JPS6056023B2 - ディジタル伝送方式 - Google Patents
ディジタル伝送方式Info
- Publication number
- JPS6056023B2 JPS6056023B2 JP53099004A JP9900478A JPS6056023B2 JP S6056023 B2 JPS6056023 B2 JP S6056023B2 JP 53099004 A JP53099004 A JP 53099004A JP 9900478 A JP9900478 A JP 9900478A JP S6056023 B2 JPS6056023 B2 JP S6056023B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- information source
- signals
- transmission
- power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M7/00—Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
- H03M7/30—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
- Dc Digital Transmission (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は多値変調を用いてディジタル伝送を行なう場合
の符号化に関する。
の符号化に関する。
一般に多値変調を用いるディジタル伝送においては１信
号エレメントの間にに（には整数）個の信号５、、５０
、・・・、Ｂｋのうちの１つを伝送し、受信側でこれを
識別する方式が取られる。
号エレメントの間にに（には整数）個の信号５、、５０
、・・・、Ｂｋのうちの１つを伝送し、受信側でこれを
識別する方式が取られる。
従来、情報源からのデータによつて次のような通常の符
号ビットずつのグループに分け、これらを各信号エレメ
ントに割り当てて、に■ ２ｎ個の信号のうちの１つを
送出する。（ｎは多くの場合整数が用いられるが、整数
でなくともよい。）このような符号化を行なうと、情報
源データがランダムであればに個の信号の各々の出現確
率は等しく１／にである。いまに個の信号の電力を各々
（Ｒ、、Ｒ。、・・・Ｒｋ）とすると、にの数が小さい
場合は各信号電力を等しく取る（Ｒ、■Ｒ。■・・・■
Ｒ、）ことができるが、にが大きくなるとこのことは不
可能となる。このような場合従来の符号化では電力の小
さい信号も電力の大きい信号も等しい確率で送ることに
なり平均電力を引き上げることになる。従つて本発明は
従来の技術の上記欠点を改善するもので、この目的は与
えられた特性の伝送路を用いてより多くの情報量の伝送
が可能なディジタル伝送方式を提供することにあり、そ
の特徴は電力の大きい信号の伝送路上での出現確率を電
力の小さい信号のそれよりも小さくして平均伝送電力’
を低くすることにある。以下図面と式を用いて本発明の
詳細な説明する。
号ビットずつのグループに分け、これらを各信号エレメ
ントに割り当てて、に■ ２ｎ個の信号のうちの１つを
送出する。（ｎは多くの場合整数が用いられるが、整数
でなくともよい。）このような符号化を行なうと、情報
源データがランダムであればに個の信号の各々の出現確
率は等しく１／にである。いまに個の信号の電力を各々
（Ｒ、、Ｒ。、・・・Ｒｋ）とすると、にの数が小さい
場合は各信号電力を等しく取る（Ｒ、■Ｒ。■・・・■
Ｒ、）ことができるが、にが大きくなるとこのことは不
可能となる。このような場合従来の符号化では電力の小
さい信号も電力の大きい信号も等しい確率で送ることに
なり平均電力を引き上げることになる。従つて本発明は
従来の技術の上記欠点を改善するもので、この目的は与
えられた特性の伝送路を用いてより多くの情報量の伝送
が可能なディジタル伝送方式を提供することにあり、そ
の特徴は電力の大きい信号の伝送路上での出現確率を電
力の小さい信号のそれよりも小さくして平均伝送電力’
を低くすることにある。以下図面と式を用いて本発明の
詳細な説明する。
図１はディジタル通信系のセデルである。
１は情報源、２は情報源符号器、３は変調器、４は伝送
路、５は復調器、６は情報源復号器、７は情報を受け取
る受信者である。
路、５は復調器、６は情報源復号器、７は情報を受け取
る受信者である。
本発明はこれらのうち情報源符号器および情報源復号器
に関するもので、変調器における変調方法に対応する最
適の情報源符号化を提供するものである。図２は各部の
信号のタイミング図である。今変調エレメント長をＴと
し、変調器３からは前述のようにこの期間ｋ個の信号Ｓ
ｌ，Ｓ２，・・・，Ｓ，のうちの１つ（Ｓ，）が送出さ
れたとしよう。これを１０３で表わす。（図２の場合振
幅・位相変調波形を示す。）従つて変調器入力１０２は
ｉを表わす符号であり、Ｔ秒毎に変化する。また情報源
からはＴ秒間にｎビットの割合でデータ１０１が出力さ
れる。従つて情報源符号器ではｎビットの情報によりｋ
のうちの１つ（１）を決定する。復調器、情報源復号器
は、変調器、情報源符号器の逆の動作をする。従つて伝
送路に雑音がなければ信号１０４，１０５，１０６はそ
れぞれ１０３，１０２，１０１に等しい。次に１エレメ
ントで伝送するビット数ｎ１信号状態数ｋ１各エレメン
トの平均伝送電力Ｒの関係を説明する。前述の従来の符
号化ではｋ個の信号の出現確率は等しく１／ｋてあつた
が、ここては各々の出現確率をＰｌ，Ｐ２，・・・，Ｐ
，，・・・，Ｐ，とする。またｋ個の信号の各電力をＲ
ｌ，Ｒ２，Ｒ３，・・・，Ｒｉ，・・・，Ｒｋとする。
この時、情報源符号器２から情報源復号器６の間の伝送
系のもつ１エレメント当りのエントロピーＨはであり、
これは伝送ビット数ｎに一致する。
に関するもので、変調器における変調方法に対応する最
適の情報源符号化を提供するものである。図２は各部の
信号のタイミング図である。今変調エレメント長をＴと
し、変調器３からは前述のようにこの期間ｋ個の信号Ｓ
ｌ，Ｓ２，・・・，Ｓ，のうちの１つ（Ｓ，）が送出さ
れたとしよう。これを１０３で表わす。（図２の場合振
幅・位相変調波形を示す。）従つて変調器入力１０２は
ｉを表わす符号であり、Ｔ秒毎に変化する。また情報源
からはＴ秒間にｎビットの割合でデータ１０１が出力さ
れる。従つて情報源符号器ではｎビットの情報によりｋ
のうちの１つ（１）を決定する。復調器、情報源復号器
は、変調器、情報源符号器の逆の動作をする。従つて伝
送路に雑音がなければ信号１０４，１０５，１０６はそ
れぞれ１０３，１０２，１０１に等しい。次に１エレメ
ントで伝送するビット数ｎ１信号状態数ｋ１各エレメン
トの平均伝送電力Ｒの関係を説明する。前述の従来の符
号化ではｋ個の信号の出現確率は等しく１／ｋてあつた
が、ここては各々の出現確率をＰｌ，Ｐ２，・・・，Ｐ
，，・・・，Ｐ，とする。またｋ個の信号の各電力をＲ
ｌ，Ｒ２，Ｒ３，・・・，Ｒｉ，・・・，Ｒｋとする。
この時、情報源符号器２から情報源復号器６の間の伝送
系のもつ１エレメント当りのエントロピーＨはであり、
これは伝送ビット数ｎに一致する。
またこの時伝送路に送出される信号の平均電力Ｒはで与
えられる。最適の伝送方式はＲを一定にしてエントロピ
ーＨを最大にするか、エントロピーＨを一定にして平均
電力Ｒを最小にすることによつて求められる。（１），
（２）式によると、Ｐｉを変化させるとＨ，Ｒ共に変化
する。従つて最適方式を求めるための評価関数を定義す
る必要がある。図３はエントロピーＨと平均電力Ｒの関
係を示すグラフである。
えられる。最適の伝送方式はＲを一定にしてエントロピ
ーＨを最大にするか、エントロピーＨを一定にして平均
電力Ｒを最小にすることによつて求められる。（１），
（２）式によると、Ｐｉを変化させるとＨ，Ｒ共に変化
する。従つて最適方式を求めるための評価関数を定義す
る必要がある。図３はエントロピーＨと平均電力Ｒの関
係を示すグラフである。
直線ａは従来の符号化によるＱＡＳＫの場合で、１０臣
Ｒ＝Ｈ＋Ａ（Ａは定数）で与えられる。定数Ａは信号ベ
クトルの配置の仕方によつて決まる。（１）式，（２）
式によつてＰ，を変数としてＲとＨの関係が例えば図３
の曲線ｂのようになつたとしよう。曲線ｂの最適点Ｂは
、明らかに直線ａと同一の傾きを持つ接線が曲線ｂと接
する点である。次のような評価関数ｎを定義し、ｎを最
大にすることにより最適点を求める。
Ｒ＝Ｈ＋Ａ（Ａは定数）で与えられる。定数Ａは信号ベ
クトルの配置の仕方によつて決まる。（１）式，（２）
式によつてＰ，を変数としてＲとＨの関係が例えば図３
の曲線ｂのようになつたとしよう。曲線ｂの最適点Ｂは
、明らかに直線ａと同一の傾きを持つ接線が曲線ｂと接
する点である。次のような評価関数ｎを定義し、ｎを最
大にすることにより最適点を求める。
この評価関数の物理的意味は１単位平均電力当りの伝送
ビット数ョである。
ビット数ョである。
Ｒｉは変調方式によつて定まるｋ個の定数であるから、
ｎはｋ個の変数Ｒ１のみの関数となる。従つて ＪＬｌ の条件のもとでｎの最大値を与えるようにＰ，を選ぶと
、与えられた伝送路上で最も能率の高い伝送をすること
ができる。
ｎはｋ個の変数Ｒ１のみの関数となる。従つて ＪＬｌ の条件のもとでｎの最大値を与えるようにＰ，を選ぶと
、与えられた伝送路上で最も能率の高い伝送をすること
ができる。
ｎを最大にするＰ１を（３）式から求めるととなる。た
だしα，Ｓは係数で′． ＼ を満足するように選ばれる。
だしα，Ｓは係数で′． ＼ を満足するように選ばれる。
以上のように（５）式のようにｋ個の信号の出現確率を
選ぶと、平均伝送電力を一定とした時、伝送ビット数を
最大にすることができる。
選ぶと、平均伝送電力を一定とした時、伝送ビット数を
最大にすることができる。
次にこのことを具体的な例で示す。
図４はＱＡＳＫの一種で三角形の頂点をベクトルの頂点
とした３帽のベクトル配列である。
とした３帽のベクトル配列である。
この場合最小信号間距離（ベクトルの頂点間の最小距離
）を１に正規化すると３ｅ＠のベクトルの各信号電力Ｒ
１〜Ｒ３６はＲ１′ＶＲ６：１Ｒ７ゞＲｌ２：３Ｒ１３
′ＶＲｌ８：４Ｒ１９てある。
）を１に正規化すると３ｅ＠のベクトルの各信号電力Ｒ
１〜Ｒ３６はＲ１′ＶＲ６：１Ｒ７ゞＲｌ２：３Ｒ１３
′ＶＲｌ８：４Ｒ１９てある。
今、従来方式により３帽の信号を等確率で伝送すると伝
送ビット数ｎ（Ｉ［）、平均信号電力Ｒは次式で与えら
れる。ＶＶ＾↓ 従つて単位電力当りの伝送ビット数Ｈは 一方（５），（６），（７）式に（８）式のＲｉを代人
して解くとＲｄｌｒへＪＯυ◆υυｕとなりこの時の伝
送ビット数は４．６ビット、平均電力は２．８．従つて
単位電力当りの伝送ビット数は３．１２となり等確率伝
送よりも能率が高いことがわかる。
送ビット数ｎ（Ｉ［）、平均信号電力Ｒは次式で与えら
れる。ＶＶ＾↓ 従つて単位電力当りの伝送ビット数Ｈは 一方（５），（６），（７）式に（８）式のＲｉを代人
して解くとＲｄｌｒへＪＯυ◆υυｕとなりこの時の伝
送ビット数は４．６ビット、平均電力は２．８．従つて
単位電力当りの伝送ビット数は３．１２となり等確率伝
送よりも能率が高いことがわかる。
さて、情報源符号器において入力されるランダム系列を
上記のような所期の出現確率をもつｋ個の信号に符号化
することは、たとえばＳｈａｎｎＯｎ，ＦａｎＯ或はＨ
ｕｆｆｍａｎによつて与えられた符号化法（例えば笠原
芳部著、情報理論と通信方式、共立出版）を逆に使用す
ることによつて遂行できる。
上記のような所期の出現確率をもつｋ個の信号に符号化
することは、たとえばＳｈａｎｎＯｎ，ＦａｎＯ或はＨ
ｕｆｆｍａｎによつて与えられた符号化法（例えば笠原
芳部著、情報理論と通信方式、共立出版）を逆に使用す
ることによつて遂行できる。
説明を単純化するため簡単な例によつてＦａｎＯの符号
法の場合をとり上げる。表１は符号化法の一例である（
符号語の各ビットは左側が時間的に早く現われる）。こ
の表によつてｋ＝８について、ｐ１＝１１４ｐ２＝１１
４ｐ３＝１１８ｐ４＝１１８ｐ５〜Ｐ８＝１１１６を所
期の出現確率としてランダム系列を８個の信号に符号化
する場合を考える。ランダム系列を符号語に従つてグル
ープ分けし、相当する信号に割り当てる。この模様を表
２に示す。ランダム系列は左側から順に現われる。
法の場合をとり上げる。表１は符号化法の一例である（
符号語の各ビットは左側が時間的に早く現われる）。こ
の表によつてｋ＝８について、ｐ１＝１１４ｐ２＝１１
４ｐ３＝１１８ｐ４＝１１８ｐ５〜Ｐ８＝１１１６を所
期の出現確率としてランダム系列を８個の信号に符号化
する場合を考える。ランダム系列を符号語に従つてグル
ープ分けし、相当する信号に割り当てる。この模様を表
２に示す。ランダム系列は左側から順に現われる。
このランダム系列を表１に従つて８つの信号に割り当て
ると表２の下段に示すような信号になる。系列がランダ
ムであれば信号Ｓ１〜Ｓ８の出現確率は表１に示すよう
になることが期待できる。以下の動作説明はすべてこの
第１表の出現確率と符号語をもつて行なう。図５，図６
は各々情報源符号器および情報源復号器の構成を示すも
のて、２１は直列入力／並列出力のシフトレジスタ、２
２はゲート回路、２３はバッファメモリ、６１は復号器
、６２は並列入力／直列出力のシフトレジスタ、６３は
バッファメモリである。
ると表２の下段に示すような信号になる。系列がランダ
ムであれば信号Ｓ１〜Ｓ８の出現確率は表１に示すよう
になることが期待できる。以下の動作説明はすべてこの
第１表の出現確率と符号語をもつて行なう。図５，図６
は各々情報源符号器および情報源復号器の構成を示すも
のて、２１は直列入力／並列出力のシフトレジスタ、２
２はゲート回路、２３はバッファメモリ、６１は復号器
、６２は並列入力／直列出力のシフトレジスタ、６３は
バッファメモリである。
表３（ａ）は図５のゲート回路２２の入出力の関係、表
３（ｂ）は図５の復号器６１の入出力の関係を示す。表
３のシフトレジスタの内容は右が時間的に早く現われる
ビットてあり、表１の符号語と順序が逆になつている。
なお表３で×印は任意の符号をあられす。
３（ｂ）は図５の復号器６１の入出力の関係を示す。表
３のシフトレジスタの内容は右が時間的に早く現われる
ビットてあり、表１の符号語と順序が逆になつている。
なお表３で×印は任意の符号をあられす。
図７，図８はそれぞれ情報源符号器２および情報源復号
器６の内部の動作を示すタイミング図である。
器６の内部の動作を示すタイミング図である。
図５において情報源符号器入力１０１は、図７に示すよ
うに直列の形でシフトレジスタ２１に蓄えられる。
うに直列の形でシフトレジスタ２１に蓄えられる。
シフトレジスタの並列出力１１０はゲート回路２２に加
えられる。ゲート回路の動作は表３に示すように例えば
入力が００１１であれば５という出力を出すよう構成さ
れている。ゲート回路の出力１１１は図７に示すように
シフトレジスタの入力１０１によつて出てくる時間間隔
が変化するためバッファメモリ２３によつて時間間隔を
均一化して変調器に加える。一方図６において復調器５
の出力１０５には図８に示すように変調エレメントＴ秒
毎に８つの信号のうちの１つが与えられる。
えられる。ゲート回路の動作は表３に示すように例えば
入力が００１１であれば５という出力を出すよう構成さ
れている。ゲート回路の出力１１１は図７に示すように
シフトレジスタの入力１０１によつて出てくる時間間隔
が変化するためバッファメモリ２３によつて時間間隔を
均一化して変調器に加える。一方図６において復調器５
の出力１０５には図８に示すように変調エレメントＴ秒
毎に８つの信号のうちの１つが与えられる。
復号器６１は表３（ｂ）に示すように各信号に対応する
符号語を出力し、シフトレジスタ６２に並列に加える。
シフトレジスタ６２の内容はそのビット数に応じて直列
に読み出されるが、このビット数は復号器に加えられる
信号によつて変化するからシフトレジスタ出力１２１は
時間的に不均一である。これをバッファメモリ６３によ
つて時間間隔の均一な信号１０６に変換して受信者に与
える。以上表１に与えた出現確率と符号語を用いて説明
した。
符号語を出力し、シフトレジスタ６２に並列に加える。
シフトレジスタ６２の内容はそのビット数に応じて直列
に読み出されるが、このビット数は復号器に加えられる
信号によつて変化するからシフトレジスタ出力１２１は
時間的に不均一である。これをバッファメモリ６３によ
つて時間間隔の均一な信号１０６に変換して受信者に与
える。以上表１に与えた出現確率と符号語を用いて説明
した。
表１の確率は説明を単純にするため、きりのよい数値に
選んだが、符号語長を長くすれば任意の確率について符
号化を行なうことが可能である。本発明の主眼は伝送路
上に現れる符号の確率の与え方にあり、式（５）によつ
て信号電力の関数として電力の大きい信号は電力の小さ
い信号より出現確率を小さくする点である。
選んだが、符号語長を長くすれば任意の確率について符
号化を行なうことが可能である。本発明の主眼は伝送路
上に現れる符号の確率の与え方にあり、式（５）によつ
て信号電力の関数として電力の大きい信号は電力の小さ
い信号より出現確率を小さくする点である。
このように本発明に従つて信号の出現確率を与えること
により与えられたＳ／Ｎの伝送路を用いてより多くのデ
ータを伝送することが可能になる。
により与えられたＳ／Ｎの伝送路を用いてより多くのデ
ータを伝送することが可能になる。
図１は一般のディジタル伝送系のモデル、図２は図１の
各部波形図、図３は電力と伝送ヒットの関係を示すグラ
フ、図４はＱＡＳＫのベクトル図の一例、図５は図１の
情報源符号器の詳細図、図６は図１の情報源復号器の詳
細図、図７，図８はそれぞれ図５，図６の各部のタイミ
ング図である。 １：情報源、２；情報源符号器、３；変調器、４；伝送
路、５：復調器、６；情報源復号器、７；受信器。
各部波形図、図３は電力と伝送ヒットの関係を示すグラ
フ、図４はＱＡＳＫのベクトル図の一例、図５は図１の
情報源符号器の詳細図、図６は図１の情報源復号器の詳
細図、図７，図８はそれぞれ図５，図６の各部のタイミ
ング図である。 １：情報源、２；情報源符号器、３；変調器、４；伝送
路、５：復調器、６；情報源復号器、７；受信器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ あらかじめ定められた有限個の信号の組のうちのひ
とつの信号（ｉ）を変調エレメント毎に伝送するディジ
タル伝送系において、前記信号（ｉ）が伝送路上に現わ
れる確率ｐ＿ｉをｐ＿ｉ＝αＥＸＰ（−Ｒｉ／Ｓ） αとＳは定数、 Ｒｉは信号（ｉ）の伝送路上での電力 に比例するごとく符号化して伝送することを特徴とする
ディジタル伝送方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53099004A JPS6056023B2 (ja) | 1978-08-16 | 1978-08-16 | ディジタル伝送方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53099004A JPS6056023B2 (ja) | 1978-08-16 | 1978-08-16 | ディジタル伝送方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5526714A JPS5526714A (en) | 1980-02-26 |
| JPS6056023B2 true JPS6056023B2 (ja) | 1985-12-07 |
Family
ID=14234859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53099004A Expired JPS6056023B2 (ja) | 1978-08-16 | 1978-08-16 | ディジタル伝送方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6056023B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61589A (ja) * | 1984-06-12 | 1986-01-06 | Mie Yushi Kako Kk | 金属表面被覆用耐熱防食組成物 |
| JP4118245B2 (ja) | 2004-03-30 | 2008-07-16 | 株式会社東芝 | 画像送信装置、画像受信装置および画像伝送システム |
-
1978
- 1978-08-16 JP JP53099004A patent/JPS6056023B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5526714A (en) | 1980-02-26 |
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