JP2001504289A - コンプリメンタリ符号の復号化のための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 コンプリメンタリマルチフェーズ符号によって変調されるマルチキャリア伝送方式の信号の復号化のための方法を提案する。受信信号の位相を評価し、これらの位相から符号化されていない信号の位相を計算し、これによって元の信号を得る。

Description

【発明の詳細な説明】 コンプリメンタリ符号の復号化のための方法 従来技術 本発明は、主請求項の上位概念記載のコンプリメンタリ符号によって符号化さ れるマルチキャリア伝送方式の信号の復号化のための方法に関する。 例えばデジタル無線放送に使用される直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）から公 知であるようにマルチキャリア伝送方式における送信信号は非定包絡線を有する 。例えば送信信号の包絡線のガウス形分布のために、高いレベルに対する送信段 及び受信段を構成しなくてはならない。包絡線の変動はいわゆる波高率、つまり ピーク出力と平均出力との比によって記述される。信号の非線形歪みを回避する ために、ＯＦＤＭ伝送においては低い効率を有する線形送信増幅器を使用する。 刊行物“Minimisation of the Peak-to-Mean Envelope Power Ration of Mult icarrier Transmission Schemes by Block Coding”,T.A.Wilkinson,A.E.Jones, Proc.IEEE Vehicular Technology Conference p.825829,1995から信号の波高率 をコンプリメンタリ符号によって明らかに低減できることが公知である。 本発明の利点 主請求項の特徴部分に記載の構成を有する復号化のための本発明の方法は符号 化された信号の位相を評価し元の信号の位相の計算のために使用するという規則 を有する。位相の計算及び復号化、すなわち「極座標」の計算及び復号化によっ て、少ない計算処理しか必要としない簡単な解決法が得られる。この復号化方法 は高いパフォーマンスで動作し、インプリメンテーションコストも相応に小さい 。 さらに復号化のために比較的小さい増幅が必要とされることは有利である。こ れは、波高率の低減のために送信増幅器が比較的高いレベルで制御され、これが 効率を高めるからである。従って、送信器が同一構造の場合には送信出力は比較 的高く、このため受信器におけるコストが低減される。 従属請求項に記載の構成によって主請求項記載の方法の有利な改良実施形態が 可能である。 とりわけ簡単な復号化は元の位相を算出するために位相成分の重み付け加算を 使用する。この方法は信号雑音比に比例して位相成分を重み付けすることによっ て最適化される。位相成分の重み付けを位相成分の出力に対する信号の全出力の 比に比例して選択すると、場合によってはより良好である。重み付けを実施せず に全ての重み付け係数を１に設定すると、とりわけ簡単な加算ができる。 復号化の改良は次のことによって達成される。すな わち、それぞれ部分的な復号化に対して、最大の重み付けを有する位相成分を選 択することによって達成される。符号シンボルの絶対値を所定の閾値と比較する ことにより無視できる符号シンボルを決定することによって、計算処理回数に関 する簡略化が得られる。 図面 本発明の実施例を図面に示し、以下の記述において詳しく説明する。図１はマ ルチキャリア送信器及び受信器の概略的な構造を示す。 実施例の記述 以下の例ではＯＦＤＭ技術により伝送されるマルチキャリア方式の送信信号を 考察する。デジタル無線放送信号の伝送のために使用される方法は、ディフェレ ンシャル４位相シフトキーイング（ＤＱＰＳＫ，Differential Quadrature Phas e Shift Keying）を使用する。位相自体ではなく、２つの前後する位相の差を伝 送するので、８個の可能なキャリア位相による位相差符号化が生じる。波高率、 つまりピーク出力と平均出力との比を低減するために、我々の例ではＫ＝４であ る独立した位相ψ_ν(i),ν=１,...，KがＮ＝８位相θ_μ(i),μ=１,２,...,Ｎに 時点ｉにおいてこの規則によって写像される： Ｍ段ＰＳＫ変調を基礎として使用し、これによって情報を搬送する位相は、ψ_ν (i)＝a_ν(i)２π/Ｍ，ａ_ν∈｛0,1...Ｍ−1｝,ν=１,...Ｋによって与えられ る。ただしここでａ_ν(i)は、log₂(Ｍ)バイナリ情報シンボルによって決定され る所属の信号点を示す。これによって、長さＫの情報語が長さＮの符号語に写像 される。従って、送信される符号語はｘ(i)＝(exp(θ₁(i)),exp(θ₂(i)),...,ex p(θ_N(i)))によって与えられる。受信される符号語は以下ではｙ(i)=(ρ₁(i)exp (φ₁(i)),ρ₂(i)exp(φ₂(i)),...，ρN(i)exp(φN(i)))によって記述される。た だしここで現実の（妨害された）伝送の場合は、付加的な振幅係数ρ_ν(i)∈Ｒ 及びφ_ν(i)≠θ_ν(i)によって特徴づけられる。 理想的な伝送（歪みのない伝送）の場合には送信される符号語はエラーなしに 受信される。すなわち、ｘ(i)＝ｙ(i)である。復号化の課題は情報を搬送する位 相ψ_ν(i)を再び得ることである。このために、受信 される複素符号シンボルｘ_ν(i)∈Ｃは使用せずに所属の位相（θ₁(i),θ₂(i),. .．θ_N(i))を使用する。この際、（１）の定数項πだけは波高率の低減に使用さ れ、従って復号化の前に相応の減算により除去される。 復号化は、公知の方法、例えばStiefelによる交換法によって連立方程式（１ ）を解くことに基づく。この場合、Ｎ個の方程式のうちのＫ個の方程式を使用す れば十分である。というのも、残りのＫ個の方程式は次のように他の方程式に線 形に依存するからであり、すなわち、これらは理想的な伝送の場合には付加的な 情報を供給しないからである： 結果的に得られる復号化規則は以下の通りである： 又は （３）における位相差に対して（２）及び（１）から線形依存性によってさら に以下の恒等式が得られる： 現実の（妨害された）伝送の場合には、受信される位相は送信された位相から 偏差する。つまり、φ_ν(i)≠θ_ν(i)である。これは、恒等式（２）乃至は（４ ）がもはや与えられないこと、すなわち理想的な場合には線形に依存する位相が 付加的な情報（ダイバーシティ効果）を含むことを暗示している。これらの付加 的な情報はコンプリメンタリ符号の復号化の最適化に使用される。復号化規則（ ３）を（４）との関連で考察すると、個々の部分成分（位相差）の相応の結合に よって受信された位相の復号化のための多数の可能な規則が得られる。 公知のアンテナダイバーシティ法のように、復号化のための以下のストラテジ が適用できる。すなわち： Maximumratio combiningは部分成分の重み付け加算 であり、この重み付けは個々の部分成分の信号対雑音比（Ｓ/Ｎ比）に比例して 行われる。Ｓ/Ｎ比の代わりに、全ての部分成分の全出力と個々の成分の出力と の関係を使用することもできる。 ただし Equal-gain combininｇは部分成分の重み付け加算であり、重み付け係数は全 ての部分成分に対して１であ る。 Selective combining：最大Ｓ/Ｎ比を有する部分成分を選択し、実際にはこの Ｓ/Ｎ比ではなくて絶対値を使用する。受信された冗長な符号シンボルｙ_ν(i)の 選択を任意に行うことはできず、少なくとも１つの部分成分が情報位相ψ_ν(i) を再生するための個々の規則毎に存在しなくてはならないことが保障されなくて はならない。このために次のストラテジが考えられる： 各部分復号化規則に対して最大重みα_νμ(i)乃至はα_ν(i)を有する部分成分 が選択される。この際、簡略化して積ρ_ν ²(i)ρ_μ ²(i)＝｜ｙ_ν(i)ｙ_μ ^*(i)｜² ,ν≠μ乃至はρ_ν ²(i)＝｜ｙ_ν(i)｜²が考察される。ただしここでｙ^*はｙの複 素共役値である。 Scanning diversity：所定の閾値よりも大きな絶対値を有する部分成分が選択 される。この部分成分はこの部分成分の絶対値がこの閾値を下回るまで使用され る。この場合には、この選択条件を満たす新しい部分成分が決定される。無視で きるコードシンボルを探索 によって選択するのではなくコードシンボルの絶対値を所定の閾値と比較するこ とによって選択することより、計算処理回数に関する簡略化が得られる。識別さ れたサブセットはこの条件がもはや満たされなくなるまで復号化において保持さ れる。 （６）及び（７）は位相成分に関する平均化処理であるので、位相の不確定性 ゆえに正確な結果を得るために付加的な手段を実施しなければならない。 上記の復号化規則のインプリメンテーションは例えば適当なデジタルシグナル プロセッサ（ＤＳＰ）によって行われる。 図１はＯＦＤＭ送信器及びＯＦＤＭ受信器の簡略化されたブロック線図を示す 。情報シンボルａが並列/直列変換器１に到達し、そこからＭ段位相シフトキー イングＰＳＫ変調器２に到達する。これによって入力シンボルａから位相ψで変 調されている信号が得られる。ブロックエンコーダ３でコンプリメンタリマルチ フェーズ符号が信号に施される。このブロックエンコーダはＫ個の独立した位相 をＮ個の位相に写像し、符号レートはＲ＝Ｋ＋Ｎである。この実現は例えば非シ ステマティックブロック符号の場合のように行列乗算によって行われる。直交座 標において長さＮの複素信号系列ｘが成立する。高速逆フーリエ変換器ＩＦＦＴ ４は送信信号５を処理する。受信ユニットでは送信信号５が受信され、高速フー リエ変換器ＦＦＴ６を介し て変換される。ユニット７で直交座標ｙから極座標への変換が、すなわち位相の 回復が行われる。ブロックデコーダ８でこの信号が復号化規則に従って処理され る。判定器９では量子化によって復号化された位相から情報シンボルa(i)が回復 され、この信号は続いて再び並列/直列変換される１０。これによって再構成さ

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１２月１４日（１９９８．１２．１４） 【補正内容】 明細書 コンプリメンタリ符号の復号化のための方法 従来技術 本発明は、主請求項の上位概念記載のコンプリメンタリ符号によって符号化さ れるマルチキャリア伝送方式（ＯＦＤＭ）の信号の復号化のための方法に関する 。このような方法は刊行物“Minimisation of the Peak-to-Mean Envelope Powe r Ration of Multicarrier Transmission Schemes by Block Coding”,T.A.Wilk inson,A.E.Jones,Proc.IEEE Vehicular Technology Conference p.825-829,1995 から公知である。 例えばデジタル無線放送に使用される直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）から公 知であるようにマルチキャリア伝送方式における送信信号は非定包絡線を有する 。例えば送信信号の包絡線のガウス形分布のために、高いレベルに対する送信段 及び受信段を構成しなくてはならない。包絡線の変動はいわゆる波高率（crestf actor）、つまりピーク出力と平均出力との比によって記述される。信号の非線 形歪みを回避するために、ＯＦＤＭ伝送においては低い効率を有する線形送信増 幅器を使用する。 上記の刊行物から信号の波高率をコンプリメンタリ符号によって明らかに低減 できることが公知である。 “Synthesis of Power Efficient Multitone Signals with Flat Amplitude S pectrum” ,B.M Popovic,Proceedings of Eusipco-90,Fifth European Signal P rocessing Conference,Volume 1,18.-21.9.1990,p.489〜492からマルチキャリア 信号伝送のためにゴーレイシーケンス（Golay Sequenz）から成るコンプリメン タリマルチフェーズ符号を使用することが公知である。これによって同様に低い 波高率が得られる。 本発明の利点 主請求項の特徴部分に記載の構成を有する復号化のための本発明の方法は、符 号化された信号の位相を評価し元の信号の位相の計算のために使用するという規 則を有する。位相の計算及び復号化、すなわち「極座標」の計算及び復号化によ って、少ない計算処理しか必要としない簡単な解決法が得られる。この復号化方 法は高いパフォーマンスで動作し、インプリメンテーションコストも相応に小さ い。 さらに復号化のために比較的小さい増幅が必要とされることは有利である。こ れは、波高率の低減のために送信増幅器が比較的高いレベルで制御され、これが 効率を高めるからである。従って、送信器が同一構造の場合には送信出力は比較 的高く、このため受信器におけるコストが低減される。 従属請求項に記載の構成によって主請求項記載の方 法の有利な改良実施形態が可能である。 この方法は信号対雑音比に比例して位相成分を重み付けすることによって最適 化される。位相成分の重み付けを位相成分の出力に対する信号の全出力の比に比 例して選択すると場合によってはより良好である。重み付けを実施せずに全ての 重み付け係数を１に設定すると、とりわけ簡単な加算ができる。 復号化の改良は次のことによって達成される。すな 請求の範囲 １．マルチキャリア伝送方式（ＯＦＤＭ）の信号の復号化のための方法であって 、 送信される情報（ａ_i）をコンプリメンタリマルチフェーズ符号によって符 号化し送信する、マルチキャリア伝送方式（ＯＦＤＭ）の信号の復号化のための 方法において、 符号化されている受信信号（５）の位相（φ_i）を評価し、 さらにこれらの位相（φ_i）から、得られる符号化されていない前記情報（ ａ_i）の位相（ψ_i）を計算し、得られる符号化されていない前記情報の位相（ψ_i ）を符号化されている前記受信信号の位相（φ_i)の重み付け加算によって線形 関係において算出することを特徴とする、マルチキャリア伝送方式（ＯＦＤＭ） の信号の復号化のための方法。 ２．符号化されている受信信号の位相（φ_i）の重み付けを、前記符号化されて いる受信信号の位相の信号/雑音比に比例して行うことを特徴とする請求項１記 載の信号の復号化のための方法。 ３．符号化されている受信信号の位相（φ_i）の重み付けを、前記符号化されて いる受信信号の位相の出力に対する信号の全出力の比率に比例して行うことを特 徴とする請求項１又は２記載の信号の復号化の ための方法。 ４．重み付け係数は符号化されている受信信号の全ての位相（φ_i）に対して１ であることを特徴とする請求項１又は２記載の信号の復号化のための方法。 ５．最大の信号/雑音比を有する位相差を、得られる符号化されていない情報の 位相（ψ_i）の計算のために使用することを特徴とする請求項１記載の信号の復 号化のための方法。 ６．位相差の絶対値が所定の閾値を上回る場合に、この位相差を、得られる符号 化されていない情報の位相（ψ_i）の計算のために使用することことを特徴とす る請求項１記載の信号の復号化のための方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．マルチキャリア伝送方式（ＯＦＤＭ）の信号の復号化のための方法であって 、 送信される情報（ａ_i）はコンプリメンタリマルチフェーズ符号によって符 号化されて送信される、マルチキャリア伝送方式（ＯＦＤＭ）の信号の復号化の ための方法において、 符号化された受信信号（５）の位相（φ_i）が評価され、 さらにこれらの位相（φ_i）から、得られる符号化されていない前記情報（ ａ_i）の位相（ψ_i）が計算されることを特徴とする、マルチキャリア伝送方式（ ＯＦＤＭ）の信号の復号化のための方法。 ２．位相（ψ_i）は位相成分（φ_i）の重み付け加算によって線形関係において算 出されることを特徴とする請求項１記載の信号の復号化のための方法。 ３．位相成分（φ_i）の重み付けは、該位相成分の信号/雑音比に比例して行われ ることを特徴とする請求項１又は２記載の信号の復号化のための方法。 ４．位相成分（φ_i）の重み付けは、該位相成分の出力に対する信号の全出力の 比率に比例して行われることを特徴とする請求項１又は２記載の信号の復号化の ための方法。 ５．重み付け係数は全ての位相成分（φ_i）に対して １であることを特徴とする請求項１又は２記載の信号の復号化のための方法。 ６．最大の信号/雑音比を有する位相差は位相（ψ_i）の計算のために使用される ことを特徴とする請求項１又は２記載の信号の復号化のための方法。 ７．位相差の絶対値が所定の閾値を上回る場合に、この位相差が位相（ψ_i）の 計算のために使用されることを特徴とする請求項１又は２記載の信号の復号化の ための方法。