JP3230766B2 - トレリス符号化ｑａｍを使用したデジタルデータ通信方法および装置 - Google Patents
トレリス符号化ｑａｍを使用したデジタルデータ通信方法および装置Info
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- H04L27/3416—Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power in which the information is carried by both the individual signal points and the subset to which the individual points belong, e.g. using coset coding, lattice coding, or related schemes
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- H04L27/3438—Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power in which the information is carried by both the individual signal points and the subset to which the individual points belong, e.g. using coset coding, lattice coding, or related schemes in which the constellation is the n - fold Cartesian product of a single underlying two-dimensional constellation using an underlying generalised cross constellation
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- H04N21/23—Processing of content or additional data; Elementary server operations; Server middleware
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トレリス符号化直交振
幅変調（ＱＡＭ）に関し、さらに詳しくは、ＱＡＭ伝送
を符号化する実用的方法に関する。
幅変調（ＱＡＭ）に関し、さらに詳しくは、ＱＡＭ伝送
を符号化する実用的方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば高精細度テレビジョン（ＨＤＴ
Ｖ）信号の放送に使用するデジタル化画像信号のごとき
デジタルデータは、ＶＨＦやＵＨＦの地上通信用アナロ
グ伝送路でエンドユーザへ伝送することができる。アナ
ログ伝送路では、その入力波形がゆがんだり変形して伝
送される。波形のゆがみは通常は統計学的であるが、暗
熱雑音や衝撃雑音、フェージングなどが起こりうるの
で、相加的および／または相乗的な場合もある。伝送路
によってもたらされる変形は、周波数変換、非線形また
は高調波ひずみ、および時間分散である。
Ｖ）信号の放送に使用するデジタル化画像信号のごとき
デジタルデータは、ＶＨＦやＵＨＦの地上通信用アナロ
グ伝送路でエンドユーザへ伝送することができる。アナ
ログ伝送路では、その入力波形がゆがんだり変形して伝
送される。波形のゆがみは通常は統計学的であるが、暗
熱雑音や衝撃雑音、フェージングなどが起こりうるの
で、相加的および／または相乗的な場合もある。伝送路
によってもたらされる変形は、周波数変換、非線形また
は高調波ひずみ、および時間分散である。
【０００３】アナログ伝送路でデジタルデータを伝送す
るには、例えばパルス振幅変調（ＰＡＭ）を用いてデー
タを変調する。一般的には直交振幅変調（ＱＡＭ）を使
用して、利用可能な通信路の帯域幅内で伝送できるデー
タ量を増大する。ＱＡＭはＰＡＭの一種であり、多ビッ
ト数の情報が、例えば１６または３２の点を含むことの
できる「コンスタレーション」と呼ばれる１つのパター
ンで一緒に伝送される。
るには、例えばパルス振幅変調（ＰＡＭ）を用いてデー
タを変調する。一般的には直交振幅変調（ＱＡＭ）を使
用して、利用可能な通信路の帯域幅内で伝送できるデー
タ量を増大する。ＱＡＭはＰＡＭの一種であり、多ビッ
ト数の情報が、例えば１６または３２の点を含むことの
できる「コンスタレーション」と呼ばれる１つのパター
ンで一緒に伝送される。
【０００４】パルス振幅変調の場合、各信号は伝送シン
ボルによって決定される振幅レベルを持つパルスであ
る。１６ポイントＱＡＭでは、一般に各直角位相チャネ
ルに−３、−１、１、および３のシンボル振幅を使用す
る。デジタル通信システムの帯域効率は、単位帯域幅当
りの毎秒伝送ビット数と定義される。つまり、帯域幅に
対するデータレートの比率である。高いデータレートお
よび小さい占有帯域が要求される適用分野では、帯域効
率の高い変調システムが使用される。ＱＡＭは帯域効率
の高い変調である。
ボルによって決定される振幅レベルを持つパルスであ
る。１６ポイントＱＡＭでは、一般に各直角位相チャネ
ルに−３、−１、１、および３のシンボル振幅を使用す
る。デジタル通信システムの帯域効率は、単位帯域幅当
りの毎秒伝送ビット数と定義される。つまり、帯域幅に
対するデータレートの比率である。高いデータレートお
よび小さい占有帯域が要求される適用分野では、帯域効
率の高い変調システムが使用される。ＱＡＭは帯域効率
の高い変調である。
【０００５】一方、衛星通信システムによく見られる四
相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）などの変調方式は、よ
く確立され理解されている。ＱＰＳＫでは、ＱＡＭより
単純なコンスタレーションパターンが得られる。特に、
ＱＰＳＫシステムで使用するコンスタレーションパター
ンは、一般に位相が相互に９０度づつ離れている同一振
幅の４個のシンボルしか含まない。したがって、４個の
シンボルは円の回りに均等間隔で配置される。
相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）などの変調方式は、よ
く確立され理解されている。ＱＰＳＫでは、ＱＡＭより
単純なコンスタレーションパターンが得られる。特に、
ＱＰＳＫシステムで使用するコンスタレーションパター
ンは、一般に位相が相互に９０度づつ離れている同一振
幅の４個のシンボルしか含まない。したがって、４個の
シンボルは円の回りに均等間隔で配置される。
【０００６】ＱＰＳＫ変調は、帯域制限は主要な問題で
はないが出力が制限されるシステムに適している。一
方、ＱＡＭ変調は、出力要件は主要な問題ではない帯域
が制限されるシステムで有利である。したがって、ＱＰ
ＳＫは衛星通信システムにおいて卓越した方式として使
用されてきた。一方、ＱＡＭは地上およびケーブルシス
テムに好適である。ＱＰＳＫの普及の結果、トレリス符
号化ＱＰＳＫ変調を実現する集積回路はすでにできてお
り、簡単に手に入る。
はないが出力が制限されるシステムに適している。一
方、ＱＡＭ変調は、出力要件は主要な問題ではない帯域
が制限されるシステムで有利である。したがって、ＱＰ
ＳＫは衛星通信システムにおいて卓越した方式として使
用されてきた。一方、ＱＡＭは地上およびケーブルシス
テムに好適である。ＱＰＳＫの普及の結果、トレリス符
号化ＱＰＳＫ変調を実現する集積回路はすでにできてお
り、簡単に手に入る。
【０００７】トレリス符号化変調（ＴＣＭ）は、帯域制
限通信路でのデジタル伝送のために符号化と変調を組み
合わせた技術として発展してきた。これは、ＱＡＭのご
とき従来の符号化しないマルチレベル変調に比べて、帯
域効率を低下することなく、重要な符号化利得を達成す
ることができる。ＴＣＭ方式は冗長非２進変調を、変調
信号の選択を支配して符号化信号シーケンスを生成する
有限状態符号器と組み合わせて利用する。受信側では、
雑音のある信号を軟判定最尤シーケンス復号器によって
復号化する。こうした方式は、相加的雑音に対するデジ
タル伝送の頑強性を、従来からの符号化しない変調に比
較して３−６ｄＢ高めることができる。このような利得
は、他の周知の誤り訂正方式で要求される帯域拡大や実
効情報率の低下を伴なうことなく達成される。「トレリ
ス」という用語を使用するのは、２進畳込み符号のトレ
リス図によく似た状態遷移（トレリス）図によってこの
方式を説明することができるからである。違いは、ＴＣ
Ｍが畳込み符号化の原理を任意の大きさの信号セットに
よる非２進変調まで拡張することである。トレリス符号
化ＱＰＳＫ変調を実現するためのコンポーネントを入手
しやすいということは、ＱＰＳＫ技術が卓越している衛
星通信等の適用分野のために低価格の通信システムを設
計する上で、非常に有利である。しかし、こうしたコン
ポーネントは、ＱＡＭを好適とするような他の符号化伝
送システムを実現するには役に立たなかった。
限通信路でのデジタル伝送のために符号化と変調を組み
合わせた技術として発展してきた。これは、ＱＡＭのご
とき従来の符号化しないマルチレベル変調に比べて、帯
域効率を低下することなく、重要な符号化利得を達成す
ることができる。ＴＣＭ方式は冗長非２進変調を、変調
信号の選択を支配して符号化信号シーケンスを生成する
有限状態符号器と組み合わせて利用する。受信側では、
雑音のある信号を軟判定最尤シーケンス復号器によって
復号化する。こうした方式は、相加的雑音に対するデジ
タル伝送の頑強性を、従来からの符号化しない変調に比
較して３−６ｄＢ高めることができる。このような利得
は、他の周知の誤り訂正方式で要求される帯域拡大や実
効情報率の低下を伴なうことなく達成される。「トレリ
ス」という用語を使用するのは、２進畳込み符号のトレ
リス図によく似た状態遷移（トレリス）図によってこの
方式を説明することができるからである。違いは、ＴＣ
Ｍが畳込み符号化の原理を任意の大きさの信号セットに
よる非２進変調まで拡張することである。トレリス符号
化ＱＰＳＫ変調を実現するためのコンポーネントを入手
しやすいということは、ＱＰＳＫ技術が卓越している衛
星通信等の適用分野のために低価格の通信システムを設
計する上で、非常に有利である。しかし、こうしたコン
ポーネントは、ＱＡＭを好適とするような他の符号化伝
送システムを実現するには役に立たなかった。
【０００８】出力と帯域の両方が制限され、しかも低価
格のコンポーネント（特に低価格のデータ復号器）が要
求される適用分野では、従来のＱＡＭシステムは、必要
とされる符号器および復号器回路が複雑であり比較的高
価であるために、役に立ちそうになかった。実際、ＱＡ
Ｍトレリス符号器および復号器は、高価な特別注文の集
積回路チップに実現するのが一般的である。
格のコンポーネント（特に低価格のデータ復号器）が要
求される適用分野では、従来のＱＡＭシステムは、必要
とされる符号器および復号器回路が複雑であり比較的高
価であるために、役に立ちそうになかった。実際、ＱＡ
Ｍトレリス符号器および復号器は、高価な特別注文の集
積回路チップに実現するのが一般的である。
【０００９】出力および帯域が制限されており、かつデ
ジタルデータ通信に低価格の解決策が必要とされる１つ
の適用分野として、圧縮高精細度テレビジョン信号のデ
ジタル通信がある。圧縮ＨＤＴＶ信号を伝送するシステ
ムは、毎秒１５−２０メガビット（Ｍｂｐｓ）程度のデ
ータレート、５−６ＭＨｚ程度の占有帯域（従来の米国
テレビジョン標準方式委員会（ＮＴＳＣ）方式によるテ
レビチャネルの帯域幅）、および非常に高いデータ信頼
性（つまり非常に小さいビット誤り率）が要求される。
このデータレート要件は、高品質の圧縮テレビ画像を提
供する必要性から生じている。帯域幅の制約は、ＨＤＴ
Ｖ信号は既存の６ＭＨｚテレビチャネルを使用するし、
かつ現在のＮＴＳＣ放送信号と共存しなければならない
という米国連邦通信委員会の規定によるものである。こ
の組合せのデータレートと占有帯域では、帯域効率の高
い変調システムが必要にある。実際、データレート対帯
域幅比は３または４程度でなければならない。つまり、
符号化をせず帯域効率が２であるＱＰＳＫのような変調
方式は適さない。帯域効率がもっと高いＱＡＭのような
変調方式が必要である。しかし、先に述べたように、Ｑ
ＡＭシステムは、大量消費される適用分野に実現するに
は高価すぎることが難点であった。
ジタルデータ通信に低価格の解決策が必要とされる１つ
の適用分野として、圧縮高精細度テレビジョン信号のデ
ジタル通信がある。圧縮ＨＤＴＶ信号を伝送するシステ
ムは、毎秒１５−２０メガビット（Ｍｂｐｓ）程度のデ
ータレート、５−６ＭＨｚ程度の占有帯域（従来の米国
テレビジョン標準方式委員会（ＮＴＳＣ）方式によるテ
レビチャネルの帯域幅）、および非常に高いデータ信頼
性（つまり非常に小さいビット誤り率）が要求される。
このデータレート要件は、高品質の圧縮テレビ画像を提
供する必要性から生じている。帯域幅の制約は、ＨＤＴ
Ｖ信号は既存の６ＭＨｚテレビチャネルを使用するし、
かつ現在のＮＴＳＣ放送信号と共存しなければならない
という米国連邦通信委員会の規定によるものである。こ
の組合せのデータレートと占有帯域では、帯域効率の高
い変調システムが必要にある。実際、データレート対帯
域幅比は３または４程度でなければならない。つまり、
符号化をせず帯域効率が２であるＱＰＳＫのような変調
方式は適さない。帯域効率がもっと高いＱＡＭのような
変調方式が必要である。しかし、先に述べたように、Ｑ
ＡＭシステムは、大量消費される適用分野に実現するに
は高価すぎることが難点であった。
【００１０】ＨＤＴＶの分野で非常に高いデータ信頼性
が要求される理由は、高度に圧縮した情報源材料（つま
り圧縮画像）が伝送路誤りに弱いという事実による。デ
ータの本来の値を簡潔に記述するために、信号の自然冗
長性は除かれている。例えば、２４時間に誤りを１ビッ
ト未満として１５Ｍｂｐｓで送信するシステムの場合、
ビット誤り率（ＢＥＲ）は、１０12 個の伝送ビットに
おける誤りが１回未満でなければならない。
が要求される理由は、高度に圧縮した情報源材料（つま
り圧縮画像）が伝送路誤りに弱いという事実による。デ
ータの本来の値を簡潔に記述するために、信号の自然冗
長性は除かれている。例えば、２４時間に誤りを１ビッ
ト未満として１５Ｍｂｐｓで送信するシステムの場合、
ビット誤り率（ＢＥＲ）は、１０12 個の伝送ビットに
おける誤りが１回未満でなければならない。
【００１１】データ信頼性の要件は、分割及び征服（di
vide and conquer ）による問題解決法である連結符号
化の手法を用いることによって、事実上満たされること
が多い。こうした符号化の枠組では２つの符号を使用す
る。「内側」変調符号は伝送路をきれいに片付け、「外
側」復号器に穏当なシンボル誤り率を伝送する。内側符
号は通常、「軟判定」（つまり、精巧に量子化された伝
送路データ）を用いて効果的に復号化できる符号化変調
である。周知の方法として、内側符号として畳込みまた
はトレリス符号を使用し、一形態の「ビタビアルゴリズ
ム」をトレリス復号器とする方法がある。外側符号はほ
とんどの場合が、ｔ−誤り訂正「リード−ソロモン」符
号である。ＨＤＴＶデータ通信に要求されるデータレー
ト範囲内で作動するこうしたリード−ソロモン符号化シ
ステムは広く利用することができ、数社の製造業者の集
積回路に実現されている。外側復号器は、内側復号器を
くぐり抜けた大多数のシンボル誤りを除去するので、最
終出力の誤り率が非常に小さくなる。
vide and conquer ）による問題解決法である連結符号
化の手法を用いることによって、事実上満たされること
が多い。こうした符号化の枠組では２つの符号を使用す
る。「内側」変調符号は伝送路をきれいに片付け、「外
側」復号器に穏当なシンボル誤り率を伝送する。内側符
号は通常、「軟判定」（つまり、精巧に量子化された伝
送路データ）を用いて効果的に復号化できる符号化変調
である。周知の方法として、内側符号として畳込みまた
はトレリス符号を使用し、一形態の「ビタビアルゴリズ
ム」をトレリス復号器とする方法がある。外側符号はほ
とんどの場合が、ｔ−誤り訂正「リード−ソロモン」符
号である。ＨＤＴＶデータ通信に要求されるデータレー
ト範囲内で作動するこうしたリード−ソロモン符号化シ
ステムは広く利用することができ、数社の製造業者の集
積回路に実現されている。外側復号器は、内側復号器を
くぐり抜けた大多数のシンボル誤りを除去するので、最
終出力の誤り率が非常に小さくなる。
【００１２】さらに詳細な連結符号化方式の説明は、
Ｇ．Ｃ．クラーク・ジュニア、Ｊ．Ｂ．ケイン共著「デ
ジタル通信の誤り訂正符号化」（１９８１年）（G.C.Cl
ark, Jr. and J.B.Cain，"Error-Correction Coding fo
r Digital Communications", Plenum Press,New York,1
981 ）、およびＳ．リン、Ｄ．Ｊ．コステロ・ジュニア
共著「誤り制御符号化：基礎と応用」（１９８３年）
（S. Lin and D.J. Costello, Jr., "Error ControlCod
ing: Fundamentals and Applications", Prentice-Hal
l, Englewood Cliffs, New Jersey, 1983 ）に見ること
ができる。また、トレリス符号化については、情報理論
に関するＩＥＥＥ会議録第ＩＴ−２８巻第１号５５−６
７頁（１９８２年１月）のＧ．ウンガーべック著「マル
チレベル／位相信号による伝送路符号化」（G. Ungerbo
eck,"Channel Coding with Multilevel/Phase Signal
s", IEEE Transactions on Information Theory, Vol.
IT-28,No. 1, pp. 55-67, January 1982 ）、ＩＥＥＥ
通信雑誌第２５巻第２号５−２１頁（１９８７年２月）
のＧ．ウンガーべック著「冗長信号セットを用いたトレ
リス符号化変調−−第Ｉ部：序論、−−第II部：最新技
術」（G.Ungerboeck, "Trellis-Coded Modulation with
Redundunt Signal Sets -- Part I:Introduction, --
Part II: State of the Art", IEEE Communications Ma
gazine,Vol. 25,No. 2, pp. 5-21, February 1987 ）、
および情報理論に関するＩＥＥＥ会議録第ＩＴ−３３巻
第２号１７７−１９５頁（１９８７年３月）のＡ．Ｒ．
コールダーバンク、Ｎ．Ｊ．Ａ．スローン共著「格子と
剰余系に基づく新しいトレリス符号」（A.R.Caulderban
k and N.J.A. Sloane, "New Trellis Codes Based on L
attices and Cosets", IEEE Transactions on Informat
ion Theory, Vol. IT-33,No. 2, pp. 177-195, March 1
987 ）で詳細に議論されている。ビタビアルゴリズムに
ついては、ＩＥＥＥの会報第６１巻第３号（１９７３年
３月）のＧ．Ｄ．フォーニー・ジュニア著「ビタビアル
ゴリズム」（G.D. Forney, Jr., "The Viterbi Algorit
hm", Proceedings of the IEEE , Vol. 61, No. 3, Ma
rch 1973）に説明されている。リード−ソロモン符号化
方式については、前出のクラーク・ジュニアら（Clark,
Jr. et al）、およびリンら（Lin et al ）の記事で討
議されている。
Ｇ．Ｃ．クラーク・ジュニア、Ｊ．Ｂ．ケイン共著「デ
ジタル通信の誤り訂正符号化」（１９８１年）（G.C.Cl
ark, Jr. and J.B.Cain，"Error-Correction Coding fo
r Digital Communications", Plenum Press,New York,1
981 ）、およびＳ．リン、Ｄ．Ｊ．コステロ・ジュニア
共著「誤り制御符号化：基礎と応用」（１９８３年）
（S. Lin and D.J. Costello, Jr., "Error ControlCod
ing: Fundamentals and Applications", Prentice-Hal
l, Englewood Cliffs, New Jersey, 1983 ）に見ること
ができる。また、トレリス符号化については、情報理論
に関するＩＥＥＥ会議録第ＩＴ−２８巻第１号５５−６
７頁（１９８２年１月）のＧ．ウンガーべック著「マル
チレベル／位相信号による伝送路符号化」（G. Ungerbo
eck,"Channel Coding with Multilevel/Phase Signal
s", IEEE Transactions on Information Theory, Vol.
IT-28,No. 1, pp. 55-67, January 1982 ）、ＩＥＥＥ
通信雑誌第２５巻第２号５−２１頁（１９８７年２月）
のＧ．ウンガーべック著「冗長信号セットを用いたトレ
リス符号化変調−−第Ｉ部：序論、−−第II部：最新技
術」（G.Ungerboeck, "Trellis-Coded Modulation with
Redundunt Signal Sets -- Part I:Introduction, --
Part II: State of the Art", IEEE Communications Ma
gazine,Vol. 25,No. 2, pp. 5-21, February 1987 ）、
および情報理論に関するＩＥＥＥ会議録第ＩＴ−３３巻
第２号１７７−１９５頁（１９８７年３月）のＡ．Ｒ．
コールダーバンク、Ｎ．Ｊ．Ａ．スローン共著「格子と
剰余系に基づく新しいトレリス符号」（A.R.Caulderban
k and N.J.A. Sloane, "New Trellis Codes Based on L
attices and Cosets", IEEE Transactions on Informat
ion Theory, Vol. IT-33,No. 2, pp. 177-195, March 1
987 ）で詳細に議論されている。ビタビアルゴリズムに
ついては、ＩＥＥＥの会報第６１巻第３号（１９７３年
３月）のＧ．Ｄ．フォーニー・ジュニア著「ビタビアル
ゴリズム」（G.D. Forney, Jr., "The Viterbi Algorit
hm", Proceedings of the IEEE , Vol. 61, No. 3, Ma
rch 1973）に説明されている。リード−ソロモン符号化
方式については、前出のクラーク・ジュニアら（Clark,
Jr. et al）、およびリンら（Lin et al ）の記事で討
議されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】連結符号化システムに
おける内側変調符号の出力における誤り率性能は、信号
対雑音比（ＳＮＲ）に大きく依存する。ある符号はＳＮ
Ｒが低いときに性能がよく、誤り率が低くなり、別の符
号はＳＮＲが高いときに性能がよくなる。つまり、連結
符号システムでも非連結符号化システムでも、変調符号
の最適化には、指定ＳＮＲ範囲によって異なる解決策が
必要になることを意味する。
おける内側変調符号の出力における誤り率性能は、信号
対雑音比（ＳＮＲ）に大きく依存する。ある符号はＳＮ
Ｒが低いときに性能がよく、誤り率が低くなり、別の符
号はＳＮＲが高いときに性能がよくなる。つまり、連結
符号システムでも非連結符号化システムでも、変調符号
の最適化には、指定ＳＮＲ範囲によって異なる解決策が
必要になることを意味する。
【００１４】帯域効率が高く、出力要件が低いデータ変
調システムを装備すると有利である。そうしたシステム
は、最小占有帯域および非常に高いデータ信頼性で高い
データレートを持たなければならない。低価格で大量生
産するために、こうしたシステムに使用する受信機の複
雑さを最小限に抑えなければならない。システムは、個
別化をできるだけ少なくし、容易に入手できるコンポー
ネントを使用して実現することができなければならな
い。
調システムを装備すると有利である。そうしたシステム
は、最小占有帯域および非常に高いデータ信頼性で高い
データレートを持たなければならない。低価格で大量生
産するために、こうしたシステムに使用する受信機の複
雑さを最小限に抑えなければならない。システムは、個
別化をできるだけ少なくし、容易に入手できるコンポー
ネントを使用して実現することができなければならな
い。
【００１５】本発明は、上記の利点を持つ変調システム
を提供する。特に本発明の方法および装置は、データ信
頼性を犠牲にすることなく、トレリス符号化ＱＰＳＫシ
ステムの範囲をトレリス符号化ＱＡＭシステムにまで拡
張する。
を提供する。特に本発明の方法および装置は、データ信
頼性を犠牲にすることなく、トレリス符号化ＱＰＳＫシ
ステムの範囲をトレリス符号化ＱＡＭシステムにまで拡
張する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明に従って、ＱＡＭ
伝送を用いてデジタルデータを伝送する方法を提供す
る。N−ポイントのＱＡＭコンスタレーションパターン
を、４つのサブセットに分割する。各サブセットは、コ
ンスタレーションパターンのＮ／４のシンボル点を含
む。４つのサブセットのそれぞれに、異なる２ビットの
符号語を割り当てる。伝送するシンボルを、符号化率１
／２の２進畳込み符号化アルゴリズムでそのシンボルの
第１ビットを処理することによって符号化し、コンスタ
レーションパターンの中でそのシンボルが存在するサブ
セットに割り当てる２ビットの符号語を生成する。この
２ビットの符号語をシンボルの残りのビットと共にマッ
ピングして、変調関数を生成する。残りのビットは、符
号語によって定義されるサブセットに含まれるＮ／４個
のシンボル点の１つをシンボルに相関させるものであ
る。通信路で伝送するために、搬送波を変調関数で変調
する。
伝送を用いてデジタルデータを伝送する方法を提供す
る。N−ポイントのＱＡＭコンスタレーションパターン
を、４つのサブセットに分割する。各サブセットは、コ
ンスタレーションパターンのＮ／４のシンボル点を含
む。４つのサブセットのそれぞれに、異なる２ビットの
符号語を割り当てる。伝送するシンボルを、符号化率１
／２の２進畳込み符号化アルゴリズムでそのシンボルの
第１ビットを処理することによって符号化し、コンスタ
レーションパターンの中でそのシンボルが存在するサブ
セットに割り当てる２ビットの符号語を生成する。この
２ビットの符号語をシンボルの残りのビットと共にマッ
ピングして、変調関数を生成する。残りのビットは、符
号語によって定義されるサブセットに含まれるＮ／４個
のシンボル点の１つをシンボルに相関させるものであ
る。通信路で伝送するために、搬送波を変調関数で変調
する。
【００１７】図に示す実施例では、２ビットの符号語は
変調関数の最下位ビットを構成し、コンスタレーション
パターンの座標のマトリックスの列を定義する。残りの
ビットは、変調関数の最上位ビットを構成し、コンスタ
レーションパターンの大きさを決定する。連結方式の場
合、情報ビットは最初に例えば、リード−ソロモン符号
のごときｔ−シンボル誤り訂正符号を使用して、シンボ
ルに符号化する。符号化されたこれらのシンボルを次に
トレリス符号器へ渡し、そこで搬送波に望ましい変調を
行なう。
変調関数の最下位ビットを構成し、コンスタレーション
パターンの座標のマトリックスの列を定義する。残りの
ビットは、変調関数の最上位ビットを構成し、コンスタ
レーションパターンの大きさを決定する。連結方式の場
合、情報ビットは最初に例えば、リード−ソロモン符号
のごときｔ−シンボル誤り訂正符号を使用して、シンボ
ルに符号化する。符号化されたこれらのシンボルを次に
トレリス符号器へ渡し、そこで搬送波に望ましい変調を
行なう。
【００１８】変調関数を伝送した後、それを受信側で復
元する。復元された変調関数をプルーニングし、サブセ
ットに対応する１組のメトリックを生成し、かつ残りの
ビットによって識別される信号点の様々な条件付き決定
を表わす多数のバイトを生成する。このメトリックを、
符号化率１／２の２進畳込み符号を復号するアルゴリズ
ム（例えばビタビアルゴリズム）で使用して、最初のビ
ットを復元する。復元された最初のビットを符号化率１
／２の２進畳込み符号化アルゴリズムで使用して、符号
語を再生する。再生された符号語に応答して、条件付き
決定バイトの１つを選択する。次に、選択されたバイト
を復元された最初のビットと組み合わせて、復号した出
力を生成する。
元する。復元された変調関数をプルーニングし、サブセ
ットに対応する１組のメトリックを生成し、かつ残りの
ビットによって識別される信号点の様々な条件付き決定
を表わす多数のバイトを生成する。このメトリックを、
符号化率１／２の２進畳込み符号を復号するアルゴリズ
ム（例えばビタビアルゴリズム）で使用して、最初のビ
ットを復元する。復元された最初のビットを符号化率１
／２の２進畳込み符号化アルゴリズムで使用して、符号
語を再生する。再生された符号語に応答して、条件付き
決定バイトの１つを選択する。次に、選択されたバイト
を復元された最初のビットと組み合わせて、復号した出
力を生成する。
【００１９】本発明はさらに、ＱＡＭ伝送のためにデジ
タルデータを符号化する装置を提供する。符号器は、伝
送するシンボルを最初のビットと少なくとも１つの残り
のビットに分解するパージング手段を含む。また、最初
のビットを符号化率１／２の２進畳込み符号化アルゴリ
ズムで符号化し、ＮポイントのＱＡＭコンスタレーショ
ンパターンの４つのサブセットの１つを定義する２ビッ
ト符号語を作成する手段を装備する。各サブセットは、
コンスタレーションパターンのシンボル点をそれぞれＮ
／４個づつ含む。符号語を残りのビットと共にマッピン
グし、変調関数を生成する。残りのビットは、符号語に
よって定義されるサブセットに含まれるＮ／４個のシン
ボル点の１つをシンボルに相関させる。また、通信路で
伝送するために搬送波を変調関数で変調する手段を装備
する。さらに、誤り訂正アルゴリズムを用いて情報ビッ
トを符号化して、パージング手段によって分解されるシ
ンボルを生成する外側符号器を装備することができる。
タルデータを符号化する装置を提供する。符号器は、伝
送するシンボルを最初のビットと少なくとも１つの残り
のビットに分解するパージング手段を含む。また、最初
のビットを符号化率１／２の２進畳込み符号化アルゴリ
ズムで符号化し、ＮポイントのＱＡＭコンスタレーショ
ンパターンの４つのサブセットの１つを定義する２ビッ
ト符号語を作成する手段を装備する。各サブセットは、
コンスタレーションパターンのシンボル点をそれぞれＮ
／４個づつ含む。符号語を残りのビットと共にマッピン
グし、変調関数を生成する。残りのビットは、符号語に
よって定義されるサブセットに含まれるＮ／４個のシン
ボル点の１つをシンボルに相関させる。また、通信路で
伝送するために搬送波を変調関数で変調する手段を装備
する。さらに、誤り訂正アルゴリズムを用いて情報ビッ
トを符号化して、パージング手段によって分解されるシ
ンボルを生成する外側符号器を装備することができる。
【００２０】図に示す実施例では、符号語は変調関数の
最下位ビットを構成し、前記コンスタレーションパター
ンの座標マトリックスの列を定義する。残りのビット
は、変調関数の最上位ビットを構成し、コンスタレーシ
ョンパターンの大きさを決定する。符号化手段はトレリ
ス符号化アルゴリズムを使用することができる。
最下位ビットを構成し、前記コンスタレーションパター
ンの座標マトリックスの列を定義する。残りのビット
は、変調関数の最上位ビットを構成し、コンスタレーシ
ョンパターンの大きさを決定する。符号化手段はトレリ
ス符号化アルゴリズムを使用することができる。
【００２１】復号装置も本発明に従って提供される。受
信機は、受信した搬送波を復調して、n−ビットＱＡＭ
変調関数を復元する。この変調関数において、２ビット
の符号語は多数のＱＡＭコンスタレーションサブセット
の１つを識別し、残り（n−２）のビット部は前記１つ
のサブセット内の１つの信号点を表わす。さらに、復元
された変調関数をプルーニングして、前記サブセットに
対応する１組のメトリックを生成し、かつ（n−２）ビ
ット部によって識別される信号点の多数の条件付き決定
値を表わす多数の（n−２）ビットのサブグループを生
成するプルーニング手段を装備する。このメトリック
を、符号化率１／２の２進畳込み符号を復号するアルゴ
リズムに使用して、最初のビットを復元する。次に、復
元された最初のビットを、符号化率１／２の２進畳込み
符号化アルゴリズムを用いて符号化し、符号語を再生す
る。さらに、再生された符号語に応答して、多数の（n
−２）ビットのサブグループから１つを選択する手段を
装備する。選択されたサブグループを復元された最初の
ビットと組み合わせて、復号した出力を生成する。
信機は、受信した搬送波を復調して、n−ビットＱＡＭ
変調関数を復元する。この変調関数において、２ビット
の符号語は多数のＱＡＭコンスタレーションサブセット
の１つを識別し、残り（n−２）のビット部は前記１つ
のサブセット内の１つの信号点を表わす。さらに、復元
された変調関数をプルーニングして、前記サブセットに
対応する１組のメトリックを生成し、かつ（n−２）ビ
ット部によって識別される信号点の多数の条件付き決定
値を表わす多数の（n−２）ビットのサブグループを生
成するプルーニング手段を装備する。このメトリック
を、符号化率１／２の２進畳込み符号を復号するアルゴ
リズムに使用して、最初のビットを復元する。次に、復
元された最初のビットを、符号化率１／２の２進畳込み
符号化アルゴリズムを用いて符号化し、符号語を再生す
る。さらに、再生された符号語に応答して、多数の（n
−２）ビットのサブグループから１つを選択する手段を
装備する。選択されたサブグループを復元された最初の
ビットと組み合わせて、復号した出力を生成する。
【００２２】図に示す実施例では、符号語は変調関数の
最下位ビットから成り、コンスタレーション座標のマト
リックスの列を定義し、一方、選択されたサブグループ
は最上位ビットを構成し、マトリックスの行を定義す
る。プルーニング手段は、コンスタレーション座標のマ
トリックスの各列の復元Ｎポイント変調関数を量子化す
るものであり、条件付き決定値は各列の最適選択から成
り、そのメトリックの組は各選択の品質を表わす。この
メトリックを、軟判定アルゴリズムを使用して畳込み符
号を復号する復号器と共に使用する。
最下位ビットから成り、コンスタレーション座標のマト
リックスの列を定義し、一方、選択されたサブグループ
は最上位ビットを構成し、マトリックスの行を定義す
る。プルーニング手段は、コンスタレーション座標のマ
トリックスの各列の復元Ｎポイント変調関数を量子化す
るものであり、条件付き決定値は各列の最適選択から成
り、そのメトリックの組は各選択の品質を表わす。この
メトリックを、軟判定アルゴリズムを使用して畳込み符
号を復号する復号器と共に使用する。
【００２３】連結復号器も提供する。連結方式の実施例
では、誤り訂正アルゴリズムを用いて出力を復号する外
側復号器を装備する。図に示す実施例では、連結復号器
に使用する内側復号アルゴリズムはビタビアルゴリズム
から成る。外側のシンボル誤り訂正アルゴリズムは、リ
ード−ソロモン符号で構成することができる。受信機で
受信される搬送波信号は、高精細度テレビジョン搬送波
信号で構成することができる。
では、誤り訂正アルゴリズムを用いて出力を復号する外
側復号器を装備する。図に示す実施例では、連結復号器
に使用する内側復号アルゴリズムはビタビアルゴリズム
から成る。外側のシンボル誤り訂正アルゴリズムは、リ
ード−ソロモン符号で構成することができる。受信機で
受信される搬送波信号は、高精細度テレビジョン搬送波
信号で構成することができる。
【００２４】
【実施例】図１は、ＱＡＭデータを伝送するための連結
方式の符号化システムを示す。伝送するデジタル情報
が、入力端子１０からリード−ソロモン符号器などのシ
ンボル誤り訂正符号器１２に入力される。符号器１２は
情報を、多数の連続するｎビットのシンボル１６から成
る符号語１４に変換する。符号器１２に外側畳込み符号
を使用することもできるが、伝送系で誤りが集中発生し
やすい性質、ハード量子化データしか使用できないとい
う事実、および速度の高い符号が望ましいことを考慮す
ると、２進ストリームのｎビットのセグメントから成る
シンボルを使用するリード−ソロモン符号が外側符号に
適した選択ということになる。リード−ソロモン符号は
ブロック内のシンボル誤り数にしか依存しないので、ｎ
−ビットの１つのシンボル内のバースト誤りに影響され
ない。しかし、連結システムの性能は、シンボル誤りの
長時間のバーストによってひどく劣化する。したがっ
て、リード−ソロモン符号器１２の出力にインターリー
バ１８を設置し、符号化動作の間に（個々のビットでは
なく）シンボルを挟み込むようにする。挟み込みの目的
は、シンボル誤りのバーストを分解することである。
方式の符号化システムを示す。伝送するデジタル情報
が、入力端子１０からリード−ソロモン符号器などのシ
ンボル誤り訂正符号器１２に入力される。符号器１２は
情報を、多数の連続するｎビットのシンボル１６から成
る符号語１４に変換する。符号器１２に外側畳込み符号
を使用することもできるが、伝送系で誤りが集中発生し
やすい性質、ハード量子化データしか使用できないとい
う事実、および速度の高い符号が望ましいことを考慮す
ると、２進ストリームのｎビットのセグメントから成る
シンボルを使用するリード−ソロモン符号が外側符号に
適した選択ということになる。リード−ソロモン符号は
ブロック内のシンボル誤り数にしか依存しないので、ｎ
−ビットの１つのシンボル内のバースト誤りに影響され
ない。しかし、連結システムの性能は、シンボル誤りの
長時間のバーストによってひどく劣化する。したがっ
て、リード−ソロモン符号器１２の出力にインターリー
バ１８を設置し、符号化動作の間に（個々のビットでは
なく）シンボルを挟み込むようにする。挟み込みの目的
は、シンボル誤りのバーストを分解することである。
【００２５】挟み込まれたシンボルはＱＡＭトレリス符
号器２０へ入力される。本発明では、符号器２０は、以
下に詳細に述べるように、ＱＰＳＫ符号をトレリス符号
化ＱＡＭ変調システムへ組み込む。
号器２０へ入力される。本発明では、符号器２０は、以
下に詳細に述べるように、ＱＰＳＫ符号をトレリス符号
化ＱＡＭ変調システムへ組み込む。
【００２６】符号器２０の出力は、ＱＡＭコンスタレー
ションパターンの実平面（Ｉ）と虚平面（Ｑ）の座標を
表わすシンボルから成る。１つのそうしたコンスタレー
ション点２２を、図１に象徴的に示す。このシンボルが
従来の送信器２４によって、伝送路２６を介して送信さ
れる。伝送路は様々なひずみや遅延をもたらし、信号は
受信機２８に受信される前にゆがむ。その結果、受信さ
れたシンボルに実現される座標値は、送信された座標値
と厳密に相関しなくなり、受信された点３０は、コンス
タレーションパターンの実際に送信された点２２とは異
なる位置になる。受信点の正確な位置を決定し、それに
よって実際に送信された通りのデータを得るために、軟
判定畳込み復号アルゴリズムを使用するＱＡＭトレリス
復号器３２に受信データ下記数１の受信データを入力し
て、送信情報を復元する。
ションパターンの実平面（Ｉ）と虚平面（Ｑ）の座標を
表わすシンボルから成る。１つのそうしたコンスタレー
ション点２２を、図１に象徴的に示す。このシンボルが
従来の送信器２４によって、伝送路２６を介して送信さ
れる。伝送路は様々なひずみや遅延をもたらし、信号は
受信機２８に受信される前にゆがむ。その結果、受信さ
れたシンボルに実現される座標値は、送信された座標値
と厳密に相関しなくなり、受信された点３０は、コンス
タレーションパターンの実際に送信された点２２とは異
なる位置になる。受信点の正確な位置を決定し、それに
よって実際に送信された通りのデータを得るために、軟
判定畳込み復号アルゴリズムを使用するＱＡＭトレリス
復号器３２に受信データ下記数１の受信データを入力し
て、送信情報を復元する。
【００２７】
【数１】 本発明による復号器を以下に詳しく説明する。
【００２８】復号器３２により復号された出力は、上述
のインターリーバ１８と逆の効果を生じるデインターリ
ーバ３４に入力される。デインターリーブされたデータ
はリード−ソロモン復号器３６に入力されて、元の情報
ビットを復元する。
のインターリーバ１８と逆の効果を生じるデインターリ
ーバ３４に入力される。デインターリーブされたデータ
はリード−ソロモン復号器３６に入力されて、元の情報
ビットを復元する。
【００２９】本発明では、ＱＰＳＫ符号をトレリス符号
化ＱＡＭシステムに組み込むことによって、低ＳＮＲ領
域の作動時に低いビット誤り率で、データレートが高く
帯域効率がよいシステムを提供する。この目的を達成す
るために、両方で１つのシンボルを定義するＱＰＳＫ符
号の符号語と「未符号化」ビットを、一意にＱＡＭコン
スタレーションに割り当てる。また、軟判定復号器と
「未符号化」ビットが表わすコンスタレーション点を決
定する技術とを結合すことによって、受信信号を復号す
る。
化ＱＡＭシステムに組み込むことによって、低ＳＮＲ領
域の作動時に低いビット誤り率で、データレートが高く
帯域効率がよいシステムを提供する。この目的を達成す
るために、両方で１つのシンボルを定義するＱＰＳＫ符
号の符号語と「未符号化」ビットを、一意にＱＡＭコン
スタレーションに割り当てる。また、軟判定復号器と
「未符号化」ビットが表わすコンスタレーション点を決
定する技術とを結合すことによって、受信信号を復号す
る。
【００３０】図２は、本発明による符号器を示す。デー
タビット（例えば図１のインターリーバの出力）は、入
力端子４０から従来のパージング回路４２に入力され
る。送信するn−ビットのシンボルが分解されて生成さ
れた最初のビットは、線路４６に出力して畳込み符号器
４８に送られる。残りのn−２個の「未符号化」ビット
は、線路４４に出力して２n−ＱＡＭマッパー５０に送
られる。畳込み符号器４８は、ゼネレータを８進数で１
７１および１３３とする符号化率１／２、状態数６４の
畳込み符号を使用する。符号器４８の２ビットの出力と
（n−２）ビットの未符号化ビット（全部でnビット）は
２n−ＱＡＭマッパーへ送られ、nビットのシンボルをＱ
ＡＭコンスタレーション上の特定のコンスタレーション
点にマッピングするためのラベルとして使用される。畳
込み符号器４８からの「符号化」された２ビット出力
は、実際にはＱＰＳＫ符号語であり、コンスタレーショ
ンサブセットの選択に使用される。未符号化ビットは、
ＱＡＭコンスタレーションからコンスタレーションサブ
セット内の特定の信号点を選択するのに使用される。
タビット（例えば図１のインターリーバの出力）は、入
力端子４０から従来のパージング回路４２に入力され
る。送信するn−ビットのシンボルが分解されて生成さ
れた最初のビットは、線路４６に出力して畳込み符号器
４８に送られる。残りのn−２個の「未符号化」ビット
は、線路４４に出力して２n−ＱＡＭマッパー５０に送
られる。畳込み符号器４８は、ゼネレータを８進数で１
７１および１３３とする符号化率１／２、状態数６４の
畳込み符号を使用する。符号器４８の２ビットの出力と
（n−２）ビットの未符号化ビット（全部でnビット）は
２n−ＱＡＭマッパーへ送られ、nビットのシンボルをＱ
ＡＭコンスタレーション上の特定のコンスタレーション
点にマッピングするためのラベルとして使用される。畳
込み符号器４８からの「符号化」された２ビット出力
は、実際にはＱＰＳＫ符号語であり、コンスタレーショ
ンサブセットの選択に使用される。未符号化ビットは、
ＱＡＭコンスタレーションからコンスタレーションサブ
セット内の特定の信号点を選択するのに使用される。
【００３１】ＱＡＭ伝送（符号化）では、ＱＰＳＫ符号
の符号語および残りの未符号化ビットをＱＡＭコンスタ
レーションに割り当てなければならない。この目的のた
めに、次の変調関数ＭＯＤ（ｍ）∈Ｒ2によってＱＡＭ
コンスタレーション点のラベル付けを記述しなければな
らない。
の符号語および残りの未符号化ビットをＱＡＭコンスタ
レーションに割り当てなければならない。この目的のた
めに、次の変調関数ＭＯＤ（ｍ）∈Ｒ2によってＱＡＭ
コンスタレーション点のラベル付けを記述しなければな
らない。
【００３２】ＭＯＤ：｛０，１｝N→Ｒ2 以下に説明するマッピングは、次のような望ましい特徴
を備えている。（１）ＱＡＭの直角位相の曖昧さの影響
がＱＰＳＫ符号語に現われるが、未符号化ビットは曖昧
さの影響を受けない（つまり、直角位相の曖昧性はＱＰ
ＳＫシステムと同様の方法で処理される）。（２）最上
位ディジットはコンスタレーションの大きさを制御する
（つまり１６／３２／６４−ＱＡＭの入れ子構造）。
を備えている。（１）ＱＡＭの直角位相の曖昧さの影響
がＱＰＳＫ符号語に現われるが、未符号化ビットは曖昧
さの影響を受けない（つまり、直角位相の曖昧性はＱＰ
ＳＫシステムと同様の方法で処理される）。（２）最上
位ディジットはコンスタレーションの大きさを制御する
（つまり１６／３２／６４−ＱＡＭの入れ子構造）。
【００３３】１６−ＱＡＭ（ｍ5＝ｍ4＝０）の場合、次
のマトリックス（数２）によって記述されるラベル付け
を考える（ｍ5＝ｍ4＝ｍ3 ＝ｍ2 ＝０の場合、ＱＰＳ
Ｋ）。
のマトリックス（数２）によって記述されるラベル付け
を考える（ｍ5＝ｍ4＝ｍ3 ＝ｍ2 ＝０の場合、ＱＰＳ
Ｋ）。
【００３４】
【数２】 ３２−ＱＡＭ（ｍ5＝０）の場合、次のマトリックス
（数３）を追加する。
（数３）を追加する。
【００３５】
【数３】 ６４−ＱＡＭの場合、次のマトリックス（数４）を追加
する。
する。
【００３６】
【数４】 ＱＰＳＫ符号器の出力は、変調器入力の最下位ビット
（ＬＳＢ）ｍ1ｍ0を構成し、マトリックスの列を選択す
る。最上位ビット（ＭＳＢ）はコンスタレーションの大
きさを決定する。未符号化ビットが無い（ｍ5＝ｍ4＝ｍ
3 ＝ｍ2 ＝０）場合、ＱＰＳＫが生成される。未符号化
ビットが２個の場合（ｍ3ｍ2）、１６−ＱＡＭが生成さ
れる。未符号化ビットが３個の場合（ｍ4ｍ3ｍ2）、３
２−ＱＡＭが生成される。未符号化ビットが４個の場合
（ｍ5ｍ4ｍ3ｍ2）、６４−ＱＡＭが生成される。それ以
上の場合、ＱＡＭコンスタレーションが９０度づつ回転
する影響により、マトリックスの列が次のように回転す
る。
（ＬＳＢ）ｍ1ｍ0を構成し、マトリックスの列を選択す
る。最上位ビット（ＭＳＢ）はコンスタレーションの大
きさを決定する。未符号化ビットが無い（ｍ5＝ｍ4＝ｍ
3 ＝ｍ2 ＝０）場合、ＱＰＳＫが生成される。未符号化
ビットが２個の場合（ｍ3ｍ2）、１６−ＱＡＭが生成さ
れる。未符号化ビットが３個の場合（ｍ4ｍ3ｍ2）、３
２−ＱＡＭが生成される。未符号化ビットが４個の場合
（ｍ5ｍ4ｍ3ｍ2）、６４−ＱＡＭが生成される。それ以
上の場合、ＱＡＭコンスタレーションが９０度づつ回転
する影響により、マトリックスの列が次のように回転す
る。
【００３７】００→０１→１１→１０→００； 行は変化しない。つまり、未符号化ビットのラベル付け
は、０°、９０°、１８０°、および２７０°の回転に
よって影響されない。受信機（復号器）における直角位
相の曖昧さの処理は、ＱＰＳＫ符号器だけに任されてい
る。ＱＰＳＫ受信機で曖昧さの解決に使用される方法は
どの方法でも、このラベル付けを用いるＱＡＭシステム
に直接組み込むことができる。例えば、ＱＰＳＫ符号自
体が巡回変化しない場合には、ＱＰＳＫの差動符号化を
使用することができる。
は、０°、９０°、１８０°、および２７０°の回転に
よって影響されない。受信機（復号器）における直角位
相の曖昧さの処理は、ＱＰＳＫ符号器だけに任されてい
る。ＱＰＳＫ受信機で曖昧さの解決に使用される方法は
どの方法でも、このラベル付けを用いるＱＡＭシステム
に直接組み込むことができる。例えば、ＱＰＳＫ符号自
体が巡回変化しない場合には、ＱＰＳＫの差動符号化を
使用することができる。
【００３８】本発明による１６−ＱＡＭおよび３２−Ｑ
ＡＭのコンスタレーションパターンのラベル付けを、図
４に図表形式で示す。一般に数字８０で示すコンスタレ
ーションパターンは、前出の１６−ＱＡＭおよび３２−
ＱＡＭのマトリックスに対応する。具体的に１６−ＱＡ
Ｍの例を説明すると、破線の四角９０の中に１６個のコ
ンスタレーション点がある。これらのコンスタレーショ
ン点は、図５でトークン８２、８４、８６、８８によっ
て示される４つのサブセットに分割される。各サブセッ
トは４つのコンスタレーション点を含む。こうして、白
丸で示したサブセット８２の場合、四角９０の中に４つ
の点８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、および８２ｄがある。サ
ブセット自体は、図６に数字９２で示す２つの符号化ビ
ット（ＱＰＳＫビット）ｍ0 、ｍ1 によって定義され
る。１６−ＱＡＭの場合、各サブセット内の特定の点
は、図６に数字９４で示す「未符号化」ビットｍ2、ｍ3
によって識別される。こうして、８２ｃはサブセット０
０、このサブセット内の点０１１として定義される。８
４ａ、８６ａ、および８８ａ等、残りの各コンスタレー
ション点も同様に識別される。
ＡＭのコンスタレーションパターンのラベル付けを、図
４に図表形式で示す。一般に数字８０で示すコンスタレ
ーションパターンは、前出の１６−ＱＡＭおよび３２−
ＱＡＭのマトリックスに対応する。具体的に１６−ＱＡ
Ｍの例を説明すると、破線の四角９０の中に１６個のコ
ンスタレーション点がある。これらのコンスタレーショ
ン点は、図５でトークン８２、８４、８６、８８によっ
て示される４つのサブセットに分割される。各サブセッ
トは４つのコンスタレーション点を含む。こうして、白
丸で示したサブセット８２の場合、四角９０の中に４つ
の点８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、および８２ｄがある。サ
ブセット自体は、図６に数字９２で示す２つの符号化ビ
ット（ＱＰＳＫビット）ｍ0 、ｍ1 によって定義され
る。１６−ＱＡＭの場合、各サブセット内の特定の点
は、図６に数字９４で示す「未符号化」ビットｍ2、ｍ3
によって識別される。こうして、８２ｃはサブセット０
０、このサブセット内の点０１１として定義される。８
４ａ、８６ａ、および８８ａ等、残りの各コンスタレー
ション点も同様に識別される。
【００３９】３２ビットＱＡＭの場合、破線の四角９０
の外側の１６個の点が追加される。これらの点も同様に
ラベル付けされるが、この場合は図６に９４で示す３つ
のビットｍ2 、ｍ3 、ｍ4 が全部使用される。このよう
な方法のラベル付けをより高レベルのＱＡＭに拡張でき
ることは理解されよう。
の外側の１６個の点が追加される。これらの点も同様に
ラベル付けされるが、この場合は図６に９４で示す３つ
のビットｍ2 、ｍ3 、ｍ4 が全部使用される。このよう
な方法のラベル付けをより高レベルのＱＡＭに拡張でき
ることは理解されよう。
【００４０】本発明で使用するラベル付け構造の特徴
は、図５に示すように、各ＱＰＳＫシンボルのハミング
重みが、ユークリッド重みを因数ｘで割った値に等しい
ということである。ただし、ｘはコンスタレーション点
間の（最小距離）2に対応する。実施例では、図４に示
すように、各直角通信路（quadrature channels ）で
１、−１、３、−３、５、−５のＱＡＭレベルにコンス
タレーション点があるので、コンスタレーション点間の
最小距離は２であり、ハミング重みはユークリッド重み
を４で割った値に等しい。
は、図５に示すように、各ＱＰＳＫシンボルのハミング
重みが、ユークリッド重みを因数ｘで割った値に等しい
ということである。ただし、ｘはコンスタレーション点
間の（最小距離）2に対応する。実施例では、図４に示
すように、各直角通信路（quadrature channels ）で
１、−１、３、−３、５、−５のＱＡＭレベルにコンス
タレーション点があるので、コンスタレーション点間の
最小距離は２であり、ハミング重みはユークリッド重み
を４で割った値に等しい。
【００４１】図３は、本発明によるＱＡＭトレリス復調
器の実現を示す。受信したシンボルデータは、入力端子
６０からプルーナー６２に入力される。プルーナー６２
は復元された変調関数を処理して、ＱＰＳＫ符号語によ
って定義されるサブセットに対応するメトリックの組を
生成すると共に、伝送された未符号化ビットによって識
別される信号点の多数の条件付き決定を表わす多数の
（n−２）ビットのサブグループを生成する。特に、４
つのメトリックが線路６６に出力し、符号化率１／２、
状態数６４のビタビ復号器６８に送られる。４組の（n
−２）ビットの条件付き決定は線路６４に出力される。
器の実現を示す。受信したシンボルデータは、入力端子
６０からプルーナー６２に入力される。プルーナー６２
は復元された変調関数を処理して、ＱＰＳＫ符号語によ
って定義されるサブセットに対応するメトリックの組を
生成すると共に、伝送された未符号化ビットによって識
別される信号点の多数の条件付き決定を表わす多数の
（n−２）ビットのサブグループを生成する。特に、４
つのメトリックが線路６６に出力し、符号化率１／２、
状態数６４のビタビ復号器６８に送られる。４組の（n
−２）ビットの条件付き決定は線路６４に出力される。
【００４２】プルーナー６２は、事前に計算されたメト
リックの組および様々な組の入力値である下記数５の条
件付き判定を含む参照用テーブルを記憶した、プログラ
ム可能読出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）のごとき記憶装置
で構成することができる。
リックの組および様々な組の入力値である下記数５の条
件付き判定を含む参照用テーブルを記憶した、プログラ
ム可能読出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）のごとき記憶装置
で構成することができる。
【００４３】
【数５】 この数５の値はＰＲＯＭをアドレス指定して、対応する
記憶されたメトリックおよび決定を出力するために使用
される。これにより、超高速プルーニング動作が可能に
なる。ビタビ復号器は、プルーナーから受け取ったメト
リックの履歴の蓄積を用いて、ＱＰＳＫ符号語を復号す
る。
記憶されたメトリックおよび決定を出力するために使用
される。これにより、超高速プルーニング動作が可能に
なる。ビタビ復号器は、プルーナーから受け取ったメト
リックの履歴の蓄積を用いて、ＱＰＳＫ符号語を復号す
る。
【００４４】図３に示すビタビ復号器６８は、従来のＱ
ＰＳＫ符号化構成用に入手できる従来型の符号化率１／
２の復号器とすることができる。したがって、本発明の
復号器を実現するために、特別注文のビタビ復号器を使
用してトレリス符号を復号する必要はない。
ＰＳＫ符号化構成用に入手できる従来型の符号化率１／
２の復号器とすることができる。したがって、本発明の
復号器を実現するために、特別注文のビタビ復号器を使
用してトレリス符号を復号する必要はない。
【００４５】先に述べたＱＡＭ変調器を使用するシステ
ムに軟判定ＱＰＳＫ復号器を組み込んだ場合の信号検出
のプロセスを考える。まず、ＱＰＳＫまたはＱＡＭ信号
の硬判定検出過程で、受信信号 ｙk＝ｘk＋ｗk′ を量子化する。ただし、信号ｘkはＱＰＳＫまたはＱＡ
Ｍコンスタレーション（つまりＭＯＤ（ｍ）の範囲）に
属し、ｗk'は雑音である。量子化関数は、下記数８の関
係に従って下記数６で示した信号と下記数７で示したデ
ータの両方を推定する。
ムに軟判定ＱＰＳＫ復号器を組み込んだ場合の信号検出
のプロセスを考える。まず、ＱＰＳＫまたはＱＡＭ信号
の硬判定検出過程で、受信信号 ｙk＝ｘk＋ｗk′ を量子化する。ただし、信号ｘkはＱＰＳＫまたはＱＡ
Ｍコンスタレーション（つまりＭＯＤ（ｍ）の範囲）に
属し、ｗk'は雑音である。量子化関数は、下記数８の関
係に従って下記数６で示した信号と下記数７で示したデ
ータの両方を推定する。
【００４６】
【数６】
【数７】
【数８】 最尤探索（ＭＬ）の場合、可能なメッセージｍ∈｛０，
１｝Nにおける対数尤度関数−ｌｏｇ(ｐ(ｙk│ＭＯＤ
(ｍ)))を最小にする。ただし、ｐ（ｙk |ｘk）は、ｘk
を送信したときにｙkを受信する条件付き確率である。
ランダムメッセージの場合、ＭＬ検出により誤りの確率
が最小になる。尤も一般的な量子化の方法は最近接点
（ユークリッド）検出であり、これは数９
１｝Nにおける対数尤度関数−ｌｏｇ(ｐ(ｙk│ＭＯＤ
(ｍ)))を最小にする。ただし、ｐ（ｙk |ｘk）は、ｘk
を送信したときにｙkを受信する条件付き確率である。
ランダムメッセージの場合、ＭＬ検出により誤りの確率
が最小になる。尤も一般的な量子化の方法は最近接点
（ユークリッド）検出であり、これは数９
【数９】 を満たす。ただし、‖・‖2はユークリッド距離の２乗
（つまり２乗の和）である。相加性のガウス性雑音の場
合、最近接点検出はＭＬである。
（つまり２乗の和）である。相加性のガウス性雑音の場
合、最近接点検出はＭＬである。
【００４７】符号化ＱＰＳＫおよびＱＡＭシステムで
は、符号語を効果的に復号するために、軟判定情報を復
号器に提供しなければならない。この軟判定情報はしば
しば、シンボルメトリックとして記述される。このメト
リックは、ｙk を受信したときに下記数１０で示した特
定のシンボルが送信されたとする判定の品質を示す。
は、符号語を効果的に復号するために、軟判定情報を復
号器に提供しなければならない。この軟判定情報はしば
しば、シンボルメトリックとして記述される。このメト
リックは、ｙk を受信したときに下記数１０で示した特
定のシンボルが送信されたとする判定の品質を示す。
【００４８】
【数１０】 最近接点復号化の場合、選択されるメトリックは、 メトリック(ｙk；)＝‖ｙk−MOD(ｍ)‖2 となる。実際には、実現の目的のためにメトリック自体
が量子化される。例えば、可能な各メッセージｍ1，ｍ0
∈｛０，１｝2に対するＱＰＳＫでは、最近接点メトリ
ック‖ｙk−ＭＯＤ（ｍ1，ｍ0）‖2 は、相加性ガウス
性雑音のＭＬメトリックである。
が量子化される。例えば、可能な各メッセージｍ1，ｍ0
∈｛０，１｝2に対するＱＰＳＫでは、最近接点メトリ
ック‖ｙk−ＭＯＤ（ｍ1，ｍ0）‖2 は、相加性ガウス
性雑音のＭＬメトリックである。
【００４９】軟判定復号可能なＱＰＳＫ符号に基づくト
レリス符号化ＱＡＭ変調では、４個のシンボルメトリッ
クおよび４個の条件付き硬判定を復号器に供給しなけれ
ばならない。下記数１１で示したｍ1，ｍ0∈｛０，１｝
2の各選択に対する最近接点検出
レリス符号化ＱＡＭ変調では、４個のシンボルメトリッ
クおよび４個の条件付き硬判定を復号器に供給しなけれ
ばならない。下記数１１で示したｍ1，ｍ0∈｛０，１｝
2の各選択に対する最近接点検出
【数１１】 では、条件付き硬判定は最小値を得るｍn-1，．．．，
ｍ2の選択に対応する。シンボルメトリックおよび条件
付き硬判定を決定するプロセスは、プルーニングとして
知られている。トレリス符号化ＱＡＭでは、未符号化ビ
ットはトレリスの「並列」ブランチとして現われ、シン
ボルメトリックの計算および条件付き硬判定により、単
独の最適ブランチ以外を全部、並列エッジの組からプル
ーニングする。
ｍ2の選択に対応する。シンボルメトリックおよび条件
付き硬判定を決定するプロセスは、プルーニングとして
知られている。トレリス符号化ＱＡＭでは、未符号化ビ
ットはトレリスの「並列」ブランチとして現われ、シン
ボルメトリックの計算および条件付き硬判定により、単
独の最適ブランチ以外を全部、並列エッジの組からプル
ーニングする。
【００５０】プルーニングは、先に述べたＱＡＭ変調マ
トリックスによって容易に説明される。プルーニング動
作は、マトリックスの各列の受信シンボルｙkの量子化
を含むだけである。すると条件付き硬判定が各列の最適
選択になり、メトリックはその判定の品質に対応する。
トリックスによって容易に説明される。プルーニング動
作は、マトリックスの各列の受信シンボルｙkの量子化
を含むだけである。すると条件付き硬判定が各列の最適
選択になり、メトリックはその判定の品質に対応する。
【００５１】プルーニング動作が完了すると、軟判定情
報がＱＰＳＫ符号の復号器に入力される。（この時間中
に、条件付き硬判定が記憶され、ＱＰＳＫ判定を待
つ。）ＱＰＳＫ復号器は軟判定情報を用いてＱＰＳＫ情
報（つまりｍ1，ｍ0ｓ）を復号する。その後、残りの情
報（つまりｍn-1 ，．．．，ｍ2 s）が、復号されたＱ
ＰＳＫ情報およびそれまでに記憶された条件付き硬判定
を用いて、周知の方法で決定される。
報がＱＰＳＫ符号の復号器に入力される。（この時間中
に、条件付き硬判定が記憶され、ＱＰＳＫ判定を待
つ。）ＱＰＳＫ復号器は軟判定情報を用いてＱＰＳＫ情
報（つまりｍ1，ｍ0ｓ）を復号する。その後、残りの情
報（つまりｍn-1 ，．．．，ｍ2 s）が、復号されたＱ
ＰＳＫ情報およびそれまでに記憶された条件付き硬判定
を用いて、周知の方法で決定される。
【００５２】ＱＰＳＫ復号器がＭＬであれば（ＱＰＳＫ
変調の場合）、上記のプルーニング／ＱＰＳＫ復号法も
またＭＬである。例えば、ＱＰＳＫ符号が最近接点（つ
まりビタビ）復号化による２進畳み込み符号であるなら
ば、ＱＡＭトレリス復号アルゴリズムもまた最近接点で
ある（つまり、受信シーケンスに最も近い符号語を探索
する）。図３に示す実施例では、プルーナー６２から出
力されるメトリックスは復号器６８によって復号され、
図２の符号器の線路４６に出力された単独ビットに対応
する単独ビットを復元する。このビットは符号率１／
２、状態数６４の畳込み符号器７０（図２の符号器４８
と同一）で再符号化され、２ビットＱＰＳＫ符号語を再
生する。再生された符号語は、サブグループが復号器６
８によって導入された遅延と等しい時間量だけ遅延バッ
ファ７２によって遅延した後、プルーナーから出力され
た４つの（n−２）ビットのサブグループの１つを選択
するのに使用される。選択された（n−２）ビットのサ
ブグループは次に、並直列変換回路７６で復号器６８か
ら復元された単独ビットと結合され、トレリス復号出力
を生成する。
変調の場合）、上記のプルーニング／ＱＰＳＫ復号法も
またＭＬである。例えば、ＱＰＳＫ符号が最近接点（つ
まりビタビ）復号化による２進畳み込み符号であるなら
ば、ＱＡＭトレリス復号アルゴリズムもまた最近接点で
ある（つまり、受信シーケンスに最も近い符号語を探索
する）。図３に示す実施例では、プルーナー６２から出
力されるメトリックスは復号器６８によって復号され、
図２の符号器の線路４６に出力された単独ビットに対応
する単独ビットを復元する。このビットは符号率１／
２、状態数６４の畳込み符号器７０（図２の符号器４８
と同一）で再符号化され、２ビットＱＰＳＫ符号語を再
生する。再生された符号語は、サブグループが復号器６
８によって導入された遅延と等しい時間量だけ遅延バッ
ファ７２によって遅延した後、プルーナーから出力され
た４つの（n−２）ビットのサブグループの１つを選択
するのに使用される。選択された（n−２）ビットのサ
ブグループは次に、並直列変換回路７６で復号器６８か
ら復元された単独ビットと結合され、トレリス復号出力
を生成する。
【００５３】図１に関連して述べたように、復号した出
力は穏当なシンボル誤り率を示すが、これを外側復号器
によってさらに改善しなければならない。このように、
復号出力をデインターリーバ３８およびリード−ソロモ
ン外側復号器３６（図１）によってさらに処理し、元の
情報ビットを復元する。
力は穏当なシンボル誤り率を示すが、これを外側復号器
によってさらに改善しなければならない。このように、
復号出力をデインターリーバ３８およびリード−ソロモ
ン外側復号器３６（図１）によってさらに処理し、元の
情報ビットを復元する。
【００５４】ｔ−誤り訂正の場合の任意の入力シンボル
誤り率に対する出力ビット誤り率の推定値を、リード−
ソロモン符号は簡単に計算することができる。ｑ＝２l
の有限体における（拡張）リード−ソロモン符号は、パ
ラメータ（ｎRSｋ，ｔ）を有する。ただしブロック長ｎ
RS≦ｑ＋１、寸法ｋ＝ｎRS−２ｔ、誤り訂正能力は誤り
ｔ個である。入力シンボル誤り率Ｐinを持つ無記憶シン
ボル誤り通信路の場合、出力シンボル誤り率は、次の数
１２
誤り率に対する出力ビット誤り率の推定値を、リード−
ソロモン符号は簡単に計算することができる。ｑ＝２l
の有限体における（拡張）リード−ソロモン符号は、パ
ラメータ（ｎRSｋ，ｔ）を有する。ただしブロック長ｎ
RS≦ｑ＋１、寸法ｋ＝ｎRS−２ｔ、誤り訂正能力は誤り
ｔ個である。入力シンボル誤り率Ｐinを持つ無記憶シン
ボル誤り通信路の場合、出力シンボル誤り率は、次の数
１２
【数１２】 によって限定することができる。次に、次の数１３
【数１３】 によって出力ビット誤り率を近似化する。さらに、リー
ド−ソロモン符号のｌビットのシンボルが、より小さい
ｎビットのシンボル（例えば、トレリス符号化ＱＡＭ変
調の復号シンボル）から構成される場合、入力誤り率は
次の数１４
ド−ソロモン符号のｌビットのシンボルが、より小さい
ｎビットのシンボル（例えば、トレリス符号化ＱＡＭ変
調の復号シンボル）から構成される場合、入力誤り率は
次の数１４
【数１４】 となる。ただし、Ｐmod はｎビットのシンボルの誤り率
である。符号化変調を使用する場合、「無記憶」通信路
を保証するためには、挟込みの使用が必須である。図７
は、従来の符号化率２／３の符号を使用して復号した場
合と、本発明に従ってトレリス符号化ＱＡＭの符号化率
１／２のＱＰＳＫ構成を使用した場合の２通りの連結シ
ステムの性能を示す。図７のグラフは、受信信号の搬送
波対信号比（ＣＮＲ）に対するリード−ソロモンブロッ
ク誤り率を表わしている。１つのブロックでｍビットの
シンボルが１つ以上誤り状態になると、ブロック誤り
（つまり符号語誤り）が発生する。曲線１００は、符号
化１／２，状態数６４の本発明による連結リード−ソロ
モントレリス符号化１６−ＱＡＭシステムの性能を示
す。曲線１０４は、トレリス符号化３２−ＱＡＭを用い
た同様のシステムの性能を表わす。曲線１０２は、符号
化２／３、状態数１６の従来のトレリス符号化１６−Ｑ
ＡＭ復号器の性能を表わす。曲線１０６は、符号化２／
３、状態数１６の従来のトレリス符号化３２−ＱＡＭ復
号器の性能を表わす。
である。符号化変調を使用する場合、「無記憶」通信路
を保証するためには、挟込みの使用が必須である。図７
は、従来の符号化率２／３の符号を使用して復号した場
合と、本発明に従ってトレリス符号化ＱＡＭの符号化率
１／２のＱＰＳＫ構成を使用した場合の２通りの連結シ
ステムの性能を示す。図７のグラフは、受信信号の搬送
波対信号比（ＣＮＲ）に対するリード−ソロモンブロッ
ク誤り率を表わしている。１つのブロックでｍビットの
シンボルが１つ以上誤り状態になると、ブロック誤り
（つまり符号語誤り）が発生する。曲線１００は、符号
化１／２，状態数６４の本発明による連結リード−ソロ
モントレリス符号化１６−ＱＡＭシステムの性能を示
す。曲線１０４は、トレリス符号化３２−ＱＡＭを用い
た同様のシステムの性能を表わす。曲線１０２は、符号
化２／３、状態数１６の従来のトレリス符号化１６−Ｑ
ＡＭ復号器の性能を表わす。曲線１０６は、符号化２／
３、状態数１６の従来のトレリス符号化３２−ＱＡＭ復
号器の性能を表わす。
【００５５】図７の曲線は、トレリス符号化シミュレー
ションの結果を用いて、ｍビットのリード−ソロモンシ
ンボルが誤りＰRSsym になる確率を推定した後、次の数
１５
ションの結果を用いて、ｍビットのリード−ソロモンシ
ンボルが誤りＰRSsym になる確率を推定した後、次の数
１５
【数１５】 に従ってリード−ソロモンブロック誤りの確率を計算す
ることによって決定したものである。ただし、Ｌはリー
ド−ソロモンブロック長（１ブロック当りのｍビットの
シンボル数）であり、ｔは１ブロック当りの訂正可能な
リード−ソロモンシンボル誤り数である。１６−ＱＡＭ
システムは８ビットのシンボルを１ブロック当り１１６
個使用し、３２−ＱＡＭシステムは８ビットのシンボル
を１ブロック当り１５５個使用する。どちらのリード−
ソロモン符号も、８ビットのリード−ソロモンシンボル
を１ブロック当り最高５個まで訂正することができる。
ることによって決定したものである。ただし、Ｌはリー
ド−ソロモンブロック長（１ブロック当りのｍビットの
シンボル数）であり、ｔは１ブロック当りの訂正可能な
リード−ソロモンシンボル誤り数である。１６−ＱＡＭ
システムは８ビットのシンボルを１ブロック当り１１６
個使用し、３２−ＱＡＭシステムは８ビットのシンボル
を１ブロック当り１５５個使用する。どちらのリード−
ソロモン符号も、８ビットのリード−ソロモンシンボル
を１ブロック当り最高５個まで訂正することができる。
【００５６】図７の曲線は、システムを特定のＣＮＲ以
下で作動したい場合、あるいはそうする必要がある場合
には、曲線１００、１０４で表わした本発明によるトレ
リス符号化法が明らかに正しい選択であることを示す。
しかし、ＣＮＲが高いときでも、トレリス復号器は従来
のＱＰＳＫビタビ復号回路チップを使用して、費用効果
の高いトレリス復号器を製造することができるので、本
発明のトレリス符号化法は優れた選択である。
下で作動したい場合、あるいはそうする必要がある場合
には、曲線１００、１０４で表わした本発明によるトレ
リス符号化法が明らかに正しい選択であることを示す。
しかし、ＣＮＲが高いときでも、トレリス復号器は従来
のＱＰＳＫビタビ復号回路チップを使用して、費用効果
の高いトレリス復号器を製造することができるので、本
発明のトレリス符号化法は優れた選択である。
【００５７】これで、本発明が、圧縮高精細度テレビジ
ョン信号のごとき、出力と帯域が制限された信号のデジ
タル伝送用の実用的システムを提供するものであること
がよく理解されるはずである。ＱＰＳＫ変調の符号に基
づく符号化変調構成を、ＱＡＭに基づく変調システムに
直接組み込み、トレリス符号化ＱＡＭを形成する。これ
により、帯域効率とデータ信頼性が両方とも高く、容易
に実現可能な構造が得られる。
ョン信号のごとき、出力と帯域が制限された信号のデジ
タル伝送用の実用的システムを提供するものであること
がよく理解されるはずである。ＱＰＳＫ変調の符号に基
づく符号化変調構成を、ＱＡＭに基づく変調システムに
直接組み込み、トレリス符号化ＱＡＭを形成する。これ
により、帯域効率とデータ信頼性が両方とも高く、容易
に実現可能な構造が得られる。
【００５８】本発明を特定の実施例に関連して説明して
きたが、当業者は、特許請求の範囲に記載された本発明
の精神および範囲から逸脱することなく、実施例に多く
の適応や変形が可能であることを理解されよう。
きたが、当業者は、特許請求の範囲に記載された本発明
の精神および範囲から逸脱することなく、実施例に多く
の適応や変形が可能であることを理解されよう。
【図１】 連結符号化を使用したＱＡＭ伝送システム
のブロック線図である。
のブロック線図である。
【図２】 本発明によるトレリス符号器のブロック線
図である。
図である。
【図３】 本発明によるトレリス復号器のブロック線
図である。
図である。
【図４】 本発明によりサブセットに分割されたＱＡ
Ｍコンスタレーションパターンを示す図である。
Ｍコンスタレーションパターンを示す図である。
【図５】 図４のコンスタレーションパターンのサブ
セットのラベル付けを定義する図表である。
セットのラベル付けを定義する図表である。
【図６】 図４のコンスタレーションパターンのコン
スタレーション点のラベル付けを示す図表である。
スタレーション点のラベル付けを示す図表である。
【図７】 本発明による連結符号化構成の性能を先行
技術の符号化ＱＡＭ構成の性能と比較したグラフであ
る。
技術の符号化ＱＡＭ構成の性能と比較したグラフであ
る。
フロントページの続き (72)発明者 スコット・エー・レリー アメリカ合衆国カリフォルニア州ルーカ ディア、ハイメタス・アヴェニュー1183 (72)発明者 クリス・ヒーガード アメリカ合衆国ニューヨーク州イタカ、 アール・ディー・ナンバー２、ウッドラ ンド・ロード４ (56)参考文献 特開 平２−2277（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−246448（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−185141（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−195732（ＪＰ，Ａ) 欧州特許524625（ＥＰ，Ｂ１) ”Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃｏｄｉｎｇ ｆ ｏｒ Ｄｉｇｉｔａｌ ＨＤＴＶ Ｔｅ ｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｂｒｏａｄｃａｓ ｔｉｎｇ”，Ｇｕｙ Ｗ．Ｂｅａｋｌｅ ｙ，ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ ＯＮ ＢＲＯＡＤＣＡＳＴＩＮＧ，Ｖ ＯＬ．37，ＮＯ．４，ｐａｇｅｓ 137 −140，ＤＥＣ．1991 ”ＢＩＴ ＥＲＲＯＲ ＰＲＯＢＡＢ ＩＬＩＴＹ ＯＦ ＴＲＥＬＬＩＳ−Ｃ ＯＤＥＤ ＱＵＡＤＲＡＴＵＲＥ ＡＭ ＰＬＩＴＵＤＥ ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ ＯＶＥＲ ＣＲＯＳＳ−ＣＯＵＰＬＥ Ｄ ＭＵＬＴＩＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬ ＣＨＡＮＮＥＬＳ”，Ｍ．ＫＡＶＥＨ ＲＡＤ ｅｔ ａｌ．ＩＥＥＥ Ｇｌｏ ｂａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔ ｉｏｎｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ 1986，１−４／12／1986，ｐａｇｅｓ 1015−1022 ”ＤＩＧＩＣＩＰＨＥＲ−ＡＬＬ Ｄ ＩＧＩＴＡＬ，ＣＨＡＮＮＥＬ ＣＯＭ ＰＡＴＩＢＬＥ，ＨＤＴＶ ＢＲＯＡＤ ＣＡＳＴ ＳＹＳＴＥＭ”，Ｗ．Ｐａｉ ｋ，ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ ＯＮ ＢＲＯＡＤＣＡＳＴＩＮＧ，Ｖ ＯＬ．36，ＮＯ．４，ｐａｇｅｓ 245 −254，ＤＥＣ．1990 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04L 27/00 - 27/38 H03M 13/00
Claims (25)
- 【請求項１】QAM伝送を使ってデジタルデータを通信す
るための方法であって、 シンボルの第１ビットを処理することによってNポイン
トQAMコンスタレーションのシンボルを対応する２ビッ
ト符号語を与えるべくレート１／２の２値畳込み符号化
アルゴリズムによって符号化する工程と、 変調関数を与えるべく前記２ビット符号語をシンボルの
残りのビットとともにマッピングする工程であって、前
記２ビット符号語は前記変調関数の最下位ビットを形成
し、前記残りのビットは前記変調関数の最上位ビットを
形成するところの工程と、 通信チャネル上で送信するために搬送波を変調関数で変
調する工程と、 から成り、 変調関数はサブセットの２つのグループを定義し、４つ
のN/4ポイントサブセットが前記２ビット符号語にした
がって定義され、そこでは各N/4ポイントサブセットは
異なる２ビット符号語と相関し、残りのビットは前記シ
ンボルを対応する２ビット符号語によって定義されるサ
ブセット内に含まれるN/4シンボルポイントの一つと関
連付ける、ところの第１グループと、 N/4個の４ポイントQPSKサブセットは前記残りのビット
に従って定義され、各QPSKサブセット内のポイントは共
通の残りのビットを有し、前記QAMコンスタレーション
内で互いに90°離隔されている、ところの第２グループ
とを含む、ところの方法。 - 【請求項２】請求項１に記載の方法であって、 前記２ビット符号語は前記コンスタレーションパターン
の座標のマトリクスの列を定義し、 前記残りのビットは前記コンスタレーションパターンの
サイズを決定する、ところの方法。 - 【請求項３】請求項１に記載の方法であって、前記デジ
タルデータは情報ビットから成り、また前記シンボルは
エラー訂正符号化アルゴリズムを使って前記情報ビット
の少なくとも一部を符号化することによって与えられ
る、ところの方法。 - 【請求項４】請求項３に記載の方法であって、前記畳込
み符号化工程はトレリス符号化アルゴリズムを使用す
る、ところの方法。 - 【請求項５】請求項１に記載の方法であって、さらに受
信機で前記搬送波を受信する工程と、 前記変調関数を回復するべく前記受信機において受信さ
れた搬送波を復調する工程と、 前記サブセットに対応するメトリクスのセットを与える
べく、及び残りのビットによって識別された信号ポイン
トの異なる条件付け決定を表す複数のバイトを与えるべ
く、回復された変調関数をプルーニングする工程と、 前記第１ビットを回復するべくレート１／２の２値畳込
み符号を復号化するためのアルゴリズム内で前記メトリ
クスを使用する工程と、 前記符号語を再作成するべくレート１／２の２値畳込み
符号化アルゴリズムを使って回復された第１ビット符号
化する工程と、 前記再作成された符号語に応答して異なる条件付け決定
を表す前記複数のバイトのひとつを選択する工程と、 前記選択されたバイトを復号化出力を与えるべく回復さ
れた第１ビットと結合する工程と、 から成る方法。 - 【請求項６】前記デジタルデータが情報ビットから成る
ところの請求項５に記載の方法であって、さらに伝送さ
れるべき前記シンボルを与えるべくエラー訂正符号化ア
ルゴリズムを使って前記情報ビットの少なくとも一部を
符号化する工程と、 シンボルエラー訂正復号化アルゴリズムを使って前記復
号化出力をさらに復号化する工程と、 から成る方法。 - 【請求項７】請求項５に記載の方法であって、復号する
ための前記アルゴリズムはビタビアルゴリズムである、
ところの方法。 - 【請求項８】請求項１に記載の方法であって、前記レー
ト１/２畳込み符号化アルゴリズムは64状態畳込み符号
を使用する、ところの方法。 - 【請求項９】QAM伝送を使ってデジタルデータを通信す
るための装置であって、 伝送されるべきシンボルを第１ビット及び少なくとも一
つの残りのビットに分解するための手段と、 シンボルの第１ビットを処理することによってNポイン
トQAMコンスタレーションのシンボルを２ビット符号語
を与えるべくレート１／２の２値畳込み符号化アルゴリ
ズムによって符号化するための手段と、 変調関数を与えるべく２ビット符号語をシンボルの残り
のビットとともにマッピングするための手段であって、
前記２ビット符号語は前記変調関数の最下位ビットを形
成し、前記残りのビットは前記変調関数の最上位ビット
を形成するところの手段と、 通信チャネル上で送信するために搬送波を前記変調関数
で変調するための手段と、 から成り、 変調関数はサブセットの２つのグループを定義し、４つ
のN/4ポイントサブセットが前記２ビット符号語にした
がって定義され、そこでは各N/4ポイントサブセットは
異なる２ビット符号語と相関し、残りのビットは前記シ
ンボルを対応する２ビット符号語によって定義されるサ
ブセット内に含まれるN/4シンボルポイントの一つと関
連付ける、ところの第１グループと、 N/4個の４ポイントQPSKサブセットは前記残りのビット
にしたがって定義され、各QPSKサブセット内のポイント
は共通の残りのビットを有し、前記QAMコンスタレーシ
ョン内で互いに90°離隔されている、ところの第２グル
ープとを含む、ところの装置。 - 【請求項１０】請求項９に記載の装置であって、さらに
前記シンボルを与えるべくエラー訂正符号化アルゴリズ
ムを使って情報ビットを符号化するための外部エンコー
ダから成る装置。 - 【請求項１１】請求項９に記載の装置であって、 前記符号語は前記コンスタレーションパターンの座標の
マトリクスの列を定義し、 前記残りのビットは前記コンスタレーションパターンの
サイズを決定する、ところの装置。 - 【請求項１２】請求項９に記載の装置であって、前記符
号化手段はトレリス符号化アルゴリズムを使用する、と
ころの装置。 - 【請求項１３】請求項９に記載の装置であって、前記レ
ート１／２の２値畳込み符号化アルゴリズムは64状態畳
込み符号を使用する、ところの装置。 - 【請求項１４】QAMシンボルデータを復号化するための
装置であって、 各ポイントがnビットシンボルによって表されるところ
のNポイントQAM変調関数を回復するべく受信された搬送
波を復調するための手段であって、２ビット符号語はQA
Mコンスタレーションの複数のサブセットのひとつを識
別し、各シンボルの残りの(n-2)ビット部分は前記ひと
つのサブセット内の信号ポイントを表すところの手段か
ら成り、 前記コンスタレーションはN/4個の４ポイントQPSKから
成り、各QPSKサブセット内のポイントは共通の残りの(n
-2)ビット部分を有し、また前記コンスタレーション内
で互いに90°離隔されており、 前記サブセットに対応するメトリクスのセットを与える
べく及び(n-2)ビット部分によって識別された信号ポイ
ントの複数の条件付け決定を表す複数の(n-2)ビットサ
ブグループを与えるべく回復された変調関数をプルーニ
ングするための手段が与えられ、 第１ビットを回復するべくレート１／２の２値畳込み符
号を回復するためのアルゴリズム内で前記メトリクスを
使用するためのデコーダ手段が与えられ、 前記符号語を再作成するべくレート１／２の２値畳込み
符号化アルゴリズムを使って回復された第１ビットを符
号化するための手段が与えられ、 前記再作成された符号語に応答して前記複数の(n-2)ビ
ットサブグループのひとつを選択するための手段が与え
られ、 復号化出力を与えるべく選択されたサブグループを回復
された第１ビットに結合するための手段が与えられる、 ところの装置。 - 【請求項１５】請求項１４に記載の装置であって、前記
符号語は前記変調関数内の最下位ビットから成り、コン
スタレーション座標のマトリクスの列を定義し、選択さ
れたサブグループは最上位ビットを形成し、前記マトリ
クスの行を定義する、ところの装置。 - 【請求項１６】請求項１４に記載の装置であって、前記
プルーニング手段はコンスタレーション座標のマトリク
スの各列に対して回復されたNポイント変調関数を量子
化し、前記条件付け決定は各選択の質を識別するメトリ
クスのセットを有する前記列の各々に対する最高の選択
から成る、ところの装置。 - 【請求項１７】請求項１４に記載の装置であって、前記
復号化手段は畳込み符号を復号化するために軟判定アル
ゴリズムを使用するデコーダから成る、ところの装置。 - 【請求項１８】請求項１４に記載の装置であって、さら
にシンボルエラー訂正アルゴリズムを使って前記出力を
復号化するための外部デコーダから成り、それによって
前記デコーダ手段と前記外部デコーダの組合せは連結デ
コーダを形成する、ところの装置。 - 【請求項１９】請求項１４に記載の装置であって、前記
復号化アルゴリズムはビタビアルゴリズムから成る、と
ころの装置。 - 【請求項２０】請求項１８に記載の装置であって、前記
シンボルエラー訂正アルゴリズムはリード・ソロモン符
号から成る、ところの装置。 - 【請求項２１】請求項１４に記載の装置であって、前記
搬送波はHDTV搬送波信号である、ところの装置。 - 【請求項２２】請求項１４に記載の装置であって、前記
レート１／２の２値畳込み符号化アルゴリズムは64状態
畳込み符号を使用する、ところの装置。 - 【請求項２３】QAMシンボルデータを復号化するための
方法であって、NポイントQAM変調関数を回復するべく受
信された搬送波を復調する工程であって、各ポイントは
nビットシンボルによって表され、及び２ビット符号語
はQAMコンスタレーションの複数のサブセットのひとつ
を識別し、各記号の残りの(n-2)ビット部分は前記ひと
つのサブセット内の信号ポイントを表す、ところの工程
から成り、 前記コンスタレーションはN/4個の４ポイントQPSKサブ
セットから成り、各QPSKサブセット内のポイントは共通
の残りの(n-2)ビット部分を有し、前記コンスタレーシ
ョン内で互いに90°離隔されており、 回復された変調関数は、前記サブセットに対応するメト
リクスのセットを与えるべく及び(n-2)ビット部分によ
って識別された信号ポイントの複数の条件付け決定を表
す複数の(n-2)ビットサブグループを与えるべくプルー
ニングされ、 前記メトリクスは第１ビットを回復するべくレート１／
２バイナリ畳込み符号を復号化するためのアルゴリズム
内で使用され、 回復された第１ビットは前記符号語を再作成するべくレ
ート１／２の２値畳込み符号化を使って符号化され、 前記複数の(n-2)ビットサブグループのひとつが前記再
作成された符号語に応答して選択され、 選択されたサブグループは復号化出力を与えるべく回復
された第１ビットと結合される、ところの方法。 - 【請求項２４】請求項２３に記載の方法であって、前記
符号語は前記変調関数内の最下位ビットから成り、コン
スタレーション座標のマトリクスの列を定義し、選択さ
れたサブグループは最上位ビットを形成し前記マトリク
スの行を定義する、ところの方法。 - 【請求項２５】請求項２３に記載の方法であって、前記
レート１／２の畳込み符号化アルゴリズムは64状態畳込
み符号を使用する、ところの方法。
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|---|---|---|---|
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| JP21976392A Expired - Lifetime JP3230766B2 (ja) | 1991-07-26 | 1992-07-27 | トレリス符号化ｑａｍを使用したデジタルデータ通信方法および装置 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21976492A Expired - Lifetime JP3230767B2 (ja) | 1991-07-26 | 1992-07-27 | トレリス符号化ｑａｍを利用して圧縮画像信号の伝送方法および装置 |
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