JPH0614075A - 符号化多値変調装置 - Google Patents

符号化多値変調装置

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JPH0614075A
JPH0614075A JP4167060A JP16706092A JPH0614075A JP H0614075 A JPH0614075 A JP H0614075A JP 4167060 A JP4167060 A JP 4167060A JP 16706092 A JP16706092 A JP 16706092A JP H0614075 A JPH0614075 A JP H0614075A
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Tomoko Kodama
智子 児玉
Hirokazu Tanaka
宏和 田中
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来より帯域拡大率が小さいトランスペアレ
ントな符号化変調装置を提供する。 【構成】 22m値QAMシステムにおいて、差動論理符
号化を施した信号に対して、直交する2チャネルを独立
に畳み込み符号化してセットパーティショニングに基づ
きマッピングするとともに、ここで用いる畳み込み符号
の符号化率rを1>r>(m−m2 −1)/(m−m2
)とする。 【効果】、本発明の符号化変調装置によれば従来よりも
帯域拡大率を低減することができる。この結果、帯域制
限の厳しいシステムに適用することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタルデータ通信
システムなどにおいて用いられる符号化多値変調装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】直交振幅変調(QAM;Quadrature Amp
litude Modulation )は、大容量のデータを伝送するデ
ィジタルマイクロ波通信などで広く用いられている。変
調信号の多値数を大きくすると伝送容量は増大するが、
機器の不完全性などによる残留誤りにより信頼性が劣化
する。この問題を克服するため、通常誤り訂正符号が用
いれている。
【0003】中村・相河・高梨らが提案したSPORT
−QAM方式(電子情報通信学会,技術研究報告,IT
88−94)は、G.Ungerboeckにより提案されたトレリ
ス符号化変調方式の手法を用いることにより、これまで
に実用化されている誤り訂正方式(BCH符号を用いた
誤り訂正方式など)より高い符号化利得を達成すること
を可能にした誤り訂正方式である。この方式では、畳み
込み符号化による冗長度の付加を速度変換器で吸収して
いるため、(2のM乗)変調システムにおいては、周波
数帯域がM/(M−1)倍に拡大する。また、中村らに
より提案された方式は再生搬送波の位相不確定性に対し
てトランスペアレントではないため、位相不確定性を除
去する回路が別に必要になる(電子情報通信学会論文
誌,B−II,Vol.J72−B−II,No.12,p
p.672−676,1989年12月)。
【0004】位相不確定性を除去する回路を設けると回
路規模が大きくなるという問題がある。これを解決する
方法として斉藤によりトランスペアレントな符号化変調
方式が提案されている(1990年電子情報通信学会春
季全国大会,A−266,pp.1−266)。変調方
式を(2の2m乗)値QAMとすると、この方式は、2
m系列のディジタル信号を2組のm−1系列の信号に変
換した後、各組をトレリス符号化してm系列とし、それ
ぞれを直交するI,Qチャネルに割り当ててセット・パ
ーティショニングに基づき信号点平面上にマッピングす
るというものである。
【0005】図4に斉藤により提案されたトランスペア
レントな符号化変調方式の一実施例を示す。図4は変調
方式を256QAMとするシステムである。入力される
8系列のディジタル信号の伝送速度をそれぞれ1/8R
0 (bps)とする。この入力信号は速度変換器18
で、各伝送速度が1/6R0 (bps)の6系列の信号
に変換される。これらの信号はさらに差動符号化器19
で差動符号化され、3系列ずつの2組の信号として扱わ
れる。各組の3系列の信号のうち1系列は、符号化率1
/2の畳み込み符号化器20,21で符号化される。畳
み込み符号化器20,21の出力は、それぞれ、伝送速
度が1/6R0 (bps)の2系列の信号であり、これ
らは符号化されない2系列とともにマッピング回路2
2,23に渡される。マッピング回路22,23では、
それぞれ変調信号点を振幅位相平面で表したときの直交
する2つの成分(I,Q)を決める。このとき、それぞ
れのマッピング回路では、ASKに対するセットパーテ
ィショニングの手法を用いてマッピングを行う。マッピ
ング回路で決定された位置の変調信号が256QAM変
調器24から出力される。この方式の場合、変調速度は
1/6R0 (baud)となり、帯域拡大率は(1/6
R0 )/(1/8R0 )=4/3、すなわち133%と
なる。
【0006】一般に、(2の2m乗)値変調を用いるシ
ステムで上述の方法によりトランスペアレントな符号化
変調装置を構成しようとすると、帯域拡大率はM/(M
−2)=2m/(2m−2)=m/(m−1)となる。
例えば、256QAMでは256=2の(2・4)乗す
なわち帯域拡大率が4/(4−1)=4/3=133
%,64QAMでは64=2の(2・3)乗すなわち3
/(3−1)=3/2=150%となる。
【0007】通常、ディジタルマイクロ波通信で用いら
れている誤り訂正方式の帯域拡大率は110%程度であ
るから、先に見積もった値の例(133%、150%)
では帯域拡大率の値が大きく、隣接チャネル間の干渉が
過大となってしまう。したがって、この方式をそのまま
ディジタルマイクロ波通信などの帯域制限の厳しいシス
テムに適用しても、帯域拡大率が大きすぎるため実際の
システムに適用するのは難しいという問題があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来のトランスペアレ
ントな符号化変調装置を用いた場合、(2の2m乗)値
変調システムにおける帯域拡大率はm/(m−1)とな
る。この帯域拡大率では、ディジタルマイクロ通信シス
テム等の帯域制限の厳しいシステムに対して、この符号
化変調装置を適用することが難しい等の問題があった。
【0009】
【課題を解決するための手段】ディジタル信号を(2の
2m乗)個(mは2以上の整数)の信号点を持つ直交振
幅変調信号に割り当て、その中の1点を変調信号として
出力する符号化多値変調装置において、入力されるディ
ジタル信号を、それぞれm1 +m2 系列(m1 およびm
2 は正整数,m2 <m)からなる2組の信号系列の組に
分け、各組に含まれるm1 +m2 系列のうちm2 系列の
信号の伝送速度が各々R2 であることを特徴とする速度
変換器と、前記速度変換器から出力される2組のm1 +
m2 系列の信号に対して、差動符号化を行い、2組のm
1 +m2 系列の信号を出力する差動符号化器と、前記差
動符号化器から出力される2組のm1 +m2 系列のそれ
ぞれに対して、各伝送速度がR2 のm2 系列の信号は符
号化しないでそのまま出力するとともに、残りのm1 系
列を1>r>(m−m2 −1)/(m−m2 )を満足す
る符号化率rの畳み込み符号で符号化した後、各伝送速
度がR2 のm−m2 系列の信号に変換して出力すること
を特徴とする畳み込み符号化器と、前記畳み込み符号化
器から出力される2組の信号が、それぞれ、変調信号点
の位相振幅平面上での二つの直交成分を決めることを特
徴とするマッピング装置とを具備する。
【0010】
【作用】本発明は、符号化前の信号系列を2組の信号に
分解し、各直交成分を決める2組の信号を畳み込み符号
化する際に、畳み込み符号の符号化率rを1>r>(m
−m2 −1)/(m−m2 )とする。そして非符号化信
号も含めた全体の符号化率を(m−1)/mより大きく
することを特徴とする。この結果、帯域拡大率はm/
(m−1)未満となり、低帯域拡大率のトランスペアレ
ントな符号化変調方式を構成することが可能になる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
【0012】図1に本発明の一実施例の概略的構成図を
示す。図1は、変調方式として(2の2m乗)値QAM
を用いたシステムである。図1において、入力されるデ
ィジタル信号系列の伝送速度をR0 とする。このディジ
タル信号系列は速度変換器1に入力されて、2組のm1
+m2 系列の信号に分けられる。ここで、各組のm1系
列の信号の伝送速度は各々R1 、m2 系列の信号の伝送
速度は各々R2 であり、 2(m1 ・R1 +m2 ・R2 )=R0 …(1) を満たす。これらの信号系列は差動符号化器2に渡され
差動符号化される。すなわち、各組の対応する系列毎に
4を法とする加算が行われる。差動符号化器2の出力
は、速度変換器1の出力と同様に2組のm1 +m2 系列
の信号となる。各組のm1 +m2 系列のうち、m1 系列
は符号化率rの畳み込み符号化器3,4に入力され畳み
込み符号化される。ただし、畳み込み符号の符号化率r
は 1>r>(m−m2 −1)/(m−m2 )…(2) を満足する値とする。畳み込み符号化された信号は、各
伝送速度がR2 のm−m2 系列に変換して出力される。
このm−m2 系列は残りのm2 系列とともに、マッピン
グ回路5,6に入力される。ここでは、各組のm系列を
変調信号の振幅位相平面の直交する2つの成分(Iチャ
ネル,Qチャネル)にそれぞれ対応させる。また、対応
のさせ方はG.Ungerboeckが提案したトレリ
ス符号化変調方式(IEEE Communicati
on Magazine,Vol.25,No.2,p
p.5−21,1987年2月)に示されている2m
値ASKに対するセットパーティショニングの方法を用
いれば良い。マッピングされた2m系列の信号は22m
値QAM変調器7に入力され、変調速度R2 で変調信号
が出力される。この実施例において、畳み込み符号化器
の前後で信号の伝送速度は1/r倍になる。このため、 m1 ・R1 ・(1/r)=(m−m2 )R2 …(3) の関係が成り立っている。(1),(3)式より、速度
変換器から出力される各信号系列の速度は R1 =[(rm−rm2 )/{2m1 (rm−rm2 +m2 )}]R0 …(4 ) R2 =[1/{2(rm−rm2 +m2 )}]R0 …(5) で与えられる。また、従来のトランスペアレトな符号化
変調方式の帯域拡大率が、 m/(m−1)…(6) であったのに対して、本実施例の帯域拡大率は m/(rm−rm2 +m2 )…(7) となり、(2)式より従来より帯域拡大率が小さくなる
ことがわかる。
【0013】図2に本発明のより具体的な一実施例を示
す。図2は、変調方式として256値QAMを用いたシ
ステムである。図1において、入力される8系列のディ
ジタル信号の各伝送速度をR0 /8(bps)とする。
これらのディジタル信号系列は速度変換器8に入力され
て、2組の3系列の信号{101,102,103},
{104,105,106}に分けられる。ここで、信
号101,102および104,105の各伝送速度は
R0 /7(bps)、信号103,106の各伝送速度
は3R0 /14(bps)である。これらの信号系列は
差動符号化器9に渡され差動符号化される。
【0014】差動符号化器9の詳細な構成を図3に示
す。図3において、信号101と104,102と10
5,103と106は各々4値和分回路15,16,1
7に入力され、4を法とする加算が行われる。ここで、
和分回路15および16と和分回路17とは動作速度が
異なる。差動符号化器9の出力信号のうち、信号109
と112は、それぞれ符号化率3/4の畳み込み符号化
器10,11に入力される。各符号化器で符号化された
信号は、それぞれ、2系列の信号113と114,11
5と116に分けて出力される。ここで用いる符号は、
トランスペアレントな畳み込み符号である。トランスペ
アレントな符号としては、例えば全1系列を妥当な符号
語系列として持つ線形符号を用いれば良い。また、符号
化器に入力される信号の伝送速度は3R0 /14(bp
s)であるから、符号化器から出力される各信号系列1
13、114、115、116の伝送速度は、 (1/2)(4/3)(3R0 /14)=R0 /7 となる。これらの出力信号は、符号化されない信号10
7,108,110,111と同じ伝送速度であるか
ら、これらの信号ととともにマッピング回路12,13
に入力される。ここでは、各組の4系列の信号は、変調
信号の振幅位相平面の直交する2つの成分(Iチャネ
ル,Qチャネル)へ対応させられる。各直交成分へのマ
ッピングには16値ASKに対するセットパーティショ
ニングを用いれば良い。マッピングされた8系列の信号
は256値QAM変調器14に入力され、変調速度R0
/7(baud)で変調信号が出力される。例えば、図2に
示す符号化変調装置と、従来の符号化変調装置との帯域
拡大率を比較すると、以下の通りになる。図2の符号化
変調装置では、m=4、r=3/4、m2 =2として与
えられるので、これらを式(7)に代入すると、 m/(rm−rm2 +m2 )=8/7 となる。従来の符号化変調装置の帯域拡大率は4/3、
すなわち133%であるから、8/7、すなわち114
%となり、本発明においては確かに帯域拡大率が減少し
ていることが判る。
【0015】すなわち、従来のトランスペアレントな2
56QAM符号化変調方式の場合、図4に示したように
帯域拡大率は4/3=133%となる。これに対して本
発明の符号化変調方式を用いた場合には、図2に示すよ
うに8/7=114%とすることができる。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の符号化変調
装置によれば、従来より低い帯域拡大率で、再生搬送波
の位相不確定性に対してトランスペアレントな符号化変
調方式を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の符号化変調装置の第1の実施例を示
す概略的構成図。
【図2】 本発明の符号化変調装置の第2の実施例を示
す概略的構成図。
【図3】 差動符号化器の構成図。
【図4】 従来の符号化変調装置の概略的構成図。
【符号の説明】
速度変換器…1、8、18 差動符号化器…2、9、19 畳み込み符号化器3、4、10、11、20、21 マッピング回路…5、6、12、13、22、23 変調器…7、14、24

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディジタル信号を22m個(mは2以上の
    整数)の信号点を持つ直交振幅変調信号に割り当て、そ
    の中の1点を変調信号として出力する符号化多値変調装
    置において、 入力されるディジタル信号を、それぞれm1 +m2 系列
    (m1 およびm2 は正整数,m2 <m)からなる2組の
    信号系列の組に分け、各組に含まれるm1 +m2 系列の
    うちm2 系列の信号の伝送速度が各々R2 である速度変
    換器と、 前記速度変換器から出力される2組のm1 +m2 系列の
    信号に対して、差動符号化を行い、2組のm1 +m2 系
    列の信号を出力する差動符号化器と、 前記差動符号化器から出力される2組のm1 +m2 系列
    の信号のうち、伝送速度がR2 であるm2 系列の信号は
    符号化することなくそのまま出力し、m1 系列の信号を
    1>r>(m−m2 −1)/(m−m2 )なる符号化率
    rの畳み込み符号で符号化した後、伝送速度がR2 のm
    −m2 系列の信号に変換して出力する畳み込み符号化器
    と、 前記畳み込み符号化器から出力される2組の信号が、そ
    れぞれ、変調信号点の位相振幅平面上での二つの直交成
    分を決定するマッピング装置とを具備することを特徴と
    する符号化多値変調装置。
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