JP2002190742A - 前符号化を用いる、または用いないコンステレーション整形を組み合わせてターボトレリス符号化変調を用いるデータ通信システムおよび方法 - Google Patents
前符号化を用いる、または用いないコンステレーション整形を組み合わせてターボトレリス符号化変調を用いるデータ通信システムおよび方法Info
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- H04L27/3427—Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power in which the information is carried by both the individual signal points and the subset to which the individual points belong, e.g. using coset coding, lattice coding, or related schemes in which the constellation is the n - fold Cartesian product of a single underlying two-dimensional constellation
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＴＴＣＭ符号化方式と、整形および前符号化
処理とを組み合わせて、より高性能を達成できるシステ
ムと方法を提供する。 【解決手段】 コンステレーション整形７０２と前符号
化９０２処理と、ターボトレリス符号化変調（ＴＴＣ
Ｍ）符号化方法とを組み合わせて、高性能（整形ゲイン
とともに達成される高い符号化ゲインと、必要に応じ
て、前符号化によってＩＳＩチャネルの性能を高める）
を達成できる二値符号化通信システムと方法を実装する
方法。
処理とを組み合わせて、より高性能を達成できるシステ
ムと方法を提供する。 【解決手段】 コンステレーション整形７０２と前符号
化９０２処理と、ターボトレリス符号化変調（ＴＴＣ
Ｍ）符号化方法とを組み合わせて、高性能（整形ゲイン
とともに達成される高い符号化ゲインと、必要に応じ
て、前符号化によってＩＳＩチャネルの性能を高める）
を達成できる二値符号化通信システムと方法を実装する
方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】発明の分野 本発明は、一般的に、コンステレーション整形、前符号
化および符号化に関し、特に、前符号化を用いる、また
は用いないコンステレーション整形と、ターボトレリス
符号化変調（ターボＴＣＭまたはＴＴＣＭ）組み合わせ
て用いる方法および方法に関する。
化および符号化に関し、特に、前符号化を用いる、また
は用いないコンステレーション整形と、ターボトレリス
符号化変調（ターボＴＣＭまたはＴＴＣＭ）組み合わせ
て用いる方法および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンステレーション整形は、近接点間の
所定の最小距離についての制約の元で、最小平均出力を
評価関数として、通信システムでの伝送記号列を選択す
るための手段である。この選択により、構成される二次
元コンステレーションは、（コンステレーション配置点
間で所定の確率分布を持つように）所定の形状に“整
形”される。従って、より低い平均出力をもつ記号列
（または、所定の出力制約に対応して、近接点間が大き
な記号間距離となっている記号列）を用いることができ
る。これにより、雑音とチャネル欠損に対して通信シス
テムをより頑強にできる“整形ゲイン”をもたらし、あ
るいは、より高いデータ伝送レートが達成できる。
所定の最小距離についての制約の元で、最小平均出力を
評価関数として、通信システムでの伝送記号列を選択す
るための手段である。この選択により、構成される二次
元コンステレーションは、（コンステレーション配置点
間で所定の確率分布を持つように）所定の形状に“整
形”される。従って、より低い平均出力をもつ記号列
（または、所定の出力制約に対応して、近接点間が大き
な記号間距離となっている記号列）を用いることができ
る。これにより、雑音とチャネル欠損に対して通信シス
テムをより頑強にできる“整形ゲイン”をもたらし、あ
るいは、より高いデータ伝送レートが達成できる。
【０００３】コンステレーション整形の既知の２つの方
法としては、トレリス整形とシェルマッピングがある。
符号間干渉（ＩＳＩ）をもつガウスチャネルについて
は、チャネル歪みを緩和させるために前符号化方法を用
いることが好ましい場合が多い。ＩＳＩチャネルに対応
した前符号化方法として、トムリンソン・ハラシマ（Ｔ
Ｈ）前符号化がよく知られている。
法としては、トレリス整形とシェルマッピングがある。
符号間干渉（ＩＳＩ）をもつガウスチャネルについて
は、チャネル歪みを緩和させるために前符号化方法を用
いることが好ましい場合が多い。ＩＳＩチャネルに対応
した前符号化方法として、トムリンソン・ハラシマ（Ｔ
Ｈ）前符号化がよく知られている。
【０００４】ＩＳＩチャネルでコンステレーション整形
を用いる場合には、整形と前符号化を組み合わせて用い
ることが望ましい。ＴＨ前符号化とトレリス整形を組み
合わせる方法は、トレリス前符号化と呼ばれる。前符号
化とシェルマッピングを組み合わせることは、ラロア前
符号化を組み込むことにより行われる。トレリス整形と
トレリス前符号化に対して、格子符号を組み合わせて用
いることも可能であることが、従来から知られている。
従って、トレリス符号化変調（ＴＴＣＭ）処理は、整形
と前符号化と組み合わせることができ、これによってＩ
ＳＩチャネルにおいてさえ、符号化ゲインと整形ゲイン
とを達成し、より高い性能を得ることができる。
を用いる場合には、整形と前符号化を組み合わせて用い
ることが望ましい。ＴＨ前符号化とトレリス整形を組み
合わせる方法は、トレリス前符号化と呼ばれる。前符号
化とシェルマッピングを組み合わせることは、ラロア前
符号化を組み込むことにより行われる。トレリス整形と
トレリス前符号化に対して、格子符号を組み合わせて用
いることも可能であることが、従来から知られている。
従って、トレリス符号化変調（ＴＴＣＭ）処理は、整形
と前符号化と組み合わせることができ、これによってＩ
ＳＩチャネルにおいてさえ、符号化ゲインと整形ゲイン
とを達成し、より高い性能を得ることができる。
【０００５】また、格子符号（例えば、ＴＴＣＭ）も、
整形と前符号化と組み合わせることができ、これによっ
てＩＳＩチャネルにおいてさえ、符号化ゲインと整形ゲ
インとを達成し、より高い性能を得ることができる。こ
れは、例えば、音声帯域モデムのためのＩＴＵ勧告Ｖ．
３４規格で行われている。
整形と前符号化と組み合わせることができ、これによっ
てＩＳＩチャネルにおいてさえ、符号化ゲインと整形ゲ
インとを達成し、より高い性能を得ることができる。こ
れは、例えば、音声帯域モデムのためのＩＴＵ勧告Ｖ．
３４規格で行われている。
【０００６】最近、新しい符号化技術として、“ターボ
符号化”が導入され、他の符号化方法に比べてより高い
符号化ゲインを達成するために用いることができる。こ
れを通信システムに適用した場合には、雑音や他の障害
に対してより高い堅牢性と、より高い（すなわち、最大
容量に近い）データ伝送レートが達成できる。ターボ符
号化の分野での研究活動は、二値伝送を志向しているこ
とに対して、最近の新しい方法では、より大きなコンス
テレーションを用いる場合のターボ符号化を組み込むた
めの方法が開発されつつある。これらの新しい方法は、
ターボトレリス符号化変調（ＴＴＣＭ）と呼ばれてい
る。
符号化”が導入され、他の符号化方法に比べてより高い
符号化ゲインを達成するために用いることができる。こ
れを通信システムに適用した場合には、雑音や他の障害
に対してより高い堅牢性と、より高い（すなわち、最大
容量に近い）データ伝送レートが達成できる。ターボ符
号化の分野での研究活動は、二値伝送を志向しているこ
とに対して、最近の新しい方法では、より大きなコンス
テレーションを用いる場合のターボ符号化を組み込むた
めの方法が開発されつつある。これらの新しい方法は、
ターボトレリス符号化変調（ＴＴＣＭ）と呼ばれてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上に鑑み、従来の方
法とシステムに比べ、ＴＴＣＭ符号化方式と、整形およ
び前符号化処理とを組み合わせて、より高性能（整形ゲ
インとともに高い符号化ゲインを達成したり、必要に応
じて、前符号化によってＩＳＩチャネルの性能を高め
る）を達成できるシステムと方法を実現する技術へのニ
ーズが高まっている。
法とシステムに比べ、ＴＴＣＭ符号化方式と、整形およ
び前符号化処理とを組み合わせて、より高性能（整形ゲ
インとともに高い符号化ゲインを達成したり、必要に応
じて、前符号化によってＩＳＩチャネルの性能を高め
る）を達成できるシステムと方法を実現する技術へのニ
ーズが高まっている。
【０００８】
【発明を解決するための手段】（発明の概要）本発明
は、ターボトレリス符号化変調（ＴＴＣＭ）符号化手順
と、コンステレーション整形および前符号化とを組み合
わせ、（整形ゲインと、必要に応じて、前符号化によっ
てＩＳＩチャネルの高性能とを組み合わせることによっ
て高い符号化ゲインが達成される）高性能を実現できる
２進符号化通信システムと方法を実装する技術に関する
ものである。
は、ターボトレリス符号化変調（ＴＴＣＭ）符号化手順
と、コンステレーション整形および前符号化とを組み合
わせ、（整形ゲインと、必要に応じて、前符号化によっ
てＩＳＩチャネルの高性能とを組み合わせることによっ
て高い符号化ゲインが達成される）高性能を実現できる
２進符号化通信システムと方法を実装する技術に関する
ものである。
【０００９】一実施例によると、２進符号化データ通信
方法は、ターボトレリス符号化変調（ＴＴＣＭ）符号器
とコンステレーション整形要素とを有する送信機を用意
するステップと、ＴＴＣＭ符号器とコンステレーション
整形要素とによって処理される分割された２進符号化記
号列に応じて、複数の信号点を生成するステップとを含
んでいる。
方法は、ターボトレリス符号化変調（ＴＴＣＭ）符号器
とコンステレーション整形要素とを有する送信機を用意
するステップと、ＴＴＣＭ符号器とコンステレーション
整形要素とによって処理される分割された２進符号化記
号列に応じて、複数の信号点を生成するステップとを含
んでいる。
【００１０】他の実施例によれば、２進符号化データ通
信システムは、ターボトレリス符号化変調（ＴＴＣＭ）
符号器とコンステレーション整形要素とを有する送信機
と、ターボ復号器とコンステレーション整形要素とを有
する受信機とを含み、送信機は、ＴＴＣＭ符号器とコン
ステレーション整形要素とによって処理される分割され
た２進符号化記号列に応じて、複数の信号点を生成する
ように動作し、さらに、受信器は、伝送媒体を介して複
数の信号点を受信し、受信器ターボ復号器と受信器コン
ステレーション整形要素とによって受信され処理される
複数の信号点に応じて、分割された記号列を復元するよ
うに動作する。
信システムは、ターボトレリス符号化変調（ＴＴＣＭ）
符号器とコンステレーション整形要素とを有する送信機
と、ターボ復号器とコンステレーション整形要素とを有
する受信機とを含み、送信機は、ＴＴＣＭ符号器とコン
ステレーション整形要素とによって処理される分割され
た２進符号化記号列に応じて、複数の信号点を生成する
ように動作し、さらに、受信器は、伝送媒体を介して複
数の信号点を受信し、受信器ターボ復号器と受信器コン
ステレーション整形要素とによって受信され処理される
複数の信号点に応じて、分割された記号列を復元するよ
うに動作する。
【００１１】
【発明の実施の形態】コンステレーション整形と前符号
化は、過去には実装され、またＴＴＣＭと組み合わされ
てきたが、以前にはターボＴＴＣＭとは組み合わされた
ことはなかったことを、発明者は認識している。ＴＴＣ
Ｍとコンステレーション整形および前符号化とのこの組
み合わせは、ＴＴＣＭによってもたらされる符号化ゲイ
ンに加え、さらに整形ゲインを提供すると信じられてい
るため、ＴＴＣＭを単独で用いるよりも良いものである
と発明者は考えている。また、ＴＴＣＭはＴＴＣＭより
も良い符号化ゲインをもたらすため、この組み合わせ
は、従来のＴＴＣＭと、前符号化を有するあるいは有し
ない整形との組み合わせよりも良いものであると考えら
れる。したがって、全体のゲインはより高いものとな
り、より高い性能｛例えば、データ伝送速度あるいはロ
バストネス（ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ）｝を達成すること
ができる。
化は、過去には実装され、またＴＴＣＭと組み合わされ
てきたが、以前にはターボＴＴＣＭとは組み合わされた
ことはなかったことを、発明者は認識している。ＴＴＣ
Ｍとコンステレーション整形および前符号化とのこの組
み合わせは、ＴＴＣＭによってもたらされる符号化ゲイ
ンに加え、さらに整形ゲインを提供すると信じられてい
るため、ＴＴＣＭを単独で用いるよりも良いものである
と発明者は考えている。また、ＴＴＣＭはＴＴＣＭより
も良い符号化ゲインをもたらすため、この組み合わせ
は、従来のＴＴＣＭと、前符号化を有するあるいは有し
ない整形との組み合わせよりも良いものであると考えら
れる。したがって、全体のゲインはより高いものとな
り、より高い性能｛例えば、データ伝送速度あるいはロ
バストネス（ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ）｝を達成すること
ができる。
【００１２】ＩＳＩを有するチャネルについては、前符
号化を用いて、チャネル障害を緩和することが、時とし
て望ましい場合もある。このような前符号化は、以下で
説明するように、本方法にも実装することが可能であ
る。本発明は、整形と前符号化の結果、いくつかの場合
について、レート１／２およびレート２／３の符号を用
いてＴＴＣＭとともに用いることに適していることを発
見している。以下に示す特定の実施例では、以下の条件
に従って、ＴＴＣＭと整形とを組み合わせ、かつＴＴＣ
Ｍと前符号化とを組み合わせるか組み合わせないかを選
択する。１）既知のＴＴＣＭ符号化手順を用いることが
できる。なお、以下で説明する実施例は、２Ｄコンステ
レーションが各々４または８コセット（ｃｏｓｅｔｓ）
に分割されることになるレート１／２およびレート２／
３のＴＴＣＭを扱う。２）用いることができる既知のコ
ンステレーション整形方法は、トレリス（ｔｒｅｌｌｉ
ｓ）整形またはシェルマッピング（ｓｈｅｌｌｍａｐｐ
ｉｎｇ）であること。３）整形およびターボＴＴＣＭシ
ステムとともに、前符号化を用いることができること。
図１は、２Ｄ記号当たりＲ＝５の情報ビットを用いた場
合の、ＴＴＣＭと互換性のあるトレリス整形を用いて整
形されたコンステレーションのシミュレーション結果を
示すものである。
号化を用いて、チャネル障害を緩和することが、時とし
て望ましい場合もある。このような前符号化は、以下で
説明するように、本方法にも実装することが可能であ
る。本発明は、整形と前符号化の結果、いくつかの場合
について、レート１／２およびレート２／３の符号を用
いてＴＴＣＭとともに用いることに適していることを発
見している。以下に示す特定の実施例では、以下の条件
に従って、ＴＴＣＭと整形とを組み合わせ、かつＴＴＣ
Ｍと前符号化とを組み合わせるか組み合わせないかを選
択する。１）既知のＴＴＣＭ符号化手順を用いることが
できる。なお、以下で説明する実施例は、２Ｄコンステ
レーションが各々４または８コセット（ｃｏｓｅｔｓ）
に分割されることになるレート１／２およびレート２／
３のＴＴＣＭを扱う。２）用いることができる既知のコ
ンステレーション整形方法は、トレリス（ｔｒｅｌｌｉ
ｓ）整形またはシェルマッピング（ｓｈｅｌｌｍａｐｐ
ｉｎｇ）であること。３）整形およびターボＴＴＣＭシ
ステムとともに、前符号化を用いることができること。
図１は、２Ｄ記号当たりＲ＝５の情報ビットを用いた場
合の、ＴＴＣＭと互換性のあるトレリス整形を用いて整
形されたコンステレーションのシミュレーション結果を
示すものである。
【００１３】図２は、本発明の一実施例による、トレリ
ス整形と組み合わせてＴＴＣＭを用いる送信機２００の
簡略ブロック図である。入力列は、３つの部分（ｘj，
ｗj，ｓj）に分割されていると考えられる。第一の部分
は、二値ｋcタプル（ｔｕｐｌｅ）であり、ＴＴＣＭ符
号器２０２へレートｋc／ｎcで入力されるものである。
第二の部分は、符号化されていない二値ｎuタプルであ
る。シンドロームｒsタプルである最後の部分は、レー
トｋs／ｎsの畳み込み整形符号に対応した、ｒs入力お
よびｎs出力のコセット表現ジェネレータ（Ｈs -1）T２
０４に入力される。ここでは、ｋs＝ｎs−ｒsである。
用いられる処理は、引用文献として掲載した、ジー・デ
ィー・フォーニー著“トレリス整形”米国電気電子学
会、トランザクション・オン・インフォメーション、３
８巻、１９９２年発行の文献（Ｔｒｅｌｌｉｓ Ｓｈａ
ｐｉｎｇ， Ｇ．Ｄ．Ｆｏｒｎｅｙ，ＩＥＥＥ Ｔｒａ
ｎｓ．Ｉｎｆ． Ｖｏｌ．３８，Ｍａｒｃｈ １９９
２）のセクションＩＩＩ（Ａ）に記載されているもので
あるが、これに代えて、チャネル符号をＴＴＣＭとして
実装してある。
ス整形と組み合わせてＴＴＣＭを用いる送信機２００の
簡略ブロック図である。入力列は、３つの部分（ｘj，
ｗj，ｓj）に分割されていると考えられる。第一の部分
は、二値ｋcタプル（ｔｕｐｌｅ）であり、ＴＴＣＭ符
号器２０２へレートｋc／ｎcで入力されるものである。
第二の部分は、符号化されていない二値ｎuタプルであ
る。シンドロームｒsタプルである最後の部分は、レー
トｋs／ｎsの畳み込み整形符号に対応した、ｒs入力お
よびｎs出力のコセット表現ジェネレータ（Ｈs -1）T２
０４に入力される。ここでは、ｋs＝ｎs−ｒsである。
用いられる処理は、引用文献として掲載した、ジー・デ
ィー・フォーニー著“トレリス整形”米国電気電子学
会、トランザクション・オン・インフォメーション、３
８巻、１９９２年発行の文献（Ｔｒｅｌｌｉｓ Ｓｈａ
ｐｉｎｇ， Ｇ．Ｄ．Ｆｏｒｎｅｙ，ＩＥＥＥ Ｔｒａ
ｎｓ．Ｉｎｆ． Ｖｏｌ．３８，Ｍａｒｃｈ １９９
２）のセクションＩＩＩ（Ａ）に記載されているもので
あるが、これに代えて、チャネル符号をＴＴＣＭとして
実装してある。
【００１４】図３は、本発明の一実施例による、トレリ
ス整形と組み合わせてＴＴＣＭを用いる受信機３００の
簡略ブロック図である。受信器３００に関連して用いら
れる処理は、同様に、引用文献として掲載した、ジー・
ディー・フォーニー著“トレリス整形”米国電気電子学
会、トランザクション・オン・インフォメーション、３
８巻、１９９２年発行の文献（Ｔｒｅｌｌｉｓ Ｓｈａ
ｐｉｎｇ， Ｇ．Ｄ．Ｆｏｒｎｅｙ，ＩＥＥＥ Ｔｒａ
ｎｓ． Ｉｎｆ． Ｖｏｌ．３８，Ｍａｒｃｈ１９９
２）のセクションＩＩＩ（Ａ）に記載されているもので
あるが、チャネル符号復号器３０２は、引用文献として
掲載した、ピー・ロバート、ティー・ウェルツ著、“分
断された要素符号を用いた帯域効率の高いターボトレリ
ス符号化変調” 米国電気電子学会、通信分野論文集、
１９９８年２月発行の文献（Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｅｆ
ｆｉｃｉｅｎｔ Ｔｕｒｂｏ Ｔｒｅｌｌｉｓ−ｃｏｄ
ｅｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ Ｐｕｎｃｔ
ｕｒｅｄ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｃｏｄｅｓ，Ｐ．Ｒｏ
ｂｅｒｔｓｏｎ，Ｔ．Ｗｏｅｒｚ，ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒ
ｎａｌ ｏｎ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｒｅａｓ ｏｆ
ｃｏｍｍ．，Ｆｅｂ．１９９８）に開示されているよう
な、ＴＴＣＭ復号器である。
ス整形と組み合わせてＴＴＣＭを用いる受信機３００の
簡略ブロック図である。受信器３００に関連して用いら
れる処理は、同様に、引用文献として掲載した、ジー・
ディー・フォーニー著“トレリス整形”米国電気電子学
会、トランザクション・オン・インフォメーション、３
８巻、１９９２年発行の文献（Ｔｒｅｌｌｉｓ Ｓｈａ
ｐｉｎｇ， Ｇ．Ｄ．Ｆｏｒｎｅｙ，ＩＥＥＥ Ｔｒａ
ｎｓ． Ｉｎｆ． Ｖｏｌ．３８，Ｍａｒｃｈ１９９
２）のセクションＩＩＩ（Ａ）に記載されているもので
あるが、チャネル符号復号器３０２は、引用文献として
掲載した、ピー・ロバート、ティー・ウェルツ著、“分
断された要素符号を用いた帯域効率の高いターボトレリ
ス符号化変調” 米国電気電子学会、通信分野論文集、
１９９８年２月発行の文献（Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｅｆ
ｆｉｃｉｅｎｔ Ｔｕｒｂｏ Ｔｒｅｌｌｉｓ−ｃｏｄ
ｅｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ Ｐｕｎｃｔ
ｕｒｅｄ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｃｏｄｅｓ，Ｐ．Ｒｏ
ｂｅｒｔｓｏｎ，Ｔ．Ｗｏｅｒｚ，ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒ
ｎａｌ ｏｎ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｒｅａｓ ｏｆ
ｃｏｍｍ．，Ｆｅｂ．１９９８）に開示されているよう
な、ＴＴＣＭ復号器である。
【００１５】トレリス整形を用いる方法について、ＴＴ
ＣＭとの互換性のために整形する領域を選択することを
考慮しつつ、以下で説明する。引用文献として掲載し
た、ジー・ディー・フォーニー著“トレリス整形”米国
電気電子学会、トランザクション・オン・インフォメー
ション、３８巻、１９９２年発行（Ｔｒｅｌｌｉｓ Ｓ
ｈａｐｉｎｇ， Ｇ．Ｄ．Ｆｏｒｎｅｙ，ＩＥＥＥ Ｔ
ｒａｎｓ． Ｉｎｆ．Ｖｏｌ．３８，Ｍａｒｃｈ １９
９２）のようなトレリス整形では、整形符号（レートｋ
s／ｎsのＣs）を用い、さらに伝送列全体の出力を最小
化するようなコード列を選択するために（結果としてコ
ンステレーション拡張となる）冗長性を活用する。これ
は、符号Ｃs（例えば、ビタビアルゴリズム（ＶＡ））
の復号器をトランスミッタに実装することにより実現さ
れる。コンステレーションは、 この整形領域に分割され、各領域は、同一数の点を有し
ている（セット分割に基づく符号化をも用いた場合に
は、各領域は、各符号化部分集合と同一数の点を有する
必要がある）。全ての入力ビットが、最小エネルギー
（ＶＡでの評価値計算を置き換えることにより、他の評
価基準を容易に実装できる）を与える信号列（すなわ
ち、整形領域列）を選択する復号器に入力される。
ＣＭとの互換性のために整形する領域を選択することを
考慮しつつ、以下で説明する。引用文献として掲載し
た、ジー・ディー・フォーニー著“トレリス整形”米国
電気電子学会、トランザクション・オン・インフォメー
ション、３８巻、１９９２年発行（Ｔｒｅｌｌｉｓ Ｓ
ｈａｐｉｎｇ， Ｇ．Ｄ．Ｆｏｒｎｅｙ，ＩＥＥＥ Ｔ
ｒａｎｓ． Ｉｎｆ．Ｖｏｌ．３８，Ｍａｒｃｈ １９
９２）のようなトレリス整形では、整形符号（レートｋ
s／ｎsのＣs）を用い、さらに伝送列全体の出力を最小
化するようなコード列を選択するために（結果としてコ
ンステレーション拡張となる）冗長性を活用する。これ
は、符号Ｃs（例えば、ビタビアルゴリズム（ＶＡ））
の復号器をトランスミッタに実装することにより実現さ
れる。コンステレーションは、 この整形領域に分割され、各領域は、同一数の点を有し
ている（セット分割に基づく符号化をも用いた場合に
は、各領域は、各符号化部分集合と同一数の点を有する
必要がある）。全ての入力ビットが、最小エネルギー
（ＶＡでの評価値計算を置き換えることにより、他の評
価基準を容易に実装できる）を与える信号列（すなわ
ち、整形領域列）を選択する復号器に入力される。
【００１６】受信機は、整形符号器に入力される１記号
当たりｒs＝ｎs−ｋsの情報ビットの再構成を必要とす
る。これは、上述したように、符号Ｃs（すなわち、サ
イズがｎs×ｎs−ｋsの伝達関数行列ＨTを通過する列）
のシンドローム形成器を用いて行われる。また、上述し
たように、適当な整形領域を用いることにより、ＴＴＣ
Ｍと組み合わせてトレリス整形を容易に実装することが
できる。ここで考慮すべき問題については、本発明で検
証された４状態のレート１／２の従来の整形符号につい
て、以下にて説明する。
当たりｒs＝ｎs−ｋsの情報ビットの再構成を必要とす
る。これは、上述したように、符号Ｃs（すなわち、サ
イズがｎs×ｎs−ｋsの伝達関数行列ＨTを通過する列）
のシンドローム形成器を用いて行われる。また、上述し
たように、適当な整形領域を用いることにより、ＴＴＣ
Ｍと組み合わせてトレリス整形を容易に実装することが
できる。ここで考慮すべき問題については、本発明で検
証された４状態のレート１／２の従来の整形符号につい
て、以下にて説明する。
【００１７】異なるコンステレーションと整形トレリス
整形を用いてトレリス整形をシミュレーショした結果
を、表１に示す。これらの結果は、レート１／２とレー
ト２／３に互換の手順に対して与えられたものであり、
記号*は、正方領域整形をチェックせずに、球状領域整
形によって与えられる結果と同様の結果をもたらすと期
待されることを表している。
整形を用いてトレリス整形をシミュレーショした結果
を、表１に示す。これらの結果は、レート１／２とレー
ト２／３に互換の手順に対して与えられたものであり、
記号*は、正方領域整形をチェックせずに、球状領域整
形によって与えられる結果と同様の結果をもたらすと期
待されることを表している。
【表１】 表１中の記号**は、非正方コンステレーションについ
て、正方領域整形に類似の処理が可能かどうかを決定す
ることが必要であるものを示し、これは、ＴＨ前符号化
との組み合わせに対して重要となるためである。記号
***は、正方コンステレーションについて、実際の整形
ゲインを計算で求めたものを示している。これは、次
式、
て、正方領域整形に類似の処理が可能かどうかを決定す
ることが必要であるものを示し、これは、ＴＨ前符号化
との組み合わせに対して重要となるためである。記号
***は、正方コンステレーションについて、実際の整形
ゲインを計算で求めたものを示している。これは、次
式、
【数１】 に従って計算されたものである。ここで、γsは、伝送
列の二次元の平均エネルギーとベースライン平均エネル
ギーとの比として定義され、二次元の同様のデータレー
トを与える従来の正方ＱＡＭコンステレーションのもの
である。普通の２Ｄ“コンステレーション整形”（すな
わち、正方ではなく円状コンステレーションを用いたも
の）については、相対整形ゲインを括弧付けで示してあ
る。記号** **は、トレリス整形のために設計され、レー
ト１／２符号と互換性をもつ正方整形領域と球状整形領
域をもつコンステレーションが、それぞれ、図１２と図
１３に示されていることを表している。表１に示したシ
ミュレーション結果からわかるように、４状態のレート
１／２の従来の整形符号を用いることにより、約１ｄＢ
の整形ゲインが得られている。さらに、復号器の十分な
復号遅延のみによって、整形ゲインが得られている。４
状態のレート１／２符号については、２０の記号の遅延
が十分なものであることがわかる。また、表１に示した
結果は、整形処理が整形領域とコンステレーションの大
きさとに依存していることを示している。図１は、２Ｄ
記号当たりＲ＝５の情報ビットを用いた場合の、ＴＴＣ
Ｍに互換なトレリス整形を用いて整形されたコンステレ
ーションについてのシミュレーション結果を示すもので
ある。
列の二次元の平均エネルギーとベースライン平均エネル
ギーとの比として定義され、二次元の同様のデータレー
トを与える従来の正方ＱＡＭコンステレーションのもの
である。普通の２Ｄ“コンステレーション整形”（すな
わち、正方ではなく円状コンステレーションを用いたも
の）については、相対整形ゲインを括弧付けで示してあ
る。記号** **は、トレリス整形のために設計され、レー
ト１／２符号と互換性をもつ正方整形領域と球状整形領
域をもつコンステレーションが、それぞれ、図１２と図
１３に示されていることを表している。表１に示したシ
ミュレーション結果からわかるように、４状態のレート
１／２の従来の整形符号を用いることにより、約１ｄＢ
の整形ゲインが得られている。さらに、復号器の十分な
復号遅延のみによって、整形ゲインが得られている。４
状態のレート１／２符号については、２０の記号の遅延
が十分なものであることがわかる。また、表１に示した
結果は、整形処理が整形領域とコンステレーションの大
きさとに依存していることを示している。図１は、２Ｄ
記号当たりＲ＝５の情報ビットを用いた場合の、ＴＴＣ
Ｍに互換なトレリス整形を用いて整形されたコンステレ
ーションについてのシミュレーション結果を示すもので
ある。
【００１８】トレリス整形の複雑さは、基本的にその送
信機（例えば、図２中の要素２００）に存在することと
なるが、一方、受信機（例えば、図３中の要素３００）
は単純なままとなる。また、整形は、構成する２Ｄコン
ステレーションを２の係数で拡張することを必要とす
る。
信機（例えば、図２中の要素２００）に存在することと
なるが、一方、受信機（例えば、図３中の要素３００）
は単純なままとなる。また、整形は、構成する２Ｄコン
ステレーションを２の係数で拡張することを必要とす
る。
【００１９】送信機の複雑さには、繰り返し計算でひと
つの記号当たり８つの数値計算を必要とする（各々の数
値計算は、ビットから記号への変換と、エネルギー計算
を必要とする）（４状態の）ＶＡを実装することが含ま
れる。正しい整形符号列を得るような方法で、ＶＡを実
装する必要がある。これは、他の実装方法ではうまくゆ
かないからである。復号器の複雑さを減らすこと（すな
わち、判断計算で正確な記号出力ではなく推定された記
号出力を用いること）により、整形ゲインの悪化は招く
ものの、受信機には影響を与えるものではない。また、
送信機２００の情報整形ビット（１記号当たりｒsビッ
ト）は、図２では要素２０４で示されるｎs−ｋs×ｎs
＝１×２の大きさの伝達関数行列（Ｈ-1）Tを通過す
る。ＴＴＣＭとコンステレーション整形とを組み合わせ
る本方法を実装した場合、（Ｈ-1）Tのひとつの要素
は、ゼロとなる。また、受信機３００の情報整形ビット
は、図３では要素３０４で示されるｎs×ｎs−ｋs＝２
×１の大きさの伝達関数行列ＨTを通過する。
つの記号当たり８つの数値計算を必要とする（各々の数
値計算は、ビットから記号への変換と、エネルギー計算
を必要とする）（４状態の）ＶＡを実装することが含ま
れる。正しい整形符号列を得るような方法で、ＶＡを実
装する必要がある。これは、他の実装方法ではうまくゆ
かないからである。復号器の複雑さを減らすこと（すな
わち、判断計算で正確な記号出力ではなく推定された記
号出力を用いること）により、整形ゲインの悪化は招く
ものの、受信機には影響を与えるものではない。また、
送信機２００の情報整形ビット（１記号当たりｒsビッ
ト）は、図２では要素２０４で示されるｎs−ｋs×ｎs
＝１×２の大きさの伝達関数行列（Ｈ-1）Tを通過す
る。ＴＴＣＭとコンステレーション整形とを組み合わせ
る本方法を実装した場合、（Ｈ-1）Tのひとつの要素
は、ゼロとなる。また、受信機３００の情報整形ビット
は、図３では要素３０４で示されるｎs×ｎs−ｋs＝２
×１の大きさの伝達関数行列ＨTを通過する。
【００２０】ＶＡでは、所定の（高出力の）コンステレ
ーション点が無限の値をとり、消滅しないように、ピー
ク対平均値（ＰＡＲ）についての制約が用いられる。例
えば、球状整形領域を用いる場合には、外側領域のすべ
ての点には、無限の値が割り当てられる（特に、これ
は、トレリスからこれらの枝を削除することを意味して
いる）。公知例でのシミュレーション結果では、このよ
うなＰＡＲ制約を用いた場合には、整形ゲインはわずか
数百ｄＢのみ削減されることが示されている。先に述べ
たように、適切な整形領域を選択することにより、整形
ゲインに対して実質的な影響が与えられることがわか
る。
ーション点が無限の値をとり、消滅しないように、ピー
ク対平均値（ＰＡＲ）についての制約が用いられる。例
えば、球状整形領域を用いる場合には、外側領域のすべ
ての点には、無限の値が割り当てられる（特に、これ
は、トレリスからこれらの枝を削除することを意味して
いる）。公知例でのシミュレーション結果では、このよ
うなＰＡＲ制約を用いた場合には、整形ゲインはわずか
数百ｄＢのみ削減されることが示されている。先に述べ
たように、適切な整形領域を選択することにより、整形
ゲインに対して実質的な影響が与えられることがわか
る。
【００２１】整形情報ビットの再構成のために、受信機
３００にはＦＩＲが実装されているため、トレリスの初
期状態については、特に注意を払うことが望ましい（先
頭の数ビットが不正確である場合もありうる）。あらか
じめ定められた状態から開始することが、性能の著しい
悪化をもたらさないことになる。
３００にはＦＩＲが実装されているため、トレリスの初
期状態については、特に注意を払うことが望ましい（先
頭の数ビットが不正確である場合もありうる）。あらか
じめ定められた状態から開始することが、性能の著しい
悪化をもたらさないことになる。
【００２２】より高い整形ゲインを得るために、他の整
形符号を実装することも可能ではあるが、引用文献とし
て掲載した、ジー・ディー・フォーニー著“トレリス整
形”米国電気電子学会、トランザクション・オン・イン
フォメーション、３８巻、１９９２年発行の文献（Ｔｒ
ｅｌｌｉｓ Ｓｈａｐｉｎｇ， Ｇ．Ｄ．Ｆｏｒｎｅ
ｙ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｉｎｆ． Ｖｏｌ．３
８，Ｍａｒｃｈ １９９２）で用いられている４状態の
レート１／２符合は、性能と複雑さの間で最良のトレー
ドオフを提供するものとして、発明者は判断した。しか
し、本発明はこれに限定されることはなく、複数次元の
整形方法を実装することも可能であるという効果があ
る。
形符号を実装することも可能ではあるが、引用文献とし
て掲載した、ジー・ディー・フォーニー著“トレリス整
形”米国電気電子学会、トランザクション・オン・イン
フォメーション、３８巻、１９９２年発行の文献（Ｔｒ
ｅｌｌｉｓ Ｓｈａｐｉｎｇ， Ｇ．Ｄ．Ｆｏｒｎｅ
ｙ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｉｎｆ． Ｖｏｌ．３
８，Ｍａｒｃｈ １９９２）で用いられている４状態の
レート１／２符合は、性能と複雑さの間で最良のトレー
ドオフを提供するものとして、発明者は判断した。しか
し、本発明はこれに限定されることはなく、複数次元の
整形方法を実装することも可能であるという効果があ
る。
【００２３】概要の説明としては、トレリス整形は、他
の方法に比べて、更に約１ｄＢの整形ゲインを与え、単
純な４状態符号を用いてこれら他の方法とともに順調に
動作する。複雑さの多くは、送信機にまつわるものであ
るため、本方法は、放送システムに対して特に適した方
法といえる。ここで注意すべきことは、用いられる方法
（コンステレーション、符号等）に適した整形領域を選
択するということである。トレリス整形を実装した場合
には、受信機によって重大なエラー伝播が引き起こされ
ることはない。
の方法に比べて、更に約１ｄＢの整形ゲインを与え、単
純な４状態符号を用いてこれら他の方法とともに順調に
動作する。複雑さの多くは、送信機にまつわるものであ
るため、本方法は、放送システムに対して特に適した方
法といえる。ここで注意すべきことは、用いられる方法
（コンステレーション、符号等）に適した整形領域を選
択するということである。トレリス整形を実装した場合
には、受信機によって重大なエラー伝播が引き起こされ
ることはない。
【００２４】図４は、本発明の一実施例による、トレリ
ス前符号化を組み合わせてＴＴＣＭを用いる送信機４０
０の簡略ブロック図である。
ス前符号化を組み合わせてＴＴＣＭを用いる送信機４０
０の簡略ブロック図である。
【００２５】図５は、本発明の一実施例による、トレリ
ス前符号化を組み合わせてＴＴＣＭを用いる受信機５０
０の簡略ブロック図である。
ス前符号化を組み合わせてＴＴＣＭを用いる受信機５０
０の簡略ブロック図である。
【００２６】図６は、ＴＨ前符号器６００の簡略ブロッ
ク図である。
ク図である。
【００２７】トレリス前符号化をＴＴＣＭと組み合わせ
る方法は、上述したトレリス整形をＴＴＣＭと組み合わ
せるものと同様であるが、ここでは、ＴＨ前符号器６０
０による符号化をマッパ（ｍａｐｐｅｒ）４０２の出力
記号上で行うという点が異なっている。整形符号のため
の復号器４０４は、所望のビット列ｙs,jと伝送記号列
とを選択するために、ＴＨ前符号器６００の出力を用い
る。受信機５００中の折返し処理５０２は、前符号器６
００への入力（記号列ｗ）となる記号を、（記号列ｗを
モジュロ（ｍｏｄｕｌｏ）演算にまで復元する）ターボ
復号器５０４の結果に応じて再構成するために必要とな
る。このより大きな（折返し）コンステレーションを実
現するために、ＴＴＣＭ復号器５０４に対して、本技術
分野に精通した者によって容易に実装されるいくつかの
拡張が必要となることは容易に類推される。前符号器６
００への入力となる記号が復元されると、トレリス整形
をＴＴＣＭと組み合わせることに関して前述したものと
同様の機構を用いて、元となる伝送ビットを復元するこ
とができる。トレリス前符号化をＴＴＣＭとともに用い
るための方法と、非正方コンステレーションでＴＨ前符
号化を用いるためのいくつかのよく知られている方法と
をあわせて、以下説明する。
る方法は、上述したトレリス整形をＴＴＣＭと組み合わ
せるものと同様であるが、ここでは、ＴＨ前符号器６０
０による符号化をマッパ（ｍａｐｐｅｒ）４０２の出力
記号上で行うという点が異なっている。整形符号のため
の復号器４０４は、所望のビット列ｙs,jと伝送記号列
とを選択するために、ＴＨ前符号器６００の出力を用い
る。受信機５００中の折返し処理５０２は、前符号器６
００への入力（記号列ｗ）となる記号を、（記号列ｗを
モジュロ（ｍｏｄｕｌｏ）演算にまで復元する）ターボ
復号器５０４の結果に応じて再構成するために必要とな
る。このより大きな（折返し）コンステレーションを実
現するために、ＴＴＣＭ復号器５０４に対して、本技術
分野に精通した者によって容易に実装されるいくつかの
拡張が必要となることは容易に類推される。前符号器６
００への入力となる記号が復元されると、トレリス整形
をＴＴＣＭと組み合わせることに関して前述したものと
同様の機構を用いて、元となる伝送ビットを復元するこ
とができる。トレリス前符号化をＴＴＣＭとともに用い
るための方法と、非正方コンステレーションでＴＨ前符
号化を用いるためのいくつかのよく知られている方法と
をあわせて、以下説明する。
【００２８】上述したように、トレリス前符号化は、ト
レリス整形をトムリソン・ハラシマ（ＴＨ）前符号化と
組み合わせて実装することを意味している。図４は、Ｔ
Ｈ前符号器６００を用いた送信機４００のブロック図を
示すものである。送信機４００は、ＴＴＣＭを組み合わ
せたトレリス整形のための図２に示したものと酷似して
いるが、ここでは、前符号化された記号に従って、新た
な分岐評価値のみが計算される。これは、送信機４００
では、ＶＡのトレリスの各状態に対応して独立した前符
号器を実装することを意味している。一般的に、ＴＨ前
符号器６００内でのモジュロ演算によって、トレリスは
無限数の状態を有している。しかし、複雑さを減らし、
トレリス整形のための復号器と同数の状態を有するＰＤ
ＦＤ（並列の判定フィードバック型の復号器）を実装す
ることにより、性能の悪化を少なく抑えることができる
（しかし、これは、用いられる特定のチャネルと前符号
器とに依存する）。受信機５００は、図３に示したＴＴ
ＣＭを組み合わせたトレリス整形のためのものと類似で
あるが、ＴＨ前符号化処理のために、好ましくは、モジ
ュロ演算のみが実装されている（あるいは、スライサ
（ｓｌｉｃｅｒ）に無限格子を使用している）。発明者
は、Ｈ1＝[１ −０．２ ０．１]およびＨ2＝[１
０．４ −０．２]として、２つのチャネル対し、同時
に異なるコンステレーションと整形領域を用いて、ＴＴ
ＣＭと組み合わせたトレリス前符号化のシミュレーショ
ンを行った。このシミュレーション結果を、以下の表２
に示す。
レリス整形をトムリソン・ハラシマ（ＴＨ）前符号化と
組み合わせて実装することを意味している。図４は、Ｔ
Ｈ前符号器６００を用いた送信機４００のブロック図を
示すものである。送信機４００は、ＴＴＣＭを組み合わ
せたトレリス整形のための図２に示したものと酷似して
いるが、ここでは、前符号化された記号に従って、新た
な分岐評価値のみが計算される。これは、送信機４００
では、ＶＡのトレリスの各状態に対応して独立した前符
号器を実装することを意味している。一般的に、ＴＨ前
符号器６００内でのモジュロ演算によって、トレリスは
無限数の状態を有している。しかし、複雑さを減らし、
トレリス整形のための復号器と同数の状態を有するＰＤ
ＦＤ（並列の判定フィードバック型の復号器）を実装す
ることにより、性能の悪化を少なく抑えることができる
（しかし、これは、用いられる特定のチャネルと前符号
器とに依存する）。受信機５００は、図３に示したＴＴ
ＣＭを組み合わせたトレリス整形のためのものと類似で
あるが、ＴＨ前符号化処理のために、好ましくは、モジ
ュロ演算のみが実装されている（あるいは、スライサ
（ｓｌｉｃｅｒ）に無限格子を使用している）。発明者
は、Ｈ1＝[１ −０．２ ０．１]およびＨ2＝[１
０．４ −０．２]として、２つのチャネル対し、同時
に異なるコンステレーションと整形領域を用いて、ＴＴ
ＣＭと組み合わせたトレリス前符号化のシミュレーショ
ンを行った。このシミュレーション結果を、以下の表２
に示す。
【表２】 記号*は、整形ゲインが、[正方領域に関する（Ｈ１の整
形ゲイン）／（Ｈ２の整形ゲイン）／球状領域に関する
（Ｈ１の整形ゲイン）／（Ｈ２の整形ゲイン）]の形式
で、テスト対象となる両チャネルに与えられていること
を表す。記号**は、正方領域整形のチェックはしなかっ
たが、球状領域整形について得られたものと同様の結果
を与えると期待されるものを表す。表２に示したシミュ
レーション結果からは、トレリス前符号化は、前符号化
のない場合に比べて、性能に微かな悪化が見られる結果
をもたらすものであることがわかる。ＰＤＦＤを用いて
いるため、この性能悪化は、チャネル（すなわち前符号
器）に依存するものとなる。より複雑な復号器を用いる
ことにより、前符号化のない場合と同様の形成ゲインが
得られる結果となる。さらに、引用文献として掲載し
た、ジー・ディー・フォーニー著“トレリス整形”米国
電気電子学会、トランザクション・オン・インフォメー
ション、３８巻、１９９２年発行の文献（Ｔｒｅｌｌｉ
ｓ Ｓｈａｐｉｎｇ， Ｇ．Ｄ．Ｆｏｒｎｅｙ，ＩＥＥ
Ｅ Ｔｒａｎｓ． Ｉｎｆ． Ｖｏｌ．３８，Ｍａｒｃ
ｈ １９９２）にあるような、４状態のレート１／２の
従来の形成符合を用いることにより、約１ｄＢの形成ゲ
インが達成できる。ここで上述した形成領域、復号器の
遅延等などの他の問題についても、トレリス前符号化に
よる解決が可能となる。
形ゲイン）／（Ｈ２の整形ゲイン）／球状領域に関する
（Ｈ１の整形ゲイン）／（Ｈ２の整形ゲイン）]の形式
で、テスト対象となる両チャネルに与えられていること
を表す。記号**は、正方領域整形のチェックはしなかっ
たが、球状領域整形について得られたものと同様の結果
を与えると期待されるものを表す。表２に示したシミュ
レーション結果からは、トレリス前符号化は、前符号化
のない場合に比べて、性能に微かな悪化が見られる結果
をもたらすものであることがわかる。ＰＤＦＤを用いて
いるため、この性能悪化は、チャネル（すなわち前符号
器）に依存するものとなる。より複雑な復号器を用いる
ことにより、前符号化のない場合と同様の形成ゲインが
得られる結果となる。さらに、引用文献として掲載し
た、ジー・ディー・フォーニー著“トレリス整形”米国
電気電子学会、トランザクション・オン・インフォメー
ション、３８巻、１９９２年発行の文献（Ｔｒｅｌｌｉ
ｓ Ｓｈａｐｉｎｇ， Ｇ．Ｄ．Ｆｏｒｎｅｙ，ＩＥＥ
Ｅ Ｔｒａｎｓ． Ｉｎｆ． Ｖｏｌ．３８，Ｍａｒｃ
ｈ １９９２）にあるような、４状態のレート１／２の
従来の形成符合を用いることにより、約１ｄＢの形成ゲ
インが達成できる。ここで上述した形成領域、復号器の
遅延等などの他の問題についても、トレリス前符号化に
よる解決が可能となる。
【００２９】トレリス前符号化は、上述したようにＶＡ
の各状態ごとに前符号化を実装するため、トレリス整形
よりもその複雑度が増すものとなる。長い前符号器で
は、ＶＡ内の少数の（高い値をもつ）タップをのみを用
いて、その複雑度を下げることができる。これにより、
整形ゲインの悪化を僅かなものとすることができる。シ
ミュレーションに用いたＰＤＦＤは、４状態のものであ
り、表１を参照して上述した前符号器がない場合に用い
たものと同等のものである。本技術分野に精通したもの
であれば、より複雑な復号器（８または１６状態のも
の）によって、特に“困難なチャネル”に対しては、よ
り高性能が得られることは容易に類推できる。非前符号
器の場合のように、受信機５００は単純なままであり、
唯一の違いといえば、モジュラ（ｍｏｄｕｌｕｓ）演算
を用いること、あるいはスライサの無限格子を用いるこ
とである。トレリス整形について上述した他の問題につ
いても、トレリス前符号化を適用して解決が可能であ
る。
の各状態ごとに前符号化を実装するため、トレリス整形
よりもその複雑度が増すものとなる。長い前符号器で
は、ＶＡ内の少数の（高い値をもつ）タップをのみを用
いて、その複雑度を下げることができる。これにより、
整形ゲインの悪化を僅かなものとすることができる。シ
ミュレーションに用いたＰＤＦＤは、４状態のものであ
り、表１を参照して上述した前符号器がない場合に用い
たものと同等のものである。本技術分野に精通したもの
であれば、より複雑な復号器（８または１６状態のも
の）によって、特に“困難なチャネル”に対しては、よ
り高性能が得られることは容易に類推できる。非前符号
器の場合のように、受信機５００は単純なままであり、
唯一の違いといえば、モジュラ（ｍｏｄｕｌｕｓ）演算
を用いること、あるいはスライサの無限格子を用いるこ
とである。トレリス整形について上述した他の問題につ
いても、トレリス前符号化を適用して解決が可能であ
る。
【００３０】非正方コンステレーションを用いる場合に
は、標準の前符号器を用いると、全てのコンステレーシ
ョン配置点を拘束する最小辺の正方形に従ってコンステ
レーションが拡張するため、前符号器に何らかの適合措
置を施すことが好ましい。すなわち、“負”の整形ゲイ
ンである。前符号器６００の信号点の実部と虚部との間
の依存関係を持ち込むことは、不必要に複雑さを増すだ
けである。図１４に（３２点からなるコンステレーショ
ンを例にして）示すような“回転した正方コンステレー
ション”とともに、対角線上でモジュラ演算（すなわ
ち、実部＋虚部、実部−虚部）を用いることが最も好ま
しい。このように、トレリス前符号化は、正方領域と球
状領域の両方を用いて実装することが可能である。図１
４は、球状の整形領域をもった３２点からなり、トレリ
ス前符号化のために設計されてレート１／２符合に適合
したコンステレーションを示している。
は、標準の前符号器を用いると、全てのコンステレーシ
ョン配置点を拘束する最小辺の正方形に従ってコンステ
レーションが拡張するため、前符号器に何らかの適合措
置を施すことが好ましい。すなわち、“負”の整形ゲイ
ンである。前符号器６００の信号点の実部と虚部との間
の依存関係を持ち込むことは、不必要に複雑さを増すだ
けである。図１４に（３２点からなるコンステレーショ
ンを例にして）示すような“回転した正方コンステレー
ション”とともに、対角線上でモジュラ演算（すなわ
ち、実部＋虚部、実部−虚部）を用いることが最も好ま
しい。このように、トレリス前符号化は、正方領域と球
状領域の両方を用いて実装することが可能である。図１
４は、球状の整形領域をもった３２点からなり、トレリ
ス前符号化のために設計されてレート１／２符合に適合
したコンステレーションを示している。
【００３１】要約すると、トレリス整形と前符号化を組
み合わせるために、トレリス前符号化を用いることがで
き、またこれをＴＴＣＭと組み合わせることが可能であ
る。一般的には、前符号化のないトレリス整形（特に、
困難なチャネルの場合）と対比すると、複雑度を減らし
た復号器（ＰＤＦＤ）を用いるために、何らかの性能悪
化が起こる。これに対し、ＶＡの各状態に前符号器を実
装するので、いくらか余分な複雑度が送信機に盛り込ま
れる。重要なことは、この状態でも約１ｄBの整形ゲイ
ンが得られることである。受信機の複雑度は低いまま
で、変わることはない。２Ｄ記号当たり奇数個の伝送ビ
ットを用いる場合には、特別なコンステレーションを用
いることが好ましい。
み合わせるために、トレリス前符号化を用いることがで
き、またこれをＴＴＣＭと組み合わせることが可能であ
る。一般的には、前符号化のないトレリス整形（特に、
困難なチャネルの場合）と対比すると、複雑度を減らし
た復号器（ＰＤＦＤ）を用いるために、何らかの性能悪
化が起こる。これに対し、ＶＡの各状態に前符号器を実
装するので、いくらか余分な複雑度が送信機に盛り込ま
れる。重要なことは、この状態でも約１ｄBの整形ゲイ
ンが得られることである。受信機の複雑度は低いまま
で、変わることはない。２Ｄ記号当たり奇数個の伝送ビ
ットを用いる場合には、特別なコンステレーションを用
いることが好ましい。
【００３２】図７は、本発明の一実施例による、二値符
号変調システムを実装するための、シェルマッピング７
０２と組み合わせてＴＴＣＭを用いる送信機７００の簡
略ブロック図である。図中の表記について、以下詳細に
説明する。入力ビット列７０４は、各々Ｎ*ｂビットを
持つブロックに分割され、Ｎ個の連続した２Ｄ記号とな
る。各ブロックは、３つの部分に分割されている。第一
部７０６は、Ｎ*ｋビットからなり、ＴＴＣＭの符号器
２０２を通って、Ｎ個のコセットになる。各２Ｄ記号の
コンステレーション配座点を選択するために用いること
ができる方法は、１）シェルマッパ７２０の出力に従っ
て、シェルを選択し、２）ＴＴＣＭ符号器２０２の出力
に従って、シェル内のコセットを選択し、３）ブロック
中のビット７１０の残りを使って、（もし、シェル中に
複数のコセットがある場合には）各シェルの複数のコセ
ットから一つを選択する。
号変調システムを実装するための、シェルマッピング７
０２と組み合わせてＴＴＣＭを用いる送信機７００の簡
略ブロック図である。図中の表記について、以下詳細に
説明する。入力ビット列７０４は、各々Ｎ*ｂビットを
持つブロックに分割され、Ｎ個の連続した２Ｄ記号とな
る。各ブロックは、３つの部分に分割されている。第一
部７０６は、Ｎ*ｋビットからなり、ＴＴＣＭの符号器
２０２を通って、Ｎ個のコセットになる。各２Ｄ記号の
コンステレーション配座点を選択するために用いること
ができる方法は、１）シェルマッパ７２０の出力に従っ
て、シェルを選択し、２）ＴＴＣＭ符号器２０２の出力
に従って、シェル内のコセットを選択し、３）ブロック
中のビット７１０の残りを使って、（もし、シェル中に
複数のコセットがある場合には）各シェルの複数のコセ
ットから一つを選択する。
【００３３】図８は、本発明の一実施例による、受信し
た記号に雑音が含まれることに対応して、厳しい決定を
行うため、シェル逆マッピング８０２を組み合わせてＴ
ＴＣＭ３０２を用いる受信機８００の簡略ブロック図で
ある。Ｎ個の記号８０４の各ブロックについて、シェル
逆マッパ８０２によって、元になるＫ個のビット７０６
が生成される。これにより、ビット７１０の残りの部分
は、ビットマッパ８１０に対して、記号によって生成さ
れる。エラーがない場合には、元になるＮ*ｂビットが
復元される。
た記号に雑音が含まれることに対応して、厳しい決定を
行うため、シェル逆マッピング８０２を組み合わせてＴ
ＴＣＭ３０２を用いる受信機８００の簡略ブロック図で
ある。Ｎ個の記号８０４の各ブロックについて、シェル
逆マッパ８０２によって、元になるＫ個のビット７０６
が生成される。これにより、ビット７１０の残りの部分
は、ビットマッパ８１０に対して、記号によって生成さ
れる。エラーがない場合には、元になるＮ*ｂビットが
復元される。
【００３４】図９は、本発明の一実施例による、シェル
マッピング７０２とラロア（Ｌａｒｏｉａ）前符号化９
０２とを組み合わせてＴＴＣＭを用いる送信機９００の
簡略ブロック図である。
マッピング７０２とラロア（Ｌａｒｏｉａ）前符号化９
０２とを組み合わせてＴＴＣＭを用いる送信機９００の
簡略ブロック図である。
【００３５】図１０は、本発明の一実施例による、シェ
ル逆マッピング８０２とラロア前符号化とを組み合わせ
てＴＴＣＭを用いる受信機１０００の簡略ブロック図で
ある。
ル逆マッピング８０２とラロア前符号化とを組み合わせ
てＴＴＣＭを用いる受信機１０００の簡略ブロック図で
ある。
【００３６】図１１は、一実施例による、ラロア前符号
化を実装する方法１１００の簡略ブロック図である。方
法９００は、シェルマッピングに関して上述した方法と
同様であるが、ここでは、図９に示すように、前符号化
９０２が、マッパ７２０の出力記号上で行われることが
異なる。受信機１０００では、前符号器入力（図１１の
記号列Ｕ）の記号を再構成するために、（図１１の記号
列Ｙを復元する）ターボ復号器の出力に対応して、追加
してステップ１００２を行うことが必要である。前符号
器入力の記号が復元されると、シェルマッピングに関し
て上述したものと同様の機構を用いて、元の伝送ビット
を復元することができる。
化を実装する方法１１００の簡略ブロック図である。方
法９００は、シェルマッピングに関して上述した方法と
同様であるが、ここでは、図９に示すように、前符号化
９０２が、マッパ７２０の出力記号上で行われることが
異なる。受信機１０００では、前符号器入力（図１１の
記号列Ｕ）の記号を再構成するために、（図１１の記号
列Ｙを復元する）ターボ復号器の出力に対応して、追加
してステップ１００２を行うことが必要である。前符号
器入力の記号が復元されると、シェルマッピングに関し
て上述したものと同様の機構を用いて、元の伝送ビット
を復元することができる。
【００３７】シェルマッピングとその他の関連する事項
について、トレリス符号化変調、ターボトレリス符号化
変調、コンステレーション整形および前符号化の技術に
精通した者に分かるように上述した特定の実施例をさら
に明確に説明するため、新しい原理を適用し、必要とさ
れる特定の要素を構成し用いるために必要となる情報と
ともに、これを以下詳細に説明する。２Ｎ次元のシェル
マッピングでは、各２Ｄコンステレーションは、Ｍ個の
シェルに分割されている。各Ｎ個の記号について、ＭN
個の可能なシェルの組み合わせを、最も出力の低い組み
合わせから、最も出力の高い組み合わせの順に配列しな
おす。２k個の可能なビット組み合わせと、２k＜＜ＭN
個の最小出力に対応したシェル組み合わせとの間の１対
１マッピングを実装したシェルマッパに、Ｋビットが入
力される。整形と前符号化を分離する前符号化処理につ
いては、引用文献として掲載した、アール・ラロア、エ
ス・エイ・トレッター、エヌ・ファルヴァーデン著“符
号間干渉チャネル上の雑音白色化のための単純で効果的
な前符号化方法” 米国電気電子学会、トランザクショ
ン・オン・コミュニケーション、１９９３年１０月発行
の文献（Ａ ｓｉｍｐｌｅ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖ
ｅ ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ ｆｏ ｎｏｉ
ｓｅ ｗｈｉｔｅｎｉｎｇ ｏｎ ｉｎｔｅｒｓｙｍｂ
ｏｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃｈａｎｎｅｌｓ，
Ｒ． Ｌａｒｏｉｓ，Ｓ．Ａ． Ｔｒｅｔｔｅｒ，
Ｎ． Ｆａｒｖａｒｄｉｎ， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．
Ｃｏｍｍｕｎ．， Ｏｃｔｏｂｅｒ １９９３）に記
載されている。この前符号化方法は、元の信号を再構成
する（チャネル符号化がある場合には、これれはチャネ
ル復号化の後に行われるが）受信機内にＩＩＲを実装す
るため、受信機で誤り伝播の影響を受ける。
について、トレリス符号化変調、ターボトレリス符号化
変調、コンステレーション整形および前符号化の技術に
精通した者に分かるように上述した特定の実施例をさら
に明確に説明するため、新しい原理を適用し、必要とさ
れる特定の要素を構成し用いるために必要となる情報と
ともに、これを以下詳細に説明する。２Ｎ次元のシェル
マッピングでは、各２Ｄコンステレーションは、Ｍ個の
シェルに分割されている。各Ｎ個の記号について、ＭN
個の可能なシェルの組み合わせを、最も出力の低い組み
合わせから、最も出力の高い組み合わせの順に配列しな
おす。２k個の可能なビット組み合わせと、２k＜＜ＭN
個の最小出力に対応したシェル組み合わせとの間の１対
１マッピングを実装したシェルマッパに、Ｋビットが入
力される。整形と前符号化を分離する前符号化処理につ
いては、引用文献として掲載した、アール・ラロア、エ
ス・エイ・トレッター、エヌ・ファルヴァーデン著“符
号間干渉チャネル上の雑音白色化のための単純で効果的
な前符号化方法” 米国電気電子学会、トランザクショ
ン・オン・コミュニケーション、１９９３年１０月発行
の文献（Ａ ｓｉｍｐｌｅ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖ
ｅ ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ ｆｏ ｎｏｉ
ｓｅ ｗｈｉｔｅｎｉｎｇ ｏｎ ｉｎｔｅｒｓｙｍｂ
ｏｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃｈａｎｎｅｌｓ，
Ｒ． Ｌａｒｏｉｓ，Ｓ．Ａ． Ｔｒｅｔｔｅｒ，
Ｎ． Ｆａｒｖａｒｄｉｎ， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．
Ｃｏｍｍｕｎ．， Ｏｃｔｏｂｅｒ １９９３）に記
載されている。この前符号化方法は、元の信号を再構成
する（チャネル符号化がある場合には、これれはチャネ
ル復号化の後に行われるが）受信機内にＩＩＲを実装す
るため、受信機で誤り伝播の影響を受ける。
【００３８】引用文献として掲載した、１９９４年９月
発行のＩＴＵ−Ｔ勧告Ｖ．３４、に記述されているＶ．
３４規格では、２Ｎ＝１６次元のシェルマッピングと前
符号化が実装され、ＴＴＣＭとともに動作する。本発明
では、この方法を用いて、異なるコンステレーションと
整形パラメータを用いて、ＴＴＣＭとともにシェルマッ
ピングをシミュレーションするか、ＴＴＣＭをシミュレ
ーションした。このシミュレーション結果を表３に示
す。ここでは、シェルマッピングの複雑さは、送信機と
受信機とで同等であり、シェルマッパによって用いられ
る数本のベクトルを記憶し、実際のマッピング処理を行
うことから得られるものである。
発行のＩＴＵ−Ｔ勧告Ｖ．３４、に記述されているＶ．
３４規格では、２Ｎ＝１６次元のシェルマッピングと前
符号化が実装され、ＴＴＣＭとともに動作する。本発明
では、この方法を用いて、異なるコンステレーションと
整形パラメータを用いて、ＴＴＣＭとともにシェルマッ
ピングをシミュレーションするか、ＴＴＣＭをシミュレ
ーションした。このシミュレーション結果を表３に示
す。ここでは、シェルマッピングの複雑さは、送信機と
受信機とで同等であり、シェルマッパによって用いられ
る数本のベクトルを記憶し、実際のマッピング処理を行
うことから得られるものである。
【表３】 記号*は、正方コンステレーションについて、実際の整
形ゲインを計算したものであることを示している。単純
な２Ｄ“コンステレーション整形”を用いる（すなわ
ち、正方コンステレーションではなく、円状コンステレ
ーションを用いること）により、括弧付けした相対整形
ゲインが得られる。記号**は、Ｋが、８つの２Ｄ記号
（すなわち１６Ｄこの記号）の各ブロックについて、シ
ェルマッパ（ｓｈｅｌｌ ｍａｐｐｅｒ）に入力される
ビット数であることを示している。記号Ｍは、２Ｄ個の
コンステレーション当たりのシェルの数であり、記号Ｌ
は、拡張された２Ｄコンステレーションの大きさであ
る。比Ｌ／Ｍは、１シェル当たりの２Ｄコンステレーシ
ョン点数を定義するものである。レート１／２符合につ
いては、この比は２の倍数であり、レート２／３符合に
ついては、この比は８の倍数である（これは必要条件で
はあるが、十分条件ではない）。コンステレーション分
割に基づく符号との互換性については、各シェルには、
各サブセットと同一数の点が存在しなければならない。
表３の結果によれば、レート２／３符合に互換の１記号
当たり４ビットを伝送しようとした場合には、整形ゲイ
ンに０．３ｄＢの悪化が見られる。これは、コンステレ
ーションに比べて“大きな”シェルによって引き起こさ
れるものと見られ、これによりシェル内の記号は均一に
分布することになる。
形ゲインを計算したものであることを示している。単純
な２Ｄ“コンステレーション整形”を用いる（すなわ
ち、正方コンステレーションではなく、円状コンステレ
ーションを用いること）により、括弧付けした相対整形
ゲインが得られる。記号**は、Ｋが、８つの２Ｄ記号
（すなわち１６Ｄこの記号）の各ブロックについて、シ
ェルマッパ（ｓｈｅｌｌ ｍａｐｐｅｒ）に入力される
ビット数であることを示している。記号Ｍは、２Ｄ個の
コンステレーション当たりのシェルの数であり、記号Ｌ
は、拡張された２Ｄコンステレーションの大きさであ
る。比Ｌ／Ｍは、１シェル当たりの２Ｄコンステレーシ
ョン点数を定義するものである。レート１／２符合につ
いては、この比は２の倍数であり、レート２／３符合に
ついては、この比は８の倍数である（これは必要条件で
はあるが、十分条件ではない）。コンステレーション分
割に基づく符号との互換性については、各シェルには、
各サブセットと同一数の点が存在しなければならない。
表３の結果によれば、レート２／３符合に互換の１記号
当たり４ビットを伝送しようとした場合には、整形ゲイ
ンに０．３ｄＢの悪化が見られる。これは、コンステレ
ーションに比べて“大きな”シェルによって引き起こさ
れるものと見られ、これによりシェル内の記号は均一に
分布することになる。
【００３９】この他の関連事項としては、ピーク対平均
値比（ＰＡＲ）、コンステレーション伸張率（ＣＥ
Ｒ）、他の次元数と多次元（ＭＤ）整形方法などがあ
る。ＰＡＲとＣＥＲに関する望ましい制約は、シェルマ
ッピングパラメータ（コンステレーションの大きさ、シ
ェルの数）を適切に選択することにより容易に満足させ
ることができる。引用文献として掲載した、アール・ラ
ロア、エヌ・ファルヴァーデン、エス・エイ・トレッタ
ー著“多次元コンステレーションの最適な整形” 米国
電気電子学会、トランザクション・オン・インフォメー
ション、４０巻、１９９４年７月発行の文献（Ｏｎ ｏ
ｐｔｉｍａｌ ｓｈａｐｉｎｇ ｏｆ ｍｕｌｔｉｄｉ
ｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎｓ，
Ｒ．Ｌａｒｏｉａ，Ｎ． Ｆａｒｖａｒｄｉｎ， Ｓ．
Ａ Ｔｒｅｔｔｅｒ， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｉｎ
ｆ．， Ｖｏｌ． ４０，Ｊｕｌｙ １９９４）では、
一般的に、任意のＰＡＲとＣＥＲに対しては、シェルマ
ッピング以外の整形方法は、高い整形ゲインと少ない遅
延をもたらすことはできないことが指摘されている。上
述したように、本発明では、Ｖ．３４勧告に示されたよ
うに１６Ｄシェルマッピングを用いたが、ＴＴＣＭを組
み合わせている。これにより、前述したように、約１ｄ
Ｂの整形ゲインと、２Ｄ記号８つ分の“整形遅延”が得
られる結果となる。上記に引用した文献では、異なる次
元に対し達成可能なゲイン、ＣＥＲとＰＡＲを提示して
いる。この他の次元を用いると、当然、アルゴリズムの
複雑化に影響を及ぼすことが分かる。本技術分野に精通
した者であれば、発明者によって検討された訳ではない
が、多次元整形方法を実装することも可能であることは
判断できる。
値比（ＰＡＲ）、コンステレーション伸張率（ＣＥ
Ｒ）、他の次元数と多次元（ＭＤ）整形方法などがあ
る。ＰＡＲとＣＥＲに関する望ましい制約は、シェルマ
ッピングパラメータ（コンステレーションの大きさ、シ
ェルの数）を適切に選択することにより容易に満足させ
ることができる。引用文献として掲載した、アール・ラ
ロア、エヌ・ファルヴァーデン、エス・エイ・トレッタ
ー著“多次元コンステレーションの最適な整形” 米国
電気電子学会、トランザクション・オン・インフォメー
ション、４０巻、１９９４年７月発行の文献（Ｏｎ ｏ
ｐｔｉｍａｌ ｓｈａｐｉｎｇ ｏｆ ｍｕｌｔｉｄｉ
ｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎｓ，
Ｒ．Ｌａｒｏｉａ，Ｎ． Ｆａｒｖａｒｄｉｎ， Ｓ．
Ａ Ｔｒｅｔｔｅｒ， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｉｎ
ｆ．， Ｖｏｌ． ４０，Ｊｕｌｙ １９９４）では、
一般的に、任意のＰＡＲとＣＥＲに対しては、シェルマ
ッピング以外の整形方法は、高い整形ゲインと少ない遅
延をもたらすことはできないことが指摘されている。上
述したように、本発明では、Ｖ．３４勧告に示されたよ
うに１６Ｄシェルマッピングを用いたが、ＴＴＣＭを組
み合わせている。これにより、前述したように、約１ｄ
Ｂの整形ゲインと、２Ｄ記号８つ分の“整形遅延”が得
られる結果となる。上記に引用した文献では、異なる次
元に対し達成可能なゲイン、ＣＥＲとＰＡＲを提示して
いる。この他の次元を用いると、当然、アルゴリズムの
複雑化に影響を及ぼすことが分かる。本技術分野に精通
した者であれば、発明者によって検討された訳ではない
が、多次元整形方法を実装することも可能であることは
判断できる。
【００４０】以上を要約すると、１６Ｄシェルマッピン
グは、他の方法によるものに加えて約１ｄＢの整形ゲイ
ンを達成し、これらの方法と円滑に連携することができ
る。上述したように、本方法は、ＴＴＣＭと組み合わせ
ることができる。特に、レート１／２とレート２／３の
ＴＴＣＭについて検証した。送信機と受信機について、
格納部は同一の複雑度となるが、一方、計算複雑度は受
信機のほうが低い。
グは、他の方法によるものに加えて約１ｄＢの整形ゲイ
ンを達成し、これらの方法と円滑に連携することができ
る。上述したように、本方法は、ＴＴＣＭと組み合わせ
ることができる。特に、レート１／２とレート２／３の
ＴＴＣＭについて検証した。送信機と受信機について、
格納部は同一の複雑度となるが、一方、計算複雑度は受
信機のほうが低い。
【００４１】表４に、上で詳細に説明した、トレリス整
形／前符号化とシェルマッピング方法との比較を示す。
形／前符号化とシェルマッピング方法との比較を示す。
【表４】
【００４２】整形は、伝送エネルギーを減少させようと
するため、高いエネルギーをもつ記号に比べて、結果的
に、少ないエネルギーをもつコンステレーション記号を
より多く使うことになる。高次元整形に対する記号の漸
近的な分布は、ガウス分布に収斂する。これにより、特
に、小さいコンステレーションについては、提案された
組み合わせ方法の性能が悪化することになる。これは、
外部記号（大きいエネルギーをもつもの）は、内部記号
に比べて、エラー発生確率が少ないことに起因してい
る。もし、低い確率で記号を伝送すると、全体のエラー
発生確率は増加する。
するため、高いエネルギーをもつ記号に比べて、結果的
に、少ないエネルギーをもつコンステレーション記号を
より多く使うことになる。高次元整形に対する記号の漸
近的な分布は、ガウス分布に収斂する。これにより、特
に、小さいコンステレーションについては、提案された
組み合わせ方法の性能が悪化することになる。これは、
外部記号（大きいエネルギーをもつもの）は、内部記号
に比べて、エラー発生確率が少ないことに起因してい
る。もし、低い確率で記号を伝送すると、全体のエラー
発生確率は増加する。
【００４３】この悪化（通常、０．５ｄＢ未満）は、Ｔ
ＴＣＭ復号器内で、非同一確率記号分布を用いることに
より改善される。繰り返し演算の各々で、復号器は、各
データビットに対し、ビットが‘１’になる確率とビッ
トが‘０’になる確率との比に等しい尤度比を計算す
る。データ記号の確率分布の表を作ると、これらの確率
を計算するためにこの表を用いることができる。送信機
のシミュレーションを行い、長期間にわたる記号分布の
ヒストグラムを作成することにより、このようなテーブ
ルを作成することができる。
ＴＣＭ復号器内で、非同一確率記号分布を用いることに
より改善される。繰り返し演算の各々で、復号器は、各
データビットに対し、ビットが‘１’になる確率とビッ
トが‘０’になる確率との比に等しい尤度比を計算す
る。データ記号の確率分布の表を作ると、これらの確率
を計算するためにこの表を用いることができる。送信機
のシミュレーションを行い、長期間にわたる記号分布の
ヒストグラムを作成することにより、このようなテーブ
ルを作成することができる。
【００４４】以上に述べたように、本発明は、構造と動
作に関して、従来例から大きく前進したものを示したこ
とは明らかである。しかし、以上では、本発明の特定の
実施例を詳細に説明してきたが、特許請求の範囲で定義
したように、本発明の趣旨と範囲を逸脱することなく、
様々な代案、変更および置き換えが可能であることが分
かる。例えば、特定のシェルマッピング／逆マッピング
と、それに関連する特徴について、様々な実施例を説明
してきたが、本発明による構造と方法は、必ずしもここ
で用いられたような特定のアーキテクチャや特徴群に限
定されるものではない。
作に関して、従来例から大きく前進したものを示したこ
とは明らかである。しかし、以上では、本発明の特定の
実施例を詳細に説明してきたが、特許請求の範囲で定義
したように、本発明の趣旨と範囲を逸脱することなく、
様々な代案、変更および置き換えが可能であることが分
かる。例えば、特定のシェルマッピング／逆マッピング
と、それに関連する特徴について、様々な実施例を説明
してきたが、本発明による構造と方法は、必ずしもここ
で用いられたような特定のアーキテクチャや特徴群に限
定されるものではない。
【００４５】（関連特許出願）本出願は、米国特許仮出
願番号６０／２１７，７６７、出願日２０００年７月１
２日、発明者リオー・オフィール、名称「コンステレー
ション整形、前符号化および符号化を用いたデータ通信
の方法およびシステム」の便益を、合衆国連邦法規集３
５条、１１９章（ｅ）（１）に基づき請求するものであ
る。
願番号６０／２１７，７６７、出願日２０００年７月１
２日、発明者リオー・オフィール、名称「コンステレー
ション整形、前符号化および符号化を用いたデータ通信
の方法およびシステム」の便益を、合衆国連邦法規集３
５条、１１９章（ｅ）（１）に基づき請求するものであ
る。
本発明の他の側面と特徴と、本発明に付随する多くの利
点は、図面全体を通して同一部には同一符号を付した付
随する図面とともに以下に説明するものへの引用によっ
てより良く理解されるものと同一のものであることは、
容易に判断される。また、図面は、各実施例を説明する
ものであるが、検討にも述べたように、本発明の他の実
施形態を考えることも可能である。すべての場合につい
て、本開示は、代表例として制限を加えることなく、本
発明の具体的な実施例を提供するものである。本発明の
原理の範囲と主旨に限定された技術分野に精通した者で
あれば、多数の他の修正と実施例については類推が可能
である
点は、図面全体を通して同一部には同一符号を付した付
随する図面とともに以下に説明するものへの引用によっ
てより良く理解されるものと同一のものであることは、
容易に判断される。また、図面は、各実施例を説明する
ものであるが、検討にも述べたように、本発明の他の実
施形態を考えることも可能である。すべての場合につい
て、本開示は、代表例として制限を加えることなく、本
発明の具体的な実施例を提供するものである。本発明の
原理の範囲と主旨に限定された技術分野に精通した者で
あれば、多数の他の修正と実施例については類推が可能
である
【図１】２Ｄ記号当たりＲ＝５の情報ビットを用いた場
合の、ＴＴＣＭと互換性のあるトレリス整形を用いて整
形されたコンステレーションのシミュレーション結果を
示す図。
合の、ＴＴＣＭと互換性のあるトレリス整形を用いて整
形されたコンステレーションのシミュレーション結果を
示す図。
【図２】本発明の一実施例による、トレリス整形を組み
合わせてＴＴＣＭを用いる送信機の簡略ブロック図。
合わせてＴＴＣＭを用いる送信機の簡略ブロック図。
【図３】本発明の一実施例による、トレリス整形を組み
合わせてＴＴＣＭを用いる受信機の簡略ブロック図。
合わせてＴＴＣＭを用いる受信機の簡略ブロック図。
【図４】本発明の一実施例による、トレリス前符号化を
組み合わせてＴＴＣＭを用いる送信機の簡略ブロック
図。
組み合わせてＴＴＣＭを用いる送信機の簡略ブロック
図。
【図５】本発明の一実施例による、トレリス前符号化を
組み合わせてＴＴＣＭを用いる受信機の簡略ブロック
図。
組み合わせてＴＴＣＭを用いる受信機の簡略ブロック
図。
【図６】ＴＨ前符号化の簡略ブロック図。
【図７】本発明の一実施例による、シェルマッピングを
組み合わせてＴＴＣＭを用いる送信機の簡略ブロック
図。
組み合わせてＴＴＣＭを用いる送信機の簡略ブロック
図。
【図８】本発明の一実施例による、シェルマッピングを
組み合わせてＴＴＣＭを用いる受信機の簡略ブロック
図。
組み合わせてＴＴＣＭを用いる受信機の簡略ブロック
図。
【図９】本発明の一実施例による、シェルマッピングと
ラロア前符号化とを組み合わせてＴＴＣＭを用いる送信
機の簡略ブロック図。
ラロア前符号化とを組み合わせてＴＴＣＭを用いる送信
機の簡略ブロック図。
【図１０】本発明の一実施例による、シェルマッピング
とラロア前符号化とを組み合わせてＴＴＣＭを用いる受
信機の簡略ブロック図。
とラロア前符号化とを組み合わせてＴＴＣＭを用いる受
信機の簡略ブロック図。
【図１１】ラロア前符号化の簡略ブロック図。
【図１２】正方状整形領域をもち、トレリス整形のため
に設計され、レート１／２符号と互換性のある６４ＱＡ
Ｍコンステレーションを示す図。
に設計され、レート１／２符号と互換性のある６４ＱＡ
Ｍコンステレーションを示す図。
【図１３】球状整形領域をもち、トレリス整形のために
設計され、レート１／２符号と互換性のある６４ＱＡＭ
コンステレーションを示す図。
設計され、レート１／２符号と互換性のある６４ＱＡＭ
コンステレーションを示す図。
【図１４】球状整形領域をもち、トレリス前符号化のた
めに設計され、レート１／２符号と互換性のある３２点
コンステレーションを示す図。
めに設計され、レート１／２符号と互換性のある３２点
コンステレーションを示す図。
７０２ シェルマッパ ２０２ レートＫ／ｎＴＴＣＭ符号器 ７２０ マッパ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オフィル シャルビイ イスラエル国 ヘルザリア、タバンキン ストリート 19 Ｆターム(参考） 5B001 AA10 AC01 AD06 5J065 AC02 AD10 AG02 AG05 AH02 AH12 AH22 5K004 AA08 JA02 JE03 5K014 AA01 BA10 EA01 HA00
Claims (25)
- 【請求項１】 二値符号化データ通信の方法において、
ターボトレリス符号化変調器（ＴＴＣＭ）符号器とコン
ステレーション整形要素とを有する送信機を用意し、 ＴＴＣＭ符号器とコンステレーション整形要素によって
処理され分割された二値記号列に応じて、複数の信号点
を生成する、ステップを備えた方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法において、 ＴＴＣＭ符号器とコンステレーション整形要素によって
処理され分割された二値記号列に応じて、複数の信号点
を生成するステップは、 所望の記号列の二値ｋcタプル部が、レートｋc/ｎcのＴ
ＴＣＭの符号でｎcタプルを生成するＴＴＣＭ符号器に
よって処理されるように、レートｋc/ｎcのＴＴＣＭに
対応したトレリス整形とともに利用可能な、正方整形領
域を有する信号コンステレーションを生成する、ことを
有する方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の方法において、 ＴＴＣＭ符号器とコンステレーション整形要素によって
処理され分割された二値記号列に応じて、複数の信号点
を生成するステップは、 所望の記号列の二値ｋcタプル部が、レートｋc/ｎcのＴ
ＴＣＭの符号でｎcタプルを生成するＴＴＣＭ符号器に
よって処理されるように、レートｋc/ｎcのＴＴＣＭに
対応したトレリス整形とともに利用可能な、球状整形領
域を有する信号コンステレーションを生成するステップ
を有する方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の方法において、 ターボトレリス符号化変調（ＴＴＣＭ）符号器とコンス
テレーション整形要素とを有する送信機を用意するステ
ップは、非正方コンステレーションとともに用いること
が可能なトレリス前符号化要素とＴＨ前符号化要素を与
えることを有する方法。 - 【請求項５】 請求項１記載の方法において、 ＴＴＣＭ符号器とコンステレーション整形要素によって
処理され分割された二値記号列に応じて、複数の信号点
を生成するステップは、 マッピングとＴＴＣＭに応じて、信号コンステレーショ
ンをコセット（ｃｏｓｅｔｓ）とシェル（ｓｈｅｌｌ
ｓ）に分割することを有する方法。 - 【請求項６】 請求項１記載の二値符号化データ通信方
法において、 複数の信号点を生成するステップは、 所望の記号列を、二値ｋcタプル部と、非符号化二値ｎu
タプル部と、シンドロームｒsタプル部とに分割し、 ｎcタプルを生成するために、レートｋc/ｎcのＴＴＣＭ
符号に対応したターボトレリス符号化変調（ＴＴＣＭ）
符号器によって所望の記号列のｋcタプル部を処理し、 ｎsタプルを生成するためｋs＝ｎs−ｒsとして、レート
ｋs/ｎsの畳み込み整形符号に対応したコセット表現生
成器によって、所望の記号列のｒsタプル部を処理し、 所望のビット列を生成するために、復号器によって、所
望の記号列の非符号化二値ｎuタプル部と、レートｋc/
ｎcのＴＴＣＭ符号器の出力と、レートｋs/ｎ sの畳み込
み整形符号に対応したコセット表現生成器の出力とを処
理し、 選択されたビット列を生成するために、組み合わせた要
素によって、所望のビット列と、レートｋs/ｎsの畳み
込み整形信号に対応したコセット表現生成器の出力とを
処理し、 複数の信号点を生成するために、選択されたビット列
と、所望の記号列の非符号化二値ｎuタプル部と、レー
トｋc/ｎcのＴＴＣＭ符号器の出力とをマッピングする
ステップと、を有する方法。 - 【請求項７】 請求項６記載の方法は、さらに ターボ復号器とコンステレーション整形要素とを有する
受信機を用意し、 分割された記号列を復元するために、受信機ターボ復号
器と受信機コンステレーション整形要素によって複数の
信号点を処理する、ステップを有する方法。 - 【請求項８】 請求項７記載の方法において、 分割された記号列を復元するために、受信機ターボ復号
器と受信機コンステレーション整形要素によって複数の
信号点を処理するステップは、非同一確率記号分布を用
いたターボ復号器によって複数の信号点を処理する、ス
テップを有する方法。 - 【請求項９】 請求項７記載の方法において、 受信機ターボ復号器と受信機コンステレーション整形要
素によって複数の信号点を処理するステップは、 伝送媒体を介して複数の信号点を受信し、かつ推定信号
点を生成するためにターボ復号器によって受信した複数
の信号点を処理し、 レートｋc/ｎcのＴＴＣＭ符号に従って所望のビット列
の推定二値ｋcタプル部を生成し、かつレートｋs/ｎsの
畳み込み整形符号に従って所望のビット列の推定非符号
化二値ｎuタプル部と所望のビット列の推定二値ｒsタプ
ル部を生成するために、逆マッパによって推定信号点を
処理する、ことを有する方法。 - 【請求項１０】 請求項７記載の方法において、 受信機ターボ復号器と受信機コンステレーション整形要
素によって複数の信号点を処理するステップは、さら
に、 ｎビットに基づきｋビットを復元し、かつ所望の信号列
の推定二値ｋcタプル部を生成するために、レートｋc/
ｎcのＴＴＣＭ符号に従って所望の信号列の推定二値ｋc
タプル部を処理する、ことを有する方法。 - 【請求項１１】 請求項１０記載の方法において、 受信機ターボ復号器と受信機コンステレーション整形要
素によって複数の信号点を処理するステップは、さら
に、 所望の記号列の推定シンドロームｒsタプル部を生成す
るために、レートｋs/ｎsの畳み込み整形符号に従って
所望の記号列の推定二値ｒsタプル部を処理する、こと
を有する方法。 - 【請求項１２】 請求項１記載の方法は、さらに符号化
記号列を生成するために、トレリス前符号器によって、
複数の信号点を処理する、ステップを有する方法。 - 【請求項１３】 請求項１２記載の方法は、さらにター
ボ復号器とコンステレーション整形要素とを有する受信
機を用意し、 分割された記号列を復元するために、受信機ターボ復号
器と受信機コンステレーション整形要素によって複数の
信号点を処理する、ステップを有する方法。 - 【請求項１４】 請求項１３記載の方法において、 分割された記号列を復元するために、受信機ターボ復号
器と受信機コンステレーション整形要素によって複数の
信号点を処理するステップは、非同一確率記号分布を用
いたターボ復号器によって複数の信号点を処理すること
を有する方法。 - 【請求項１５】 請求項１２記載の方法において、 受信機ターボ復号器と受信機コンステレーション整形要
素によって複数の信号点を処理するステップは、 折返しコンステレーションを生成するために、符号化記
号列を折返し、 推定信号点を生成するために、ターボ復号器によって折
返しコンステレーションを処理し、 レートｋc/ｎcのＴＴＣＭ符号に従って所望のビット列
の推定二値ｋcタプル部と、所望の記号列の推定非符号
化二値ｎuタプル部と、レートｋs/ｎs畳み込み整形信号
に従って所望の記号列の推定二値ｒsタプル部と、を生
成するために逆マッパによって推定信号点を処理するこ
とを有する方法。 - 【請求項１６】 請求項１５記載の方法において、 受信機ターボ復号器と受信機コンステレーション整形要
素によって複数の信号点を処理するステップは、さら
に、 ｎビットに基づきｋビットを復元し、所望の信号列の推
定二値ｋcタプル部を生成するために、レートｋc/ｎcの
ＴＴＣＭ符号に従って所望の信号列の推定二値ｋcタプ
ル部を処理する、ステップを有する方法。 - 【請求項１７】 請求項１６記載の方法において、 受信機ターボ復号器と受信機コンステレーション整形要
素によって複数の信号点を処理するステップは、さら
に、 所望の記号列の推定シンドロームｒsタプル部を生成す
るために、レートｋs/ｎsの畳み込みの整形符号に従っ
て所望の記号列の推定二値ｒsタプル部を処理する、ス
テップを有する方法。 - 【請求項１８】 請求項１記載の二値符号化データ通信
方法において、 複数の信号点を生成するステップは、 所望の記号列をＫビットの第１部と、Ｎ*ｋビットの第
２部と、残りのビットの第３部に分割し、 Ｎ個のシェルを生成するために、シェルマッパによって
所望の記号列の第１部を処理し、 Ｎ個のコセットを生成するために、ＴＴＣＭ符号器によ
って所望の記号列の第２部を処理し、 Ｎ個の伝送記号を処理するために、所望の記号列の第３
部と、Ｎ個のシェルと、Ｎ個のコセットとをマッピング
する、ステップを有する方法。 - 【請求項１９】 請求項１８記載の二値符号化データ通
信方法は、さらに、ターボ復号器とコンステレーション
整形要素を有する受信機を用意し、 所望の記号列を復元するために、受信機ターボ復号器と
受信機コンステレーション整形要素とによってＮ個の受
信記号を処理する、ステップを有する方法。 - 【請求項２０】 請求項１９記載の方法において、 所望の記号列を復元するために、受信機ターボ復号器と
受信機コンステレーション整形要素とによってＮ個の受
信記号を処理するステップは、非同一確率記号分布を用
いたターボ復号器によってＮ個の受信記号を処理するこ
とを有する方法。 - 【請求項２１】 請求項１９記載の二値符号化データ通
信方法において、 Ｎ個の受信信号を処理するステップは、 Ｎ個のハード記号を生成するために、ターボ復号器によ
ってＮ個の受信記号を復号化し、 Ｎ個のハード記号を、シェル逆マッパによって、所望の
記号列の第１部に逆マッピングし、 Ｎ個のハード記号を、記号からビットへのマッパによっ
て、所望の記号列の残りの部にマッピングし、 受信機で所望の記号列を復元するために、シェル逆マッ
パによって復元された所望の記号列の第１部と、記号か
らビットへのマッパによって復元された所望の記号列の
残りの部とを組み合わせる、ステップとからなる方法。 - 【請求項２２】 請求項１８記載の二値符号化データ通
信方法は、さらに、 前符号化記号列を生成するために、ラロア（Ｌａｒｏｉ
ａ）前符号器によってＮ個の伝送記号を処理する、ステ
ップを有する方法。 - 【請求項２３】 請求項２２記載の二値符号化データ通
信方法は、さらに、 ターボ復号器とコンステレーション整形要素を有する受
信機を用意し、 所望の記号列を復元するために、受信機ターボ復号器と
受信機コンステレーション整形要素とによって符号化記
号列を処理する、ステップを有する方法。 - 【請求項２４】 請求項２３記載の方法において、 所望の記号列を復元するために、受信機ターボ復号器と
受信機コンステレーション整形要素とによって符号化記
号列を処理するステップは、非同一確率記号分布を用い
たターボ復号器によって符号化記号列を処理する、こと
を有する方法。 - 【請求項２５】 請求項２３記載の二値符号化データ通
信方法において、 符号化記号列を処理するステップは、 Ｎ個のハード記号を生成するために、ターボ復号器によ
って符号化記号列を復号化し、 ラロア前符号器の入力に現れる記号を再構成するため
に、Ｎ個のハード記号を処理し、 再構成された記号を、シェル逆マッパによって、所望の
記号列の第１部に逆マッピングし、 再構成された記号を、記号からビットへのマッパによっ
て、所望の記号列の残りの部にマッピングし、 受信機で所望の記号列を復元するために、シェル逆マッ
パによって復元された所望の記号列の第１部と、記号か
らビットへのマッパによって復元された所望の記号列の
残りの部とを組み合わせる、ステップとからなる方法。
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