JP2000253081A - 高速変調及び誤り制御コーディングのための方法 - Google Patents
高速変調及び誤り制御コーディングのための方法Info
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- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
- Error Detection And Correction (AREA)
- Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
- Time-Division Multiplex Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 非常に低いビット誤り確率を有する高速デー
タ信号を伝送するディジタル・データ通信システムを提
供する。 【解決手段】 高速の差分符号化されたデータ信号を送
信機と受信機との間で伝送するディジタル・データ通信
システムが提供される。送信機４４側で、高速入力デー
タ・ストリーム４２は、デマルチプレクサ４６により複
数の低速データ・ストリームに分離される。単一の高速
データ・ストリームを形成するため一緒に多重化される
前に、各低速データ・ストリームは、個々に１群のリー
ド−ソロモン・ブロック・エンコーダ４８により個々に
ブロック符号化され、次いで１群の差分エンコーダ５０
により差分符号化される。
タ信号を伝送するディジタル・データ通信システムを提
供する。 【解決手段】 高速の差分符号化されたデータ信号を送
信機と受信機との間で伝送するディジタル・データ通信
システムが提供される。送信機４４側で、高速入力デー
タ・ストリーム４２は、デマルチプレクサ４６により複
数の低速データ・ストリームに分離される。単一の高速
データ・ストリームを形成するため一緒に多重化される
前に、各低速データ・ストリームは、個々に１群のリー
ド−ソロモン・ブロック・エンコーダ４８により個々に
ブロック符号化され、次いで１群の差分エンコーダ５０
により差分符号化される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的にディジタ
ル・データ通信システムに関し、詳細にはディジタル・
データ通信システムにおける高速変調のための差分符号
化及び誤り制御コーディング・スキームに関する。
ル・データ通信システムに関し、詳細にはディジタル・
データ通信システムにおける高速変調のための差分符号
化及び誤り制御コーディング・スキームに関する。
【０００２】
【従来の技術】最新のデータ通信システムは一般に低い
ビット誤り確率を必要とする。中庸の速度の通信用途
（例えば、１００Ｍｂ／ｓ又はそれ以下のオーダ）にお
いて、畳込み符号化又はブロック符号化のような、順方
向誤り訂正スキームを用いて、低いビット誤り率（例え
ば、１０-5のオーダ）を低い信号対雑音比で達成するこ
とができる。しかしながら、復号される１ビット当たり
多数の数学的演算が、一般的に、複素数の畳込みコード
（即ち、高拘束長を有する）、又は高オーバヘッド・ブ
ロック・コード（即ち、情報ビットのパリティチェック
・ビットに対する低い比を有する）に対して要求され
る。その結果、中庸速度の復号アルゴリズムですらその
実行は、商業的に実行可能なハードウエア（例えば、Ｃ
ＭＯＳ）で困難なことがある。
ビット誤り確率を必要とする。中庸の速度の通信用途
（例えば、１００Ｍｂ／ｓ又はそれ以下のオーダ）にお
いて、畳込み符号化又はブロック符号化のような、順方
向誤り訂正スキームを用いて、低いビット誤り率（例え
ば、１０-5のオーダ）を低い信号対雑音比で達成するこ
とができる。しかしながら、復号される１ビット当たり
多数の数学的演算が、一般的に、複素数の畳込みコード
（即ち、高拘束長を有する）、又は高オーバヘッド・ブ
ロック・コード（即ち、情報ビットのパリティチェック
・ビットに対する低い比を有する）に対して要求され
る。その結果、中庸速度の復号アルゴリズムですらその
実行は、商業的に実行可能なハードウエア（例えば、Ｃ
ＭＯＳ）で困難なことがある。
【０００３】妥当なハードウエアの複雑さを維持しなが
ら、より高いデータ速度（例えば、数百Ｍｂ／ｓ又はそ
れ以上）に適合するため、マルチホップ（ｍｕｌｔｉ−
ｈｏｐ）通信システム（そこにおいてデータは最終の目
的地の前の中間位置で復調されかつ再変調される。）
は、一般的に、コーディングなしで済まし、かつ合理的
に単純な変調スキームを有する。ある例においては、非
常に軽い畳込みコーディングをより大きな送信パワー及
び／又はより大きなアンテナと一緒に用いて、高速復調
−再変調システムを実行するとき被る劣化を克服する。
低いビット誤り確率（例えば、１０-10のオーダ）をこ
れらのより高いデータ速度で達成するため、リード−ソ
ロモン・ブロック・コードは同じ信号対雑音比でより良
い性能を与えるので、リード−ソロモン・ブロック・コ
ードは、一般的に（同じコーディング速度の）畳込みコ
ードより好ましいことが分かった。不都合にも、比較的
適度の複雑さを有するリード−ソロモン・ブロック・コ
ードの高レート（高速）復号は、（不可能ではないが）
商業的に入手可能なハードウエアで実行するのは困難で
ある。
ら、より高いデータ速度（例えば、数百Ｍｂ／ｓ又はそ
れ以上）に適合するため、マルチホップ（ｍｕｌｔｉ−
ｈｏｐ）通信システム（そこにおいてデータは最終の目
的地の前の中間位置で復調されかつ再変調される。）
は、一般的に、コーディングなしで済まし、かつ合理的
に単純な変調スキームを有する。ある例においては、非
常に軽い畳込みコーディングをより大きな送信パワー及
び／又はより大きなアンテナと一緒に用いて、高速復調
−再変調システムを実行するとき被る劣化を克服する。
低いビット誤り確率（例えば、１０-10のオーダ）をこ
れらのより高いデータ速度で達成するため、リード−ソ
ロモン・ブロック・コードは同じ信号対雑音比でより良
い性能を与えるので、リード−ソロモン・ブロック・コ
ードは、一般的に（同じコーディング速度の）畳込みコ
ードより好ましいことが分かった。不都合にも、比較的
適度の複雑さを有するリード−ソロモン・ブロック・コ
ードの高レート（高速）復号は、（不可能ではないが）
商業的に入手可能なハードウエアで実行するのは困難で
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、非常に低いビ
ット誤り確率を有する高速データ信号を伝送するディジ
タル・データ通信システムを提供することが望ましい。
ット誤り確率を有する高速データ信号を伝送するディジ
タル・データ通信システムを提供することが望ましい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】差分符号化をリード−ソ
ロモン・ブロック符号化及び多重化技術と組み合わせる
ことにより、通常差分符号化と関連した劣化が著しく低
減される。その結果、コヒーレントに近い性能を達成す
ることができる。更に、パワー消費、サイズ及び重量の
ような他のシステム性能パラメータを著しく変える必要
性なしに、複雑さが低いハードウエアを用いて、非常に
低い誤り確率を達成することができる。本発明の差分符
号化スキームはまた、位相あいまいさを解消すること、
及びサイクルすべり（ｃｙｃｌｅ−ｓｌｉｐｐａｇｅ）
問題を排除することのように、コヒーレントで検出され
る高速システムに対して追加の利点を与える。
ロモン・ブロック符号化及び多重化技術と組み合わせる
ことにより、通常差分符号化と関連した劣化が著しく低
減される。その結果、コヒーレントに近い性能を達成す
ることができる。更に、パワー消費、サイズ及び重量の
ような他のシステム性能パラメータを著しく変える必要
性なしに、複雑さが低いハードウエアを用いて、非常に
低い誤り確率を達成することができる。本発明の差分符
号化スキームはまた、位相あいまいさを解消すること、
及びサイクルすべり（ｃｙｃｌｅ−ｓｌｉｐｐａｇｅ）
問題を排除することのように、コヒーレントで検出され
る高速システムに対して追加の利点を与える。
【０００６】本発明に従って、高速差分符号化データ信
号を送信機と受信機との間で伝送するディジタル・デー
タ通信システムが提供される。送信機側で、高速入力デ
ータ・ストリームがデマルチプレクサにより複数の低速
ストリームに分離される。単一の高速データ・ストリー
ムを形成するため一緒に多重化されて戻される前に、各
低速データ・ストリームは、個々に、１群のリード−ソ
ロモン（ＲＳ）ブロック・エンコーダによりブロック符
号化され、そして１群の差分エンコーダにより差分符号
化される。代替として、複数の低速データ・ストリーム
は、多重化がコード・シンボル毎のベースで実行される
限り、差分符号化される前に、ブロック符号化され、次
いで一緒に多重化される。（ＲＳエンコーダのような）
非バイナリ・ベースのブロック・エンコーダの性能が
（入力ビット誤り率とは対照的に）入力コード・シンボ
ル誤り率に基づくので、本発明の差分符号化スキームと
関連した性能損失は、非差分符号化されたコヒーレント
検出スキームに匹敵する。
号を送信機と受信機との間で伝送するディジタル・デー
タ通信システムが提供される。送信機側で、高速入力デ
ータ・ストリームがデマルチプレクサにより複数の低速
ストリームに分離される。単一の高速データ・ストリー
ムを形成するため一緒に多重化されて戻される前に、各
低速データ・ストリームは、個々に、１群のリード−ソ
ロモン（ＲＳ）ブロック・エンコーダによりブロック符
号化され、そして１群の差分エンコーダにより差分符号
化される。代替として、複数の低速データ・ストリーム
は、多重化がコード・シンボル毎のベースで実行される
限り、差分符号化される前に、ブロック符号化され、次
いで一緒に多重化される。（ＲＳエンコーダのような）
非バイナリ・ベースのブロック・エンコーダの性能が
（入力ビット誤り率とは対照的に）入力コード・シンボ
ル誤り率に基づくので、本発明の差分符号化スキームと
関連した性能損失は、非差分符号化されたコヒーレント
検出スキームに匹敵する。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の他の目的及び利点は、当
業者には以下の詳細な記述を読みそして図面を参照する
と明らかであろう。
業者には以下の詳細な記述を読みそして図面を参照する
と明らかであろう。
【０００８】本発明が特定の適用（例えば、衛星間リン
ク）のための例示的な実施形態を参照して本明細書に記
載されるが、本発明はこれに限定されないことを理解す
べきである。極端な帯域幅の拡張なしに非常に低いビッ
ト誤り確率及び高いデータ速度を必要とするいずれのデ
ータ通信システムは、本発明から利益を得ることができ
る。本明細書で与えられる教示にアクセスする当業者
は、教示の範囲内及び本発明が著しく有益である追加の
分野内で追加の変更、応用及び実施形態を認めるであろ
う。
ク）のための例示的な実施形態を参照して本明細書に記
載されるが、本発明はこれに限定されないことを理解す
べきである。極端な帯域幅の拡張なしに非常に低いビッ
ト誤り確率及び高いデータ速度を必要とするいずれのデ
ータ通信システムは、本発明から利益を得ることができ
る。本明細書で与えられる教示にアクセスする当業者
は、教示の範囲内及び本発明が著しく有益である追加の
分野内で追加の変更、応用及び実施形態を認めるであろ
う。
【０００９】典型的な衛星通信システム１０が図１に図
示されている。衛星通信システム１０は、複数の地上局
１４のうちの２つの地上局の間の仮想回路接続を完成し
得る少なくとも１つの軌道を回る衛星１２を含む。一般
的に、情報は、送信する地上局から当該衛星にアップリ
ンクされ、その衛星は、次いでその情報を受信する地上
局にダウンリンクする。しかしながら、衛星通信システ
ム１０の通信カバー範囲を拡張するため、衛星１２はま
た、衛星間リンク１６を介して直接に別の衛星１８とに
通信し、その別の衛星１８は、次いで他の地上局１４と
通信し得る。
示されている。衛星通信システム１０は、複数の地上局
１４のうちの２つの地上局の間の仮想回路接続を完成し
得る少なくとも１つの軌道を回る衛星１２を含む。一般
的に、情報は、送信する地上局から当該衛星にアップリ
ンクされ、その衛星は、次いでその情報を受信する地上
局にダウンリンクする。しかしながら、衛星通信システ
ム１０の通信カバー範囲を拡張するため、衛星１２はま
た、衛星間リンク１６を介して直接に別の衛星１８とに
通信し、その別の衛星１８は、次いで他の地上局１４と
通信し得る。
【００１０】典型的な高速衛星間リンクにとって、情報
速度は、１０-9又は１０-10のオーダのビット誤り率要
件で少なくとも５００Ｍｂ／ｓである。より十分に説明
されるように、本発明に従った差分符号化スキームは、
非常に低いビット誤り確率を必要とする衛星間リンクの
高速の性質を扱うのに全く適している。衛星通信システ
ム１０の文脈において、本発明の差分符号化スキーム
は、衛星間リンクに対して排他的でなく、そしてそれは
また、単一の地上局と衛星との間の、又は地球の地上局
間の高速通信リンクに適用可能であることが予見され
る。
速度は、１０-9又は１０-10のオーダのビット誤り率要
件で少なくとも５００Ｍｂ／ｓである。より十分に説明
されるように、本発明に従った差分符号化スキームは、
非常に低いビット誤り確率を必要とする衛星間リンクの
高速の性質を扱うのに全く適している。衛星通信システ
ム１０の文脈において、本発明の差分符号化スキーム
は、衛星間リンクに対して排他的でなく、そしてそれは
また、単一の地上局と衛星との間の、又は地球の地上局
間の高速通信リンクに適用可能であることが予見され
る。
【００１１】ビット誤り率性能に関して、コヒーレント
復調（又は検出）と組み合わされた差分符号化は、一般
的にコヒーレント検出単独の誤りのほぼ２倍の誤りを生
じる。差分判断を行うため用いられるとき、送信された
ビット・ストリームの中の１個の誤りは、図２に示され
るように差分復号されたビット・ストリームの中に２個
の誤りを起こす（グレイの中のビット（複数）は誤りを
示す）。詳細には、コヒーレントに検出された非差分符
号化バイナリ位相シフト・キーイング（ＢＰＳＫ）デー
タ信号のビット誤り確率は、次式により与えられる。
復調（又は検出）と組み合わされた差分符号化は、一般
的にコヒーレント検出単独の誤りのほぼ２倍の誤りを生
じる。差分判断を行うため用いられるとき、送信された
ビット・ストリームの中の１個の誤りは、図２に示され
るように差分復号されたビット・ストリームの中に２個
の誤りを起こす（グレイの中のビット（複数）は誤りを
示す）。詳細には、コヒーレントに検出された非差分符
号化バイナリ位相シフト・キーイング（ＢＰＳＫ）デー
タ信号のビット誤り確率は、次式により与えられる。
【００１２】
【数１】
【００１３】一方、コヒーレントに検出された差分符号
化ＢＰＳＫ信号のビット誤り確率は、次式により与えら
れる。
化ＢＰＳＫ信号のビット誤り確率は、次式により与えら
れる。
【００１４】
【数２】
【００１５】従って、差分符号化−コヒーレント検出の
誤り確率は、非差分コード化−コヒーレント検出の誤り
確率のほぼ２倍である。しかしながら、一部の性能損失
は、衛星リンクで採用された他の信号処理技術（例え
ば、ブロック符号化及び多重化）と関係して差分符号化
がいかにそしてどこで実行されるかに応じて回復させる
ことができる。従って、本発明の差分符号化スキーム
は、非差分符号化−コヒーレント検出スキームと関連し
たビット誤り率に匹敵したビット誤り率を達成する。
誤り確率は、非差分コード化−コヒーレント検出の誤り
確率のほぼ２倍である。しかしながら、一部の性能損失
は、衛星リンクで採用された他の信号処理技術（例え
ば、ブロック符号化及び多重化）と関係して差分符号化
がいかにそしてどこで実行されるかに応じて回復させる
ことができる。従って、本発明の差分符号化スキーム
は、非差分符号化−コヒーレント検出スキームと関連し
たビット誤り率に匹敵したビット誤り率を達成する。
【００１６】図３において、デマルチプレクサ（１：
３）２０は、入力データ信号１６を受取り、それを３つ
の出力信号１８に分離する。デマルチプレクサ２０がビ
ット毎のベースで動作するとき、デマルチプレクサ２０
に入る各ビットは、次の後続の出力ライン上に置かれ
る。非差分符号化されたデータ・ストリームに対して、
デマルチプレクサ２０に入るビット誤り率及びコード・
シンボル誤り率は、一連の３個のブロック・デコーダ２
２の各々に入るビット誤り率及びコード・シンボル誤り
率と同一であろう。３０００ビットのデータ毎に１５個
の誤りを含む入力データ信号のケースにおいて、各出力
ラインは、５×１０-3のビット誤り率を示す。
３）２０は、入力データ信号１６を受取り、それを３つ
の出力信号１８に分離する。デマルチプレクサ２０がビ
ット毎のベースで動作するとき、デマルチプレクサ２０
に入る各ビットは、次の後続の出力ライン上に置かれ
る。非差分符号化されたデータ・ストリームに対して、
デマルチプレクサ２０に入るビット誤り率及びコード・
シンボル誤り率は、一連の３個のブロック・デコーダ２
２の各々に入るビット誤り率及びコード・シンボル誤り
率と同一であろう。３０００ビットのデータ毎に１５個
の誤りを含む入力データ信号のケースにおいて、各出力
ラインは、５×１０-3のビット誤り率を示す。
【００１７】対照的に、デマルチプレクサ２０に入る入
力信号１６が差分符号化されたデータ信号である場合、
それは３０００ビットのデータ毎にほぼ３０個の誤りを
含むであろう。これら３０個の誤りは一般的に対で生じ
るにも拘わらず、その対は、ＡＢ、ＡＣ又はＢＣビット
組合わせにわたりランダムに分散され、それにより正味
の効果は、各ブロック・デコーダ２２に入る誤り量を２
倍にすることになる。誤り対が一般的に（８ビット・シ
ンボルに基づくブロック・コードに対して）９ビット以
上離間されていると仮定すると、各ブロック・デコーダ
２２に入るコード・シンボル誤り率もまた２倍にされ
る。
力信号１６が差分符号化されたデータ信号である場合、
それは３０００ビットのデータ毎にほぼ３０個の誤りを
含むであろう。これら３０個の誤りは一般的に対で生じ
るにも拘わらず、その対は、ＡＢ、ＡＣ又はＢＣビット
組合わせにわたりランダムに分散され、それにより正味
の効果は、各ブロック・デコーダ２２に入る誤り量を２
倍にすることになる。誤り対が一般的に（８ビット・シ
ンボルに基づくブロック・コードに対して）９ビット以
上離間されていると仮定すると、各ブロック・デコーダ
２２に入るコード・シンボル誤り率もまた２倍にされ
る。
【００１８】次に、デマルチプレクサ２４がコード・シ
ンボル毎のベースで動作するケースを考える。図４にお
いて、デマルチプレクサ（１：３）２４は、差分復号さ
れた入力データ信号１６を受け取り、それを３個の出力
信号１８に分離する。説明のため、コード・シンボルは
８ビット又はバイト・シンボルに基づいている（それは
また本明細書ではバイト毎のベースと称する）。こうし
て、デマルチプレクサ２４に入る８ビットの各シークエ
ンス（即ち、コード・シンボル）は、次の後続の出力ラ
イン上に置かれる。デマルチプレクサ２４がコード・シ
ンボル・ベースで動作するので、各誤り対は、ブロック
・コード・シンボル内にグループ化されそうである。
ンボル毎のベースで動作するケースを考える。図４にお
いて、デマルチプレクサ（１：３）２４は、差分復号さ
れた入力データ信号１６を受け取り、それを３個の出力
信号１８に分離する。説明のため、コード・シンボルは
８ビット又はバイト・シンボルに基づいている（それは
また本明細書ではバイト毎のベースと称する）。こうし
て、デマルチプレクサ２４に入る８ビットの各シークエ
ンス（即ち、コード・シンボル）は、次の後続の出力ラ
イン上に置かれる。デマルチプレクサ２４がコード・シ
ンボル・ベースで動作するので、各誤り対は、ブロック
・コード・シンボル内にグループ化されそうである。
【００１９】図５は、誤り対が同じブロック・シンボル
の中に終わるであろう９中７のチャンスが存在する仕方
を図示する。誤り対が同じシンボル内に落ちる事象にお
いて、各ブロック・デコーダ２２に入るデータのシンボ
ル誤り率は増大しない。他方、９回中２回誤り対がシン
ボル境界上に落ち、それにより各ブロック・デコーダ２
２に入るシンボル誤り率を増大させる。当業者は、その
ような説明から、この差分符号化スキームが１コード・
シンボル当たり少なくとも２ビットを有するいずれのブ
ロック・コードに適用可能であることを容易に認めるで
あろう。
の中に終わるであろう９中７のチャンスが存在する仕方
を図示する。誤り対が同じシンボル内に落ちる事象にお
いて、各ブロック・デコーダ２２に入るデータのシンボ
ル誤り率は増大しない。他方、９回中２回誤り対がシン
ボル境界上に落ち、それにより各ブロック・デコーダ２
２に入るシンボル誤り率を増大させる。当業者は、その
ような説明から、この差分符号化スキームが１コード・
シンボル当たり少なくとも２ビットを有するいずれのブ
ロック・コードに適用可能であることを容易に認めるで
あろう。
【００２０】ブロック・コードの性能がその入力コード
・シンボル誤り率に基づいており、その入力ビット誤り
率に基づいていない（その２つは関連があるにも拘わら
ず、その２つは１対１でなくかつ特有でない）ので、差
分復号されたデータ信号をシンボル毎のベース（即ち、
ブロック・コード・シンボル）で多重化解除（デマルチ
プレックス）することと関連した性能損失は、非差分符
号化されたデータ信号と比較して最小である。次の表は
性能損失値を要約したものである。
・シンボル誤り率に基づいており、その入力ビット誤り
率に基づいていない（その２つは関連があるにも拘わら
ず、その２つは１対１でなくかつ特有でない）ので、差
分復号されたデータ信号をシンボル毎のベース（即ち、
ブロック・コード・シンボル）で多重化解除（デマルチ
プレックス）することと関連した性能損失は、非差分符
号化されたデータ信号と比較して最小である。次の表は
性能損失値を要約したものである。
【００２１】
【表１】
【００２２】全体的に、このタイプの差分符号化スキー
ムは、厳密な非差分符号化（０ｄＢ）に対して幾らかの
劣化（０．１７５ｄＢ）を示し、そして差分符号化デー
タ信号をビット毎のベースで多重化解除する（０．６３
２ｄＢ）よりかなり少ない劣化である。
ムは、厳密な非差分符号化（０ｄＢ）に対して幾らかの
劣化（０．１７５ｄＢ）を示し、そして差分符号化デー
タ信号をビット毎のベースで多重化解除する（０．６３
２ｄＢ）よりかなり少ない劣化である。
【００２３】ビット誤り率性能は、前述の差分符号化ス
キームが直角位相シフト・キーイング（ＱＰＳＫ）変調
された信号に適用されるときと僅かに異なることにも注
目すべきである。当業者には明らかなように、マルチプ
レクサは、ＱＰＳＫシンボル毎にベースで動作するが、
しかしさもなければＱＰＳＫシンボル毎の多重化解除す
ることに対する誤り確率は、ビット毎に多重化解除する
前述のケースに類似している。しかしながら、４つのＱ
ＰＳＫシンボルが（ビット毎の多重化解除に類似して）
一緒に多重化解除されるとき、誤りの中の２つの隣接Ｑ
ＰＳＫシンボルが同じブロック・シンボル内にあり、従
ってブロック・エンコーダに入るデータの誤り確率を増
大させないことは５中３のチャンスである。従って、５
回中２回誤りがブロック・シンボル境界上にあり、こう
してブロック・デコーダに入るデータの誤り確率を増大
させる。ＱＰＳＫ変調された信号について、次の表が性
能損失値を要約する。
キームが直角位相シフト・キーイング（ＱＰＳＫ）変調
された信号に適用されるときと僅かに異なることにも注
目すべきである。当業者には明らかなように、マルチプ
レクサは、ＱＰＳＫシンボル毎にベースで動作するが、
しかしさもなければＱＰＳＫシンボル毎の多重化解除す
ることに対する誤り確率は、ビット毎に多重化解除する
前述のケースに類似している。しかしながら、４つのＱ
ＰＳＫシンボルが（ビット毎の多重化解除に類似して）
一緒に多重化解除されるとき、誤りの中の２つの隣接Ｑ
ＰＳＫシンボルが同じブロック・シンボル内にあり、従
ってブロック・エンコーダに入るデータの誤り確率を増
大させないことは５中３のチャンスである。従って、５
回中２回誤りがブロック・シンボル境界上にあり、こう
してブロック・デコーダに入るデータの誤り確率を増大
させる。ＱＰＳＫ変調された信号について、次の表が性
能損失値を要約する。
【００２４】
【表２】
【００２５】再び、差分復号されたデータ信号をコード
・シンボル毎のベースで多重化解除するのに関連した劣
化は、ＱＰＳＫシンボル毎のベースで多重化解除するの
に関連した劣化（０．６３２ｄＢ）と比較してかなり少
ない（０．２９５ｄＢ）。
・シンボル毎のベースで多重化解除するのに関連した劣
化は、ＱＰＳＫシンボル毎のベースで多重化解除するの
に関連した劣化（０．６３２ｄＢ）と比較してかなり少
ない（０．２９５ｄＢ）。
【００２６】各上記ケースにおいて、差分符号化は、送
信機側で多重化した後で実行される。しかしながら、類
似の性能損失が、一連の差分エンコーダをマルチプレク
サの前に移動させることにより達成され得る。従って、
一連の差分デコーダ３０は、図６に示されるように受信
機側のデマルチプレクサ３２の後に移動される。最初
に、デマルチプレクサ（１：３）３２は、入力データ信
号３４を送信機から受け取り、それを３つの出力信号３
６に分離する。次に、各出力信号は、一連の３個の差分
デコーダ３０により差分復号され、次いで一連の３個の
ブロック・デコーダ３８によりブロック復号される。
信機側で多重化した後で実行される。しかしながら、類
似の性能損失が、一連の差分エンコーダをマルチプレク
サの前に移動させることにより達成され得る。従って、
一連の差分デコーダ３０は、図６に示されるように受信
機側のデマルチプレクサ３２の後に移動される。最初
に、デマルチプレクサ（１：３）３２は、入力データ信
号３４を送信機から受け取り、それを３つの出力信号３
６に分離する。次に、各出力信号は、一連の３個の差分
デコーダ３０により差分復号され、次いで一連の３個の
ブロック・デコーダ３８によりブロック復号される。
【００２７】この代替差分符号化スキームにおいて、差
分復号から生じる誤り対は、常に、先に述べたバイト毎
のケースと同じように振る舞う。即ち、誤り対が同じブ
ロック・シンボル内に落ちるのは９中７のチャンスであ
り、そして９回中２回誤り対がシンボル境界上に落ちる
であろう。その結果、ビット毎のベース又はシンボル毎
のベースでの多重化は、差分符号化が送信機側で多重化
する前に実行される限り性能損失に影響を及ぼさない。
この代替差分符号化スキームに関する性能損失は、０．
１７５ｄＢのオーダである。差分エンコーダをマルチプ
レクサの前に移動させることはまた、ＱＰＳＫ変調され
た信号に対して類似の結果を与える。このケースにおい
て、性能損失は０．２９５ｄＢのオーダである。前述の
差分符号化スキームの各々が差分符号化されかつコヒー
レント検出されたシステムの文脈において提示されたに
も拘わらず、性能損失における類似の改善が差分符号化
されかつ差分検出されたシステムにおいて達成されるこ
とができることがまた予見される。
分復号から生じる誤り対は、常に、先に述べたバイト毎
のケースと同じように振る舞う。即ち、誤り対が同じブ
ロック・シンボル内に落ちるのは９中７のチャンスであ
り、そして９回中２回誤り対がシンボル境界上に落ちる
であろう。その結果、ビット毎のベース又はシンボル毎
のベースでの多重化は、差分符号化が送信機側で多重化
する前に実行される限り性能損失に影響を及ぼさない。
この代替差分符号化スキームに関する性能損失は、０．
１７５ｄＢのオーダである。差分エンコーダをマルチプ
レクサの前に移動させることはまた、ＱＰＳＫ変調され
た信号に対して類似の結果を与える。このケースにおい
て、性能損失は０．２９５ｄＢのオーダである。前述の
差分符号化スキームの各々が差分符号化されかつコヒー
レント検出されたシステムの文脈において提示されたに
も拘わらず、性能損失における類似の改善が差分符号化
されかつ差分検出されたシステムにおいて達成されるこ
とができることがまた予見される。
【００２８】高速衛星リンクの送信機側で使用のための
差分符号化スキームの第１の好適な実施形態４０が、図
７に示されている。単一の５００Ｍｂ／ｓブロック・デ
コーダを実行する複雑さに起因して、送信機４４の中へ
の入力データ・ストリーム４２は、（１：Ｎ）デマルチ
プレクサ４６によりＮ個のより低速なデータ・ストリー
ムに分離される。符号化及び復号プロセスを幾つかの並
列データ・ストリームに分離することは、デコーダのハ
ードウエア上の複雑さを低減し、従ってそのデコーダ
は、単一の高速デコーダを越えた性能のいずれの損失な
しにより低速で動作することができる。当業者には明ら
かなように、デマルチプレクサの実行は本発明に従って
変化し得る。
差分符号化スキームの第１の好適な実施形態４０が、図
７に示されている。単一の５００Ｍｂ／ｓブロック・デ
コーダを実行する複雑さに起因して、送信機４４の中へ
の入力データ・ストリーム４２は、（１：Ｎ）デマルチ
プレクサ４６によりＮ個のより低速なデータ・ストリー
ムに分離される。符号化及び復号プロセスを幾つかの並
列データ・ストリームに分離することは、デコーダのハ
ードウエア上の複雑さを低減し、従ってそのデコーダ
は、単一の高速デコーダを越えた性能のいずれの損失な
しにより低速で動作することができる。当業者には明ら
かなように、デマルチプレクサの実行は本発明に従って
変化し得る。
【００２９】次に、より低速のデータ・ストリームの各
々は１組のブロック・エンコーダ４８によりブロック符
号化を受け、それにより各ブロック・エンコーダ４８
は、衛星リンクの全体データ・レートの１／Ｎ倍の速度
で動作する。先に説明したように、畳込みコードの使用
は、高速デコーダの複雑さにより、並びに非常に低ビッ
ト誤り率を達成するのに必要な帯域幅拡張により、排除
される。その結果、ブロック・コードは、より低速のデ
ータ・ストリームの各々を符号化するため選定された。
詳細には、衛星リンクと関連したバイトに編成されたＡ
ＴＭセル構造は、８ビット（即ち、バイト・サイズ）シ
ンボルを有する（２５５，２３９）リード−ソロモン・
コードに向いている。リード−ソロモン・ブロック・コ
ードが好ましいが、他のタイプのブロック・コード（１
シンボル当たり少なくとも２ビットを有するシンボルに
基づく）もまた本発明に従って実行し得ることが予見さ
れる。
々は１組のブロック・エンコーダ４８によりブロック符
号化を受け、それにより各ブロック・エンコーダ４８
は、衛星リンクの全体データ・レートの１／Ｎ倍の速度
で動作する。先に説明したように、畳込みコードの使用
は、高速デコーダの複雑さにより、並びに非常に低ビッ
ト誤り率を達成するのに必要な帯域幅拡張により、排除
される。その結果、ブロック・コードは、より低速のデ
ータ・ストリームの各々を符号化するため選定された。
詳細には、衛星リンクと関連したバイトに編成されたＡ
ＴＭセル構造は、８ビット（即ち、バイト・サイズ）シ
ンボルを有する（２５５，２３９）リード−ソロモン・
コードに向いている。リード−ソロモン・ブロック・コ
ードが好ましいが、他のタイプのブロック・コード（１
シンボル当たり少なくとも２ビットを有するシンボルに
基づく）もまた本発明に従って実行し得ることが予見さ
れる。
【００３０】次いで、別々にブロック符号化されたデー
タ・ストリームの各々は、１組の差分エンコーダ５０に
より差分符号化され、次いで一緒に（Ｎ：１）マルチプ
レクサ５２により多重化され、単一の高速伝送可能なデ
ータ・ストリーム５６を形成する。当業者には明らかな
ように、このデータ・ストリームは、送信機により送信
される前に変調器５４によりＱＰＳＫ変調されるのが好
ましい。他の変調技術を送信機による送信前にデータ・
ストリームに適用し得ることも予見される。
タ・ストリームの各々は、１組の差分エンコーダ５０に
より差分符号化され、次いで一緒に（Ｎ：１）マルチプ
レクサ５２により多重化され、単一の高速伝送可能なデ
ータ・ストリーム５６を形成する。当業者には明らかな
ように、このデータ・ストリームは、送信機により送信
される前に変調器５４によりＱＰＳＫ変調されるのが好
ましい。他の変調技術を送信機による送信前にデータ・
ストリームに適用し得ることも予見される。
【００３１】受信機側６０では、送信されたデータ・ス
トリーム５６が、図８に示されるように、同様にして非
多重化され、差分復号され、次いでブロック復号され
る。最初に、送信されたデータ・ストリーム５６は、復
調器６２により復調される。次に、復調器６２からの復
調されたデータ・ストリームは、デマルチプレクサ
（１：Ｎ）６４により複数の復調されたデータ・ストリ
ームに分離される。次いで、復調されたデータ・ストリ
ームの各々は、一連の差分デコーダ６６により差分復号
され、そして一連のブロック・デコーダ６８によりブロ
ック復号される。最後に、マルチプレクサ６９を用い
て、複数のデータ信号を単一の高速データ・ストリーム
に組み合わせる。
トリーム５６が、図８に示されるように、同様にして非
多重化され、差分復号され、次いでブロック復号され
る。最初に、送信されたデータ・ストリーム５６は、復
調器６２により復調される。次に、復調器６２からの復
調されたデータ・ストリームは、デマルチプレクサ
（１：Ｎ）６４により複数の復調されたデータ・ストリ
ームに分離される。次いで、復調されたデータ・ストリ
ームの各々は、一連の差分デコーダ６６により差分復号
され、そして一連のブロック・デコーダ６８によりブロ
ック復号される。最後に、マルチプレクサ６９を用い
て、複数のデータ信号を単一の高速データ・ストリーム
に組み合わせる。
【００３２】代替実施形態において、ブロック符号化さ
れたデータ・ストリームの各々は、図９に示されるよう
に、一緒に多重化され、次いで差分符号化される。詳細
には、送信機側７０では、入力データ・ストリーム７２
は、デマルチプレクサ７４により複数のデータ・ストリ
ームに分離される。次いで、各データ・ストリームは、
マルチプレクサ７８により単一のデータ・ストリームに
組み合わされる前に一連のブロック・エンコーダ７６に
よりブロック符号化される。次に、差分エンコーダ８０
は、そのデータ・ストリームを差分符号化する。最後
に、データ・ストリームは変調器８２により変調され
る。光変調器はデータを自然に差分の要領で符号化する
ので、この実施形態は、通常（ＲＦよりむしろ）光ベー
スのリンクであることが好ましい。受信機側（図示せ
ず）では、差分復号後にコード・シンボル毎のベースで
非多重化が実行される。さもなければ、本発明の差分符
号化スキームの代替実施形態は、第１の好適な実施形態
に類似している。
れたデータ・ストリームの各々は、図９に示されるよう
に、一緒に多重化され、次いで差分符号化される。詳細
には、送信機側７０では、入力データ・ストリーム７２
は、デマルチプレクサ７４により複数のデータ・ストリ
ームに分離される。次いで、各データ・ストリームは、
マルチプレクサ７８により単一のデータ・ストリームに
組み合わされる前に一連のブロック・エンコーダ７６に
よりブロック符号化される。次に、差分エンコーダ８０
は、そのデータ・ストリームを差分符号化する。最後
に、データ・ストリームは変調器８２により変調され
る。光変調器はデータを自然に差分の要領で符号化する
ので、この実施形態は、通常（ＲＦよりむしろ）光ベー
スのリンクであることが好ましい。受信機側（図示せ
ず）では、差分復号後にコード・シンボル毎のベースで
非多重化が実行される。さもなければ、本発明の差分符
号化スキームの代替実施形態は、第１の好適な実施形態
に類似している。
【００３３】本発明の差分符号化スキームは、非常に低
いビット誤り確率を要求する衛星間リンクの高速の性質
を扱うの真に適していることが認められる筈である。電
力消費、サイズ及び重量のような他の性能パラメータを
著しく変える必要なしに、複雑さが低くかつ商業的に入
手可能なハードウエアを用いて、非常に低いビット誤り
確率を得ることができる。更に、本発明の差分符号化ス
キームは、位相シフト・キーイングされた信号を送るこ
とから生じる位相あいまいさ（例えば、ＱＰＳＫに対し
てπ／２の位相あいまいさ）を取り除き、そしてさもな
ければ非差分符号化されるシステムの性能を劣化させ得
るサイクル・スリッピング（ｃｙｃｌｅ−ｓｌｉｐｐｉ
ｎｇ）を緩和することのような幾つかの追加の利点を提
供する。
いビット誤り確率を要求する衛星間リンクの高速の性質
を扱うの真に適していることが認められる筈である。電
力消費、サイズ及び重量のような他の性能パラメータを
著しく変える必要なしに、複雑さが低くかつ商業的に入
手可能なハードウエアを用いて、非常に低いビット誤り
確率を得ることができる。更に、本発明の差分符号化ス
キームは、位相シフト・キーイングされた信号を送るこ
とから生じる位相あいまいさ（例えば、ＱＰＳＫに対し
てπ／２の位相あいまいさ）を取り除き、そしてさもな
ければ非差分符号化されるシステムの性能を劣化させ得
るサイクル・スリッピング（ｃｙｃｌｅ−ｓｌｉｐｐｉ
ｎｇ）を緩和することのような幾つかの追加の利点を提
供する。
【００３４】上記のことは、単に本発明の例示的実施形
態を開示及び記載するだけである。当業者は、そのよう
な説明から、そして添付図面及び特許請求の範囲から、
種々の変化、修正及び変更を本発明の精神及び範囲から
離れることなく行うことができることを容易に認めるで
あろう。
態を開示及び記載するだけである。当業者は、そのよう
な説明から、そして添付図面及び特許請求の範囲から、
種々の変化、修正及び変更を本発明の精神及び範囲から
離れることなく行うことができることを容易に認めるで
あろう。
【図１】本発明に従った典型的な衛星データ通信システ
ムを図示する図である。
ムを図示する図である。
【図２】差分符号化が、送信されたビット・ストリーム
の中の各１個の誤りに対して２つの誤りを生じさせる仕
方を図示するチャートである。
の中の各１個の誤りに対して２つの誤りを生じさせる仕
方を図示するチャートである。
【図３】ビット毎のベースで動作するデマルチプレクサ
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図４】本発明の差分符号化スキームに従ったコード・
シンボル毎のベースで動作するデマルチプレクサを示す
ブロック図である。
シンボル毎のベースで動作するデマルチプレクサを示す
ブロック図である。
【図５】８ビット・ブロック・コード・シンボルの中に
起こり得る誤り対を図示する。
起こり得る誤り対を図示する。
【図６】本発明に従った、差分及びブロック復号動作の
前に実行される多重化解除動作を示すブロック図であ
る。
前に実行される多重化解除動作を示すブロック図であ
る。
【図７】本発明の差分符号化スキームを実行する送信機
を図示するブロック図である。
を図示するブロック図である。
【図８】本発明の差分符号化スキームを実行する受信機
を図示するブロック図である。
を図示するブロック図である。
【図９】本発明の代替の差分符号化スキームを実行する
送信機を図示するブロック図である。
送信機を図示するブロック図である。
１０ 衛星通信システム １２、１８ 衛星 １４ 地上局 １６ 衛星間リンク ４４ 送信機 ６０ 受信機側 ７０ 送信機側
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アケミチ・ヤマダ アメリカ合衆国カリフォルニア州90275, ランチョ・パロス・ヴァーデス，リオ・リ ンダ・ドライブ 6320 (72)発明者 ライアン・シー・レイド アメリカ合衆国カリフォルニア州90277, リダンド・ビーチ，ノブ・ヒル 301，ナ ンバー 27
Claims (11)
- 【請求項１】 高速の差分符号化されたデータ信号を送
信機と受信機との間で伝送するディジタル・データ通信
システムにおいて、 前記送信機は、 各々が複数のデータ信号の１つを受け取りかつブロック
・コードを複数のブロック・コード化されたデータ信号
の１つを形成するように適用する、複数のエンコーダ
と、 各々が前記複数のブロック・コード化されたデータ信号
の１つを受け取りかつ差分コードを複数の差分コード化
されたデータ信号の１つを形成するように適用する、複
数の差分エンコーダと、 前記複数の差分コード化されたデータ信号を受け取りか
つ前記複数の差分コード化されたデータ信号を組み合わ
せて差分コード化された伝送可能なデータ信号を形成す
るマルチプレクサとを備える、ディジタル・データ通信
システム。 - 【請求項２】 前記複数のブロック・エンコーダが、少
なくとも２ビットを有するシンボルに基づいてブロック
・コードを適用させる、請求項１記載のディジタル・デ
ータ通信システム。 - 【請求項３】 前記複数のブロック・エンコーダが、リ
ード−ソロモン・ブロック・コードを適用する、請求項
１記載のディジタル・データ通信システム。 - 【請求項４】 入力データ信号を受け取りかつ前記入力
データ信号を前記複数のデータ信号に分離するデマルチ
プレクサを更に備える請求項１記載のディジタル・デー
タ通信システム。 - 【請求項５】 前記差分コード化された伝送可能なデー
タ信号を受取りかつ前記送信機により送信する前に前記
差分コード化された伝送可能なデータ信号を変調する変
調器を更に備える請求項１記載のディジタル・データ通
信システム。 - 【請求項６】 前記差分コード化された伝送可能なデー
タ信号の前記受信機が、 前記差分コード化された伝送可能なデータ信号を受け取
り前記差分コード化された伝送可能なデータ信号を復調
されたデータ信号に復調する復調器と、 前記復調されたデータ信号を受け取り前記復調されたデ
ータ信号を複数の復調されたデータ信号に分離するデマ
ルチプレクサと、 各々が前記複数の復調されたデータ信号の１つを受け取
り複数の差分復号されたデータ信号に差分復号する複数
の差分デコーダと、複数のデータ信号に復号する複数の
ブロック・デコーダと、 各々が前記複数の差分復号されたデータ信号の１つを受
け取り複数のデータ信号に復号する複数のブロック・デ
コーダと、 前記複数のデータ信号を受け取りかつ前記複数のデータ
信号を組み合わせて出力データ信号を形成する第２のマ
ルチプレクサとを含む、請求項１記載のディジタル・デ
ータ通信システム。 - 【請求項７】 前記ディジタル・データ通信システムが
衛星通信システムであり、それにより、前記送信機は衛
星及び地上端末装置の少なくとも１つと関連し、前記受
信機は第２の衛星及び第２の地上端末装置の少なくとも
１つと関連する、請求項１記載のディジタル・データ通
信システム。 - 【請求項８】 高速の差分符号化されたデータ信号を送
信機と受信機との間で伝送するディジタル・データ通信
システムにおいて、 前記送信機が、 各々が複数のデータ信号の１つを受取りかつブロック・
コードを複数のブロック・コード化されたデータ信号の
１つを形成するように適用する、複数のブロック・エン
コーダと、 前記複数のブロック・コード化されたデータ信号を受取
りかつ前記複数のブロック・コード化されたデータ信号
を組み合わせて多重化されたデータ信号を形成し、ブロ
ック・コード・シンボル毎の基準で動作する、マルチプ
レクサと、 前記多重化されたデータ信号を受取りかつ差分コードを
差分コード化されたデータ信号を形成するように適用す
る、差分エンコーダとを備える、ディジタル・データ通
信システム。 - 【請求項９】 ディジタル・データ通信システムにおけ
る送信機と受信機との間で高速の差分符号化されたデー
タ信号を伝送する方法において、 ブロック・コードを複数のデータ信号の各々に適用して
複数のブロック・コード化されたデータ信号を形成する
ステップと、 差分コード化されたデータ信号を形成するように差分コ
ードを前記複数のブロック・コード化されたデータ信号
の各々に適用するステップと、 前記複数の差分コード化されたデータ信号の各々を多重
化して差分コード化された伝送可能なデータ信号を形成
するステップとを備える方法。 - 【請求項１０】 ディジタル・データ通信システムの中
で高速の差分符号化されたデータ信号を伝送する方法に
おいて、 複数のブロック・コード化されたデータ信号を形成する
ように、少なくとも２ビットを有するシンボルに基づい
ているブロック・コードを複数のデータ信号の各々に適
用するステップと、 前記複数のブロック・コード化されたデータ信号の各々
をブロック・コード・シンボル毎の基準で多重化するこ
とにより、多重化されたデータ信号を形成するステップ
と、 差分コード化された伝送可能なデータ信号を形成するよ
うに、差分コードを前記多重化されたデータ信号に適用
するステップとを備える方法。 - 【請求項１１】 前記差分コード化された伝送可能なデ
ータ信号を受信機で受信するステップと、 前記差分コード化された伝送可能なデータ信号を復調デ
ータ信号に復調するステップと、 前記復調データ信号を差分復号して差分復号されたデー
タ信号を形成するステップと、 前記差分復号されたデータ信号を複数の差分復号された
データ信号にブロック・コード・シンボル毎のベースで
非多重化するステップと、 ブロック復号することを前記差分復号されたデータ信号
に適用して複数の復号されたデータ信号を形成するステ
ップと、 各前記複数の復号されたデータ信号を復号された出力デ
ータ信号に多重化するステップとを更に備える請求項１
０記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US25849499A | 1999-02-26 | 1999-02-26 | |
| US09/258494 | 1999-02-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000253081A true JP2000253081A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=22980792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000043855A Pending JP2000253081A (ja) | 1999-02-26 | 2000-02-22 | 高速変調及び誤り制御コーディングのための方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1032150A3 (ja) |
| JP (1) | JP2000253081A (ja) |
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| US9100457B2 (en) | 2001-03-28 | 2015-08-04 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for transmission framing in a wireless communication system |
| US8077679B2 (en) | 2001-03-28 | 2011-12-13 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for providing protocol options in a wireless communication system |
| US6907560B2 (en) * | 2001-04-02 | 2005-06-14 | Nortel Networks Limited | Forward error correction (FEC) on a link between ICs |
| US7352868B2 (en) | 2001-10-09 | 2008-04-01 | Philip Hawkes | Method and apparatus for security in a data processing system |
| US7649829B2 (en) | 2001-10-12 | 2010-01-19 | Qualcomm Incorporated | Method and system for reduction of decoding complexity in a communication system |
| EP1341353A1 (en) * | 2002-02-28 | 2003-09-03 | Corvis Algety | Transmitter, receiver and method for reordering of multiplexed data streams |
| US7599655B2 (en) | 2003-01-02 | 2009-10-06 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for broadcast services in a communication system |
| US8098818B2 (en) | 2003-07-07 | 2012-01-17 | Qualcomm Incorporated | Secure registration for a multicast-broadcast-multimedia system (MBMS) |
| US8718279B2 (en) | 2003-07-08 | 2014-05-06 | Qualcomm Incorporated | Apparatus and method for a secure broadcast system |
| US8724803B2 (en) | 2003-09-02 | 2014-05-13 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for providing authenticated challenges for broadcast-multicast communications in a communication system |
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| US8630821B2 (en) * | 2011-07-25 | 2014-01-14 | Qualcomm Incorporated | High speed data testing without high speed bit clock |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH09153918A (ja) * | 1995-11-30 | 1997-06-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ディジタル伝送装置 |
-
2000
- 2000-02-18 CA CA 2299017 patent/CA2299017A1/en not_active Abandoned
- 2000-02-22 JP JP2000043855A patent/JP2000253081A/ja active Pending
- 2000-02-24 EP EP00103390A patent/EP1032150A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
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|---|---|
| EP1032150A2 (en) | 2000-08-30 |
| EP1032150A3 (en) | 2003-12-17 |
| CA2299017A1 (en) | 2000-08-26 |
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