JP2665092B2 - 情報通信方法および情報通信装置 - Google Patents

情報通信方法および情報通信装置

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JP2665092B2
JP2665092B2 JP3302629A JP30262991A JP2665092B2 JP 2665092 B2 JP2665092 B2 JP 2665092B2 JP 3302629 A JP3302629 A JP 3302629A JP 30262991 A JP30262991 A JP 30262991A JP 2665092 B2 JP2665092 B2 JP 2665092B2
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル・データの
伝送に関する。特に、本発明は、テレビ信号を表現する
ディジタル・データの伝送に関するが、それに制限され
るものではない。
【０００２】
【従来の技術】通常高品位テレビ（ＨＤＴＶ）と呼ばれ
ている次世代のテレビ（ＴＶ）には、何らかの形式のデ
ィジタル伝送が要求されることが一般的に認められてい
る。この要求は、アナログ信号処理よりもディジタル信
号処理のほうが、ずっと強力な映像圧縮方式を実現可能
であるという事実に主によっている。しかし、さまざま
な受信地点での信号対ノイズ比（ＳＮＲ）の小さな変動
に対するディジタル伝送の潜在的な感受性のため、完全
ディジタル伝送システムに頼ることには懸念がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この現象（時に「しき
い値効果」と呼ばれる）は、テレビ放送局からそれぞれ
５０および６３マイルに位置する２つのテレビ受信機の
場合を考えることによって例示することができる。放送
信号の強度は大体距離の逆２乗に従って変化するので、
それらのテレビ受信機によって受信される信号強度の差
は約２ｄＢであることが容易に確かめられる。
【０００４】いま、ディジタル伝送方式が使用され、５
０マイル離れた受信機への伝送が１０-6のビット誤り率
を示すと仮定する。もう一方のテレビに対する２ｄＢの
追加信号損失は、受信機の入力でのＳＮＲの２ｄＢの減
少となるならば、この受信機は約１０-4のビット誤り率
で動作することになる。この程度のビット誤り率では、
５０マイル離れたテレビは非常に良好な受信をするが、
もう一方のテレビの受信はおそらく非常に劣悪になる。
短距離にわたる性能のこの種の急速な劣化は、放送産業
では一般的に受容可能と見なされない。（比較すると、
現在使用されているアナログＴＶ伝送方式の性能劣化は
ずっと小さい。）
【０００５】従って、この問題を解決するための、テレ
ビ・アプリケーションにおける使用に適合するディジタ
ル伝送方式が要求される。他のディジタル伝送環境にお
いて使用されている解決法、例えば、ａ）ケーブル・ベ
ースの伝送システムにおける再生中継器の使用や、ｂ）
音声バンド・データ・アプリケーションにおける代替デ
ータ速度や条件付き電話線の使用は、テレビの自由空間
放送環境には明らかに適用できない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の中心には、従来
のディジタル伝送システムの特性は、例えばテレビ伝送
環境に移行される際に不利であること、および、その特
性が問題の核心にあることの認識がある。特に、従来、
ディジタル伝送システムは、通信チャネルを伝送される
データ要素（一般的にはビット）のすべてに、障害に対
してほとんど等しい程度の保護を与えるように設計され
てきた。
【０００７】このような方法は、ディジタル移送機構が
ユーザのデータに対して透明であり、データの内容の以
前の知識が利用可能でない場合（例えば、音声バンド・
データまたはディジタル無線アプリケーションの場合）
には望ましい。しかし、全ビットが同等に扱われると、
それらはまた、チャネル条件を変えることによってすべ
て同様に影響を受け、その結果は、上記の例に示される
ように、破局的になることがある。
【０００８】本発明によれば、ディジタルＴＶ信号の無
線放送のための標準的なディジタル伝送の欠点が、特殊
なソース符号化ステップと、それに続く特殊なチャネル
・マッピング・ステップからなる方法によって克服され
る。後者のステップは、ここでは、破局抵抗性（Ｃ−
Ｒ）マッピングと呼ばれる。
【０００９】特に、ソース符号化ステップは、テレビ信
号を２個以上のデータ・ストリームで表し、一方チャネ
ル・マッピング・ステップでは、マッピングは、さまざ
まなデータ・ストリームのデータ要素が受信機で誤って
検知される確率が相異なるようなものである。所望され
る実施例では、前記第１のデータ・ストリームは、最も
重要（以下で詳細に説明される）と見なされる全テレビ
信号の成分を搬送し、データ・ストリームは、そのデー
タ要素が最小の誤り確率を有するようにマッピングされ
る。
【００１０】第２のデータ・ストリームは、第１データ
・ストリームに比べてあまり重要でないと見なされる全
テレビ信号の成分を搬送し、データ・ストリームは、そ
のデータ要素が第１データ・ストリームほど小さくない
誤り確率を有するようにマッピングされる。一般的に、
全テレビ信号を任意数のデータ・ストリームで表現し、
それぞれさまざまな重要性を有する成分を搬送し、それ
ぞれの誤り確率を有することが可能である。この方法に
よって、テレビ受信機の地点での受信品質の小さい劣化
が実現される。その理由は、受信機のビット誤り率が放
送送信機からの距離が増大するとともに増大し始める
と、非重要テレビ信号情報を表現するビットが最初に影
響を受けるためである。
【００１１】本発明は、テレビ信号に制限されるもので
はなく、通信されるインテリジェンスの相異なる成分に
異なるレベルの誤り保護を与えることが所望されるよう
な、実質的に任意の環境において使用可能である。
【００１２】
【実施例】図１および図２の送信機と、図３の受信機の
特定の説明に進む前に、まず本発明の理論的基礎を考察
することが有用である。
【００１３】まず、ここで記述されるさまざまなディジ
タル・シグナリングの概念（もちろん、本発明の概念自
体は除く）はすべて、例えばディジタル無線および音声
バンド・データ伝送（モデム）技術分野では周知であ
り、ここで詳細に説明される必要はない。これらは、Ｎ
次元信号配置（Ｎはある整数）を使用した多次元シグナ
リング、トレリス符号化、スクランブリング、通過バン
ド形成、等化、ビテルビまたは最尤復号化などの概念を
含む。
【００１４】これらの概念は、米国特許第３，８１０，
０２１号（１９７４年５月７日発行、発明者：I. Kalet
他）、米国特許第４，０１５，２２２号（１９７７年３
月２９日発行、発明者：J. Werner）、米国特許第４，
１７０，７６４号（１９７９年１０月９日発行、発明
者：J. Salz他）、米国特許第４，２４７，９４０号
（１９８１年１月２７日発行、発明者：K. H. Mueller
他）、米国特許第４，３０４，９６２号（１９８１年１
２月８日発行、発明者：R. D. Fracassi他）、米国特許
第４，４５７，００４号（１９８４年６月２６日発行、
発明者：A. Gersho他）、米国特許第４，４８９，４１
８号（１９８４年１２月１８日発行、発明者：J. E. Ma
zo）、米国特許第４，５２０，４９０号（１９８５年５
月２８日発行、発明者：L. Wei）、および米国特許第
４，５９７，０９０号（１９８６年６月２４日発行、発
明者：G. D. Forney, Jr.）のような米国特許に開示さ
れている。
【００１５】図４を参照すると、ディジタル無線および
音声バンドデータ伝送システムで通常使用される型の標
準的な２次元データ伝送配置が示されている。この標準
的な方式（通常、直交振幅変調（ＱＡＭ）と呼ばれる）
では、それぞれ４ビットからなるデータ・ワードは、そ
れぞれ１６個の可能な２次元信号ポイントのうちの１つ
にマッピングされる。各信号ポイントは、水平軸上の同
相（Ｉ）座標および垂直軸上の直交位相（Ｑ）座標を有
する。各軸上では、信号ポイント座標は±１または±３
であるため、各ポイントと、それに水平または垂直に隣
接する各ポイントとの間の距離が全ポイントに対して等
しい（その距離は「２」）。
【００１６】（データ・ワードを特定の信号ポイントに
マッピングするプロセスはここでは「チャネル・マッピ
ング」と呼ばれ、信号ポイントは「チャネル・シンボ
ル」と呼ばれることがある。）
【００１７】図５の１６ポイント配置は、本発明の原理
を実現している。この配置と図４の配置の差は、相異な
る信号ポイント間の相対距離である。
【００１８】特に、図４のすべての隣接するポイント間
の距離は等しいため、信号ポイントが表現する全ビット
に対して本質的に等しい誤り確率が与えられる。（ノイ
ズ、位相ジッタおよびさまざまな他のチャネル現象／障
害の結果として、伝送された信号ポイントが、異なる信
号ポイントが伝送されたように受信機に現れるほどに配
置内のもとの位置から変位した場合に、伝送エラーが起
こる。）
【００１９】他方、図５の隣接ポイント間の距離は全ポ
イントに対して同一ではない。特に、図５の個々の象限
内のポイント間の最小距離はｄ＝２1/2であり、隣接象
限内のポイント間の最小距離はその２倍、すなわち、２
ｄ＝２・２1/2である。従って、伝送されたポイントが
どの象限に位置していたかを識別する際に受信機でエラ
ーが起こる確率は、その象限内のどのポイントが実際の
ポイントであったかを識別する際にエラーが起こる確率
よりも小さい。
【００２０】これは、第１データ・ストリームのデータ
要素の相異なる値を表現する信号ポイント間の最小距離
（例えば、第１ストリームの双ビット００を表現する第
１象限のポイントと、第１ストリームの双ビット０１を
表現する第２象限のポイントの間の最小距離（２・２
1/2））が、第２データ・ストリームのデータ要素の相
異なる値を表現する信号ポイント間の最小距離（例え
ば、第２ストリームの双ビット００を表現する第１象限
のポイントと、第２ストリームの双ビット０１を表現す
る同じ象限のポイントの間の最小距離（２1/2））より
も大きいという事実の結果である。
【００２１】ここで、伝送された各データ・ワードの４
ビットのうちの２ビットが、他の２ビットよりも重要で
あるため、他の２ビットよりも高い誤り保護を必要とす
ると仮定する。これは、本発明によれば、４個の象限
（図５で丸で囲まれた双ビットで示す）のうちの１つを
選択するためにそれら２個の重要ビットを使用し、各象
限内の４個のポイントのうちの１つを選択するために、
各ポイントに付けられた双ビットで示されるように、他
の２ビットを使用することによって実現される。伝送さ
れた信号ポイントの象限を正確に識別しない確率は、信
号ポイント自体を正確に識別しない確率よりも小さいた
め、所望される保護が実現される。
【００２２】さらに一般的には、配置は信号ポイントの
グループに分割され、各グループはサブグループに分割
され、各サブグループは１個以上の信号ポイントからな
る。マッピングされる各データ・ワードからの少なくと
も１つのデータ要素（例えばビット）が、そのデータ・
ワードを表現する信号ポイントの属するグループを識別
し、他の少なくとも１つのデータ要素が、そのグループ
内のサブグループを識別する。
【００２３】サブグループが複数の信号ポイントを含む
場合、それらの信号点のうちの特定の１つを最終的に識
別する（そのために、サブグループはさらにサブサブグ
ループに分割される）ためにさらに多くのデータ要素が
使用される。本発明によれば、ａ）グループおよびサブ
グループは、伝送された信号ポイントが属するグループ
を受信機が誤って決定する確率が、それが属するサブグ
ループを受信機が誤って決定する確率よりも小さく、
ｂ）グループを識別するデータ要素によって表現される
情報が、サブグループを識別するデータ要素によって表
現される情報よりも重要であるように配置される。
【００２４】図５の配置の一般的なバージョンが図６に
示されている。図６では、座標値は、±２1/2および±
２・２1/2ではなく、±αおよび±βである。配置は、
特定のサイズ（すなわち、信号ポイント数）に制限され
ない。例えば、標準的な６４ＱＡＭ配置（その右上象限
によって表現される）が図７に示されており、本発明の
原理を実現し、３つの相異なる保護レベルを有する一般
的な６４ポイント配置が図８に示されている。
【００２５】さらに進む前に、いくつかの形式的な定義
をしておくことが有用である。上記のように、本発明に
よるチャネル・マッピングはここでは破局抵抗性（Ｃ−
Ｒ）マッピングと呼ばれる。一般的に、（ｎ1，ｎ2，‥
‥‥，ｎk；ｍ）Ｃ−Ｒマッピングは、ｎ1ビットに第１
（最高）レベルの保護を与え、ｎ2ビットに第２レベル
の保護を与え、などとなるマッピングである。マッピン
グ識別子の最終エントリは、伝送される情報ビットの総
数ｍの残部である（すなわち、ｍ＝ｎ1＋ｎ2＋‥‥‥＋
ｎk）。
【００２６】この定義では、図５および図６に示された
各Ｃ−Ｒマッピングは（２，２；４）マッピングであ
る。図８は（その右上象限によって表現される）６４ポ
イント（２，２，２；６）マッピングの例である。１６
ポイント（１，２，１；４）マッピングの例が図９に示
されている。最後に、図４および図７に示された型の標
準的なＱＡＭマッピングは（ｍ；ｍ）Ｃ−Ｒマッピング
と見なすことができる。
【００２７】次に、Ｃ−Ｒマッピングの設計において可
能なトレードオフの種類について説明する。まず、伝送
信号におけるパワーは、平均パワー制約条件に従うと仮
定する。ＩおよびＱ離散信号ポイント・レベルをそれぞ
れとａiおよびｂiと表し、これらの信号ポイントは無相
関であると仮定する。このとき、平均パワー制約条件
は、考慮中のすべての信号ポイント・レベル・シナリオ
に対して、
【数１】 を要求する。ここで、ｉ番目のレベルの保護をもつビッ
トに対してある性能を実現するために要求されるＳＮＲ
の大きさをＳＮＲniと表す。
【００２８】標準的な（ｍ；ｍ）マッピングと比較し
て、そのレベルの性能を実現するためにこれらのビット
によって要求されるＳＮＲの大きさの変化は、
【数２】 で定義される。ただし、ＳＮＲmは、同一の性能を実現
するために（ｍ；ｍ）マッピングによって要求されるＳ
ＮＲの大きさである。（これは、全ビットに対して等し
い大きさの保護を与えるマッピングである。）
【００２９】数１および数２の式を使って、図６に示さ
れる（２，２；４）マッピングに対する次の関係式が得
られる。
【数３】 ただし、ＳＮＲの増分はｄＢ単位で表現されている。図
６のαを数３のパラメータとして使用すると、まずβの
値が決定され、続いてＳＮＲの増分が決定される。いく
つかの計算値を表１に示す。
【００３０】表１のエントリの意味を見るために、特殊
例を考える。例えば、α＝２1/2の場合であるが、これ
は図５に示された信号配置に対応する。２個の最高保護
ビットに対するＳＮＲの増分が第３列に与えられてい
る。考慮中の場合、これらのビットに対するＳＮＲの増
分は−３ｄＢに等しい。従って、与えられた誤り確率に
対して、これらのビットは、標準的な１６ポイントＱＡ
Ｍシステムに要求されるＳＮＲよりも３ｄＢ小さいＳＮ
Ｒでよい。他方、第４列から分かるように、最低保護ビ
ットは、標準的なＱＡＭシステムと同等の性能を達成す
るためにはさらに３ｄＢ高いＳＮＲを必要とする。
【００３１】前記の例で達成されたトレードオフは非常
に乱暴なものに見えるかもしれない。一方では、最初の
２ビットに対して３ｄＢだけノイズに対する感度を減少
させ、他方、他の２人に対してはこの感度を同じ３ｄＢ
だけ増加させている。表１の他のエントリから明らかな
ように、このような明瞭なトレードオフが起こることは
まれである。例えば、α＝１．２の場合、ノイズに対す
る耐性は、最低保護ビットによって損失されるよりも、
最高保護ビットによって獲得されるほうが高くなる。こ
れは、効率的なＣ−Ｒマッピングの設計において求めら
れる型のふるまいである。
【００３２】
【表１】
【００３３】本発明は２次元配置に制限されるものでは
なく、実際には、Ｎ次元配置（Ｎ≧２）とともに実現可
能である。実際、次元が大きくなると、効率的なマッピ
ングの設計における柔軟性が増大する。ＱＡＭシステム
をもつ多次元Ｃ−Ｒマッピングを実現する１つの方法
は、相異なる２次元Ｃ−Ｒマッピングを連続する信号ポ
イント間隔で使用する方法である。例えば、以下で説明
されるように、４次元配置は、図５の（２，２；４）マ
ッピングからのすべての可能な２次元信号ポイントを、
図９の（１，２，１；４）マッピングからのすべての可
能な２次元信号ポイントと連結することによって生成可
能である。
【００３４】容易に示されるように、このマッピング手
続きは（３，２，３；８）４次元Ｃ−Ｒマッピングを与
える。特に、図５の配置のポイント間の最大間隔は２・
２1/ 2であり、これは、ある象限のポイントと他の象限
のポイントの間の最小距離である。この同じ最大間隔
は、図９の配置の上半分と下半分を分離する。従って、
最高保護レベルが３ビットに対して実現される。２ビッ
トが図５の配置から１つの象限を選択（図５の丸で囲ま
れた双ビットで図示）し、第３ビットが図９の配置の２
つの（上および下）半分のうちの１つを選択する（図９
の丸で囲まれたビットで図示）。
【００３５】次に大きい間隔は図９の配置の列間の距離
であり、その最小距離は２である。従って、第２保護レ
ベルが２ビットに対して実現される。この２ビットは、
図９の配置からの４列のうちの１つを選択する（図９の
四角で囲まれた双ビットで図示）。最後に、最小間隔は
２1/2であり、これは、図５の配置では象限内のポイン
ト間の最小距離であり、図９の配置では列内のポイント
間の最小距離である。従って、最低保護レベルは再び３
ビットに対して実現される。２ビットは図５の配置の選
択された象限内のポイントを選択（図５の各ポイントに
付けられた双ビットで図示）し、第３ビットは図９の選
択された半分および選択された列内に含まれる２ポイン
トのうちの１つを選択する（図９の各ポイントに付けら
れた１ビットで図示）。
【００３６】従ってこの例によれば、８ビット・ワード
０１１１０１００は、図５のポイントＡと図９のポイン
トＡ’からなる４次元の単一のポイントを選択すること
になる。特に、第１および第２ビット（０１）は、図５
の左上象限を選択する。第３ビット（１）は、図９の下
半分を選択する。第４および第５ビット（１０）は、図
９の右から２番目の列を選択する。第６および第７ビッ
ト（１０）は、図５の前に選択された象限からポイント
Ａを選択する。第８ビット（０）は、図９の前に選択さ
れた半分および列からポイントＡ’を選択する。
【００３７】このマッピングの場合、第２保護レベルを
もつ２ビットに対するＳＮＲ条件は、図４の標準的なＱ
ＡＭ信号配置に対するＳＮＲ条件と同一である。３個の
最高保護ビットおよび３個の最低保護ビットは、前のセ
クションで導出された２次元（２，２；４）マッピング
に対するＳＮＲ条件を有する。
【００３８】次に、図１の送信機の説明に入る。テレビ
信号ソース１０１が、アナログ・テレビ信号を生成し、
この信号はソース符号器１０４に渡される。ソース符号
器１０４は、データ要素のうちの少なくとも１つのサブ
セットが表現する情報が、データ要素の残部によって表
現される情報よりも重要であるようなディジタル信号を
生成する。この信号の生成方法の２つの例が以下で説明
される。
【００３９】ソース符号化された信号は例えばＣ−Ｒマ
ッピングされる。このＣ−Ｒマッピングは、本発明によ
れば、各４次元信号ポイントが図５の配置からの２次元
信号ポイントと、それに連結された図９の配置からの２
次元信号ポイントからなるような、上記の４次元マッピ
ングを使用する。本発明の特徴によれば、４次元マッパ
１２１によって４次元信号ポイントにマッピングされる
前に必要なビットの処理にかかわらず、マッピングによ
って特定の保護レベルが与えられるビットの区別は保存
されることが望ましい。この区別が保持されない場合
は、もちろん、テレビ信号を表現するさまざまなデータ
・ストリームに相異なる保護レベルを割り当てることが
不可能になる。
【００４０】本実施例では、特に、信号が取る周波数バ
ンドを通じて相対的に一様なエネルギー分布を保証する
ため、ディジタル信号を構成するビットをスクランブル
することが望ましい。従って、それらのビットは３個の
独立のグループでスクランブルされる。最重要情報を含
み、従って最高保護レベルが与えられるビットｂ1，ｂ2
およびｂ3は、第１スクランブラ１１１でスクランブル
される。
【００４１】第２重要情報を含み、従って第２保護レベ
ルが与えられるビットｂ4およびｂ5は、第２スクランブ
ラ１１２でスクランブルされる。非重要情報を含み、従
って最低保護レベルが与えられるビットｂ6，ｂ7および
ｂ8は、第３スクランブラ１１３でスクランブルされ
る。（スクランブルは、通常、直列ビット・ストリーム
上で実行される。従って、図１に明示しないが、スクラ
ンブラ１１１、１１２および１１３は、スクランブルの
前に各入力ビットに並列−直列変換を実行し、スクラン
ブル後に直列−並列変換を実行すると仮定される。）
【００４２】スクランブルされた８ビットは、上記のよ
うに、並列に４次元マッパ１２１に送られ、４次元マッ
パ１２１は、例えば上記のビット割当方式を使用して生
成される４次元信号ポイントを識別する。マッパ１２１
は、例えば、表参照を使用して実現される。続いて、従
来の通過バンド形成およびテレビ変調がそれぞれ通過バ
ンド形成器１４１およびテレビ変調器１５１によって実
行される。続いて、生じたアナログ・テレビ信号は、ア
ンテナ１５２を介して放送される。
【００４３】図２の受信機を参照すると、アナログ・テ
レビ信号がアンテナ３０１によって受信され、例えば処
理装置３１１での復調を含む従来のテレビ・フロントエ
ンド処理を受け、Ａ／Ｄ変換器３１２によってディジタ
ル形式に変換される。次に、信号は通過バンド・チャネ
ル等化器３２１によって等化され、検波器３３１へ渡さ
れる。検波器３３１は、マッピングに関する情報（特
に、配置の信号ポイントの位置と、それらがグループお
よびサブグループに分割されている方法に関する情報）
を格納し、等化された信号に対していわゆる「スライシ
ング」動作を実行して、格納された情報に対応する伝送
された信号ポイントが何であるかを決定する。図５およ
び図９の配置が本発明に従って配置される方法に関する
知識を有することを除いては、この検波器は標準的なも
のである。
【００４４】検波器３３１出力される８ビット・ワード
は、デスクランブラ３４１、３４２および３４３によっ
てデスクランブルされる。これらのデスクランブラはそ
れぞれ、送信機内のスクランブラ１１１、１１２および
１１３と反対の機能を実行する。次に、例えばＣＲＴデ
ィスプレイに表示可能なようにフォーマットされたテレ
ビ信号が、画像信号生成器３５３によってデスクランブ
ラ出力から生成される。その後、その信号がＣＲＴディ
スプレイ３６０に送られる。
【００４５】効率的なＣ−Ｒマッピングの設計における
高度化のもう１つのステップが、信号配置に冗長性を付
加することによって達成される。冗長性を付加すること
によって、トレリス符号化のような前進誤り訂正符号化
の使用が可能になる。トレリス符号化の問題点の１つ
は、個々のビットの誤り率への影響があまり理解されて
いないことである。発表されている研究は、誤り事象の
確率に集中しているようであり、これはトレリス符号化
されたシステムのビット誤り率に容易には関連づけられ
ない。それにもかかわらず、単純な例でも、さらに強力
なＣ−Ｒマッピングがトレリス符号化の使用によってい
かに獲得されるかを示すことができる。
【００４６】信号ポイントあたり３ビットを伝送し、そ
のうちの１ビットが他の２ビットよりも高い保護を要求
すると仮定する。非トレリス符号化システムでは、これ
は、図１０に示される信号配置を有する（１，２；３）
Ｃ−Ｒマッピングを使用することによって実行される。
最重要ビットは上または下半平面を定義し、他の２ビッ
トは各半平面内の可能な４ポイントのうちの１つを定義
する。
【００４７】最重要ビットは、ノイズに対して、他の２
ビットよりも７ｄＢ大きいマージンを有することが容易
に確認される。ここで、図１０の各軸に沿って独立な１
次元トレリス符号が使用され、それによって実質的に、
行間の距離および、独立に、行内のポイント間の距離を
増大させると仮定する。これによって、図１１に示され
る信号配置が得られる。特に、３ビットのうちの１つが
トレリス符号化されて、図１１の４行のうちの１つを選
択する２個のビットとなり、他の２ビットは第１ビット
とは独立にトレリス符号化されて、図１１の８列のうち
の１つを選択する３個のビットとなる。
【００４８】図２は、図１１の配置を利用する送信機の
ブロック図を示す。テレビ信号ソース２０１はアナログ
・テレビ信号を生成し、この信号はソース符号器２０４
に渡される。ソース符号器２０４は、３ビットに２進デ
ータ・ワードｃ1，ｃ2，ｃ3からなるディジタル信号を
生成する。ビットｃ1は他の２ビットｃ2およびｃ3より
も重要であると仮定される。ビットｃ1は第１スクラン
ブラ２１１でスクランブルされ、ビットｃ2およびｃ3は
第２スクランブラ２１２でスクランブルされる。
【００４９】スクランブラ２１１の出力は直交位相トレ
リス符号器２１５によってトレリス符号化され、スクラ
ンブラ２１２の出力は同相トレリス符号器２１６によっ
てトレリス符号化される。トレリス符号器２１５の２ビ
ット出力は、上記のように、図１１の配置の４行のうち
の１つを識別する。それらの２ビットは直交位相１次元
マッパ２２１に送られ、これは４個のｙ軸座標±１、±
３のうちの１つを識別する出力を生成する。
【００５０】同時に、トレリス符号器２１６の３ビット
出力は、図１１の配置の８列のうちの１つを識別する。
それらの３ビットは同相１次元マッパ２２２に送られ、
これは８個のｘ軸座標±０．５，±１．５，±２．５お
よび±３．５のうちの１つを識別する出力を生成する。
次に、従来の通過バンド形成が、直交位相通過バンド形
成器２４１および同相通過バンド形成器２４２によって
実行され、それらの出力は加算器２４３で結合される。
生じた結合信号は次にテレビ変調器２５１に送られ、そ
の出力アナログ信号はアンテナ２５２を介して放送され
る。
【００５１】図２の送信機によって生成された信号に対
する特別の受信機は図示しない。しかし、当業者はただ
ちに、図３で使用されたのと同様の標準的な構成ブロッ
クを使用してこのような受信機を設計することが可能で
ある。ただし、この場合、トレリス符号によって得られ
る符号化利得を利用するため、検波器段階は最尤または
ビテルビ復号器を含むことが望ましい。
【００５２】この種のトレリス符号化法によって、ノイ
ズに対する感度を全ビットに対して３ｄＢ減少させるこ
とができる。１０-6の誤り確率の場合、最重要ビットは
約１１ｄＢのＳＮＲを要求し、他の２ビットは約１８ｄ
ＢのＳＮＲを要求する。（簡単のため、ここではチャネ
ルは平坦振幅応答を有すると仮定する。）代わりに、標
準的な８ポイント非符号化信号配置および１６ポイント
・トレリス符号化信号配置が使用された場合、同一の誤
り率に対して、それぞれ１８ｄＢおよび１５ｄＢのＳＮ
Ｒが要求される。多次元空間で直接実行されるトレリス
符号化Ｃ−Ｒマッピングはさらに強力である。
【００５３】ここまでは、本発明の原理の単なる説明で
ある。例えば、本発明はここではディジタルＴＶ伝送シ
ステムに関して例示された。しかし、本発明は他の型の
ディジタル伝送システムにも同様に適用可能である。さ
らに、ここでは特定の配置が示されたが、任意の所望さ
れる次元の多くの他の配置が使用可能である。例えば、
多次元（例えば４次元）マッピングを与えるために使用
されるさまざまな構成２次元Ｃ−Ｒマッピングが、さま
ざまな割合で使用可能である。また、相異なる数のポイ
ントをもつ信号配置もまた、連続する信号ポイント間隔
で使用可能である。すべてのこれらの可能性は、効率的
な多次元Ｃ−Ｒマッピングの設計に大きな柔軟性を与え
る。
【００５４】さらに、４次元は、水平および垂直極性を
同時に使用する可能性のため、ＨＤＴＶアプリケーショ
ンで自然に利用可能である。理論的には、これによって
２個の独立なＱＡＭ信号の同時伝送が可能となる。従っ
て、このアプリケーションでは、多次元Ｃ−Ｒマッピン
グを時間（相異なる信号ポイント期間にわたって）にお
いても空間（極性間）においても実現する機会がある。
【００５５】さらに、本実施例では特定の型のソース符
号化法が使用されたが、テレビ信号のディジタル表現
（すなわち、他の型のソース符号化法）のさまざまな他
の方法が、伝送されるビットのいくつかにより高い保護
を与えるために使用可能である。このような方法は、例
えば、トレリス／重畳符号、ＢＣＨ符号、リード＝ソロ
モン符号またはそれらの組合せの使用を含む。
【００５６】残念ながら、あるチャネル・マッピング方
式は伝送信号のバンド幅を拡大し、または、潜在的な同
期の問題点を有し、効率的とは見積もられないことがあ
る。これらの方法はビット・ストリームに作用するの
で、どんな場合でも、これらの問題点が解決可能であれ
ば、本発明は常にこれらの任意の方法と組み合わせるこ
とができる。また、ソース符号化法は他の型の処理（例
えば、さまざまな形式のテレビ信号圧縮法のうちのいず
れか）を含むことも可能である。
【００５７】また、本発明はここでは、離散的機能構成
ブロック（例えば、ソース符号器、スクランブラなど）
で実現されたが、それらの構成ブロックのいくつかの機
能は、いくつかの適当なプログラムされたプロセッサ、
ディジタル信号処理（ＤＳＰ）チップなどを使用して実
行されることが可能である。
【００５８】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、テ
レビ受信機の地点での受信品質の小さい劣化が実現され
る。その理由は、受信機のビット誤り率が放送送信機か
らの距離が増大するとともに増大すると、非重要テレビ
信号情報を表現するビットが最初に影響を受けるためで
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】例えばＨＤＴＶに対する４次元チャネル・マッ
ピング方式において、本発明の原理を実現する送信機の
ブロック図である。
【図２】ＨＤＴＶに対する２次元チャネル・マッピング
方式において、本発明の原理を実現するもう１つの送信
機のブロック図であり、この方式はトレリス符号化法を
包含する。
【図３】図１の送信機によって伝送された伝送信号に対
する受信機のブロック図である。
【図４】本発明の原理を説明する際に有用な信号配置マ
ップである。
【図５】本発明の原理を説明する際に有用な信号配置マ
ップである。
【図６】本発明の原理を説明する際に有用な信号配置マ
ップである。
【図７】本発明の原理を説明する際に有用な信号配置マ
ップである。
【図８】本発明の原理を説明する際に有用な信号配置マ
ップである。
【図９】本発明の原理を説明する際に有用な信号配置マ
ップである。
【図１０】本発明の原理を説明する際に有用な信号配置
マップである。
【図１１】本発明の原理を説明する際に有用な信号配置
マップである。
【符号の説明】
１０１ テレビ信号ソース １０４ ソース符号器 １１１ 第１スクランブラ １１２ 第２スクランブラ １１３ 第３スクランブラ １２１ ４次元マッパ １４１ 通過バンド形成器 １５１ テレビ変調器 １５２ アンテナ ２０１ テレビ信号ソース ２０４ ソース符号器 ２１１ 第１スクランブラ ２１２ 第２スクランブラ ２１５ 直交位相トレリス符号器 ２１６ 同相トレリス符号器 ２２１ 直交位相１次元マッパ ２２２ 同相１次元マッパ ２４１ 直交位相通過バンド形成器 ２４２ 同相通過バンド形成器 ２４３ 加算器 ２５１ テレビ変調器 ２５２ アンテナ ３０１ アンテナ ３１１ テレビ・フロントエンド処理装置 ３１２ Ａ／Ｄ変換器 ３２１ 通過バンド・チャネル等化器 ３３１ 検波器 ３４１ デスクランブラ ３４２ デスクランブラ ３４３ デスクランブラ ３５３ 画像信号生成器 ３６０ ＣＲＴディスプレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルン ナラヤン ネトラヴァリ アメリカ合衆国 07090 ニュージャー ジー、ウェストフィールド、バイロン コート 10 (56)参考文献 特開 昭63−240154（ＪＰ，Ａ) 電子通信学会論文誌、Ｊ72−Ｂ１− 11！ （1989） Ｐ．1103−1111

Claims (22)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 情報を表現するデータ要素からなる第１
    データストリームおよび第２データストリームを少なく
    とも含むディジタル信号を生成するステップと、 前記ディジタル信号をチャネルマッピングするステップ
    と、 チャネルマッピングした信号を通信チャネル上に伝送す
    るステップとからなる情報通信方法において、 前記チャネルマッピングするステップは、前記第１デー
    タストリーム中の少なくとも１つのデータ要素の相異な
    る値を表現する信号点間の最小距離が前記第２データス
    トリーム中の少なくとも１つのデータ要素の相異なる値
    を表現する信号点間の最小距離よりも大きいような信号
    点配置から一連の信号点を選択するステップを含むこと
    により、前記第１データストリームのデータ要素に対す
    るチャネル誘導性誤りの確率が前記第２データストリー
    ムのデータ要素に対するチャネル誘導性誤りの確率より
    も小さいようにしたことを特徴とする情報通信方法。
  2. 【請求項２】 前記情報がテレビ信号情報であることを
    特徴とする請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 前記チャネルマッピングするステップ
    が、前記ディジタル信号をトレリス符号化するステップ
    を含むことを特徴とする請求項１の方法。
  4. 【請求項４】 前記生成するステップが、 前記情報を受信するステップと、 所定のソース符号を使用して前記情報をソース符号化す
    るステップを含むことを特徴とする請求項１の方法。
  5. 【請求項５】 前記信号点配置が、Ｎ≧２として、Ｎ次
    元信号点配置であることを特徴とする請求項１の方法。
  6. 【請求項６】 前記生成するステップが、少なくとも１
    つの第１の所定の処理アルゴリズムを使用して前記ソー
    ス符号化された情報を処理するステップを含み、前記処
    理するステップは、前記第２データストリームのデータ
    要素に対して実行される処理とは独立に前記第１データ
    ストリームのデータ要素に対して実行されることを特徴
    とする請求項４の方法。
  7. 【請求項７】 それぞれ少なくとも１つのデータ要素か
    らなるデータワードを表現する信号点からなる信号点配
    置を用いて送信機から通信チャネルを通じて受信機へ情
    報を伝送するような型のディジタル伝送方式で使用され
    る情報通信装置において、 前記信号点配置は信号点のグループに分割され、各グル
    ープは信号点のサブグループに分割され、グループおよ
    びサブグループは、伝送される信号点がどのグループか
    らのものであるかを前記受信機が誤って決定する確率
    が、その信号点がどのサブグループからのものであるか
    を前記受信機が誤って決定する確率よりも小さいように
    配置され、 各データワードの少なくとも１つのデータ要素に応じ
    て、前記グループのいずれが当該データワードを表現す
    る信号点を含むかを識別し、当該データワードのデータ
    要素のうちの他の少なくとも１つに応じて、識別したグ
    ループ内のいずれのサブグループが当該データワードを
    表現する信号点を含むかを識別する手段と、 識別したサブグループからの信号点を表現する信号を生
    成し、その信号を前記通信チャネルに送る手段とからな
    ることを特徴とする情報通信装置。
  8. 【請求項８】 前記グループを識別するデータ要素が、
    前記サブグループを識別するデータ要素よりも重要な情
    報を表現することを特徴とする請求項７の装置。
  9. 【請求項９】 前記情報がテレビ信号情報であることを
    特徴とする請求項７の装置。
  10. 【請求項１０】 前記データワードがトレリス符号化デ
    ータワードであることを特徴とする請求項７の装置。
  11. 【請求項１１】 前記信号点配置が、Ｎ≧２として、Ｎ
    次元信号点配置であることを特徴とする請求項７の装
    置。
  12. 【請求項１２】 送信機によって伝送される情報を受信
    する受信機において使用される情報通信装置において、 前記送信機は、情報を表現するデータ要素からなる第１
    データストリームおよび第２データストリームを少なく
    とも含むディジタル信号を生成し、そのディジタル信号
    をチャネルマッピングし、チャネルマッピングした信号
    を通信チャネルを通じて前記受信機へ伝送し、このチャ
    ネルマッピングは、前記第１データストリームのデータ
    要素に対するチャネル誘導性誤りの確率が前記第２デー
    タストリームのデータ要素に対するチャネル誘導性誤り
    の確率よりも小さいようにしたものであり、 前記情報通信装置は、 伝送された信号を受信する手段と、 前記信号点配置に関する情報を格納しておき、その格納
    情報に応じて受信した信号から前記情報を復元する手段
    とからなることを特徴とする情報通信装置。
  13. 【請求項１３】 前記情報がテレビ信号情報であること
    を特徴とする請求項１２の装置。
  14. 【請求項１４】 前記チャネルマッピングが前記ディジ
    タル信号をトレリス符号化することを含み、前記復元す
    る手段が最尤復号器を含むことを特徴とする請求項１３
    の装置。
  15. 【請求項１５】 前記格納情報が前記信号点配置の信号
    点の位置を示すことを特徴とする請求項１２の装置。
  16. 【請求項１６】 前記信号点配置が、Ｎ≧２として、Ｎ
    次元信号点配置であることを特徴とする請求項１２の装
    置。
  17. 【請求項１７】 前記チャネルマッピングは、前記第１
    データストリーム中の少なくとも１つのデータ要素の相
    異なる値を表現する信号点間の最小距離が前記第２デー
    タストリーム中の少なくとも１つのデータ要素の相異な
    る値を表現する信号点間の最小距離よりも大きいような
    信号点配置から一連の信号点を選択することにより行わ
    れることを特徴とする請求項１５の装置。
  18. 【請求項１８】 それぞれ少なくとも１つのデータ要素
    からなるデータワードを表現する信号点からなる信号点
    配置を用いて送信機から通信チャネルを通じて受信機へ
    情報を伝送するような型のディジタル伝送方式の受信機
    で使用される情報通信方法において、 前記信号点配置は信号点のグループに分割され、各グル
    ープは信号点のサブグループに分割され、グループおよ
    びサブグループは、伝送される信号点がどのグループか
    らのものであるかを前記受信機が誤って決定する確率
    が、その信号点がどのサブグループからのものであるか
    を前記受信機が誤って決定する確率よりも小さいように
    配置され、 前記送信機において、各データワードの少なくとも１つ
    のデータ要素に応じて、前記グループのいずれが当該デ
    ータワードを表現する信号点を含むかを識別し、当該デ
    ータワードのデータ要素のうちの他の少なくとも１つに
    応じて、識別したグループ内のいずれのサブグループが
    当該データワードを表現する信号点を含むかを識別し、
    識別したサブグループからの信号点を表現する信号を生
    成し、その信号を前記通信チャネルに送り、 前記情報通信方法は、 伝送された信号点を受信するステップと、 前記受信機内に格納されている、前記信号点配置および
    それが前記グループおよび前記サブグループにどのよう
    に分割されているかに関する情報に応じて、受信した信
    号点からそれによって表現されるデータワードを復元す
    るステップとからなることを特徴とする情報通信方法。
  19. 【請求項１９】 前記グループを識別するデータ要素
    が、前記サブグループを識別するデータ要素よりも重要
    な情報を表現することを特徴とする請求項１８の方法。
  20. 【請求項２０】 前記情報がテレビ信号情報であること
    を特徴とする請求項１８の方法。
  21. 【請求項２１】 前記データワードがトレリス符号化デ
    ータワードであることを特徴とする請求項１８の方法。
  22. 【請求項２２】 前記信号点配置が、Ｎ≧２として、Ｎ
    次元信号点配置であることを特徴とする請求項１８の方
    法。
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