特表2024-545828IP Force 特許公報全文掲載

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】
(54)【発明の名称】コンスタレーションを使用してデータを送信する方法及び送信機
(51)【国際特許分類】
   
   
   
【ＦＩ】
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】
(86)(22)【出願日】
(85)【翻訳文提出日】
(86)【国際出願番号】
(87)【国際公開番号】
(87)【国際公開日】
(31)【優先権主張番号】22305529.4
(32)【優先日】
(33)【優先権主張国・地域又は機関】
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】503163527
【氏名又は名称】ミツビシ・エレクトリック・アールアンドディー・センター・ヨーロッパ・ビーヴィ
【氏名又は名称原語表記】ＭＩＴＳＵＢＩＳＨＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ Ｒ＆Ｄ ＣＥＮＴＲＥ ＥＵＲＯＰＥ Ｂ．Ｖ．
【住所又は居所原語表記】Ｃａｐｒｏｎｉｌａａｎ ４６， １１１９ ＮＳ Ｓｃｈｉｐｈｏｌ Ｒｉｊｋ， Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ
(74)【代理人】
【識別番号】100110423
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道治
(74)【代理人】
【識別番号】100111648
【弁理士】
【氏名又は名称】梶並 順
(74)【代理人】
【識別番号】100122437
【弁理士】
【氏名又は名称】大宅 一宏
(74)【代理人】
【識別番号】100147566
【弁理士】
【氏名又は名称】上田 俊一
(74)【代理人】
【識別番号】100188514
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 隆裕
(72)【発明者】
【氏名】コルレ、ヴァンサン
(72)【発明者】
【氏名】チョチーナ－ドゥチェスネ、クリスティーナ
【テーマコード（参考）】
【Ｆターム（参考）】
5K102AA51
5K102AH24
5K102AH26
(57)【要約】
送信機における方法が開示される。本方法は、Ｎ個のサブコンスタレーションに分割されるＭ＝２ｍ個のシンボルを有するコンスタレーションを使用してデータを送信する、送信機における方法であって、Ｎ及びＭは整数であり、基準サブコンスタレーションにおける任意のシンボルについて、他のサブコンスタレーションのそれぞれに同じ確率値を有するシンボルが存在する。本方法は、データ源からｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループを取得することであって、ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットの各グループは、基準サブコンスタレーションにおいて１つのシンボルｘｊを特定し、ｊ∈［１；ｋ］である、取得することと、系統的誤り訂正符号をｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループに適用して、各シンボルｘｊにつきｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットの１つのグループを出力することと、各シンボルｘｊについて、少なくともｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットのグループを使用してサブコンスタレーションを特定し、特定されたサブコンスタレーションにおいてｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットによって特定されたシンボルを選択することと、ｋ個の選択されたシンボルのそれぞれを、通信チャネルを介して受信機に送信することとを含む。
【特許請求の範囲】
【請求項】
Ｎ個のサブコンスタレーションに分割されるＭ＝２ｍ個のシンボルを有するコンスタレーションを使用してデータを送信する、送信機における方法であって、Ｎ及びＭは整数であり、基準サブコンスタレーションにおける任意のシンボルについて、他のサブコンスタレーションのそれぞれに同じ確率値を有するシンボルが存在し、前記方法は、
データ源からｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループを取得することであって、ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットの各グループは、前記基準サブコンスタレーションにおいて１つのシンボルｘｊを特定し、ｊ∈［１；ｋ］である、取得することと、
系統的誤り訂正符号を前記ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループに適用して、各前記シンボルｘｊにつきｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットの１つのグループを出力することと、
各前記シンボルｘｊについて、少なくとも前記ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットのグループを使用してサブコンスタレーションを特定し、特定されたサブコンスタレーションにおいて前記ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットによって特定されたシンボルを選択することと、
ｋ個の選択された前記シンボルのそれぞれを、通信チャネルを介して受信機に送信することと、
を含む、方法。
【請求項】
前記データ源からｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループを取得することであって、ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットの各グループは、前記基準サブコンスタレーションにおいて１つのシンボルｘｊを特定し、ｊ∈［１；ｋ］である、取得することは、
前記データ源のデータに分布マッチャーを適用して、前記基準サブコンスタレーションにおけるｋ個のシンボルｘｊを取得することと、
ラベリング関数を使用して、各前記シンボルにｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのグループをラベリングすることと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項】
前記ラベリング関数は自然ラベリング関数である、請求項２に記載の方法。
【請求項】
前記ラベリング関数はGrayラベリング関数である、請求項２に記載の方法。
【請求項】
Ｎ＝２であり、前記各前記シンボルｘｊについて、少なくとも前記ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットのグループを使用してサブコンスタレーションを特定し、特定されたサブコンスタレーションにおいて前記ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットによって特定されたシンボルを選択することは、少なくとも前記ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットグループに応じて集合｛０；２｝においてシフト値を選択し、選択されたシフト値を前記基準コンスタレーションの前記シンボルｘｊに加算して、送信するシンボルを取得することを含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項】
前記少なくとも前記ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットグループに応じて集合｛０；２｝においてシフト値を選択することは、前記ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットのグループと、対応する前記ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットとのモジュロ２の和を２倍することに応じたシフト値を選択することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項】
前記コンスタレーションはＭ－ＡＳＫコンスタレーションである、請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項】
前記データ源は等確率源である、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項】
Ｎ個のサブコンスタレーションに分割されるＭ＝２ｍ個のシンボルを有するコンスタレーションを使用してデータを送信するように構成される送信機であって、Ｎ及びＭは整数であり、基準サブコンスタレーションにおける任意のシンボルについて、他のサブコンスタレーションのそれぞれに同じ確率値を有するシンボルが存在し、前記送信機は、
データ源からｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループを取得することであって、ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットの各グループは、前記基準サブコンスタレーションにおいて１つのシンボルｘｊを特定し、ｊ∈［１；ｋ］である、取得することと、
系統的誤り訂正符号を前記ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループに適用して、各前記シンボルｘｊにつきｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットの１つのグループを出力することと、
各前記シンボルｘｊについて、少なくとも前記ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットのグループを使用してサブコンスタレーションを特定し、特定されたサブコンスタレーションにおいて前記ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットによって特定されたシンボルを選択することと、
ｋ個の選択された前記シンボルのそれぞれを、通信チャネルを介して受信機に送信することと、
を行うように構成される少なくとも１つのプロセッサを備える、送信機。
【請求項】
前記データ源からｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループを取得することであって、ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットの各グループは、前記基準サブコンスタレーションにおいて１つのシンボルｘｊを特定し、ｊ∈［１；ｋ］である、取得することは、
前記データ源のデータに分布マッチャーを適用して、前記基準サブコンスタレーションにおけるｋ個のシンボルｘｊを取得することと、
ラベリング関数を使用して、各前記シンボルにｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのグループをラベリングすることと、
を含む、請求項９に記載の送信機。
【請求項】
前記ラベリング関数は自然ラベリング関数である、請求項１０に記載の送信機。
【請求項】
前記ラベリング関数はGrayラベリング関数である、請求項１０に記載の送信機。
【請求項】
Ｎ＝２であり、前記各前記シンボルｘｊについて、少なくとも前記ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットのグループを使用してサブコンスタレーションを特定し、特定されたサブコンスタレーションにおいて前記ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットによって特定されたシンボルを選択することは、少なくとも前記ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットグループに応じて集合｛０；２｝においてシフト値を選択し、選択されたシフト値を前記基準コンスタレーションの前記シンボルｘｊに加算して、送信するシンボルを取得することを含む、請求項９～１２のいずれか１項に記載の送信機。
【請求項】
前記少なくとも前記ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットグループに応じて集合｛０；２｝においてシフト値を選択することは、前記ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットのグループと、対応する前記ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットとのモジュロ２の和を２倍することに応じたシフト値を選択することを含む、請求項１３に記載の送信機。
【請求項】
プログラマブルデバイスにロードすることができるプログラムコード命令を含むコンピュータプログラム製品であって、前記プログラムコード命令は、前記プログラムコード命令が前記プログラマブルデバイスによって実行されると、請求項１～８のいずれか１項に記載の方法を実施させる、コンピュータプログラム製品。
【請求項】
プログラムコード命令を含むコンピュータプログラムを記憶するストレージ媒体であって、前記プログラムコード命令は、前記プログラムコード命令が前記ストレージ媒体から読み出され、プログラマブルデバイスによって実行されると、請求項１～８のいずれか１項に記載の方法を実施させる、ストレージ媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【】
本実施形態のうちの少なくとも１つは、包括的には、通信チャネルを介して受信機にデータを送信する、送信機における方法に関する。少なくとも１つのこの方法を実施するように構成される送信機
【背景技術】
【】
通信システムにおいて、送信機は、通信チャネル（例えば、光ファイバ）によって受信機に結合される。送信機は、通常、入力データ、例えばビットストリームを、コンスタレーションと呼ばれる有限集合に属するシンボルに符号化するように構成された符号化器を含む。１次元ＡＳＫ（振幅偏移変調）及び２次元ＱＡＭ（直交振幅変調）は、そのようなコンスタレーションの例である。ここで、１次元又は２次元コンスタレーションとは、シンボルがそれぞれ、Ｒ又はＲ２における値をとることを意味する。Ｒは、実数の集合である。次に、これらのシンボルは、通信チャネルを介して受信機に送信される。受信機は、受信したシンボルを出力データに復号するように構成された復号器を含む。
【】
一様に分布したシンボルが送信される通信システムでは、通常、整形利得が得られない。したがって、チャネル容量に近づけるためには、送信機が入力データを処理して、送信シンボルの確率分布を変更するべきであることがわかっている。より正確には、送信シンボルが通信チャネルに対し適合した非一様確率分布を有するように、入力データを処理される。確率的整形と呼ばれるこの動作は、整形利得としても知られるエネルギー節減をもたらすことができる。
【】
整形に加えて、信号は、いわゆる誤り訂正符号を用いて誤りから保護されなければならない。整形及び誤り訂正符号を組み合わせることは複雑である。
【】
非特許文献１は、送信機において、確率的整形の分布マッチャーを系統的誤り訂正符号と組み合わせた新たな符号化変調方式を開示している。この方法は、誤り訂正符号のパリティビットが等確率分布を有することを要件とし、したがって、シンボルが正である確率又は負である確率が同じであるので、この方法は、対称分布の整形に適している。しかしながら、この方法は、非対称分布の整形に適していない。加えて、この方法は、符号ビットを整形ビットとみなし、その結果、他のビットの値から独立していない符号ビットの条件付き分布を変更する分布マッチャーには適合していない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【】
【非特許文献】Boecherer et al., "Bandwidth Efficient and Rate-Matched Low-Density Parity-Check Coded Modulation", IEEE transactions on communications, vol. 63, no. 12, Dec. 2015
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【】
したがって、非対称分布に適合するとともに、符号ビットを整形ビットとみなす分布マッチャーの使用できるようなデータを送信する方法を見つけることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【】
本発明の実施の形態のうちの少なくとも１つは、包括的には、Ｎ個のサブコンスタレーションに分割されるＭ＝２ｍ個のシンボルを有するコンスタレーションを使用してデータを送信する、送信機における方法であって、Ｎ及びＭは整数であり、基準サブコンスタレーションにおける任意のシンボルについて、他のサブコンスタレーションのそれぞれに同じ確率値を有するシンボルが存在する、方法に関する。本方法は、
データ源からｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループを取得することであって、ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットの各グループは、基準サブコンスタレーションにおいて１つのシンボルｘｊを特定し、ｊ∈［１；ｋ］である、取得することと、
系統的誤り訂正符号をｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループに適用して、各シンボルｘｊにつきｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットの１つのグループを出力することと、
各シンボルｘｊについて、少なくともｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットのグループを使用してサブコンスタレーションを特定し、この特定されたサブコンスタレーションにおいてｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットによって特定されたシンボルを選択することと、
ｋ個の選択されたシンボルのそれぞれを、通信チャネルを介して受信機に送信することと、
を含む。
【】
この方法は、符号ビットを整形ビットとみなす分布マッチャーに適合している。加えて、この方法は、非対称分布にも適合している。
【】
１つの実施の形態において、データ源からｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループを取得することであって、ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットの各グループは、基準サブコンスタレーションにおいて１つのシンボルｘｊを特定し、ｊ∈［１；ｋ］である、取得することは、
データ源のデータに分布マッチャーを適用して、基準サブコンスタレーションにおけるｋ個のシンボルｘｊを取得することと、
ラベリング関数を使用して、各シンボルにｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのグループをラベリングすることと、
を含む。
【】
１つの実施の形態において、ラベリング関数は自然ラベリング関数である。
【】
１つの実施の形態において、ラベリング関数はGrayラベリング関数である。
【】
１つの実施の形態において、Ｎ＝２であり、各シンボルｘｊについて、少なくともｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットのグループを使用してサブコンスタレーションを特定し、この特定されたサブコンスタレーションにおいてｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットによって特定されたシンボルを選択することは、少なくともｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットグループに応じて集合｛０；２｝においてシフト値を選択することと、選択されたシフト値を基準コンスタレーションのシンボルｘｊに加算して、送信するシンボルを取得することとを含む。
【】
１つの実施の形態において、少なくともｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットグループに応じて集合｛０；２｝においてシフト値を選択することは、ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットのグループと、対応するｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットとのモジュロ２の和を２倍することに応じたシフト値を選択することを含む。
【】
１つの実施の形態において、コンスタレーションはＭ－ＡＳＫコンスタレーションである。
【】
１つの実施の形態において、データ源は等確率源である。
【】
本発明の実施の形態のうちの少なくとも１つは、包括的には、Ｎ個のサブコンスタレーションに分割されるＭ＝２ｍ個のシンボルを有するコンスタレーションを使用してデータを送信するように構成される送信機であって、Ｎ及びＭは整数であり、基準サブコンスタレーションにおける任意のシンボルについて、他のサブコンスタレーションのそれぞれに同じ確率値を有するシンボルが存在する、送信機に関する。本送信機は、
データ源からｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループを取得することであって、ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットの各グループは、基準サブコンスタレーションにおいて１つのシンボルｘｊを特定し、ｊ∈［１；ｋ］である、取得することと、
系統的誤り訂正符号をｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループに適用して、各シンボルｘｊにつきｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットの１つのグループを出力することと、
各シンボルｘｊについて、少なくともｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットのグループを使用してサブコンスタレーションを特定し、この特定されたサブコンスタレーションにおいてｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットによって特定されたシンボルを選択することと、
ｋ個の選択されたシンボルのそれぞれを、通信チャネルを介して受信機に送信することと、
を行うように構成される少なくとも１つのプロセッサを備える。
【】
１つの実施の形態において、データ源からｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループを取得することであって、ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットの各グループは、基準サブコンスタレーションにおいて１つのシンボルｘｊを特定し、ｊ∈［１；ｋ］である、取得することは、
データ源のデータに分布マッチャーを適用して、基準サブコンスタレーションにおけるｋ個のシンボルｘｊを取得することと、
ラベリング関数を使用して、各シンボルにｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのグループをラベリングすることと、
を含む。
【】
１つの実施の形態において、ラベリング関数は自然ラベリング関数である。
【】
１つの実施の形態において、ラベリング関数はGrayラベリング関数である。
【】
１つの実施の形態において、Ｎ＝２であり、各シンボルｘｊについて、少なくともｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットのグループを使用してサブコンスタレーションを特定し、この特定されたサブコンスタレーションにおいてｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットによって特定されたシンボルを選択することは、少なくともｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットグループに応じて集合｛０；２｝においてシフト値を選択することと、選択されたシフト値を基準コンスタレーションのシンボルｘｊに加算して、送信するシンボルを取得することとを含む。
【】
１つの実施の形態において、少なくともｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットグループに応じて集合｛０；２｝においてシフト値を選択することは、ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットのグループと、対応するｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットとのモジュロ２の和を２倍することに応じたシフト値を選択することを含む。
【】
プログラマブルデバイスにロードすることができるプログラムコード命令を含むコンピュータプログラム製品であって、プログラムコード命令は、プログラムコード命令がプログラマブルデバイスによって実行されると、開示する実施の形態のいずれか１つによる方法を実施させる、コンピュータプログラム製品も開示される。
【】
プログラムコード命令を含むコンピュータプログラムを記憶するストレージ媒体であって、プログラムコード命令は、プログラムコード命令がストレージ媒体から読み出され、プログラマブルデバイスによって実行されると、開示する実施の形態のいずれか１つによる方法を実施させる、ストレージ媒体も開示される。
【】
本発明の特徴は、実施形態の少なくとも１つの例の以下の説明を読むことによってより明らかになる。この説明は、添付図面に関して作成されたものである。
【図面の簡単な説明】
【】
【図】本実施形態を実施することができる通信システムを概略的に示す図である。
【図】８－ＡＳＫコンスタレーションのシンボルを示す図である。
【図】１６－ＡＳＫコンスタレーションの量子化された目標ビット分布の一例を示す図である。
【図】一実施形態によるシンボルの１６－ＡＳＫコンスタレーション及び自然ラベリングの２つのサブコンスタレーションを示す図である。
【図】８－ＡＳＫコンスタレーションの量子化された目標ビット分布の一例を示す図である。
【図】特定の実施形態によるＭ＝２ｍ個のシンボルを有するコンスタレーションを使用してバイナリデータを送信する、送信機における方法を示す図である。
【図】１つの実施形態による１６－ＡＳＫコンスタレーションの場合における基準サブコンスタレーションの目標分布の一例を示す図である。
【図】特定の実施形態による２つのサブコンスタレーションの和集合として定義される１６－ＡＳＫコンスタレーションを使用してバイナリデータを送信する、送信機における方法を示す図である。
【図】特定の実施形態による２つのサブコンスタレーションの和集合として定義される１６－ＡＳＫコンスタレーションを使用してバイナリデータを送信する、送信機における方法を示す図である。
【図】特定の実施形態による２つのサブコンスタレーションの和集合として定義される１６－ＡＳＫコンスタレーションを使用してバイナリデータを送信する、送信機における方法を示す図である。
【図】特定の実施形態による２つのサブコンスタレーションの和集合として定義される１６－ＡＳＫコンスタレーションを使用してバイナリデータを送信する、送信機における方法を示す図である。
【図】特定の実施形態による１６－ＡＳＫコンスタレーションの基準サブコンスタレーション及び最後のビットレベルの確率を示す図である。
【図】特定の実施形態による１６－ＡＳＫコンスタレーションの基準サブコンスタレーション及び最後のビットレベルの確率を示す図である。
【図】特定の実施形態による、送信機のハードウェアアーキテクチャの一例を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【】
図１は、本実施形態を実施することができる通信システム１を概略的に示す。通信システム１は、通信チャネル１２によって互いに結合された送信機１０及び受信機１４を備える。送信機１０は、少なくとも１つの２値情報源Ｓ０によって入力データを供給され、シンボルの所与のアルファベットＸにおいて選択されたシンボルを出力する。１つの実施形態において、２値情報源Ｓ０は等確率である。入力データは、例えば、オーディオ／ビデオビットストリームのビットである。一例示的な実施形態において、アルファベットＸは、Ｍ－ＡＳＫコンスタレーションであり、ここで、Ｍ＝２ｍであり、Ｍ及びｍは整数である。Ｍ－ＡＳＫコンスタレーションのシンボルは、以下のように定義される。
【数】
【】
結果として、このコンスタレーションにおける各シンボルは、ｍ＝ｌｏｇ２Ｍビットのシーケンスによって表すことができる。図２は、最初のシンボルが－７であり、最後のシンボルが７である８－ＡＳＫコンスタレーションのシンボルを示している。以下では、様々な実施形態がＡＳＫコンスタレーションに関して説明される。しかしながら、本実施形態はＡＳＫコンスタレーションに限定されるものではないことが理解されるであろう。一例として、本幾何学的整形を用いて得られた値（この場合に、幾何学的整形及び確率的整形が組み合わされる）等の、シンボルが式において指定された値と異なる値を有する１次元コンスタレーションとともに使用することもできる。
【】
図１を参照して、Ｘを、確率分布ｐ（ｘｉ）＝ｐ（Ｘｉ＝ｘｉ）、ｘｉ∈Ｘを有する通信チャネル１２の入力におけるシンボルを表す離散確率変数とする。ｐ（ｙ｜ｘｉ）を、例えば、全てのｘｉについてガウスチャネルｐ（ｙ｜ｘｉ）～Ｎ（ｘｉ，σ２）を有する、チャネル分布とする。Ｙを、通信チャネル出力を表すランダム変数とする。ガウスチャネルの場合、Ｙは、Ｙ＝Ｘ＋Ｗと定義される。ここでＷはガウス雑音であり、例えばＷ～Ｎ（０，σ２）である。
【】
ガウスチャネルについて、信号対雑音比（ＳＮＲ）は以下のように定義される。
【数】
任意の通信チャネルが与えられたとき、ｐ＊（ｘ）を、所与のコンスタレーションについて相互情報量（ＭＩ）を最大にする入力Ｘの分布とする。
【数】
ここで、Ｐは最大平均出力である。確率分布に対してのみではなく、全ての可能な入力に対して最大化される量
【数】
は、チャネル容量と呼ばれる。以下では、離散入力を検討し、最適化はその分布に対してのみ行われる。コンスタレーション（すなわち、離散入力の要素の位置の集合）は、最適化変数ではない。
【】
【数】
は、準最適分布の集合として、すなわち、以下のように定義される。
【数】
ここで、εは、大きさが通信システムの要件に依存する量である。
【】
確率的整形の目的は、その確率分布が相互情報量Ｉ（Ｘ；Ｙ）を最大にするか又はほぼ最大にするように入力を処理することである。換言すれば、入力の分布が、
【数】
内にあるべきである。
【】
Ｍ－ＡＳＫコンスタレーションについて、ｐ（ｘ）は、ＭＢ分布（Maxwell-Boltzmann分布）として選ばれることが多い。実際、この場合、得られる性能は、ｐ＊（ｘ）を用いて得られたものに近い（すなわち、εが小さい場合には、
【数】
）。ＭＢ分布は、無視できる程度の性能損失を代償として量子化することができる。一例として、図３に示すような１６－ＡＳＫコンスタレーションの量子化された分布は、準最適な性能を呈するため、目標整形分布として使用することができる。
【】
本原理によれば、目標整形分布は、第１のサブコンスタレーションにおける所与の確率値ｐｉを有する任意のシンボルについて、他のサブコンスタレーションに同じ確率値ｐｉを有するシンボルが存在する、少なくとも２つのサブコンスタレーションの和集合として当該目標整形分布を表すことができるように量子化される。ここで、第１のサブコンスタレーションは基準サブコンスタレーションと呼ばれ、その分布は基準分布と呼ばれる。図３では、基準サブコンスタレーションの分布が太線で特定されている。
【】
１つの実施形態において、目標整形分布は、２つの隣接するシンボルが同じ確率値を有するように量子化される。これは、図３に示す分布の場合である。Ｍ＝１６－ＡＳＫコンスタレーションの場合には、ｌｏｇ２（Ｍ）＝４ビットがシンボルのラベリングに必要とされる。１つの実施形態において、このコンスタレーションにおけるシンボルの自然ラベリングが使用され、以下の表１によって提供される。
【表】
【】
ビットレベル４は、符号ビットであり、整形ビットとして使用される。パリティビットである最初のビットレベルｂ１は、図４に示すような２つのサブコンスタレーションを区別するものである。確かに、同じ確率（図３による）を有する隣接するシンボルは、ｂ１の値が異なっている。同じ確率値のシンボルは、同じ残りのラベリングビット（ビットレベル２～４）、例えば－１５及び－１３を有する。したがって、全体の１６－ＡＳＫコンスタレーションＸは、基準コンスタレーションＸｒと、この基準コンスタレーションをシフトしたものとの和集合として表すことができる。基準サブコンスタレーションＸｒは、表１のグレーのセルのシンボル、すなわち｛－１５；－１１；－７，－３，１，５，９，１３｝を含む。第２のサブコンスタレーションは、それ以外のシンボルを含む。言い換えると、
【数】
であり、ここで、α＝｛０，２｝である。その上、送信シンボルは、２つのサブコンスタレーションのうちの一方に等確率で属する。
【】
別の実施形態において、このコンスタレーションにおけるシンボルのGrayラベリングが使用され、以下の表２によって提供される。
【表】
【】
自然ラベリング（表１）の場合と同様に、全体の１６－ＡＳＫコンスタレーションＸは、基準コンスタレーションＸｒと、この基準コンスタレーションをシフトしたものとの和集合として表すことができる。ビットレベル１は、パリティビットとして使用され、２つのサブコンスタレーションの区別を可能にするものである。確かに、同じ確率（図３による）を有する隣接するシンボルは、ｂ１の値が異なっている。その結果、自然ラベリングの場合と同様に、ビットｂ２、ｂ３及びｂ４は、Ｘｒにおけるシンボルのラベリングに使用される。
【】
基準サブコンスタレーションＸｒは、表２のグレーのセルのシンボルを含む。第２のサブコンスタレーションは、それ以外のシンボルを含む。ただし、自然ラベリングと異なり、サブコンスタレーションを区別するルールは、ｂ２、ｂ３及びｂ４の値に依存し、より正確には和Ｓの値に依存する。各シンボルについて、そのビットレベルの和Ｓは、モジュロ２で計算される。この和Ｓ（表２の最後のライン）は、２つのサブコンスタレーションを区別するために、パリティビットｂ１に加えて使用される。
【】
別の実施形態において、目標整形分布は、必ずしも隣接するとは限らない２つのシンボルが同じ確率値を有するように量子化される。この場合、サブコンスタレーションは、互いを「シフト」したものではない。これは、図５に示す８－ＡＳＫコンスタレーションの分布の場合が該当する。図５において、シンボル－３及び５は、同じ確率値を有するが隣接していない一方、シンボル－７及び－５は同じ確率値を有するとともに隣接している。この図において、基準サブコンスタレーションの分布は太線で特定されている。
【】
Ｍ＝８－ＡＳＫコンスタレーションの場合、ｌｏｇ２（Ｍ）＝３ビットがラベリングに必要とされる。このコンスタレーションにおけるシンボルのラベリングは、以下の表３によって提供される。
【表】
【】
ビットレベル３は、符号ビットであり、整形ビットとして使用される。最初のビットレベルは、２つのサブコンスタレーションを区別するものである。同じ確率値のシンボルは、同じ残りのラベリングビット（ビットレベル２及び３）を有する。基準サブコンスタレーションＸｒは、表３のグレーのセルのシンボルを含む。第２のサブコンスタレーションは、それ以外のシンボルを含む。
【】
本方法は、３つ以上のサブコンスタレーションを有する場合に拡張することができ、その場合に、基準サブコンスタレーションにおける任意のシンボルについて、他のサブコンスタレーションのそれぞれにおいて同じ確率値を有するシンボルが存在する。Ｎを整数として、Ｎ個のサブコンスタレーションが与えられると、Ｎ個のサブコンスタレーションのそれぞれにラベリングし、特定するためには、ｌｏｇ２（Ｎ）ビットが必要とされる。その結果、シンボルが属するサブコンスタレーションを特定するために、基準サブコンスタレーションの各シンボルについて、ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットが必要である。
【】
図６は、特定の実施形態によるＭ＝２ｍ個のシンボルを有するコンスタレーションを使用してデータを送信する、送信機における方法を示している。
【】
ステップＳ１００において、ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループがデータ源Ｓから取得される。ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットの各グループは、基準サブコンスタレーションＸｒにおける１つのシンボルを特定する。特定の実施形態において、データ源Ｓは等確率である。
【】
一例示的な実施形態において、ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）ビットのｋ個のグループは、図６に開示されているように、ステップＳ１００－１において分布マッチャーを使用してデータ源Ｓのデータをｋ個のシンボル｛ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｋ｝に変換することによって取得される。ここで、ｋ個のシンボルのそれぞれは、基準サブコンスタレーションＸｒにある。Schulte他："Constant composition distribution matching", IEEE Transactions on Information Theory 62(1), Nov. 2015に掲載されている文献に開示されている一定組成分布マッチャーは、そのような分布マッチャーの一例である。他の任意のタイプの分布マッチャーも使用することができる。基準サブコンスタレーションＸｒにおけるシンボルは、近似的に基準サブコンスタレーションＸｒの目標分布に従って分布している。Ｎ＝２であり、コンスタレーションが１６－ＡＳＫコンスタレーションである場合のそのような目標分布の一例が図７に示されている。
【】
ステップＳ１００－２において、ｊを［１；ｋ］における整数とする各シンボルｘｊ∈｛ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｋ｝は、整形ビットと呼ばれるｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）ビットのグループｂ（ｘｊ）がラベリングされる。ここで、ｂ（・）は、ラベリング関数、例えば自然ラベリング関数又はGrayラベリング関数である。このようにｋ個のシンボル｛ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｋ｝に対応するｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループ｛ｂ（ｘ１），ｂ（ｘ２），．．．，ｂ（ｘｋ）｝は、系統的誤り訂正符号Ｐへの入力として使用される。これによって、ステップＳ１０４において、各シンボルｘｊに対して、ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットの１つのグループが出力される。なお、ｘｊは、基準コンスタレーションＸｒにあるシンボルである。系統的誤り訂正符号の一例は、非特許文献１のセクションＶＩＩに開示されている。
【】
ステップＳ１０６において、ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットの各グループは、Ｎ個のサブコンスタレーションの中から１つのサブコンスタレーションを特定し、この特定されたサブコンスタレーションにおいてｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットによって特定されたシンボルが選択される。
【】
ステップＳ１０８において、選択されたシンボルが、通信チャネルを介して受信機に最終的に送信される。
【】
図８Ａは、Ｎ＝２であり、自然ラベリングが使用される特定の場合における、データを送信する、送信機における方法を示している。
【】
ステップＳ１００において、ｍ－１個の整形ビットのｋ個のグループがデータ源Ｓから取得される。ｍ－１個の整形ビットの各グループは、基準サブコンスタレーションＸｒにおける１つのシンボルを特定する。
【】
一例示的な実施形態において、ｍ－１個の整形ビットのｋ個のグループは、図８Ａに開示されているように、ステップＳ１００－１において分布マッチャーを使用してデータ源Ｓの均一なデータブロックをｋ個のシンボル｛ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｋ｝に変換することによって取得される。ここで、ｘｉは基準サブコンスタレーションＸｒにある。任意のタイプの分布マッチャーを使用することができる。基準サブコンスタレーションＸｒにおけるシンボルは、近似的に基準サブコンスタレーションＸｒの目標分布に従って分布している。Ｎ＝２であり、コンスタレーションが１６－ＡＳＫコンスタレーションである場合の目標分布の一例が図７に示されている。この場合には、シンボルｘｊ∈｛ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｋ｝ごとに３つの整形ビットが取得される。
【】
ステップＳ１００－２において、ｊを［１；ｋ］における整数とする各シンボルｘｊ∈｛ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｋ｝は、整形ビットと呼ばれるビット、すなわち１６－ＡＳＫコンスタレーションの場合には３ビット、のグループｂ（ｘｊ）に、自然ラベリング関数を使用してラベリングされる。これらのシンボル｛ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｋ｝に対応する整形ビットのｋ個のグループ｛ｂ（ｘ１），ｂ（ｘ２），．．．，ｂ（ｘｋ）｝は、系統的誤り訂正符号Ｐへの入力として使用される。これによって、ステップＳ１０４において、各シンボルｘｊに対して、１つのパリティビットｂ１ｊが出力される。なお、ｘｊは、基準コンスタレーションＸｒにあるシンボルである。
【】
ステップＳ１０６において、各パリティビットｂ１ｊは、集合α＝｛０，２｝において基準サブコンスタレーションのシンボルｘｊのシフト値αｊを決定する。したがって、パリティビットｂ１ｊは、送信対象のシンボルをどのサブコンスタレーションにおいて選ぶべきであるのかを特定する。一例として、パリティビットｂ１ｊ＝０である場合には、シンボルｘｊは第１のサブコンスタレーションからのものである一方、パリティビットｂ１ｊ＝１である場合には、シンボルｘｊは第２のサブコンスタレーションからのものである。これは慣例であり、逆の慣例も使用することができ、その場合に、パリティビットｂ１ｊ＝０である場合には、シンボルｘｊは第２のサブコンスタレーションからのものである一方、パリティビットｂ１ｊ＝１である場合には、シンボルｘｊは第１のサブコンスタレーションからのものである。決定されたシフト値は、基準サブコンスタレーションのシンボルｘｊに加算される。
【】
ステップＳ１０８において、選択されたシンボルは、通信チャネルを介して受信機に最終的に送信される。したがって、αｊ＝０の場合には、送信シンボルは、基準サブコンスタレーションにおけるシンボルｘｊであり、αｊ＝２の場合には、シフトされたサブコンスタレーションにおけるシンボルが送信される。
【】
図８Ｂは、Ｎ＝２であり、Grayラベリングが使用される特定の場合における、データを送信する、送信機における方法を示している。
【】
ステップＳ１００において、ｍ－１個の整形ビットのｋ個のグループがデータ源Ｓから取得される。ｍ－１個の整形ビットの各グループは、基準サブコンスタレーションＸｒにおける１つのシンボルを特定する。
【】
一例示的な実施形態において、ｍ－１個の整形ビットのｋ個のグループは、図８Ｂに開示されているように、ステップＳ１００－１において分布マッチャーを使用してデータ源Ｓの均一なデータブロックをｋ個のシンボル｛ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｋ｝に変換することによって取得される。ここで、ｘｉは基準サブコンスタレーションＸｒにある。任意のタイプの分布マッチャーを使用することができる。基準サブコンスタレーションＸｒにおけるシンボルは、近似的に基準サブコンスタレーションＸｒの目標分布に従って分布している。Ｎ＝２であり、コンスタレーションが１６－ＡＳＫコンスタレーションである場合の目標分布の一例が図７に示されている。この場合には、シンボルｘｊ∈｛ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｋ｝ごとに３つの整形ビットが取得される。
【】
ステップＳ１００－２において、ｊを［１；ｋ］における整数とする各シンボルｘｊ∈｛ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｋ｝は、整形ビットと呼ばれるビット、すなわち１６－ＡＳＫコンスタレーションの場合には３ビット、のグループｂ（ｘｊ）に、Grayラベリング関数を使用してラベリングされる。これらのシンボル｛ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｋ｝に対応する整形ビットのｋ個のグループ｛ｂ（ｘ１），ｂ（ｘ２），．．．，ｂ（ｘｋ）｝は、系統的誤り訂正符号Ｐへの入力として使用される。これによって、ステップＳ１０４において、各シンボルｘｊに対して、１つのパリティビットｂ１ｊが出力される。なお、ｘｊは、基準コンスタレーションＸｒにあるシンボルである。
【】
ステップＳ１０６において、各パリティビットｂ１ｊについて、このパリティビットｂ１ｊと、関連付けられた整形ビットｂ（ｘｊ）との和Ｓｊがモジュロ２で計算される。すなわち、
【数】
である。ここで、整形ビットｂ（ｘｊ）＝｛ｂ２ｊｂ３ｊ．．．ｂｍｊ｝である。和Ｓｊを２倍したものが、基準サブコンスタレーションのシンボルｘｊの集合α＝｛０，２｝におけるシフト値αｊである。すなわち、αｊ＝２＊Ｓｊである。この決定されたシフト値は、基準サブコンスタレーションのシンボルｘｊに加算される。したがって、αｊ＝０の場合には、送信シンボルは、基準サブコンスタレーションにおけるシンボルｘｊであり、αｊ＝２の場合には、シフトされたサブコンスタレーションにおけるシンボルが送信される。
【】
ステップＳ１０８において、選択されたシンボルは、通信チャネルを介して受信機に最終的に送信される。
【】
図６、図８Ａ及び図８Ｂに開示される実施形態において、パリティビットは、その和集合がメインコンスタレーション、例えば１６－ＡＳＫコンスタレーションを形成するサブコンスタレーションの中から１つのサブコンスタレーションを特定するのに使用される。結果として、符号ビットは、整形操作に利用可能である。したがって、符号ビット整形は、図９Ａ及び図９Ｂに示すように系統的誤り訂正符号と有利に組み合わせることができる。
【】
図９Ａは、別の実施形態による、１６－ＡＳＫコンスタレーションが考慮され、Ｎ＝２である特定の場合における、バイナリデータを送信する、送信機における方法を示している。この実施形態においては、自然ラベリングが使用される。
【】
図７に示す目標分布は、図９Ａに示すように実現することができる。
【】
ステップＳ１００において、３つの整形ビットｂ２ｊｂ３ｊｂ４ｊのｋ個のグループがデータ源Ｓ０から取得される。各グループは、基準サブコンスタレーションＸｒにおける１つのシンボルｘｊを特定する。１つの特定の実施形態において、表１における２番目のビットレベル及び３番目のビットレベル、すなわちｂ２ｊｂ３ｊは等確率であり、独立している。したがって、これらの２つのビットｂ２ｊｂ３ｊは、２値情報源Ｓ０から取得される。情報源Ｓ０の出力は、４つのバイナリＤＭ、すなわちＤＭ１、ＤＭ２、ＤＭ３及びＤＭ４の入力として使用される。これらのバイナリＤＭは、４つのバイナリ非等確率源Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４として特定される４つのビットシーケンスを出力する。最後のビットレベル、すなわち符号ビットｂ４ｊの確率は、ｂ２ｊｂ３ｊの値に基づいて選ばれる。すなわち、ｐ（ｂ４ｊ｜ｂ２ｊｂ３ｊ）が選ばれ、この確率は、ｂ１ｊの値から独立している。結果として、スイッチは、ｂ２ｊ及びｂ３ｊの値に基づいて所与の非等確率源（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３又はＳ４）を選択する。ｐ（ｂ４ｊ｜ｂ２ｊｂ３ｊ）の種々の値が図１０Ａに示されている。
【】
図１０Ａにおいて、パラメータｐｉは、ｂ２ｊ及びｂ３ｊの値を条件とする最後のビットレベルｂ４ｊの確率を表している。
【】
対称目標分布（ガウスチャネルの場合）、すなわちｐ１’＝ｐ１及びｐ２’＝ｐ２である特定の場合において、非等確率源の個数は、２によって除算され、したがって、スイッチは、ｂ２ｊの値に基づいて所与の非等確率源（Ｓ１又はＳ２）を選択する。例えば、ｂ２ｊ＝０である場合には、Ｓ１が選択され、そうでない場合には、Ｓ２が選択される。
【】
この対称性を考慮に入れると、２値情報源の個数が２によって除算され、ビットフリッピングが使用されることで、整形符号化器は単純化される。この整形方法は、２０２１年６月１日付けで出願された欧州特許出願第２１３０５７３０．０号に開示されている。
【】
シンボル｛ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｋ｝に対応する整形ビットのｋ個のグループ｛ｂ２ｊｂ３ｊｂ４ｊ｝ｊ∈［１；ｋ］は、系統的誤り訂正符号Ｐへの入力として使用される。これによって、ステップＳ１０４において、各シンボルｘｊにつき、１つのパリティビットｂ１ｊが出力される。なお、ｘｊは、基準コンスタレーションＸｒにあるシンボルである。
【】
ステップＳ１０６において、各パリティビットｂ１ｊは、Ｎ個のサブコンスタレーションの中から１つのサブコンスタレーションを特定し、この特定されたサブコンスタレーションにおいて｛ｂ２ｊｂ３ｊｂ４ｊ｝整形ビットによって特定されたシンボルが選択される。
【】
ステップＳ１０８において、選択されたシンボルは、通信チャネルを介して受信機に最終的に送信される。
【】
図９Ｂは、別の実施形態による、１６－ＡＳＫコンスタレーションが考慮され、Ｎ＝２である特定の場合における、バイナリデータを送信する、送信機における方法を示している。この実施形態においては、Grayラベリングが使用される。
【】
図７に示す目標分布は、図９Ｂに示すように実現することができる。
【】
ステップＳ１００において、３つの整形ビットｂ２ｊｂ３ｊｂ４ｊのｋ個のグループが、データ源Ｓ０から取得される。各グループは、基準サブコンスタレーションＸｒにおける１つのシンボルｘｊを特定する。１つの特定の実施形態において、表２における２番目のビットレベル及び４番目のビットレベル、すなわちｂ２ｊｂ４ｊは等確率であり、独立している。したがって、これらの２つのビットｂ２ｊｂ３ｊは、２値情報源Ｓ０から取得される。情報源Ｓ０の出力は、４つのバイナリＤＭ、すなわちＤＭ１、ＤＭ２、ＤＭ３及びＤＭ４の入力として使用される。これらのバイナリＤＭは、４つのバイナリ非等確率源Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４として特定される４つのビットシーケンスを出力する。３番目のビットレベル、すなわちビットｂ３ｊの確率は、ｂ２ｊ及びｂ４ｊの値に基づいて選ばれる。すなわち、ｐ（ｂ３ｊ｜ｂ２ｊｂ４ｊ）が選ばれ、この確率は、ｂ１ｊの値から独立している。結果として、スイッチは、ｂ２ｊ及びｂ４ｊの値に基づいて所与の非等確率源（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３又はＳ４）を選択する。ｐ（ｂ３ｊ｜ｂ２ｊｂ４ｊ）の種々の値が図１０Ｂに示されている。図１０Ｂにおいて、パラメータｐｉは、ｂ２ｊ及びｂ４ｊの値を条件とする３番目のビットレベルｂ３ｊの確率を表している。ｐ１’＝ｐ１及びｐ２’＝ｐ２である特定の場合には、ｐ（ｂ３ｊ｜ｂ２ｊｂ４ｊ）＝ｐ（ｂ３ｊ｜ｂ２ｊ）である。この場合に、非等確率源の個数は、２によって除算され、したがって、スイッチは、ｂ２ｊの値に基づいて所与の非等確率源（Ｓ１又はＳ２）を選択する。例えば、ｂ２ｊ＝０である場合には、Ｓ１が選択され、そうでない場合には、Ｓ２が選択される。
【】
シンボル｛ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｋ｝に対応する整形ビットのｋ個のグループ｛ｂ２ｊｂ３ｊｂ４ｊ｝ｊ∈［１；ｋ］は、系統的誤り訂正符号Ｐへの入力として使用され、これによって、ステップＳ１０４において、各シンボルｘｊにつき、１つのパリティビットｂ１ｊが出力される。なお、ｘｊは、基準コンスタレーションＸｒにあるシンボルである。
【】
ステップＳ１０６において、各パリティビットｂ１ｊについて、このパリティビットｂ１ｊと、関連付けられた整形ビットｂ（ｘｊ）との和Ｓｊがモジュロ２で計算される。すなわち、
【数】
である。和Ｓｊを２倍したものが、基準サブコンスタレーションのシンボルｘｊの集合α＝｛０，２｝におけるシフト値αｊである。すなわち、αｊ＝２＊Ｓｊである。この決定されたシフト値は、整形ビット｛ｂ２ｊｂ３ｊｂ４ｊ｝を基準サブコンスタレーションにおけるシンボルｘｊにマッピングすることによって取得された基準サブコンスタレーションのシンボルｘｊに加算される。したがって、αｊ＝０の場合には、送信シンボルは、基準サブコンスタレーションにおけるシンボルｘｊであり、αｊ＝２の場合には、シフトされたサブコンスタレーションにおけるシンボルが送信される。
【】
ステップＳ１０８において、選択されたシンボルは、通信チャネルを介して受信機に最終的に送信される。
【】
図１１に、特定の実施形態による、送信機１０のハードウェアアーキテクチャの一例を概略的に示す。
【】
送信機１０は、通信バス１１０によって接続された、プロセッサ又はＣＰＵ（中央処理ユニット）１１１と、ランダムアクセスメモリＲＡＭ１１２と、リードオンリーメモリＲＯＭ１１３と、ハードディスク又はストレージ媒体リーダ、例えばＳＤ（セキュアデジタル）カードリーダ等のストレージユニット１１４と、送信機１０がデータを送受信することを可能にする通信インタフェースＣＯＭ１１５の少なくとも１つの集合とを備える。
【】
プロセッサ１１１は、ＲＯＭ１１３から、外部メモリ（ＳＤカード等）から、ストレージ媒体（ＨＤＤ等）から又は通信ネットワークからＲＡＭ１１２内にロードされた命令を実行することが可能である。送信機１０の電源が入れられると、プロセッサ１１１は、ＲＡＭ１１２からの命令を読み出し、これらを実行することが可能である。これらの命令は、プロセッサ１１１に、図６、図８Ａ～図９Ｂに記載した方法を実施させるコンピュータプログラムを形成する。
【】
図６、図８及び図９に関して記載した方法は、プログラマブル機械、例えば、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）、マイクロコントローラ又はＧＰＵ（グラフィックス処理装置）による命令のセットの実行によってソフトウェアの形態で実施することもできるし、機械又は専用の構成要素（チップ又はチップセット）、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）若しくはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によってハードウェアの形態で実施することもできる。概して、送信機１０は、図６、図８及び図９に記載した方法を実施するように適合及び構成された電子回路部を含む。
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【手続補正書】
【提出日】
【手続補正】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【】
１つの実施の形態において、Ｎ＝２であり、各シンボルｘｊについて、少なくともｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットのグループを使用してサブコンスタレーションを特定し、この特定されたサブコンスタレーションにおいてｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットによって特定されたシンボルを選択することは、少なくともｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットグループに応じて集合｛０；２｝においてシフト値を選択することと、選択されたシフト値を基準サブコンスタレーションのシンボルｘｊに加算して、送信するシンボルを取得することとを含む。
【手続補正】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【】
１つの実施の形態において、Ｎ＝２であり、各シンボルｘｊについて、少なくともｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットのグループを使用してサブコンスタレーションを特定し、この特定されたサブコンスタレーションにおいてｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットによって特定されたシンボルを選択することは、少なくともｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットグループに応じて集合｛０；２｝においてシフト値を選択することと、選択されたシフト値を基準サブコンスタレーションのシンボルｘｊに加算して、送信するシンボルを取得することとを含む。
【手続補正】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【】
ビットレベル４は、符号ビットであり、整形ビットとして使用される。パリティビットである最初のビットレベルｂ１は、図４に示すような２つのサブコンスタレーションを区別するものである。確かに、同じ確率（図３による）を有する隣接するシンボルは、ｂ１の値が異なっている。同じ確率値のシンボルは、同じ残りのラベリングビット（ビットレベル２～４）、例えば－１５及び－１３を有する。したがって、全体の１６－ＡＳＫコンスタレーションＸは、基準サブコンスタレーションＸｒと、この基準サブコンスタレーションをシフトしたものとの和集合として表すことができる。基準サブコンスタレーションＸｒは、表１のグレーのセルのシンボル、すなわち｛－１５；－１１；－７，－３，１，５，９，１３｝を含む。第２のサブコンスタレーションは、それ以外のシンボルを含む。言い換えると、
【数】
であり、ここで、α＝｛０，２｝である。その上、送信シンボルは、２つのサブコンスタレーションのうちの一方に等確率で属する。
【手続補正】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【】
自然ラベリング（表１）の場合と同様に、全体の１６－ＡＳＫコンスタレーションＸは、基準サブコンスタレーションＸｒと、この基準サブコンスタレーションをシフトしたものとの和集合として表すことができる。ビットレベル１は、パリティビットとして使用され、２つのサブコンスタレーションの区別を可能にするものである。確かに、同じ確率（図３による）を有する隣接するシンボルは、ｂ１の値が異なっている。その結果、自然ラベリングの場合と同様に、ビットｂ２、ｂ３及びｂ４は、Ｘｒにおけるシンボルのラベリングに使用される。
【手続補正】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【】
ステップＳ１００－２において、ｊを［１；ｋ］における整数とする各シンボルｘｊ∈｛ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｋ｝は、整形ビットと呼ばれるｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）ビットのグループｂ（ｘｊ）がラベリングされる。ここで、ｂ（・）は、ラベリング関数、例えば自然ラベリング関数又はGrayラベリング関数である。このようにｋ個のシンボル｛ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｋ｝に対応するｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループ｛ｂ（ｘ１），ｂ（ｘ２），．．．，ｂ（ｘｋ）｝は、系統的誤り訂正符号Ｐへの入力として使用される。これによって、ステップＳ１０４において、各シンボルｘｊに対して、ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットの１つのグループが出力される。なお、ｘｊは、基準サブコンスタレーションＸｒにあるシンボルである。系統的誤り訂正符号の一例は、非特許文献１のセクションＶＩＩに開示されている。
【手続補正】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【】
ステップＳ１００－２において、ｊを［１；ｋ］における整数とする各シンボルｘｊ∈｛ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｋ｝は、整形ビットと呼ばれるビット、すなわち１６－ＡＳＫコンスタレーションの場合には３ビット、のグループｂ（ｘｊ）に、自然ラベリング関数を使用してラベリングされる。これらのシンボル｛ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｋ｝に対応する整形ビットのｋ個のグループ｛ｂ（ｘ１），ｂ（ｘ２），．．．，ｂ（ｘｋ）｝は、系統的誤り訂正符号Ｐへの入力として使用される。これによって、ステップＳ１０４において、各シンボルｘｊに対して、１つのパリティビットｂ１ｊが出力される。なお、ｘｊは、基準サブコンスタレーションＸｒにあるシンボルである。
【手続補正】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【】
ステップＳ１００－２において、ｊを［１；ｋ］における整数とする各シンボルｘｊ∈｛ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｋ｝は、整形ビットと呼ばれるビット、すなわち１６－ＡＳＫコンスタレーションの場合には３ビット、のグループｂ（ｘｊ）に、Grayラベリング関数を使用してラベリングされる。これらのシンボル｛ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｋ｝に対応する整形ビットのｋ個のグループ｛ｂ（ｘ１），ｂ（ｘ２），．．．，ｂ（ｘｋ）｝は、系統的誤り訂正符号Ｐへの入力として使用される。これによって、ステップＳ１０４において、各シンボルｘｊに対して、１つのパリティビットｂ１ｊが出力される。なお、ｘｊは、基準サブコンスタレーションＸｒにあるシンボルである。
【手続補正】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【】
シンボル｛ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｋ｝に対応する整形ビットのｋ個のグループ｛ｂ２ｊｂ３ｊｂ４ｊ｝ｊ∈［１；ｋ］は、系統的誤り訂正符号Ｐへの入力として使用される。これによって、ステップＳ１０４において、各シンボルｘｊにつき、１つのパリティビットｂ１ｊが出力される。なお、ｘｊは、基準サブコンスタレーションＸｒにあるシンボルである。
【手続補正】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【】
シンボル｛ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｋ｝に対応する整形ビットのｋ個のグループ｛ｂ２ｊｂ３ｊｂ４ｊ｝ｊ∈［１；ｋ］は、系統的誤り訂正符号Ｐへの入力として使用され、これによって、ステップＳ１０４において、各シンボルｘｊにつき、１つのパリティビットｂ１ｊが出力される。なお、ｘｊは、基準サブコンスタレーションＸｒにあるシンボルである。
【手続補正】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項】
Ｍ＝２ｍ個のシンボルを有するコンスタレーションを使用してデータを送信する、送信機における方法であって、前記コンスタレーションは、Ｎ個のサブコンスタレーションの和集合として表現される量子化された目標整形分布を有し、Ｎ及びＭは整数であり、前記Ｎ個のサブコンスタレーションに属する基準サブコンスタレーションにおける任意のシンボルについて、前記Ｎ個のサブコンスタレーションの他のサブコンスタレーションのそれぞれに同じ確率値を有するシンボルが存在し、前記他のサブコンスタレーションのそれぞれは、前記基準サブコンスタレーションをシフトしたものであり、前記方法は、
データ源からｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループを取得することであって、ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットの各グループは、前記基準サブコンスタレーションにおいて１つのシンボルｘｊを特定し、ｊ∈［１；ｋ］である、取得することと、
系統的誤り訂正符号を前記ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループに適用して、各前記シンボルｘｊにつきｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットの１つのグループを出力することと、
各前記シンボルｘｊについて、少なくとも前記ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットのグループを使用してサブコンスタレーションを特定し、特定されたサブコンスタレーションにおいて前記ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットによって特定されたシンボルを選択することと、
ｋ個の選択された前記シンボルのそれぞれを、通信チャネルを介して受信機に送信することと、
を含む、方法。
【請求項】
前記データ源からｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループを取得することであって、ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットの各グループは、前記基準サブコンスタレーションにおいて１つのシンボルｘｊを特定し、ｊ∈［１；ｋ］である、取得することは、
前記データ源のデータに分布マッチャーを適用して、前記基準サブコンスタレーションにおけるｋ個のシンボルｘｊを取得することと、
ラベリング関数を使用して、各前記シンボルにｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのグループをラベリングすることと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項】
前記ラベリング関数は自然ラベリング関数である、請求項２に記載の方法。
【請求項】
前記ラベリング関数はGrayラベリング関数である、請求項２に記載の方法。
【請求項】
Ｎ＝２であり、前記各前記シンボルｘｊについて、少なくとも前記ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットのグループを使用してサブコンスタレーションを特定し、特定されたサブコンスタレーションにおいて前記ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットによって特定されたシンボルを選択することは、少なくとも前記ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットグループに応じて集合｛０；２｝においてシフト値を選択し、選択されたシフト値を前記基準サブコンスタレーションの前記シンボルｘｊに加算して、送信するシンボルを取得することを含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項】
前記少なくとも前記ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットグループに応じて集合｛０；２｝においてシフト値を選択することは、前記ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットのグループと、対応する前記ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットとのモジュロ２の和を２倍することに応じたシフト値を選択することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項】
前記コンスタレーションはＭ－ＡＳＫコンスタレーションである、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項】
前記データ源は等確率源である、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項】
Ｍ＝２ｍ個のシンボルを有するコンスタレーションを使用してデータを送信するように構成される送信機であって、前記コンスタレーションは、Ｎ個のサブコンスタレーションの和集合として表現される量子化された目標整形分布を有し、Ｎ及びＭは整数であり、前記Ｎ個のサブコンスタレーションに属する基準サブコンスタレーションにおける任意のシンボルについて、前記Ｎ個のサブコンスタレーションの他のサブコンスタレーションのそれぞれに同じ確率値を有するシンボルが存在し、前記他のサブコンスタレーションのそれぞれは、前記基準サブコンスタレーションをシフトしたものであり、前記送信機は、
データ源からｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループを取得することであって、ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットの各グループは、前記基準サブコンスタレーションにおいて１つのシンボルｘｊを特定し、ｊ∈［１；ｋ］である、取得することと、
系統的誤り訂正符号を前記ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループに適用して、各前記シンボルｘｊにつきｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットの１つのグループを出力することと、
各前記シンボルｘｊについて、少なくとも前記ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットのグループを使用してサブコンスタレーションを特定し、特定されたサブコンスタレーションにおいて前記ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットによって特定されたシンボルを選択することと、
ｋ個の選択された前記シンボルのそれぞれを、通信チャネルを介して受信機に送信することと、
を行うように構成される少なくとも１つのプロセッサを備える、送信機。
【請求項】
前記データ源からｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのｋ個のグループを取得することであって、ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットの各グループは、前記基準サブコンスタレーションにおいて１つのシンボルｘｊを特定し、ｊ∈［１；ｋ］である、取得することは、
前記データ源のデータに分布マッチャーを適用して、前記基準サブコンスタレーションにおけるｋ個のシンボルｘｊを取得することと、
ラベリング関数を使用して、各前記シンボルにｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットのグループをラベリングすることと、
を含む、請求項９に記載の送信機。
【請求項】
前記ラベリング関数は自然ラベリング関数である、請求項１０に記載の送信機。
【請求項】
前記ラベリング関数はGrayラベリング関数である、請求項１０に記載の送信機。
【請求項】
Ｎ＝２であり、前記各前記シンボルｘｊについて、少なくとも前記ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットのグループを使用してサブコンスタレーションを特定し、特定されたサブコンスタレーションにおいて前記ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットによって特定されたシンボルを選択することは、少なくとも前記ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットグループに応じて集合｛０；２｝においてシフト値を選択し、選択されたシフト値を前記基準サブコンスタレーションの前記シンボルｘｊに加算して、送信するシンボルを取得することを含む、請求項９～１２のいずれか１項に記載の送信機。
【請求項】
前記少なくとも前記ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットグループに応じて集合｛０；２｝においてシフト値を選択することは、前記ｌｏｇ２（Ｎ）個のパリティビットのグループと、対応する前記ｍ－ｌｏｇ２（Ｎ）個の整形ビットとのモジュロ２の和を２倍することに応じたシフト値を選択することを含む、請求項１３に記載の送信機。
【請求項】
プログラマブルデバイスにロードすることができるプログラムコード命令を含むコンピュータプログラム製品であって、前記プログラムコード命令は、前記プログラムコード命令が前記プログラマブルデバイスによって実行されると、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法を実施させる、コンピュータプログラム製品。
【請求項】
プログラムコード命令を含むコンピュータプログラムを記憶するストレージ媒体であって、前記プログラムコード命令は、前記プログラムコード命令が前記ストレージ媒体から読み出され、プログラマブルデバイスによって実行されると、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法を実施させる、ストレージ媒体。
【国際調査報告】

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