JPH048042A - 畳込み符号化直交fm・ビタビ受信方式 - Google Patents
畳込み符号化直交fm・ビタビ受信方式Info
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- JPH048042A JPH048042A JP2108864A JP10886490A JPH048042A JP H048042 A JPH048042 A JP H048042A JP 2108864 A JP2108864 A JP 2108864A JP 10886490 A JP10886490 A JP 10886490A JP H048042 A JPH048042 A JP H048042A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
- H04L1/0041—Arrangements at the transmitter end
- H04L1/0042—Encoding specially adapted to other signal generation operation, e.g. in order to reduce transmit distortions, jitter, or to improve signal shape
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M13/00—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
- H03M13/37—Decoding methods or techniques, not specific to the particular type of coding provided for in groups H03M13/03 - H03M13/35
- H03M13/39—Sequence estimation, i.e. using statistical methods for the reconstruction of the original codes
- H03M13/41—Sequence estimation, i.e. using statistical methods for the reconstruction of the original codes using the Viterbi algorithm or Viterbi processors
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
- H04L1/0045—Arrangements at the receiver end
- H04L1/0054—Maximum-likelihood or sequential decoding, e.g. Viterbi, Fano, ZJ algorithms
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/38—Synchronous or start-stop systems, e.g. for Baudot code
- H04L25/40—Transmitting circuits; Receiving circuits
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- H04L25/4917—Transmitting circuits; Receiving circuits using code conversion at the transmitter; using predistortion; using insertion of idle bits for obtaining a desired frequency spectrum; using three or more amplitude levels ; Baseband coding techniques specific to data transmission systems using multilevel codes
- H04L25/4919—Transmitting circuits; Receiving circuits using code conversion at the transmitter; using predistortion; using insertion of idle bits for obtaining a desired frequency spectrum; using three or more amplitude levels ; Baseband coding techniques specific to data transmission systems using multilevel codes using balanced multilevel codes
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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。
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、有線回線に比べ回線品質の劣る無線回線とり
わけ移動・携帯無線回線、小型局衛星回線、又は短波固
定回線でのディジタル信号伝送の高信頼度化・高能率化
のための変復調と符号化復号方式に関するものである。
わけ移動・携帯無線回線、小型局衛星回線、又は短波固
定回線でのディジタル信号伝送の高信頼度化・高能率化
のための変復調と符号化復号方式に関するものである。
[従来の技術]
従来より、レベル変動が大きく、電力余裕が少ない通信
回線では飽和増幅器・リミッタの使用が可能な定包絡線
変調方式が、言い替えれば振幅変調方式よりも位相・周
波数変調方式が好ましいとされている。また周波数利用
効率が高く、帯域制限の影響を受けにくいためにはスペ
クトルの集中性の高い変調方式が適している。ディジタ
ル変調方式では一般に位相変調方式よりも周波数変調方
式の方がスペクトルの集中性が高い。
回線では飽和増幅器・リミッタの使用が可能な定包絡線
変調方式が、言い替えれば振幅変調方式よりも位相・周
波数変調方式が好ましいとされている。また周波数利用
効率が高く、帯域制限の影響を受けにくいためにはスペ
クトルの集中性の高い変調方式が適している。ディジタ
ル変調方式では一般に位相変調方式よりも周波数変調方
式の方がスペクトルの集中性が高い。
定色路線性を有し、スペクトルの集中性に優れ、かつ耐
雑音性(E b / N o対BER特性)も、アンチ
ボーダルな変調方式と同等にできるディジタル信号の伝
送方式として変調指数りを0.5としたデュオバイナリ
FM・ビタビ受信方式がある。
雑音性(E b / N o対BER特性)も、アンチ
ボーダルな変調方式と同等にできるディジタル信号の伝
送方式として変調指数りを0.5としたデュオバイナリ
FM・ビタビ受信方式がある。
品質の劣る回線において、ディジタル信号伝送の高信頼
度化・高能率化を図るためにはFEC(前方誤り訂正)
符号の導入は不可欠であり、現在最も強力な(符号化利
得の大きい)FEC符号として畳込み符号化ビタビ復号
方式が知られている。
度化・高能率化を図るためにはFEC(前方誤り訂正)
符号の導入は不可欠であり、現在最も強力な(符号化利
得の大きい)FEC符号として畳込み符号化ビタビ復号
方式が知られている。
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、デュオバイナリFM・ビタと受信方式は
(a)遷移状態の異なる2つの状態遷移表(又は図)に
基づいてとタビ復号を行なうため、いわゆる送受信間の
ブロック同期を必要とする、(b)それ自身の復調のた
めに拘束長に−3、状態数S−4のとタビ復号を必要と
するため、通常の方法で畳込み符号のためのC0DEC
を付加すると、デュオバイナリFM信号の復調のためと
畳込み符号の復号のためにそれぞれ別のビタビ復号器を
必要とすることになる、また符号化率rを1/2とする
と送受信のクロックレートを2倍にし、なければならな
い、 (C)2次元信号空間内の円周四分点を受信機の内部状
態として、ビット間の相関に起因する2次元信号空間内
での信号点の動きの拘束性を利用してビタビ復号を行な
っているため、時間的(ビット)インタリーブを適用し
難い、 等の問題点を有する。
基づいてとタビ復号を行なうため、いわゆる送受信間の
ブロック同期を必要とする、(b)それ自身の復調のた
めに拘束長に−3、状態数S−4のとタビ復号を必要と
するため、通常の方法で畳込み符号のためのC0DEC
を付加すると、デュオバイナリFM信号の復調のためと
畳込み符号の復号のためにそれぞれ別のビタビ復号器を
必要とすることになる、また符号化率rを1/2とする
と送受信のクロックレートを2倍にし、なければならな
い、 (C)2次元信号空間内の円周四分点を受信機の内部状
態として、ビット間の相関に起因する2次元信号空間内
での信号点の動きの拘束性を利用してビタビ復号を行な
っているため、時間的(ビット)インタリーブを適用し
難い、 等の問題点を有する。
そこで、本発明の目的は畳込み符号化を取り込んだ直交
FM変調信号に対して軟判定ビタビ受信を適用すること
により、貧弱な回線でのディジタル信号伝送の高信頼度
・高能率化を図る畳込み符号化直交FM・ビタビ受信方
式を提供することにある。
FM変調信号に対して軟判定ビタビ受信を適用すること
により、貧弱な回線でのディジタル信号伝送の高信頼度
・高能率化を図る畳込み符号化直交FM・ビタビ受信方
式を提供することにある。
[課題を解決するための手段と作用コ
本発明は上記目的を達成するために、符号化率r−1/
2の畳込み符号器の2つの2値出力を4値化し更にデュ
オバイナリ変換器、mod、4変換器を通したあと変調
指数h−1の直交FM変調を施すディジタル変調方式に
おいて、通常のビタビ復号法で用いられるシンボルメト
リック、ステートメトリック、及びバスメモリの他に、
円周四分点の1つを示し次の信号が入力されるまでそれ
を記憶するメモリを備えることにより1畳込み符号器と
デュオバイナリ変換器、mod、4変換器を合わせたも
の全体の内部状態とその間の状態遷移則及び2次元信号
空間内の信号点の動きを追跡することを可能にし、これ
により送信情報ビットを直接軟判定ビタビ受信すること
を特徴とするものであり、畳込み符号化を取り込んだ直
交FM変調信号に対して軟判定ビタビ受信を適用するこ
とにより、貧弱な回線でのディジタル信号伝送の高信頼
度・高能率化を図ることができる。
2の畳込み符号器の2つの2値出力を4値化し更にデュ
オバイナリ変換器、mod、4変換器を通したあと変調
指数h−1の直交FM変調を施すディジタル変調方式に
おいて、通常のビタビ復号法で用いられるシンボルメト
リック、ステートメトリック、及びバスメモリの他に、
円周四分点の1つを示し次の信号が入力されるまでそれ
を記憶するメモリを備えることにより1畳込み符号器と
デュオバイナリ変換器、mod、4変換器を合わせたも
の全体の内部状態とその間の状態遷移則及び2次元信号
空間内の信号点の動きを追跡することを可能にし、これ
により送信情報ビットを直接軟判定ビタビ受信すること
を特徴とするものであり、畳込み符号化を取り込んだ直
交FM変調信号に対して軟判定ビタビ受信を適用するこ
とにより、貧弱な回線でのディジタル信号伝送の高信頼
度・高能率化を図ることができる。
[実施例]
以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
本発明の方式を実施するために必要となる機能を示すブ
ロック図を第1図に示す。即ち、第1図(a)に示すよ
うに、符号化率r−1/2の畳込み符号・4値化器1は
情報源データ0,1を畳込み符号化し、情報源クロック
当り2つの2値出力を交番2進符号と見なして4値化す
る。使用する畳込み符号としては、2値打号化(bin
arys i gna l l ing)に対して良い
符号として知られているもの、例えばタップ係数で表す
と(111,101,)(1111,1101)。
ロック図を第1図に示す。即ち、第1図(a)に示すよ
うに、符号化率r−1/2の畳込み符号・4値化器1は
情報源データ0,1を畳込み符号化し、情報源クロック
当り2つの2値出力を交番2進符号と見なして4値化す
る。使用する畳込み符号としては、2値打号化(bin
arys i gna l l ing)に対して良い
符号として知られているもの、例えばタップ係数で表す
と(111,101,)(1111,1101)。
(11101,,10011)などを使用する。出力の
データは0,1,2.3のいずれかになる。
データは0,1,2.3のいずれかになる。
更にデュオバイナリ変換器2とmod、4変換器3を通
すことにより−1,0,+1. 土2のいずれかに変換
する。ここで4値入力に対するデュオバイナリ変換器2
とは通常の2値入力に対するデュオバイナリ変換器のm
od、2の和と−1の加算をそれぞれmod、4の和と
−3の加算に置き換えたもの、またmod、4変換器3
とは−3を+1に、+3を−1に変換するものを言う。
すことにより−1,0,+1. 土2のいずれかに変換
する。ここで4値入力に対するデュオバイナリ変換器2
とは通常の2値入力に対するデュオバイナリ変換器のm
od、2の和と−1の加算をそれぞれmod、4の和と
−3の加算に置き換えたもの、またmod、4変換器3
とは−3を+1に、+3を−1に変換するものを言う。
次に、必要ならばロールオフフィ゛ルタを通してがら、
変調指数h−1の周波数変調を施す。第1図で言うと直
交FM変調器4に入力することに相当する。
変調指数h−1の周波数変調を施す。第1図で言うと直
交FM変調器4に入力することに相当する。
積分して最大位相偏移π[r a dlの線形位相変調
を行なっても同じである。
を行なっても同じである。
結果として出力される被変調波の2次元信号空間内の動
きは「0のとき同一信号点に留まる」、「+1のとき+
90’回転する」、「−1のとき−90”回転する」、
「±2のとき±180°回転する」となる。
きは「0のとき同一信号点に留まる」、「+1のとき+
90’回転する」、「−1のとき−90”回転する」、
「±2のとき±180°回転する」となる。
一方、受信側では第1図(b)に示すように、まず雑音
制限用BPF (帯域通過フィルタ)5を通したあと直
交同期検波器6で直交同期検波される。次にシンボルメ
トリック計数器7に入り、受信信号点から4つの円周四
分点に至るユークリッド距離d (0)、 d (1
)、 d (2)、 d (3)が計算される。こ
れら4つの距離をシンボルメトリックとして軟判定ビタ
ビ復号器8で原データが復号されるのであるが、本方式
は周波数変調であるので、情報は位相の変化量として担
われている。
制限用BPF (帯域通過フィルタ)5を通したあと直
交同期検波器6で直交同期検波される。次にシンボルメ
トリック計数器7に入り、受信信号点から4つの円周四
分点に至るユークリッド距離d (0)、 d (1
)、 d (2)、 d (3)が計算される。こ
れら4つの距離をシンボルメトリックとして軟判定ビタ
ビ復号器8で原データが復号されるのであるが、本方式
は周波数変調であるので、情報は位相の変化量として担
われている。
従って通常のビタビ復号法で用いられるシンボルメトリ
ック、ステートメトリック、及びバスメモリの他に、円
周四分点の1つを示し次の信号が入力されるまでそれを
記憶するメモリ(以後信号点ポインタと呼ぶことにする
)を備える必要がある。
ック、ステートメトリック、及びバスメモリの他に、円
周四分点の1つを示し次の信号が入力されるまでそれを
記憶するメモリ(以後信号点ポインタと呼ぶことにする
)を備える必要がある。
例えば拘束長に−4の畳込み符号を使用するとすると、
通常のビタビ復号方式ならば、内部状態は畳込み符号・
4値化器1のメモリIK(0)。
通常のビタビ復号方式ならば、内部状態は畳込み符号・
4値化器1のメモリIK(0)。
IK (1,) 、 IK (2)の内容がOか1か
により決まり、状態数はS−8となる。本発明の方式で
は畳込み符号・4値化器1、デュオバイナリ変換器2、
及びrHod、4変換器3を合わせたもの全体の内部状
態とその間の遷移則に基づいてビタビ復号を行う。内部
状態はIK (0)、IK (1)。
により決まり、状態数はS−8となる。本発明の方式で
は畳込み符号・4値化器1、デュオバイナリ変換器2、
及びrHod、4変換器3を合わせたもの全体の内部状
態とその間の遷移則に基づいてビタビ復号を行う。内部
状態はIK (0)、IK (1)。
IK(2)の他にデュオバイナリ変換器2のメモリIB
(0)の内容が偶数か奇数かによって規定される。従っ
てこのとき状態数は5−16となる。
(0)の内容が偶数か奇数かによって規定される。従っ
てこのとき状態数は5−16となる。
状態番号と内部状態との対応及び状態遷移図を第2図に
示す。第2図から明らかなように同一状態から分岐ある
いは同一状態に合流する2つのバスに付与される伝送路
シンボル(図では出力データ)は情報ビット(図では入
力データ)の0と1に対してアンチポーダルになってい
る。軟判定ビタビ復号器の中のAC8(ADD、COM
PARE。
示す。第2図から明らかなように同一状態から分岐ある
いは同一状態に合流する2つのバスに付与される伝送路
シンボル(図では出力データ)は情報ビット(図では入
力データ)の0と1に対してアンチポーダルになってい
る。軟判定ビタビ復号器の中のAC8(ADD、COM
PARE。
and 5ELECT)回路ではこれら2つのバスに
対するメトリックの小さい方(尤度の大きい方)を生残
りバスとして残し他を棄却するのであるが、このとき信
号点ポインタについても生残りバスに対応する方のみを
残し他を棄却する。即ち、信号点ポインタにより2次元
信号空間内の信号点の動きを追跡することにより、直交
FM方式に対してビタと復号が可能になる。
対するメトリックの小さい方(尤度の大きい方)を生残
りバスとして残し他を棄却するのであるが、このとき信
号点ポインタについても生残りバスに対応する方のみを
残し他を棄却する。即ち、信号点ポインタにより2次元
信号空間内の信号点の動きを追跡することにより、直交
FM方式に対してビタと復号が可能になる。
第3図にパーソナルコンピュータ2台とD/A(ディジ
タル/アナログ)変換器、A/D変換器、及びガウス雑
音発生器を用いて測定したEb/No対BER特性を示
す。送信側コンピュータで送信情報データ及び等価低域
変換された形の送信波形を生成し、D/A変換器を通し
て電気信号として出力する。ガウス雑音発生器からの雑
音を相加して、雑音制限のためのLPF (低域通過フ
ィルタ)とA/D変換器を通して受信側コンピュータに
データを取り込む。このときサンプリングクロック信号
は送信側から直接炎は取っている。受信側コンピュータ
で前述の信号処理を行って情報データの復号を行う。送
信情報データ系列との比較と誤りパルスの計数を行い、
全情報データ数との比からBERを算出する。
タル/アナログ)変換器、A/D変換器、及びガウス雑
音発生器を用いて測定したEb/No対BER特性を示
す。送信側コンピュータで送信情報データ及び等価低域
変換された形の送信波形を生成し、D/A変換器を通し
て電気信号として出力する。ガウス雑音発生器からの雑
音を相加して、雑音制限のためのLPF (低域通過フ
ィルタ)とA/D変換器を通して受信側コンピュータに
データを取り込む。このときサンプリングクロック信号
は送信側から直接炎は取っている。受信側コンピュータ
で前述の信号処理を行って情報データの復号を行う。送
信情報データ系列との比較と誤りパルスの計数を行い、
全情報データ数との比からBERを算出する。
第3図には、実験の正当性を示すために、前置LPFの
規格化遮断周波数をBbT−0,25としたときのGM
SK方式及び通常のデュオバイナリFM・ビタビ受信方
式の測定値も併せて示しである。
規格化遮断周波数をBbT−0,25としたときのGM
SK方式及び通常のデュオバイナリFM・ビタビ受信方
式の測定値も併せて示しである。
第3図によるとBER−1%、0.1%。
0.01%のときそれぞれ2.7dB、3.7dB、4
.2dBの符号化利得がある。なおバスメモリ長は21
ビツトに設定している。誤りパルスはビタビ復号器で誤
ったバスが選択されたときに発生し、かなりバースト的
になる。本実験ではE b / N o = 3 d
Bのとき1バースト当りの誤りパルス数は1〜28箇、
平均で5.5箇であり、またE b / N o −4
d Bのときはそれぞれ1〜10箇、3,4箇であった
。
.2dBの符号化利得がある。なおバスメモリ長は21
ビツトに設定している。誤りパルスはビタビ復号器で誤
ったバスが選択されたときに発生し、かなりバースト的
になる。本実験ではE b / N o = 3 d
Bのとき1バースト当りの誤りパルス数は1〜28箇、
平均で5.5箇であり、またE b / N o −4
d Bのときはそれぞれ1〜10箇、3,4箇であった
。
[発明の効果]
本発明の方式では
(a)情報は搬送波位相の変化量として伝送されるため
、同期検波の際に必要となる基準搬送波の絶対位相を必
要としない、言い替えれば再生基準搬送波の90°位相
不確定性を許容する、(b)ブロック同期を必要としな
い、 (C)変調指数りが2倍になるため、送受信のクロック
レートは情報ビットレートと同じでよい、(d)直交F
M変調器の入力及びシンボルメトリック計数器の出力に
それぞれインタリーバとデインタリーバを挿入すること
により時間的(ビット)インタリーブを取り入れること
が可能である、等の利点がある、なお、情報が搬送波位
相の変化量として伝送されることから伝送路の位相変動
いわゆるマルチパス歪や干渉に対しても効果が期待され
る。
、同期検波の際に必要となる基準搬送波の絶対位相を必
要としない、言い替えれば再生基準搬送波の90°位相
不確定性を許容する、(b)ブロック同期を必要としな
い、 (C)変調指数りが2倍になるため、送受信のクロック
レートは情報ビットレートと同じでよい、(d)直交F
M変調器の入力及びシンボルメトリック計数器の出力に
それぞれインタリーバとデインタリーバを挿入すること
により時間的(ビット)インタリーブを取り入れること
が可能である、等の利点がある、なお、情報が搬送波位
相の変化量として伝送されることから伝送路の位相変動
いわゆるマルチパス歪や干渉に対しても効果が期待され
る。
第1図は本発明の方式を実施するために必要となる機能
を示すブロック図、第2図は本発明の方式を拘束長に−
4の畳込み符号に対して適用するときの内部状態とその
間の状態遷移を示す説明図、第3図は本発明の方式を第
1図及び第2図に基づいて実施したときに得られたE
b / N o対BER特性(図中のO印)を他方式(
図中のロ、印)と比較しながら示した特性図である。 1・・・畳込み符号・4値化器、2・・・デュオバイナ
リ変換器、3・・・mod、4変換器、4・・・直交F
M変調器、5・・・BPF、6・・・直交同期検波器、
7・・・シンボルメトリック計数器、8・・・軟判定ビ
タビ復号器。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 4(犯Aし5とシ(L11藁ヤ −−CQFM(h=1
)Eb/No (clB)
を示すブロック図、第2図は本発明の方式を拘束長に−
4の畳込み符号に対して適用するときの内部状態とその
間の状態遷移を示す説明図、第3図は本発明の方式を第
1図及び第2図に基づいて実施したときに得られたE
b / N o対BER特性(図中のO印)を他方式(
図中のロ、印)と比較しながら示した特性図である。 1・・・畳込み符号・4値化器、2・・・デュオバイナ
リ変換器、3・・・mod、4変換器、4・・・直交F
M変調器、5・・・BPF、6・・・直交同期検波器、
7・・・シンボルメトリック計数器、8・・・軟判定ビ
タビ復号器。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 4(犯Aし5とシ(L11藁ヤ −−CQFM(h=1
)Eb/No (clB)
Claims (1)
- 符号化率r=1/2の畳込み符号器の2つの2値出力を
4値化し更にデュオバイナリ変換器、mod.4変換器
を通したあと変調指数h=1の直交FM変調を施すディ
ジタル変調方式において、通常のビタビ復号法で用いら
れるシンボルメトリック、ステートメトリック、及びバ
スメモリの他に、円周四分点の1つを示し次の信号が入
力されるまでそれを記憶するメモリを備えることにより
、畳込み符号器とデュオバイナリ変換器、mod.4変
換器を合わせたもの全体の内部状態とその間の状態遷移
則及び2次元信号空間内の信号点の動きを追跡すること
を可能にし、これにより送信情報ビットを直接軟判定ビ
タビ受信することを特徴とするディジタル信号の畳込み
符号化直交FM・ビタビ受信方式。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2108864A JPH0626346B2 (ja) | 1990-04-26 | 1990-04-26 | 畳込み符号化直交fm・ビタビ受信方式 |
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