JPH08195782A - 従来のコード化技術と両立し、フィルタ処理され送信された信号のピーク電力を減少する数値信号の送信および受信のための回路および方法 - Google Patents
従来のコード化技術と両立し、フィルタ処理され送信された信号のピーク電力を減少する数値信号の送信および受信のための回路および方法Info
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- JPH08195782A JPH08195782A JP7193913A JP19391395A JPH08195782A JP H08195782 A JPH08195782 A JP H08195782A JP 7193913 A JP7193913 A JP 7193913A JP 19391395 A JP19391395 A JP 19391395A JP H08195782 A JPH08195782 A JP H08195782A
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
- H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
- H04L27/3405—Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power
- H04L27/3411—Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power reducing the peak to average power ratio or the mean power of the constellation; Arrangements for increasing the shape gain of a signal set
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、送信機の電力増幅器の入力に存在
するフィルタ処理された信号のピーク電力を減少する数
値信号の送信および受信方法およびその方法のためのコ
ード化システムを提供することを目的とする。 【解決手段】 データソースＩからのデータ群を２次元
またはＮ次元のコンステレーションの点と関連させるこ
とによって数値ソースからのデータを変調し(II)変調さ
れた信号をフィルタ処理し(III) 、フィルタ処理された
信号を非線形チャンネルである送信信号チャンネルを通
して送信し（Ｖ）、送信チャンネルからの出力信号を受
信し(VI)、受信された信号をフィルタ処理し(VII) 、受
信された信号を復調してソース・データを再構成する(V
III)ステップを有し、送信チャンネルの入力に存在する
フィルタ処理された信号のピーク電力に関する最適なシ
ーケンスを送信するために送信においてコード化するこ
とを特徴とする。
するフィルタ処理された信号のピーク電力を減少する数
値信号の送信および受信方法およびその方法のためのコ
ード化システムを提供することを目的とする。 【解決手段】 データソースＩからのデータ群を２次元
またはＮ次元のコンステレーションの点と関連させるこ
とによって数値ソースからのデータを変調し(II)変調さ
れた信号をフィルタ処理し(III) 、フィルタ処理された
信号を非線形チャンネルである送信信号チャンネルを通
して送信し（Ｖ）、送信チャンネルからの出力信号を受
信し(VI)、受信された信号をフィルタ処理し(VII) 、受
信された信号を復調してソース・データを再構成する(V
III)ステップを有し、送信チャンネルの入力に存在する
フィルタ処理された信号のピーク電力に関する最適なシ
ーケンスを送信するために送信においてコード化するこ
とを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、数値信号の送信お
よび受信のための方法およびシステムに関する。特に、
それは例えばマイクロ波等のデジタルリンクの効率を改
良するために使用される。
よび受信のための方法およびシステムに関する。特に、
それは例えばマイクロ波等のデジタルリンクの効率を改
良するために使用される。
【０００２】
【従来の技術】現在使用できる帯域を効果的な方法で使
用するために、デジタル送信システムは多段変調技術を
利用する。熱雑音に関するシステムのしきい値は、スペ
クトル効率の増加に従って増加し、予め固定されたビッ
トエラー速度（以下、ＢＥＲと呼ばれる）を得るため
に、大きい値の送信電力が必要である。そのような電力
は、記憶部のない非線形チャンネルとして構成された送
信機の最終増幅器の入力出力特性によって制限される。
用するために、デジタル送信システムは多段変調技術を
利用する。熱雑音に関するシステムのしきい値は、スペ
クトル効率の増加に従って増加し、予め固定されたビッ
トエラー速度（以下、ＢＥＲと呼ばれる）を得るため
に、大きい値の送信電力が必要である。そのような電力
は、記憶部のない非線形チャンネルとして構成された送
信機の最終増幅器の入力出力特性によって制限される。
【０００３】記憶部のない先行歪み技術が使用されたと
き、およびまたは固体増幅器が使用された場合（例え
ば、G.Karam とH.Sariによる文献“Analysis of predis
tortion, equalization and ISI cancellation techniq
ues in digital ratio systemswith nonlinear transmi
t amplifiers ”,IEEE Transactions on Communication
s, vol.37, No.12, Dec. 1989参照）、非線形チャンネ
ルの入力出力特性（増幅器および実際の先行歪みの効果
も含まれている）は、実際にはハードなリミッタの入力
出力特性である。
き、およびまたは固体増幅器が使用された場合（例え
ば、G.Karam とH.Sariによる文献“Analysis of predis
tortion, equalization and ISI cancellation techniq
ues in digital ratio systemswith nonlinear transmi
t amplifiers ”,IEEE Transactions on Communication
s, vol.37, No.12, Dec. 1989参照）、非線形チャンネ
ルの入力出力特性（増幅器および実際の先行歪みの効果
も含まれている）は、実際にはハードなリミッタの入力
出力特性である。
【０００４】歪みのない送信が所望された場合、上述の
定められた非線形チャンネルの入力における信号の複素
エンベロープのピークは、飽和点以上に上がってはいけ
ない。ピーク電力の値が大きくなることを避けるために
使用される基礎技術（例えば、T.Ryu, J.Uchibori およ
びY.Yoshida 等による文献“A stepped-square 256-QAM
for digital radio system ”, ICC '86, vol.3, pp 1
477-1481, June 1986参照）は、割当てられた速度の制
限および送信されたコンステレーションの点の間の最小
の距離に関する制限の２つの制限を監視しながら、フィ
ルタ処理されない信号のピーク電力が可能な限り小さく
なるような方法で２次元コンステレーション（constell
ation ）（以下、２Ｄと呼ばれる）を設計する。
定められた非線形チャンネルの入力における信号の複素
エンベロープのピークは、飽和点以上に上がってはいけ
ない。ピーク電力の値が大きくなることを避けるために
使用される基礎技術（例えば、T.Ryu, J.Uchibori およ
びY.Yoshida 等による文献“A stepped-square 256-QAM
for digital radio system ”, ICC '86, vol.3, pp 1
477-1481, June 1986参照）は、割当てられた速度の制
限および送信されたコンステレーションの点の間の最小
の距離に関する制限の２つの制限を監視しながら、フィ
ルタ処理されない信号のピーク電力が可能な限り小さく
なるような方法で２次元コンステレーション（constell
ation ）（以下、２Ｄと呼ばれる）を設計する。
【０００５】（上述の２つの制限を監視する）別の方法
は、本出願人に譲渡されたA.Sandriおよび A.Spalvieri
による欧州特許出願EP93111722号（対応日本特許出願：
特開平 6-164664 号）において開示されており、そこに
おいて、（例えばマイクロ波等の）デジタルリンクの効
率を向上させるためには、送信されたフィルタ処理され
た信号のピーク電力を減少させることが有効であると強
調されている。
は、本出願人に譲渡されたA.Sandriおよび A.Spalvieri
による欧州特許出願EP93111722号（対応日本特許出願：
特開平 6-164664 号）において開示されており、そこに
おいて、（例えばマイクロ波等の）デジタルリンクの効
率を向上させるためには、送信されたフィルタ処理され
た信号のピーク電力を減少させることが有効であると強
調されている。
【０００６】そのような電力を減少するために、上述の
特許出願においてA.Sandriおよび A.Spalvieriは、送信
において変調器と送信フィルタとの間に配置されたエン
コーダを使用し、受信において受信適合フィルタと復調
器との間に配置されたデコーダを使用することを提唱し
ている。
特許出願においてA.Sandriおよび A.Spalvieriは、送信
において変調器と送信フィルタとの間に配置されたエン
コーダを使用し、受信において受信適合フィルタと復調
器との間に配置されたデコーダを使用することを提唱し
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、送信
機の電力増幅器の入力に存在するフィルタ処理された信
号のピーク電力を減少する方法およびその方法のための
コード化システムを提供することである。そのような減
少は例えば小さいアンテナの使用または長いリンクを通
っての送信を可能にするから、無線リレーリンクに対し
て特に有効である。
機の電力増幅器の入力に存在するフィルタ処理された信
号のピーク電力を減少する方法およびその方法のための
コード化システムを提供することである。そのような減
少は例えば小さいアンテナの使用または長いリンクを通
っての送信を可能にするから、無線リレーリンクに対し
て特に有効である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的は、本発明の数
値信号の送信および受信方法およびその方法を実行する
システムによって達成される。本発明の数値信号の送信
および受信方法は、送信チャンネルにおいて送信させる
ために、データ群を２次元またはＮ次元のコンステレー
ションの点と関連させることによって数値ソースからの
データを変調し、変調された信号をフィルタ処理し、フ
ィルタ処理された信号を非線形チャンネルである送信信
号チャンネルを通して送信し、そこにおいて非線形性
は、送信機の最終増幅器の非線形特性および／または実
際の送信チャンネルの非線形作用のために生じ、送信チ
ャンネルからの出力信号を受信し、受信された信号をフ
ィルタ処理し、受信された信号を復調してソース・デー
タを再構成するステップを具備している数値信号を送信
および受信する方法において、送信チャンネルの入力に
存在するフィルタ処理された信号のピーク電力に関する
最適なシーケンスを送信するために送信においてコード
化することを特徴とする。
値信号の送信および受信方法およびその方法を実行する
システムによって達成される。本発明の数値信号の送信
および受信方法は、送信チャンネルにおいて送信させる
ために、データ群を２次元またはＮ次元のコンステレー
ションの点と関連させることによって数値ソースからの
データを変調し、変調された信号をフィルタ処理し、フ
ィルタ処理された信号を非線形チャンネルである送信信
号チャンネルを通して送信し、そこにおいて非線形性
は、送信機の最終増幅器の非線形特性および／または実
際の送信チャンネルの非線形作用のために生じ、送信チ
ャンネルからの出力信号を受信し、受信された信号をフ
ィルタ処理し、受信された信号を復調してソース・デー
タを再構成するステップを具備している数値信号を送信
および受信する方法において、送信チャンネルの入力に
存在するフィルタ処理された信号のピーク電力に関する
最適なシーケンスを送信するために送信においてコード
化することを特徴とする。
【０００９】また、本発明の上記方法を実行するシステ
ムは、送信において、データ・ソース、エンコーダ、変
調器、送信フィルタ、および非線形性を含み、受信にお
いて、フィルタ、デコーダ、および復調器を含むシステ
ムにおいて、送信において、送信チャンネルの入力に存
在するフィルタ処理された信号のピーク電力に固有の最
適なシーケンスを送信するためのエンコーダは、データ
・ソースと送信フィルタの入力側との間でシステムのベ
ースバンド部分に挿入されていることを特徴とする。
ムは、送信において、データ・ソース、エンコーダ、変
調器、送信フィルタ、および非線形性を含み、受信にお
いて、フィルタ、デコーダ、および復調器を含むシステ
ムにおいて、送信において、送信チャンネルの入力に存
在するフィルタ処理された信号のピーク電力に固有の最
適なシーケンスを送信するためのエンコーダは、データ
・ソースと送信フィルタの入力側との間でシステムのベ
ースバンド部分に挿入されていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の効果】本発明は、以下の点で上述の特許出願の
発明を改良する。すなわち、上述の速度の制限および送
信されたコンステレーションの点の間の最小の距離の制
限を監視しながら、コード化された信号の包絡線のピー
クの値をさらに減少させる別のより効果的なコード構成
を与え、送信された点のシーケンス間の最小距離を増加
するために、フィルタ処理された信号のピーク電力を減
少させるコード化技術を効果的に別の通常のコード化技
術（例えば、それはトレリスコード変調または多段コー
ド変調等の種類のコード化技術であり、そのような技術
に関する説明は、H.ImasおよびS.Hirakawaによる文献
“A new multilevel coding method using error corre
cting codes ”, IEEE Trans. on Inform. Th., vol. I
T-23, pp371-377,1977, およびG.Ungerboeckによる文献
“Trellis coded modulation with redundant signal s
ets ”, IEEECommunication Magazine, vol. 25, No.2,
Feb. 1987 を参照）と統合するような送信におけるエ
ンコーダと受信におけるデコーダの異なった構成を提供
することができる。これらを両立させる方法がない場
合、上述の２つの技術のうちの１つだけを送信システム
に導入することができ、それによって、２つの利点のう
ち１つだけが実現される。それに対して、本発明の場
合、２種類のコード化を同時に導入し、個々のコード化
に関する利得の合計を全利得として得ることができる。
発明を改良する。すなわち、上述の速度の制限および送
信されたコンステレーションの点の間の最小の距離の制
限を監視しながら、コード化された信号の包絡線のピー
クの値をさらに減少させる別のより効果的なコード構成
を与え、送信された点のシーケンス間の最小距離を増加
するために、フィルタ処理された信号のピーク電力を減
少させるコード化技術を効果的に別の通常のコード化技
術（例えば、それはトレリスコード変調または多段コー
ド変調等の種類のコード化技術であり、そのような技術
に関する説明は、H.ImasおよびS.Hirakawaによる文献
“A new multilevel coding method using error corre
cting codes ”, IEEE Trans. on Inform. Th., vol. I
T-23, pp371-377,1977, およびG.Ungerboeckによる文献
“Trellis coded modulation with redundant signal s
ets ”, IEEECommunication Magazine, vol. 25, No.2,
Feb. 1987 を参照）と統合するような送信におけるエ
ンコーダと受信におけるデコーダの異なった構成を提供
することができる。これらを両立させる方法がない場
合、上述の２つの技術のうちの１つだけを送信システム
に導入することができ、それによって、２つの利点のう
ち１つだけが実現される。それに対して、本発明の場
合、２種類のコード化を同時に導入し、個々のコード化
に関する利得の合計を全利得として得ることができる。
【００１１】本発明は、添付された図面に関して詳細に
説明されている。
説明されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１において、一般的なデジタル
送信システムの概略ブロック図が示されており、この図
面において示されているのは、送信される数値シーケン
スを出力するデータ・ソースＩと、送信される数値シー
ケンスを入力において受信し、送信された点のシーケン
スと変調のシーケンスとの間の最小距離を増加するため
に（例えば畳込みトレリスコード変調または多段コード
化等の）通常のコード化動作を行って送信されるコンス
テレーションの点の１つを出力するブロックII（変調お
よびコード化）であり、本発明に従ってフィルタ処理さ
れた信号のピーク電力を減少させるためにこのブロック
の内部においてエンコーダが設けられているブロックII
と、送信されるアナログ信号を出力する伝送フィルタII
I （Ｇ(f) ）と、送信機の非線形部分の入力における信
号IV（ｘ(t) ）と、（先行歪み技術を利用している）送
信機の最終増幅器の非線形特性、または、より一般的
に、送信チャンネルの非線形特性によって生じる信号通
路上の不所望な非線形歪みを表しているブロックV （非
線形歪み）と、種々の歪みと合計および／または結合さ
れた入力における信号によって形成された信号を出力す
る送信チャンネルプロパーVI（線形チャンネル）と、送
信チャンネルから信号を受信し、適切なフィルタ処理を
行う受信フィルタVII （ＧRX(f) ）と、フィルタ処理さ
れた信号をその入力において受信し、それを復調し、上
述された通常のコード化に関する解読動作を実行するブ
ロックVIII（復調および解読）であり、このブロックVI
IIの内部において、本発明に従ってピーク電力を減少す
るためのデコーダが挿入されているブロックVIIIと、数
値シーケンスを受信する利用者IX（利用者）である。
送信システムの概略ブロック図が示されており、この図
面において示されているのは、送信される数値シーケン
スを出力するデータ・ソースＩと、送信される数値シー
ケンスを入力において受信し、送信された点のシーケン
スと変調のシーケンスとの間の最小距離を増加するため
に（例えば畳込みトレリスコード変調または多段コード
化等の）通常のコード化動作を行って送信されるコンス
テレーションの点の１つを出力するブロックII（変調お
よびコード化）であり、本発明に従ってフィルタ処理さ
れた信号のピーク電力を減少させるためにこのブロック
の内部においてエンコーダが設けられているブロックII
と、送信されるアナログ信号を出力する伝送フィルタII
I （Ｇ(f) ）と、送信機の非線形部分の入力における信
号IV（ｘ(t) ）と、（先行歪み技術を利用している）送
信機の最終増幅器の非線形特性、または、より一般的
に、送信チャンネルの非線形特性によって生じる信号通
路上の不所望な非線形歪みを表しているブロックV （非
線形歪み）と、種々の歪みと合計および／または結合さ
れた入力における信号によって形成された信号を出力す
る送信チャンネルプロパーVI（線形チャンネル）と、送
信チャンネルから信号を受信し、適切なフィルタ処理を
行う受信フィルタVII （ＧRX(f) ）と、フィルタ処理さ
れた信号をその入力において受信し、それを復調し、上
述された通常のコード化に関する解読動作を実行するブ
ロックVIII（復調および解読）であり、このブロックVI
IIの内部において、本発明に従ってピーク電力を減少す
るためのデコーダが挿入されているブロックVIIIと、数
値シーケンスを受信する利用者IX（利用者）である。
【００１３】利点を有している好ましい実施例におい
て、フィルタ処理された信号ｘ(t) のピーク電力を減少
するエンコーダは、後述されるように設計され、実行さ
れる。
て、フィルタ処理された信号ｘ(t) のピーク電力を減少
するエンコーダは、後述されるように設計され、実行さ
れる。
【００１４】符号化およびフィルタ処理された信号のピ
ーク電力 このセクションは、符号化されフィルタ処理された信号
のピーク電力の過大評価（以下、“上限”と呼ばれる）
の評価に充てられたものである。この境界は、コードの
構成およびその特徴の評価の両方に有効である。今、注
目するコードは、無限の長さを有している。Ｍをコード
とし、ｍ＝…，ｍ(-1), ｍ(0),ｍ(1),…；ｍ(i) ＥＳを
Ｍのコードワードとする。コードのアルファベットＳ
は、コンステレーション２Ｄであり、その点（Ｓ1 ，Ｓ
2 ，…，Ｓs ）は、複素数によって表される。ｍがその
入力に与えられた際にフィルタの出力における複素エン
ベロープは、次のように表される。
ーク電力 このセクションは、符号化されフィルタ処理された信号
のピーク電力の過大評価（以下、“上限”と呼ばれる）
の評価に充てられたものである。この境界は、コードの
構成およびその特徴の評価の両方に有効である。今、注
目するコードは、無限の長さを有している。Ｍをコード
とし、ｍ＝…，ｍ(-1), ｍ(0),ｍ(1),…；ｍ(i) ＥＳを
Ｍのコードワードとする。コードのアルファベットＳ
は、コンステレーション２Ｄであり、その点（Ｓ1 ，Ｓ
2 ，…，Ｓs ）は、複素数によって表される。ｍがその
入力に与えられた際にフィルタの出力における複素エン
ベロープは、次のように表される。
【００１５】
【数３】
【００１６】ここにおいて、ｇ(t) は送信フィルタのイ
ンパルス応答であり、Ｔはシンボルインターバルであ
り、＊は畳込みオペレータである。ｘ(t) のピーク電力
は次のようになる。
ンパルス応答であり、Ｔはシンボルインターバルであ
り、＊は畳込みオペレータである。ｘ(t) のピーク電力
は次のようになる。
【００１７】
【数４】
【００１８】Ｔ秒の整数倍だけ時間的にシフトされたコ
ードワードの全てのバージョンがこの仮定の下で依然と
してコードワードであると仮定すると、フィルタ処理さ
れた信号ｘ(t) は、期間Ｔを有する固定的なサイクルで
処理された信号である。期間はＴであるので、式（２）
は次の式と等しくなる。
ードワードの全てのバージョンがこの仮定の下で依然と
してコードワードであると仮定すると、フィルタ処理さ
れた信号ｘ(t) は、期間Ｔを有する固定的なサイクルで
処理された信号である。期間はＴであるので、式（２）
は次の式と等しくなる。
【００１９】
【数５】
【００２０】パラメータτは時間基準であり、任意に固
定されることができる。（３）の評価は、実際にはコー
ドが打切られるまでは適さないことは注意すべきであ
る。ｎを打切られたコードの長さとすると、ＣはＭの打
切られたバージョンである。Ｃは、Ｍに属するコードワ
ードの全てのｎ個の組のラベルの和集合である。
定されることができる。（３）の評価は、実際にはコー
ドが打切られるまでは適さないことは注意すべきであ
る。ｎを打切られたコードの長さとすると、ＣはＭの打
切られたバージョンである。Ｃは、Ｍに属するコードワ
ードの全てのｎ個の組のラベルの和集合である。
【００２１】Ｃのコードワードは、ｃ＝ｃ(1),ｃ(2),
…, ｃ(n),ｃ(i) によって表され、Ｓに属する。以下の
Ｍのピーク電力に関する上限は、次のように表される。
…, ｃ(n),ｃ(i) によって表され、Ｓに属する。以下の
Ｍのピーク電力に関する上限は、次のように表される。
【００２２】
【数６】
【００２３】ここにおいて、
【数７】
【００２４】であり、
【数８】
【００２５】と表される。
【００２６】加重ｗ(c) は、監視のインターバル（τ，
τ＋Ｔ）におけるｘ(t) の瞬時電力に対するコードワー
ドＣの効果を考慮に入れ、加重ｗ(s) は、より悪い対の
列の影響を受けた上限である。物理的に実現可能なフィ
ルタが考慮される場合、式（６）における第１項の合計
は有限値に集中し、それ故に、実際にそれらは打切られ
ることができる。上限（４）はτに依存するので、最小
の上限に導くτを求めることができる。
τ＋Ｔ）におけるｘ(t) の瞬時電力に対するコードワー
ドＣの効果を考慮に入れ、加重ｗ(s) は、より悪い対の
列の影響を受けた上限である。物理的に実現可能なフィ
ルタが考慮される場合、式（６）における第１項の合計
は有限値に集中し、それ故に、実際にそれらは打切られ
ることができる。上限（４）はτに依存するので、最小
の上限に導くτを求めることができる。
【００２７】しかしながら、この方法は冗長であり、コ
ードの構成という主要な目的に到達するのにはほとんど
役立たない。
ードの構成という主要な目的に到達するのにはほとんど
役立たない。
【００２８】次の式で表される／τは、しばしば最小の
上限に非常に近い上限を導く。
上限に非常に近い上限を導く。
【００２９】
【数９】
【００３０】／τは、パルスｇ(t) のエネルギがインタ
ーバル（／τ−ｎｔ，／τ）にある可能性が最も大きい
ので、上記の式のようになる。フィルタの出力における
波形が、インターバル（／τ，／τ＋Ｔ）で観察された
とき、打切られたコードワードＣは、インターバル（／
τ−ｎｔ，／τ）をカバーする。インターバル（／τ−
ｎｔ，／τ）がｇ(t) のエネルギのほとんどを含んでい
る場合、加重（６）は加重（５）に関して無視できるも
のであり、それ故に選択τ＝／τは、式（３）の真のピ
ーク電力に非常に近い式（４）の値を導く。
ーバル（／τ−ｎｔ，／τ）にある可能性が最も大きい
ので、上記の式のようになる。フィルタの出力における
波形が、インターバル（／τ，／τ＋Ｔ）で観察された
とき、打切られたコードワードＣは、インターバル（／
τ−ｎｔ，／τ）をカバーする。インターバル（／τ−
ｎｔ，／τ）がｇ(t) のエネルギのほとんどを含んでい
る場合、加重（６）は加重（５）に関して無視できるも
のであり、それ故に選択τ＝／τは、式（３）の真のピ
ーク電力に非常に近い式（４）の値を導く。
【００３１】式（５）および（７）は、本発明の有効な
実施例に従って選択されていることは注意すべきであ
り、それらは、当業者にはよく知られているがここに記
載されていない全ての変更および修正を受けることがで
きる。
実施例に従って選択されていることは注意すべきであ
り、それらは、当業者にはよく知られているがここに記
載されていない全ての変更および修正を受けることがで
きる。
【００３２】最後に、τ＝／τである式（５）がコード
ワードＣの“加重”を表していることが示される。この
加重は、フィルタｇ(t) のインパルス応答に関する、相
対時間位置が変化したときにコードワードＣが発生する
フィルタ処理された信号ｘ(t) の複素エンベロープにお
ける最も高いピークとして計算される。加重ｗ(c) は、
その後、次のような方法で解釈される。すなわち、その
ような加重が大きくなるにつれて、フィルタ処理された
信号ｘ(t) のピーク電力に対するコードワードＣの効果
は悪くなる。
ワードＣの“加重”を表していることが示される。この
加重は、フィルタｇ(t) のインパルス応答に関する、相
対時間位置が変化したときにコードワードＣが発生する
フィルタ処理された信号ｘ(t) の複素エンベロープにお
ける最も高いピークとして計算される。加重ｗ(c) は、
その後、次のような方法で解釈される。すなわち、その
ような加重が大きくなるにつれて、フィルタ処理された
信号ｘ(t) のピーク電力に対するコードワードＣの効果
は悪くなる。
【００３３】コードの構成 ｂ／Ｔをビット／秒で表された速度に関する制約とす
る。すなわち、ｂはシンボルインターバルＴ毎に送信さ
れる情報ビットを表している。Ｓをコンステレーション
の点の数とし、式（２）においてＳ＞ｂとする。すなわ
ち、コンステレーションの点の数は、各シンボルインタ
ーバルＴ毎にｂ個のビットを送信することを厳密に必要
とするものよりも大きい。
る。すなわち、ｂはシンボルインターバルＴ毎に送信さ
れる情報ビットを表している。Ｓをコンステレーション
の点の数とし、式（２）においてＳ＞ｂとする。すなわ
ち、コンステレーションの点の数は、各シンボルインタ
ーバルＴ毎にｂ個のビットを送信することを厳密に必要
とするものよりも大きい。
【００３４】コードの構成の基礎になる着想は非常に簡
単なものであり、次のように要約することができる。ユ
ニバーサルコードを無限の長さ、すなわち、Ｓからの点
の全てのシーケンスのセットであるとする。第１のステ
ップにおいて、ｎ個の組の高い加重ｗ(c) を含む全ての
シーケンスが廃棄される。第２のステップにおいて、ｎ
個の組の高い加重を含むシーケンスが第１のステップに
おいて得られたコードから廃棄される。この方法におい
て、ピーク電力にある上限（４）は、各ステップにおい
て減少される。廃棄のプロセスは、コードが速度の制約
を満たすまで続行される。限界において、インターバル
（／τ−ｎｔ，／τ）がｇ(t) の全てのエネルギを含む
とき、上限（４）はピーク電力と等しくなり、廃棄のプ
ロセスは、コードが所定の最初のコンステレーションの
ために最小のピーク電力を有することによって終了す
る。
単なものであり、次のように要約することができる。ユ
ニバーサルコードを無限の長さ、すなわち、Ｓからの点
の全てのシーケンスのセットであるとする。第１のステ
ップにおいて、ｎ個の組の高い加重ｗ(c) を含む全ての
シーケンスが廃棄される。第２のステップにおいて、ｎ
個の組の高い加重を含むシーケンスが第１のステップに
おいて得られたコードから廃棄される。この方法におい
て、ピーク電力にある上限（４）は、各ステップにおい
て減少される。廃棄のプロセスは、コードが速度の制約
を満たすまで続行される。限界において、インターバル
（／τ−ｎｔ，／τ）がｇ(t) の全てのエネルギを含む
とき、上限（４）はピーク電力と等しくなり、廃棄のプ
ロセスは、コードが所定の最初のコンステレーションの
ために最小のピーク電力を有することによって終了す
る。
【００３５】ｋ回目の廃棄のプロセスのステップにおい
て、コードが速度の制約を満たしているか否かの検査
は、既知のグラフ理論技術（B.H.Marcus, P.H.Siegel,
J.K.Wolfによる文献“Finite-state modulation codes
for data storage”, IEEE ISAC, vol.10, No.1 pp 5-3
7, Jan.1992 参照）を通して行うことが適切である。そ
のような技術は、磁性支持体上でデータを記録する装置
を実現するために開発されており、本発明において、そ
れらは初めて多段数値変調に適用される。従って、コー
ドの構成は、グラフに関して再び明確に表される。
て、コードが速度の制約を満たしているか否かの検査
は、既知のグラフ理論技術（B.H.Marcus, P.H.Siegel,
J.K.Wolfによる文献“Finite-state modulation codes
for data storage”, IEEE ISAC, vol.10, No.1 pp 5-3
7, Jan.1992 参照）を通して行うことが適切である。そ
のような技術は、磁性支持体上でデータを記録する装置
を実現するために開発されており、本発明において、そ
れらは初めて多段数値変調に適用される。従って、コー
ドの構成は、グラフに関して再び明確に表される。
【００３６】ここにおいてユニバーサルコードはグラフ
Ａ(0) によって表され、Ｓn-1 状態と、各状態から開始
して各状態に集中するＳ推移とで構成されている。各状
態は、コンステレーションの（ｎ−１）個の組の点に対
応する。状態（ｓ，ａ(1),…, ａ(n-2) ）のセットによ
って状態ａ＝（ａ(1),ａ(2),…, ａ(n-1) ）, ａ(i)Ｅ
Ｓに到達し、ａから開始することによって状態（ａ(2),
ａ(3),…, ｓ）のセットに到達することが可能になる。
加重ｗ(c) は、状態（ｃ(1),ｃ(2),…, ｃ(n-1) ）から
開始し、状態（ｃ(2),ｃ(3),…, ｃ(n) ）で終了する推
移のラベルである。ｎ個の組の高い加重を含むシーケン
スを廃棄するために、高い加重の推移は、単にグラフか
ら廃棄されるだけである。
Ａ(0) によって表され、Ｓn-1 状態と、各状態から開始
して各状態に集中するＳ推移とで構成されている。各状
態は、コンステレーションの（ｎ−１）個の組の点に対
応する。状態（ｓ，ａ(1),…, ａ(n-2) ）のセットによ
って状態ａ＝（ａ(1),ａ(2),…, ａ(n-1) ）, ａ(i)Ｅ
Ｓに到達し、ａから開始することによって状態（ａ(2),
ａ(3),…, ｓ）のセットに到達することが可能になる。
加重ｗ(c) は、状態（ｃ(1),ｃ(2),…, ｃ(n-1) ）から
開始し、状態（ｃ(2),ｃ(3),…, ｃ(n) ）で終了する推
移のラベルである。ｎ個の組の高い加重を含むシーケン
スを廃棄するために、高い加重の推移は、単にグラフか
ら廃棄されるだけである。
【００３７】速度に関する制約は、B.H.Marcus等による
上述の文献において説明されているようにグラフのキャ
パシティを計算することによって導入される。
上述の文献において説明されているようにグラフのキャ
パシティを計算することによって導入される。
【００３８】Ａ(k) を、コードの構成におけるｋ回目の
ステップの後のグラフとする。廃棄のプロセスは、ｋ＝
ｋにおいて停止し、それによってＣａｐ（Ａ(K) ）＞ｂ
およびＣａｐ（Ａ(k+1) ）＜ｂとなる。
ステップの後のグラフとする。廃棄のプロセスは、ｋ＝
ｋにおいて停止し、それによってＣａｐ（Ａ(K) ）＞ｂ
およびＣａｐ（Ａ(k+1) ）＜ｂとなる。
【００３９】上述の方法を使用することによって、A.Sa
ndriおよびA.Spalvieri による上述の特許出願において
提唱されたものよりも効果的にコードを実現することが
できる。その理由は、別の状況が等しければ、この方法
によってシンボルの多数のシーケンスを廃棄することが
でき、従って、送信機の非線形部分の入力に存在するフ
ィルタ処理された信号ｘ(t) のピーク電力をさらに減少
することができるからである。
ndriおよびA.Spalvieri による上述の特許出願において
提唱されたものよりも効果的にコードを実現することが
できる。その理由は、別の状況が等しければ、この方法
によってシンボルの多数のシーケンスを廃棄することが
でき、従って、送信機の非線形部分の入力に存在するフ
ィルタ処理された信号ｘ(t) のピーク電力をさらに減少
することができるからである。
【００４０】一度、コードを説明するグラフが上述のよ
うに決定されると、B.H.Marcus等による上述の文献にお
いて開示されている以下の機械的に既知の技術によっ
て、エンコーダおよびデコーダがそれぞれ送信機および
受信機に挿入されることが実現される。そのような方法
は、この項目および前述の説明のために当業者に明らか
であり、従って、簡潔にするために省略される。
うに決定されると、B.H.Marcus等による上述の文献にお
いて開示されている以下の機械的に既知の技術によっ
て、エンコーダおよびデコーダがそれぞれ送信機および
受信機に挿入されることが実現される。そのような方法
は、この項目および前述の説明のために当業者に明らか
であり、従って、簡潔にするために省略される。
【００４１】準最適コード 設計時間および結果的なエンコーダ／デコーダの複雑さ
を減少するための１つの方法は、最初のグラフの状態の
数を減少させることである。
を減少するための１つの方法は、最初のグラフの状態の
数を減少させることである。
【００４２】このために、Ｓからの点は、同種集団に従
って群に分類されることができる。ここにおいて“同種
の点”という用語は、類似した係数および位相の値を有
するコンステレーションのこれらの点を示すために使用
され、それ故に、加重ｗ(c)にほぼ等しいコントリビュ
ーションが作られる。Ｇをそのような群の数とする。そ
してユニバーサルコードは、Ｇn-1 状態と、各状態から
発散し、各状態に集中する並列遷移のＧ個の群とで構成
されるグラフによって説明される。並列遷移の各群は、
そのラベル（加重）が群における悪い遷移の加重（すな
わち、群における遷移に関連した高い加重）である唯一
のエンティティと見なされる。
って群に分類されることができる。ここにおいて“同種
の点”という用語は、類似した係数および位相の値を有
するコンステレーションのこれらの点を示すために使用
され、それ故に、加重ｗ(c)にほぼ等しいコントリビュ
ーションが作られる。Ｇをそのような群の数とする。そ
してユニバーサルコードは、Ｇn-1 状態と、各状態から
発散し、各状態に集中する並列遷移のＧ個の群とで構成
されるグラフによって説明される。並列遷移の各群は、
そのラベル（加重）が群における悪い遷移の加重（すな
わち、群における遷移に関連した高い加重）である唯一
のエンティティと見なされる。
【００４３】コードの構成の各ステップにおいて、最も
悪い加重を有する遷移の群は廃棄される。
悪い加重を有する遷移の群は廃棄される。
【００４４】群ごとに廃棄する動作に基づいているこの
着想は、コンステレーションの点の同種の群はフィルタ
処理された信号のピーク電力にほぼ同じ方法で作用し、
それ故に、それらは廃棄されるかもしくは一緒に維持さ
れることができるというものである。
着想は、コンステレーションの点の同種の群はフィルタ
処理された信号のピーク電力にほぼ同じ方法で作用し、
それ故に、それらは廃棄されるかもしくは一緒に維持さ
れることができるというものである。
【００４５】コード化変調との両立 コンステレーションが２ｂc 個のサブセットに分割さ
れ、幾つかのコードの制約がサブセットのシーケンスに
課された場合について考えてみると、送信された点のシ
ーケンス間の最小距離を増加するために行われる従来の
コード化変調においてしばしば起こるようにｂu 個のビ
ットがコード化されないままになる（例えば、上述のH.
ImaiおよびS.Hirakawaによる文献およびG.Ungerboeckに
よる文献等を参照）。ピークを減少させるコード化を可
能にするために、Ｓにおける点の数は２（ｂc ＋ｂu ）
よりも大きくなければならない。この環境においてピー
クを減少させるコード化と従来のコード化変調を両立さ
せるということは、２つのコードシーケンスが互いに独
立した方法でコード化（および解読）されることを意味
している。すなわち、これは、ピークを減少させるコー
ド化においてコード化されなかったｂu 個のビットだけ
を考慮するということを意味している。これを実行する
１つの方法は、各群が各サブセットからの同じ数だけの
点を含むようにコンステレーションの点を群に分類する
ことである。その後、コードの構成は、準最適コードの
セクションにおいて説明されたものと同じ方法で行わ
れ、速度の制約は（ｂc ＋ｂu ）／Ｔとなる。
れ、幾つかのコードの制約がサブセットのシーケンスに
課された場合について考えてみると、送信された点のシ
ーケンス間の最小距離を増加するために行われる従来の
コード化変調においてしばしば起こるようにｂu 個のビ
ットがコード化されないままになる（例えば、上述のH.
ImaiおよびS.Hirakawaによる文献およびG.Ungerboeckに
よる文献等を参照）。ピークを減少させるコード化を可
能にするために、Ｓにおける点の数は２（ｂc ＋ｂu ）
よりも大きくなければならない。この環境においてピー
クを減少させるコード化と従来のコード化変調を両立さ
せるということは、２つのコードシーケンスが互いに独
立した方法でコード化（および解読）されることを意味
している。すなわち、これは、ピークを減少させるコー
ド化においてコード化されなかったｂu 個のビットだけ
を考慮するということを意味している。これを実行する
１つの方法は、各群が各サブセットからの同じ数だけの
点を含むようにコンステレーションの点を群に分類する
ことである。その後、コードの構成は、準最適コードの
セクションにおいて説明されたものと同じ方法で行わ
れ、速度の制約は（ｂc ＋ｂu ）／Ｔとなる。
【００４６】利点を有している好ましい実施例におい
て、ピークを減少させるエンコーダは、図２に示された
方法で図１のブロックIIの内部に挿入される。この図面
において、サブセットの選択に関するビットをその入力
において受信し、送信された点のシーケンスの間の最小
距離を増加するための適切な従来のコード化の制約（例
えば、トレリスコード変調または多段コード変調）をそ
のビットに課すブロックXI（エラー補正コード化）と、
本発明による関連したデコーダを含み、従来のコード化
において“コード化されなかった”ビットをその入力に
おいて受信し、前述のセクション（コードの構成および
準最適コード）において説明された原理に基づいてピー
ク電力を減少するための適切なコード化の制約をそれら
のビットに課すブロックｘ（ピーク減少コード化）と、
送信されるシンボルをその出力において供給するブロッ
クXII （マッピング）とが示されている。
て、ピークを減少させるエンコーダは、図２に示された
方法で図１のブロックIIの内部に挿入される。この図面
において、サブセットの選択に関するビットをその入力
において受信し、送信された点のシーケンスの間の最小
距離を増加するための適切な従来のコード化の制約（例
えば、トレリスコード変調または多段コード変調）をそ
のビットに課すブロックXI（エラー補正コード化）と、
本発明による関連したデコーダを含み、従来のコード化
において“コード化されなかった”ビットをその入力に
おいて受信し、前述のセクション（コードの構成および
準最適コード）において説明された原理に基づいてピー
ク電力を減少するための適切なコード化の制約をそれら
のビットに課すブロックｘ（ピーク減少コード化）と、
送信されるシンボルをその出力において供給するブロッ
クXII （マッピング）とが示されている。
【００４７】特徴の評価に関する幾つかの考察 ピーク電力の制約の下でチャンネルにおいてホワイトガ
ウス付加ノイズを有して送信された、コード化された信
号の特徴は、次の比率によって表される。
ウス付加ノイズを有して送信された、コード化された信
号の特徴は、次の比率によって表される。
【００４８】ＰＤＲ＝Ｐp （Ｍ）／δ2 min ここにおいて、δ2 min は、決定素子におけるコンステ
レーションの任意の２点間の最小のユークリッド平方距
離であり、ｇ（ｔo −ｔ）は、受信フィルタのインパル
ス応答であると仮定される。提唱されたコードの構成に
よってＰＤＲが最適にされないことは注意すべきであ
り、その理由は、それは項δ2 min を考慮に入れないか
らである。
レーションの任意の２点間の最小のユークリッド平方距
離であり、ｇ（ｔo −ｔ）は、受信フィルタのインパル
ス応答であると仮定される。提唱されたコードの構成に
よってＰＤＲが最適にされないことは注意すべきであ
り、その理由は、それは項δ2 min を考慮に入れないか
らである。
【００４９】従って、ＰＤＲの項で最適にすることは保
証できず、ｎ→∞の場合でさえ保証できない。
証できず、ｎ→∞の場合でさえ保証できない。
【００５０】通常のように、コード化利得は、コード化
されなかった基準信号のＰＤＲと、速度に関する同一の
制約の下でコード化された信号によって到達されたＰＤ
Ｒとの間の比率である。このコード化利得は、上述の定
められた非線形チャンネルの入力におけるピーク電力の
固定値に適合されたフィルタを有する受信機の決定素子
において信号対雑音比が増加したと解釈される。
されなかった基準信号のＰＤＲと、速度に関する同一の
制約の下でコード化された信号によって到達されたＰＤ
Ｒとの間の比率である。このコード化利得は、上述の定
められた非線形チャンネルの入力におけるピーク電力の
固定値に適合されたフィルタを有する受信機の決定素子
において信号対雑音比が増加したと解釈される。
【００５１】デコーダ （図１のブロックVIIIにおいて挿入される）デコーダ
は、B.H.Marcus等による上述の文献において説明されて
いるように、既知の原則に従って前述のセクションにお
いて説明および定義されたものから開始するように定義
される。デコーダは、（前に説明されたものを考慮して
当業者に明らかであるので、）本明細書においてはブロ
ック図の形式で詳細に説明されていない。
は、B.H.Marcus等による上述の文献において説明されて
いるように、既知の原則に従って前述のセクションにお
いて説明および定義されたものから開始するように定義
される。デコーダは、（前に説明されたものを考慮して
当業者に明らかであるので、）本明細書においてはブロ
ック図の形式で詳細に説明されていない。
【図１】一般的なデジタル送信システムの概略的ブロッ
ク図。
ク図。
【図２】フィルタ処理された信号のピーク電力を減少さ
せるためのエンコーダの可能な一実施例のブロック図。
せるためのエンコーダの可能な一実施例のブロック図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランコ・グッグリエルミ イタリア国、20131 ミラノ、ビア・ウィ ルト ５
Claims (12)
- 【請求項１】 送信チャンネルにおいて送信させるため
に、データ群を２次元またはＮ次元のコンステレーショ
ンの点と関連させることによって数値ソースからのデー
タを変調し、 変調された信号をフィルタ処理し、 フィルタ処理された信号を非線形チャンネルである送信
信号チャンネルを通して送信し、そこにおいて非線形性
は、送信機の最終増幅器の非線形特性および／または実
際の送信チャンネルの非線形作用のために生じ、 送信チャンネルからの出力信号を受信し、 受信された信号をフィルタ処理し、 受信された信号を復調してソース・データを再構成する
ステップを具備している数値信号を送信および受信する
方法において、 送信チャンネルの入力に存在するフィルタ処理された信
号のピーク電力に関する最適なシーケンスを送信するた
めに送信においてコード化することを特徴とする数値信
号の送信および受信方法。 - 【請求項２】 フィルタ処理された信号のピーク電力に
関して最適なシーケンスが選択され、そのような選択
は、ベースバンドの数値コード化によって実行されるこ
とを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 数値シーケンスｃが有限の長さを有する
と見なし、 各シーケンスに関する加重ｗ(c) を計算し、そこにおい
て、前記加重は、その関連する時間位置が使用される送
信フィルタのインパルス応答に関して変化されるときに
それぞれのシーケンスｃによって発生されるフィルタ処
理された信号の複素エンベロープにおける最も高いピー
クとして計算され、 そのようなシーケンスを前記加重に基づいて配置し、 大きい加重を有するシーケンスを消去し、 システムの結果的な送信能力が、送信される速度に関す
る制約を満たすように任意の回数だけ消去ステップを反
復するステップに従ってコード化が実行される請求項１
記載の方法。 - 【請求項４】 加重ｗ(c) は、 【数１】 によって与えられ、そこにおいて、 【数２】 であることを特徴とする請求項３記載の方法。
- 【請求項５】 さらに、コード化は、コードの長さが等
しい場合、コンステレーションの点を（例えば、係数お
よび位相等で）同種の集団に分類して状態の数を減少す
るステップを含む請求項３記載の方法。 - 【請求項６】 前記変調は、直角振幅変調ＱＡＭまたは
位相シフトキーイングＰＳＫタイプの変調であることを
特徴とする請求項１乃至５記載の方法。 - 【請求項７】 さらに、前記シーケンスをエンコーダに
よって送信においてコード化し、受信において解読し、
それによって、その他の状況が等しいならば、送信され
た点のシーケンスの間の最小距離を増加するステップを
具備している請求項１乃至６記載の方法。 - 【請求項８】 エンコーダによってコード化および解読
するステップは、別のステップから独立した方法で行わ
れることを特徴とする請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 フィルタ処理された信号ｘ(t) のピーク
電力を減少するためのコード化は、その他の状況が等し
い場合には、通常のコード化において“コード化されな
かったビット”に作用し、送信された点のシーケンスの
間の最小距離を増加することを特徴とする請求項８記載
の方法。 - 【請求項１０】 数値シーケンスで送信チャンネルにお
いて送信するために数値ソースからの数値信号を送信お
よび受信する請求項１乃至９記載の方法を実行し、 送信において、データ・ソース、エンコーダ、変調器、
送信フィルタ、および非線形性を含み、 受信において、フィルタ、デコーダ、および復調器を含
むシステムにおいて、 送信において、送信チャンネルの入力に存在するフィル
タ処理された信号のピーク電力に固有の最適なシーケン
スを送信するためのエンコーダは、データ・ソースと送
信フィルタの入力側との間でシステムのベースバンド部
分に挿入されていることを特徴とするシステム。 - 【請求項１１】 さらに、通常のエンコーダによって前
記シーケンスをコード化するエンコーダを具備し、すな
わち、その他の状況が等しいならば、送信された点のシ
ーケンスの間の最小距離を増加するように設計されてい
ることを特徴とする請求項１０記載のシステム。 - 【請求項１２】 前記通常のエンコーダは、その他のス
テップから独立した方法で動作することを特徴とする請
求項１１記載のシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITMI941626A IT1273695B (it) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | Metodo e circuiti per la trasmissione e la ricezione di segnali numerici nel quale si riduce la potenza di picco del segnale filtrato trasmesso compatibili con tecniche di codifica note |
| IT94A001626 | 1994-07-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08195782A true JPH08195782A (ja) | 1996-07-30 |
Family
ID=11369390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7193913A Pending JPH08195782A (ja) | 1994-07-28 | 1995-07-28 | 従来のコード化技術と両立し、フィルタ処理され送信された信号のピーク電力を減少する数値信号の送信および受信のための回路および方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5608760A (ja) |
| EP (1) | EP0703689A1 (ja) |
| JP (1) | JPH08195782A (ja) |
| IT (1) | IT1273695B (ja) |
| NO (1) | NO952729L (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002071715A1 (fr) * | 2001-03-06 | 2002-09-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Appareil et procede de traitement de signal |
| JP2009055111A (ja) * | 2007-08-23 | 2009-03-12 | Yokohama National Univ | シンボル挿入によるピーク電力低減および復号誤り率改善方法ならびに無線送受信装置 |
| JP2012070410A (ja) * | 2006-11-22 | 2012-04-05 | Yokohama National Univ | 符号化変調システムおよび受信装置ならびに符号化変調方法および復号方法 |
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| DE19748880C1 (de) * | 1997-11-06 | 1999-05-12 | Deutsche Telekom Ag | Verfahren und Schaltungsanordnung zur verbesserten Datenübertragung |
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Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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