СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ, СПОСОБ ПРИЕМА ДАННЫХ, УСТРОЙСТВО МОДУЛЯЦИИ ДАННЫХ, УСТРОЙСТВО ДЕМОДУЛЯЦИИ ДАННЫХ
DATA TRANSMISSION METHOD, DATA RECEPTION METHOD, DATA MODULATION DEVICE, DATA DEMODULATION DEVICE

Область техники
m
Настоящее изобретение относится к способу передачи данных, способу приема данных, устройству модуляции данных, устройству демодуляции данных, которые используют схему модуляции и демодуляции, к которой был применен код с исправлением ошибок, а более конкретно к способу передачи данных, способу приема данных, устройству модуляции данных и устройству демодуляции данных, соответствующим образом используемым в схеме QAM (квадратурной амплитудной модуляции), в которых многозначное число имеет значение 2 (m - целое число, равное или большее чем 5).
Уровень техники
m
m
m
m
Традиционно, схема модуляции и демодуляции 2 QAM (m - положительное целое число), такая как 64 QAM, 128 QAM или 256 QAM, использовалась в различных системах связи, таких как система цифровой (сверхвысокочастотной) СВЧ-связи. В схеме модуляции и демодуляции 2 QAM, связь выполняется посредством процедуры битового отображения, в которой всего 2 m-битных комбинаций данных назначаются 2 сигнальным точкам.
Для того чтобы защищать данные от шумов, которые должны формироваться при связи, добавляется код с исправлением ошибок, который является избыточными данными, которые должны быть добавлены к данным связи для увеличения устойчивости к ошибкам. Применение кода с исправлением ошибок обычно значительно улучшает частоту появления ошибок. Однако известно, что эффективность кодирования с исправлением ошибок отличается в зависимости от того, каким образом комбинировать код с исправлением ошибок с отображением сигнальных точек (например, смотрите NPL 1 и 2). В частности, посредством изменения распределения избыточных битов кода с исправлением ошибок, принимая во внимание зависимость между расстоянием между сигнальными точками и расстоянием Хемминга между m-битными комбинациями данных, отображенными в соответственные сигнальные точки, эффективность кодирования с исправлением ошибок может быть увеличена. Это также делает возможным в канале связи с ограниченной шириной полосы пропускания сдерживать расширение полосы вследствие добавления избыточных битов без ухудшения частоты появления ошибок.
В дальнейшем, чтобы проводить различие между расстоянием между сигнальными точками и расстоянием Хемминга, которое является расстоянием между битовыми последовательностями, первое указывается ссылкой как «евклидово расстояние».
Каждая из фиг. 1 и 2 иллюстрируют пример предшествующего уровня техники, в котором код с исправлением ошибок, такой как код Рида-Соломона (RS-код) или код с контролем четности низкой плотности (код LDPC) применяется к схеме модуляции 16 QAM, с тем чтобы выполнять передачу данных.
Фиг. 1 иллюстрирует применение отображения Грея, в котором 4 бита отображаются в 16 сигнальных точках таким образом, что расстояние Хемминга между битовыми последовательностями смежных сигнальных точек имеет значение 1. Передающая сторона разделяет данные, которые были подвергнуты кодированию с исправлением ошибок устройством 11 кодирования, на 4-битные сегменты, вычисляет соответствующую сигнальную точку благодаря устройству 12 отображения Грея и передает сигнал передачи. Приемная сторона выбирает, из сигнала приема, сигнальную точку, ближайшую к рассчитанной сигнальной точке в показателях евклидова расстояния, и выполняет, с использованием устройства 14 декодирования, декодирование кода с исправлением ошибок для битовой строки, полученной посредством устройства 13 обратного отображения, которое приводит к 4 битам, соответствующим выбранной сигнальной точке.
Однако может возникать случай, когда сигнальная точка, выбранная приемной стороной, отличается от переданной сигнальной точки вследствие шума в канале связи. В этом случае ошибочный бит возникает в результате обратного отображения. Основным фактором возникновения ошибки в системе связи является тепловой шум, чья амплитуда подчиняется нормальному распределению, и сигнальная точка, которая находится ближе к переданной сигнальной точке в показателях евклидова расстояния, имеет более высокую вероятность выбора приемной стороной. Поэтому в случае, когда расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками, которые вероятно должны ошибочно выбираться вследствие теплового шума, велико, частота появления ошибочных битов по отношению к одному и тому же уровню шумов становится более высокой. Отображение Грея, в котором расстояние Хемминга между всеми смежными сигнальными точками имеет значение 1, является оптимальной схемой в этом смысле. Однако, с точки зрения эффективного применения кода с исправлением ошибок, не всегда нужно, чтобы кодирование с исправлением ошибок равным образом применялось ко всем 4 битам, которые были отображены в сигнальную точку, но тот же самый эффект может получаться посредством применения кодирования с исправлением ошибок только к части 4 битов.
Фиг. 2 иллюстрирует схему передачи данных, в которой 4-битное отображение в 16 сигнальных точек 16 QAM модифицировано. То есть в этой схеме код с исправлением ошибок применяется только к младшим 2 битам.
При этом битовом отображении, хотя расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками не обязательно имеет значение 1, расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками имеет значение 1 в показателях только младших 2 битов, и евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции из младших 2 битов, назначенные на них, совпадают друг с другом, является наибольшим.
На передающей стороне, устройство 21 кодирования назначает битовую строку, которая была подвергнута кодированию с исправлением ошибок, на младшие 2 бита, вычисляет соответствующую сигнальную точку посредством устройства 22 двойного отображения Грея, как проиллюстрировано на фиг. 2, и передает сигнал передачи. На приемной стороне первое устройство 23 обратного отображения выбирает из сигнала приема сигнальную точку, ближайшую к вычисленной сигнальной точке, в показателях евклидова расстояния, и устройство 24 декодирования выполняет декодирование кода с исправлением ошибок для младших 2 битов из 4 битов, соответствующих выбранной сигнальной точке. Затем второе устройство 25 отображения используется для выбора, из четырех сигнальных точек, в которых 2 бита, полученных благодаря кодированию с исправлением ошибок, и порции из младших 2 битов, назначенные для них, совпадают друг с другом, одной, которая является ближайшей к принятой сигнальной точке в показателях евклидова расстояния, с тем чтобы определять неопределенные старшие 2 бита.
Вследствие основного свойства, что сигнальная точка, которая находится ближе к переданной сигнальной точке в показателях евклидова расстояния, имеет более высокую вероятность выбора приемной стороной при условии, что младшие 2 бита надлежащим образом исправляются благодаря кодированию с исправлением ошибок, и того факта, что евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции из младших 2 битов, назначенные на них, совпадают друг с другом, велико, вероятность, что возникает ошибка в старших 2 битах, становится в значительной степени низкой. Таким образом, может быть упомянуто, что отсутствие кодирования с исправлением ошибок для старших 2 битов не наносит по существу никакого вреда. В частности, в канале связи, увеличение ширины полосы пропускания которого ограничено вследствие применения кодирования с исправлением ошибок, эквивалентная частота появления ошибок может достигаться с меньшим количеством избыточных битов по сравнению со способом, проиллюстрированным на фиг. 1, что является очень эффективным. Способ по фиг. 2 может быть упомянут тем, что битовое отображение придумано для разделения 4 битов, соответствующих каждой из сигнальных точек, на порцию битов, для которой вероятность ошибочного бита низка, и оставшуюся порцию битов, для которой вероятность ошибочного бита высока, с тем чтобы применять кодирование с исправлением ошибок только к порции битов, для которой высока вероятность ошибочного бита.
2n+1
Пример способа отображения, проиллюстрированный на фиг. 2, назван «двойным отображением Грея» (NPL 3). Этот способ, который независимо применяет отображение Грея к порции из старших битов, к которой не применяется кодирование с исправлением ошибок, и порции из младших битов, к которой кодирование с исправлением ошибок применяется, может применяться к случаю, когда сигнальное созвездие (сигнальная совокупность) является прямоугольным, но не может применяться к модуляции 2QAM и схеме модуляции, в которой индекс является нечетным, или случаю (NPL 4), когда сигнальное созвездие не является прямоугольным, даже если индекс четный.
2n+1
Кроме того, к тому же, в отображении Грея, проиллюстрированном на фиг. 1, в котором некодированная порция не включена в состав, но код с исправлением ошибок применяется ко всем битам, в случае, когда сигнальное созвездие не является прямоугольным, вообще невозможно заставить расстояние Хемминга между битовыми последовательностями, назначенными на смежные сигнальные точки, быть равными 1. Что касается случая, когда сигнальное созвездие является крестообразным в 2QAM, в котором индекс является нечетным, способ по PTL 1 известен в качестве способа отображения, в котором расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками становится минимальным.
Разбиение множества известно в качестве способа битового отображения для сигнальных созвездий в разных формах, и схема TCM (NPL 2), которая кодирует порцию из младших битов решетчатым кодом, известна в качестве подхода разбиения множества. В подходе разбиения множества, хотя евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции из младших битов, назначенные на них, которые должны подвергаться кодированию, совпадают друг с другом, является максимальным, среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками не принимается во внимание, так что частота появления ошибочных битов порции из младших битов высока. Отсюда вытекает, что это разбиение множества может упоминаться способом отображения, который является не отвечающим требованиям для применения к коду с исправлением ошибок (например, RS-кода или кода LDPC), иного чем решетчатый код, поддерживающий применяемое разбиение множества.
{Список цитируемых материалов}
{Патентная литература}
{PTL 1} Проспект № WO 2007/046558 международных публикаций
{Непатентная литература}
{NPL 1} G. Ungerboeck, Channel Coding with Multilevel/phase signals, IEEE Transactions on Information Theory, Jan. 1, 1982, pp 55-67 (Г. Унгербоек, Канальное кодирование многоуровневыми/фазными сигналами, Труды по теории информации IEEE, 1 января 1982 года, стр. 55-67)
{NPL 2} H. Imai & S. Hirakawa, A New Multilevel Coding Method using Error-Correcting Codes, IEEE Transactions on Information Theory, May 1, 1977, pp 371-377 (Х. Имаи и С Хиракава, Новый способ многоуровневого кодирования с использованием кодов с исправлением ошибок, Труды по теории информации, 1 мая 1977 года, стр. 371-377)
{NPL 3} E. Eleftheriou & S.Olcer, "Low-Density Parity-Check Codes for Digital Subscriber Lines", IEEE International Conference on Communications, April 28, 2002, pp 1753-1757 (Е. Элефтерио и С. Олцер, «Коды с контролем четности низкой плотности для цифровых абонентских линий», Международная конференция по системам связи IEEE, 28 апреля 2002 года, стр. 1753-1757)
{NPL 4} H. Tahara, T. Deguchi, S. Mizoguchi, Y. Yoshida, 6 GHz 140 Mbps Digital Radio System with 256-SSQAM Modulation, IEEE Global Communications Conference, Nov. 15, 1987, pp 1495-1500 (Х. Тахара, Т. Дегучи, С. Мизогучи, И. Йошида, Система цифровой радиосвязи 140 Мбит/с 6 ГГц с модуляцией 256-SSQAM, Всемирная конференция по системам связи IEEE, 15 ноября 1987 года, стр. 1495-1500)
Сущность изобретения
Техническая проблема
m
Что касается сигнального созвездия, в котором среднее значение расстояния Хемминга между смежными сигнальными точками в показателях порции младших s битов (s-положительное целое число, меньшее, чем m) является малым, и порции младших s битов смежных сигнальных точек совпадают друг с другом в схеме 2 QAM, которая использует сигнальные точки, скомпонованные в произвольной форме, для передачи m-битных данных, можно предусмотреть способ передачи данных, способный к сдерживанию увеличения ширины полосы пропускания передачи и превосходный по характеристикам частоты появления ошибок посредством выполнения битового отображения, посредством которого евклидово расстояние между сигнальными точками доводится до максимума, особенно, посредством применения кода с исправлением ошибок к порции из младших s битов. Однако, как описано в «Предшествующем уровне техники», такой способ отображения еще не был предложен, за исключением случая, когда сигнальные точки скомпонованы в прямоугольной форме. Способ битового отображения, основанный на разбиении множества, является битовым отображением, в котором евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции из младших s битов, назначенные на них, совпадают друг с другом, становится максимальным. Однако, поскольку среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками в показателях порции из младших s битов не является малым, требования не удовлетворены.
(Цель изобретения)
Настоящее изобретение было сделано ввиду вышеприведенных технических проблем, и примерная цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить способ битового отображения, в котором среднее значение расстояния Хемминга между смежными сигнальными точками в показателях порции из младших битов мало и в котором евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции из младших битов, назначенные на них, совпадают друг с другом, велико, в случаях, где сигнальное созвездие является крестообразным, и где сигнальное созвездие является круглым, полученным перекомпоновкой части сигнальных точек, скомпонованных в прямоугольной форме или крестообразной форме, для того чтобы поднимать среднюю мощность и пиковую мощность, и предоставить способ передачи данных, использующий вышеприведенный способ битового отображения. Круговая компоновка сигнального созвездия может уменьшать пиковую энергию по сравнению с прямоугольной компоновкой и соответственно предоставляет возможность достигаться способу, превосходному по характеристикам нелинейных искажений.
{Решение для проблемы}
2n
2n
2n
2n
Согласно первому примерному способу передачи данных по настоящему изобретению предложен способ передачи данных схемы модуляции 2 (n - положительное целое число) QAM, в которой 2 сигнальных точек, скомпонованных в круговой форме, используются для передачи 2n-битных данных, причем 2 сигнальных точек получаются перекомпоновкой части 2 сигнальных точек, скомпонованных в прямоугольной форме, причем способ содержит:
первый этап по соотнесению 2n-битной комбинации, чьи младшие 2t (t -положительное целое число, меньшее, чем n) битов и старшие 2(n-t) битов были независимо подвергнуты коду Грея, с каждой из сигнальных точек, совпадающих с прямоугольной компоновкой; и
второй этап по соотнесению 2n-битной комбинации с каждой из сигнальных точек, перекомпонованных в круговую форму таким образом, чтобы среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками в показателях порции младших 2t битов было минимальным, а евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции младших 2t битов, назначенные на них, совпадают друг с другом, было максимальным, 2n-битная комбинация находится среди всех 2n-битных комбинаций, исключая 2n-битные комбинации, назначенные на сигнальные точки, соответствующие прямоугольной компоновке,
сигнальная точка, которая определена посредством второго этапа, передается соответствующей 2n-битным данным, которые должны быть переданы.
2n
2n
2n
2n
Согласно второму примерному способу передачи данных по настоящему изобретению предложен способ передачи данных схемы модуляции 2 (n - положительное целое число) QAM, в которой 2 сигнальных точек, скомпонованных в круговой форме, используются для передачи 2n-битных данных, причем 2 сигнальных точек получаются перекомпоновкой части 2 сигнальных точек, скомпонованных в прямоугольной форме, причем способ содержит:
2n
предоставление n типов таблиц отображения областей для каждого разделения сигнальной области, включающей в себя 2 сигнальных точек, на множество областей, каждого назначения 2 битов на каждую разделенную область, включенную в прямоугольную компоновку, посредством применения кода Грея, чтобы расстояние Хемминга между смежными областями отличалось на 1, и каждого назначения 2 битов на каждую разделенную область, не включенную в прямоугольную компоновку таким образом, чтобы среднее расстояние Хемминга между смежными областями становилось минимальным; и
разделение 2n-битных данных на n 2-битных данных и расположение сигнальной точки для 2n-битных данных в общую порцию среди n сигнальных областей, полученных посредством обращения, в отношении каждых из n 2-битных данных, в n таблиц отображения областей, среди которых разделенные области отличаются по форме.
2n+1
2n+1
Согласно третьему примерному способу передачи данных по настоящему изобретению предоставлен способ передачи данных схемы модуляции 2(n - положительное целое число) QAM, в которой 2сигнальных точек, скомпонованных в крестообразной форме, используются для передачи 2n+1-битных данных, причем способ содержит:
2n+1
2n+1
предоставление первой таблицы отображения, которая разделяет сигнальную область, включающую в себя 2сигнальных точек, на множество областей и назначает 2 бита на каждую разделенную область таким образом, чтобы битовые значения отличались друг от друга между смежными областями, и второй таблицы отображения областей, которая разделяет сигнальную область, включающую в себя 2сигнальных точек, на множество областей и назначает 1 бит на каждую разделенную область таким образом, чтобы битовое значение отличалось друг от друга между смежными областями; и
разделение 2n+1-битных данных на n 2-битных данных и одни 1-битные данные, и расположение сигнальных точек для 2n+1-битных данных в общую порцию между общей порцией среди n сигнальных областей, полученных посредством обращения, в отношении каждых из n 2-битных данных, в n первых таблиц отображения областей, среди которых разделенные области отличаются по форме, и областью, определенной посредством второй таблицы отображения областей в соответствии с 1-битными данными.
2n+1
2n+1
2n+1
2n+1
Согласно четвертому примерному способу передачи данных по настоящему изобретению есть способ передачи данных схемы модуляции 2(n - положительное целое число) QAM, в которой 2 сигнальных точек, скомпонованных в круговой форме, используются для передачи 2n+1-битных данных, причем 2сигнальных точек получаются перекомпоновкой части 2сигнальных точек, скомпонованных в крестообразной форме, причем способ содержит:
2n+1
2n+1
предоставление первой таблицы отображения областей, которая разделяет сигнальную область, включающую в себя 2сигнальных точек, на множество областей и назначает 2 бита на каждую разделенную область таким образом, чтобы битовые значения отличались друг от друга между смежными областями, и второй таблицы отображения областей, которая разделяет сигнальную область, включающую в себя 2сигнальных точек, на множество областей и назначает 1 бит на каждую разделенную область таким образом, чтобы битовое значение отличалось друг от друга между смежными областями; и
разделение 2n+1-битных данных на n 2-битных данных и одни 1-битные данные, и расположение сигнальных точек для 2n+1 данных в общую порцию между общей порцией среди n сигнальных областей, полученных посредством обращения, в отношении каждых из n 2-битных данных, в n первых таблиц отображения областей, среди которых разделенные области отличаются по форме, и областью, определенной посредством второй таблицы отображения областей в соответствии с 1-битными данными.
2n
2n
2n
Согласно первому примерному способу приема данных по настоящему изобретению, есть способ приема данных, который использует схему модуляции 2 (n - положительное целое число) QAM, в которой 2 сигнальных точек, скомпонованных в круговой форме, используются для передачи 2n-битных данных, определяет соответствие между 2n-битными данными, которые должны быть переданы, и 2 сигнальными точками посредством способа передачи данных, определенного способом по пункту 2 формулы изобретения, и вычисляет, из принятой сигнальной точки, 2n-битные данные, соответствующие переданной сигнальной точке, ближайшей к принятой сигнальной точке, причем способ содержит:
получение n 2-битных данных посредством обращения к n таблицам отображения областей, идентичным n таблицам отображения областей по пункту 2 формулы изобретения, в соответствии с областью, включающей в себя принятую сигнальную точку.
2n+1
2n+1
2n+1
Согласно второму примерному способу приема данных по настоящему изобретению есть способ приема данных, который использует схему модуляции 2(n - положительное целое число) QAM, в которой 2сигнальных точек, скомпонованных в крестообразной форме, используются для передачи 2n+1-битных данных, определяет соответствие между 2n+1-битными данными, которые должны быть переданы, и 2сигнальными точками посредством способа передачи данных, определенного способом по пункту 11 формулы изобретения, и вычисляет, из принятой сигнальной точки, 2n+1-битные данные, соответствующие переданной сигнальной точке, ближайшей к принятой сигнальной точке, причем способ содержит:
получение n 2-битных данных посредством обращения к n таблицам отображения 2-битных областей по пункту 11 формулы изобретения в соответствии с областью, включающей в себя принятую сигнальную точку, и 1 бит посредством обращения к таблице отображения 1-битных областей.
2n+1
2n+1
2n+1
2n+1
2n+1
Согласно третьему примерному способу приема данных по настоящему изобретению есть способ приема данных, который использует схему модуляции 2(n - положительное целое число) QAM, в которой 2сигнальных точек, скомпонованных в круговой форме, используются для передачи 2n+1-битных данных, 2сигнальных точек получаются перекомпоновкой части 2сигнальных точек, скомпонованных в крестообразной форме, определяет соответствие между 2n+1-битными данными, которые должны быть переданы, и 2сигнальными точками посредством способа передачи данных, определенного способом по пункту 14 формулы изобретения, и вычисляет, из принятой сигнальной точки, 2n+1-битные данные, соответствующие переданной сигнальной точке, ближайшей к принятой сигнальной точке, причем способ содержит:
получение n 2-битных данных посредством обращения к n таблицам отображения 2-битных областей по пункту 14 формулы изобретения в соответствии с областью, включающей в себя принятую сигнальную точку, и 1 бит посредством обращения к таблице отображения 1-битной области.
2n
2n
2n
2n
Согласно первому примерному устройству модуляции по настоящему изобретению есть устройство модуляции схемы модуляции 2 (n - положительное целое число) QAM, в которой 2 сигнальных точек, скомпонованных в круговой форме, используются для передачи 2n-битных данных, причем 2 сигнальных точек получаются перекомпоновкой части 2 сигнальных точек, скомпонованных в прямоугольной форме, причем устройство содержит:
первую секцию соотнесения, которая соотносит 2n-битную комбинацию, чьи младшие 2t (t - положительное целое число, меньшее, чем n) битов и старшие 2(n-t) битов были независимо подвергнуты коду Грея, с сигнальными точками, совпадающими с прямоугольной компоновкой; и
вторую секцию соотнесения, которая соотносит 2n-битную комбинацию с каждой из сигнальных точек, перекомпонованных в круговую форму таким образом, чтобы среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками в показателях порции младших 2t битов было минимальным, а евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции младших 2t битов, назначенные на них, совпадают друг с другом, было максимальным, 2n-битная комбинация находится среди всех 2n-битных комбинаций, исключая 2n-битные комбинации, назначенные на сигнальные точки, совпадающие с прямоугольной компоновкой,
2n
2n
2n
2n
Согласно второму примерному устройству модуляции по настоящему изобретению есть устройство модуляции схемы модуляции 2 (n - положительное целое число) QAM, в которой 2 сигнальных точек, скомпонованных в круговой форме, используются для передачи 2n-битных данных, причем 2 сигнальных точек получаются перекомпоновкой части 2 сигнальных точек, скомпонованных в прямоугольной форме, причем устройство содержит:
2n
n типов таблиц отображения областей для каждого разделения сигнальной области, включающей в себя 2 сигнальных точек, на множество областей, каждого назначения 2 битов на каждую разделенную область, включенную в прямоугольную компоновку, посредством применения кода Грея, чтобы расстояние Хемминга между смежными областями отличалось на 1, и каждого назначения 2 битов на каждую разделенную область, не включенную в прямоугольную компоновку таким образом, чтобы среднее расстояние Хемминга между смежными областями становилось минимальным; и
секцию настройки, которая разделяет 2n-битные данные на n 2-битных данных и располагает сигнальную точку для 2n-битных данных в общую порцию среди n сигнальных областей, полученных посредством обращения, в отношении каждых из n 2-битных данных, в n таблиц отображения областей, среди которых разделенные области отличаются по форме.
2n+1
2n+1
n+1
Согласно третьему примерному устройству модуляции по настоящему изобретению есть устройство модуляции схемы модуляции 2 (n - положительное целое число) QAM, в которой 2 сигнальных точек, скомпонованных в крестообразной форме, используются для передачи 2-битных данных, причем устройство содержит:
2n+1
2n+1
первую таблицу отображения областей, которая разделяет сигнальную область, включающую в себя 2 сигнальных точек, на множество областей и назначает 2 бита на каждую разделенную область таким образом, чтобы битовые значения отличались друг от друга между смежными областями, и вторую таблицу отображения областей, которая разделяет сигнальную область, включающую в себя 2 сигнальных точек, на множество областей и назначает 1 бит на каждую разделенную область таким образом, чтобы битовое значение отличалось друг от друга между смежными областями; и
секцию настройки, которая разделяет 2n+1-битные данные на n 2-битных данных и одни 1-битные данные, и располагает сигнальные точки для 2n+1-битных данных в общую порцию между общей порцией среди n сигнальных областей, полученных посредством обращения, в отношении каждых из n 2-битных данных, в n первых таблиц отображения областей, среди которых разделенные области отличаются по форме, и областью, определенной посредством второй таблицы отображения областей в соответствии с 1-битными данными.
2n+1
2n+1
2n+1
2n+1
Согласно четвертому примерному устройству модуляции по настоящему изобретению есть устройство модуляции схемы модуляции 2 (n - положительное целое число) QAM, в которой 2 сигнальных точек, скомпонованных в круговой форме, используются для передачи 2n+1-битных данных, причем 2 сигнальных точек получаются перекомпоновкой части 2 сигнальных точек, скомпонованных в крестообразной форме, причем устройство содержит:
2n+1
2n+1
первую таблицу отображения областей, которая разделяет сигнальную область, включающую в себя 2 сигнальных точек, на множество областей и назначает 2 бита на каждую разделенную область таким образом, чтобы битовые значения отличались друг от друга между смежными областями, и вторую таблицу отображения областей, которая разделяет сигнальную область, включающую в себя 2 сигнальных точек, на множество областей и назначает 1 бит на каждую разделенную область таким образом, чтобы битовое значение отличалось друг от друга между смежными областями; и
секцию настройки, которая разделяет 2n+1-битные данные на n 2-битных данных и одни 1-битные данные и располагает сигнальные точки для 2n+1 данных в общую порцию между общей порцией среди n сигнальных областей, полученных посредством обращения, в отношении каждых из n 2-битных данных, в n первых таблиц отображения областей, среди которых разделенные области отличаются по форме, и областью, определенной посредством второй таблицы отображения областей в соответствии с 1-битными данными.
2n
2n
Согласно первому примерному устройству демодуляции по настоящему изобретению есть устройство демодуляции, которое использует схему модуляции 2 (n - положительное целое число) QAM, в которой 2 сигнальных точек, скомпонованных в круговой форме, используются для передачи 2n-битных данных, причем устройство содержит:
2n
секцию расчета, которая определяет соответствие между 2n-битными данными, которые должны быть переданы, и 2 сигнальными точками посредством способа передачи данных, определенного способом по пункту 2 формулы изобретения, и вычисляет, из принятой сигнальной точки, 2n-битные данные, соответствующие переданной сигнальной точке, ближайшей к принятой сигнальной точке; и
секцию получения, которая получает n 2-битных данных посредством обращения к n таблицам отображения областей, идентичным n таблицам отображения областей по пункту 2 формулы изобретения, в соответствии с областью, включающей в себя принятую сигнальную точку.
2n+1
2n+1
Согласно второму примерному устройству демодуляции по настоящему изобретению есть устройство демодуляции, которое использует схему модуляции 2 (n - положительное целое число) QAM, в которой 2 сигнальных точек, скомпонованных в крестообразной форме, используются для передачи 2n+1-битных данных, причем устройство содержит:
2n+1
секцию расчета, которая определяет соответствие между 2n+1-битными данными, которые должны быть переданы, и 2 сигнальными точками посредством способа передачи данных, определенного способом по пункту 11 формулы изобретения, и вычисляет, из принятой сигнальной точки, 2n+1-битные данные, соответствующие переданной сигнальной точке, ближайшей к принятой сигнальной точке, и
секцию получения, которая получает n 2-битных данных посредством обращения к n таблицам отображения 2-битных областей по пункту 11 формулы изобретения в соответствии с областью, включающей в себя принятую сигнальную точку, и 1 бит посредством обращения к таблице отображения 1-битной области.
2n+1
2n+1
2n+1
2n+1
Согласно третьему примерному устройству демодуляции по настоящему изобретению есть устройство демодуляции, которое использует схему модуляции 2 (n - положительное целое число) QAM, в которой 2 сигнальных точек, скомпонованных в круговой форме, используются для передачи 2n+1-битных данных, причем 2 сигнальных точек получаются перекомпоновкой части 2 сигнальных точек, скомпонованных в крестообразной форме, причем устройство содержит:
2n+1
секцию расчета, которая определяет соответствие между 2n+1-битными данными, которые должны быть переданы, и 2 сигнальными точками посредством способа передачи данных, определенного способом по пункту 14 формулы изобретения, и вычисляет, из принятой сигнальной точки, 2n+1-битные данные, соответствующие переданной сигнальной точке, ближайшей к принятой сигнальной точке, и
секцию получения, которая получает n 2-битных данных посредством обращения к n таблицам отображения 2-битных областей по пункту 14 формулы изобретения в соответствии с областью, включающей в себя принятую сигнальную точку, и 1 бит посредством обращения к таблице отображения 1-битной области.
{Полезные результаты изобретения}
Согласно настоящему изобретению может быть предложен способ передачи многозначных данных, превосходный по характеристикам частоты появления ошибочных битов и характеристикам нелинейного искажения.
{Краткое описание чертежей}
Фиг. 1 - изображение для пояснения предшествующего уровня техники (кодирования для всех битов) касательно передачи данных 16 QAM.
Фиг. 2 - изображение для пояснения еще одного предшествующего уровня техники (отсутствия кодирования для старших двух битов) касательно передачи данных 16 QAM.
Фиг. 3 - изображение для пояснения разделения (разделения на 32) пространства сигнальных созвездий.
Фиг. 4 - изображение для пояснения разделения (разделения на 256) пространства сигнальных созвездий.
Фиг. 5 - изображение для пояснения разделения (разделения на 512) пространства сигнальных созвездий.
Фиг. 6 - изображение для пояснения разделения областей и назначения битов (старших 2 битов).
Фиг. 7 - изображение для пояснения разделения областей и назначения битов (третьего бита, четвертого и пятого битов).
Фиг. 8 - изображение для пояснения разделения областей и назначения битов (третьего бита, четвертого и пятого битов).
Фиг. 9 - изображение для пояснения разделения областей и назначения битов (первого и второго битов, третьего и четвертого битов).
Фиг. 10 - изображение для пояснения разделения областей и назначения битов (пятого и шестого битов, седьмого и восьмого битов).
Фиг. 11 - изображение для пояснения разделения областей и назначения битов (первого и второго битов, третьего и четвертого битов).
Фиг. 12 - изображение для пояснения разделения областей и назначения битов (пятого и шестого битов).
Фиг. 13 - изображение для пояснения разделения областей и назначения битов (первого и второго битов, третьего бита).
Фиг. 14 - изображение для пояснения разделения областей и назначения битов (четвертого и пятого битов, шестого и седьмого битов).
Фиг. 15 - изображение для пояснения разделения областей и назначения битов (восьмого и девятого битов).
Фиг. 16 - изображение для пояснения разделения областей и назначения битов (третьего бита, четвертого и пятого битов).
Фиг. 17 - изображение, иллюстрирующее зависимость между осями I и Q и сигнальными точками в схеме 32 QAM.
2n+1
Фиг. 18A и 18B - изображения для пояснения схемы (кодирования) 2 QAM.
2n+1
Фиг. 19A и 19B - изображения для пояснения схемы (кодирования) 2 QAM.
2n
Фиг. 20 - изображение для пояснения схемы (кодирования; n≥4) 2 QAM.
2n
Фиг. 21 - изображение для пояснения схемы (декодирования; n≥4) 2 QAM.
2n+1
Фиг. 22 - изображение для пояснения схемы (кодирования; n≥4) 2 QAM.
2n+1
Фиг. 23 - изображение для пояснения схемы (декодирования; n≥4) 2 QAM.
Фиг. 24 - изображение для пояснения разделения (разделения на 1024) пространства сигнальных созвездий.
Фиг. 25 - изображение для пояснения разделения областей и назначения битов (первого и второго битов).
Фиг. 26 - изображение для пояснения разделения областей и назначения битов (третьего и четвертого битов).
Фиг. 27 - изображение для пояснения разделения областей и назначения битов (пятого и шестого битов).
Фиг. 28 - изображение для пояснения разделения областей и назначения битов (седьмого и восьмого битов).
Фиг. 29 - изображение для пояснения разделения областей и назначения битов (девятого и десятого битов).
Фиг. 30 - изображение для пояснения разделения областей и назначения битов (первого и второго битов).
Фиг. 31 - изображение для пояснения разделения областей и назначения битов (третьего и четвертого битов).
Фиг. 32 - изображение для пояснения разделения областей и назначения битов (пятого и шестого битов).
2n
2n
2n
Фиг. 33 - структурная схема, иллюстрирующая пример конфигурации устройства модуляции по схеме модуляции 2 (n - положительное целое число) QAM, в которой 2 сигнальных точек с круговой компоновкой, полученных перекомпоновкой части 2 сигнальных точек, скомпонованных в прямоугольной форме, используются для передачи 2n-битных данных.
2n
2n
2n
Фиг. 34 - структурная схема, иллюстрирующая еще один пример конфигурации устройства модуляции по схеме модуляции 2 (n - положительное целое число) QAM, в которой 2 сигнальных точек с круговой компоновкой, полученных перекомпоновкой части 2 сигнальных точек, скомпонованных в прямоугольной форме, используются для передачи 2n-битных данных.
Фиг. 35 - структурная схема, иллюстрирующая пример конфигурации устройства формирования адресов по фиг. 18B.
2n+1
2n
2n+1
Фиг. 36 - структурная схема, иллюстрирующая пример конфигурации устройства модуляции по схеме модуляции 2 QAM, в которой 2 сигнальных точек с круговой компоновкой, полученных перекомпоновкой части 2 сигнальных точек, скомпонованных в крестообразной форме, используются для передачи 2n+1-битных данных.
Фиг. 37 - структурная схема, иллюстрирующая пример конфигурации устройства (устройства демодуляции), которое выполняет обратное отображение.
{Описание вариантов осуществления}
Типичные примерные варианты осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.
[Первый вариант осуществления]
[Пояснение конфигурации]
g
0
2
Фиг. 3, 4 и 5 - диаграммы, в которых сигнальная область поделена на 32 области (фиг. 3), сигнальная область поделена на 256 областей (фиг. 4) и сигнальная область поделена на 512 областей (фиг. 5). Предполагается, что 2 (g - четное число, равное или большее, чем 0, то есть g=0, 2, 4, …) сигнальных точек скомпонованы в одной ячейке (обозначенной «» на фиг. 3, 4 и 5). Фиг. 3 иллюстрирует пример, в котором одна (=2) сигнальная точка (одна сигнальная точка в области 2-1 на чертеже) скомпонована в «», или в котором четыре (=2) сигнальных точки (четыре сигнальных точки в области 2-2 на чертеже) скомпонованы в «». Фиг. 3 представляет крестообразное сигнальное созвездие 32-QAM, разделенное на 32 области, когда количество сигнальных точек в «» имеет значение 1, и представляет крестообразное сигнальное созвездие 128-QAM, разделенное на 32 области, когда количество сигнальных точек в «» имеет значение 4.
Прежде всего, будет описан способ отображения сигнального созвездия 32 QAM. В схеме 32 QAM, 5-битные данные, которые должны быть переданы, разделены на 2-битные + 1-битные + 2-битные, и полученные 2 бита, 1 бит и 2 бита имеют отношение к подразделенным сигнальным областям соответственно. Способ подразделения сигнальной области и способ создания таблицы отображения областей, предписывающей назначение битов подразделенной области, изложены ниже.
Для того чтобы уменьшать частоту появления ошибочных битов для 5-битных данных, которые должны быть переданы, необходимо уменьшать среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками. В этом случае, сигнальная область для старших 2 битов (первого и второго битов) определяется с использованием фиг. 6. На фиг. 6, сигнальная область разделена на четыре квадранта (первый квадрант: «11», второй квадрант: «10», третий квадрант: «00», четвертый квадрант: «01»). Таблицы 29 и 69 идентичны таблице по фиг. 6. Фиг. 7 иллюстрирует сигнальные области для третьего бита (левую) и четвертого и пятого битов (правую). На обеих фиг. 6 и 7, расстояние Хемминга между смежными областями имеет значение 1. Выбор областей для третьего бита и четвертого и пятого битов с использованием фиг. 7 дает в результате выбор одной из 32 областей, проиллюстрированных на фиг. 3, для 5-битных данных, которые должны быть переданы. В случае, когда 5-битные данные назначаются на 32 сигнальные точки посредством использования фиг. 6 и 7, среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками становится минимальным, как в случае Патентной литературы 1, так что может достигаться способ отображения, превосходный по характеристикам частоты появления ошибочных битов.
Затем, фокусируясь на младших 3 битах, будет описан способ отображения, в котором среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками в показателях порции младших 3 битов, мало, а евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции младших 3 битов, назначенные на них, совпадают друг с другом, велико.
В способе отображения согласно фиг. 6 и 7 евклидово расстояние между четырьмя сигнальными точками, в которых младшие биты, например, имеют значения 000, назначенные им, совпадает с евклидовым расстоянием Δ между смежными сигнальными точками и, таким образом, становится минимальным, так что требования не удовлетворены. В этом случае, сигнальная область для старших 2 битов определяется с использованием фиг. 6, а затем, сигнальная область для младших 3 битов определяется с использованием фиг. 8. Как в случае по фиг. 7, 1 бит или 2 бита, отображенные в каждую область, имеют расстояние Хемминга 1 между смежными областями. Выбор областей для третьего бита (5-C-1) и четвертого и пятого битов (5-C-2) с использованием фиг. 8 дает в результате выбор одной из 32 областей, проиллюстрированных на фиг. 3, для 5-битных данных, которые должны быть переданы. Таблицы 31 и 71 идентичны таблице 5-C-1 по фиг. 8, а таблицы 30 и 70 идентичны таблице 5-C-2 по фиг. 8. В показателях младших 3 битов, когда 5-битные данные назначены на 32 сигнальные точки с использованием фиг. 6 и 8, среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками становится слегка большим, чем в случае, использующем фиг. 6 и 7; однако евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции младших 3 битов, назначенные на них, совпадают друг с другом, становится 2Δ или большим ((√10) Δ или большим, когда третий бит имеет значение 1), таким образом, добиваясь значительного улучшения.
В случае, когда четыре сигнальных точки включены в каждую разделенную область, фиг. 3 представляет схему 128 QAM, в которой выполняется передача 7-битных данных. К тому же, в этом случае, способ отображения старших 5 битов является полностью таким же, как вышеописанная 32 QAM. То есть отображение Грея применяется к оставшимся младшим 2 битам.
Последующее описывает способ отображения для 256 сигнальных точек с круговой компоновкой по фиг. 4. В случае, когда четыре сигнальных точки размещены в каждом «», фиг. 4 представляет 1024 QAM.
Обычно, в схеме 256 QAM иди 1024 QAM, сигнальные точки скомпонованы в прямоугольной форме. В случае, когда сигнальное созвездие является прямоугольным, оптимальное отображение может достигаться отображением Грея или двойным отображением Грея (NPL 3), как описано в «Предшествующем уровне техники».
Однако использование кругового сигнального созвездия предоставляет возможность снижения пиковой энергии, которая преимущественно улучшает характеристики нелинейных искажений. В круговом сигнальном созвездии по фиг. 4, сигнальные точки, помеченные «A», в пределах области созвездия перемещаются в порции, помеченные «A» за пределами области созвездия и, подобным образом, сигнальные точки, помеченные с «B» по «H», в пределах области созвездия перемещаются в положения, помеченные с «B» по «H», за пределами области созвездия, в силу чего может быть получено прямоугольное созвездие. Таким образом, круговое сигнальное созвездие может быть получено перемещением части сигнальных точек в прямоугольном созвездии.
8-битные данные, которые должны быть переданы схемой 256 QAM, разделены на 2-битные + 2-битные + 2-битные + 2-битные, и полученные 2 бита, 2 бита, 2 бита и 2 бита имеют отношение к подразделенным сигнальным областям соответственно. Способ подразделения сигнальной области и способ создания таблицы отображения областей, предписывающей назначение битов подразделенной области, изложены ниже.
Прежде всего, сигнальная область для старших 2 битов (первого и второго битов) определяется с использованием 6-A-1 по фиг. 9. В 6-A-1 по фиг. 9, сигнальная область разделена на четыре квадранта (первый квадрант: 11, второй квадрант: 10, третий квадрант: 00, четвертый квадрант: 01). Затем, 6-A-2 по фиг. 9 используется для выбора сигнальной области для третьего и четвертого битов. Таблицы 2 и 42 идентичны таблице 6-A-1 по фиг. 9, а таблицы 3, 11, 43 и 51 идентичны таблице 6-A-2 по фиг. 9. Подобным образом, сигнальные области для пятого и шестого битов, и седьмого и восьмого битов выбираются на основании изображений разделения областей, проиллюстрированных на 6-B-1 и 6-B-2 по фиг. 10 соответственно. В заключение, одна из 256 областей по фиг. 4 выбирается в качестве общей порции среди выбранных четырех областей. Таблицы 4, 8, 44 и 48 идентичны таблице 6-B-1 по фиг. 10, а таблицы 5, 9, 13, 45, 49 и 53 идентичны таблице 6-B-2 по фиг. 10. В случае когда 8-битные данные назначаются на 256 сигнальных точки с использованием фиг. 9 и 10, как описано выше, среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками становится малым, так что может достигаться способ отображения, превосходный по характеристикам частоты появления ошибочных битов. В отличие от случая прямоугольного созвездия, отображение Грея вообще не может быть применено к круговому сигнальному созвездию, так что среднее расстояние Хемминга становится большим, чем 1. В случае когда четыре сигнальных точки включены в каждую разделенную область, фиг. 4 представляет схему 1024 QAM, в которой выполняется передача 10-битных данных. К тому же, в этом случае, способ отображения старших 8 битов является полностью таким же, как вышеописанная 256 QAM. То есть отображение Грея применяется к оставшимся младшим 2 битам.
Затем, фокусируясь на младших 6 битах, будет описан способ отображения, в котором среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками в показателях порции младших 6 битов, мало, а евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции младших 6 битов, назначенные на них, совпадают друг с другом, велико. В способе отображения согласно фиг. 9 и 10 евклидово расстояние между четырьмя сигнальными точками, в которых младшие 6 битов, например, имеют значения 000000, назначенные им, совпадает с евклидовым расстоянием Δ между смежными сигнальными точками и, таким образом, становится минимальным, так что требования не удовлетворены. В этом случае, сигнальная область для старших 2 битов (первого и второго битов) определяется с использованием 6-C-1 по фиг. 11, а затем, сигнальная область для третьего и четвертого битов определяется с использованием 6-C-2 по фиг. 11. Таблицы 6, 10, 46 и 50 идентичны таблице 6-C-1 по фиг. 11, а таблицы 7 и 47 идентичны таблице 6-C-2 по фиг. 11. Сигнальные области для пятого, шестого, седьмого и восьмого битов определяются с использованием фиг. 10, как в вышеприведенном случае. К тому же, в случае когда сигнальные области для первого и второго битов, и третьего и четвертого битов выбираются с использованием фиг. 11 вместо фиг. 9, выбирается одна из 256 областей, проиллюстрированных на фиг. 4. В показателях младших 6 битов, когда 8-битные данные назначены на 256 сигнальных точек с использованием фиг. 10 и 11, среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками становится слегка большим, чем в случае, использующем фиг. 6 и 7; однако евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции младших 64 битов, назначенные на них, совпадают друг с другом, становится (√50) Δ или большим, таким образом, добиваясь значительного улучшения. «√50» означает «квадратный корень из пятидесяти». Применение кода с исправлением ошибок только к младшим 6 битам предоставляет возможность быть предоставленным устройству связи, способному к сдерживанию увеличения ширины полосы пропускания передачи и превосходному по характеристикам частоты появления ошибок.
Затем, фокусируясь на младших 4 битах, будет описан способ отображения, в котором среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками в показателях порции младших 4 битов мало, а евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции младших 4 битов, назначенные на них, совпадают друг с другом, велико. В этом случае, сигнальная область для 8 битов, которые должны быть переданы, определяется, как изложено ниже. То есть сигнальная область для первого и второго битов выбирается с использованием 6-C-1 по фиг. 11, сигнальная область для третьего и четвертого битов выбирается с использованием 6-A-2 по фиг. 9, сигнальная область для пятого и шестого битов выбирается с использованием фиг. 12, и сигнальная область для седьмого и восьмого битов выбирается с использованием 6-B-2 по фиг. 10. В заключение, одна из 256 областей по фиг. 4 выбирается в качестве общей порции среди всех выбранных областей. Таблицы 12 и 52 идентичны таблице по фиг. 12. Евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции младших 4 битов, назначенные на них, совпадают друг с другом, становится (√10)Δ или большим. В случае когда четыре сигнальных точки включены в каждую разделенную область, фиг. 4 представляет схему 1024 QAM, в которой выполняется передача 10-битных данных. К тому же, в этом случае, однако, способ отображения старших 8 битов является полностью таким же, как вышеописанная 256 QAM. То есть отображение Грея применяется к оставшимся младшим 2 битам.
Последующее описывает способ отображения для 512 сигнальных точек с круговой компоновкой по фиг. 5. В случае когда четыре сигнальных точки размещены в каждом «», фиг. 5 представляет 2048 QAM. Обычно в схеме 512 QAM или 2048 QAM, сигнальные точки могут быть скомпонованы в крестообразной форме, как описано в описании 32 QAM и 128 QAM по фиг. 3. Однако использование кругового сигнального созвездия предоставляет возможность снижения пиковой энергии, которая преимущественно улучшает характеристики нелинейных искажений.
В круговом сигнальном созвездии по фиг. 5, сигнальные точки, помеченные «A», в пределах области созвездия перемещаются в порции, помеченные «A» за пределами области созвездия, и, подобным образом, сигнальные точки, помеченные с «B» по «H», в пределах области созвездия перемещаются в положения, помеченные с «B» по «H», за пределами области созвездия, в силу чего может быть получено крестообразное созвездие. Таким образом, круговое сигнальное созвездие может быть получено перемещением части сигнальных точек в крестообразном созвездии. 9-битные данные, которые должны быть переданы схемой 512 QAM, разделены на 2-битные + 1-битные + 2-битные + 2-битные + 2-битные, и полученные 2 бита, 1 бит, 2 бита, 2 бита и 2 бита имеют отношение к подразделенным сигнальным областям соответственно. Способ подразделения сигнальной области и способ создания таблицы отображения областей, предписывающей назначение битов подразделенной области, изложены ниже.
Прежде всего, сигнальная область для старших 2 битов (первого и второго битов) определяется с использованием 7-1-1 по фиг. 13. В 7-A-1 по фиг. 13, сигнальная область разделена на четыре квадранта (первый квадрант: 11, второй квадрант: 10, третий квадрант: 00, четвертый квадрант: 01). Затем, 7-A-2 по фиг. 13 используется для выбора сигнальной области для третьего бита. Таблицы 32, 37, 72 и 77 идентичны таблице 7-A-1 по фиг. 13, а таблицы 41 и 81 идентичны таблице 7-A-2 по фиг. 13. Подобным образом, сигнальные области для четвертого и пятого битов, и шестого и седьмого битов выбираются на основании изображений разделения областей, проиллюстрированных на 7-B-1 и 7-B-2 по фиг. 14 соответственно, и, в таком случае, сигнальные области для восьмого и девятого битов выбираются на основании изображения разделения областей, проиллюстрированного на фиг. 15. Таблицы 38 и 78 идентичны таблице 7-B-1 по фиг. 14, а таблицы 34, 39, 74 и 79 идентичны таблице 7-B-2 по фиг. 14. Таблицы 35, 40, 75 и 80 идентичны таблице по фиг. 15. В заключение, одна из 512 областей по фиг. 5 выбирается в качестве общей порции среди выбранных пяти областей. В случае когда 9-битные данные назначаются на 512 сигнальных точек с использованием фиг. 13, 14 и 15, как описано выше, среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками становится малым, так что может достигаться способ отображения, превосходный по характеристикам частоты появления ошибочных битов. В отличие от случая прямоугольного созвездия, отображение Грея вообще не может быть применено к круговому сигнальному созвездию, так что среднее расстояние Хемминга становится большим, чем 1. В случае, когда четыре сигнальных точки включены в каждую разделенную область, фиг. 5 представляет схему 2048 QAM, в которой выполняется передача 11-битных данных. К тому же, в этом случае, способ отображения старших 9 битов является полностью таким же, как вышеописанная 512 QAM. То есть отображение Грея применяется к оставшимся младшим 2 битам.
Затем, фокусируясь на младших 7 битах, будет описан способ отображения, в котором среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками в показателях порции младших 7 битов мало, а евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции младших 7 битов, назначенные на них, совпадают друг с другом, велико. В способе отображения согласно фиг. 13, 14 и 15 евклидово расстояние между четырьмя сигнальными точками, в которых младшие 7 битов, например, имеют значения 0000000, назначенные им, совпадает с евклидовым расстоянием Δ между смежными сигнальными точками и, таким образом, становится минимальным, так что требования не удовлетворены. В этом случае, сигнальная область для старших 2 битов (первого и второго битов) определяется с использованием 7-A-1 по фиг. 13, а сигнальные области для третьего бита, и четвертого и пятого битов определяются с использованием 7-D-1 и 7-D-2 по фиг. 16 соответственно. Таблицы 36 и 76 идентичны таблице 7-D-1 по фиг. 16, а таблицы 33 и 73 идентичны таблице 7-D-2 по фиг. 16. Сигнальная область для шестого и седьмого битов определяется с использованием 7-B-2 по фиг. 14, как в вышеприведенном случае, а сигнальная область для восьмого и девятого битов определяется с использованием фиг. 15. К тому же, в случае когда сигнальные области для третьего бита, и четвертого и пятого битов выбираются с использованием фиг. 16, выбирается одна из 512 областей, проиллюстрированных на фиг. 5. В показателях младших 7 битов, когда 9-битные данные назначаются на 512 сигнальных точек, среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками становится слегка большим, чем в случае, использующем фиг. 13, 14 и 15; однако евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции младших 7 битов, назначенные на них, совпадают друг с другом, становится 8Δ или большим, таким образом, добиваясь значительного улучшения. Применение кода с исправлением ошибок только к младшим 7 битам предоставляет возможность быть предоставленным устройству связи, способному к сдерживанию увеличения ширины полосы пропускания передачи и превосходному по характеристикам частоты появления ошибок.
(Пояснение конфигурации и работы)
m
В схеме 2 QAM, в которой сигнальная область разделена, как проиллюстрировано на фиг. 3, 4 или 5, и сигнальная точка скомпонована в каждом «», точки созвездия компонуются в двухмерной плоскости, так что каждая их компоновка может быть представлена двумя числами. При условии, что горизонтальное направление указывается ссылкой как ось I, а вертикальное направление как ось Q, и что нижний левый угол сигнальной области, установлен в качестве начала координат, каждая сигнальная точка может быть представлена значениями координат на осях I и Q. Таким образом, устройство для отображения бита в каждую сигнальную точку вводит в него m-битные данные, которые должны быть переданы, а выводит значения координат по осям I и Q.
2n+1
Фиг. 17 иллюстрирует пример сигнального созвездия 32 QAM и значения координат по осям I и Q. Фиг. 18A - структурная схема, иллюстрирующая пример устройства отображения (устройства модуляции) 2 QAM, которое использует крестообразное сигнальное созвездие по фиг. 3 для передачи 2n+1-битных данных.
В дальнейшем, ради простого пояснения, n установлено в 2, то есть будет описана схема 32 QAM (фиг. 17). Как описано выше, кодирование Грея применяется к порции из младших битов, так что та же самая конфигурация может быть применена к случаю, когда n>2. В случае когда n>2, младшие 2(n-2) битов подвергаются кодированию Грея устройством 32 кодирования Грея (смотрите фиг. 18A).
В таблице 31 отображения областей, таблица (1, 2) отображения областей используется для указания ссылкой на область, соответствующую старшим 2 битам (первому и второму битам) 5-битных данных, которые должны быть переданы, таблица (3) отображения областей используется для указания ссылкой на область, соответствующую их третьему биту, и таблица (4, 5) отображения областей используется для указания ссылкой на область, соответствующую их младшим 2 битам. Посредством синтеза выбранных таким образом областей, определяются значения координат по осям I и Q для уникальной сигнальной точки, существующей в общей порции среди областей.
Таблица (1, 2) отображения областей определяет область, соответствующую входным 2 битам, с использованием фиг. 6. Со ссылкой на фиг. 6, входные биты соответствуют первому биту оси I и первому биту оси Q, которые являются выходными данными из таблицы (1, 2) отображения областей. В случае когда таблица 5-B-1 по фиг. 7 используется в качестве таблицы (3) отображения областей, когда входной третий бит имеет значение 1, фиксируется второй бит оси I, наряду с тем, что, когда входной третий бит имеет значение 0, фиксируется второй бит оси Q. В случае когда таблица 5-C-1 по фиг. 8 используется для отображения областей третьего бита, когда входной третий бит имеет значение 0, фиксируются вторые биты оси I и Q, наряду с тем, что, когда входной третий бит имеет значение 1, не фиксируются вторые биты ни оси I, ни оси Q. В заключение, область для четвертого и пятого битов определяется посредством обращения к таблице (4, 5) отображения областей (5-B-2 по фиг. 7). При вышеприведенной операции, фиксируются неопределенные биты осей I и Q. Как результат, значения (бит 3, бит 3) координат осей I и Q фиксируются для 5-битных данных, которые должны быть переданы, в силу чего может выполняться отображение в сигнальные точки.
Фиг. 18B - изображение, иллюстрирующее конфигурацию устройства отображения областей (устройства модуляции) по фиг. 18A. Запоминающим устройством 34, например, является ПЗУ (постоянное запоминающее устройство, ROM) или ОЗУ (оперативное запоминающее устройство, RAM) для сохранения выходных данных. Устройство 33 формирования адреса формирует, из входных битов, адрес запоминающего устройства, в котором сохраняются выходные данные, соответствующие входному биту. Например, в случае, когда фиг. 6 (первый и второй биты) и фиг. 7 (третий бит, четвертый и пятый биты) используются в качестве таблицы отображения областей, следующая таблица (таблица 1) может быть сформирована из таблицы отображения областей. Сформированная таблица сохраняется в запоминающем устройстве, таком как ПЗУ или ОЗУ.
Фиг. 35 - структурная схема, иллюстрирующая пример конфигурации устройства 33 формирования адресов по фиг. 18B. Устройство 33 формирования адреса включает в себя первые таблицы 112 и 114 отображения областей, каждая из которых разделяет сигнальную область, включающую в себя 32 сигнальных точки, на множество областей, и каждая назначает 2 бита на каждую разделенную область таким образом, чтобы битовые значения отличались друг от друга между смежными областями, вторую таблицу 113 отображения областей, которая разделяет сигнальную область, включающую в себя 32 сигнальных точки, на множества областей, и каждая назначает 1 бит на каждую разделенную область таким образом, чтобы битовое значение отличалось друг от друга между смежными областями, и секцию 111 настройки, которая разделяет 5-битные данные на два 2-битных данных и одно 1-битное данное, и располагает сигнальную точку для 5-битных данных в общую порцию между общей порцией между двумя сигнальными областями, полученными обращением к двум первым таблицам 112 и 114 отображения областей, среди которых разделенные области, на которые были назначены 2-битные данные, отличаются по форме, и областью, определенной второй таблицей 113 отображения областей в соответствии с 1-битными данными. Таблицы 112, 113 и 114 отображения областей соответствуют таблице (1, 2) отображения областей, таблице (3) отображения областей и таблице (4, 5) отображения областей по фиг. 18A соответственно. Секция 111 настройки включает в себя запоминающее устройство, такое как ПЗУ или ОЗУ для хранения информации таблицы (таблицы 1). Секция 111 настройки формирует, из входных битов, адрес запоминающего устройства, в котором сохраняются выходные данные, соответствующие входным битам.
<b>Таблица 1</b>
Адрес
Данные I
Данные Q
Адрес
Данные I
Данные Q
00000
011
011
10000
011
100
00001
010
011
10001
010
100
00010
001
010
10010
001
101
00011
001
011
10011
001
100
00100
010
010
10100
010
101
00101
011
010
10101
011
101
00110
010
001
10110
010
110
00111
011
001
10111
011
110
01000
100
011
11000
100
100
01001
101
011
11001
101
100
01010
110
010
11010
110
101
01011
110
011
11011
110
100
01100
101
010
11100
101
101
01101
100
010
11101
100
101
01110
101
001
11110
101
110
01111
100
001
11111
100
110
В таблице 1, значение адреса соответствует входным битам, так что устройство формирования адреса использует входные биты в качестве адреса для конкретизации данных I (3 битов) и данных Q (3 битов), удерживаемых в запоминающем устройстве, и выдает конкретизированные данные.
Последующее описывает устройство декодирования, которое вычисляет, на приемной стороне, переданные 5 битов из принятой сигнальной точки, которая является выходными данными канала связи в случае схемы 32 QAM. В вышеописанном способе отображения сигнального созвездия значения координат по осям I и Q сигнальной точки, соответствующей 5 битам, которые должны быть переданы, выводятся посредством разделения области. На приемной стороне, однако, процедура является обратной, то есть переданные 5 битов вычисляются из значений координат по осям I и Q.
Фиг. 19A - структурная схема, иллюстрирующая пример устройства (устройства демодуляции), которое выполняет такое обратное отображение.
Устройство по фиг. 19A включает в себя устройство (1, 2) 41 декодирования определения области, устройство (3) 42 декодирования определения области и устройство (4, 5) 43 декодирования определения области. Каждое из устройств декодирования определения области вводит значения координат по осям I и Q, соответствующие принятой сигнальной точке выходных данных канала связи и выдает битовую последовательность, назначенную на область, включающую в себя принятую сигнальную точку. Устройство (1, 2) 43 декодирования определения области использует фиг. 6, чтобы выдавать «11», когда принятая сигнальная точка существует в первом квадранте, выдает «10», когда принятая сигнальная точка существует во втором квадранте, «00», когда принятая сигнальная точка существует в третьем квадранте, и «11», когда принятая сигнальная точка существует в четвертом квадранте. Подобным образом, устройство (3) 42 декодирования определения области использует 5-B-1 по фиг. 7, чтобы выдавать 1 бит, назначенный на область, в которой существует принятое сигнальное созвездие. В случае когда передающая сторона выполнила отображение с использованием фиг. 8, как описано выше, устройство (3) 42 декодирования определения области использует 5-C-1 по фиг. 8, чтобы выдавать 1 бит, назначенный на область, в которой существует принятое сигнальное созвездие. Устройство (4, 5) 43 декодирования определения области использует 5-B-2 по фиг. 7 (или использует 5-C-2 по фиг. 8 в случае, когда передающая сторона выполнила отображение с использованием 5-C-2 по фиг. 8), чтобы выдавать 1 бит, назначенный на область, в которой существует принятое сигнальное созвездие. Как описано выше, битовая последовательность, выдаваемая из каждого устройства декодирования определения области является битовой строкой, соответствующей переданной сигнальной точке, ближайшей к принятой сигнальной точке в показателях евклидова расстояния. Устройство 44 декодирования Грея выполняет декодирование Грея, чтобы выдавать 2(n-2) бита.
Устройства (1, 2), (3) и (4, 5) декодирования определения области по фиг. 19A каждое обращенным образом выполняет отображение областей по фиг. 18A, так что их действие может быть достигнуто перестановкой входных данных и выходных данных каждой таблицы. Кроме того, действие каждого из устройств декодирования определения области может достигаться с использованием комбинационной схемы, эквивалентной обращению к таблице, и использование комбинационной схемы может уменьшать общий размер аппаратного обеспечения в примере, использующем отображение, проиллюстрированное на фиг. с 6 по 8. Например, устройства (1, 2) 41, (3) 42 и (4, 5) 43 декодирования определения области по фиг. 19A эквивалентны логическому выражению по фиг. 19B. В этом выражении, «+» обозначает исключающее ИЛИ (на чертеже, + обведен кружком), а «·» обозначает операцию И.
2n+1
2n+1
Последующее описывает пример конфигурации устройства (устройства демодуляции), которое выполняет обратное отображение по фиг. 19A с использованием фиг. 37. Устройство демодуляции является примером устройства демодуляции, которое использует схему модуляции 2 (n - положительное целое число) QAM, в которой 2 сигнальных точек, скомпонованных в крестообразной форме, используются для передачи 2n+1-битных данных, и n установлено в 2 в этом примере. То есть устройство по фиг. 19A является устройством демодуляции, которое использует схему модуляции 32 QAM, в которой 32 сигнальных точки, скомпонованных в крестообразной форме, используются для передачи 5-битных данных.
Как проиллюстрировано на фиг. 37, устройство демодуляции включает в себя секцию 131 расчета, которая вычисляет, по принятой сигнальной точке, 5-битные данные, соответствующие переданной сигнальной точке, ближайшей к принятой сигнальной точке, согласно соответствию между 5-битными данными, которые должны быть переданы, и 32 сигнальными точками, определенными посредством фиг. 18B и способа передачи данных, определенного устройством модуляции по фиг. 35, и секцию 132 получения, которая получает, в соответствии с областью, включающей в себя принятую сигнальную точку, два 2-битных данных посредством обращения к фиг. 18B и таблицам отображения областей, идентичным двум таблицам 112 и 114 отображения 2-битных областей устройства модуляции по фиг. 35, и 1 бит посредством обращения к таблице отображения областей, идентичной таблице 113 отображения 1-битных областей. Секция 132 получения включает в себя таблицы отображения областей, идентичные таблицам 112, 113 и 114 отображения областей.
Фиг. 20, 22, 21 и 23, которые будут описаны позже, могут быть сконфигурированы как фиг. 18A, 18B, 19A и 19B.
2n
Фиг. 20 - структурная схема, иллюстрирующая пример устройства отображения схемы 2 QAM, в которой круговое сигнальное созвездие, проиллюстрированное на фиг. 4, используется для передачи 2n-битных данных (n - целое число, равное или большее, чем 4). В дальнейшем, ради простого пояснения, n установлено в 4, то есть, будет описана схема 256 QAM. Как описано выше, кодирование Грея применяется к порции из младших битов, так что та же самая конфигурация может быть применена к случаю, когда n>4. В случае когда n>4, младшие 2(n-4) битов подвергаются кодированию Грея устройством 52 кодирования Грея (смотрите фиг. 20).
В случае когда значение координат каждой из осей I и Q представлено 5 битами в 256 QAM, использующей круговое сигнальное созвездие по фиг. 4, основная операция касательно устройства отображения битов для отображения битов в сигнальные точки, является такой же, как описанная с использованием фиг. 18.
В таблице 51 отображения областей, может иметь место случай, когда отображение областей первого, второго, третьего и четвертого битов из 8 битов, которые должны быть переданы, выполняется с использованием фиг. 9, а отображение областей пятого, шестого, седьмого и восьмого битов выполняется с использованием фиг. 10 (первое отображение). Кроме того, может быть случай, когда отображение областей первого, второго, третьего и четвертого битов выполняется с использованием фиг. 11, а отображение областей пятого, шестого, седьмого и восьмого битов выполняется с использованием фиг. 10 (второе отображение). Более того, может быть случай, когда отображение областей первого и второго битов выполняется с использованием 6-C-1 по фиг. 11, отображение областей третьего и четвертого битов выполняется с использованием 6-A-2 по фиг. 9, отображение областей пятого и шестого битов выполняется с использование фиг. 12, а отображение областей седьмого и восьмого битов выполняется с использованием 6-B-2 по фиг. 10 (третье отображение). В случае первого отображения, среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками является малым. В случае второго отображения, среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками в показателях порции младших 6 битов мало, а евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции младших 6 битов, назначенные на них, совпадают друг с другом, велико. В случае третьего отображения, среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками в показателях порции младших 4 битов является малым, а евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции младших 4 битов, назначенные на них, совпадают друг с другом, велико. В случае когда применяется код с исправлением ошибок, все биты подвергаются коду с исправлением ошибок при первом отображении, только порция младших 6 битов подвергается коду с исправлением ошибок при втором отображении, и только порция младших 4 битов подвергается коду с исправлением ошибок при третьем отображении.
Фиг. 21 - структурная схема, иллюстрирующая пример устройства, которое выполняет обратное отображение, которое вычисляет переданный бит по принятой сигнальной точке. Устройство по фиг. 21 включает в себя устройство (1, 2) 61 декодирования определения области, устройство (3, 4) 62 декодирования определения области, устройство (5, 6) 63 декодирования определения области и устройство (7, 8) 64 декодирования определения области. Каждое из устройств декодирования определения области вводит значения координат по осям I и Q, соответствующие принятой сигнальной точке выходных данных сигнала связи и выдает битовую последовательность, назначенную на область, включающую в себя принятую сигнальную точку. Их основные операции являются такими же, как описанные с использованием фиг. 18, и таблицы отображения областей, идентичные используемым на передающей стороне, используются для каждого декодирования определения области. Устройство 65 декодирования Грея выполняет декодирование Грея, чтобы выдавать 2 (n-4) бита.
2n+1
2n+1
В заключение, будет описана схема 2 QAM, в которой круговое сигнальное созвездие, проиллюстрированное на фиг. 5, используется для передачи 2n+1-битных данных. Фиг. 22 - структурная схема, иллюстрирующая пример устройства отображения схемы 2 QAM (n - целое число, равное или большее, чем 4). В дальнейшем, ради простого пояснения, n установлено в 4, то есть, будет описана схема 512 QAM. Как описано выше, кодирование Грея применяется к порции из младших битов, так что та же самая конфигурация может быть применена к случаю, когда n>4. В случае когда n>4, младшие 2(n-4) битов подвергаются кодированию Грея устройством 72 кодирования Грея (смотрите фиг. 22).
В случае когда значение координат каждой из осей I и Q представлено 5 битами в 512 QAM, использующей круговое сигнальное созвездие по фиг. 5, основная операция касательно устройства отображения битов для отображения битов в сигнальные точки является такой же, как описанная с использованием фиг. 18 и 19.
В таблице 71 отображения областей, может иметь место случай, когда отображение областей первого, второго и третьего из 9 битов, которые должны быть переданы, выполняется с использованием фиг. 13, отображение областей четвертого, пятого, шестого и седьмого битов выполняется с использованием фиг. 14, а отображение областей восьмого и девятого битов выполняется с использованием фиг. 15 (первое отображение). Кроме того, может быть случай, когда отображение областей первого и второго битов выполняется с использованием 7-A-1 по фиг. 13, отображение областей третьего, четвертого и пятого битов выполняется с использованием фиг. 16, отображение областей шестого и седьмого битов выполняется с использование 7-B-1 по фиг. 14, а отображение областей восьмого и девятого битов выполняется с использованием фиг. 15 (второе отображение). В случае первого отображения, среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками является малым. В случае второго отображения, среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками в показателях порции младших 7 битов мало, а евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции младших 7 битов, назначенные на них, совпадают друг с другом, велико. В случае когда применяется код с исправлением ошибок, все биты подвергаются коду с исправлением ошибок при первом отображении, и только порция младших 7 битов подвергается коду с исправлением ошибок при втором отображении.
Фиг. 23 - структурная схема, иллюстрирующая пример устройства, которое выполняет обратное отображение, которое вычисляет переданный бит по принятой сигнальной точке. Устройство по фиг. 23 включает в себя устройство (1, 2) 81 декодирования определения области, устройство (3) 82 декодирования определения области, устройство (4, 5) 83 декодирования определения области, устройство (6, 7) 84 декодирования определения области и устройство (8, 9) 85 декодирования определения области. Каждое из устройств декодирования определения области вводит значения координат по осям I и Q, соответствующие принятой сигнальной точке выходных данных сигнала связи и выдает битовую последовательность, назначенную на область, включающую в себя принятую сигнальную точку. Их основные операции являются такими же, как описанные с использованием фиг. 18 и 21, и таблицы отображения областей, идентичные используемым на передающей стороне, используются для каждого декодирования определения области. Устройство 86 декодирования Грея выполняет декодирование Грея, чтобы выдавать 2 (n-4) бита.
2n
2n
2n
Фиг. 33 иллюстрирует пример конфигурации устройства модуляции по схеме модуляции 2 (n - положительное целое число) QAM, в которой 2 сигнальных точек с круговой компоновкой, полученных перекомпоновкой части 2 сигнальных точек, скомпонованных в прямоугольной форме, используются для передачи 2n-битных данных. Первая секция 91 соотнесения соотносит 2n-битную комбинацию, чьи младшие 2t битов и старшие 2(n-t) битов были независимо подвергнуты кодированию Грея, с сигнальными точками, совпадающими с прямоугольным сигнальным созвездием, для выполнения отображения (t - положительное целое число, меньшее, чем n). Затем, вторая секция 92 соотнесения соотносит 2n-битную комбинацию с каждой из сигнальных точек, перекомпонованных в круговую форму, таким образом, чтобы среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками в показателях порции младших 2t битов было минимальным, а евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции младших 2t битов, назначенные на них, совпадают друг с другом среди всех 2n-битных комбинаций, исключая комбинации, которые были назначены на сигнальные точки, совпадающие с прямоугольным сигнальным созвездием. Как было описано с использованием фиг. 4, круговое сигнальное созвездие может быть получено перемещением части сигнальных точек в прямоугольном созвездии. Способ отображения (n = 4), который был описан с использованием фиг. с 9 по 12, может использоваться для сигнальных точек с круговой компоновкой. Обработка второй секции 92 соотнесения может выполняться до обработки первой секции 91 соотнесения. Первая и вторая секции 91 и 92 соотнесения каждая включает в себя таблицу отображения областей для использования при отображении.
2n
2n
2n
Фиг. 34 иллюстрирует еще один пример конфигурации устройства модуляции по схеме модуляции 2 (n - положительное целое число) QAM, в которой 2 сигнальных точек с круговой компоновкой, полученных перекомпоновкой части 2 сигнальных точек, скомпонованных в прямоугольной форме, используются для передачи 2n-битных данных. Здесь, будет описан пример устройства модуляции 256 QAM (n=4). Это устройство модуляции включает в себя четыре таблицы с 102 по 105 отображения областей, каждая из которых разделяет сигнальную область, включающую в себя 256 сигнальных точек, на множество областей, каждое применение кодирования Грея, посредством которого расстояние Хемминга между смежными областями отличается друг от друга на 1, к разделенным областям, включенным в прямоугольное созвездие, для назначения 2 битов на каждую из них, и каждое назначение 2 битов на каждую разделенную область, не включенную в прямоугольное созвездие, таким образом, чтобы среднее расстояние Хемминга между смежными областями становилось минимальным, и секцию 101 настройки, которая разделяет 8-битные данные на четыре 2-битных данных и располагает сигнальную точку для 8-битных данных в общую порцию среди четырех сигнальных областей, полученных обращением к четырем таблицам с 102 по 105 отображения областей, среди которых разделенные области, на которые были назначены 2-битные данные, отличаются по форме. Таблицы со 102 по 105 отображения областей соответствуют таблице (1, 2) отображения областей, таблице (3, 4) отображения областей, таблице (5, 6) отображения областей и таблице (7, 8) отображения областей по фиг. 20 соответственно. Как было описано с использованием фиг. 4, круговое сигнальное созвездие может быть получено перемещением части сигнальных точек в прямоугольном созвездии. Способ отображения (n=4), который был описан с использованием фиг. с 9 по 12, может использоваться для сигнальных точек с круговой компоновкой.
2n+1
2n
2n+1
Фиг. 36 иллюстрирует пример конфигурации устройства модуляции по схеме модуляции 2 QAM, в которой 2 сигнальных точек с круговой компоновкой, полученных перекомпоновкой части 2 сигнальных точек, скомпонованных в крестообразной форме, используются для передачи 2n+1-битных данных. Здесь, будет описан пример устройства модуляции 512 QAM (n=4). Это устройство модуляции соответствует устройству модуляции по фиг. 22, включает в себя первые таблицы 122, 124, 125 и 126 отображения областей, каждая из которых разделяет сигнальную область, включающую в себя 512 сигнальных точек, на множество областей, и каждая назначает 2 бита на каждую разделенную область таким образом, чтобы битовые значения отличались друг от друга между смежными областями, вторую таблицу 123 отображения областей, которая разделяет сигнальную область, включающую в себя 512 сигнальных точек, на множество областей и назначает 1 бит на каждую разделенную область таким образом, чтобы битовое значение отличалось друг от друга между смежными областями, и секцию настройки, которая разделяет 9-битные данные на четыре 2-битных данных и одно 1-битное данное и располагает сигнальные точки для 9-битных данных в общую порцию между общей порцией среди четырех сигнальных областей, полученных посредством обращения, в отношении каждых из четырех 2-битных данных, к четырем первым таблицам 122, 124, 125 и 126 отображения областей, среди которых разделенные области отличаются по форме, и областью, определенной второй таблицей 123 отображения областей в соответствии с 1-битными данными. Таблицы с 122 по 126 отображения областей соответствуют таблице (1, 2) отображения областей, таблице (3) отображения областей, таблице (4, 5) отображения областей, таблице (6, 7) отображения областей и таблице (8, 9) отображения областей по фиг. 22 соответственно. Как было описано с использованием фиг. 5, круговое сигнальное созвездие может быть получено перемещением части сигнальных точек в крестообразном созвездии. Способ отображения (n=4), который был описан с использованием фиг. с 13 по 16, может использоваться для сигнальных точек с круговой компоновкой.
2n
2n
Устройство демодуляции, которое использует схему модуляции 2 QAM, в которой 2 сигнальных точек с круговой компоновкой используются для передачи 2n-битных данных, может быть сконфигурировано, как фиг. 37 (n - положительное целое число). Здесь, будет описан пример устройства демодуляции схемы модуляции 256 QAM (n=4).
Как проиллюстрировано на фиг. 37, устройство демодуляции включает в себя секцию расчета, которая вычисляет, по принятой сигнальной точке, 8-битные данные, соответствующие переданной сигнальной точке, ближайшей к принятой сигнальной точке, согласно соответствию между 8-битными данными, которые должны быть переданы, и 256 сигнальными точками, определенными способом отображения устройства модуляции, описанного с использованием фиг. 34, и секцию 132 получения, которая получает, в соответствии с областью, включающей в себя принятую сигнальную точку, четыре 2-битных данных, обращаясь к таблицам отображения областей, идентичным таблицам с 102 по 105 отображения областей устройства модуляции, описанного с использованием фиг. 34. Четыре таблицы отображения областей включены в секцию 132 получения.
2n+1
2n+1
2n+1
Устройство демодуляции, которое использует схему модуляции 2 QAM, в которой 2 сигнальных точек с круговой компоновкой, полученных перекомпоновкой части 2 сигнальных точек, скомпонованных в крестообразной форме, используются для передачи 2n+1-битных данных, может быть сконфигурировано в качестве фиг. 37 (n - положительное целое число). Таким образом, конфигурация устройства демодуляции будет описана с использованием фиг. 37. Здесь, будет описан пример устройства модуляции схемы модуляции 512 QAM (n=4).
Устройство демодуляции включает в себя секцию 131 расчета, которая вычисляет, по принятой сигнальной точке, 9-битные данные, соответствующие переданной сигнальной точке, ближайшей к принятой сигнальной точке, согласно соответствию между 9-битными данными, которые должны быть переданы и 512 сигнальными точками, определенными способом передачи данных устройства модуляции, описанного с использованием фиг. 36, и секцию 132 получения, которая получает, в соответствии с областью, включающей в себя принятую сигнальную точку, четыре 2-битных данных, обращаясь к таблицам отображения областей, идентичным четырем таблицам 122, 124, 125 и 126 отображения 2-битных областей устройства модуляции по фиг. 36, и 1 бит посредством обращения к таблице отображения областей, идентичной таблице 123 отображения 1-битных областей. Пять таблиц отображения областей включены в секцию 132 получения.
[Второй вариант осуществления]
На фиг. 4, пример, в котором пространство сигнальных созвездий разделено на 256 областей и 1024 круговых сигнальных точек, скомпонованных в круговой форме, в которой четыре сигнальных точки включены в каждую разделенную область. Посредством модификации расположения некоторых из 1024 сигнальных точек может быть получено сигнальное созвездие, имеющее более низкую среднюю мощность сигнала. Даже в таком сигнальном созвездии может выполняться такое же отображение, как описанное в первом варианте осуществления.
Фиг. 24 иллюстрирует пример, в котором сигнальная область разделена на 1024 области. В сигнальном созвездии с круговой компоновкой, сигнальные точки, помеченные «A», в пределах области созвездия, перемещаются в порцию, помеченную «A», за пределами области созвездия, и, подобным образом, сигнальные точки, помеченные с «B» по «Q», в пределах области созвездия, перемещаются в порции, помеченные с «B» по «Q», за пределами области созвездия, в силу чего может быть получено сигнальное созвездие, совпадающее с сигнальным созвездием 1024 QAM, проиллюстрированным на фиг. 4, в котором четыре сигнальных точки включены в каждый «». Может быть упомянуто, что сигнальное созвездие по фиг. 24 получается перемещением 16 из 1024 сигнальных точек, полученных разделением, с тем чтобы уменьшить среднюю мощность сигнала. Таким образом, такое же отображение, как описанное выше, может применяться к сигнальному созвездию, полученному перекомпоновкой части сигнальных точек, с тем чтобы минимизировать среднюю мощность. Конкретные примеры будут описаны ниже.
10
Как в способе, описанном в первом варианте осуществления, в случае когда передача данных выполняется в 1024 QAM по фиг. 24, 10-битные данные (1024=2) разделены на 2-битные + 2-битные + 2-битные + 2-битные +2-битные, и полученные 2 бита, 2 бита, 2 бита, 2 бита и 2 бита имеют отношение к подразделенным сигнальным областям соответственно. Прежде всего, сигнальная область для старших 2 битов (первого и второго битов) определяется с использованием фиг. с 25 по 32. В 16-A-1 по фиг. 25, сигнальная область разделена на четыре квадранта (первый квадрант: 11, второй квадрант: 10, третий квадрант: 00, четвертый квадрант: 01). Таблицы 14 и 54 идентичны таблице 16-A-1 по фиг. 25. Затем, 16-A-2 по фиг. 26 используется для выбора сигнальной области для третьего и четвертого битов. Таблицы 15, 25, 55 и 65 идентичны таблице 16-A-2 по фиг. 26. Подобным образом, сигнальные области для пятого и шестого битов, седьмого и восьмого битов выбираются на основании изображений разделения областей, проиллюстрированных на фиг. 27 и 28 соответственно, и сигнальные области для девятого и десятого битов выбираются на основании изображений разделения областей, проиллюстрированных на фиг. 29. Таблицы 16, 21, 56 и 61 идентичны таблице 16-B-1 по фиг. 27. Таблицы 17, 22, 27, 57, 62 и 67 идентичны таблице 16-B-2 по фиг. 28. Таблицы 18, 23, 28, 58, 63 и 68 идентичны таблице по фиг. 29. Затем, одна из 1024 областей по фиг. 24 выбирается в качестве общей порции среди выбранных пяти областей. В случае когда 10-битные данные назначаются на 1024 сигнальных точки с использованием фиг. 25, 26, 27, 28 и 29, как описано выше, среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками становится малым, так что может достигаться способ отображения, превосходный по характеристикам частоты появления ошибочных битов. В отличие от случая прямоугольного созвездия, отображение Грея вообще не может применяться к круговому сигнальному созвездию, так что среднее расстояние Хемминга становится большим, чем 1.
Затем, фокусируясь на младших 8 битах, будет описан способ отображения, в котором среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками в показателях порции младших 8 битов мало, а евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции младших 8 битов, назначенные на них, совпадают друг с другом, велико. В способе отображения согласно фиг. 25, 26, 27, 28 и 29 евклидово расстояние между четырьмя сигнальными точками, в которых младшие 8 битов, например, имеют значения 00000000, назначенные им, совпадает с евклидовым расстоянием Δ между смежными сигнальными точками и, таким образом, становится минимальным, так что требования не удовлетворены. В этом случае, сигнальная область для старших 2 битов (первого и второго битов) определяется с использованием 16-D-1 по фиг. 30. Таблицы 19, 24, 59 и 64 идентичны таблице 16-D-1 по фиг. 30. Затем, сигнальная область для третьего и четвертого битов определяется с использованием 16-D-2 по фиг. 31. Сигнальные области для пятого, шестого, седьмого, восьмого, девятого и десятого битов определяются с использованием фиг. 27, 28 и 29, как в вышеприведенном случае. К тому же, в случае когда сигнальные области для первого и второго битов, и третьего и четвертого битов выбираются с использованием фиг. 30 и 31 вместо фиг. 25 и 26, выбирается одна из 1024 областей, проиллюстрированных на фиг. 24. Таблицы 20 и 60 идентичны таблице 16-D-2 по фиг. 31. В показателях младших 8 битов, когда 10-битные данные назначаются на 1024 сигнальные точки с использованием фиг. 30 и 31, и фиг. 27, 28 и 29, среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками становится слегка большим, чем вышеописанный случай; однако евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции младших 8 битов, назначенные на них, совпадают друг с другом, становится (√178) Δ или большим, таким образом, достигая значительного улучшения. Применение кода с исправлением ошибок только к младшим 8 битам предоставляет возможность быть предоставленным устройству связи, способному к сдерживанию увеличения ширины полосы пропускания передачи и превосходному по характеристикам частоты появления ошибок.
Затем, фокусируясь на младших 6 битах, будет описан способ отображения, в котором среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками в показателях порции младших 6 битов мало, а евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции младших 6 битов, назначенные на них, совпадают друг с другом, велико. В этом случае, сигнальная область для 10 битов определяется, как изложено ниже. То есть сигнальная область для первого и второго битов выбирается с использованием 16-D-1 по фиг. 30, сигнальная область для третьего и четвертого битов выбирается с использованием 16-A-2 по фиг. 26, сигнальная область для пятого и шестого битов выбирается с использованием фиг. 32, и сигнальная область для седьмого, восьмого, девятого и десятого битов выбирается с использованием 16-B-2 по фиг. 28 и фиг. 29. В заключение, одна из 1024 областей по фиг. 24 выбирается в качестве общей порции среди всех выбранных областей. Евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых порции младших 6 битов, назначенные на них, совпадают друг с другом, становится (√26) Δ или большим. Таблицы 26 и 66 идентичны таблице по фиг. 32.
Ясно, что передача данных и прием данных, имеющие одни и те же результаты, также могут выполняться с использованием, в качестве таблиц отображения областей, таблиц, полученных преобразованием четырех 2-битных комбинаций 00, 01, 10, 11 в отдельных таблицах отображения областей (фиг. 6, 5-B-2 по фиг. 7, 5-C-2 по фиг. 8, фиг. 9, фиг. 10, фиг. 11, фиг. 12, 7-A-1 по фиг. 13, фиг. 14, фиг. 15, 7-D-2 по фиг. 16, фиг. 25, фиг. 26, фиг. 27, фиг. 28, фиг. 29, фиг. 30, фиг. 31), используемых в вышеописанных способе передачи данных и способе приема данных по настоящему примерному варианту осуществления, с использованием алгоритма преобразования, в котором расстояние Хемминга между смежными областями неизменно, и посредством использования, в качестве таблиц отображения областей, таблиц, полученных заменой двух 1-битных комбинаций 0, 1 в отдельных таблицах отображения областей (5-B-1 по фиг. 7, 5-C-1 по фиг. 8, 7-A-2 по фиг. 13, 7-D-1 по фиг. 16).
{Примеры}
Результаты настоящего изобретения будут описаны с использованием конкретных числовых значений. В способе передачи данных 256 QAM, в котором 8-битные данные назначаются 256 сигнальным точкам для выполнения передачи данных, 256 сигнальных точек с круговой компоновкой, проиллюстрированные на фиг. 4, используются для выполнения отображения первого и второго битов, третьего и четвертого битов, пятого и шестого битов, и седьмого и восьмого битов способами отображения, проиллюстрированными в 6-C-1 по фиг. 11, 6-A-2 по фиг. 9, фиг. 12, и 6-B-2 по фиг. 10 соответственно. В случае когда порция младших 4 битов (пятый, шестой, седьмой и восьмой биты) подвергается кодированию с исправлением ошибок, используются прямоугольное сигнальное созвездие и двойное отображение Грея, посредством чего может получаться выигрыш от кодирования, эквивалентный традиционному способу, в котором применяется такое же кодирование с исправлением ошибок, а пиковая энергия и средняя электрическая мощность могут быть уменьшены на приблизительно 30% и приблизительно 4,3% соответственно.
Кроме того, в схеме 1024 QAM, 256 сигнальных точек с круговой компоновкой, проиллюстрированных на фиг. 24, используются для выполнения отображения первого и второго битов, третьего и четвертого битов, пятого и шестого битов, седьмого и восьмого битов, и девятого и десятого битов способами отображения, проиллюстрированными на 16-D-1 по фиг. 30, 16-D-2 по фиг. 31, 16-B-1 по фиг. 27, 16-B-2 по фиг. 28, и фиг. 29 соответственно. В случае когда порция младших 8 битов (третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый биты) подвергается кодированию с исправлением ошибок, используются прямоугольное сигнальное созвездие и двойное отображение Грея, посредством чего может получаться выигрыш от кодирования, эквивалентный традиционному способу, в котором применяется такое же кодирование с исправлением ошибок, а пиковая энергия и средняя электрическая мощность могут быть уменьшены на приблизительно 32% и приблизительно 4,4% соответственно.
Согласно примерным вариантам осуществления настоящего изобретения может быть предоставлен способ передачи многозначных данных, превосходный по характеристикам частоты появления ошибочных битов и характеристикам нелинейных искажений.
Причина для вышеприведенного состоит в том, что согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения в передаче данных 2m QAM, в которой сигнальные точки, скомпонованные в крестообразной форме или круговой форме, используются для передачи m-битных данных, может быть получено устройство отображения, в котором евклидово расстояние между сигнальными точками, в которых предписанные ранее младшие s битов из m битов, назначенных на них, совпадают друг с другом, велико, а среднее расстояние Хемминга между смежными сигнальными точками в показателях порции младших s битов мало, и что код с исправлением ошибок, такой как RS-код или код LDPC может применяться к младшим s битам.
Кроме того, это происходит потому, что пиковая энергия может быть уменьшена по сравнению со случаем, где прямоугольное сигнальное созвездие используется для предоставления возможности улучшения характеристик нелинейных искажений.
Хотя были описаны примерные варианты осуществления настоящего изобретения, должно быть понятно, что настоящее изобретение может быть осуществлено на практике в различных формах не выходя из сущности и объема изобретения, которые определены прилагаемой формулой изобретения. Таким образом, вышеприведенные примерные варианты осуществления являются всего лишь иллюстративными и не должны считаться ограничивающими никоим образом. Объем настоящего изобретения определен прилагаемой формулой изобретения и не ограничен описаниями из описания изобретения и реферата. Кроме того, все варианты и модификации, которые подпадают под эквивалентный диапазон охраны формулы изобретения, включены в объем настоящего изобретения.
Эта заявка основана на и испрашивает преимущество приоритета по предшествующей заявке № 2009-273461 на выдачу патента Японии, поданной 1 декабря 2009 года, полное содержание которой включено в материалы настоящей заявки посредством ссылки.
{Промышленная применимость}
Настоящее изобретение может быть применено в качестве способа модуляции и способа демодуляции для удовлетворения требованиям конфигурации системы, таким как характеристики частоты появления ошибочных битов и характеристики нелинейных искажений, в системе связи, такой как система СВЧ-связи.
{Список условных обозначений}
2-1, 2-2: Сигнальное созвездие
5-B-1, 5-B-2: Раздел области
5-C-1, 5-C-2: Раздел области
6-A-1, 6-A-2: Раздел области
6-B-1, 6-B-2: Раздел области
6-C-1, 6-C-2: Раздел области
7-A-1, 7-A-2: Раздел области
7-B-1, 7-B-2: Раздел области
7-D-1, 7-D-2: Раздел области
16-A-1, 16-A-2: Раздел области
16-B-1, 16-B-2: Раздел области
16-D-1, 16-D-2: Раздел области