JPH02270442A

JPH02270442A - Ｑａｍ通信システム

Info

Publication number: JPH02270442A
Application number: JP1090623A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nakamura; 誠中村; Tomoko Kodama; 児玉　智子
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-04-12
Filing date: 1989-04-12
Publication date: 1990-11-05
Anticipated expiration: 2010-12-06
Also published as: DE69009832D1; EP0392538A3; DE69009832T2; JPH07114419B2; EP0392538B1; EP0392538A2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、デイシイタル信号を多値直交振幅変調を用い
て伝送する多値ＱＡＭ通信方式に係わり、特ｉこ、誤り
訂正方式を導入して伝送信頼度を向上せしめたＱＡＭ通
信方式Ｅこ関する。

（従来の技術）多値ＱＡＭ通信方式は、各々がｍ値の振幅変岬信号！あ
る２つの直交したＩ、Ｑチャネルを合盛したＱＡＭ信号
を用いて、信号伝送を行なうものであり、この多値ＱＡ
Ｍ信号は、ｍｔ（＝２ｎ）個の信号点を有する。例えば
、ｍｗ１６（ｎ＝８）とすると、２５６個の信号点を有
する２５６個ＱＡＭ信号となる。

同期検波を用いた受信方式では、まず、この多ＩＩ　Ｑ
　Ａ　Ｍ信号から搬送波を再生し、互いに位相が９０度
異なる直交した２つの再生搬送波を用いて復調し、多値
レベル識別によって、＠−計す個のディジタル信号系列
を得る。この場−１こ、一般に。

搬送波再生回路により生成された再生搬送波の位相は、
送信搬送波の位相に対して、０度、９０度。

１８０度、２７０度のいずれかｌこなるという位相不確
定性を有する。一般憂こ、位相不確定性が存在すると、
送信信号系列は正しく再生できないので。

位相不確定性の影譬を除去する何等かの手段が必妾とな
る。既知の信号系列を周期的に送信し、受信側で不確定
性を有する再生搬送波で復調・判定された信号とこの既
知の信号系列との関係から再生搬送波の位相を判別し、
不確定性を除去することができる。あるいは、送信情報
信号を送信位相に直接的に対応させるのではなく、連続
する送信シンボルの相対立相差Ｅこ対応させる差動符号
（ヒを行なりて送信し、受信側では再生搬送波で復調し
たのち差動復号ｒヒを行なうと、再生搬送波の位相不確
定性の影響を除去できる。差動符号化／復号化法は、ｌ
ビット誤りが連続する２ビｖト誤りに拡大される為に絶
対位相を判別する前者の方法Ｅこ比べて受信信号系列の
ビット誤り率は増加するが。

装置比が容易なため広（用いられている。ｆた。

差動符号化疹こよるビット誤り率の１９口を抑えるため
、ＱＡＭ信号の信号点配置を回転対象配置とする方法が
用いられている。この方ｍｌこよれば、位相平面上の直
交軸（、Ｉ　、Ｑ）により決定される上位２ビｖトの判
定は位相不確定の影響を受けるので差動符号化を行うが
、Ｉ、Ｑ軸台々の振幅レベルにより決定されるその他の
ビットの判定は、位相不確定の影響を受けないので差動
符号化が不安になる。

ＱＡＭ変調方式は周波数利用効率が良い反面。

ｌシンボルで送信するビｖト数即ちｎの値を増やすと、
１ビｖトあたりの送信電力を同じ醤こしても。

ビット誤り率は劣比する。このため、多値ＱＡＭ通信で
は誤り訂正方式を用いて、ビット誤り率を改善するのが
効果的となる。ＱＡＭ変調方式はもともと周波数利用効
率を高めるために用いられるので、地上ディジタルマイ
クル波通信を始めとしてｓＱＡＭ変調方式を用いるシス
テムでは、利用できる周波数帯域の制限が厳しい場合が
多い、従りて、ここＩこ用いる誤り訂正方式にも、でき
るだけ、付加する冗長ビットが少ない高符号化率の方式
が望まれる。

さらに、上述した差動符号ｆヒを用いたＱＡＭ通信方式
に誤り訂正方式を適用するには、その適用形態に種々の
制約がある。まず、誤り訂正符号器／復号器を差動符号
化／復号化処理の外側に設けると、伝送路上で発生した
１ビット誤りが差動復号化処理のために２ビツトの誤り
に拡大されるため、誤り訂正符号器／復号器に要求され
る負荷が大きくなる。即ち、差動符号比／復号比処理の
内側に設けた場合に比べて、同じ信頼度を得るために訂
正能力の大きい誤り訂正符号を用いる必要があり、付７
１０する冗長ビットが増えるために周波数利用効率が低
下するとともｌこ誤り訂正復号器の回路規模も大きくな
るという欠点がある。

一方、差動符号比／復号化処理の内側に誤り訂正符号器
／復号器を設けた場合Ｅこは、誤ジ訂正復号器の入力部
では、まだ、再生搬送波の位相不確定性の影響が除去さ
れていない、このため、再生搬送波の位相不確定！１．
Ｉこよりビット反転等の影響を受けた後でも正しく訂正
が行えるような誤り訂正が行えるような誤り訂正符号、
すなわち、トランスペアレントな符号を用いる必要があ
る。

誤り訂正符号には％　２元符号と多元符号がある。

２元誤り訂正符号を差動符号比／復号化処理の内側に用
いる場合には、ｎ個の信号系列の各々に誤り訂正符号器
／復号器を設けることによりトランスペアレントｌこす
ることができる。しかしながら。

この方式ではＱＡＭ方式の多値数が増えると、必要な誤
り訂正符号器／復号器の数が増７Ｊ１１する。ｉた。２
元符号では、符号化率の非常に高い符号を作るのが難し
いという欠点がある０例えば、誤ジ訂正復号の復号遅延
間を６３シンボルとした場合。

最も符号比率の高い重線ｇＡｖ訂正用の２元ＢＣＨ符号
（６３，５７）でも、符号化率は９０，５斧に過ぎず、
約１０％の帯域拡大が生じる。一方、多ｙｃ誤り訂正符
号を用いる場合ｌこは、＃述したトランスペアレントな
条件を満たすことが困難である場合が多い、ＱＡＭの信
号配置を自然符号化配置として、り一誤り訂正符号を用
いる方法が提案されているが、り一誤り訂正符号は送信
信号点に近い信号点に誤りた場合しか訂正できないため
、フェージングを受ける通信路Ｉこは効果が低く、また
。

リー誤り訂正符号の符号化率も多元符号としては必ずし
も良好とはいえない。

（発明が解決しようとする課＠）このように、従来の２元誤り訂正符号を用いたＱＡＭ通
信方式では、符号ｆヒ率を高くすることができないため
に周波数利用効率が悪くなるとともに、差動符号化を行
なうときには必要な誤り訂正符号器／復号器の数も多く
なるという問題がある。

また、多元誤り訂正符号であるり一誤り訂正符号を用い
た従来のＱＡＭ通信方式では、信号点配置上の小さな距
離の信号点への誤りしか訂正できず。

高い信頼性を確保することができない、という問題があ
る。

本発明はこの点に謹みなされたもので、符号化効率の高
く、かつ、高い信頼性を実現することのできるＱ　Ａ　
Ｍ通信方式を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明による多値ＱＡＭ通信方式は、信号点配置を決定
するｎ個の系何の全部もしくは一部をシンボルとしてリ
ードソロそン符号の符号化復号化を行なう誤り訂正手段
を設けたことを特徴としている。また、自然符号配置を
用いて差動符号比する場合には、直交した２つのＩ、Ｑ
チャネルの各々に対して、独立にリードソロモン符号の
符号化復号化を行なう誤り訂正手段を設けたことを特徴
としている。あるいは、また、リードソロモン符号の構
成法はいくつかあるが、差動符号化を行なうときＥζは
、符号語が）Ｃ＝１を根として含まない（即ち、生成多
項式が（Ｘ−１）を含まない）リードソロモン符号を用
いることを特徴としている。

（作用）＋Ａ９訂正符号として（ｕ、ｋ）線形ブロック符号を用
いるとき、ＱＡＭ通信方式に影響を与える周波数拡大率
は、ブロック符号の符号化率により決まる。ｔシンボル
の訂正を行なうとき、すべての線形ブロック符号はｔ（
（ｕ−ｋ）／２の限界式を満たさねばならない、即ち、
冗長シンボル数（ｕ−ｋ）は、訂正能力の２倍よりｆｌ
、らすことはできない。リードソロモン符号は、この限
界式を満たす符号であり、リードソロモン符号を用いた
ＱＡＭ通信方式は１周波数拡大率を最小に抑えることが
できる。

再生搬送波の位相不確定性により、Ｉ、Ｑチャネルの各
々は異なる信号変化を生じる。リードソロモン符号の符
号化復号比を直交した２つの工、。

Ｑチャネルの各々Ｉこ対して独立に行なうこと１こより
、この影響を除くことができる。

さらに、生成多項式が）Ｃ＝１を根として含まないリー
ドソロモン符号を用いることにより、再生搬送波の位相
不確定性齋こより信号が反転したとき１こモ、トランス
ペアレント騒こすることができる。

即ち、信号点配置が自然符号のとき、リードソロモン符
号がトランスペアレントな符号であるための必要十分条
件は、符号−がＸ＝１を根として待たないことである。

（実施例）以下１図を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は１本発明の一実施例を示す概略構成図で、端子
１１−１〜１１−８に入力される８個のディジタル信号
系列は、・差動情理回路１２−１〜１２−４で差動符号
「ヒが行なわれる。差動論理は２系り１１毎の組、例え
ば、端子１１＝１と１１−５゜１１−２と１１−６．１
１−３とｔｔ−７，１１−４と１１−８の組合わせで処
理される。差動論理回ｉｆ　２−１−１２−４の各々か
ら出力される２本の出力信号は、各々、リードソロモン
符号化器１３−１ｇよび１３−２に導かれる。リードソ
ロモン符号器１３−１２よび１３−２は同一機能を持つ
、また、これらの符号器で用いる符号は。

ＧＦ（２’）の符号で、かつその生成多項式〇　（Ｘ）
は、Ｘ＝１を根として含まない、リードソロモン符号！
ｌ　３−ＩＥヨヒｌ　３−２ハ、　’ｆｆｉ入ｔル４　
ヒツトの信号を１シンボルとして符号比を行なう。。

生成多項式をＧ（各）＝（Ｘ−α）（Ｘ−α２）とする
と、入力する１３個のシンボル毎にＪ２シンボルの冗長
シンボルを付７７０する。リードソロモン符号器１３−
１２よび１３−２は、それぞれ、１軸及びＱ軸を構成す
る信号をＱＡＭ変調器１４ｆこ出力する。１軸に入力す
る信号をｕ、Ｑ軸に入力する信号をＷとする。ＱＡＭ変
調器１４は、自然符号化の信号点配置に変調を行い、伝
送路に変調信号を送出する。ＱＡＭ昶調器１５は、伝送
路η１ら受入するＱＡＭ信号から搬送波を再生し、この
搬送波を用いて復調する０位相の不確定性−こより。

ＱＡＭ変調器１４のＩ　ｔ　Ｑ　＠ｉこ入力した信号は
。

ＱＡＭ＜３１ａ１４ａｌ　５のＩ　、Ｑ軸の出力信号と
必ｆＬも一致しない、再生搬送波の位相のずれが、０゜
９０．１８０，２７０度の各々のとき、ＱＡＭ復調器１
５の出力信号は、各々、（Ｉ、Ｑ）＝（ｕ。

Ｗ）、（Ｗ＊ｕ）、（石、ｗ）、（ｗ、ｕ）となる、Ｑ
ＡＭ復調器１５の１軸の出力信号はリードソロモン復号
器１６−１に、Ｑ軸の出力信号はリードソロモン復号器
１６−２！こ導かれる。即ち、リードソロモン復号器１
６−１には、リードソロモン符号器１３−１もしくは１
３−２の出力１ｄ号がそのままか、ビットが反転した信
号が入力されることになる。リードソロモン復号器１６
−２も同様である。リードソロモン符号化器１３−１お
よび１３−２は同一の機能を待つので、この誤り訂正符
号器／護号器がトランスペアレントであるためｌこは、
送信した符号語の全てのビットが反転）した禍曾にも、
これが符号語であれば良い、後述するが、リードソロモ
ン符号化器１３−１８よび１３−２で生成する符号語の
生成多項式が、Ｘｍ１を根として待たなければ、全ての
ビットが反転した場合にも符号語となる。かくして、リ
ードソロモン復号器１６−１および１６−２では、伝送
路上で生じたｌシンボルの誤りを訂正できる。リードソ
ロモン復号器１６−１および１６−２の出力信号は、対
応する信号系列毎の組として、差動論理復号回路１７−
１〜１７−４に導かれ、和分演算が行なわれて信号が再
生され、出力端子ｌ〇−１〜１０−８に出力される。

上記実施例では、ｌシンボル誤りを符号比率８７斧で実
現できる。同じ遅延時間の条件のもとで。

２七ＢＣＨを用いた場合１こは（ｌＳ、ｔｌ）符号とな
り、符号１ヒ率は７３％に過ぎず１本拍明により大幅な
周波数の有効利用が図れる。

生成多項式が、Ｘｍ１を根として持たなければ。

全てのビットが反転した場’＆ｌこも符号語となること
は、？にのように証明される。ＧＦ（２）のリードソロ
モン符号を考える。ｍ＝２’、原始光をαとする。また
、Ｓビットからなるシンボルα０、αｒ？＋（７）−５
（、（！ｂ　＝（ｌ　ｍ　ｌ、・、　ｌ）トｔ６＊符号
語を構成するシンボルの体はＧ　Ｆ　（２）の拡大体Ｃ
Ｆ（２’）であり、２・Ｘ１＝０となる。従りて、（Ｘ
ｍ−１）＝（Ｘ−１）　−（ＸＩ−１＋Ｘ”−２・・・
・・・＋Ｘ＋１）と力１ける。また、Ｘｍ−１は、生成
多項式Ｇ（Ｘ）を因数として含む、従って、Ｇ（Ｘ）が
Ｘｍ１を根として含まなければ、全ての係数がαＧ　＝
＝　（ｏ、・・・０．１）である多項式ＱＱｎ−１＋Ｘ
ｍ−２＋・・−・・−＋Ｘ＋　１　）　ハＧ　（Ｘ　）
　ヲ因数トＬ／て含むので、符号語である。全てのビッ
トが１゜即ち全ての係数がα　である信号（ａｂ）（ｍ
−１＋ａｂＸｍ−２＋・・・＋ａｂＸ＋αｂ）は、ａｂ
　・（Ｘｍ−１＋Ｘｍ−２＋・＋Ｘ＋　１　）と書き直
せるのでＧ（Ｘ）を因数として含み、符号語である。か
くして、受信信号のビットがすべて反転した信号は、送
信した符号ｆａ　Ｓ　（Ｘ　）　＋ｃ符号語である（α
ｂＸ　ｍ−１＋　ａｂ　ｘｍ−２＋・＋　ａｂ　ｘ＋　
ａｂ　　）　ヲ和え（Ｘ−αｌ）で与えられるので、Ｘ
ｍ１を根として含まないためｌこは、例えばｉ＝１とし
て。

、２ｄ−１Ｇ（Ｘ）＝（Ｘ−α）（２〜−α　）・・・（Ｘ−α　
　）とすればよい、ここで、ｄは符号間距離を示す。

本発明は上記実施例暑こ限定されるものではなく。

適宜変更することができる６例えば、既知の信号パター
ンを周期的Ｅこ送ることｌこより再生搬送波の文相不確
定性を除去できる場合ｌこは、Ｉ、Ｑ’Ｍｉこ対して別
々ｌこ誤り訂正符号器／α号器を設ける必要は無く、信
号点配置を決めるｎ個の系列をシンボルと見なしてリー
ドソロモン符号比することができる。この場合には、６
４１直ＱＡＭではｎ　＝　６となるので、符号長を６３
とすることができ、ｌシンボル訂正を行なう蚤こは符号
比率を９７％１こすることができる。２七ＢＣＨを用い
たときｌこは。

同じ条件のもとで、符号１ヒ率は９０％１　り一多元符
号を用いても９２％であり１周波数利用効率を改善でき
る。また、り一符号を用いたとき蒼こは、隣接信号点へ
の誤りしか訂正できないので、本発明憂こよるＱＡＭ方
式を用いることにより信頼性を上げることができる。

或はまた、信号点配置が回転対象配置のＱＡＭ通信方式
では、再生搬送波の位相不確定性の影響が現われる信号
位相平面の象限を決定するＩ、Ｑ軸の上位各１ビットｔ
こ対してだけ差動符号化／復号化をすれば良い。この場
合には、再生搬送波の位相不確定性の影響を受けない残
りの下位ビットをまとめてリードソロモン符号化を行な
うことができる。

この様に、誤り訂正符号のトランスペアレンジ−を確保
しつつ、リードソロモン符号を用いるという本発明の主
旨を逸脱しない範囲で適宜変更できる。

（発明の効果〕以上詳述したように１本発明によれば、誤り訂正機能を
持つ多値ＱＡＭ通信方式に３いて、従来より格段昏こ周
波数効率を上げることができる。即ち、２元ＢＣＨ符号
を用いた従来の方式ｌこくらべて１周波数利用効率を格
段に改善できるばかりか、符号器／復号器の数を減らせ
ることができる。また、多元り一誤り訂正符号に比べて
１周波数利用効率を改善できるばかりで、信頼性を向上
せしめることができる。これは、フェージングのある移
動通信で特ｔこ効果が大きい。また本発明によれば。

差動符号化／復号化を用いているときにもトランスペア
レンジ−を確保できる多元誤り訂正符号を提供できる。

即ち、信号点配置が自然符号配置である場合には、生成
多項式１ｃＸ＝１を因数として待たないリードソロモン
符号を使うことにより。

また、信号点配置が回転対象配置にある場合はは。

Ｉ、Ｑ軸の上位各１ビットを除いた信号系列をまとめる
ことにより、）ランスペ了しンシーヲ確保できる。

【図面の簡単な説明】

岸８１図は本発明の実実施例を示す概略構成図である。１１−１乃至１１−８・・・入力端子、１２−１乃至１
２−４・・・差動論理回路、１３−１．１３−２・・・
リードソロモン符号器、１４・・・ＱＡＭ変調器。１５・・・ＱＡＭ復調器、１６−１．１６−２・・・リ
ードソロモン復号器、１７−１乃至１７−４・・・差動
論理復号回路、１Ｂ−１乃至１８−８・・・出力端、子
°。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）２＾ｎ個の値を有する多値ＱＡＭ通信方式におい
て、信号点配置を決定するｎ個の系列の少なくとも一部
をシンボルとしてリードソロモン符号の符号化復号化を
行なう誤り訂正手段を設けたことを特徴とするＱＡＭ通
信方式。
（２）誤り訂正手段は、直交した２つのＩ、Ｑチャネル
の各々に対して独立に、同一のリードソロモン符号を用
いて符号化復号化を行なうことを特徴とする請求項１記
載のＱＡＭ通信方式。