JPH02291743A - 符号化変調方式 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、誤り訂正符号化技術を用いて信号間にあらか
じめ定める相関関係を導入することで通信路上の雑音に
対して強いディジタル変調方式を実現し、帯域制限され
た通信路上で高信頼度かつ高効率のディジタルデータ伝
送を可能にする。

（従来の技術） 従来、帯域制限された通信路上で高信頼度のデータ伝送
を実現する方式として、種々の符号化変調方式が開発さ
れている。特に、信号の帯域を広げることなく、符号化
しない（非符号化）変調方式と情報伝送速度を同一にし
たまま高信頼度の伝送を可能とする符号化変調方式とし
て、トレリス符号化変調方式と多レベル符号化変調方式
の２つの方式が優れた方式として注目されて〜１る。ト
レリス符号化変調方式は、２次元当り２１個の信号点を
有する２次元または多次元変調方式の各信号点に２元ベ
クトル表現を一対一対応させ、一つの畳込み符号器出力
と非符号化ビットの組合せによって、一つの２次元また
は多次元信号点を与える符号化変調方式である（例えば
、参考文献　ウンガーベック　「チャンネル●コーディ
ング●ウイズ●マルチレベル／フェーズシグナルズ」　
アイ●イー拳イー●イー　トランザクシロンズ●オン●
インフォメーシ日ンセオリ、第ＩＴ−２８巻第ｌ号１９
８２年１月　またはウンガーベック　「トレリスのコー
ディング●モジュレーションｅクイズ拳リダンダント書
シグナル●セッツ　パートｌ●ＩＩＪアイ●イー●イー
●イー　コミュニケーシロン●マガジン、第２５巻第２
号）。一方、今井●平川によって提案された多レベル符
号化変調方式（例えば、「ア拳ニュウ●マルチレベル●
コーディング●メソード●ユージング●エラー●コレク
ティング●コーズ」　アイ●イー●イー●イー　トラン
ザクシθンズ●オン●インフォメーション七オｌハ第Ｉ
Ｔ−２３巻　第３号　１９７７年５月）は、複数の誤り
訂正能力の異なるブロック符号器を用い、各々の符号器
で２元ベクトルの各成分（ビット位＠）に相当する各レ
ベルを１レベルずつ独立に符号化する符号化変調方式で
ある。ここで、多レベル符号化方式で用いる複数の符号
のそれぞれは構成符号と呼ばれる。各構成符号は、それ
を適用するレベルのの最小信号点間距離（これは、それ
より下位のビット成分が等しく、当該レベルに対応する
ビット成分が異なるラベルを持つ２つの信号点間の距離
で定められる。これをそのレベルのレベル距離という）
に基づいて必要な誤り訂正能力を定める。

山口０今井は、この多レベル符号化において各構成符号
に畳込み符号を用いる方式を提案し、多レベル符号化の
符号選択の自由度を拡大した（例えば、参考文献　″２
元畳込み符号を用〜）だ高信頼トレリス符号化変調方式
、′”電子情報通信学会論文誌（Ａ），第Ｊ７１巻Ａ第
４号，１０１８頁−１０２５頁，昭和６３年４月）。

しかしながら、上述した多レベル符号化では、最小信号
間距離を有する誤り系列数が用いる構成符号のハミング
距離にしたがって指数関数的に増大する。１レベルずつ
符号化する多レベル符号化方式において、任意の１レベ
ルに注目したとき、第３図（ａ）に示すように、そのレ
ベルにおいてラベル０をとる信号点の周囲４方向には、
そのレベルのｉ小信Ｍ間距離（これをそのレベルのレベ
ル距離という）だけ離れた位置にそれとは異なるラベル
１を有する信号点が存在するような信号点配置となって
いる。いま、ラベルＯが正しいビットとすると、そのレ
ベルの誤り系列中の１つの誤りビット（ラベル１の信号
点をとることに相当）に対しては４通りの発生パターン
が存在することになる。したがって、ハミング距離ｄＨ
の符号を用いた場合、距離ｄＨを有する１つの誤り系列
当り４ｄＨの発生パターンが存在することになる。一般
に、誤り系列数が２倍になれば、誤り率１０−６付近で
符号化利得は０．　２（ｄＢ）減少することが知られて
いる（例えば前出のカルダーバンクの文献）。非符号化
ＱＡＭの場合、最小信号間距離にある信号点の数は４で
あるから、先の距離ｄｌｌを有する誤り系列１つで符号
化利得を０．４Ｘ　（ｄＨ−　１　）　（ｄＢ）減少さ
せることになる。このように１レベルずつ符号化する多
レベル符号化では、誤り系列数の主に発生パターンが増
加することによる符号化利得の大幅な減少という問題点
が生じる。この誤り系列数を減少させるためには、２レ
ベルずつ同時に符号化してい《方法が有効である。２レ
ベルずつ符号化する場合は、その符号器出力においてＯ
Ｏ、０１、１０、１１の４つを区別できる。正しい信号
点を００とすると、第３図（ｂ）に示すように、最小信
号点間距離に位置する１０、０１（それぞれハミング距
離１に相当）はそれぞれ２点ずつ、最小信号点間距離の
１．４１４倍（二乗距離では２倍）に位置する１１（ハ
ミング距離２に相当）は４点存在する。したがって、２
レベル同時符号化する符号器に対する誤り系列中におい
て、ハミング距離１に対しては２通り（０１、１０のい
ずれの場合も２点ある）、ハミング距離２に対しては４
通り（１１なら４点あり、０１、１１の組合の場合はそ
れぞれに２点ずつある）の発生パターンが存在する。こ
の場合、ハミング距離ｄＨの１つの誤り系列による符号
化利得の減少は０．２Ｘ　（　ｄＨ−　１　）　（ｄＢ
）となり、減少量は１レベルずつの符号化に比べ、ほぼ
半分の量となる。

カルダーバンクは、その論文「マルチレベル●コーズ●
アンド●マノレチステージ働ディコーディング」　（ア
イＯイー●イー●イー　トランザクシピンズｅオン●コ
ミュニケーション．　第ＣＯＭ−３７巻第３号１９８９
年３月）において、多レベル符号化をコセット符号に応
用する試みの中で、１レベルを１ビットを伝送する系列
に対応させたとき、第２図のように、２レベルずつ同時
符号化していくことに相当する多レベル符号化を提案し
、多レベル符号化において大きな符号化利得を実現する
方式を提案している。直交振幅変調（ＱＡＭ）に対して
この２レベルずつ同時符号化する符号構成を利用するこ
とに関しては、符号構成の一設計方法として考えられる
ことを、嵩らち指摘している（参考文献　嵩ら、′″符
号化変調におけるブロック符号構成法について、信学技
報，　ＩＴ８７−１２８，昭和６２年３月）（発明が解
決しようとする問題点） しかしながら、２レベルずつ同時符号化してい《方法に
おいては、本来すでにレベル距離が大きく、符号化を行
わなくてもよい第４レベルに関しても第３レベルととも
に符号化を施すことになる。

このとき、情報伝送速度を比較すべき非符号化変調方式
と同一に維持しようとする場合、最下位２レベルにおい
ては符号化率１／２より高い符号化率の符号を用いれば
よい。しかし、この方法のもとて上位２レベルをまとめ
て符号化すると、上位２レベルには符号化率の高い符号
を用いることになり、それに対する復号器規模または復
号遅延が大きくなるという問題点が生じる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、二次元当り２ｍ個の信号点を有するディジタ
ル変調方式に対して、前記信号点のぞれぞれに長さｍの
二元ベクトルを一対一に割付け、前記ベクトルの各ビッ
トごとの時系列はそれぞれ異なる誤り訂正符号器の出力
系列に基づいて与えることで、帯域制限された通信路で
前記ディジタル変調信号を送出する多レベル符号化変調
方式において、前記ベクトルの最下位ビットを含む連続
した下位２ビットに対する２つのデータ系列を同時に符
号化する誤り訂正符号器回路と、前記２ビットより上位
の、第３ビット以上のためのデータ系列に関し、その１
データ系列ずつに対して別々の誤り訂正符号化を行う誤
り訂正符号器回路群とから構成され、多レベル符号化全
体の符号化率を（ｍ−１）／ｍとすることを特徴とする
。

また、本発明で用いる前記第３ビット以上のデータ系列
に関し、その１データ系列ずつに対して別々の誤り訂正
符号化を行う前記誤り訂正符号器回路群においては、前
記第３ビット以上のある上位ビットから上のビットに対
応するレベルに対しては符号化を行わないことも特徴と
する。

（作用） 本発明は、下位２レベルのみを同時符号化して誤り系列
数の増大を防ぎつつ、それより上位のレベルに関しては
１レベルずつ符号化を施すことによって、上位レベルに
関しても２レベルずつまとめていく従来方式よりも、上
位レベルにおいて用いる符号の符号化率を従来方式より
低《抑えることができる。このため、復号器規模または
復号遅延が小さ《、かつ誤り訂正能力の高い符号化変調
方式を実現できる。

（実施例） 第１図は、本発明による多レベル符号化変調方式の一実
施例を説明するための装置ブロック図である。本実施例
では、２５６値ＱＡＭに対して本発明による多レベル符
号化変調方式を適用した場合を説明している。ディジタ
ルデータが端子１００から人力され、直列一並列変換器
１０１に入力される。並列変換されたデータのうち下位
２レベルのデータは誤り訂正符号器１０２に入力され、
符号化された出力系列が信号変換器１０４に供給される
。

第３レベルは誤り訂正符号器１０３に人力され、符号化
された出力系列が信号変換器１０４に供給される。第４
レベル以上のデータは並列変換後のデータがそのまま信
号変換器１０４に供給される。信号変換器１０４は、上
述の符号化系列と非符号化系列とからなる８レベルのデ
ータ系列に基づいて送信すべき２５６値ＱＡＭの信号点
系列を決定し、それを変調器１０５に出力する。変調器
１０５は、入力信号をあらかじめ決められている信号の
形に変調し、端子１０６に出力する。

第１図において、例えば、最下位２レベルに対する誤り
訂正符号器１０３に符号化率２／３の誤り訂正符号を用
〜）れば、符号化全体の符号化率を７７８にする（非符
号化１　２　８　ＱＡＭと同じ情報伝送速度にする）た
めには、第３レベルに対する誤り訂正符号器１０２に符
号化率２／３の符号を用いることになる。一方、第２図
に示す上位２レベルも同時符号化する従来方式において
は、最下位２レベルに対する誤り訂正符号器２０３に符
号化率２／３の符号を用いれば、第３●第４の２レベル
に対する誤り訂正符号器２０２には、より高い符号化率
６／６の符号を用〜）る必要がある。符号化率２／３の
符号と５／６の符号とでは、両者のハミング距離を同一
とすれば、前者の方が復号器規模または復号遅延を小さ
《できる（例えば、宮川他著、「符号理論」昭晃堂、昭
和５６年）。したがって、復号器規模または復号遅延が
従来方式より小さい多レベル符号化変調方式が実現でき
る。

以上、実施例をもって本発明を詳細に説明したが、本発
明はこの実施例のみに限定されているものではない。実
施例は、第４レベル以上を非符号化として（Ｘるが、第
４レベル以上に関しても符号の誤り訂正能力が第３レベ
ル以下と等しいが、ある〜）は小さい符号によって符号
化を行えば、２レベルずつ符号化するよりも小さな復号
器規模または復号遅延で信頼度の高い符号化変調方式を
実現できる。また、実施例においては、変調方式として
直交振幅変調（ＱＡＭ）を用いているが、位相変調（Ｐ
ＳＫ）などの他の変調方式に対しても本発明の適用でき
ることは容易に推察される。

さらに、本発明で用いる構成符号は、畳込み符号どうし
でも、ブロック符号どうしでも、畳込み符号とブロック
符号の組合せでもよいこ，とは明らかである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は、多レベル符号化におＶ
て、復号器規模と復号遅延を従来方式より大きくせずに
誤り訂正能力の高い符号を利用する手段を与えることを
可能にし、信頼度の高いディジタル変調方式を実現する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、２５６値ＱＡＭに対して本発明による多レベ
ル符号化変調方式を適用した場合のブロック図である。 第２図は、従来方式による２レベルずつ同時符号化する
多レベル符号化変調方式のブロック図である。 第３図は、直交振幅変調方式における信号点のラベリン
グに関する説明図で、（ａ）は１レベル符号に対するラ
ベリング、（ｂ）は２レベル符号に対するラベリングで
ある。 １００，　１０６，　２００．　２０６　　●●●●１
０１．２０１ １０２，１０３，２０２，２０３　　−　−　＠−１０
４．２０４ １０５，２０５ 端子 直列一並列変換器 誤り訂正符号器 信号点変換器 変調器 ●　　　　●　　　　● ●　　　　●　　　　● ●　　　　●　　　　● （ａ） ●　　　　●　　　　● ●　　　　●　　　　Φ ｏｉ　　　ｏｏ　　　ｏｔ ●　　　　●　　　　● （ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）二次元当り２＾ｍ個の信号点を有するディジタル
   変調方式に対して、前記信号点のぞれぞれに長さｍの二
   元ベクトルを一対一に割付け、前記ベクトルの各ビット
   ごとの時系列はそれぞれ異なる誤り訂正符号器の出力系
   列に基づいて与えることで、帯域制限された通信路で前
   記ディジタル変調信号を送出する多レベル符号化変調方
   式において、前記ベクトルの最下位ビットを含む連続し
   た下位２ビットに対する２つのデータ系列を同時に符号
   化する誤り訂正符号器回路と、 前記２ビットより上位の、第３ビット以上のためのデー
   タ系列に関し、その１データ系列ずつに対して別々の誤
   り訂正符号化を行う誤り訂正符号器回路群と から構成され、 多レベル符号化全体の符号化率を（ｍ−１）／ｍとする
   こと を特徴とする符号化変調方式。
2. （２）請求項１記載の、第３ビット以上のデータ系列に
   関し、その１データ系列ずつに対して別々の誤り訂正符
   号化を行う誤り訂正符号器回路群において、 前記第３ビット以上のある上位ビットから上のビットに
   対応するレベルに対しては符号化を行わないことを特徴
   とする、請求項１に記載された符号化変調方式。