JP2001060979A - デジタル信号のマルチレベル符号化方法及び装置 - Google Patents

デジタル信号のマルチレベル符号化方法及び装置

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JP2001060979A
JP2001060979A JP2000208554A JP2000208554A JP2001060979A JP 2001060979 A JP2001060979 A JP 2001060979A JP 2000208554 A JP2000208554 A JP 2000208554A JP 2000208554 A JP2000208554 A JP 2000208554A JP 2001060979 A JP2001060979 A JP 2001060979A
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モレロス−ザラゴザ，ロバート
Shuu Rin
リン，シュウ
Marc Fosoriaa
フォソリアー，マルク
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 各レベルで同じ又は同一のエンコーダ／デコ
ーダを用いるｊ個のマルチレベル符号化／復号化システ
ムによって大気による劣化を補償すること。 【解決手段】 プロセス全体を通じて同じエンコーダ及
びデコーダを用いるか、又は、複数の同一のエンコーダ
及びデコーダを用いる。２jシンボル発生器（１２）技
術を用いて、Ｘ次元空間の重なり合わない領域に写像を
行うことにより、異なるデータ・ビットを復号化方式か
ら除去し、維持されうる独立のデータ・サブストリーム
の数を最大化することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル通信シス
テムの符号化及び復号化に関する。更に詳しくは、本発
明は、同じすなわち同一のエンコーダ及びデコーダを用
いたデジタル・ビットのマルチレベル符号化及び復号化
に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、通信システムは、デジタル信
号の送受信システムを含む。このデジタル信号送受信シ
ステムの送信部分は、おそらくはパンクチュアリング
（puncturing）又はゼロテーリング（zero-tailing）モ
ジュールであるエンコーダと、通信チャネルにおいて変
調された信号を提供する変調器とを含む。同様に、デジ
タル信号送受信システムの受信部分は、符号化の間にパ
ンクチュアリング又はゼロテーリングがなされている
（punctured or zero-tailed）場合にはおそらくはデパ
ンクチュアリング（depuncturing）又はブロック・デコ
ーダ・モジュールである復調器と、デコーダとを含む。
【０００３】変調された信号は、同相成分と直交成分と
を含む。変調された信号が受信されて、アナログ・デジ
タル変換がなされると、各ビットは、正弦関数と余弦関
数とを用い、復調器によって、同相信号成分と直交信号
成分とに復調される。デコーダは、ビタビ・デコーダで
構成することができる。ビタビ・デコーダは、これらの
通常の符号を復号するのに用いられるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】衛星放送では、雨滴減
衰（rain attenuation）のために、場所に依存する深刻
なフェーディング（fades）が起こりうる。単一のトレ
リス符号化変調（ＴＣＭ）方式が用いられる場合には、
深刻な減衰を伴うような場所では、図１ａに示されてい
るように、入来信号を失うことがありうる。他方、異な
る複数のＴＣＭ方式を用いることによって、レートの低
い情報が深刻な減衰が生じても受信できるように、デジ
タル信号を符号化することができる。それほど不利では
ない大気条件の下にある場所にある受信機は、図１ｂに
示されているように、より高いレートで情報を受信する
ことができる。これは、グレースフル・デグラデーショ
ン（graceful degradation）として知られている。しか
し、効率的なシステム設計を達成するためには、異なる
配置を用いてＴＣＭ方式の多重化することが必要となる
可能性がある。従って、異なるレート及び配列の間でシ
ームレスにスイッチングを行う制御機構が要求される。
こうすると、オーバヘッド情報のために、また同時に、
異なる信号配列を処理し適切な同期化を達成するための
より複雑な受信機の構造により、スループットが低下す
ることになる。
【０００５】必要であるのは、有害な大気条件であって
も信号を劣化させることなく同じ配列に対して作用し、
それによって、多重化制御及び／又はレートのスイッチ
ングに伴うオーバヘッドを除去するような方法である。
【０００６】本発明の目的は、デジタル信号を符号化及
び復号化する方法及び装置であって、それぞれのレベル
が同じ又は同一のエンコーダ／デコーダを用いるような
ｊ個のマルチレベル符号化／復号化システムによって大
気による劣化を補償することを可能にする方法及び装置
を提供することである。これによって、帯域幅の効率を
高めることが可能となり、受信機の構造を単純化するこ
とができる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による符号化方法
は、それぞれのサブストリームに対して成分符号レート
rjを選択するステップと、データ・ストリームを複数ｊ
のデータ・サブストリームに分割するステップと、それ
ぞれのサブストリームを同一のエンコーダを介して送出
するステップであって、このエンコーダは各データ・サ
ブストリームのパンクチュアリング又はゼロテーリング
を行うステップと、サブストリームを合成してｎ出力長
のシンボルを生じさせるステップと、複数の変調器値の
出力を提供する２jシンボル発生器を適用するステップ
と、これらの変調器値をチャネルを介しての送信のため
に変調器に与えるステップと、を含む。また、本発明に
よる多段階での復号化方法は、マルチレベル符号化され
変調された信号を受信するステップと、データが符号化
の間にパンクチュアリング又はゼロテーリングされてい
る場合にはデパンクチュアリング又はブロック復号化を
それぞれ含むデータの前処理ステップと、データを同一
のデコーダを介して送るステップと、第１のレベルの情
報ビットをバッファにセーブするステップと、ｊ個の段
階に対してデータを前処理し、復号化し、記憶し及び搬
送するプロセスを反復するステップとを含む。更に、非
標準的な分割（partitioning）方式を用いると、符号化
されたデータをＸ次元空間における重なりを有しない
（disjoint）領域に写像（マップ、マッピング）して、
識別し、復号化方式から除去することができる独立の変
数を生じさせることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】この技術分野における当業者であ
れば、本発明に関する以下の説明は単に例示的なもので
あっていかなる意味でも限定を意図するものではないこ
とを理解するはずである。本発明の他の実施例も、以下
の開示内容を検討した当業者にとっては明らかであろ
う。
【０００９】本発明による符号化方法は、図１ｂに示さ
れているように、雨滴による減衰が生じるような状況及
びそれと類似した条件においてデジタル信号をエンハン
スするマルチレベルのプロセスである。従来型のマルチ
レベル符号化プロセスとは異なり、本発明では、各レベ
ルにおいて全く同じ又は同一のデコーダを用いる。同じ
エンコーダが用いられる場合には、符号化チップ上の空
間が最小化される。というのは、ただ１つのエンコーダ
だけが必要であるからであり、それによって、製造コス
トは更に低下することになる。
【００１０】設計者は、データ・ストリームが分割され
るサブストリームの所望の数（ｊ個）を決め、対応する
２jシンボル発生器を選択しなければならない。データ
・サブストリームの数は、２以上の任意の整数であっ
て、２jシンボル発生器のレベルは、選択されるサブス
トリームの数によって決定される。例えば、選択される
サブストリームの数が３である場合には、シンボル発生
器は８であり（ｊ＝３ならば、２j＝８であるから）、
選択されるサブストリームの数が４である場合には、シ
ンボル発生器は１６であり（ｊ＝４ならば、２j＝１６
であるから）、選択されるサブストリームの数が５であ
る場合には、シンボル発生器は３２であり（ｊ＝５なら
ば、２j＝３２であるから）。例示的な実施例の１つと
して、デジタル・ストリームを３つの情報サブストリー
ムに分割し、８ＰＳＫ写像を適用することが考えられ
る。別の例示的な実施例としては、６つのデータ・サブ
ストリームを作成して、６４ＱＡＭ写像を適用すること
が考えられる。どのような数からなる組合せを考えて
も、それは、本発明の概念の中に含まれることになる。
【００１１】更に、設計者は、各データ・サブストリー
ムに対して成分符号レートｒjを選択しなければならな
い。これは、他のキーとなる変数の数を決定することに
なる。成分符号レートｒjは、次の式によって定義され
る。
【００１２】
【数１】ｒj＝ｋj／ｎj （方程式１） 例えば、成分符号レートを、３つのサブストリームに対
して１／３、２／３、１１／１２と選択すると、ｋ1＝
１、ｋ2＝２、ｋ3＝１１であり、ｎ1＝３、ｎ2＝３、ｎ
3＝１２となる。出力長ｎは、ｎ1からｎjまでの最小公
倍数として定義される。同じ例による成分符号レートを
用いると、ｎは、３、３、１２の最小公倍数、すなわ
ち、１２である。各サブストリームに含まれる情報ビッ
トの数は、次のように計算される。
【００１３】
【数２】ｍj＝ｎ（ｋj／ｎj） （方程式２） 上述の成分符号レートの例と同じ例を用いると、ｍ1＝
４、ｍ2＝８、ｍ3＝１１である。
【００１４】当業者にとっては明らかとなるように、こ
の方法は、非常に高速な通信のための畳み込み符号では
なく、ブロック符号にも適用することができる。最後
に、設計者は、用いるエンコーダのタイプを選択しなけ
ればならない。ここで、エンコーダは、ｐ／ｑエンコー
ダ１０であり、ｐはｑよりも小さい。これは、エンコー
ダに与えられるｍjビットの元の数よりも多くのシンボ
ルが出力されることを意味する。例えば、エンコーダが
１／２レートのエンコーダである場合には、入力におけ
る各ビットに対して２ビットが出力される。同様に、エ
ンコーダが３／４レートのエンコーダである場合には、
入力される３ビットに対して、４ビットが出力されるこ
とになる。
【００１５】図２ａを参照すると、符号化のステップ
は、本発明の一般的な実施例に対しては、次のように示
すことができる。データｕ1…ｕjは、ｊ個のサブストリ
ームに分割されると、次に、同じ又は同一のｐ／ｑエン
コーダ１０に送られる。ここで、ｐ＜ｑである。同じエ
ンコーダを用いるためには、マルチプレクサを用いてサ
ブストリームをｐ／ｑエンコーダ１０を介してシーケン
シャルに送信することが必要になる。符号化の後であっ
て写像に先だって、パンクチュアリング又はゼロテーリ
ングどちらかを行う追加的なステップを用いて、追加的
なデータ・ビットが除去されたり追加されたりすること
になる。符号化とおそらくはパンクチュアリング又はゼ
ロテーリングとの後では、符号化されたサブストリーム
はｎ個のシンボルから構成される単一のストリームに合
成される。このストリームは、２jシンボル発生器１２
に送られ、この発生器１２は、複数の変調器値を含む出
力ｒ￣（注意：印字の都合で横棒がｒの後にあるが、外
国語出願された英文明細書では、横棒はｒの上にある）
を提供する。これらの値は、この後で変調され、チャネ
ルを介して送信さえる。典型的な２ｊシンボル発生器１
２は、位相シフト・キーイング（ＰＳＫ）と直交振幅変
調（ＱＡＭ）とを含む。
【００１６】変調された出力ベクトルｒ￣は、多くの場
合に２次元ｒ￣x＆ｒ￣yである。ここで、ｒ￣x＝Ｉ−
チャネルであり、ｒ￣y＝Ｑ−チャネルである。しか
し、本発明は、任意の次元への写像というより広い範囲
の概念を含んでいる。例えば、３次元球（ｘ，ｙ，ｚ）
への写像や４次元（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）への写像、更には
５次元以上への写像である。
【００１７】図２ｂには、３つのデータ・サブストリー
ム、レート１／２のエンコーダ１０、パンクチュアリン
グ、Ｉ及びＱチャネルを備えた８ＰＳＫ１２シンボル発
生器を用いる例示的な実施例を示している。単一のレー
ト１／２エンコーダ１０は、マルチプレクサと共に用い
て、サブストリーム・データをレート１／２エンコーダ
１０に交互に与えることもできることに注意すべきであ
る。
【００１８】本発明によるマルチステージ（多段階）復
号化方法では、同じ又は同一のデコーダを用いて各レベ
ルの情報を復号化することができる。エンコーダの場合
と同様に、全く同じデコーダ１４が用いられる場合に
は、チップ上の空間を節約することができる。
【００１９】図３ａを参照すると、入来チャネル信号ｒ
￣がｊ個のレベルにおいて前処理され復号化されて、元
の符号化されたデータ・サブストリームｕ1…ｕjが復号
化される。各復号化段階において、デーＲＨＣＰ、符号
化段階の間に用いられたのと同じ技術を反映するような
態様で前処理がなされる。例えば、符号化段階において
データがパンクチュアリングされた場合には、復号化段
階では、データがデパンクチュアリングされる。また、
符号化段階においてデータがゼロテーリングされた場合
には、復号化段階では、データがブロック復号化され
る。
【００２０】符号化段階においてどのようなｐ／ｑエン
コーダ１０が選択された場合であっても、同じレートの
デコーダ１４が復号化段階においても用いられる。従っ
て、レート１／２で符号化されたデータに対しては、レ
ート１／２のデコーダが用いられる。マルチレベルの符
号化プロセスの場合と同様に、全く同じｐ／ｑデコーダ
１４を各レベルにおいて用いて、そのデコーダを介して
データの変調をすることもできる。そうでない場合に
は、ｊ個の同一のｐ／ｑデコーダ１４を復号化モジュー
ルにおいて用いることができる。
【００２１】レベル１において開始し、信号ｒ￣が前処
理され、復号化される。次に、対応するデータ・サブス
トリームｕ1がバッファにセーブされる。復号化の次の
段階であるｊ＝２では、デコーダは、元の入来信号ｒ￣
と、前の段階からの復号化された情報との両方を用い
る。各レベルにおける同じプロセスによって、データ
は、前処理され、復号化され、バッファにセーブされ、
そして、すべてのｕj個のサブストリームが復号化され
るまで次の復号化段階に送られる。
【００２２】図３ｂには、２つのチャネル（Ｉ及びＱ）
からの入力がある場合の例示的な実施例が示されてお
り、３つの元の符号化されたデータ・サブストリームと
相関する３つの復号化段階と、レート１／２のデコーダ
１４とが存在している。単一のレート１／２のデコーダ
１４をマルチプレクサと共に用いて、データをレート１
／２のデコーダ１４に交互に与えるようにすることもで
きることに注意すべきである。
【００２３】用いられるエンコーダ及びデコーダの数を
最小化することに加えて、本発明には、非標準的な分割
方式を用いて復号化することができる独立のデータ・サ
ブストリームの数を最大化することが含まれている。デ
ータを２次元空間の重なり合わない（disjoint）平面上
に写像することによって、最大の数のサブストリームを
独立に維持することができ、それによって、復号化され
るデータの量を最小化することができる。
【００２４】例えば、３つのレベルの８ＰＳＫ写像を用
いると、データを写像して、サーシアリ（３進）ビット
（tertiary bits）であるｖ1ｖ2ｖ3を本質的にバイナリ
・ビットに縮小し、復号化のプロセスを、より単純にす
ることができる。図４ａを参照すると、符号化されたビ
ットを、第１のビットｖ1を決定するのにＸ座標だけが
必要となるように配列することができる。重なり合わな
い写像によって、Ｘ＜０に対しては第１のデータ・ビッ
トｖ1をゼロにセットし、Ｘ≧０に対しては１にセット
することが可能になる。このようにして、第１のデータ
・ビットｖ1を復号化から除去することができる。同様
にして、図４ｂを参照すると、第２のビットｖ2の値を
決定するには、Ｙ座標だけで充分である。重なり合わな
い写像によって、Ｙ＜０に対しては第２のデータ・ビッ
トｖ2をゼロにセットし、Ｙ≧０に対しては１にセット
することが可能になる。このようにして、第２のデータ
・ビットｖ2を復号化から除去することができる。
【００２５】これと同じ方法は、ＱＡＭ写像に適用する
ことができ、その場合、ビットは、バイナリに縮小され
る。例えば、４つのレベルである１６ＱＡＭを用いる
と、図５ａ及びｂには、６つのデータをどのようにして
本質的に４ビットに縮小することができるかが示されて
いる。重なり合わない写像によって、Ｉの正値に対して
は第１のデータ・ビットｖ1を１にセットし、Ｉの負値
に対してはゼロにセットすることが可能になる。このよ
うにして、第１のデータ・ビットｖ1を復号化から除去
することができる。更に、重なり合わない写像によっ
て、Ｑの正値に対しては第２のデータ・ビットｖ2をゼ
ロにセットし、Ｑの負値に対しては１にセットすること
が可能になる。このようにして、第２のデータ・ビット
ｖ2を復号化から除去することができる。図５ｃ及びｄ
には、これをどのようにしてバイナリ・データに縮小す
ることができるかが示されている。それぞれの単純化さ
れた象限の中では、重なり合わない写像によって、Ｉの
負であるオフセット値に対しては第３のデータ・ビット
ｖ3をゼロにセットし、Ｉの正のオフセット値に対して
は１にセットすることが可能になる。ここで、オフセッ
トとは、ｖ1及びｖ2の関数である。このようにして、第
３のデータ・ビットｖ3を復号化から除去することがで
きる。更に、それぞれの象限の中で、重なり合わない写
像によって、Ｑの負であるオフセット値に対しては第４
のデータ・ビットｖ4をゼロにセットし、Ｑの正のオフ
セット値に対しては１にセットすることが可能になる。
ここで、オフセットとは、ｖ1及びｖ2の関数である。こ
のようにして、第４のデータ・ビットｖ4を復号化から
除去することができる。
【００２６】この非標準的な写像技術を用いて独立のデ
ータ・サブストリームの数を最大化することによって、
復号化プロセスに必要な情報の量を最小化することがで
きる。例えば、図６を参照すると、Ｉチャネル及びＱチ
ャネル・データがバイナリ・データに縮小される８ＰＳ
Ｋ変調されたデータを用いると、復号化の第１及び第２
の段階は独立であって、平行に実行することができる。
【００２７】更に、本発明は、各レベルで同一のエンコ
ーダ及びデコーダを用いて、マルチステージ（他段階）
でデジタル・ストリームを符号化及び復号化する技術を
開示している。
【００２８】本発明によるマルチステージ符号化のため
のこの装置には、ただ１つのエンコーダが用いられる場
合にはマルチプレクサを伴う同一のｐ／ｑエンコーダ１
０か、又は、同じエンコーダのｊ個の複数のコピーかが
含まれる。符号化の後には、各サブストリームの符号化
された出力に対してコンバイナ（合成器）１０が存在
し、同一のｐ／ｑエンコーダ（単数又は複数）１０に結
合されている。このコンバイナは、出力をｎ個のシンボ
ルに組み合わせ、それを２jシンボル発生器１２に送
る。２jシンボル発生器１２は、複数の変調器値を含む
出力を提供するが、これは、次に、チャネルを介して送
られる。ｐ／ｑエンコーダ１０の後であって２jシンボ
ル発生器１２の前では、パンクチュアリング又はゼロテ
ーリングの追加的なステップが用いられて、追加的なビ
ットの除去又は追加が行われる。
【００２９】２jシンボル発生器１２によって変調され
たｊ個のサブストリームのデジタル的に符号化された信
号を復号化する装置は、複数（ｊ個）の段階を有する。
更に、この装置は、デジタル的に復号化された独立の変
調成分ｒ￣を受け取る受信機を有している。次に、ベク
トルｒ￣は、レベルｊ＝１に対するプレプロセッサ（前
処理用のプロセッサ）に送られ、このプレプロセッサ
は、符号化の段階の間で採用されたステップを、それが
どのようなものであっても、反映する。例えば、データ
が符号化段階においてパンクチュアリングされた場合に
は、プレプロセッサはデータをデパンクチュアリングす
るし、データが符号化段階の間にゼロテーリングされた
場合には、プレプロセッサは復号化段階ではデータのブ
ロック復号化を行う。
【００３０】次に、プレプロセッサが、データを、レベ
ルｊ＝１に対するｐ／ｑデコーダ１４に送る。デコーダ
は、出力ｕ1をバッファに送り、レベルｊ＝１に対する
復号化された情報を記憶する。次に、送信機が元の変調
成分ｒ￣を送信し、前の段階で復号化された情報ビット
を、送信機、同一のｐ／ｑデコーダ１４及びバッファに
送り、ｊ個のレベル全体に対する復号化された情報ビッ
トを記憶する。
【００３１】独立ビットの数を最大化するマルチステー
ジ符号化のための最後の装置には、ｐ／ｑエンコーダ１
０と、各サブストリームの符号化された出力のためのコ
ンバイナとが含まれる。このコンバイナは、出力をｎ個
のシンボル組み合わせ、それを、２jシンボル発生器１
２に送る。２jシンボル発生器１２は、複数の変調器値
を含む出力を提供し、次に、この出力はチャネルを介し
て送信される。２jシンボル発生器１２は、非標準的な
分割を用い、それによって、ビットは、Ｘ次元空間の重
なり合わない領域に写像される。これによって、特定の
ビットをそれ以後の復号化段階から除去することができ
る。ｐ／ｑエンコーダ１０の後で、そして、２jシンボ
ル発生器１２の前に、パンクチュアリング又はゼロテー
リングの追加的なステップを用いて、追加的なデータ・
ビットを除去又は追加することができる。
【００３２】本発明の好適実施例によると、構成要素、
プロセス及び／又はデータ構造は、コンピュータ・ソフ
トウェアを用いて実現することができる。異なる実現方
法を用いることもできるし、他のタイプのプログラミン
グ言語、計算プラットフォーム、コンピュータ・プログ
ラム、ファームウェア及び／又は汎用マシンを用いるこ
ともできる。更に、この分野の当業者であれば、ハード
ワイアード・デバイスのような汎用性においてやや劣る
デバイス、ＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲ
ート・アレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）
技術などを、個々で開示されている発明思想の範囲及び
精神から逸脱することなく用いることも可能である。
【００３３】以上では本発明の実施例及び応用例を示し
説明してきたが、この開示を当業者が検討すれば、本発
明の発明思想から離れることなく、ここで言及した例よ
りも多くの修正が明らかであろう。従って、本発明は、
冒頭の特許請求の範囲によってのみ範囲が画定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ａ及び図１ｂから構成される。図１ａは、
異なる大気条件においてエンコーダとデコーダとのため
に１つのレベルの情報を用いて、標準的なデジタル信号
を示している図である。図１ｂは、異なる大気条件にお
いてエンコーダとデコーダとのためにマルチレベル（例
えば、３つのレベル）の情報を用いて、デジタル信号を
示している図である。
【図２】図２ａ及び図２ｂから構成される。図２ａは、
同じ又は同一のエンコーダを用いるマルチレベルの符号
化システムを表すブロック図である。図２ｂは、同じ又
は同一のレート１／２のエンコーダと８ＰＳＫ写像とを
用いる３つのレベルの符号化システムを示すブロック図
である。
【図３】図３ａ及び図３ｂから構成される。図３ａは、
同じ又は同一のデコーダを用いるマルチレベルで符号化
され変調された信号のマルチレベル・デコーダを示すブ
ロック図である。図３ｂは、同じ又は同一のビタビ・デ
コーダを用いる３つのレベルで畳み込み符号化された
（convolutionally coded）８ＰＳＫ変調された信号の
３段階デコーダを示すブロック図である。
【図４】図４ａ及び図４ｂから構成される。図４ａは、
Ｉ−チャネルに対する８ＰＳＫ写像を示すブロック図で
ある。ここで、ｖ1ビットを復号化から除去することが
できる。図４ｂは、Ｑ−チャネルに対する８ＰＳＫ写像
を示すブロック図である。ここで、ｖ2ビットを復号化
から除去することができる。
【図５】図５ａ及び図５ｄから構成される。図５ａは、
Ｉ−チャネルに対する１６ＱＡＭ写像を示す直交写像で
ある。ここで、ｖ1ビットを復号化から除去することが
できる。図５ｂは、Ｑ−チャネルに対する１６ＱＡＭ写
像を示す直交写像である。ここで、ｖ2ビットを復号化
から除去することができる。図５ｃは、ｖ1＝ｖ2＝１で
ある象限に対する１６ＱＡＭ写像を示す直交写像の一部
である。ここで、ｖ3ビットを復号化から除去すること
ができる。図５ｄは、ｖ1＝ｖ2＝１である象限に対する
１６ＱＡＭ写像を示す直交写像の一部である。ここで、
ｖ4ビットを復号化から除去することができる。
【図６】図３ｂの例にあるような同じ又は同一のビタビ
・デコーダを用いて変調された信号を３レベルの畳み込
み符号化された８ＰＳＫ非標準写像する３段階デコーダ
を示すブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｌ 27/36 Ｈ０４Ｌ 27/00 Ｆ (72)発明者 リン，シュウ アメリカ合衆国ハワイ州96822，ホノルル, ドール・ストリート，ユニバーシティ・オ ブ・ハワイ・アト・マノア 2540 (72)発明者 フォソリアー，マルク アメリカ合衆国ハワイ州96822，ホノルル, ドール・ストリート，ユニバーシティ・オ ブ・ハワイ・アト・マノア 2540

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数ｊのサブストリームu1,…,ujを有す
    るデジタル・ストリームを同一のエンコーダを用いて符
    号化する方法であって、 それぞれのサブストリームに対して成分符号レートrjを
    選択するステップであって、それぞれのrjは、ビット数
    mjとエンコーダの出力の長さnとを特定しているステッ
    プと、 それぞれのサブストリームu1,…,ujを同一のエンコーダ
    を用いて符号化するステップであって、前記エンコーダ
    は、それぞれが、p＜qであるp及びqに対するp/qエンコ
    ーダであって、一度にmjビットを受け取り、(q/p)*mjビ
    ットの符号化された出力を提供するステップと、 それぞれのサブストリームの符号化された出力を合成し
    て、前記出力の長さｎを備えたシンボルの単一のストリ
    ームを生じさせるステップと、 前記合成されたストリームから一度にjビットを取得
    し、前記jビットを２jシンボル発生器に与えるステップ
    であって、前記２jシンボル発生器は、複数の変調器値
    を含む出力を提供するステップと、 を含むことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の方法において、 前記複数の変調器値を変調器に与えるステップを更に含
    んでおり、前記変調器値は、それぞれが独立の変調器成
    分を制御することを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の方法において、 前記変調器出力を送信機に与え、前記独立の変調器成分
    を用いて変調された信号を送信するステップを更に含む
    ことを特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の方法において、少なくと
    も１つのデータ・サブストリームに対してビットを除去
    又は追加し、前記符号化の後及び前記合成の前に冗長度
    を減少させるステップを更に含むことを特徴とする方
    法。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の方法において、前記ビッ
    トの除去はパンクチュアリングを含むことを特徴とする
    方法。
  6. 【請求項６】 請求項４記載の方法において、前記ビッ
    トの追加はゼロ・テイリングを含むことを特徴とする方
    法。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の方法において、前記同一
    のエンコーダはそれぞれのレベルjに対して用いられる
    ただ１つのp/qエンコーダであり、サブストリームu1,
    …,ujは前記単一のエンコーダを介して多重化されるこ
    とを特徴とする方法。
  8. 【請求項８】 請求項１記載の方法において、前記同一
    のエンコーダは、u1,…,ujを符号化するそれぞれのレベ
    ルjに対して用いられる同一であるが別個のp/qエンコー
    ダであることを特徴とする方法。
  9. 【請求項９】 複数jの段階とそれぞれの段階における
    同一のデコーダとを用いて２jシンボル発生器によって
    変調された複数jのデータ・サブストリームのデジタル
    的に符号化された信号を復号する方法であって、 デジタル的に符号化された独立の変調成分を受け取るス
    テップと、 第１の段階ｊ＝１に対する復号化手順に基づいて前記信
    号を前処理するステップと、 p＜qであるp及びｑに対するp/qデコーダであって、それ
    ぞれが一度に(q/p)*mjビットを受け取るようにプログラ
    ムされたp/qデコーダを介して信号を送り、第１の段階j
    ＝１に対してmjビットの符号化された出力を提供するス
    テップと、 バッファに情報ビットｕ1を記憶するステップと、 当初の変調成分と復号化されたu1情報ビットとを復号化
    の次の段階j＝２まで搬送するステップと、 j個の段階に対してデータを前処理し、復号化し、記憶
    し及び搬送するというこのシーケンスを反復するステッ
    プと、 復号化されたデータのj個のサブストリームu1,…,ujを
    搬送するステップと、 を含むことを特徴とする方法。
  10. 【請求項１０】 請求項９記載の方法において、前記デ
    コーダはそれぞれの段階jに対して用いられる唯一のp/q
    デコーダであり、前記独立の変調成分は前記単一のデコ
    ーダを介して多重化されることを特徴とする方法。
  11. 【請求項１１】 請求項９記載の方法において、前記デ
    コーダは、それぞれが、前記独立の変調成分を復号サブ
    ストリームu1,…,ujに復号するそれぞれの段階jに対し
    て用いられる同一であるが別個のp/qデコーダであるこ
    とを特徴とする方法。
  12. 【請求項１２】 請求項９記載の方法において、前記信
    号が前記符号化プロセスの間に冗長ビット・ステップの
    除去又は追加を含む場合には、復号化の前に少なくとも
    １つのデータ・サブストリームに対してビットを除去又
    は追加するステップを更に含むことを特徴とする方法。
  13. 【請求項１３】 請求項９記載の方法において、前記ビ
    ットの追加はデパンクチュアリングを含むことを特徴と
    する方法。
  14. 【請求項１４】 請求項９記載の方法において、前記ビ
    ットの除去はブロック復号化を含むことを特徴とする方
    法。
  15. 【請求項１５】 複数ｊのサブストリームu1,…,ujを有
    するデジタル・ストリームを符号化する方法であって、 それぞれのサブストリームに対して成分符号レートrjを
    選択するステップであって、それぞれのrjは、ビット数
    mjとエンコーダの出力の長さnとを特定しているステッ
    プと、 それぞれのサブストリームu1,…,ujをエンコーダを用い
    て符号化するステップであって、前記エンコーダは、p
    ＜qであるp及びqに対するp/qエンコーダであって、一度
    にmjビットを受け取り、(q/p)*mjビットの符号化された
    出力を提供するステップと、 それぞれのサブストリームの符号化された出力を合成し
    て、前記出力の長さｎを備えたシンボルの単一のストリ
    ームを生じさせるステップと、 前記合成されたストリームから一度にjビットを取得
    し、前記jビットを２jシンボル発生器に与えるステップ
    と、 を含んでおり、前記２jシンボル発生器は複数の変調器
    値を含み、前記２jシンボル発生器は非標準的なパーテ
    ィショニングを用い、前記パーティショニングは、ビッ
    トをＸ次元空間の重ならない領域に写像して、識別され
    復号化スキームから除去されうる独立の変数を生じさせ
    ることを特徴とする方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１５記載の方法において、前記
    ２jシンボル発生器は位相シフト・キーイング（ＰＳ
    Ｋ）写像技術であり、前記重ならない写像によって、最
    初のデータ・ビットｖ1をＩの正の値に対してはゼロに
    セットし、Ｉの負の値に対しては１にセットすることが
    可能になり、前記最初のデータ・ビットｖ1を復号化か
    ら除去することができることを特徴とする方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１５記載の方法において、前記
    ２jシンボル発生器は位相シフト・キーイング（ＰＳ
    Ｋ）写像技術であり、前記重ならない写像によって、第
    ２のデータ・ビットｖ2をＱの正の値に対してはゼロに
    セットし、Ｑの負の値に対しては１にセットすることが
    可能になり、前記第２のデータ・ビットｖ2を復号化か
    ら除去することができることを特徴とする方法。
  18. 【請求項１８】 請求項１５記載の方法において、前記
    ２jシンボル発生器は直交振幅変調（ＱＡＭ）写像技術
    であり、前記重ならない写像によって、前記第１のデー
    タ・ビットｖ1をＩの正の値に対しては１にセットし、
    Ｉの負の値に対してはゼロにセットすることが可能にな
    り、前記第１のデータ・ビットｖ1を復号化から除去す
    ることができることを特徴とする方法。
  19. 【請求項１９】 請求項１５記載の方法において、前記
    ２jシンボル発生器は直交振幅変調（ＱＡＭ）写像技術
    であり、前記重ならない写像によって、第２のデータ・
    ビットｖ2をＱの正の値に対してはゼロにセットし、Ｑ
    の負の値に対しては１にセットすることが可能になり、
    前記第２のデータ・ビットｖ2を復号化から除去するこ
    とができることを特徴とする方法。
  20. 【請求項２０】 請求項１５記載の方法において、前記
    ２jシンボル発生器は直交振幅変調（ＱＡＭ）写像技術
    であり、前記重ならない写像によって、前記第３のデー
    タ・ビットｖ3をＩの負のオフセット値に対してはゼロ
    にセットし、Ｉの正のオフセット値に対しては１にセッ
    トすることが可能になり、前記オフセットはｖ1及びｖ2
    の関数であり、前記第３のデータ・ビットｖ3を復号化
    から除去することができることを特徴とする方法。
  21. 【請求項２１】 請求項１５記載の方法において、前記
    ２jシンボル発生器は直交振幅変調（ＱＡＭ）写像技術
    であり、前記重ならない写像によって、前記第４のデー
    タ・ビットｖ4をＱの負のオフセット値に対してはゼロ
    にセットし、Ｑの正のオフセット値に対しては１にセッ
    トすることが可能になり、前記オフセットはｖ1及びｖ2
    の関数であり、前記第４のデータ・ビットｖ4を復号化
    から除去することができることを特徴とする方法。
  22. 【請求項２２】 同一のエンコーダとデコーダとを用い
    てデジタル通信システムを動作させる方法であって、 デジタル・ストリームを複数ｊのサブストリームｕ1…
    ｕjに分解するステップと、 それぞれのサブストリームに対して成分符号レートｒj
    を選択するステップであって、それぞれのｒjは、ビッ
    ト数ｍjとエンコーダの出力の長さnとを特定する、ステ
    ップと、 前記サブストリームｕ1…ｕjをそれぞれのサブストリー
    ムに対し同一のエンコーダを用いて符号化するステップ
    であって、前記エンコーダは、それぞれが、p＜qである
    p及びqに対するp/qエンコーダであって、一度にｍjビッ
    トを受け取り、（ｑ／ｐ）＊ｍjビットの符号化された
    出力を提供するようにプログラムされている、ステップ
    と、 それぞれのサブストリームの符号化された出力を合成し
    て、前記出力の長さｎを備えたシンボルの単一のストリ
    ームを生じさせるステップと、 前記合成されたストリームから一度にｊビットを取得
    し、前記ｊビットを２jシンボル発生器に与えるステッ
    プであって、前記２jシンボル発生器は複数の変調器値
    を含む出力を提供する、ステップと、 前記複数の変調器値を変調器に与えるステップであっ
    て、前記変調器値はそれぞれが独立の変調成分を制御す
    る、ステップと、 前記変調器出力を送信機に与え、前記独立の変調器成分
    を用いて変調された信号を送信するステップと、 前記デジタル的に符号化された独立の変調成分を受信す
    るステップと、 第１の段階ｊ＝１に対する符号化手順に基づいて前記信
    号を前処理するステップと、 ｐ／ｑに対するｐ／ｑデコーダを介して前記信号を送出
    するステップであって、前記デコーダは、それぞれが、
    一度に（ｑ／ｐ）＊ｍjビットを受け取り、前記第１の
    段階ｊ＝１に対するｍjビットの符号化された出力を提
    供するステップと、 前記情報ビットｕ1をバッファに記憶するステップと、 元の変調成分と復号化されたｕ1情報ビットとを復号化
    の次の段階ｊ＝２まで搬送するステップと、 ｊ個の段階に対して前記データを前処理し、復号化し、
    記憶し、搬送するこのシーケンスを反復するステップ
    と、 復号化されたデータｕ1…ｕjのｊ個のサブストリームを
    搬送するステップと、 を含むことを特徴とする方法。
  23. 【請求項２３】 請求項２２記載の方法において、前記
    符号化の後であって前記合成の前に少なくとも１つのデ
    ータ・サブストリームに対してビットを除去又は追加す
    るステップと、復号化の前に少なくとも１つのデータ・
    サブストリームに対してビットを除去又は追加するステ
    ップと、を更に含むことを特徴とする方法。
  24. 【請求項２４】 請求項２３記載の方法において、前記
    ビットの除去はパンクチュアリングを含み、前記ビット
    の追加はデパンクチュアリングを含むことを特徴とする
    方法。
  25. 【請求項２５】 請求項２３記載の方法において、前記
    ビットの追加はゼロ・テイリングを含み、前記ビットの
    除去はブロック復号化を含むことを特徴とする方法。
  26. 【請求項２６】 同一のエンコーダとデコーダとを用い
    てデジタル通信システムを動作させる方法であって、 デジタル・ストリームを複数ｊのサブストリームｕ1…
    ｕjに分解するステップと、 それぞれのサブストリームに対して成分符号レートｒj
    を選択するステップであって、それぞれのｒjは、ビッ
    ト数ｍjとエンコーダの出力の長さnとを特定する、ステ
    ップと、 前記サブストリームｕ1…ｕjをそれぞれのサブストリー
    ムに対し同一のエンコーダを用いて符号化するステップ
    であって、前記エンコーダは、それぞれが、p＜qである
    p及びqに対するp/qエンコーダであって、一度にｍjビッ
    トを受け取り、（ｑ／ｐ）＊ｍjビットの符号化された
    出力を提供するようにプログラムされている、ステップ
    と、 それぞれのサブストリームの符号化された出力を合成し
    て、前記出力の長さｎを備えたシンボルの単一のストリ
    ームを生じさせるステップと、 前記合成されたストリームから一度にｊビットを取得
    し、前記ｊビットを２jシンボル発生器に与えるステッ
    プであって、前記２jシンボル発生器は複数の変調器値
    を含む出力を提供し、前記２jシンボル発生器は非標準
    的な分割を用いており、前記分割はビットをＸ次元空間
    の重ならない領域に写像し、識別して復号化方式から除
    去することができる独立の変数を生じさせる、ステップ
    と、 前記複数の変調器値を変調器に与えるステップであっ
    て、前記変調器値はそれぞれが独立の変調成分を制御す
    る、ステップと、 前記変調器出力を送信機に与え、前記独立の変調器成分
    を用いて変調された信号を送信するステップと、 前記デジタル的に符号化された独立の変調成分を受信す
    るステップと、 第１の段階ｊ＝１に対する符号化手順に基づいて前記信
    号を前処理するステップと、 ｐ／ｑに対するｐ／ｑデコーダを介して前記信号を送出
    するステップであって、前記デコーダは、それぞれが、
    一度に（ｑ／ｐ）＊ｍjビットを受け取り、前記第１の
    段階ｊ＝１に対するｍjビットの符号化された出力を提
    供するようにプログラムされている、ステップと、 前記情報ビットｕ1をバッファに記憶するステップと、 元の変調成分と復号化されたｕ1情報ビットとを復号化
    の次の段階ｊ＝２まで搬送するステップと、 ｊ個の段階に対して前記データを前処理し、復号化し、
    記憶し、搬送するこのシーケンスを反復するステップ
    と、 復号化されたデータｕ1…ｕjのｊ個のサブストリームを
    搬送するステップと、 を含むことを特徴とする方法。
  27. 【請求項２７】 請求項２６記載の方法において、前記
    ビットの除去はパンクチュアリングを含み、前記ビット
    の追加はデパンクチュアリングを含むことを特徴とする
    方法。
  28. 【請求項２８】 請求項２６記載の方法において、前記
    ビットの追加はゼロ・テイリングを含み、前記ビットの
    除去はブロック復号化を含むことを特徴とする方法。
  29. 【請求項２９】 複数ｊのサブストリームｕ1…ｕjを有
    するデジタル・ストリームを符号化する装置であって、 それぞれのサブストリームに対するｐ＜ｑであるｐ／ｑ
    エンコーダと、 前記エンコーダに結合されており、それぞれのサブスト
    リームの符号化された出力に対するコンバイナと、 前記コンバイナに結合されており、複数の変調器値を含
    む出力を提供する２jシンボル発生器と、 を備えていることを特徴とする装置。
  30. 【請求項３０】 請求項２９記載の装置において、冗長
    ビットを除去するパンクチュアリング手段を更に備えて
    いることを特徴とする装置。
  31. 【請求項３１】 請求項２９記載の装置において、冗長
    ビットを追加するゼロテーリング手段を更に備えている
    ことを特徴とする装置。
  32. 【請求項３２】 複数ｊの段階を用いて２jシンボル発
    生器によって変調されたｊ個のサブストリームからなる
    デジタル復号化された信号を復号化する装置であって、 前記デジタル的に符号化された独立の変調成分を受け取
    る受信機と、 前記受信機に結合されており、レベルｊ＝１に対するプ
    レプロセッサと、 前記プレプロセッサに結合されており、レベルｊ＝１に
    対するｐ＜ｑであるｐ／ｑデコーダと、 前記デコーダに結合されており、レベルｊ＝１に対して
    復号化された情報ビットを記憶するバッファと、 前記元の変調成分と前記前の段階で復号化された情報ビ
    ットとを復号化の次のシーケンシャルな段階送信する全
    体で（ｊ−１）個の送信機であって、前記次の段階は、
    前記送信機に結合されたプレプロセッサと、前記プレプ
    ロセッサに結合されたｐ／ｑデコーダと、復号化された
    情報ビットを記憶するバッファとを含む、全体で（ｊ−
    １）個の送信機と、 復号化されたデータｕ1…ｕjからなるｊ個のサブストリ
    ームを送信する送信機と、 を備えていることを特徴とする装置。
  33. 【請求項３３】 複数ｊのサブストリームｕ1…ｕjを有
    するデジタル・ストリームを符号化する装置であって、 それぞれのサブストリームに対するｐ＜ｑであるｐ／ｑ
    エンコーダと、 前記エンコーダに結合されており、それぞれのサブスト
    リームの符号化された出力をシンボルの単一のストリー
    ムに合成するコンバイナと、 前記コンバイナに結合されており、複数の変調器値を含
    む出力を提供する２jシンボル発生器であって、非標準
    的な分割を用い、前記非標準的な分割によってビットが
    Ｘ次元空間の重ならない領域に写像される、２jシンボ
    ル発生器と、 を備えていることを特徴とする装置。
  34. 【請求項３４】 マシンによって読み取り可能なプログ
    ラム記憶デバイスであって、前記マシンによって実行可
    能であり、複数ｊの段階を用いて２jシンボル発生器に
    よって変調された複数jのデータ・サブストリームのデ
    ジタル的に符号化された信号を復号する方法を実行する
    命令のプログラムを有形的に実現しているプログラム記
    憶デバイスにおいて、前記方法は、 デジタル的に符号化された独立の変調成分を受け取るス
    テップと、 第１の段階ｊ＝１に対する復号化手順に基づいて前記信
    号を前処理するステップと、 ｐ＜ｑであるp及びｑに対するｐ／ｑデコーダであっ
    て、それぞれが一度に（ｑ／ｐ）＊ｍjビットを受け取
    り第１の段階j＝１に対してmjビットの符号化された出
    力を提供するようにプログラムされたｐ／ｑデコーダを
    介して信号を送るステップと、 バッファに情報ビットｕ1を記憶するステップと、 元の変調成分と復号化されたｕ1情報ビットとを復号化
    の次の段階j＝２まで搬送するステップと、 ｊ個の段階に対して前記データを前処理し、復号化し、
    記憶し及び搬送するこのシーケンスを反復するステップ
    と、 復号化されたデータのj個のサブストリームｕ1…ｕjを
    搬送するステップと、 を含むことを特徴とするプログラム記憶デバイス。
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