JPH1127157A - Fast trellis coding and decoding method - Google Patents

Fast trellis coding and decoding method

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JPH1127157A
JPH1127157A JP24153997A JP24153997A JPH1127157A JP H1127157 A JPH1127157 A JP H1127157A JP 24153997 A JP24153997 A JP 24153997A JP 24153997 A JP24153997 A JP 24153997A JP H1127157 A JPH1127157 A JP H1127157A
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JP
Japan
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code
encoder
decoder
bits
punctured
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Application number
JP24153997A
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Japanese (ja)
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Jack K Wolf
ジャック・ケー・ウルフ
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Qualcomm Inc
Original Assignee
Qualcomm Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for constructing a fast trellis code for PSK(phase shift keying) modulation which is encoded and decoded by using an encoder and a decoder for punctured convolutional coding of 1/2 coding rate and to design trellis encoder and decoder for 8-PSK, specially for coding in 5/6 coding rate. SOLUTION: One set on N input data bits is received by a decoder 1. Input bits i1 ,..., ik of the encoder 1 are convolutionally encoded by using an encoder with k/(k+1) coding rate based on a punctured coding rate 1/2 convolutional encoder 1. Coded signals a1 , a2 ,..., ak and ak+1 are supplied to a multiplexer 2 together with residual input bits ik+1 , ik+2 ,..., iN. The multiplexer 2 connects a coded signal with residual input data bits and supplies a set of data to an M element modulator 3. Each set consists of log2 M elements and is continuously supplied to the modulator 3 for transmission.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、データ通信に関す
る。特に,本発明は従前のパンクチャド符号に基くトラ
リス変調データを符号化及び復号化するための新規で改
良された方法に関する。
[0001] The present invention relates to data communication. In particular, the invention relates to a new and improved method for encoding and decoding trellis modulated data based on previous punctured codes.

【0002】[0002]

【従来の技術】データ通信の分野では,限定されたSN
比(SNR)を有する伝送システムのデータ処理量を向
上することに関心がある。ビタビ複合のような誤り訂正
回路構成を使用することにより,システムトレードオフ
(tradeoffs) をより小さいSNRで行うことを可能と
し,より高速のデータ速度を同じビット誤り率(BE
R)で使用可能とする。必要とされるSNRの減少は,
一般に符号化利得と言われる。符号化利得は類似のビッ
トエラー実行曲線から決定され得る。類似のビットエラ
ー実行曲線のグラフにおいて,符号化されないデータの
及び種々の情報率データのBERがEb /No に対して
図示されている。ここで,Eb はビット当たりのエネル
ギであり,No はビット当たりのガウスホワイト雑音エ
ネルギである。特定のBERレベルのためのビットエラ
ー実行曲線に沿ったいずれかのポイントにおける符号化
利得は,符号化されていないEb /No から符号化され
たEb /No を引くことにより決定される。1971年
10月発行,IEEE通信技術に関する会報,VOL.
COM−19,835−848頁,J.A.Helle
r及びI.M.Jacobs著の資料”衛星及び宇宙通
信のためのビタビ符号化“において,種々の復号化装置
における同様の詳細な結果が報告されている。符号化率
(coding rate) 及び拘束長はビタビ復号器を定義するた
めに使用される。符号化率(m/n)は与えられた数の
入力ビット(m)に対して作られた符号化記号の数
(n)に対応する。1/2の符号化率は最も一般的な符
号化率の一つとなるが,他の符号化率も一般に使用され
る。m≠1を伴う符号の一つのクラスは,パンクチャド
符号と呼ばれ,符号化率1/nの符号から記号を除くこ
と,即ち消失することにより作られる。拘束長(K)は
データの符号化に使用される畳み込み符号の長さであ
る。K=7の拘束長は畳み込み符号スキームにおける典
型である。畳み込み符号器は2元係数と長さK−1を伴
った有限インパルス応答(FIR)フイルタと考えるこ
とができる。
2. Description of the Related Art In the field of data communication, limited SN
There is an interest in improving the data throughput of transmission systems having a ratio (SNR). System trade-off by using error correction circuit configuration such as Viterbi complex
(tradeoffs) with a lower SNR and a higher data rate at the same bit error rate (BE
R). The required reduction in SNR is
Generally referred to as coding gain. The coding gain can be determined from a similar bit error performance curve. In the graph of a similar bit error performance curve, the BER of the uncoded data and of the various information rate data is plotted against Eb / No. Where Eb is the energy per bit and No is the Gaussian white noise energy per bit. The coding gain at any point along the bit error performance curve for a particular BER level is determined by subtracting the coded Eb / No from the uncoded Eb / No. Published in October 1971, Bulletin on IEEE Communication Technology, VOL.
COM-19, 835-848; A. Helle
r. M. A similar detailed result for various decoding devices is reported in the book "Viterbi Coding for Satellite and Space Communications" by Jacobs. Coding rate
(coding rate) and constraint length are used to define a Viterbi decoder. The coding rate (m / n) corresponds to the number (n) of coding symbols created for a given number of input bits (m). A coding rate of 1/2 is one of the most common coding rates, but other coding rates are also commonly used. One class of codes with m ≠ 1 is called punctured codes and is created by removing, or erasing, symbols from a code 1 / n code. The constraint length (K) is the length of a convolutional code used for encoding data. A constraint length of K = 7 is typical in convolutional coding schemes. The convolutional encoder can be thought of as a finite impulse response (FIR) filter with binary coefficients and length K-1.

【0003】ビタビアルゴリズムの基本的な主題は,ノ
イズチャンネルで伝送された畳み込みで符号化されたデ
ータストリウム(stream)を採用することであり,そして
伝送されたビットストリウムを判定するために畳み込み
符号の特性を利用することである。ビタビアルゴリズム
は全ての2K-1 状態の条件付き確率を更新するコンピユ
ータによる効果的な方法である。この確率を計算するた
めには,各ビットのための2K-1 の全ての条件付き確率
を計算しなければならない。それら各計算の決定結果
は,パスメモリの中での単一のビットとして蓄積され
る。
[0003] The basic subject of the Viterbi algorithm is to employ a convolutionally encoded data stream transmitted on the noise channel, and to determine the transmitted bit stream by using a convolutional code. The use of characteristics. The Viterbi algorithm is an effective way for computers to update the conditional probabilities of all 2K -1 states. To calculate this probability, all 2 K-1 conditional probabilities for each bit must be calculated. The result of each of these calculations is stored as a single bit in the path memory.

【0004】チェインバック(chainback) 演算,符号化
演算の逆,が行われ,ここにおいては,p・2K-1 決定
ビットが出力ビットを選択するために使用される。ここ
でpはパスメモリ深さ(depth) である。多くの状態の後
で最も可能性のあるパスが高い確実性をもって選択され
る。パスメモリ深さは,アプローチ1へのこの可能性を
可とするように充分長くなければならない。符号化率1
/2の符号のために,例示的なパスメモリ深さは約(5
・K),又は35状態である。7/8パンクチャド符号
のために,最適の深さは96状態に増加する。
[0004] A chainback operation, the inverse of the encoding operation, is performed, where the p · 2 K-1 decision bits are used to select the output bits. Where p is the path memory depth. After many situations, the most probable path is selected with high certainty. The path memory depth must be long enough to allow this possibility to approach 1. Coding rate 1
For a code of / 2, an exemplary path memory depth is about (5
K) or 35 states. For 7/8 punctured codes, the optimal depth increases to 96 states.

【0005】5より小さいKの拘束長はいずれかの実質
的符号化利得を供するにはあまりにも小さく,7より大
きいKを持つシステムは単一VLSI装置上で平行アー
キテクチャーとして実施するには典型的にあまりに複雑
である。拘束長が増加すると,完全並列計算セクション
における相互連結の数は(2K-1 ・L)の関数として増
加する。ここにおいてLは状態メトリック計算(the sta
te metric computations) における正確さに関するビッ
トの数である。それゆえに,Kが7より大きいところ
で,シリアル(serial)計算装置が一般に使用され,それ
は大きな外部のランダムアクセスメモリ(RAMs)を
使用する。
[0005] A constraint length of K less than 5 is too small to provide any substantial coding gain, and systems with a K of greater than 7 are typical for implementation as a parallel architecture on a single VLSI device. Too complicated. As the constraint length increases, the number of interconnections in the fully parallel computing section increases as a function of (2 K-1 · L). Where L is the state metric calculation (the sta
The number of bits related to accuracy in te metric computations). Therefore, where K is greater than 7, serial computing devices are commonly used, which use large external random access memories (RAMs).

【0006】1982年1月発行のIEEE情報理論に
おける処理,VOL.IT−28,55〜67頁,ジ.
ウンゲルボエック(G.Ungerboeck) 著の資料「多レベル
/位相信号を伴ったチヤネル符号化(Channel Coding wi
th Multilevel/Phase Signal) 」において,トレリス符
号変調(TCM)が説明されている。ウンゲルボエック
において,与えられたスペクトラル帯域幅の内で(n−
1)/nレート畳み込み符号を使用し,かつ信号セット
を二重にすることにより,漸近符号化利得を6dBに上
げることができる。各変調技術のために及び各ビット速
度のために不都合にも,再度の最大限符号化は異なる畳
み込み符号により達成される。さらに幾つかの速度と変
調技術,及び提示された最善の符号のためのすべての畳
み込み符号を求めるサーチ結果が開示されている。
Processing in IEEE Information Theory published in January 1982, VOL. IT-28, pp. 55-67, di.
G. Ungerboeck, "Channel Coding with Multilevel / Phase Signals (Channel Coding wi
th Multilevel / Phase Signal) "describes trellis code modulation (TCM). In Ungelboeck, within a given spectral bandwidth, (n-
1) The asymptotic coding gain can be increased to 6 dB by using a / n rate convolutional code and doubling the signal set. Disadvantageously for each modulation technique and for each bit rate, again maximum coding is achieved with different convolutional codes. In addition, some rate and modulation techniques and search results for all convolutional codes for the best code presented are disclosed.

【0007】1989年7月発行のIEEE通信マガジ
ン,11〜19頁,エイ.ジエイ.ビタビ,ジエイ.ケ
イ.ウオルフ,イ.ゼハヴイ及びアール.パドバアニ著
の資料「トレリスー符号変調への実用的アプローチ」に
おいて,トレリス符号変調(PTCM)への実用的アプ
ローチが開示されている。トレリス符号化は,それが他
の符号化技術が欠いている側面を持っている故に,魅力
的な符号化技術である。トレリス符号化の力は,たとえ
いかなる明白な符号化操作も入力データの最小有効数字
以外の他のビット上では実施されないとしても,復号器
は全てのビット上でエラー訂正を提供できるという事実
に存する。一般に電力帯域幅資源の効果的な利用を実現
するためのTCM技術の使用は,デイジタル信号プロセ
ッサ実行において低速度適用に限られていた。PTCM
技術を使用することは,符合器/復号器のVLSI実施
を高速度での動作を可能とする。PTCMを使用する復
号器は,バイナリーPSK(BPSK),直交PSK
(QPSK),8−PSK及び16−PSKを含むM元
位相偏移変調(M元PSK)のような,異なる変調技術
を取り扱うことができる。
[0007] IEEE Communication Magazine, July 11th, pp. 11-19, A.I. Jei. Viterbi, Jei. Kei. Wolf, A. Zehavey and Earl. A practical approach to trellis code modulation (PTCM) is disclosed in the book "A Practical Approach to Trellis Code Modulation" by Padbaani. Trellis coding is an attractive coding technique because it has aspects that other coding techniques lack. The power of trellis coding lies in the fact that the decoder can provide error correction on all bits, even if no obvious coding operation is performed on other bits than the least significant digit of the input data . In general, the use of TCM techniques to achieve efficient use of power bandwidth resources has been limited to low speed applications in digital signal processor implementations. PTCM
Using the technology allows VLSI implementations of the encoder / decoder to operate at high speeds. Decoders using PTCM are binary PSK (BPSK), orthogonal PSK
Different modulation techniques can be handled, such as M-ary phase shift keying (M-ary PSK), including (QPSK), 8-PSK and 16-PSK.

【0008】アリゾナ州オエニックス,1983年のデ
イジタル衛星通信に関する第6回国際会議での資料”可
変速度ビタビ復号器の開発とその動作特性“において,
Y.ヤスダ,Y.ヒラタ,K.ナカムラ及びS.オータ
ニは,高速2元(binary)畳め込み符合のクラス(class)
が単一低速度2元畳み込み符合から構成することができ
る方法を議論した。2元伝送のためのパンクチャド符号
の利点は,符合の全体クラスのための符合器及び復号器
が,高速パンクチャド符号が由来する符号化率1/2の
2元畳み込み符合のための単一の符合器及び復号器を変
更することにより簡単に構成することができることであ
る。最近の発明は,通信産業のデーフアクト(de-facto,
事実上の業界標準) 標準となる特定の符号化率1/2畳
み込み符合をパンクチャリング(puncturing)することか
ら形成される(m−1)/mレート2元畳み込み符合
(mは3以上の正の整数)に基本的に関連するであろ
う。この符合は拘束長7と生成多項式G1(D)=1+D
2 +D3 +D5 +D6 及びG2(D)=1+D2 +D3
6 を有する。事実,多くの商業上のVLSI畳み込み
符合器及び復号器チップ(カリフオルニア,サンデイエ
ゴのカルコム社によるパートNo.Q1875の下で市販
されたデバイスを含む)がこのデーフアクト標準の符号
化率1/2符号を使用するパンクチャド2元符号のため
の符合器及び復号器を有している。
In the document "Development of Variable Speed Viterbi Decoder and Its Operating Characteristics" at the 6th International Conference on Digital Satellite Communications in Oenix, Arizona, 1983,
Y. Yasuda, Y. Hirata, K. Nakamura and S.M. Otani is a class of fast binary convolutional codes
We discussed a method that can be constructed from a single low-speed binary convolutional code. The advantage of a punctured code for binary transmission is that the encoder and decoder for the entire class of codes is a single code for the rate 1/2 binary convolutional code from which the fast punctured code is derived. Can be easily configured by changing the encoder and decoder. A recent invention was the de-facto,
(A de facto industry standard) A (m-1) / m rate binary convolutional code (m is a positive number of 3 or more) formed by puncturing a specific coding rate 1/2 convolutional code that becomes a standard. ). This code has a constraint length of 7 and a generator polynomial G1 (D) = 1 + D
2 + D 3 + D 5 + D 6 and G 2 (D) = 1 + D 2 + D 3 +
Having a D 6. In fact, many commercial VLSI convolutional encoder and decoder chips (including devices marketed by Calcom of San Diego, Calif. Under Part No. Q1875) have implemented the rate-1 / 2 code of this de facto standard. It has an encoder and a decoder for the punctured binary code to be used.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】それ故に,本発明の目
的はパンクチャド符号化率1/2畳み込み符合器を使用
するトレリスデータを符号化し複合化するための新規な
方法と回路構成を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a novel method and circuitry for encoding and decoding trellis data using a punctured code rate 1/2 convolutional encoder. That is.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は,パンクチャド
符号化率1/2畳み込み符合に基くトレリス変調データ
を符号化し復号化するための新規で改良された方法と装
置に関する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a new and improved method and apparatus for encoding and decoding trellis modulated data based on a punctured code rate 1/2 convolutional code.

【0011】本発明にしたがって,トレリス符合器及び
複合器が開示され,その中ではパンクチャド符号化率1
/2畳み込み符合化に基く符合化し複合化する回路が提
供される。8−PSK変調のための符号化率5/6パン
クチャドトレリス符合器において,各入力データビット
のセットは5ビットにより構成される。符号化率7/8
符号化を利用する,16−PSK変調スキームにおいて
は,各入力データビットのセットは7ビットにより構成
される。(log2 M−1)/log2 M符号化率を利
用する,一般的なM−PSK変調スキームにおいては,
各入力データビットのセットはlog2 M−1ビットに
より構成される。符合器は連続した入力データビットセ
ットの入力データビットのセットを受信し,パンクチャ
ド畳み込み符合に従って入力データビットの部分集合を
符号化し,出力記号を群とする。典型的に3又は4ビッ
トの群がそれから8元又は16元変調器の中を通過す
る。
In accordance with the present invention, a trellis encoder and decoder are disclosed, in which a punctured code rate of 1
A decoding and decoding circuit based on / 2 convolutional coding is provided. In a coding rate 5/6 punctured trellis encoder for 8-PSK modulation, each input data bit set is composed of 5 bits. Code rate 7/8
In a 16-PSK modulation scheme that utilizes encoding, each set of input data bits consists of 7 bits. In a general M-PSK modulation scheme using (log 2 M-1) / log 2 M coding rate,
Each set of input data bits consists of log 2 M-1 bits. The encoder receives a set of input data bits of a continuous set of input data bits, encodes a subset of the input data bits according to a punctured convolutional code, and groups the output symbols. Typically a group of 3 or 4 bits then passes through an 8 or 16 element modulator.

【0012】複合器はビタビ複合器を使用して,オリジ
ナルデータの誤り訂正された推定を生成する。ビタビ複
合器は受信信号の位相に含まれた情報から展開された複
合化処理における枝メトリック(branch metrics,)を使
用する。ビタビ複合器出力記号は畳み込みで符号化さ
れ,未符号化記号の回復で使用される対応する再符号化
記号を生成する。畳み込み符号器からの再符号化された
記号は,変調されたデータの受信位相にのみ基く送信さ
れたデータの未訂正推定とともに誤り訂正ロジックに供
給される。誤り訂正ロジックは再符号化されたビットに
したがってチェックし,送信されたデータの未訂正の最
初の推定が,送信されたデータの訂正された推定を提供
する。
The combiner uses a Viterbi combiner to generate an error-corrected estimate of the original data. The Viterbi demultiplexer uses branch metrics in the demultiplexing process developed from information included in the phase of the received signal. The Viterbi decoder output symbols are convolutionally encoded to produce corresponding recoded symbols used in the recovery of the uncoded symbols. The re-encoded symbols from the convolutional encoder are provided to error correction logic with an uncorrected estimate of the transmitted data based solely on the received phase of the modulated data. Error correction logic checks according to the re-encoded bits, and an uncorrected initial estimate of the transmitted data provides a corrected estimate of the transmitted data.

【0013】代替のかつ改善された実施において,付加
回路が,従前のビタビ複合器の実施においては解決不可
である位相の曖昧さを解決するために提供される。この
代替のかつ改善された実施において,各々の未符号化入
力データビットはパンクチャド畳み込み符号器により畳
み込みで符号化されたビットにより区別を付けて符号化
される。
In an alternative and improved implementation, additional circuitry is provided to resolve phase ambiguities that are not resolvable in previous Viterbi combiner implementations. In this alternative and improved implementation, each uncoded input data bit is coded differentially by convolutionally coded bits by a punctured convolutional coder.

【0014】改善された実施において,複合器は位相の
曖昧さを解決するための付加回路を必要とする。この付
加回路は微分複合器とデータバッフアを有する。微分複
合器は,保護されたビットに関して保護されていないデ
ータビットを微分的に複合する。
In an improved implementation, the complex requires additional circuitry to resolve phase ambiguity. This additional circuit has a differentiator and a data buffer. The derivative combiner differentially combines the unprotected data bits with respect to the protected bits.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を添付図面
を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0016】同様の参照符合は図面を通して同様のもの
を識別する図面とともに考えれば,本発明の特徴,目的
及び利点が,以下に詳述される説明からより明白とな
る。。2元伝送のために,パンクチャリング(puncturin
g)は,単一の低符号化率2元畳み込み符合から高符号化
率2元畳み込み符合を構成することができる方法であ
る。2元伝送のためのパンクチャド符合の利点は,全ク
ラスの符合のための符合器及び復号器が高符号化率パン
クチャド符合の起源である符号化率1/2畳み込み符合
のための単一の符合器及び復号器を変更することにより
簡単に構成することができることである。本発明におい
て,典型的な実施例は,通信産業のデーフアクト標準と
なった符号化率1/2特定畳み込み符合をパンクチャリ
ングすることから形成される符号化率(m−1)/m2
元畳み込み符合(mは3以上の正の整数)を使用する。
典型的な実施例において,符合は拘束長7と生成多項式
G1(D) =1+D2 +D3 +D5 +D6 及びG2(D) =
1+D +D2 +D3 +D6を有している。事実,多く
の商業上のVLSI畳み込み符合器及び復号器のチップ
(カルコム株式会社からの前記したQ1875を含む)
はこのデーフアクト標準の符号化率1/2を使用するパ
ンクチヤド2元符合のための符合器及び復号器を有して
いる。
[0016] The features, objects and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to identify like parts throughout the drawings. . Puncturing (puncturin) for binary transmission
g) is a method capable of forming a high coding rate binary convolutional code from a single low coding rate binary convolutional code. The advantage of the punctured code for binary transmission is that the encoder and decoder for all classes of codes is a single unit for the rate 1/2 convolutional code where the high rate punctured code is the source. Can be easily configured by changing the encoder and decoder. In the present invention, a typical embodiment is a coding rate (m-1) / m2 formed by puncturing a coding rate 1/2 specific convolutional code, which has become a de facto standard in the communication industry.
The original convolution code (m is a positive integer of 3 or more) is used.
In an exemplary embodiment, reference numeral generating polynomial constraint length 7 G1 (D) = 1 + D 2 + D 3 + D 5 + D 6 and G2 (D) =
And a 1 + D + D 2 + D 3 + D 6. In fact, many commercial VLSI convolutional encoder and decoder chips (including the aforementioned Q1875 from Calcom)
Has an encoder and a decoder for punctured binary encoding using a coding rate 1/2 of this de facto standard.

【0017】高符号化率パンクチャド符合は,オリジナ
ルな非パンクチャド符合よりも小さい自由ハミング距離
を持っている。例えば,上述の拘束長7符合は10に等
しい自由ハミング距離を持っている。より高い符号化率
符合を形成するためにパンクチャドされる時は,最小自
由ハミング距離は下記表1に示されるように減少され
る。
A high code rate punctured code has a smaller free Hamming distance than the original non-punctured code. For example, the constraint length 7 code described above has a free Hamming distance equal to 10. When punctured to form a higher code rate code, the minimum free Hamming distance is reduced as shown in Table 1 below.

【0018】[0018]

【表1】 代替実施例において,パンクチャリングのない符号化率
1/2畳み込み符合器と復号器はPSKトレリス符号化
変調のための高符号化率トレリス符合器及び復号器を構
成するためのエンジン(engine)として使用されることが
できる。最近の発明は基本的ビルデイングブロック(bui
lding block)として符号化率1/2畳み込み符合のため
のパンクチヤド符合器と復号器を使用する高符号化率P
SKトレリス符合のための符合器と復号器をどのように
構成するかを示している。それらの符合の実行は,広レ
ンジ符号化率のための代替の実施例における符合より優
れている。トレリス符号化8−PSK及び16PSK変
調のためのそれら二つの技術から形成された符合の比較
が下記表2に示されている。
[Table 1] In an alternative embodiment, the puncturing-free rate-1 / 2 convolutional encoder and decoder is an engine for configuring a high-rate trellis encoder and decoder for PSK trellis-coded modulation. Can be used. Recent inventions include the basic building block (bui
high coding rate P using a punctured encoder and decoder for a coding rate 1/2 convolutional code as a coding block)
It shows how to configure the encoder and decoder for SK trellis coding. The implementation of those codes is superior to the codes in alternative embodiments for wide range code rates. A comparison of the codes formed from the two techniques for trellis coded 8-PSK and 16PSK modulation is shown in Table 2 below.

【0019】[0019]

【表2】 それらのコードの幾つかの実行と既知の符合との比較は
下記表3に与えられている。
[Table 2] A comparison of some executions of those codes with known codes is given in Table 3 below.

【0020】[0020]

【表3】 符合器及び復号器がそれらの機関として2元畳み込み符
合器及び整合されたビタビ復号器を使用するトレリス符
合の質についての他の測定は,単一チップにより支持さ
れ得る最大ビットレート(ビット/秒)である。20メ
ガビット/秒(Q1875チップの場合)での符号化率1/
2の2元畳み込み符合を復号できる単一チップを使用し
て達成される最大ビットレ−トの比較が下記表IVに与え
られている。該表から,現発明で議論された符合は代替
実施例の符合よりもより良い自由二乗ユークリッド距離
を有するが,しかし単一チップの実行のためのそれらの
符合よりもより低い最大伝送速度を有することが見られ
る。表4は,符号化率1/2畳み込み符合のための20
メガビット/秒を仮定するトレリス符号化8−PSK及
び16−PSK変調のための最大伝送速度のためのケー
スを考えている。
[Table 3] Another measure of trellis code quality, where the encoder and decoder use a binary convolutional encoder and a matched Viterbi decoder as their authority, is the maximum bit rate (bits / second) that can be supported by a single chip. ). Coding rate 1/20 at 20Mbit / s (in case of Q1875 chip)
A comparison of the maximum bit rate achieved using a single chip capable of decoding two binary convolutional codes is given in Table IV below. From the table, it can be seen that the codes discussed in the present invention have better free square Euclidean distances than the alternative embodiment codes, but have lower maximum transmission rates than those codes for single chip implementation. Can be seen. Table 4 shows 20 codes for a code rate 1/2 convolutional code.
Consider the case for maximum transmission rates for trellis coded 8-PSK and 16-PSK modulation assuming megabits / second.

【表4】 典型的な一連の実行が,パンクチャド符号化率1/2の
2元畳み込み符合に基いた8−PSK及び16−PSK
トレリス符号化変調のために提示される。すべての零を
通して,PSK搬送の位相が受信機に正確に知られてお
り,かつただ一つの摂動(perturbation)が相加性ホワイ
トガウス雑音である,ことを仮定する。位相アンビギュ
イテイを緩和するための改善が,詳細な実施例の記述の
最後で説明される。
[Table 4] A typical series of implementations is 8-PSK and 16-PSK based on a punctured code rate 1/2 binary convolutional code.
Presented for trellis coded modulation. Assume that through all zeros, the phase of the PSK carrier is exactly known to the receiver, and that the only perturbation is additive white Gaussian noise. Improvements to mitigate phase ambiguity are described at the end of the description of the detailed embodiment.

【0021】図1において,一組のN入力データビット
が符合器1で受信される。符合器1のk (ビットi1 ,
……, ik )はパンクチャドされた符号化率1/2畳み
込み符合器1に基いた符号化率k/k+1符合器を使用
して畳み込み的に符合化されている。残りの入力ビット
(ik+1,ik+2,……iN)と一緒に,符号化された記号
(a1,a2,……, ak,ak+1 )はマルチプレクサ2に供
給される。マルチプレクサ2は符号化された記号を残り
の入力データビットと結合し,M元(ary) 変調器3にデ
ータの組を供給する。各組はlog2 M要素により構成
され,伝送のためにM元変調器3に連続して供給され
る。
In FIG. 1, a set of N input data bits is received at encoder 1. K of encoder 1 (bit i1,
..., ik) are convolutionally coded using a coding rate k / k + 1 coder based on a punctured coding rate 1/2 convolutional coder 1. The encoded symbols (a1, a2,..., Ak, ak + 1) are supplied to the multiplexer 2 together with the remaining input bits (ik + 1, ik + 2,... IN). Multiplexer 2 combines the encoded symbol with the remaining input data bits and provides an M-ary modulator 3 with a data set. Each set is composed of log 2 M elements and is continuously supplied to the M-ary modulator 3 for transmission.

【0022】残りの図に示された典型的な実施例におい
て,PSK信号の2元ビットと位相との間の特定の写像
(mapping) が仮定される。8−PSKのために,このマ
ッピングは0o =000,45o =001,90o =0
10,135o =011,180o =100,225o
=101,270o =110,及び315o =111で
あろう。16−PSKのために,このマッピングは0o
=000,22.5o=0001,45o =0011,
67.5o =0010,90o =0100,112.5
o =0101,135o =0111,157.5o =0
110,180o =100,202.5o =1101,
225o =1111,247.5o =1110,270
o =1000,292.5o =1001,315o =1
011,及び337.5o =1010であろう。写像の
配列はこのスキームを使用して高符号化率のM元変調ス
キームのために容易に作られ得る。変調されたギレイ(G
ray)符号化スキームがこの写像の中で実例を用いて説明
されるが,それは他の写像スキームが考案され得るよう
に該発明に臨界的(critical)ではない。
In the exemplary embodiment shown in the remaining figures, a specific mapping between the binary bits and the phase of the PSK signal
(mapping) is assumed. For 8-PSK, this mapping is 0 o = 000,45 o = 001,90 o = 0
10,135 o = 011,180 o = 100,225 o
= 101, 270 o = 110, and 315 o = 111. For 16-PSK, this mapping is 0 °
= 000,22.5 o = 0001,45 o = 0011,
67.5 o = 0010, 90 o = 0100,112.5
o = 0101,135 o = 0111,157.5 o = 0
110,180 o = 100,202.5 o = 1101,
225 o = 1111,247.5 o = 1110,270
o = 1000,292.5 o = 1001,315 o = 1
011, and 337.5 o = 1010. An array of mappings can easily be created for a high code rate M-ary modulation scheme using this scheme. Modulated giray (G
Although the (ray) coding scheme is illustrated using examples in this mapping, it is not critical to the invention so that other mapping schemes can be devised.

【0023】図2を参照して,符合(i1,i2,i3,i4,
i5)が付けられた5本の入力線が符号化回路に供されて
いる。これらの線は,二本の単一線i1 とi2 ,及び3
本の線(i3,i4, 及びi5) の束により整理される。三本線
(i3,i4及びi5) はパンクチャド符号化率1/2畳み込み
符合器11への入力として使用される。例えば,パンク
チャリングは,入力i3の後で,両出力が畳み込み符合器
11(a及びbと示されている)から取り出され,入力
i4の後で(多項式G1(D) =1+D2 +D3+D5
6 に対応した)ただ一つの出力が取り出され(cとし
て示されている)そして入力i5の後で(多項式G2(D)
=1+D+D2 +D3 +D6 に対応した)他の出力が取
り出される(dとして示されている)。2本の線i1とi2
は”未符号化“2元デイジットを搬送すると言われる
が,3本の線i3,i4 及びi5は”符号化“2元デイジット
を搬送すると言われる。4つの2元デイジットa,b,
c及びdは,6本線上で6の2元デイジットを出力で供
する如く示されているように,未符号化2元デイジット
をもって群とされる。それらの線は,3本の各線((i1,
a,b) と(i2,c,d)の二つの束に分割される。各束におけ
る3ビットは,3ビット8進法数と考えられるべきであ
り,そのi1とi2が3ビット数の各々における最大有効数
字である。
Referring to FIG. 2, the codes (i1, i2, i3, i4,
Five input lines labeled i5) are provided to the encoding circuit. These lines are two single lines i1 and i2, and 3
It is organized by a bundle of book lines (i3, i4, and i5). Three lines
(i3, i4 and i5) are used as inputs to the punctured coding rate 1/2 convolutional encoder 11. For example, puncturing, after input i3, taken from coder 11 both outputs convolution (shown as a and b), after the input i4 (polynomial G1 (D) = 1 + D 2 + D 3 + D 5 +
Corresponding to D 6) only one output is taken out (shown as c) and after the input i5 (polynomial G2 (D)
The other output (corresponding to = 1 + D + D 2 + D 3 + D 6 ) is taken (shown as d). Two lines i1 and i2
Is said to carry "uncoded" binary digits, while the three lines i3, i4 and i5 are said to carry "coded" binary digits. Four binary digits a, b,
c and d are grouped with uncoded binary digits as shown to provide 6 binary digits at the output on the 6 mains. These lines are the three lines ((i1,
a, b) and (i2, c, d). The three bits in each bundle should be considered a three-bit octal number, where i1 and i2 are the most significant digits in each of the three-bit numbers.

【0024】二組の各々はマルチプレクサ12に供さ
れ,マルチプレクサ12は8元変調器13に連続して3
ビット8進法数を供する。各8進法数は,トレリス符合
化変調器13が各5ビット入力のための二つの8−PS
Kを生成できるように,一つの8−PSK信号に写像さ
れる(mapped)。該符合は8−PSK変調のための符号化
率5/6トレリス符合とよばれる。未符号化8−PSK
が3ビット/Hzで情報を伝送できると仮定すると,こ
の符合は2.5ビット/Hzで情報を伝送するであろ
う。
Each of the two sets is provided to a multiplexer 12, which is connected to an eight-way
Provides a bit octal number. Each octal number has two trellis coded modulators 13 for each 5-bit input.
Mapped to one 8-PSK signal so that K can be generated. The code is called a code rate 5/6 trellis code for 8-PSK modulation. Uncoded 8-PSK
Assuming that can transmit information at 3 bits / Hz, this code will transmit information at 2.5 bits / Hz.

【0025】各伝送位相のために,受信機は受信波形を
処理し,そして”I“又は”Q“で示された一対の実数
(又は一つの複素数)を出力する。これら二つの複素数
(二つの伝送位相のための受信機出力に対応する)はそ
れからトレリス符合のための復号器への入力として使用
される。この復号器はエンジン(engine)として,パンク
チャド符号化率1/2畳み込み符合に整合したビタビ復
号器を使用すると仮定する。ビタビ復号器が動作するト
レリスの枝(branches)は(a,b),(c,x)及び
(x,d)の対によりラベル付けされる(labeled) 。こ
こでxは消失記号を示す。このように,ビタビ復号化の
前に,各(a,b),(c,x)又は(x,d)の各値
のための適当な枝メトリック(metrics) が計算されねば
ならない。最初の一対の複素数は(a,b)のための4
つの枝メトリックを得るために使用され,次の一対の複
素数は(c,x)のための2つの枝メトリックと(x,
d)のための2つの枝メトリックを得るために使用さ
れ,そしてそれから該処理が繰り返される。(a,b)
のための枝メトリックの計算は通常の方法で行われる。
すなわち,(a,b)が負うことができる各4つの値の
ために,(a,b)の値に対応する最も近い二つの信号
ポイントへの二乗されたユークリッド距離が計算され
る。c=0及びc=1における値(c,x)のための距
離を計算するために,cの値と両立する最も近い4つの
信号ポイントへの2乗されたユークリッド距離が計算さ
れる。おなじ複素数を使用して,(x,d)のための距
離のために同じことが行われる。上記議論は,Q187
5チップのためのケースで,外的に生成された枝メトリ
ックが復号器により利用され得ることを仮定している。
もしもこれが該ケースでない場合,その代わりに望まし
い枝メトリックを人為的に得る目的で複数数を先行して
歪ませる。
For each transmission phase, the receiver processes the received waveform and outputs a pair of real numbers (or one complex number) denoted by "I" or "Q". These two complex numbers (corresponding to the receiver output for the two transmission phases) are then used as inputs to the decoder for trellis coding. It is assumed that this decoder uses a Viterbi decoder matched to a punctured code rate 1/2 convolutional code as an engine. The branches of the trellis on which the Viterbi decoder operates are labeled by pairs (a, b), (c, x) and (x, d). Here, x indicates an erasure symbol. Thus, prior to Viterbi decoding, appropriate branch metrics for each (a, b), (c, x) or (x, d) value must be calculated. The first pair of complex numbers is 4 for (a, b)
The next pair of complex numbers is used to obtain two branch metrics for (c, x) and (x,
Used to obtain two branch metrics for d), and then the process is repeated. (A, b)
The calculation of the branch metric for is performed in the usual way.
That is, for each of the four values that (a, b) can assume, the squared Euclidean distance to the two nearest signal points corresponding to the value of (a, b) is calculated. To calculate the distance for the value (c, x) at c = 0 and c = 1, the squared Euclidean distance to the four nearest signal points compatible with the value of c is calculated. The same is done for the distance for (x, d), using the same complex numbers. The above discussion is in Q187
In the case for 5 chips, it is assumed that the externally generated branch metrics can be used by the decoder.
If this is not the case, it is instead pre-distorted by a number in order to artificially obtain the desired branch metric.

【0026】復号化アルゴリズム中のこの点で,どの枝
がビタビ復号器により選択されるかが知られていないこ
とから,未符号化ディジットのための最善値を選び取る
ことが要求された情報を蓄積しなければならない。この
情報を蓄積する方法は幾つかある。最も明白な方法は二
つの(I,Q)対を蓄積することである。さらに効果的
な蓄積方法は,各(I,Q)対のために,(j-1) (360°
/8) < tan-1(Q/I) <j (360°/8) であるための jの値
を決定することである。これは各(I,Q)対に3ビッ
トを要求する。”j “の値は”セクタ−情報“として引
用される。”j“の二つの値と(a,b)又は(c,
d)の値を与えると,2未符号化バイナリディジットの
ための最善の選択を決定することができる。
At this point in the decoding algorithm, since it is not known which branch is selected by the Viterbi decoder, the information required to select the best value for the uncoded digits is obtained. Must accumulate. There are several ways to store this information. The most obvious way is to store two (I, Q) pairs. A more effective storage method is (j-1) (360 °) for each (I, Q) pair.
/ 8) <tan -1 (Q / I) <j (360 ° / 8). This requires 3 bits for each (I, Q) pair. The value of "j" is referred to as "sector-information." Two values of "j" and (a, b) or (c,
Given the value of d), the best choice for two uncoded binary digits can be determined.

【0027】それからビタビ復号器は通常の方法で符号
化率1/2符合のトレリスにより最善のパス(path)を選
択するために動作する。この復号器の出力は線i3,i4 及
びi5上で見積もられたビットである。このビットストリ
ウム(stream)は,それからトレリスにより最善のパスに
対応する(a,b),(c,x)及び(x,d)の連続
した最善の推定値を作るために再符号化される。前に述
べたように,セクター情報と一緒のこの情報は未符号化
ビットストリウムを与えるに充分である。
The Viterbi decoder then operates in the usual way to select the best path with a rate 1/2 code trellis. The output of this decoder is the bits estimated on lines i3, i4 and i5. This bit stream is then re-encoded by the trellis to produce a continuous best estimate of (a, b), (c, x) and (x, d) corresponding to the best path. . As mentioned earlier, this information along with the sector information is sufficient to provide an uncoded bit stream.

【0028】PSK信号が単位サークル(unit circle)
上に位置づけられていることを仮定すると,平行遷移間
の最小二乗ユークリッド距離は4.0である。使用され
た符号化率3/4パンクチャド符合は自由ハミング距離
5を有することから,トレリス符合は少なくとも5
(2sin (22.5°))2 =2.929の自由二
乗ユークリッド距離を有する。これは,8−PSK信号
の位相へ3つの2元デイジットを写像するために選択さ
れた特定のマッピングの故のケースである。特に,もし
も二つの最小有効数字が一つの位置で異なるならば,位
相間の対応する二乗ユークリッド距離は少なくとも(2
sin(22.5°))2 である。しかし,もしもそれ
ら二つの最小有効数字が二つの位置で異なるならば,位
相間の二乗ユークリッド距離は少なくとも2sin
(45°) 2 >2(2sin (22.5°) 2 であ
る。このように,符号化率3/4畳み込み符合のための
自由ハミング距離5は5(2sin (22.5°))
2 =2.929の自由二乗ユークリッド距離へ変形す
る。もしも,その自由ハミング距離が少なくとも7であ
る,符号化率3/4パンクチャド符合が使用されるなら
ば,それから,7(2sin(22.5°))2 >4
である故に,平行遷移が支配する。16−PSKのため
の符号率7/8パンクチャドトレリス符合の動作は,図
3に示されるようにグルーピングをもつ5/6パンクチ
ャド符合に類似している。この符合器の動作は,今7入
力ビットをもつ図2の符合器のためのそれに類似してい
る。符合器21は,図2を参照して議論したように,3
入力ビットから4記号を生成する。二つの未符号化入力
ビットは符合器21からの二つの符号化ビットと対をな
し,マルチプレクサ22に供される二つの4−記号群を
形成する。マルチプレクサ22は連続して16元変調器
23に4記号群を供する。変調器23が各7ビット入力
のための二つの16PSK信号を生成するために,各6
数字(hex number)は,16PSK信号へ写像される。
The PSK signal is a unit circle.
Assuming that it is positioned above, the least square Euclidean distance between parallel transitions is 4.0. Since the code rate 3/4 punctured code used has a free Hamming distance of 5, the trellis code must be at least 5
* (2 * sin (22.5 °)) 2 = Free square Euclidean distance of 2.929. This is the case due to the particular mapping chosen to map the three binary digits to the phase of the 8-PSK signal. In particular, if the two least significant figures differ at one location, the corresponding squared Euclidean distance between the phases is at least (2
* Sin (22.5 °)) 2 . However, if the two least significant figures differ at the two positions, the squared Euclidean distance between the phases is at least 2 * sin
(45 °) 2 > 2 (2 * sin (22.5 °) 2. Thus, the free Hamming distance 5 for the coding rate 3/4 convolutional code is 5 * (2 * sin (22. sin). 5 °))
2 = 2.929 free square Euclidean distance. If a rate 3/4 punctured code is used, whose free Hamming distance is at least 7, then 7 * (2 * sin (22.5 °)) 2 > 4
, The parallel transition dominates. The operation of a code rate 7/8 punctured trellis code for 16-PSK is similar to a 5/6 punctured code with grouping as shown in FIG. The operation of this encoder is similar to that for the encoder of FIG. 2 now having seven input bits. The encoder 21 is, as discussed with reference to FIG.
Generate 4 symbols from input bits. The two uncoded input bits are paired with the two coded bits from encoder 21 to form two 4-symbol groups that are provided to multiplexer 22. Multiplexer 22 continuously provides the 16-symbol modulator 23 with four groups of symbols. To generate two 16PSK signals for each 7-bit input, modulator 23
The hex number is mapped to a 16PSK signal.

【0029】PSK信号が単位サークル上に位置付けさ
れることを仮定すると,平行遷移間の最小二乗ユークリ
ッド距離は2.00である。16PSK位相への4集合
の仮定された写像のため,前の例に与えられたそれに類
似の論旨により,トレリス符合は少なくとも5(2
sin (11.25°))2 =0.761の自由二乗ユー
クリッド距離を有する。もしも,その自由ハミング距離
が少なくとも14である,符号化率3/4パンクチャド
符合が使用されるならば,それから,14(2si
n (11.25°))2 >2であるから,平行遷移が支配
する。
Assuming that the PSK signal is located on a unit circle, the least square Euclidean distance between parallel transitions is 2.00. Due to the similarity to that given in the previous example, the trellis code is at least 5 * (2 *
sin (11.25 °)) 2 = 0.761 free squared Euclidean distance. If a rate 3/4 punctured code whose free Hamming distance is at least 14 is used, then 14 * (2 * si
n (11.25 °)) 2 > 2, so the parallel transition dominates.

【0030】図4の符号化回路は3つの8PSK信号へ
8入力ビットを写像する。3つの信号線i1,i2 及びi3と
符号化回路への5線(i4,i5,i6,i7及びi8) の束がある。
5線(i4,i5,i6,i7及びi8) の束はパンクチャド符号化率
1/2畳み込み符合器31に供給される。該パンクチャ
リングは,入力i4により,両出力が畳み込み符合器から
得られ(aとbと示されている),入力i5により,第一
の出力のみが得られ(cと示されている),入力i6によ
り,第二の出力が得られ(dと示されている),入力i7
により,再び第一の出力のみが得られ(eと示されてい
る),そして入力i8により,第二の出力のみが得られる
(fと示されている),ようなパンクチャリングであ
る。3本の線i1,i2 及びi3は”未符号化“2元デイジッ
トを搬送すると言われるが,5本の線i4,i5,i6,i7 及び
i8は”符号化“2元デイジットを搬送すると言われる。
The encoding circuit of FIG. 4 maps eight input bits to three 8PSK signals. There is a bundle of three signal lines i1, i2 and i3 and five lines (i4, i5, i6, i7 and i8) to the coding circuit.
The bundle of five lines (i4, i5, i6, i7 and i8) is supplied to a punctured code rate 1/2 convolutional encoder 31. The puncturing consists in that, with an input i4, both outputs are obtained from the convolutional encoder (indicated by a and b), by an input i5 only a first output is obtained (indicated by c) The input i6 provides a second output (denoted as d) and the input i7
Again yields only the first output (denoted as e), and the input i8 yields only the second output (denoted as f). The three lines i1, i2 and i3 are said to carry "uncoded" binary digits, but the five lines i4, i5, i6, i7 and
i8 is said to carry "coded" binary digits.

【0031】6つの2元デイジットa,b,c,d,e
及びfは,9本の線上で9つの2元デイジットを出力と
して生起するように示されたやり方で未符号化2元デイ
ジットとともに群にされる。それらの線は,各々3本の
線((i1,a,b),(i2,c,d),及び(i3,e,f))よりなる3束に
分けられる。それらの束は,マルチプレクサ32に接続
され,連続的に8元変調器33へそれらの線によりデー
タを供する。各束における3ビットは,3ビット八進法
数(octal number)と考えられ,ここにおけるi1,i2 及び
i3 とラベルが付けられたビットは3ビット数(3-bit n
umbers) の各々における最大有効ビットである。各八進
法数は,トレリス符号化変調器が各8ビット入力のため
の3つの8−PSK信号を生成するように,一つの8−
PSK信号へ写像される。該符合は8−PSK変調のた
めの8/9トレリス符合と呼ばれる。未符号化8−PS
Kが3ビット/Hzで情報を伝送できることを仮定する
と,この符合は2.67ビット/Hzで情報を伝送す
る。
Six binary digits a, b, c, d, e
And f are grouped together with uncoded binary digits in the manner shown to produce nine binary digits as output on nine lines. These lines are divided into three bundles each consisting of three lines ((i1, a, b), (i2, c, d), and (i3, e, f)). The bundles are connected to a multiplexer 32 and continuously feed the data to the octal modulator 33 by way of those lines. The three bits in each bundle are considered to be a three-bit octal number, where i1, i2 and
The bit labeled i3 is a 3-bit number (3-bit n
umbers). Each octal number is one 8-bit signal such that the trellis coded modulator generates three 8-PSK signals for each 8-bit input.
Maps to a PSK signal. The code is called an 8/9 trellis code for 8-PSK modulation. Uncoded 8-PS
Assuming that K can transmit information at 3 bits / Hz, this code transmits information at 2.67 bits / Hz.

【0032】各伝送位相のために,受信機は受信波を処
理し,そして”I“と”Q“により示された一対の実数
(又は一つの複素数)を出力する。それらの複素数(3
伝送位相のための受信機出力に対応する)はそれからト
レリス符合のための復号器への入力として使用される。
この復号器は,パンクチャド符号化率1/2畳み込み符
合に整合されたビタビ復号器,エンジンとして使用する
ことが仮定される。ビタビ復号器が動作するトレリスの
枝は,対(a,b),(c,x),(x,d),(e,x) 及び (x,f)によりラ
ベル付けされる。ここで,xは消失(erasure) 記号を示
している。このように,ビタビ復号化の前に,(a,b),
(c,x),(x,d),(e,x) 又は (x,f)値の各々の適当な枝メト
リックを計算しなければならない。すなわち,最初の一
対の複素数が,(a,b) のための4枝メトリックを得るた
めに使用される。次の一対の複素数は,(c,x) 及び(x,
d) のための2枝メトリックを得るために使用され,次
の一対の複素数は,(e,x) 及び(x,f) のための2枝メト
リックを得るために使用され,それから該処理は繰り返
される。再び,Q1875チップのケースに関して,外
部的に生成された枝メトリックは復号器により利用され
ることができることが仮定され,又は望ましい枝メトリ
ックを与えるためにそれらの入力を前もって歪ませ得る
ことが仮定される。
For each transmission phase, the receiver processes the received wave and outputs a pair of real numbers (or one complex number) indicated by "I" and "Q". Those complex numbers (3
(Corresponding to the receiver output for the transmission phase) is then used as input to the decoder for trellis coding.
This decoder is assumed to be used as a Viterbi decoder and engine matched to a punctured code rate 1/2 convolutional code. The branches of the trellis on which the Viterbi decoder operates are labeled by pairs (a, b), (c, x), (x, d), (e, x) and (x, f). Here, x indicates an erasure symbol. Thus, before Viterbi decoding, (a, b),
The appropriate branch metric for each of the (c, x), (x, d), (e, x) or (x, f) values must be calculated. That is, the first pair of complex numbers is used to obtain a four-branch metric for (a, b). The next pair of complex numbers are (c, x) and (x,
d) is used to obtain a two-branch metric for, and the next pair of complex numbers is used to obtain a two-branch metric for (e, x) and (x, f), then the process is Repeated. Again, for the case of the Q1875 chip, it is assumed that the externally generated branch metrics can be utilized by the decoder, or that their inputs can be pre-distorted to provide the desired branch metrics. You.

【0033】復号化アルゴリズム中のこの点で,どの枝
がビタビ復号器により選択されるかが知られていないこ
とから,未符号化デイジットのための最善値を選び取る
ことを要求された情報を蓄積しなければならない。この
情報を蓄積するための方法は幾つかある。最も明白な方
法は,二つの(I,Q)対を蓄積することである。さら
に効果的な蓄積方法は,各(I,Q)対のために,(j-
1) (360°/16)< tan-1(Q/I) <j (360°/16)であるた
めの jの値を決定することである。これは各(I,Q)
対に4ビットを要求する。”j “の値は”セクタ−情報
“として引用される。”j“の三つの値と(a,b),(c,d)
又は(e,f) の値を与えると,未符号化2元ディジットの
ための最善の選択を決定することができる。それからビ
タビ復号器は通常の方法で符号化率1/2符合のトレリ
スにより最善のパス(path)を選択するために動作する。
この復号器の出力は線i3,i4,i5,i6,i7及びi8上で見積も
られたビットである。このビットストリウムは,それか
らトレリスにより最善のパスに対応する連続 (a,b,c,d,
e,f)の最善の推定値を作るために再符号化される。前に
述べたように,セクター情報と一緒のこの情報は未符号
化ビットストリウムを与えるに充分である。
At this point in the decoding algorithm, since it is not known which branch is selected by the Viterbi decoder, the information required to select the best value for the uncoded digits is obtained. Must accumulate. There are several ways to store this information. The most obvious way is to store two (I, Q) pairs. A more effective storage method is (j-j) for each (I, Q) pair.
1) To determine the value of j so that (360 ° / 16) <tan -1 (Q / I) <j (360 ° / 16). This is for each (I, Q)
Requires 4 bits per pair. The value of "j" is referred to as "sector-information." Three values of "j" and (a, b), (c, d)
Or, given the value of (e, f), the best choice for uncoded binary digits can be determined. The Viterbi decoder then operates in the usual way to select the best path with a rate 1/2 code trellis.
The output of this decoder is the bits estimated on lines i3, i4, i5, i6, i7 and i8. This bit strium is then trellised into the sequence (a, b, c, d,
e, f) is re-encoded to make the best estimate. As mentioned earlier, this information along with the sector information is sufficient to provide an uncoded bit stream.

【0034】PSK信号が単位サークル(circle)上に位
置づけられていることを仮定すると,平行遷移間の最小
二乗ユークリッド距離は4.0である。使用された符号
化率5/6パンクチャド符合は自由ハミング距離4を有
することから,トレリス符合は少なくとも4(2
in (22.5°))2 =2.343の自由二乗ユークリ
ッド距離を有する。もしも自由ハミング距離が少なくと
も7である,符号化率3/4パンクチャド符合が使用さ
れると,それから平行遷移が支配する。
Assuming that the PSK signal is located on a unit circle, the least square Euclidean distance between parallel transitions is 4.0. Since the code rate 5/6 punctured code used has a free Hamming distance of 4, the trellis code must be at least 4 * (2 * s).
in (22.5 °) 2 = 2.343. If a rate 3/4 punctured code with a free Hamming distance of at least 7 is used, then the parallel transition dominates.

【0035】図5を参照して,符号化率11/12パン
クチャドトレリス符合の操作は図5に示されたような群
を伴う符号化率8/9パンクチャド符合に類似してい
る。この符合器の操作は今12入力ビットを伴う図4の
復号器のためのそれに類似する。符合器41は図4を参
照して論旨されたように5入力ビットから6記号を生成
する。二つの未符号化入力ビットが符合器21からの二
つの符号化ビットとともに対とされ,マルチプレクサ4
2に供される3つの4記号を形成する。マルチプレクサ
42は16元変調器43に連続して4記号群を供する。
各6数は,変調器23が各11ビット入力のための3つ
の16−PSK信号を生成するように,16−PSK信
号へ写像される。
Referring to FIG. 5, the operation of a code rate 11/12 punctured trellis code is similar to a code rate 8/9 punctured code with groups as shown in FIG. The operation of this encoder is similar to that for the decoder of FIG. 4 now with 12 input bits. Encoder 41 produces six symbols from the five input bits as discussed with reference to FIG. The two uncoded input bits are paired with the two coded bits from encoder 21 and
Form three four symbols that are subjected to two. Multiplexer 42 provides the 16 symbol modulator 43 with four consecutive symbols.
Each six number is mapped to a 16-PSK signal such that modulator 23 generates three 16-PSK signals for each 11-bit input.

【0036】PSK信号が単位サークル(circle)上に位
置づけられていると仮定すると,平行遷移間の最小二乗
ユークリッド距離は2.00である。使用された符号化
率5/6パンクチャド符合は自由ハミング距離4を有す
ることから,トレリス符合は少なくとも4(2si
n (11.25°))2 =0.609の自由二乗ユークリ
ッド距離を有する。もしも,その自由ハミング距離が少
なくとも14である,符号化率5/6パンクチャド符合
が使用されるならば,それから,平行遷移が支配する。
Assuming that the PSK signal is located on a unit circle, the least square Euclidean distance between parallel transitions is 2.00. Since the coding rate 5/6 punctured code used has a free Hamming distance of 4, the trellis code must be at least 4 * (2 * si
n (11.25 °)) 2 = 0.609. If a code rate 5/6 punctured code is used, whose free Hamming distance is at least 14, then the parallel transition dominates.

【0037】前セクションで記述された8−PSK及び
16−PSKのための例は,パンクチャド2元符号化率
1/2畳み込み符合器,及びその基本的ビルデイングブ
ロック(building bl0ck)として整合されたビタビ復号器
を使用する。しかし,基本的アプローチは,いずれのパ
ンクチャド符号畳み込み符号といずれかの変調スキーム
とともに利用される。いずれかのパンクチャド畳み込み
符号に基く2k 元PSK変調(k>3)のためのトレリス
符号を構成する仕方は,下記にせつめいされる。高符号
化率の符号が基本的な関心事であることから,該説明は
符号化率(km−1)/kmのトレリス符号の構成にの
み関する。ここでmは2より大きい整数である。
The examples for 8-PSK and 16-PSK described in the previous section were aligned as a punctured binary code rate 1/2 convolutional encoder and its basic building block (building bl0ck). Use a Viterbi decoder. However, the basic approach is used with any punctured code convolutional code and any modulation scheme. How to construct a trellis code for 2 k-ary PSK modulation (k> 3) based on any punctured convolutional code is described below. Since high code rate codes are a fundamental concern, the description only concerns the construction of code rate (km-1) / km trellis codes. Here, m is an integer greater than 2.

【0038】2k 元を越える符号化率(km-1)/km のPS
K変調のトレリス符号は,2k 元PSK変調からm記号
へ(km-1)2元デイジットを符号化する。もしも各2k
記号のために一つの未符号化2元デイジットが使用され
ると,m未符号化入力と((km-1)-m)=((k-1)m-1)符号化
入力の合計となる。これは符号化率((k-1)m-1)/(k-1)m
にパンクチャドされた畳み込み符号を使用するひとを意
味する。2元畳み込み符合器の(k-1)m出力は,m群に分
散される。m群の各群は (k-1)2元デイジットを有す
る。各群からの(k-1) 2元デイジットは一つの未符号化
デイジットと(kデイジットの最大有効数字である未符
号化デイジットと)結合される。その結果はmの束であ
り,それからそれはm2k 元記号に写像される。未符号
化デイジットはトレリス符合のための復号器トレリスに
おいて平行遷移を表すことから,平行遷移間の最小二乗
ユークリッド距離は4に等しくなる(PSK信号は単位
サークル上に等しく並べられ,そして該最大有効数字に
おいてのみ異なるその信号が該サークルの直径上にある
ことを仮定する)。もしも,符号化率((k-1)m-1)/(k-1)
m のパンクチャド畳み込み符合が自由ハミング距離d1
を有するならば,トレリス符合の自由二乗ユークリッド
距離は4とd1(2sin(360°/ 2k+1 ))2の最小数
に等しい。
The coding rate exceeding 2 k source (km-1) / km of PS
The K-modulation trellis code encodes (km-1) binary digits from 2 k-ary PSK modulation to m symbols. If one uncoded binary digit is used for each 2 k-ary symbol, then m uncoded inputs and ((km-1) -m) = ((k-1) m-1) code It is the sum of the conversion inputs. This is the coding rate ((k-1) m-1) / (k-1) m
Means a person using a punctured convolutional code. The (k-1) m outputs of the binary convolutional encoder are distributed to m groups. Each of the m groups has (k-1) binary digits. The (k-1) binary digits from each group are combined with one uncoded digit (with the unsigned digit being the k most significant digit). The result is a bundle of m, which is then mapped to m2 k-ary symbols. Since the uncoded digits represent parallel transitions in the decoder trellis for the trellis code, the least squares Euclidean distance between the parallel transitions is equal to 4 (PSK signals are equally aligned on the unit circle and the maximum effective Assume that the signal, which differs only in numbers, is on the diameter of the circle). If the coding rate ((k-1) m-1) / (k-1)
m punctured convolutional code is free hamming distance d1
, The free squared Euclidean distance of the trellis code is equal to 4 and the minimum number of d1 (2 * sin (360 ° / 2k + 1 )) 2 .

【0039】しかし,二つの未符号化2元ディジットが
m2k 元記号の各々のために使用されることを考えよ。
それから,2m 符号化入力と((km−1)-2m)=((k-2)m-
1)符号化入力の合計があるであろう。これは符号化率
((k-2)m-1)/(k-2)m にパンクチャドされた畳み込み符合
を使用することを意味する。2元畳み込み符合器の(k-
2)m出力はm群に分散される。m群の各群は(k-2) 2元
デイジットを有している。各群からの(k-2) 2元デイジ
ットは,K2元デジットの束を形成するために二つの未
符号化デイジットと(Kディジットの二つの最大有効数
である未符号化ディジットと)結合される。その結果は
mの束であり,それはそれからm2k 元記号に写像され
る。未符号化ディジットがトレリス符合のための復号器
トレリスにおいて平行遷移を表すことから,平行遷移間
の最小二乗ユークリッド距離は2に等しくなる(PSK
信号は単位サークル上に等しく並べられ,そして二つの
最大有効数の中でのみ異なるその信号が90°又は18
0°のいずれかにより分離されていることを仮定す
る)。もしも,符号化率((k-2)m-1/(k-2)mのパンクチャ
ド畳み込み符合が自由ハミング距離d2 を有するなら
ば,それからトレリス符合の自由二乗ユークリッド距離
は2とd2 ( 2sin(360°/ 2k+1 ))2 の最小数に
等しい。
However, consider that two uncoded binary digits are used for each of the m2 k-ary symbols.
Then, 2m coded input and ((km-1) -2m) = ((k-2) m-
1) There will be a sum of the coded inputs. This is the coding rate
This means using a punctured convolutional code for ((k-2) m-1) / (k-2) m. Binary convolutional encoder (k-
2) m outputs are distributed to m groups. Each of the m groups has (k-2) binary digits. The (k-2) binary digits from each group are combined with the two uncoded digits (with the two most significant unsigned digits of the K digits) to form a bundle of K binary digits. You. The result is a bundle of m, which is then mapped to m2 k-ary symbols. Since the uncoded digits represent parallel transitions in the decoder trellis for the trellis code, the least square Euclidean distance between the parallel transitions is equal to 2 (PSK
The signals are arranged equally on the unit circle, and the signals differing only within the two largest effective numbers are 90 ° or 18 °.
Assume that they are separated by any of 0 °). If the coding rate ((k-2) m- 1 / (k-2) if m punctured convolutional sign of having a free Hamming distance d2, then the free squared Euclidean distance of the trellis signs 2 and d 2 ( 2 * sin (360 ° / 2 k + 1 )) Equal to the minimum number of 2 .

【0040】m2k 元記号の各々のために3以上の未符
号化ビットを有することが間が考え付かれる。最大自由
二乗ユークリッド距離と一緒にトレリス符合を得ること
の基礎の上で単に2k 元記号当たりの未符号化ビットの
数が選択されるべきであることが考えられる。しかし,
k 元記号当たりの未符号化ビットの数の選択は,ま
た,単一チップ実施における最大伝送速度に影響する。
例えば,P未符号化ビットがm2k 元記号の各々のため
に使用され,その結果,符号化率((k-p)m-1)/(k-p)m パ
ンクチャド畳み込み符合が要求される,ことを仮定せ
よ。この符合は符号化率1/2畳み込み符合をパンクチ
ャリングすることにより形成されることを仮定せよ。こ
こでパンクチャリングは,符合器から一対の出力が得ら
れ,そして次の(k-P)m-2入力のための二つの出力の一つ
がパンクチャされる,様なパンクチャリングである。も
しも,このパンクチャド符合を実施するチップが20メ
ガビット/秒の最大情報速度で動作することができるな
らば,トレリス符合を実施する単一チップは20km
/((k-p)-1)メガビット/秒の最大情報速度で動作するこ
とができる。p=1が単一チップ実施のための最大情報
速度を与えるように,この最大速度はpの単調減少関数
である,ことに留意せよ。
It can be envisaged to have more than two uncoded bits for each of the m2 k elementary symbols. It is conceivable that simply on the basis of obtaining a trellis code together with the maximum free square Euclidean distance, the number of uncoded bits per 2 k elementary symbol should be chosen. However,
The choice of the number of uncoded bits per 2 k source symbol also affects the maximum transmission rate in a single-chip implementation.
For example, assume that P uncoded bits are used for each of the m2 k elementary symbols, so that a code rate ((kp) m-1) / (kp) m punctured convolutional code is required. Assume. Assume that this code is formed by puncturing a rate 1/2 convolutional code. Here, puncturing is such that one pair of outputs is obtained from the encoder and one of the two outputs for the next (kP) m-2 input is punctured. If the chip implementing this punctured code can operate at a maximum information rate of 20 Mbit / s, then a single chip implementing the trellis code would be 20 * km
It can operate at a maximum information rate of / ((kp) -1) megabits / second. Note that this maximum rate is a monotonically decreasing function of p, so that p = 1 gives the maximum information rate for a single-chip implementation.

【0041】典型的な実施例についての詳細な説明で
は,受信機は伝送された搬送波の位相の完全な知識を有
していることを最後まで仮定した。改善された実施にお
いて,この仮定を緩めることができる手段が説明され
る。議論は例1(8−PSK変調のための符号化率5/
6トレリス符合)で与えられた符合に焦点が合わせられ
るが,該技術は説明中で記述されたいずれかの符合のた
めに使用され得る。
In the detailed description of the exemplary embodiment, it has been assumed to the end that the receiver has complete knowledge of the phase of the transmitted carrier. Means can be described that can relax this assumption in an improved implementation. The discussion is in Example 1 (code rate 5 / for 8-PSK modulation).
(6 trellis codes), but the technique can be used for any of the codes described in the description.

【0042】8−PSK変調のための写像は:0°=0
00,45°=001,90°=010,135°=0
11,180°=100,225°=101,270°
=110,315°=111,であったことを想起せ
よ。45°,135°,225°及び315°の位相シ
フトのために,正確に二つの最小有効数の一つがコンプ
リメントされる(complemented)。該効果は,あたかも2
元ディジットが誤り率50%で2元対称通信路により伝
送されたかのようである。それらのディジットを復号す
ることを試みるビタビ復号器は,全てのそのパスメトリ
ックの非常に急速な成長を見るであろう。それらのパス
メトリックは,それらがあまりにも大きいときはいつで
も,正規化されねばならない故に,該効果は,検波され
得るこの正規化の周波数を大きく増加させることであ
る。これが発生するときはいつでも,位相基準は45°
増加又は減少され得る。
The mapping for 8-PSK modulation is: 0 ° = 0
00, 45 ° = 001, 90 ° = 010, 135 ° = 0
11,180 ° = 100,225 ° = 101,270 °
Recall that = 110, 315 ° = 111. For a phase shift of 45 °, 135 °, 225 ° and 315 °, exactly one of the two least significant numbers is complemented. The effect is as if 2
It is as if the original digits were transmitted over a binary symmetric channel with an error rate of 50%. A Viterbi decoder trying to decode those digits will see a very rapid growth of all its path metrics. The effect is to greatly increase the frequency of this normalization, which can be detected, since their path metrics must be normalized whenever they are too large. Whenever this occurs, the phase reference is 45 °
It can be increased or decreased.

【0043】しかし,90°,180°,及び270°
の位相アンビギュイテイ(ambiguities) のケースにおい
て,仮定された写像に関して,位相シフトのこのセット
はコンプリメントされた二つの最小有効数の両者のいず
れかになるか,又はコンプリメントされた二つの最大有
効数のいずにもならない。符号化率1/2,拘束長7,
(デ−フアクト標準)畳み込み符合は,符合語のコンプ
リメントが符合語であるという特性を有している。この
ように,他の誤りが存在しない中で,もしも二つの最小
有効数の両者がコンプリメントされるならば,畳み込み
符合のためのビタビ復号器は正しい情報数列のコンプリ
メントを生起するであろう。このように,もしも畳み込
み復号器への当初の入力が1/(1+D)(mod2)
を使用して微分的に(differentially)符号化されるなら
ば,それから受信機での微分的な復号の後に,符号化ビ
ットのための正しい情報数列が得られるであろう。未符
号化ビット(すなわち,位相写像における最大有効数)
の課題が残る。
However, 90 °, 180 °, and 270 °
In the case of the phase ambiguities of, for the hypothesized mapping, this set of phase shifts will be either one of the two least significant complements, or the two most significant complements It doesn't matter. Coding rate 1/2, constraint length 7,
(Defact standard) Convolutional codes have the property that the complement of a codeword is a codeword. Thus, in the absence of other errors, if both of the two least significant numbers are complemented, a Viterbi decoder for convolutional code will produce the correct information sequence complement. . Thus, if the initial input to the convolutional decoder is 1 / (1 + D) (mod2)
If differentially coded using, then, after differential decoding at the receiver, the correct sequence of information for the coded bits will be obtained. Uncoded bits (ie, the largest significant number in the phase mapping)
Challenges remain.

【0044】位相シフト90°,180°及び270°
よりなるセットのために,もしも2元ベクトルがそれら
のミドルビットが0か1かによって,2セットに分割さ
れるならば,それから各セットにおいて,最大有効数は
コンプリメントされるか,されないかである。これは,
制御ビットが写像中でミドルビットである未符号化ビッ
トのための制御された微分復号器を使用することを示唆
する。そのような制御された微分復号器が図6に示され
ている。この符合器に関するより詳細及びトレリス符号
化変調におけるその応用は,本発明の譲受人に譲渡され
た,1991年5月3日出願の米国特許出願第07/6
95,397で,1993年8月3日に,米国特許第
5,233,630号で特許された.名称”トレリス符
号化変調データにおける位相アンビギュイティを改善す
る方法及び装置“,に開示されている。 図6を参照し
て,符合器50の入出力は2元ストリウム(a binary st
ream) である。もしも制御信号が1(0)であれば,入
力はマルチプレクサ51により上部(下部)微分符合器
52(53)に直接向けられ,上部(下部)微分符合器
52(53)から出力がマルチプレクサ54により得ら
れる。制御された微分復号器は,その1/(1+D)回
路が(1+D)回路に置き換えられることを除いて同じ
形態を有している。
Phase shift 90 °, 180 ° and 270 °
For a set consisting of two vectors, if the binary vector is divided into two sets according to whether their middle bits are 0 or 1, then in each set the maximum significant number is complemented or not is there. this is,
It suggests that the control bits use a controlled differential decoder for uncoded bits that are middle bits in the mapping. Such a controlled differential decoder is shown in FIG. More details on this encoder and its application in trellis coded modulation can be found in US patent application Ser. No. 07/6, filed May 3, 1991, assigned to the assignee of the present invention.
No. 95,397, issued Aug. 3, 1993 in U.S. Pat. No. 5,233,630. The title "Method and apparatus for improving phase ambiguity in trellis coded modulation data" is disclosed. Referring to FIG. 6, the input / output of encoder 50 is a binary stirrer.
ream). If the control signal is 1 (0), the input is directed directly to the upper (lower) differential encoder 52 (53) by the multiplexer 51, and the output from the upper (lower) differential encoder 52 (53) is output by the multiplexer 54. can get. The controlled differential decoder has the same form except that the 1 / (1 + D) circuit is replaced by a (1 + D) circuit.

【0045】図7及び8を参照して,符号化率5/6の
8元PSKシステムのための符合器及び復号器が示され
ている。図7において,情報ビットi1 ,i2,i3,i4
及びi5 が符合器67への入力で利用可能であると仮定
する。図に示したように,i1 は制御された微分復号器
63への入力であり,i2 は制御された微分復号器64
への入力であり,そしてi3,i4 及びi5 は1/(1+
D)への入力である。入力i3,i4 及びi5 は,従来技
術で良く知られている1/(1+D)微分復号器のため
の通常の態様における出力j3,j4 及びj5 を生起す
る。入力の点からこの微分符合器の出力を記述する方程
式が下記方程式(1)により与えられる。
Referring to FIGS. 7 and 8, there is shown an encoder and decoder for a 5/6 code rate PSK system. In FIG. 7, information bits i1, i2, i3, i4
And i5 are available at the input to the encoder 67. As shown, i1 is the input to the controlled differential decoder 63 and i2 is the controlled differential decoder 64.
And i3, i4 and i5 are 1 / (1+
D). Inputs i3, i4 and i5 produce outputs j3, j4 and j5 in a conventional manner for a 1 / (1 + D) differential decoder well known in the art. An equation describing the output of this differential encoder in terms of input is given by equation (1) below.

【数1】 入力j3 は一対の出力a,bを生起する符号化率3/4
パンクチャド畳み込み符合器62に入力される。一対の
出力(a,b)は8位相の一つへ写像されるために制御
された微分符合器63の出力j1 とともに束ねられる。
これはマルチプレクサ65が8元変調器66へ束(j1,
a,b)を通過させる時に生じる。
(Equation 1) The input j3 is a coding rate 3/4 which produces a pair of outputs a and b.
It is input to a punctured convolutional encoder 62. The pair of outputs (a, b) are bundled together with the output j1 of the controlled differential encoder 63 to be mapped to one of the eight phases.
This is because the multiplexer 65 bundles (j1,
a, b).

【0046】我々は今,出力j1 が制御された微分符合
器63によりどの様にして作られたかを説明する。線a
上の信号は,図6に示された制御された微分符合器50
への制御信号である。この例において,マルチプレクサ
51に入る”INPUT“とラベル付けされた線上での
この回路への入力は情報ビットi1 である。もしも制御
ビットが0に等しい場合には,入力i1 はマルチプレク
サ51により52と付記された上部微分符合器回路に向
けられる。そして,マルチプレクサ54は上部微分符合
器52の出力を出力線に向け,j1 を形成する。もしも
制御ビットが1に等しい場合には,入力i1 はマルチプ
レクサ51により下部微分符合器53に向けられ,そし
て出力マルチプレクサ54は下部微分符合器53の出力
を出力線に向け,j1 を形成する。二つの微分符合器5
2と53の入出力は上述したのと同じである。
We now explain how the output j1 is produced by the controlled differential encoder 63. Line a
The upper signal is a controlled differential encoder 50 shown in FIG.
Control signal. In this example, the input to this circuit on the line labeled "INPUT" entering multiplexer 51 is information bit i1. If the control bit is equal to zero, input i1 is directed by multiplexer 51 to the upper differential encoder circuit labeled 52. Multiplexer 54 then directs the output of upper differential encoder 52 to the output line to form j1. If the control bit is equal to one, input i1 is directed by multiplexer 51 to lower differential encoder 53, and output multiplexer 54 directs the output of lower differential encoder 53 to the output line, forming j1. Two differential encoders 5
The inputs and outputs of 2 and 53 are the same as described above.

【0047】我々は符号化率3/4パンクチャド畳み込
み符合器62に次の入力j4 を加える。前に説明したよ
に,これは対(c,x)を形成する。ここでcは62の
出力の一つを示し,xは,このビットが抑圧されている
故に示されていないところのパンクチャドビットを示し
ている。符号化率3/4パンクチャド畳み込み符合器6
2への次の入力j5 は出力(x,d)を形成する。ここ
でdは62の出力の一つとして示されており,xは,抑
圧されている故えに符合器62の出力の一つとして示さ
れていない他のパンクチャドビットである。対(c,
d)は制御された微分符合器64の出力j2 とともに今
や束ねられ,8位相の他の一つに写像される。これはマ
ルチプレクサ65が束(j2,a,b)を8元変調器66
に通過させる時に起こる。
We add the following input j4 to the code rate 3/4 punctured convolutional encoder 62: This forms a pair (c, x), as explained earlier. Here, c indicates one of the outputs of 62, and x indicates a punctured bit not shown because this bit is suppressed. Coding rate 3/4 punctured convolutional encoder 6
The next input j5 to 2 forms the output (x, d). Here, d is shown as one of the outputs of 62 and x is another punctured bit that is suppressed and thus not shown as one of the outputs of encoder 62. The pair (c,
d) is now bundled with the output j2 of the controlled differential encoder 64 and mapped to the other of the eight phases. This is because the multiplexer 65 converts the bundle (j2, a, b) into an octal modulator 66.
Occurs when passing through.

【0048】出力j2 は制御された微分符合器64によ
り下記の態様で形成される。線”a“上の信号は今や図
6に示された回路50の他のコピーである回路への制御
入力である。この例において,この回路への入力(装置
51に向かう右向きの矢印としてしめされている)は情
報ビットi2 である。もしも制御ビット”c“が”0
“に等しい場合には,入力i1 はマルチプレクサ51に
より上部微分符合器52に向けられ,そして出力マルチ
プレクサ54は上部微分符合器52の出力を出力線に向
け,j2 を形成する。もしも制御ビット”c“が”1
“に等しい場合には,入力i1 はマルチプレクサ51に
より下部微分符合器53に向けられ,そして出力マルチ
プレクサ54は下部微分符合器53の出力を出力線に向
け,j2 を形成する。二つの微分符合器の入出力に関す
る方程式は前に記述したと同じである。 図8はここで
議論されるタイプのトレリス符号化変調のための典型的
な復号器を示している。説明の目的のために,図8の典
型的な復号器は符号化率5/6パンクチャドトレリス符
合のための復号化8−PSK変調データのために配列さ
れている。しかし,他の符号化率及び変調タイプがそこ
から容易に演繹され得ることが理解されるべきである。
The output j2 is formed by the controlled differential encoder 64 in the following manner. The signal on line "a" is the control input to a circuit which is now another copy of circuit 50 shown in FIG. In this example, the input to this circuit (shown as a right-pointing arrow toward device 51) is information bit i2. If the control bit "c" is "0"
If it is equal to, input i1 is directed by multiplexer 51 to upper differential encoder 52, and output multiplexer 54 directs the output of upper differential encoder 52 to the output line, forming j2. If control bit "c" “GA” 1
If it is equal to "", the input i1 is directed by the multiplexer 51 to the lower differential encoder 53 and the output multiplexer 54 directs the output of the lower differential encoder 53 to the output line, forming j2. The equations for the input and output of are the same as described previously.Figure 8 shows a typical decoder for trellis coded modulation of the type discussed herein. 8 exemplary decoders are arranged for decoded 8-PSK modulated data for a rate 5/6 punctured trellis code, but other code rates and modulation types can be easily derived therefrom. It should be understood that

【0049】図8における復号器は,付加的な未符号化
ビツトのための付加的な回路を持つQ1875チップの
中に組み込まれたトレリス復号器の増設部分(extensio
n) である。図8において,8元PSK復調器71はI
とQの二組の位相データ,例(I1,Q1)と(I2,Q2),
を供し,5/6符号化データのために各受信した符号化
群のための一つである。(I1,Q1)と(I2,Q2)の両例
は,IとQ位相データよりなる各組と関連してメトリッ
クスを計算するためのメトリック計算機73に供され
る。計算された枝メトリックはデータビットj3,j4,及
びj5 の推定を形成するためのビタビ復号器72に供さ
れる。該ビットj3,j4,及びj5 は,ビットi3,i4 及
びi5 の推定を形成するために,微分復号器82((1
+D)の機能を有している)により供給される。
The decoder in FIG. 8 is an extension of a trellis decoder built into a Q1875 chip with additional circuitry for additional uncoded bits.
n). In FIG. 8, an 8-ary PSK demodulator 71 has I
And Q, two sets of phase data, eg (I1, Q1) and (I2, Q2),
And one for each received encoded group for 5/6 encoded data. Both examples (I1, Q1) and (I2, Q2) are provided to a metric calculator 73 for calculating metrics associated with each set of I and Q phase data. The calculated branch metrics are provided to a Viterbi decoder 72 for forming an estimate of the data bits j3, j4, and j5. The bits j3, j4 and j5 are used to form an estimate of the bits i3, i4 and i5 by the differential decoder 82 ((1
+ D).

【0050】該(I1,Q1)と(I2,Q2)の例は,それぞ
れセクター計算機75と79に供され,そこで該信号の
受信位相に対応する3ビットセクターが形成される。そ
れらのセクター値は伝送位相を表すための値の硬判定(h
ard decison)推定である。それらの値はそれぞれバッフ
ア76と80に供され,そしてそれからロジック77と
78に供される。
The examples of (I1, Q1) and (I2, Q2) are supplied to sector calculators 75 and 79, respectively, where a 3-bit sector corresponding to the reception phase of the signal is formed. These sector values are hard decisions (h
ard decison) is an estimate. The values are provided to buffers 76 and 80, respectively, and then to logic 77 and 78.

【0051】ビタビ復号器72の出力にビットj3,j4
及びj5 をリターンすることは,また,それらビットが
伝送のために符号化されたと同一態様で再−符号化する
ための畳み込み符号器74に供される。j3 の推定は,
一対の出力(a,b)を形成する,符号化率3/4パン
クチャド畳み込み符合器74に加えられる。線”a“上
の信号は,図9において100として示された制御され
た微分復号器78への制御ビットである。線105上の
この回路への入力は,j1 の推定である。もしも制御ビ
ット”a“が0に等しい場合は,該入力j1 はマルチプ
レクサ101により上部(1+D)微分復号器102に
向けられ,そして出力マルチプレクサ104は上部(1
+D)微分復号器102の出力を出力線106に向け,
Iの推定を形成する。もしも制御ビットが1に等しい場
合,入力j1 はマルチプレクサ101により下部(1+
D)微分復号器103に向けられ,そして出力マルチプ
レクサ104は下部(1+D)微分復号器103の出力
を出力線106に向け,I1 の推定を形成する。
Bits j3 and j4 are output to the output of the Viterbi decoder 72.
And j5 are also provided to a convolutional encoder 74 for re-encoding the bits in the same manner as they were encoded for transmission. The estimation of j3 is
It is applied to a rate 3/4 punctured convolutional encoder 74, which forms a pair of outputs (a, b). The signal on line "a" is a control bit to the controlled differential decoder 78, shown as 100 in FIG. The input to this circuit on line 105 is an estimate of j1. If the control bit "a" is equal to 0, the input j1 is directed by multiplexer 101 to the upper (1 + D) differential decoder 102 and the output multiplexer 104 is switched to the upper (1
+ D) directs the output of differential decoder 102 to output line 106,
Form an estimate of I. If the control bit is equal to one, the input j1 is lower (1+
D) is directed to differential decoder 103, and output multiplexer 104 directs the output of lower (1 + D) differential decoder 103 to output line 106, forming an estimate of I1.

【0052】二つの(1+D)微分復号器の入出力に関
する方程式は,
The equations for the inputs and outputs of the two (1 + D) differential decoders are:

【数2】 我々は,次に符号化率3/4パンクチャド畳み込み符合
器74へj4 の推定を入力しなければならない。上述し
たよに,これはつて(c,x)を生起するここでcは7
4の出力の一つを示し,xは,このビットが抑圧される
故に図示されていないところのパンクチャドビットを表
す。符号化率3/4畳み込み符合器74への次の入力は
j5 の推定である。これは出力(x,d)を生起する。
ここでdは74の出力の一つとして示されており,xは
抑圧された他のパンクチャドビットであり,それ故に示
されていない。制御された微分復号器83k出力j2 は
j1 が制御された微分復号器78により生起されるのと
類似の態様で生起されるが,制御ビットは今や線c上の
ビットである。
(Equation 2) We must then input the estimate of j4 to the rate 3/4 punctured convolutional encoder 74. As mentioned above, this gives rise to (c, x) where c is 7
4 shows one of the outputs, where x represents a punctured bit not shown because this bit is suppressed. The next input to the rate 3/4 convolutional encoder 74 is an estimate of j5. This produces the output (x, d).
Here, d is shown as one of the outputs of 74, and x is another punctured bit suppressed, and is therefore not shown. The controlled differential decoder 83k output j2 is generated in a manner similar to that generated by j1 controlled differential decoder 78, but the control bit is now the bit on line c.

【0053】我々は図9を参照して,この動作の詳細を
説明する。線105上の微分復号器100への入力は,
j2 の推定であり,そして制御ビットは”c“である。
もしも制御ビット”c“が”0“に等しい場合,入力j
2 はマルチプレクサ101により上部(1+D)微分復
号器102へ向けられ,そして出力マルチプレクサ10
4は上部(1+D)微分復号器102の出力を出力線1
06に向け,i2 の推定を形成する。もしも,制御ビッ
ト”c“が”1“に等しい場合,入力j2 はマルチプレ
クサ101により下部(1+D)微分復号器103に向
けられ,そして出力マルチプレクサ104は下部(1+
D)微分復号器の出力を出力線106に向け,i2 の推
定を形成する。
We will explain the details of this operation with reference to FIG. The input to differential decoder 100 on line 105 is
j2, and the control bit is "c".
If the control bit "c" is equal to "0", the input j
2 is directed by a multiplexer 101 to an upper (1 + D) differential decoder 102 and to an output multiplexer 10
4 is the output of the upper (1 + D) differential decoder 102 on output line 1
Towards 06, form an estimate of i2. If the control bit "c" is equal to "1", the input j2 is directed by the multiplexer 101 to the lower (1 + D) differential decoder 103 and the output multiplexer 104 is switched to the lower (1+
D) Direct the output of the differential decoder to output line 106 to form an estimate of i2.

【0054】符合器74からの出力は記号推定a,b,c,及
び dである。記号推定 a及びb はロジック77に供され
るが,該記号推定c 及びd はロジック81に供される。
それらの推定はロジック77及び81により伝送3ビッ
ト値の中に表された未符号化ビットの中のエラーを修正
するために使用される。ロジック77と81に供された
各セクター値において,二つビットはaとb伝送ビット
の硬判定推定であることが留意されねばならない。各セ
クター値の中の残りのビットは未符号化ビットj1 又は
j2 の硬判定推定である。この訂正に関する詳細は,1
991年9月27日出願,名称”VITERBI DECODER BIT
EFFICIENT CHAINBACK MEMORY METHOD AND DECODER INCO
RPORATING SAME“で本発明の譲受人に譲渡された,出願
中の米国出願第07/695,397号,にさらに詳細
に開示されている。ロジック77と81からの出力ビッ
ト推定j1 及びj2 はそれぞれ制御された微分復号器7
8と83に供される。復号器78と83は,ビツト推定
j1 とj2 の多重送信された微分復号化を制御するため
の制御入力として,それぞれ記号推定aとcを受ける。
復号器78と83の復号化の結果として,ビット推定i
1 とi2 が形成される。好ましい実施例についての以上
の説明は,該分野の当業者に本発明を為し,又は利用で
きるようにするために供されている。それらの実施例に
対する種々の変更は当該分野の当業者には容易に明白で
あり,そしてここに明確にされた一般原理は発明能力を
使用することなく他の実施例に適用することができる。
このように,本発明はここに示された実施例に限られる
意図はなく,ここに開示された原理及び新規な特徴と両
立した最も広い範囲を与えられる。
The outputs from encoder 74 are symbol estimates a, b, c, and d. The symbol estimates a and b are provided to logic 77, while the symbol estimates c and d are provided to logic 81.
These estimates are used by logic 77 and 81 to correct errors in the uncoded bits represented in the transmitted 3-bit value. It should be noted that in each sector value provided to logic 77 and 81, two bits are hard decision estimates of a and b transmitted bits. The remaining bits in each sector value are hard decision estimates of the uncoded bits j1 or j2. For details on this correction, see 1
Filed September 27, 991, titled "VITERBI DECODER BIT
EFFICIENT CHAINBACK MEMORY METHOD AND DECODER INCO
Further details are disclosed in co-pending U.S. application Ser. No. 07 / 695,397, assigned to the assignee of the present invention in RPORATING SAME. Controlled differential decoder 7
8 and 83. Decoders 78 and 83 receive symbol estimates a and c, respectively, as control inputs for controlling the multiplexed differential decoding of bit estimates j1 and j2.
As a result of the decoding of decoders 78 and 83, the bit estimate i
1 and i2 are formed. The foregoing description of the preferred embodiment is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to those embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein may be applied to other embodiments without the use of inventive capabilities.
Thus, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例に係わる情報記録/再生装置
を示す分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an information recording / reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す装置の一部を拡大して示す斜視図で
ある。
FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a part of the apparatus shown in FIG. 1;

【図3】8−PSK変調のための典型的な7/8レート
パンクチヤドトレリス符合器のブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of an exemplary 7/8 rate punctured trellis encoder for 8-PSK modulation.

【図4】8−PSK変調のための典型的な8/9レート
パンクチヤドトレリス符合器のブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram of an exemplary 8/9 rate punctured trellis encoder for 8-PSK modulation.

【図5】8−PSK変調のための典型的な11/12レ
ートパンクチヤドトレリス符合器のブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram of an exemplary 11/12 rate punctured trellis encoder for 8-PSK modulation.

【図6】例示的なコントロールド微分符合器のブロック
図である。
FIG. 6 is a block diagram of an exemplary controlled differential encoder.

【図7】プリ符合化(precoding) を伴う8−PSK変調
のための典型的な5/6レートパンクチヤドトレリス符
合器のブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram of an exemplary 5/6 rate punctured trellis encoder for 8-PSK modulation with precoding.

【図8】プリ符合化を伴う8−PSK変調のための典型
的な5/6レートパンクチヤドトレリス復号器のブロッ
ク図である。
FIG. 8 is a block diagram of an exemplary 5/6 rate punctured trellis decoder for 8-PSK modulation with precoding.

【図9】典型的なコントロールド微分復号器のブロック
図である。
FIG. 9 is a block diagram of an exemplary controlled differential decoder.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…符号化率k/k+1 にパンクチャドされた符号化率1/2
符合器,,2…マルチプレクサ,3…M元変調器、50
…制御された微分符合器、52…上部微分符合器,53
…下部微分符合器,61…1/(1+D)微分復号器,
100…微分復号器,102…上部(1+D)微分復号
器,103…下部(1+D)微分復号器
1: coding rate 1/2 punctured to coding rate k / k + 1
Encoder, 2, multiplexer, 3 M modulator, 50
... Controlled differential encoder, 52 ... Top differential encoder, 53
... Lower differential encoder, 61 ... 1 / (1 + D) differential decoder,
100 differential decoder, 102 upper (1 + D) differential decoder, 103 lower (1 + D) differential decoder

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】n入力データビットを受信し;前記n入力
ビットの中のkビットの部分セットを最初の符号化様式
に従って符号化して,最初のセットの記号として供給
し;所定の結合様式に従って,前記最初のセットの記号
及び残されたn−k入力データビットとを結合して,伝
送セットを供給し,ここにおいて前記伝送セットの各々
はlog2 M部分を含んでいる,ことを特徴とする8元
PSK変調を使用する伝送のためのトレリス符号化方
法。
1. Receiving n input data bits; encoding a k-bit subset of the n input bits according to a first encoding mode and providing as a first set of symbols; , Combining the symbols of the first set and the remaining nk input data bits to provide a transmission set, wherein each of the transmission sets includes a log 2 M portion. Trellis coding method for transmission using 8-ary PSK modulation.
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