JP2001514457A - デジタル伝送システムにおける伝送チャネルでのデータ伝送のための方法 - Google Patents

デジタル伝送システムにおける伝送チャネルでのデータ伝送のための方法

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Abstract

(57)【要約】 デジタル伝送システムにおける伝送チャネルでのデータ伝送のための方法において、チャネル符号化のために送信側ではターボ符号器においてターボ符号化が実施され、受信側ではターボ復号器においてターボ復号化が軟判定出力信号によって実施される。サービス品質の改善のために、サービス品質は、ターボ復号器における軟出力出力信号の分散から決定され、符号化率は、予め設定されるサービス品質が得られるようにパンクチャリングの適合によって調整される。選択的に復号化の反復回数はサービス品質に依存して調整される。受信側でＭＡＰシンボル推定器が使用される場合には、ターボ復号器の軟判定出力信号の分散σ2が決定され、この分散σ2からビット誤り率がサービス品質に対する尺度として計算される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、デジタル伝送システムにおける伝送チャネルでのデータ伝送のため
の方法に関し、この方法においてはチャネル符号化のために送信側ではターボ符
号器においてターボ符号化が実施され、受信側ではターボ復号器においてターボ
復号化が軟判定出力信号によって実施される。
【０００２】 P.Jung,“Comparison of Turbo-Code Decoders Applied to Short Frame Tran
smission Systems”,IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol
ume 14 (1996) p.530~537 ではデジタル伝送システムに対するターボ符号の適用
が研究されており、伝送区間におけるターボ符号のための符号器も復号器も研究
されている。ターボ符号の復号化は軟入力/軟出力復号器（soft-input/soft-out
put-decoder）の使用に基づく。この軟入力/軟出力復号器は、ＭＡＰ（Maximum
a-posteriori）シンボル推定器又はＭＡＰシーケンス推定器、例えば a-priori-
Soft-Output-Viterbi-Algorithm（APRI-SOVA）を有する推定器を使用することに
よって実現できる。この刊行物では、４つの異なる復号装置及び所定の誤り率を
処理するこれら４つの異なる復号装置の能力が記述されている。さらに、この復
号器の性能（パフォーマンス）が様々な適用例において研究されている。ターボ
符号及びこのターボ符号の反復復号化はパケットエラーに対する有効な手段であ
ることが見いだされた。
【０００３】 ICC '95,Seattle,Washington,June 18-22,1995,“Turbo Codes for BCS Appli
cations”,D.Divsalar and F.Pollara では、いわゆるシャノン限界の近傍にま で誤り訂正を到達させるためにターボ符号が提案されている。このために、比較
的簡単なコンポーネント符号及び大きなインターリーバが使用しなければならな
い。この刊行物では多重符号によって符号器でターボ符号が発生され、適当な復
号器において復号化される。ターボ符号は Berrou et al によって１９９３年に
導入された（C.Berrou, A.Glavieux and P.Thitimayshima, “Near Shannon lim
it area correction coding:Turbo codes”Proc.1993 IEEE International conf
erence on communications, p.1064-1070を参照）。この方法によって一方で非 常に良好な誤り訂正が実現される。
【０００４】 ETT European Transactions on Telecommunications, Vol.6,No.5,September-
October 1995,“Iterative Correction of Intersymbol Interference: Turbo-E
qualization”,Catherine Douilard et al. からいわゆるターボ等化が周知であ
る。このターボ等化によって、畳み込み符号によって保護されるデジタル伝送シ
ステムにおけるシンボル間干渉の不利な効果が除去される。受信側は２つの連続
する軟出力判定を行う。この軟出力判定はシンプル検出器及びチャネル復号器に
よって反復プロセスを介して実施される。各反復における検出器及び復号器から
の外部情報がターボ復号化の場合のように次の反復において使用される。このタ
ーボ等化によってマルチパスチャネルにおけるシンボル間干渉が克服できること
が示された。
【０００５】 将来の伝送システム、例えば欧州ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunica
tions System）は柔軟に２Mbit/sまでのキャリアデータレートを有する多数の共
存するキャリアサービスのサポートを必要とし、できるだけ最良のスペクトル効
率が求められる。ＡＣＴＳ（Advanced Communications Technologies and Servi
ces）Project AC090 FRAMES（Future Radio Wideband Multiple Access Systems
）では、ＭＡ（Multiple Access）スキームが開発され、このＭＡ（Multiple Ac
cess）スキームはFRAMES Multiple Access（ＦＭＡ）と呼ばれ、これはＵＭＴＳ
の要求を満たす。使用分野、キャリアサービス及び様々なシナリオの広い領域を
含む第３世代の伝送システムとして、ＦＭＡはＵＭＴＳ無線通信インターフェー
ススタンダードの現在及び将来の発展を担わなくてはならない。ＦＭＡは２つの
動作方式を含む。すなわち、拡散及びＧＰＳ（Global System for Mobile Commu
niactions）との互換性を伴う及び伴わないＷＢ-ＴＤＭＡ（Wideband Time Divi
sion Multiple Access）とＷＢ-ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple A
ccess）とを含む。ここでは基本的にＦＭＡによるシステムを考察するが、多重 アクセス方法、例えばＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access）又はＭ
Ｃ-ＣＤＭＡ（Multicarrier-CDMA）又は上記の伝送システムの組み合わせによる
他の伝送システムも含めることができる。
【０００６】 ターボ符号の高い性能に関しては、このターボ符号をデジタル伝送システムに
おいて使用することが望ましい。しかし、例えばＦＭＡにおける多様な要求は、
このようなターボ符号の使用に際して次のことに注意することを要求する。すな
わち、ターボ符号の可能性をフルに利用してデータ伝送が行われることに注意す
べきである。
【０００７】 本発明の課題は、可変的なチャネル品質の場合でも又はサービス品質に対する
要求が変化する場合でも予め設定されるサービス品質において伝送チャネルのサ
ービス品質を保持すること乃至はこのサービス品質をできる限り改善することで
ある。
【０００８】 本発明では、このために、冒頭に挙げた方法は、サービス品質の改善のために
、サービス品質はターボ復号器における軟出力出力信号の分散から決定され、さ
らに符号化率は、予め設定されるサービス品質が得られるようにパンクチャリン
グの適合によって調整されることを特徴とする。
【０００９】 本発明の方法では、符号化率はアダプティブにターボ符号器の出力側における
パンクチャリングの適合によって調整される。符号化率を高めること、すなわち
、より多くの情報をパンクチャすることは、この場合、伝送チャネルの所与の品
質において復号化の結果を劣化させる。これは、ビット誤り率ＢＥＲが上昇する
ことを意味する。本発明では受信側で伝送チャネルにおいて達成されるサービス
品質を分散を用いて識別することができる。サービス品質が通常ユーザによって
要求されるサービス（音声、データ）によって決定される特定の制限の下又は上
にある場合、符号化率は送信側においてリターンチャネルを介してアダプティブ
に適合される。このためには後で詳細に記述される測定曲線が使用される。この
方法の利点は、、チャネルにアダプティブに適合される符号化率にある。これに
よって伝送チャネルにおいて要求されるサービスに対して常に可能な最大限の有
効情報が伝送される。というのも、誤り訂正のために必要とされる符号化は必要
最小限の程度に低減されるからである。符号化率のアダプティブな適合はその他
にＲＣＰＴＣにおいても、この符号のパンクチャリングは当業者にとって自明な
ものではないにもかかわらず、可能である。
【００１０】 サービス品質（Quality of Service）の概念は次のように解釈される。様々な
サービスに対して所定のＱｏＳ規準（ＱｏＳ＝Quality of Service、サービス品
質）が当てはまる。そして、様々なキャリアサービスに対するＱｏＳ規準の定義
がＦＲＡＭＥＳの枠内で練り上げられた。ＱｏＳ規準の重要な構成要素はキャリ
アデータレートＲである。このＱｏＳ規準は最大許容誤り率Ｐb G又は最大故障確
率Ｐout Gに結びついたパケット損失率Ｐl Gも含む。電力中継サービスの場合、確
率Ｐ{Ｐb＞Ｐb G}、すなわち瞬時のビット誤り率ＰbがＰb Gを上回る確率はＰout G よりも大きくなってはならない。つまり、 Ｐｒ{Ｐb＞Ｐb G}＜Ｐout G である。音声伝送の場合、Ｐb Gは１０-3に等しく、Ｐout Gは０.０５に等しい。 パケットサービスの場合、瞬時のパケット損失率Ｐlに対して類似の条件が成り 立つ： Ｐｒ{Ｐl＞Ｐl G}＜Ｐout G Ｐｒに関する規準の他にもＱｏＳ規準の枠内にはさらに別の条件がある。しかし
、ここでは主にＱｏＳパラメータＰb G、Ｐl G及びＰout Gを考察する。これらＱｏ
ＳパラメータＰb G、Ｐl G及びＰout Gは直接的に誤り訂正符号（ＥＣＣ）の選択に
関係する。ＥＣＣにおいては多重接続方法、変調及びパケットパラメータが基本
的に符号化率Ｒeを決定する。言い換えれば、符号化率Ｒeは、所定のサービスに
対するＱｏＳ規準が満たされているか否かという問いに直接的に関連を有するの
である。
【００１１】 受信側で軟入力/軟出力シンボル推定器又は軟入力/軟出力シーケンス推定器が
使用される方法において、ターボ復号器の軟判定出力信号の分散σ2からサービ ス品質が決定され、有利にはこの分散σ2からビット誤り率がサービス品質に対 する尺度として計算されると有利である。
【００１２】 受信側でＭＡＰシンボル推定器又はＭＡＰシーケンス推定器が使用される方法
において、サービス品質がターボ復号器の軟判定出力信号の分散σ2 LLRから決定
されると有利である。
【００１３】 受信側でシーケンス推定のためにビタビアルゴリズムが使用される方法におい
て、サービス品質がターボ復号器の軟判定出力信号の分散σ2 VITから決定される
と有利である。
【００１４】 本発明の方法はＭＡＰ推定器においてもビタビアルゴリズムによる推定の場合
にも使用できるので、実用的にはシンボル推定及びシーケンス推定のための最も
重要な方法に関して制限が存在しない。これは、以下の特定の記述においてＭＡ
Ｐ推定器との関連においてのみ言及がなされる場合でも当てはまる。
【００１５】 有利な実施形態によれば、本発明の方法は、パンクチャリングのために、いわ
ゆるBerrouのパンクチャリングを使用し、このBerrouのパンクチャリングにおい
ては非組織情報だけがパンクチャされることを特徴とする。このタイプのパンク
チャリングは信号/雑音比の比較的低い値において有利である。
【００１６】 有利な実施形態によれば、本発明の方法は、パンクチャリングのために、いわ
ゆるＵＫＬパンクチャリングを使用し、このＵＫＬパンクチャリングにおいては
組織情報も非組織情報もパンクチャされることを特徴とする。このタイプのパン
クチャリングは信号/雑音比の比較的高い値において、従ってビット誤り率＜１ ０-4において有利である。
【００１７】 有利な実施形態によれば、本発明の方法は、サービス品質が予め設定されたサ
ービス品質より上にある場合に、符号化率が高められ、さらに、サービス品質が
予め設定されたサービス品質より下にある場合に、符号化率が低められることを
特徴とする。これによって、チャネル容量の可能な限り最高の利用が可能になる
。というのも、チャネル容量が比較的良好な場合には、比較的少ない冗長ビット
を伝送すればよいからである。
【００１８】 有利な実施形態によれば、本発明の方法は、符号化率の上昇乃至は低減は１/２ と１との間のステップで、レートコンパチブルな符号化率の集合、例えば１/３ 、１/２、２/３、３/４の内部で実施されることを特徴とする。
【００１９】 上記課題の解決のために、冒頭に挙げたタイプのデータ伝送のための本発明の
方法は、サービス品質の改善のために、サービス品質は、ターボ復号器における
軟出力出力信号の分散から決定され、復号化の反復回数はサービス品質に依存し
て調整されることを特徴とする。この場合、サービス品質の改善のために他の変
形実施形態が利用され、これは符号化率によるサービス品質の制御の利用に対し
て付加的に又は代替的に行われる。
【００２０】 有利な実施形態によれば、上記の本発明の方法は、復号化の反復回数はこの反
復回数に結びついた時間遅延及び復号化結果の改善を考慮することによって最適
化されることを特徴とする。
【００２１】 本発明の実施例を次に図面に基づいて記述する。
【００２２】 図１は、ターボ符号器のブロック線図である。
【００２３】 図２は、図１のターボ符号器において使用されるようなＲＳＣ符号器のブロッ
ク線図である。
【００２４】 図３は、ターボ復号器のブロック線図である。
【００２５】 図４は、ターボ復号化の反復回数に依存するＡＷＧＮチャネルにおけるＲＣＰ
ＴＣの性能を示す線図である。
【００２６】 図５は、ターボ復号化の様々な反復回数におけるレイリーチャネルにおけるＲ
ＣＰＴＣの性能を示す線図である。
【００２７】 図６は、様々な符号化率に依存するＡＷＧＮチャネルにおけるＲＣＰＴＣの性
能を示す線図である。
【００２８】 図７は、様々な符号化率に依存するレイリーチャネルにおけるＲＣＰＴＣの性
能を示す線図である。
【００２９】 図８は、様々な符号化率に対するＡＷＧＮチャネルにおけるＲＣＰＴＣの性能
を示す線図である。
【００３０】 図９は、様々な符号化率に対するレイリーチャネルにおけるＲＣＰＴＣの性能
を示す線図である。
【００３１】 図１０は、ビット誤り率ＢＥＲと第２の復号器の出力側における分散σ2 LLRと
の間の関係を示す線図である。
【００３２】 図１１は、誤って乃至は正確に復号化されたパケットにおける信号/雑音比と 分散σ2 LLRとの関係を示す線図である。
【００３３】 ハードウェアの経済的な使用の観点からＥＣＣ回路はできるだけ幅広く使用可
能であるべきであり、他方でＥＣＣコンフィグレーションはソフトウェア制御に
よって高いフレキシビリティを許容するべきである。ここで使用されるＲＣＰＴ
Ｃ（Rate Compatibile Punctured Turbo Code）はこれを可能にする。というの も、このＲＣＰＴＣは必要なフレキシビリティを有するからである。このＲＣＰ
ＴＣは図１に示されているターボ符号器２によって発生される。このターボ符号
器２は例えば３と５との間の小さな拘束長を有するＮe＝２バイナリ再帰的組織 畳み込み符号器４、６（ＲＳＣ）を有する。これらの再帰的組織畳み込み符号器
４、６（ＲＳＣ）はターボインターリーバ８を使用して並列に接続されている。
入力シーケンスｕは符号器４（ＲＳＣ、符号１）に供給され、さらにターボ符号
インターリーバ８を介して符号器６（ＲＳＣ、符号２）に供給され、ならびにパ
ンクチャリング/マルチプレクサ装置１０に供給される。このパンクチャリング/
マルチプレクサ装置は符号器４からのさらに別の入力Ｃ１及び符号器６からのさ
らに別の入力Ｃ２を得る。このパンクチャリング/マルチプレクサ装置１０の出 力は出力シーケンスｂである。
【００３４】 ターボ符号器２においては、最小符号化率Ｒc,minは１/（Ｎe+1）＝１/３に等
しい。この最小符号化率Ｒc,minは、付加的なＲＳＣ符号器を使用することによ ってさらに低減できる。
【００３５】 有限の持続時間を有するバイナリ入力シーケンスｕは符号器４に入力され、こ
の符号器４の出力側においてｕと同一の有限持続時間を有する冗長シーケンスＣ
1を生じる。インターリービングの後のシーケンスｕであるシーケンスｕIは符号
器６に供給される。この符号器６における符号化は冗長シーケンスＣ2を生じる 。これらの冗長シーケンスＣ1及びＣ2及びシーケンスｕは、出力シーケンスｂを
形成するためにパンクチャされ多重化される。ターボ符号器は組織符号器であり
、ｕはｂに含まれる組織情報の基礎である。
【００３６】 符号器４及び６に対して使用されるようなＲＳＣ符号器が図２において符号器
４の例により図示されている。この符号器４の入力側にはシーケンスｕが組織情
報として供給される。このシーケンスｕは加算素子１２を介して遅延段１４及び
さらに別の加算素子１６に到達する。遅延段１４の出力信号は第２の遅延段１８
及び加算素子１２に到達する。第２の遅延段１８の出力信号は加算素子１２及び
加算段１６に到達する。この加算段の出力が冗長シーケンスＣ1である。
【００３７】 この符号器の選択の際にはハードウェアコストが重要な意味を持つ。このハー
ドウェアコストはできるだけ低く抑えなければならない。この理由からＦＲＡＭ
ＥＳの枠内で使用するためのこれら２つのＲＳＣ符号器は同一であり、拘束長３
を有する。これらのＲＳＣ符号器は４つの状態しか持たないにもかかわらず、こ
れらのＲＳＣ符号器は信号/雑音比Ｅb/Ｎ0の低い値において良好な性能を示す。
従って、これらの符号器によるＲＣＰＴＣの性能は低い信号/雑音比において有 利である。
【００３８】 ターボ符号器２の出力シーケンスｂは伝送チャネル及び復調器を介してターボ
復号器２２（図３）に到達する。このターボ復号器２２はＲＳＣ符号器２４及び
第２のＲＳＣ復号器２６を有する。復号器２４の出力側と復号器２６の入力側と
の間にはターボ符号インターリーバ２８が設けられている。復号器２６の出力側
と復号器２４の入力側との間にはターボ符号デインターリーバ３０が設けられて
いる。復号器２４、２６は軟入力/軟出力（Soft-Input/Soft-Output）復号器で ある。
【００３９】 復調器（図示せず）はｕの中に含まれている組織情報ｕnの推定値ｘnならびに
符号器４乃至は６によって発生された伝送冗長ビットの推定値ｙ1,n及びｙ2,nを
供給する。両方の復号器２４、２６はチャネル状態情報（ＣＳＩ＝Channel Stat
e Information）を必要とする。このチャネル状態情報は瞬時の信号振幅及び雑 音分散から成る。復号器２４、２６の各々は組織情報、冗長性及び事前（a-prio
ri）情報Ｌe1,n及びＬe2,nをこのＣＳＩの処理によって処理し、これによって外
部情報Ｌe2,n及びＬe1,nが発生され、これらの外部情報Ｌe2,n及びＬe1,nは次い
で後続の復号器における事前知識として使用される。この復号化は反復的であり
、この復号化の結果は反復毎に改善される。しかし、この改善の程度は次第に反
復を重ねることによって減少する。一定の回数の反復の後で、このターボ復号器
２２の出力信号は、このような伝送システムにおいて通常設けられているような
検出器（図示せず）に供給される。
【００４０】 ＲＣＰＴＣの使用を既存のサービス要求に適合させるために、ＲＳＣ符号器を
適合させることが考えられる。しかし、このことはハードウェアコストに関して
望ましくない超過負荷をもたらすことになる。インターリーバサイズを特定のサ
ービスに適合することはそれ自体周知であり、ＲＣＰＴＣの使用の場合にはこの
ＲＣＰＴＣのフレキシビリティのために問題が生じる。
【００４１】 さらに、符号化の全体的な複雑さを考慮することによって復号化の際の反復回
数がＱｏＳ規準に相応して調整される。ターボ符号のこの特性を利用するための
２つの方法が受信側において存在する。予め設定されるＱｏＳ規準に対して、反
復回数は信号/雑音比Ｅb/Ｎ0の上昇とともに増加させることができる。これはと
りわけフェージングチャネル、例えば伝送チャネルにおいて有利である。他方で
、反復回数をＱｏＳ規準の時間的な変化とともに変化させることができる。復号
化の反復回数の調整可能性はターボ符号、とりわけＲＣＰＴＣを使用する場合に
のみ存在する。
【００４２】 ＲＣＰＴＣを有するシステムの性能を改善するもう１つの方法は、パンクチャ
リングを調整することであり、この結果、可変的な符号化率Ｒc,min≦Ｒc≦Ｒc, max を有するＲＣＰＴＣが提供される。これによって、ターボ符号インターリー バ及びＲＳＣ符号器を変化させることなしに符号化特性を変化させることができ
る。
【００４３】 パンクチャリングに対して原理的にはシーケンスｕ、Ｃ1及びＣ2が使用される
。これらのシーケンスのうちの２つがパンクチャリングによって完全に抑圧され
る場合、最大符号化率Ｒc,max＝１が仮定される。この場合、符号化特性は、こ れらのシーケンスのうちのどれがパンクチャされるかに依存する。例えば冗長シ
ーケンスＣ1及びＣ2が完全にパンクチャされ、シーケンスｕだけが変化されずに
通過する場合には、ＥＣＣが得られず、タイムダイバーシティ利得がフェージン
グチャネルにおける受信側において達成できない。この場合、ターボ復号器は簡
単な閾値検出器になり下がる。
【００４４】 冗長シーケンスＣ1又はＣ2がパンクチャリングによって完全に抑圧され、シー
ケンスｕとともに残りの１つの冗長シーケンスだけが通過する場合、ターボ符号
器は従来のＲＳＣ符号器になる。ターボ復号器は反復の半分を実施するために実
現されたＲＳＣ復号器になり下がる。外部情報に基づく事前知識はこの場合存在
しない。符号化率Ｒcは１/２と１との間でＱｏＳ規準に応じて変化されうる。Ｎ e ＝２が成り立つので、このＲＳＣ符号器は２つの異なる符号に基づくことがで き、ＱｏＳ規準及び符号化の複雑さは、所定の冗長シーケンスＣ1又はＣ2が符号
化率Ｒcの変化なしに抑圧されることによって、変化しうる。
【００４５】 しかし、上述の可能性は、ターボ符号動作を妨げる。このターボ符号動作は、
両方の冗長シーケンスＣ1及びＣ2のビットが伝送されかつ次式が当てはまる場合
にのみ使用される： ｕn ＃ ｕ1,n ただしここでｕn及びｕ1,nはｕ乃至はｕ1に含まれている。この場合、 Ｒc,min≦Ｒc＜１ が成り立つ。
【００４６】 最小符号化率Ｒc,min＝１/（Ｎe＋１）は、パンクチャリングが実施されない 場合に実現される。この場合には、ＱｏＳ規準及び伝送チャネル状態に応じて従
来のＲＳＣ復号化又はターボ復号化のいずれかが実現され、これら両方のファク
タは伝送アプリケーションにおいて時間的に変化する。
【００４７】 真のターボ符号動作において次のような変形実施形態が可能である。シーケン
スｕはパンクチャされず、冗長シーケンスＣ1及びＣ2が部分的にパンクチャされ
る。この場合、ＲＳＣ符号として又はターボ符号としての動作が可能であり、復
号化の反復回数は調整可能であり、さらに符号化率は１/３と１との間である。 このタイプのパンクチャリングはBerrouのパンクチャリングと呼ばれる。
【００４８】 代替的な方法は、シーケンスｕと冗長シーケンスＣ1及びＣ2とが部分的にパン
クチャされることである。この場合、ＲＳＣ符号による動作は不可能であり、た
だターボ符号による動作だけが可能である。復号化の反復回数は調整可能であり
、さらに符号化率は１/３と１との間である。このタイプのパンクチャリングは ＵＫＬパンクチャリング（ＵＫＬ＝University Kaiserslautern）と呼ばれる。 最後にパンクチャリングが行われないケースを考察する。この場合、ＲＳＣ符号
による及びターボ符号による動作が可能である。復号化の反復回数は調整可能で
あり、符号化率は１/３である。
【００４９】 ＲＣＰＴＣにおける有利な特徴は、符号化率Ｒcをアダプティブに変化させる 可能性に存する。ＡＲＱの際には符号化されたパケット全体を伝送する必要なし
に、必要な情報を伝送することができる。符号化率における差を埋め合わせる、
情報の付加的な部分の伝送で十分である。
【００５０】 ＲＣＰＴＣの場合の符号化の適合の方法が記述された後で、今やＲＣＰＴＣを
使用する際のシステムの性能に対するこれらの適合方法の作用をシミュレーショ
ンに基づいて記述する。
【００５１】 図４は、ＲＣＰＴＣの性能を線図によってＡＷＧＮチャネルを介する音声伝送
におけるビット誤り率ＢＥＲと信号/雑音比Ｅb/Ｎ0との関係において示している
。パケットサイズは１５０ビット、符号化率はほぼ１/３である。音声伝送に対 するキャリアデータレートは８kbit/sである。符号化なしの伝送は基準ラインと
して示されている。これらのシミュレーションのパラメータは復号化の反復回数
であり、この反復回数は１〜５まで変化する。第１の復号化の反復の後では、ビ
ット誤り率＜１０-3を達成するために必要な最小信号/雑音比はほぼ３.５ｄＢに
等しい。第２の復号化の反復の後では、ほぼ１.３ｄＢだけより低い最小信号/雑
音比が必要である。次の復号化の反復はさらに０.２ｄＢの利得を可能にする。 次の反復は０.１ｄＢより小さい利得を可能にする。５回の反復の後では、１０- 3 より小さいビット誤り率のために必要な最小信号/雑音比はほぼ１.８ｄＢに等 しい。従って、反復回数が増大するにつれて性能改善が小さくなることが明らか
である。比較すると、同一のビット誤り率＜１０-3を達成するために、拘束長９
を有する従来のＮＳＣ符号はほぼ１.９ｄＢを必要とする。従って、ＲＣＰＴＣ は１５０ビットほどの小さいパケットサイズの場合でさえも従来の符号よりも多
少性能が高い。
【００５２】 図５は線図においてＲＣＰＴＣの性能を示し、この線図ではキャリアデータレ
ート１４４kbits/s、パケットサイズ６７２ビット、符号化率ほぼ１/２及び完全
にインターリービングを受けるレイリーフェージングチャネルの狭帯域ＩＳＤＮ
におけるビット誤り率ＢＥＲと信号/雑音比Ｅb/Ｎ0との関係が示されている。シ
ミュレーションパラメータはここでも復号化の反復回数である。４回の反復の後
では、１０-3より小さいビット誤り率は最小信号/雑音比ほぼ３.８ｄＢを必要と
する。１０回の反復の後では、ほぼ３.４ｄＢを必要とするだけである。４回の 復号化の反復と類似の復号化の複雑さを有する従来のＮＳＣ符号は拘束長８を有
し、１.１ｄＢだけ高い信号/雑音比を必要とする。
【００５３】 図６〜９まではＲＣＰＴＣを使用した際の性能に対する線図を示しており、ビ
ット誤り率ＢＥＲ乃至はフレーム誤り率ＦＥＲと信号/雑音比Ｅb/Ｎ0との関係を
プロットしている。図６は、パケットサイズ６７２ビット、１０回の復号化の反
復及びＡＷＧＮチャネルの場合のビット誤り率と信号/雑音比との関係を示す。 図７は、パケットサイズ６７２ビット、１０回の復号化の反復及び完全にインタ
ーリービングを受けるレイリーフェージングチャネルの場合のビット誤り率と信
号/雑音比との関係を示す。図８は、パケットサイズ６７２ビット、１０回の復 号化の反復及びＡＷＧＮチャネルの場合のフレーム誤り率ＦＥＲと信号/雑音比 との関係を示す。図９は、パケットサイズ６７２ビット、１０回の復号化の反復
及び完全にインターリービングを受けるレイリーフェージングチャネルの場合の
フレーム誤り率と信号/雑音比との関係を示す。図６〜９までの線図において、 ２つの異なるパンクチャリング方法、すなわち前述のBerrouのパンクチャリング
及びＵＫＬパンクチャリングが適用される。Berrouのパンクチャリングは信号/ 雑音比の比較的低い値で比較的良好な性能を有し、他方でＵＫＬパンクチャリン
グは高い信号/雑音比において、すなわちビット誤り率＜１０-4において有利で あることが読み取れる。交差点は符号化率が大きくなると比較的低いビット誤り
率の方向に運動する。
【００５４】 図１０は、第２の復号器の出力側における対数尤度比（ＬＬＲ＝Log-Lileliho
od Ratio）の分散とビット誤り率との関係を示し、ＲＣＰＴＣ、パケットサイズ
３７２ビット、１０回の復号の反復及びＡＷＧＮチャネルが仮定される。この図
から符号化率はビット誤り率と分散σ2 LLRとの間の関係に影響を与えないことが
分かる。というのも、これら両方の変数は信号/雑音比Ｅb/Ｎ0に対する類似の依
存性を有するからである。従って、σ2 LLRが既知の場合には、ビット誤り率の推
定は容易に実施でき、この推定結果はアクションのための基礎として、例えば復
号化の反復回数の適合、又は伝送品質を改善するための又はＡＲＱの場合には誤
って符号化されたパケットの新たな送信の要求のための符号化率の適合のための
基礎として使用される。
【００５５】 最後に、図１１はパケットサイズ６００ビット、符号化率ほぼ５/９、１０回 の復号化の反復及びＡＷＧＮチャネルによるＲＣＰＴＣを使用する際の第２の復
号器の出力側における対数尤度比の分散σ2 LLRと信号/雑音比Ｅb/Ｎ0との関係を
示す。このＲＣＰＴＣは６４kbit/sキャリアサービスのために設計された。図１
１からは、分散σ2 LLRとパケットエラーの発生との間の依存関係に対して、図１
０の場合と類似の解釈が当てはまることが分かる。分散σ2 LLRは誤って復号化さ
れたパケットにおいて正確に復号化されたパケットの場合のσ2 LLRよりも常に大
きい。従って、ちょうど検査されたばかりのパケットの信号/雑音比Ｅb/Ｎ0と分
散σ2 LLRとが分かるならば、パケットエラーの確率と関連のある軟判定変数が容
易に発生され、制御目的に使用できる。
【００５６】 上記の記述は主にデジタル移動無線通信における本発明の適用に関連するにも
かかわらず、本発明はこれに限定されず、一般的にデジタル伝送システム、例え
ば電力ベースのシステム、光伝送システム（赤外線及びレーザ伝送システム）、
衛星通信システム、深宇宙伝送システム、指向性無線通信伝送システム及び無線
放送伝送システム（デジタルラジオ又はＴＶ）において上述の利点によって使用
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ターボ符号器のブロック線図である。
【図２】 図１のターボ符号器において使用されるようなＲＳＣ符号器のブロック線図で
ある。
【図３】 ターボ復号器のブロック線図である。
【図４】 ターボ復号化の反復回数に依存するＡＷＧＮチャネルにおけるＲＣＰＴＣの性
能を示す線図である。
【図５】 ターボ復号化の様々な反復回数におけるレイリーチャネルにおけるＲＣＰＴＣ
の性能を示す線図である。
【図６】 様々な符号化率に依存するＡＷＧＮチャネルにおけるＲＣＰＴＣの性能を示す
線図である。
【図７】 様々な符号化率に依存するレイリーチャネルにおけるＲＣＰＴＣの性能を示す
線図である。
【図８】 様々な符号化率に対するＡＷＧＮチャネルにおけるＲＣＰＴＣの性能を示す線
図である。
【図９】 様々な符号化率に対するレイリーチャネルにおけるＲＣＰＴＣの性能を示す線
図である。
【図１０】 ビット誤り率ＢＥＲと第２の復号器の出力側における分散σ2 LLRとの間の関係
を示す線図である。
【図１１】 誤って乃至は正確に復号化されたパケットにおける信号/雑音比と分散σ2 LLR との関係を示す線図である。
【符号の説明】
２ ターボ符号器 ４ ＲＳＣ符号１ ６ ＲＳＣ符号２ ８ ターボ符号インターリーバ １０ パンクチャリング/マルチプレクス装置 １２ 加算素子 １４ 遅延段 １６ 加算段 １８ 遅延段 ２２ ターボ復号器 ２４ ＲＳＣ復号器 ２６ ＲＳＣ復号器 ２８ ターボ符号インターリーバ ３０ ターボ符号デインターリーバ
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年２月２２日（２０００．２．２２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】 ターボ符号の高い性能に関しては、このターボ符号をデジタル伝送システムに
おいて使用することが望ましい。しかし、例えばＦＭＡにおける多様な要求は、
このようなターボ符号の使用に際して次のことに注意することを要求する。すな
わち、ターボ符号の可能性をフルに利用してデータ伝送が行われることに注意す
べきである。 M.Nasshan et al. 5th IEEE International Symposium on Personal, Indoor
and Mobile Radio Communications (PIMRC '94), an ICCC Regional Meeting on
Wireless Computer Networks /WCN), The Hague, The Netherlands,Vol.2,18.-
23.September 1994,p.524-528, M.Nasshan et al.ではチャネル符号化のための ターボ符号器及びターボ復号器の性能が代替的な符号器及び復号器と比較されて
いる。「対数尤度比」の分散が決定されることにより、ターボ復号器によってシ
ステムパフォーマンスに関する情報が得られることが示されている。 IEEE Transaction on Communications, New York, US, Vol.43, No.2/4, Part
2, Feb.1995, p.733-737; R.H.Deng et al にはタイプＩハイブリッドＡＲＱシ
ステムが記載されている。このシステムは自動的に符号化率をチャネルのビット
誤り率に適合させる。伝送のためにはパンクチャされた畳み込み符号が利用され
る。 ＥＰ-Ａ-０７５５１２２では伝送される多次元符号化された情報の反復的復号
器におけるアダプティブな終了規準が使用される。連続的な反復部分ステップの
重み付けされた判定における変化の尺度として相対エントロピー、相対エントロ
ピーの近似又はこれに類似のパラメータが使用される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── 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 1/00 Ｈ０４Ｌ 1/00 Ｅ 1/20 1/20 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＵ ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＪＰ，ＫＲ， ＭＸ，ＮＯ，ＰＬ，ＲＵ，ＵＡ，ＵＳ，ＶＮ (72)発明者 ペーター ユング ドイツ連邦共和国 オッターベルク イム ラーベンタール 28 (72)発明者 フリートベルト ベーレンス ドイツ連邦共和国 カイザースラウテルン ケルテンヴェーク 67 Ｆターム(参考） 5J065 AA01 AB01 AC02 AD10 AF02 AG06 AH02 AH04 AH21 5K014 AA02 BA11 FA11 FA16 GA02

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 デジタル伝送システムにおける伝送チャネルでのデータ伝送
    のための方法であって、 該方法では、チャネル符号化のために送信側ではターボ符号器においてターボ
    符号化が実施され、受信側ではターボ復号器においてターボ復号化が軟判定出力
    信号によって実施される、デジタル伝送システムにおける伝送チャネルでのデー
    タ伝送のための方法において、 サービス品質の改善のために、 サービス品質は、前記ターボ復号器における軟出力出力信号の分散から決定さ
    れ、 符号化率は、予め設定されるサービス品質が得られるようにパンクチャリング
    の適合によって調整されることを特徴とする、デジタル伝送システムにおける伝
    送チャネルでのデータ伝送のための方法。
  2. 【請求項２】 受信側で軟入力/軟出力シンボル推定器又は軟入力/軟出力シ
    ーケンス推定器が使用される請求項１記載の方法において、 ターボ復号器の軟判定出力信号の分散σ2からサービス品質が決定されること を特徴とする、受信側で軟入力/軟出力シンボル推定器又は軟入力/軟出力シーケ
    ンス推定器が使用される請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 分散σ2からビット誤り率がサービス品質に対する尺度とし て計算されることを特徴とする請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 受信側でＭＡＰシンボル推定器又はＭＡＰシーケンス推定器
    が使用される請求項２記載の方法において、 サービス品質がターボ復号器の軟判定出力信号の分散σ2 LLRから決定されるこ
    とを特徴とする、受信側でＭＡＰシンボル推定器又はＭＡＰシーケンス推定器が
    使用される請求項２記載の方法。
  5. 【請求項５】 受信側でシーケンス推定のためにビタビアルゴリズムが使用
    される請求項２記載の方法において、 サービス品質がターボ復号器の軟判定出力信号の分散σ2 VITから決定されるこ
    とを特徴とする、受信側でシーケンス推定のためにビタビアルゴリズムが使用さ
    れる請求項２記載の方法。
  6. 【請求項６】 パンクチャリングのために、いわゆるBerrouのパンクチャリ
    ングを使用し、このBerrouのパンクチャリングにおいては非組織情報だけがパン
    クチャされることを特徴とする請求項１〜５までのうちの１項記載の方法。
  7. 【請求項７】 パンクチャリングのために、いわゆるＵＫＬパンクチャリン
    グを使用し、このＵＫＬパンクチャリングにおいては組織情報も非組織情報もパ
    ンクチャされることを特徴とする請求項１〜５までのうちの１項記載の方法。
  8. 【請求項８】 サービス品質が予め設定されたサービス品質より上にある場
    合に、符号化率が高められ、さらに、サービス品質が予め設定されたサービス品
    質より下にある場合に、符号化率が低められることを特徴とする請求項１〜７ま
    でのうちの１項記載の方法。
  9. 【請求項９】 符号化率の上昇乃至は低減は１/２と１との間のステップで 、レートコンパチブルな符号化率の集合、例えば１/３、１/２、２/３、３/４の
    内部で実施されることを特徴とする請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】 とりわけ請求項１〜９までのうちの１項記載のデータ伝送
    のための方法において、 サービス品質の改善のために、 サービス品質は、ターボ復号器における軟出力出力信号の分散から決定され、
    復号化の反復回数はサービス品質に依存して調整されることを特徴とする、と
    りわけ請求項１〜９までのうちの１項記載のデータ伝送のための方法。
  11. 【請求項１１】 復号化の反復回数はこの反復回数に結びついた時間遅延及
    び復号化結果の改善を考慮することによって最適化されることを特徴とする請求
    項１０記載の方法。
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