JP2001514458A - デジタル伝送システムでの伝送チャネルでarqプロトコルを用いてパケット伝送する方法 - Google Patents

デジタル伝送システムでの伝送チャネルでarqプロトコルを用いてパケット伝送する方法

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JP2001514458A
JP2001514458A JP2000508157A JP2000508157A JP2001514458A JP 2001514458 A JP2001514458 A JP 2001514458A JP 2000508157 A JP2000508157 A JP 2000508157A JP 2000508157 A JP2000508157 A JP 2000508157A JP 2001514458 A JP2001514458 A JP 2001514458A
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    • H03M13/63Joint error correction and other techniques
    • H03M13/635Error control coding in combination with rate matching
    • H03M13/6362Error control coding in combination with rate matching by puncturing
    • H03M13/6368Error control coding in combination with rate matching by puncturing using rate compatible puncturing or complementary puncturing
    • H03M13/6381Rate compatible punctured turbo [RCPT] codes

Abstract

(57)【要約】 デジタル伝送システムでの伝送チャネルでARQプロトコルを用いてパケット伝送する方法であって、チャネル符号化のために、送信側では、ターボ符号器でターボ符号化が行なわれ、受信側で、ターボ復号器で軟判定出力信号を用いてターボ復号が行なわれ、その際、バックワードチャネルが設けられており、該バックワードチャネルを用いて、受信機は、誤りパケットの情報を新たに要求する。ターボ符号として、RCPTCを使用し、誤りパケットの情報の新たな伝送時に、先行の送信時にRCPTCのパンクチャリングによって抑制された情報の少なくとも一部分を送信し、当該の付加的な情報を、受信側で、既存の情報に挿入し、該情報を完全な情報として新たに復号する。新たな送信の際に、直ぐ下の低い符号化率で付加的に使用されるビットはパンクチャされていないので、当該ビットだけを送信する。パケットが誤りなく復号されるか、又は、パケットの符号化された情報が全て伝送される迄、方法を繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、デジタル伝送システムでの伝送チャネルでARQプロトコルを用
いてパケット伝送する方法であって、チャネルコーディングのために、送信側で
は、ターボ符号器でターボ符号化が行なわれ、受信側で、ターボ復号器でターボ
復号が行なわれ、その際、バックワードチャネルが設けられており、該バックワ
ードチャネルを用いて、受信機は、誤りパケットの情報を新たに要求する方法に
関する。
【0002】 P.Jung,“Comparison of Turbo−Code De
coders Applied to Short Frame Transm
ission Systems”,IEEE Journal on Sele
cted Areas in Communications, Volume
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−output−decoder)の使用に基
づく。この軟入力/軟出力復号器は、MAP(Maximum a−poste
riori)シンボル推定器又はMAPシーケンス推定器、例えば a−pri
ori−Soft−Output−Viterbi−Algorithm(AP
RI−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 18−2
2,1995,“Turbo Codes for BCS Applicat
ions”,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 Ber
rou et al によって1993年に導入された(C.Berrou,
A.Glavieux and P.Thitimayshima, “Nea
r Shannon limit area correction codi
ng:Turbo codes”Proc.1993 IEEE Intern
ational conference 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 Teleco
mmunications, Vol.6,No.5,September−O
ctober 1995,“Iterative Correction of
Intersymbol Interference: Turbo−Equ
alization”,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 Mobil
e Telecommunications System)は柔軟に2Mbi
t/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 Technologie
s and Services)Project AC090 FRAMES( uture adio Widebnd ultiple cces
ystems)では、MA(Multiple Access)スキーム
が開発され、このMA(Multiple Access)スキームはFRAM
ES 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ラジオ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 Communiactions)との互換性を伴う及び伴わな
いWB−TDMA(Wideband Time Division Mult
iple Access)とWB−CDMA(Wideband Code D
ivision Multiple Access)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(F
requency Division Multiple Access)又は
MC−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のために、このターボ符号をデジタル伝送システムに使
用するのが望ましい。しかし、例えば、FMAの場合に、多種多様な必要性によ
り、その種のターボ符号を使用した際には、ターボ符号の可能性を完全に利用し
てデータ伝送するように注意する必要がある。
【0007】 本発明の課題は、チャネル符号化のためにターボ符号化を使用するデジタル伝
送システムの伝送チャネルにおいてARQによるパケット伝送のための方法を提
供することであり、この方法においては新たなターボ符号及びこの新たなターボ
符号に合ったパンクチャリングによってARQによるチャネル負荷をできるだけ
小さく保持することができる。
【0008】 本発明によると、冒頭に挙げた方法において、ターボ符号として、RCPTC
を使用し、誤りパケットの情報の新たな伝送時に、先行の送信時にRCPTCの
パンクチャリングによって抑制された情報の少なくとも一部分を送信し、当該の
付加的な情報を、受信側で、既存の情報に挿入し、該情報を完全な情報として新
たに復号することを特徴とする。
【0009】 RCPTCを使用する際には、符号化率を、組織的な情報又は非組織的情報の
適切なパンクチャリングによって、ターボ符号器の出力側で調整することができ
る。その際、符号化率を大きくすると、即ち、多数の情報をパンクチャ(aus
punktiert)すると、所与のチャネルの質で、復号結果が劣化する。つ
まり、ビット誤り率BERが上昇する。チャネル符号化のためにRCPTCを用
いると、パケット交換サービスの際、ARQの作動時に必ずしもパケット全体が
新たに伝送されないことがある。高い符号化率で、低い誤り保護でパケットを初
めて伝送して、そのパケットが誤っていると検出された場合、ARQが作動され
る。そうすると即座に、パケット全体が新たに伝送されるのではなく、最初の伝
送時にパンクチャされた情報、又は、このパンクチャされた情報の一部分だけが
伝送される。従って、符号化率は、チャネルにコンパチブルに整合されており、
そうすることによって、総体的に少ないデータをチャネルを介して伝送しさえす
ればよい。従って、この方法の利点は、チャネルでの全負荷を低減できる点にあ
る。
【0010】 サービスの質(Dienstqualitaet)という概念で、ここでは以
下のことを示す。種々のサービスに対して、所定のQoS基準(QoS=Qua
lity of Service=サービスの質)が有効であり、種々の搬送波
サービスに対するQoS基準の定義は、FRAMESの領域内で処理される。Q
oS基準の重要な構成成分は、搬送波データ率Rである。QoS基準は、最大許
容誤り率Pb G又はパケット損失率P1 Gを、最大消失確率Pout Gも有する。電力交
換サービスの場合、瞬時のビット誤り率PbがPb Gを超過する確率P{Pb>Pb G }は、Pout Gよりも大きくてはいけない。即ち、 Pr{Pb>Pb G}<Pout G 音声伝送の場合には、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には、瞬時のパケット損失率P1に対して同じ条件が当 てはまる: Pr{P1>P1 G}<Pout G Prに関する基準の他に、更に別の、QoS基準の範囲での条件もある。しか
し、ここでは、主として、誤り訂正符号(ECC)の選択と直接関係するQoS
パラメータPb G,P1 G及びPout Gについて考察する。ECCでは、多重のアクセ
ス方法、変調及びパケットパラメータにより、実質的に符号化率Rcが決められ る。つまり、符号化率Rcは、特定のサービス用のQoS基準が充足されている かどうかの問題と、直接関連している。
【0011】 受信側で、軟入力/軟出力シンボル推定器又はシーケンス推定器が使用される
方式では、有利には、サービスの質は、ターボ復号器の軟判定出力信号の分散σ 2 LLR から特定される。
【0012】 受信側で、ビタービアルゴリズムがシーケンス判定のために使用される方式の
場合、有利には、サービスの質は、ターボ復号器の軟判定出力信号の分散σ2 VIT から特定される。
【0013】 本発明の方法は、MAP推定器の場合にもビタービアルゴリズムによる判定の
場合にも使用することができるので、実際には、シーケンス及びシンボル判定用
の最も重要な方式に関して何ら制限がない(但し、以下の特定実施例の説明では
、MAPシンボル推定器としか関連して説明していない)。
【0014】 有利な実施例によると、本発明の方式では、ポインティングのために、所謂B
errouのパンクチャリングを使用し、該パンクチャリングの際、非組織的情
報だけをパンクチャするのである。この種のパンクチャリングは、信号対雑音比
の値が比較的小さい場合に有利である。
【0015】 有利な実施例によると、本発明の方法では、パンクチャリングのために、所謂
UKLパンクチャリングを使用し、該パンクチャリングの際、組織的な情報も非
組織的情報もパンクチャするのである。この種のパンクチャリングは、有利には
、比較的高い信号対雑音比の場合に、従って、ビット誤り率<10−4の場合に
有利である。
【0016】 有利な実施例によると、本発明の方法では、新たな送信の際に、直ぐ下の低い
符号化率で付加的に使用されるビットはパンクチャされていないので、当該ビッ
トだけを送信するのである。そうすることによって、測定すべき伝送の質の目的
を達成するために必要な最小情報だけが伝送される。
【0017】 有利な実施例によると、本発明の方法では、パケットが誤りなく復号されるか
、又は、前記パケットの符号化された情報が全て伝送される迄、方法を繰り返す
のである。従って、どんな場合でも、パケット内の誤りを補正するために、符号
化の能力を全て使うことができる。
【0018】 本発明の実施例を次に図面に基づいて記述する。
【0019】 図1は、ターボ符号器のブロック線図である。
【0020】 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。
【0021】 図3は、ターボ復号器のブロック線図である。
【0022】 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。
【0023】 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。
【0024】 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。
【0025】 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。
【0026】 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。
【0027】 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。
【0028】 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
の間の関係を示す線図である。
【0029】 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。
【0030】 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RCPTC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。
【0031】 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。
【0032】 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。
【0033】 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。
【0034】 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。
【0035】 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。
【0036】 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
供給する。両方の復号器24、26はチャネル状態情報(CSI=Channe
l State 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−priori)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。
【0037】 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。
【0038】 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。
【0039】 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。
【0040】 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。
【0041】 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 。Ne=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。
【0042】 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。
【0043】 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。
【0044】 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
【0045】 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 Kaisersl
autern)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。
【0046】 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。
【0047】 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。
【0048】 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。
【0049】 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3.8
dB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。
【0050】 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。 図10は、第2の復号器の出力側における対数尤度比(LLR=Log−Li
lelihood Ratio)の分散とビット誤り率との関係を示し、RCP
TC、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E b /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。
【0051】 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11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10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E b /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。
【0052】 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】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】 ETT European Transactions on Teleco
mmunications, Vol.6,No.5,September−O
ctober 1995,“Iterative Correction of
Intersymbol Interference: Turbo−Equ
alization”,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。 刊行物”A Novel ARQ Technique using the
Turbo Coding Principle”,Narayama 他、
IEEE Communications Letters,Bd.1,Nr.
2,1997年3月、49−51ページには、パンクチャされたターボ符号を使
用したARQ−III−方式が記載されており、この方式では、誤りデータパケッ トの発生後、最初の伝送時にパンクチャされたビットが伝送される。受信側は、
それに続いて、このパンクチャされた符号とパンクチャされたビットとを合成し
、そのようにして、パンクチャされていない符号を形成する。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】 本発明によると、冒頭に挙げた方法において、ターボ符号として、RCPTC
を使用し、誤りパケットの情報の新たな伝送時に、先行の送信時にRCPTCの
パンクチャリングによって抑制された情報の少なくとも一部分を送信し、当該の
付加的な情報を、受信側で、既存の情報に挿入し、該情報を完全な情報として新
たに復号することを特徴とする。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】 サービスの質(Dienstqualitaet)という概念で、ここでは以
下のことを示す。種々のサービスに対して、所定のQoS基準(QoS=Qua
lity of Service=サービスの質)が有効であり、種々の搬送波
サービスに対するQoS基準の定義は、FRAMESの領域内で処理される。Q
oS基準の重要な構成成分は、搬送波データ率Rである。QoS基準は、最大許
容誤り率Pb G又はパケット損失率P1 Gを、最大消失確率Pout Gも有する。電力交
換サービスの場合、瞬時のビット誤り率PbがPb Gを超過する確率Pr{Pb>P b G }は、Pout Gよりも大きくてはいけない。即ち、 Pr{Pb>Pb G}<Pout G 音声伝送の場合には、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には、瞬時のパケット損失率P1に対して同じ条件が当 てはまる: Pr{P1>P1 G}<Pout G Prに関する基準の他に、更に別の、QoS基準の範囲での条件もある。しか
し、ここでは、主として、誤り訂正符号(ECC)の選択と直接関係するQoS
パラメータPb G,P1 G及びPout Gについて考察する。ECCでは、多重のアクセ
ス方法、変調及びパケットパラメータにより、実質的に符号化率Rcが決められ る。つまり、符号化率Rcは、特定のサービス用のQoS基準が充足されている かどうかの問題と、直接関連している。
【手続補正4】
【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) H03M 13/45 H03M 13/45 (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 AC02 AD03 AG06 AH09 AH21 AH23 5K014 AA03 BA05 BA11 DA02 EA00 FA16 HA05 HA10

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 デジタル伝送システムでの伝送チャネルでARQプロトコル
    を用いてパケット伝送する方法であって、チャネル符号化のために、送信側では
    、ターボ符号器でターボ符号化が行なわれ、受信側で、ターボ復号器でターボ復
    号が行なわれ、その際、バックワードチャネルが設けられており、該バックワー
    ドチャネルを用いて、受信機は、誤りパケットの情報を新たに要求する方法にお
    いて、 −ターボ符号として、RCPTCを使用し、 −誤りパケットの情報の新たな伝送時に、先行の送信時にRCPTCのパンクチ
    ャリングによって抑制された情報の少なくとも一部分を送信し、 −当該の付加的な情報を、受信側で、既存の情報に挿入し、該情報を完全な情報
    として新たに復号する ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 受信側で、軟入力/軟出力シンボル又は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、 サービスの質を、ターボ復号器の軟判定出力信号の分散σ2から特定する 方法。
  3. 【請求項3】 分散σ2から、ビット誤り率をサービスの質の尺度として算 出する請求項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、 サービスの質を、ターボ復号器の軟判定出力信号の分散σ2 LLRから特定する 方法。
  5. 【請求項5】 受信側で、ビタービアルゴリズムがシーケンス判定のために
    使用されりる請求項2記載の方法において、 サービスの質を、ターボ復号器の軟判定出力信号の分散σ2 VITから特定する 方法。
  6. 【請求項6】 パンクチャリングのために、所謂Berrouのパンクチャ
    リングを使用し、該パンクチャリングの際、非組織的情報だけをパンクチャする
    請求項1〜5迄の何れか1記載の方法。
  7. 【請求項7】 パンクチャリングのために、所謂UKLパンクチャリングを
    使用し、該パンクチャリングの際、組織的な情報も非組織的情報もパンクチャす
    る 請求項1〜5迄の何れか1記載の方法。
  8. 【請求項8】 新たな送信の際に、直ぐ下の低い符号化率で付加的に使用さ
    れるビットはパンクチャされていないので、当該ビットだけを送信する請求項1
    〜7迄の何れか1記載の方法。
  9. 【請求項9】 パケットが誤りなく復号されるか、又は、前記パケットの符
    号化された情報が全て伝送される迄、方法を繰り返す請求項1〜8迄の何れか1
    記載の方法。
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