列の各データD1〜Dnを出力する。
〔作用〕
差動変換符号部1により差動変換が施され、その出力
に対して各データ系列毎に独立に誤り訂正符号化が行わ
れるから、差動変換を施した関係が維持されて送信変調
部3に加えられることになり、差動変換符号部1と送信
変調部3との間はトランスペアレントな誤り訂正符号化
が行われることになる。又その誤り訂正符号は2元符号
とすることができるから、回路構成も比較的簡単とな
る。又受信側に於いても、受信復調部4と差動変換復号
部6との間に誤り訂正復号器5が設けられ、復調出力の
各データ系列について独立に誤り訂正が行われ、ビット
誤り率が改善され、差動変換を施した関係が維持されて
差動変換復号部6に加えられるから、再生搬送波の位相
不確定性の影響を除いて復号化を行うことができる。
〔実施例〕
第2図は本発明の実施例の送信装置の要部ブロック図
であり、多値数2nのnを8とした256値QAMの場合につい
て示すものである。同図に於いて、11は図1の差動変換
符号部1に対応する差動変換符号部、12〜1〜12−8は
図1の誤り訂正符号器2に対応する誤り訂正符号器、13
はD/A変換器、14,15は低減フィルタ、16,17は変調器、1
8はπ/2の移相器、19は基準搬送波発生器、20は合成器
である。
多値数2nのn=8とした時の8個のデータ系列の送信
データD1〜D8は、並列に8ビット構成として差動変換符
号部11に入力され、この差動変換符号部11に於いて差動
変換が施される。又必要に応じて、象限内グレイ符号回
転対称符号配置となる符号化が行われる。そして、8個
のデータ系列の出力信号は、それぞれ誤り訂正符号器12
−1〜12−8により1ビット以上の誤り訂正能力を有す
る符号に変換される。例えば、ランダム誤り訂正ブロッ
ク符号に変換され、ブロック長は、要求される誤り率,
冗長度及びハードウェア規模等により選定される。
誤り訂正符号器12−1〜12−8からの8個のデータ系
列の信号はD/A変換器13に加えられて、I,Qチャネル対応
の16レベルのアナログ信号に変換される。即ち、I,Qチ
ャネル対応のそれぞれ4個のデータ系列の4ビットによ
り、24=16値が表される。このI,Qチャネル対応の16値
の信号は、低域フィルタ14,15によりスペクトラム整形
されて変調器16,17に加えられる。
変調器16には、基準搬送波発生器19からの搬送波が移
相器18により90度移相されて加えられ、又変調器17には
基準搬送波発生器19からの搬送波がそのまま加えられ
る。従って、変調器16,17に於いては直交した搬送波に
よって変調を行うことになり、その変調出力信号は、合
成器20により合成されるから、256値QAM信号となる。
差動変換符号部11により差動変換処理された信号につ
いて、各データ系列を一括して誤り訂正符号化を行うも
のではなく、前述のように、8個のデータ系列に対して
8個の誤り訂正符号器12−1〜12−8により、2元符号
のトランスペアレントな誤り訂正符号化を行うものであ
る。
第3図は本発明の実施例の受信装置の要部ブロック図
であり、21は分配器、22,23は復調器、24はπ/2の移相
器、25は搬送波再生部、26,27は低域フィルタ、28,29は
A/D変換器、30−1〜30−8は図1の誤り訂正復号器5
に対応する誤り訂正復号器、31は図1の差動変換復号部
6に対応する差動変換復号部である。
受信256値QAM信号は、分配器21により2分岐されて、
それぞれ復調器22,23に加えられ、搬送波再生部25から
の再生搬送波が、復調器23には直接、復調器22には移相
器24を介してそれぞれ加えられ、直交した搬送波を用い
て位相検波されてI,Qチャネルに復調される。そして、
低域フィルタ26,27により高調波成分が除去さてA/D変換
器28,29に加えられる。この実施例に於ける搬送波再生
部25は、A/D変換器28,29の出力信号を用いて搬送波を再
生する構成の場合を示すが、他の公知の種々の構成を適
用することができる。
又、低域フィルタ26,27を介してA/D変換器28,29に加
えられた16値のI,Qチャネルの復調信号は、A/D変換器2
8,29によりそれぞれ4ビット構成のディジタル信号に変
換され、合計で8ビット、即ち、8個のデータ系列とし
て、それぞれ誤り訂正復号器30−1〜30−8に加えれ
ら、送信側の誤り訂正符号器12−1〜12−8による符号
化に対応した復合化が行われ、ビット誤りが訂正されて
差動変換復号部31に加えられる。
差動変換復号部31では、差動変換符号部11と逆の処理
による差動変換復号を行い、搬送波再生部25による再生
搬送波の位相不確定性の影響を除去し、送信側でグレイ
符号化を行っている場合は、象限内グレイ符号回転対称
符号配置の信号の復号を行って、8個のデータ系列のデ
ータD1〜D8を出力する。
誤り訂正復号器30−1〜30−8は、A/D変換器28,29に
より16値の復調信号が4ビット構成のディジタル信号に
変換された8個のデータ系列についてそれぞれ誤り訂正
を行うものであり、差動変換の関係を変更するものでは
ないから、差動変換復号部31により、再生搬送波の位相
不確定性による影響を除去する処理を行うことができ
る。
前述の実施例は、多値数2nをn=8として256とした
場合を示すが、本発明は、例えば、n=10として1024値
QAM信号、或いは更に多値数を大きくした場合にも適用
することができる。又差動変換を施した信号に対して象
限内グレイ符号化を行う場合について説明しているが、
必ずしもこれに限定されるものではなく、他の符号化を
行うことも可能である。その場合、差動変換符号部及び
差動変換復号部の構成の中の符号化,復号化に関する部
分を、符号化の種類に対応して変更すれば良いことにな
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、多値数を2n(n=正
の整数のデータ系列数)として、差動変換を施した多値
QAM信号を伝送する多値QAM通信システムに於いて、送信
側の差動変換符号部1と、受信側の差動変換復号部6と
の間に、n個のデータ系列の各データに対してそれぞれ
独立に誤り訂正符号化及び誤り訂正復号化を行う誤り訂
正符号器2及び誤り訂正復号器5を設けたものであり、
1ビット誤り訂正符号を用いて誤り訂正を行うことが可
能となるから、構成を簡単化することができる利点があ
る。又再生搬送波の位相不確定性があっても、誤り訂正
ができる所謂トランスペアレントな符号として、比較的
多くの種類の誤り訂正符号を、システム構成に対応して
選択使用することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理ブロック図、第2図は本発明の実
施例の送信装置の要部ブロック図、第3図は本発明の実
施例の受信装置の要部ブロック図、第4図は64値QAMの
符号配置説明図、第5図はビット誤り率特性曲線図であ
る。 1は差動変換符号部、2は誤り訂正符号器、3は送信変
調部、4は受信変調部、5は誤り訂正復号器、6は差動
変換復号器である。
フロントページの続き (72)発明者 竹中 貞夫 川崎市中原区上小田中1015番地 富士通 株式会社内 (72)発明者 中村 康久 横須賀市武1丁目2356番地 日本電信電 話株式会社通信網第二研究所内 (72)発明者 斉藤 洋一 横須賀市武1丁目2356番地 日本電信電 話株式会社通信網第二研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−51645(JP,A) 特開 昭54−21211(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多値数を2n(n=正の整数のデータ系列
    数)とし、差動変換符号化してデータを伝送する多値QA
    M通信システムに於いて、 n個のデータ系列に差動変換を施す差動変換符号部と、
    該差動変換符号部により差動変換を施されたデータをそ
    れぞれ独立に誤り訂正符号化を行う誤り訂正符号器と、
    該誤り訂正符号器により誤り訂正符号化されたデータを
    多値QAM信号に変調して送信する送信変調部と、前記多
    値QAM信号を受信して復調する受信復調部と、該受信復
    調部により復調されたn個のデータ系列について誤り訂
    正復号化を行う誤り訂正復号器と、該誤り訂正復号器に
    より誤り訂正されたn個のデータ系列のデータの差動変
    換復号化を行う差動変換復号部とを備えた ことを特徴とする多値QAM通信システム。
JP62052151A 1987-03-09 1987-03-09 多値qam通信システム Expired - Lifetime JP2548932B2 (ja)

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