JP2009267930A - Information transmission system having non-uniformity error property - Google Patents

Information transmission system having non-uniformity error property Download PDF

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アサノデービッド
Satoshi Yamazaki
悟史 山崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an information transmission system having higher reliability and performance as a whole, than in the case where error protection is performed uniformly, by not applying uniform coding to all information items but applying error protection in accordance with importance of information. <P>SOLUTION: A non-uniform error protection system includes: a coding modulator which integrally processes coding and modulation, through trellis coding modulation, for transmitting a signal to a communication path; an adaptive equalizer which reduces phasing waveform distortion of a signal received via the communication path; and a demodulating decoder which integrally processes demodulation and decoding, while using Viterbi decoding, on a signal output from the adaptive equalizer. It is preferable for the non-uniform error protection system to connect in parallel a plurality of coding modulators having different levels of error protection, to switch the coding modulators in accordance with importance of information, to connect in parallel a plurality of demodulating decoders having different levels of error protection, and to switch the demodulating decoders in accordance with an importance of information. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、情報通信システム及び情報伝送方法特に、ワイヤレス通信などのフェージング通信路でも適用可能な不均一誤り保護方法に関する。 The present invention relates to an information communication system and an information transmission method, and more particularly to a non-uniform error protection method applicable also to fading communication paths such as wireless communication.

通信の主目的は、情報源からの情報を如何に効率的で、かつ正確に受信側に送ることである。伝送という観点からは、情報源からの情報ビットを均一に取り扱いがちだが、情報源によってその情報ビットは異なる性質を有する場合がある。この場合、情報の性質を考慮にいれて伝送を行うことが望ましい場合がある。具体的には、重要度の高い情報には十分な誤り訂正を行い、重要度の低い情報には簡単な誤り訂正を行うことにより、どの情報にも均一な符号化を施した場合に比べ、全体として効率的が良く、システム全体として高い信頼性、性能が期待できる。例えば、人同士の会話の中でも誤り訂正は行われており、雑音のせいで聞き取れない単語があっても、会話の前後関係から会話の内容を大抵は理解することが出来る。つまり、重要度の高い情報の誤りが少なくなることで、重要度の低い情報がある程度欠損しても人間同士の意思疎通にはあまり支障がないということになる。また、多くの通信アプリケーションでは、伝送するビットが異なる重要度を要する。例として、ATM(asynchronous transfer mode)における情報転送単位としてのATMセルを挙げる。固定長53byteをもつATMセルのうち、5byteをATMヘッダに割り当てている。ATMヘッダはATMセルの司令塔のため、他の48byteより強く保護されることが望ましい。本発明は、このような不均一誤り保護性能を有する情報通信システム装置の提案である。   The main purpose of communication is to send information from the information source to the receiving side how efficiently and accurately. From the viewpoint of transmission, information bits from information sources tend to be handled uniformly, but the information bits may have different properties depending on the information source. In this case, it may be desirable to perform transmission taking into account the nature of the information. Specifically, sufficient error correction is performed for information with high importance, and simple error correction is performed for information with low importance, compared to the case where uniform coding is applied to any information. It is efficient as a whole, and high reliability and performance can be expected as a whole system. For example, error correction is performed even in conversations between people, and even if there are words that cannot be heard due to noise, the content of the conversation can usually be understood from the context of the conversation. In other words, since errors in information with high importance are reduced, even if information with low importance is lost to some extent, communication between humans is not hindered. In many communication applications, the bits to be transmitted require different degrees of importance. An example is an ATM cell as an information transfer unit in ATM (asynchronous transfer mode). Of the ATM cells having a fixed length of 53 bytes, 5 bytes are allocated to the ATM header. Because the ATM header is a control tower of ATM cells, it is desirable to protect it stronger than the other 48 bytes. The present invention is a proposal of an information communication system apparatus having such non-uniform error protection performance.

不均一誤り保護性を作り出すためには、異なる重要度を有する情報ビットに対して不均一誤り率特性を提供することが要求される。その方法として、マルチレベル符号が用いられている。マルチレベル符号器は、例えば非特許文献1に示され、その一般的な構成を図7に示す。情報源符号化器が、優先度を降順に並べたM個の並列ビット系列に、情報系列を分割する。チャネル符号器は、符号間距離を降順に並べたM個の異なる誤り訂正符号C1、…、CMで構成することによって、不均一誤り特性を作り出している。このマルチレベル符号器の問題点は、各符号化は単純であるが、全体の復号化は複雑になることである。よって、マルチレベル復号には膨大な処理が必要である。また、マルチレベル符号器には、符号化利得を達成するために、余分な符号ビットを必要とするので、帯域幅の効率化を図られていない。それに対し、帯域幅の効率化を目的として、一様な信号点配置と非一様な信号点配置と符号化変調の時間多重を用いた方式がある。この方式が例えば非特許文献2に示され、符号化変調を用いた不均一誤り特性を作り出す一例を図8に示す。 In order to create non-uniform error protection, it is required to provide non-uniform error rate characteristics for information bits having different importance. A multilevel code is used as the method. A multilevel encoder is shown in Non-Patent Document 1, for example, and its general configuration is shown in FIG. The information source encoder divides the information sequence into M parallel bit sequences in which the priorities are arranged in descending order. The channel encoder creates non-uniform error characteristics by comprising M different error correction codes C 1 ,..., C M in which the inter-code distances are arranged in descending order. The problem with this multilevel encoder is that each encoding is simple, but the overall decoding is complicated. Therefore, enormous processing is required for multilevel decoding. In addition, since the multilevel encoder requires an extra code bit in order to achieve the encoding gain, the efficiency of the bandwidth is not achieved. On the other hand, for the purpose of improving the bandwidth efficiency, there is a system using uniform signal point arrangement, non-uniform signal point arrangement, and time division multiplexing of coded modulation. This method is shown in Non-Patent Document 2, for example, and FIG. 8 shows an example of producing non-uniform error characteristics using coded modulation.

重要度の高いグループに対しては、より強力な符号(符号器1)、重要度の低いグループに対しては、符号化しないか低い符号(符号器2)を用いる。図8の構成では、情報源側の符号器1と符号器2からの出力を用いて信号点配置へマッピングするので、式(1)を満たさなければならない。
A stronger code (encoder 1) is used for the higher importance group, and a lower code (encoder 2) is used for the less important group. In the configuration of FIG. 8, since the output from the encoder 1 and encoder 2 on the information source side is used for mapping to the signal point arrangement, equation (1) must be satisfied.

ただし、m1、m2はそれぞれ重要度の高い情報ビットと重要度の低い情報ビットを表し、r1、r2はそれぞれ符号器1と符号器2で付加された冗長ビットを表す。 Here, m 1 and m 2 represent highly important information bits and less important information bits, respectively, and r 1 and r 2 represent redundant bits added by the encoder 1 and the encoder 2, respectively.

受信器側では、各符号器に対応した復号器を用意し、復号する。これらの従来方式では、重要度は2レベルを前提とし、重要度の高い情報と低い情報がビット毎に切り替わるか、ある規則的なデータ列で切り替わるものが多かった。   On the receiver side, a decoder corresponding to each encoder is prepared and decoded. In these conventional methods, the importance is assumed to be two levels, and information with high importance and information with low importance are often switched for each bit or switched with a regular data string.

H. Imai and S. Hirakawa, "A newmultilevel coding method using error correcting codes"", IEEE Trans.Inform. Theory, pp. 371-377, May. 1977.H. Imai and S. Hirakawa, "A newmultilevel coding method using error correcting codes" ", IEEE Trans. Inform. Theory, pp. 371-377, May. 1977. L. -F. Wei, "Coded modulation with unequal error protection", IEEE Trans. Commun, vol. 41, pp. 1439-1449, Oct. 1993.L. -F. Wei, "Coded modulation with unequal error protection", IEEE Trans. Commun, vol. 41, pp. 1439-1449, Oct. 1993.

ところで、近年、携帯電話などディジタル技術を用いたワイヤレス通信に対する要求が高まっている。しかし、従来の不均一誤り保護システムでは、通信路としてAWGN(白色雑音)通信路での使用を前提としたシステム構成が多い。一方、フェージング通信路における評価がなされているものは、ほとんどなく、不均一誤り保護システムのフェージング通信路における適用、導入が望まれていた。   Incidentally, in recent years, there has been an increasing demand for wireless communication using digital technology such as mobile phones. However, many conventional non-uniform error protection systems have a system configuration that is premised on use in an AWGN (white noise) communication channel. On the other hand, there have been almost no evaluations on fading channels, and application and introduction of non-uniform error protection systems in fading channels have been desired.

本発明はワイヤレス通信などのフェージング通信路でも適用可能でシステム全体として高い信頼性、性能を有する不均一誤り保護システムを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a non-uniform error protection system that can be applied to fading communication paths such as wireless communication and has high reliability and performance as a whole system.

前記の目的を達成するためになされた特許請求の範囲の請求項1に記載の不均一誤り保護システムは、通信路に信号の送信を行う、トレリス符号化変調によって符号および変調を一体で処理する符号変調器と、前記通信路を介して受信した信号のフェージング波形歪みを低減する適応等化器と、当該適応等化器から出力される信号をビタビ復号によって復調および復号を一体で処理する復調復号器とを有することを特徴とする。   The non-uniform error protection system according to claim 1, which is made to achieve the above object, integrally processes a code and a modulation by trellis coded modulation, which transmits a signal to a communication path. Code modulator, adaptive equalizer that reduces fading waveform distortion of the signal received via the communication channel, and demodulation that integrally processes demodulation and decoding of the signal output from the adaptive equalizer by viterbi decoding And a decoder.

請求項2に記載の不均一誤り保護方法は、入力信号をトレリス符号化変調によって、符号および変調を一体で行い通信路に送信し、通信路を介して受信した信号のフェージング歪みを適応等化によって低減し、その後、ビタビ復号によって復調および復号を一体で行うことを特徴とする。   The non-uniform error protection method according to claim 2, wherein the input signal is trellis-coded and modulated, and the code and the modulation are integrated and transmitted to the communication path, and the fading distortion of the signal received through the communication path is adaptively equalized. After that, demodulation and decoding are integrally performed by Viterbi decoding.

請求項3に記載の不均一誤り保護システムは、請求項1に記載されたもので、誤り保護のレベルの異なる複数の前記符号変調器を並列接続して備えると共に、前記複数の符号変調器の入出力を、重要度の高い情報には誤り保護のレベルの高い符号変調器に切り替え、重要度の低い情報には誤り保護のレベルの低い符号変調器に切り替える送信切替部を備え、誤り保護のレベルの異なる複数の前記復調復号器を並列接続して備えると共に、前記複数の復調復号器の入出力を、重要度の高い情報には誤り保護のレベルの高い復調復号器に切り替え、重要度の低い情報には誤り保護のレベルの低い復調復号器に切り替える受信切替部を備えることを特徴とする。   A non-uniform error protection system according to claim 3 is the non-uniform error protection system according to claim 1, comprising a plurality of the code modulators having different error protection levels connected in parallel, and the plurality of code modulators. A transmission switching unit is provided to switch the input / output to a code modulator with a high level of error protection for high importance information and to a code modulator with a low level of error protection for low importance information. A plurality of demodulation decoders having different levels are connected in parallel, and the inputs and outputs of the plurality of demodulation decoders are switched to a demodulation decoder having a high level of error protection for highly important information. The low information includes a reception switching unit for switching to a demodulator / decoder having a low level of error protection.

請求項4に記載の不均一誤り保護システムは、請求項3に記載されたもので、前記誤り保護のレベルの異なる前記符号変調器を2個備え、エネルギーの異なった2重のQPSKが配置された信号点配置を用いて、エネルギーの高いQPSK配置に重要度の高い情報を配置することを特徴とする。   A non-uniform error protection system according to claim 4 is the non-uniform error protection system according to claim 3, comprising two code modulators having different levels of the error protection, and a double QPSK having different energy is arranged. Using the signal point arrangement, highly important information is arranged in a high energy QPSK arrangement.

請求項5に記載の不均一誤り保護システムは、請求項3に記載されたもので、前記誤り保護のレベルの異なる前記符号変調器を3個備え、エネルギーの異なった3重のQPSKが配置された信号点配置を用いて、エネルギーの高いQPSK配置側から順に重要度の高い情報を対応させて配置することを特徴とする。   A non-uniform error protection system according to claim 5 is the non-uniform error protection system according to claim 3, comprising three code modulators having different levels of error protection, and three QPSKs having different energy levels are arranged. Using the signal point arrangement, information with higher importance is arranged in order from the QPSK arrangement side with higher energy.

請求項6に記載の不均一誤り保護システムは、請求項3に記載されたもので、前記誤り保護のレベルの異なる前記符号変調器を複数備え、同一RING上に4点の信号点の組ごとに位相の変化量を異ならせて配置した信号点配置を用いて、前記位相の変化量が大きい信号点の組から順に重要度の高い情報を配置することを特徴とする。   A non-uniform error protection system according to claim 6 is the non-uniform error protection system according to claim 3, comprising a plurality of the code modulators having different levels of error protection, and each set of four signal points on the same RING. In this case, information with higher importance is arranged in order from a set of signal points having a larger amount of phase change, using signal point arrangements arranged with different amounts of phase change.

請求項7に記載の不均一誤り保護システムは、請求項6に記載されたもので、前記符号変調器は、ライスパラメータK=5以上または、移動体の速度を3km/h以下で設計することを特徴とする。   The non-uniform error protection system according to claim 7 is the non-uniform error protection system according to claim 6, wherein the code modulator is designed so that the Rice parameter K = 5 or more or the speed of the moving body is 3 km / h or less. It is characterized by.

請求項8に記載の不均一誤り保護システムは、請求項3に記載されたもので、前記復調復号器は、情報の重要度を、送信データNビット毎に判定することを特徴とする。   The non-uniform error protection system according to claim 8 is the non-uniform error protection system according to claim 3, wherein the demodulator / decoder determines the importance of the information for every N bits of transmission data.

本発明の主な効果を挙げる。   The main effects of the present invention are listed.

従来方式ではビットごとの重要さに着目し、ブロック符号を用いてビットごとに異なった誤り訂正を施していた。それらは、たいてい高、低の2段階の誤り訂正を行うものであり、重要度の高いビットと低いビットは規則正しく切り替わるか、それぞれパラレルなデータ列を前提としているものが多かった。一方、提案方式では1つの情報系列の中にいろいろな重要度の部分が含まれている情報系列Nビットを考え、その重要度に応じて誤り訂正能力の異なる符号器を用いて符号化することによって、重要度に応じた誤り訂正を行う。   In the conventional method, paying attention to the importance of each bit, different error correction is performed for each bit using a block code. They usually perform error correction in two stages, high and low, and the bits with high importance and the bits with low importance are regularly switched, or they are often premised on parallel data strings. The proposed method, on the other hand, considers information sequence N bits that contain various importance parts in one information sequence, and encodes them using encoders with different error correction capabilities according to their importance. To correct the error according to the importance.

重要度に関して、従来方式では2レベル(重要度高、重要度低)での使用を前提としていたが、本発明では、3レベル(重要度高、重要度中、重要度低)での実装を可能としている。   With regard to importance, the conventional method presupposes use at two levels (high importance, low importance), but in the present invention, implementation at three levels (high importance, medium importance, low importance) is implemented. It is possible.

図8で示す従来方式では、変調と符号化を別々に行っていたが、提案方式では、トレリス符号化変調により変調と符号化を一体で行い、システムを簡素化している。トレリス符号化変調を用いることによって、符号化により送信ビット数が増大するが、その分、変調多値数を増大させ、帯域幅を不変に保ったまま、復調における信頼度を高くしている。   In the conventional system shown in FIG. 8, modulation and coding are performed separately, but in the proposed system, modulation and coding are integrated by trellis coded modulation to simplify the system. By using trellis coded modulation, the number of transmission bits is increased by coding. However, the modulation multi-level number is increased correspondingly, and the reliability in demodulation is increased while keeping the bandwidth unchanged.

符号化された信号各々に対して変調するため、図8における式(1)のような信号点配置の制約がない。   Since each encoded signal is modulated, there is no restriction on the signal point arrangement as shown in Equation (1) in FIG.

フェージング対策として適応等化器を装備している為、ワイヤレス通信などのフェージング通信路にも適用可能であり、従来のAWGN(白色雑音)を前提としたシステムより用途が格段に広い。   Since it is equipped with an adaptive equalizer as a countermeasure against fading, it can also be applied to fading channels such as wireless communications, and its usage is much wider than the conventional system based on AWGN (white noise).

これらにより、ワイヤレス通信などのフェージング通信路でも適用可能でシステム全体として高い信頼性、性能で情報伝送を行うことができる。   Thus, fading communication paths such as wireless communication can be applied, and information transmission can be performed with high reliability and performance as the entire system.

発明したシステム構成を(図1)に示す。通信路前の情報を送信する構成は、符号器および変調器が一体化されて符号および変調を一体で処理する符号変調器がM個(図1ではM=3の場合を例示)並列に並べられた構成である。このM個の符号変調器は、誤り保護のレベルが異なっている。このM個の符号変調器の入出力には、重要度の高い情報には誤り保護のレベルの高い符号変調器に切り替え、重要度の低い情報には誤り保護のレベルの低い符号変調器に切り替える送信切替部(図1の上側の切替スイッチ)が接続されている。送信切替部は、切替スイッチとして機能する。   The invented system configuration is shown in (Fig. 1). In the configuration for transmitting the information before the communication path, the encoder and the modulator are integrated and M code modulators that process the code and the modulation integrally are arranged in parallel (in the case of M = 3 in FIG. 1). It is the structure which was made. The M code modulators have different levels of error protection. For the input and output of these M code modulators, switch to a code modulator with a high level of error protection for information of high importance, and switch to a code modulator with a low level of error protection for information with low importance. A transmission switching unit (upper selector switch in FIG. 1) is connected. The transmission switching unit functions as a switch.

通信路後には、通信路を介して受信した信号のフェージング波形歪みを低減する適応等化器が配置され、適応等化器から出力される信号をビタビ復号によって復調および復号を一体で処理する復調復号器が接続されている。   After the communication path, an adaptive equalizer that reduces fading waveform distortion of the signal received via the communication path is arranged, and the signal output from the adaptive equalizer is demodulated by Viterbi decoding and the demodulation is integrally processed. A decoder is connected.

復調復号器は、誤り保護のレベルの異なるM個の復調復号器が並列接続されていると共に、この複数の復調復号器の入出力を、重要度の高い情報には誤り保護のレベルの高い復調復号器に切り替え、重要度の低い情報には誤り保護のレベルの低い復調復号器に切り替える受信切替部(図1の下側の切替スイッチ)が接続されている。受信切替部は切替スイッチとして機能する。   The demodulator / decoder is connected in parallel with M demodulator / decoders with different levels of error protection. A reception switching unit (lower switch in FIG. 1) for switching to a decoder and switching to a demodulator with a low level of error protection is connected to information of low importance. The reception switching unit functions as a changeover switch.

2つの重要度をもつ情報を用いる場合は2個の符号変調器を並列に配置し切り替える事になる。入力信号は0、1のランダムなビット列とし、入力信号の情報の重要度はNビット毎に変化するものとする。本研究では、どういった情報が、重要度が高いか低いかといった点については考慮しない。つまり、通信システムを評価する上で、あるビット列Nを重要度が高いと解釈する。また、それぞれの重要度の情報が偏って発生した場合、均一な誤り訂正を施したものに近づくため、それぞれの重要度の情報は同確率で発生するものとする。符号器では、畳み込み符号を用いて符号化する。符号化率は、情報の重要度が高いものほど低く設定し、誤りが起こりにくくする。提案発明するシステム構成では、トレリス符号化変調により変調と符号化(または復調と復号化)を一体で行い、システムを簡素化している。トレリス符号化変調を用いることによって、符号化により送信ビット数が増大するが、その分、変調多値数を増大させ、帯域幅を不変に保ったまま、復調における信頼度を高くしている。また、符号化された信号各々に対して変調するため、式(1)のような信号点配置の制約がない。   When information having two importance levels is used, two code modulators are arranged in parallel and switched. The input signal is a random bit string of 0 and 1, and the importance of the information of the input signal changes every N bits. This study does not consider what information is important or low. That is, when evaluating the communication system, a certain bit string N is interpreted as having high importance. In addition, when the information on the respective importance levels is biased, the information on the importance levels is generated with the same probability because the information approaches the error-corrected information. In the encoder, encoding is performed using a convolutional code. The coding rate is set lower as the importance of information is higher, so that errors are less likely to occur. In the system configuration proposed in the invention, modulation and coding (or demodulation and decoding) are integrally performed by trellis coding modulation to simplify the system. By using trellis coded modulation, the number of transmission bits is increased by coding. However, the modulation multi-level number is increased correspondingly, and the reliability in demodulation is increased while keeping the bandwidth unchanged. In addition, since each encoded signal is modulated, there is no restriction on signal point arrangement as shown in Equation (1).

通信路について、提案発明方式では特に制約はないが、移動体通信を想定して、フェージング通信路を考える。ワイヤレス通信などのマルチパス環境下では、フェージングにより、符号間干渉が発生する。符号間干渉は通信路の高周波成分の減衰により発生する現象であり、振幅と位相の歪みを受けるため、通信効率、信頼性を損なう原因となる。符号間干渉を軽減する為に、受信側に適応等化器を挿入する。これにより、フェージングにより受けた波形歪みを補正する。提案発明方式では、トレーニングモード(図9)とトラッキングモード(図10)をスイッチにより切り替える仕組みとした。適応等化器における所望信号とは、等化器の原理からして、復号されるべき送信信号である。したがって、受信側で送信信号を用いることができれば、基本的には適応等化器が実現できる。そこで通常受信側でトレーニング信号と呼ばれる送信信号と同じ信号を発生させる方式をとる。トレーニング信号は、送信側と受信側で同期を取ることができれば、容易に発生することが可能である。このようにして、受信側でトレーニング信号を発生している状態が、適応等化器におけるトレーニングモードと呼ばれる状態である。このトレーニングモードにおいて、適応等化器の係数が調整される。しかし、このトレーニングモードでは、実質の情報伝送がなされない。実質の情報伝達を行うために、ある時間経過後、トレーニングモードからトラッキングモード(判定直接モードともいわれる)と呼ばれる状態に切り替える。トラッキングモードでは、トレーニング信号を用いず、適応等化器の出力の符号判定値を所望信号とする。トラッキングモードにおいてこのような所望信号を用いるのは、トレーニングモードにおいて十分な係数調整がなされれば、適応等化器の出力の符号判定値は、送信信号とほぼ等しくなるためである。実際、通信路特性が時不変で、トレーニングモードでの収束特性が良好な場合には、トラッキングモードで適応等化器は安定して働くことが知られている。また、通信路特性が時変であっても、その特性があまり激しくなく、判定器の誤る確率が1/2であれば、有効に働くことが知られている。 Although there are no particular restrictions on the communication path in the proposed invention method, a fading communication path is considered assuming mobile communication. In a multipath environment such as wireless communication, intersymbol interference occurs due to fading. Intersymbol interference is a phenomenon that occurs due to the attenuation of high-frequency components in the communication path, and is distorted in amplitude and phase, causing a loss in communication efficiency and reliability. In order to reduce intersymbol interference, an adaptive equalizer is inserted on the receiving side. Thereby, the waveform distortion received by fading is corrected. In the proposed invention system, the training mode (FIG. 9) and the tracking mode (FIG. 10) are switched by a switch. The desired signal in the adaptive equalizer is a transmission signal to be decoded based on the principle of the equalizer. Therefore, if a transmission signal can be used on the receiving side, an adaptive equalizer can be basically realized. Therefore, a method of generating the same signal as a transmission signal called a training signal on the normal receiving side is adopted. The training signal can be easily generated if the transmission side and the reception side can be synchronized. In this way, the state where the training signal is generated on the receiving side is a state called a training mode in the adaptive equalizer. In this training mode, the coefficient of the adaptive equalizer is adjusted. However, substantial information transmission is not performed in this training mode. In order to perform substantial information transmission, after a certain period of time, the training mode is switched to a state called a tracking mode (also referred to as a determination direct mode). In the tracking mode, the training signal is not used and the sign determination value of the output of the adaptive equalizer is set as a desired signal. The reason why such a desired signal is used in the tracking mode is that if the coefficient adjustment is sufficiently performed in the training mode, the sign determination value of the output of the adaptive equalizer is almost equal to the transmission signal. In fact, it is known that the adaptive equalizer works stably in the tracking mode when the channel characteristics are time-invariant and the convergence characteristics in the training mode are good. It is also known that even if the channel characteristics are time-varying, the characteristics are not so severe, and if the error probability of the determiner is ½, it works effectively.

受信側では、同一通信路から送信された信号を受信し、各復号器および復調器で並列に処理される。またこの流れと並列に符号器推定処理を行う。符号器推定処理のアルゴリズムを(図6)に示す。   On the receiving side, signals transmitted from the same communication path are received and processed in parallel by each decoder and demodulator. Also, encoder estimation processing is performed in parallel with this flow. An algorithm for the encoder estimation process is shown in FIG.

図6に示される符号器推定処理のアルゴリズムは、まず、ステップ1でi番目の送信信号(or受信信号)から各々の信号点番号(0〜8)までの距離dij(j:0〜3)を計算する。
ステップ2でステップ1で計測した送信信号(or受信信号)と重要度信号(0〜7)との距離dijの最小距離(最小値)を計算する。ステップ3で送信信号と最小距離をなす重要度信号の番号を決定する。このステップ3では、ステップ1、ステップ2をデータの切替速度であるNビット毎に行い、それらを加算して重要度信号の番号Hminを決定する。同様に、ステップ4で受信信号と最小距離をなす重要度信号の番号を決定する。このステップ4では重要度が低い信号点に関しても、ステップ1、ステップ2をデータの切替速度であるNビット毎に行い、それらを加算して重要度信号の番号Lminを決定する。ステップ5で、ステップ3で求めたHminとLminとを比較し、Hmin<Lminならば、高い重要度レベルと判定し、Hmin>Lminならば、低い重要度レベルと判定する。この場合、ステップ3で求めた送信信号と最小距離をなす重要度信号の番号Hminが4以下なら、内側のRING(重要度低)に対する送信信号と推定し、5以上なら外側のRING(重要度高)に対する送信信号と推定する。
In the encoder estimation processing algorithm shown in FIG. 6, first, in step 1, distances d ij (j: 0 to 3) from the i-th transmission signal (or received signal) to each signal point number (0 to 8). ).
In step 2, the minimum distance (minimum value) of the distance dij between the transmission signal (or reception signal) measured in step 1 and the importance signal (0 to 7) is calculated. In step 3, the number of the importance signal forming the minimum distance with the transmission signal is determined. In Step 3, Steps 1 and 2 are performed for each N bits that are data switching speeds, and these are added to determine the importance signal number Hmin . Similarly, in step 4, the number of the importance signal forming the minimum distance with the received signal is determined. In step 4, even for signal points with low importance, step 1 and step 2 are performed for each N bits which is the data switching speed, and these are added to determine the importance signal number L min . In step 5, H min and L min obtained in step 3 are compared, and if H min <L min, it is determined as a high importance level, and if H min > L min, it is determined as a low importance level. . In this case, if the number H min of the importance signal forming the minimum distance from the transmission signal obtained in step 3 is 4 or less, it is estimated as the transmission signal for the inner RING (low importance), and if it is 5 or more, the outer RING (important) Estimated to be a transmitted signal for (degree high).

その結果、最も適切な符号器の出力をNビット毎にまとめて採用する。   As a result, the most appropriate encoder output is adopted for every N bits.

本発明において、情報に重要度をもたせるために信号点配置として、図2〜4を考案した。   In the present invention, FIGS. 2 to 4 are devised as signal point arrangements in order to give importance to information.

(図2)は、信号点配置はエネルギーの異なった2重のQPSKが配置されたもの(2RING)である。よって、重要度のレベルは、高または低の2通りである。重要度が低い信号を内側に、重要度が高い信号を外側に対応させる。また、符号間の距離を大きくするために、各QPSKの位相をπ/4ずらしている。   (Fig. 2) shows the signal point arrangement (2RING) in which double QPSK with different energies are arranged. Therefore, there are two levels of importance, high or low. A signal having a low importance is associated with the inside, and a signal having a high importance is associated with the outside. In addition, the phase of each QPSK is shifted by π / 4 in order to increase the distance between the codes.

(図3)は、2RING型に対して、さらに重要度を1つ加えたもの(3RING)である。すなわち、信号点配置はエネルギーの異なった3重のQPSKと考えることができる。よって、重要度のレベルは、高、中、低の3通りである。また2RING型同様、各QPSKの位相をπ/4ずらしている。   (Fig. 3) is a 2RING type with one more importance added (3RING). That is, the signal point arrangement can be considered as triple QPSK with different energy. Therefore, there are three levels of importance: high, medium, and low. As in the 2RING type, the phase of each QPSK is shifted by π / 4.

(図4)は、同一RING上に位相の変化量が異なる信号点を4点ずつ配置したもの(TRAP)である。dL:dH=1:2なる関係を満たす。2種類の位相差をもつので、重要度のレベルは、高または低の2通りである。 (FIG. 4) shows a case (TRAP) in which four signal points having different phase variations are arranged on the same RING. The relationship d L : d H = 1: 2 is satisfied. Since there are two types of phase differences, there are two levels of importance, high or low.

入力信号に対して、その重要度はNビット毎に変化するものとし、3レベルの重要度に応じて符号化、変調を行う。この符号化、変調化を一体で行うために、トレリス符号化変調方式を用いている。ワイヤレス通信のマルチパス環境下では、フェージングにより、符号間干渉が発生する。符号間干渉は通信路の高周波成分の減衰により発生する現象であり、振幅と位相のひずみを受けるため、通信効率、信頼性を損なう原因となる。符号間干渉を軽減する為に、受信側に適応等化器を具備する。これにより、フェージングにより受けた歪みを補正する。発明したシステムでは、トレーニングモードとトラッキングモードをスイッチにより切り替える仕組みとした。適応等化器からの出力信号は、どの符号器で符号化されたか推定し、各々復調、復号化され、出力信号となる。   The importance of the input signal changes every N bits, and encoding and modulation are performed according to the importance of three levels. In order to perform this coding and modulation as one body, a trellis coded modulation system is used. In a multipath environment of wireless communication, intersymbol interference occurs due to fading. Intersymbol interference is a phenomenon that occurs due to attenuation of high-frequency components in the communication path, and is distorted in amplitude and phase, thereby causing a deterioration in communication efficiency and reliability. In order to reduce intersymbol interference, an adaptive equalizer is provided on the receiving side. Thereby, the distortion received by fading is corrected. In the invented system, the training mode and the tracking mode are switched by a switch. The output signal from the adaptive equalizer is estimated by which encoder is encoded, and is demodulated and decoded to become an output signal.

以下、本発明の実施例として計算機シミュレーションによる有効性について説明する。想定環境を(図13)に示す。これは、送信局から単一周波数の搬送波が送信され、移動する受信局(移動体)に直接波と1波の素波が到来するライスフェージング通信路モデルを示している。直接波の電力A2/2と素波の平均電力σs2の電力比をライスパラメータといい、次式で定義される。   The effectiveness of the computer simulation will be described below as an embodiment of the present invention. The assumed environment is shown in (Fig. 13). This shows a Rician fading channel model in which a single-frequency carrier wave is transmitted from a transmitting station, and a direct wave and one elementary wave arrive at a moving receiving station (mobile body). The power ratio between the direct wave power A2 / 2 and the average wave power σs2 is called the Rice parameter, and is defined by the following equation.

重要度が2レベルの場合のシミュレーションモデルを(図12)に示す。   A simulation model with 2 levels of importance is shown in Fig. 12.

図12に示すように、シミュレーションは、通信路に信号の送信を行う送信系列と、通信における雑音やフェージング状態を模擬的に付加する通信路系列と、受信系列とをこの順に接続する構成で実施した。送信系列は、2レベルで符号変調する。重要度決定スイッチがいずれのレベルで符号変調するかを切り替える。重要度高の場合は、畳込み符号器、マトリックスインターリーバ、高レベルの変調器で符号変調する。重要度低の場合は、低レベルの変調器のみで符号変調する。   As shown in FIG. 12, the simulation is performed with a configuration in which a transmission sequence that transmits a signal to a communication channel, a communication channel sequence that artificially adds noise and fading in communication, and a reception sequence are connected in this order. did. The transmission sequence is code-modulated at two levels. The importance level determination switch switches at which level the code modulation is performed. When the importance is high, code modulation is performed by a convolutional encoder, a matrix interleaver, and a high-level modulator. When the importance is low, code modulation is performed only with a low-level modulator.

送信系列について、詳細に説明する。図12の入力データ系列は{0、1}のバイナリデータである。重要度決定では、入力データ系列の中に重要度を表すビット列などを加えず、Nビット毎にそれぞれの重要度に同確率で切り替わるスイッチ(重要度決定スイッチ)を用い、複数の重要度が存在する場合を想定する。重要度が高い情報に対しては畳み込み符号を用いて符号化する。また、フェージング通信路を想定した場合に、局部的な誤りが発生するため、誤り訂正符号の効果が十分に期待できない場合がある。そのため、マトリックスインタリーバを用いることでビット誤り率の改善を図る。マトリックスインタリーバで用いる行列が符号器切替速度Nに比べ大きい場合、受信側での遅延が非常に大きくなるので、1つの重要度を表現するデータ列を表す最低限の大きさを行列の大きさとする。つまり、符号器切替速度Nが行列の大きさとなる。重要度が最も低い情報に対しては、符号化を行わないものとする。重要度の高い情報は出来るだけ誤りが少なく、重要度の低い情報はある程度の誤りが発生しても問題がないと考えられるからである。重要度の低い情報の符号化は行わないことで伝送速度の向上を図っている。それぞれの重要度に用いる符号器および変調器に送られた送信信号は同一通信路を用いるため、レベル高及びレベル低の変調を終えた信号に対しても重要度決定のスイッチを用いる。   The transmission sequence will be described in detail. The input data series in FIG. 12 is binary data of {0, 1}. In importance determination, there are multiple importance levels by using a switch (importance level determination switch) that switches to each importance level with the same probability every N bits without adding a bit string representing the importance level in the input data series. Assume that Information with high importance is encoded using a convolutional code. Further, when a fading channel is assumed, a local error occurs, so that the effect of the error correction code may not be sufficiently expected. Therefore, the bit error rate is improved by using a matrix interleaver. If the matrix used in the matrix interleaver is larger than the encoder switching speed N, the delay on the receiving side will be very large, so the minimum size that represents the data string that represents one importance is the matrix size. . That is, the encoder switching speed N becomes the matrix size. It is assumed that the information with the lowest importance is not encoded. This is because information with high importance has as few errors as possible, and information with low importance is considered to have no problem even if some errors occur. The transmission rate is improved by not encoding information of low importance. Since the transmission signal sent to the encoder and the modulator used for each importance uses the same communication path, the importance determination switch is also used for a signal that has been subjected to high-level and low-level modulation.

次に通信路系列について説明する。通信路系列は、AWGN通信路およびフェージング通信路を想定する。AWGN通信路で加える雑音は、2つないし3つの重要度に使う信号点の平均電力に対する雑音比率を考え、ガウス雑音は情報ビット当りのSNRを考える。つまり、符号化率1/2で符号化したビット列に含まれる情報ビットを1/Tとすると、符号化しないビット列に含まれる情報ビットは2/Tとなる。情報ビット当りのSNRを等しくすることで、両者を公平に評価する。またフェージング通信路には、レイリーフェージングを考える。また、通信路で加える雑音の電力であるが、RING型ではRINGによって電力が異なるため、加える雑音の電力をどの程度にするかが問題となる。本研究では送信点の信号電力の平均値を雑音に用いる電力とする。   Next, the communication path sequence will be described. The channel series assumes an AWGN channel and a fading channel. For the noise added in the AWGN channel, consider the noise ratio to the average power of signal points used for two or three importance levels, and for Gaussian noise, consider the SNR per information bit. That is, if information bits included in a bit string encoded at a coding rate of 1/2 are 1 / T, information bits included in a bit string that is not encoded are 2 / T. By making the SNR per information bit equal, both are evaluated fairly. In addition, Rayleigh fading is considered for the fading channel. In addition, the power of noise applied on the communication path is different depending on the RING in the RING type, and therefore the problem is how much noise power is applied. In this study, the average value of signal power at the transmission point is used as noise power.

受信系列について説明する。受信系列は、適応等化器および復調復号部で構成した。復調復号部は2レベルで復調復号する。重要度推定スイッチがいずれのレベルで符号変調するかを切り替える。重要度高の場合は、高レベルの復調器、マトリックスデインターリーバ、ビタビ復号化器で復調復号する。重要度低の場合は、低レベルの復調器のみで復調復号する。   A reception sequence will be described. The received sequence was composed of an adaptive equalizer and a demodulation / decoding unit. The demodulation / decoding unit performs demodulation and decoding at two levels. The importance level estimation switch switches at which level the code modulation is performed. If the degree of importance is high, the signal is demodulated and decoded by a high-level demodulator, matrix deinterleaver, and Viterbi decoder. When the importance level is low, only the low level demodulator demodulates and decodes.

復号化にはビタビ復号法を用いる。復号器では、硬判定を行いトレースバックは拘束長の5倍とする。ここで、ビタビ復号法では最終的な復号結果を決定するのに、トレースバックという手法を用いる。実際の回路において生き残りパスは、サバイバルパスメモリ(Survival Path
Memory)に記憶されている。ある時間tで、このメモリの内容をおさらいする動作がトレースバックである。この時間が誤り訂正能力に関わってくるが、経験的に拘束長の5倍を取れば十分であることが知られている。つまり、拘束長の5倍前の時間での信号までが現在の信号に影響を与えると考え、生き残りパスの探索を行って誤り訂正が行われる。
Viterbi decoding is used for decoding. In the decoder, a hard decision is made and the traceback is 5 times the constraint length. Here, in the Viterbi decoding method, a method called traceback is used to determine the final decoding result. Survival path memory (survival path memory)
Memory). Traceback is an operation that reviews the contents of this memory at a certain time t. Although this time is related to error correction ability, it is empirically known that it is sufficient to take 5 times the constraint length. In other words, it is considered that the signal up to the time five times before the constraint length affects the current signal, and the survivor path is searched for error correction.

以上の条件の下、各符号器での誤り率特性、SNRに対する符号器推定誤り率特性、符号器切替速度に対する符号器推定誤り率特性を求める。   Under the above conditions, error rate characteristics at each encoder, encoder estimated error rate characteristics with respect to SNR, and encoder estimated error rate characteristics with respect to encoder switching speed are obtained.

重要度が高い情報に対しては、誤りから強く保護したいため、符号化を行う。一方、重要度が低い情報に対しては、さほど誤りから保護されなくてもよいため、符号化を行わないものとする。送信側において、畳み込み符号によって符号化し、マトリックスインターバを用いて、ビット誤り率改善を図る。ディジタルタイマを用いて、適応等化器におけるトレーニングモードとトラッキングモードを切替える。また、受信側では、ビタビ復号によって復号化し、マトリックスデインターバを用いる。AWGN通信路で加える雑音は、2ないし3つの重要度に使う信号点の平均電力に対する雑音比率を考え、ガウス雑音は情報ビット当たりのSNRを考える。つまり、符号化率1/2で符号化したビット列に含まれる情報ビットを1/Tとすると、符号化しないビット列に含まれる情報ビットは2/Tとなる。情報ビット当たりのSNRを等しくすることで、両者を公平に評価する。また、通信路における雑音電力であるが、RING型では、RINGによって異なるため、送信点の信号電力の平均値を用いる。以上の条件の元、各符号器での誤り発生と符号器判定よる誤り発生は独立なものとして、各々の特性を取得し、評価を行う。シミュレーション緒元を(図13)に示す。提案した3つの信号点配置(2RING、3RING、TRAP)に対して、受信局(移動体)の速度として、0.1km/h、10km/h、50km/hの3通りを考慮する。   For highly important information, encoding is performed in order to protect it from errors. On the other hand, it is assumed that information with low importance does not need to be encoded because it does not need to be protected from errors so much. On the transmission side, encoding is performed using a convolutional code, and a bit error rate is improved using a matrix interval. The training mode and tracking mode in the adaptive equalizer are switched using a digital timer. On the receiving side, decoding is performed by viterbi decoding and a matrix deinterleaver is used. For the noise added in the AWGN channel, consider the noise ratio to the average power of signal points used for 2 to 3 importance levels, and Gaussian noise considers the SNR per information bit. That is, if information bits included in a bit string encoded at a coding rate of 1/2 are 1 / T, information bits included in a bit string that is not encoded are 2 / T. By making the SNR per information bit equal, both are evaluated fairly. In addition, the noise power in the communication path is different depending on the RING in the RING type, so the average value of the signal power at the transmission point is used. Under the above conditions, error generation in each encoder and error generation by encoder determination are assumed to be independent, and each characteristic is acquired and evaluated. The simulation specifications are shown in Fig. 13. For the proposed 3 signal point arrangements (2RING, 3RING, TRAP), the three speeds of 0.1 km / h, 10 km / h, and 50 km / h are considered as the speed of the receiving station (mobile unit).

まず、各符号器における特性評価について述べる。2RING-type、3RING-type、TRAP-typeにおける各符号器でのビット誤り率を図14〜17に示す。図中において、○は重要度高、□は重要度中、△は重要度低を示し、記号がない単なる線は、重要度の高い符号器で均一な符号化を施した場合である。   First, characteristic evaluation in each encoder will be described. The bit error rate in each encoder in 2RING-type, 3RING-type, and TRAP-type is shown in FIGS. In the figure, ◯ indicates high importance, □ indicates medium importance, Δ indicates low importance, and a simple line without a symbol indicates a case where uniform encoding is performed by a high importance encoder.

RING-typeにおけるビット誤り評価について述べる。2RING-type(図14)、3RING-type(図15)の場合、移動体の速度に関わらず、より重要度が低い情報は均一な場合より悪い特性を示しているが、より重要度が高い情報は、どの情報も均一な符号化を施した場合より、良い特性を示している。結果、不均一誤り保護符号を用いることによって、全体として効率的が良く、システム全体として高い信頼性、性能が期待できる。   The bit error evaluation in RING-type is described. In the case of 2RING-type (Fig. 14) and 3RING-type (Fig. 15), regardless of the speed of the moving object, information with lower importance shows worse characteristics than when uniform, but it is more important. The information shows better characteristics than when any information is uniformly encoded. As a result, by using the non-uniform error protection code, the efficiency as a whole is good and high reliability and performance can be expected as the whole system.

TRAP-typeにおけるビット誤り評価について述べる。TRAP type(図16)の場合、速度0.1km/hの場合は、RING型同様、不均一誤り保護符号が実現できているが、速度10、50km/h、エラーフロアが発生してしまっている。原因として、重要度低の点同士の間隔dLが1.035であることが関係していると思われる。図2〜4の各円の半径が1づつ増すとして、その幾何学的関係から、各信号点距離を小数点第3位まで算出した結果を図20に示す。図20より、各符号器のビット誤り率に関係するdC、dL及びdHの中で(TRAP typeにおけるdLが)符号点間距離として最小値である。また、TRAP型は全ての点が同一円上に存在していることや非均一な信号点配置なども影響していると考えられる。一般に、ライスパラメータKの値を上げると、直接波がレイリー波(素波)と比較して支配的になるため、レイリー波が信号点に与える振幅と位相のひずみが小さくなり、特性が良くなる。そこで、Kの値を上げて評価したところ、TRAP型においてもK=5以上で設計すれば、エラーフロアが回避できることがわかった。K=5の場合を図17に示す。ただし、Kを変化させた際の特性変化を確認したいため、重要度高と低のデータのみを示している。また、受信局の速度が小さければ、フェージングの影響を受けにくくなり特性が良くなるが、3km/h以下で設計すれば、エラーフロアが回避できることがわかった。 The bit error evaluation in TRAP-type is described. In the case of the TRAP type (Fig. 16), when the speed is 0.1 km / h, a non-uniform error protection code can be realized as with the RING type, but the speed is 10, 50 km / h, and an error floor has occurred. . The cause seems to be related to the fact that the distance d L between the points of low importance is 1.035. FIG. 20 shows the result of calculating each signal point distance up to the third decimal point from the geometric relationship, assuming that the radius of each circle in FIGS. From FIG. 20, among d C , d L and d H related to the bit error rate of each encoder (d L in TRAP type) is the minimum value as the distance between code points. The TRAP type is also considered to be affected by the fact that all points are on the same circle and non-uniform signal point arrangement. In general, when the value of the rice parameter K is increased, the direct wave becomes dominant as compared to the Rayleigh wave (elementary wave), so the amplitude and phase distortion imparted to the signal point by the Rayleigh wave is reduced and the characteristics are improved. . Therefore, when the value of K was raised and evaluated, it was found that the error floor can be avoided if the TRAP type is designed with K = 5 or more. The case of K = 5 is shown in FIG. However, since we want to confirm the characteristic change when K is changed, only the data with high and low importance are shown. In addition, if the speed of the receiving station is low, it is less susceptible to fading and the characteristics are improved. However, it was found that an error floor can be avoided by designing at 3 km / h or less.

次に、符号器推定の特性評価について述べる。(図6)で示した重要度推定アルゴリズムにもとづき、符号器推定を行う。ここでは、移動体の速度が最大の0.1km/hで、重要度が2レベルのRING型とTRAP型の比較を行った。符号器切替速度(重要高のビット列N bit)を一定にし、情報ビットを増加させた場合の符号器推定誤り率を(図18)に示す。また、情報ビットあたりのSNRを一定にし、符号器切替速度を増加させた場合の符号器推定誤り率を(図19)に示す。SNRに対する符号器推定誤り評価について述べる。符号器切替速度N=100で評価を行った結果を(図18)に示す。TRAP typeの方がRING typeより良い特性を示している。RING typeに関しては、情報ビットあたりのSNRが増加しても符号器推定誤りがほとんど改善されていないことがわかる。これは、外側のRINGに配置された信号が、内側のRINGに入ってしまい、符号器推定が困難になっていたと推定される。TRAP typeに関しては、SNRが増加に伴い、特性が改善されている。これは、TRAP型は全ての点が同一RING上に存在するため、フェージングにより振幅が落ち込んでも、異なる重要度に対する信号点同士にさほど影響を与えていないと推定される。符号器推定速度に対する符号器推定誤り評価について述べる。情報ビットあたりのSNRを10dBで評価を行った結果を(図19)に示す。TRAP typeの方がRING typeより良い特性を示している。TRAP typeに関しては、符号器切替速度N=100以上になると、符号器誤りが改善されている。RING typeに関しても、Nを十分大きくとると、良好な特性を示している。提案発明した不均一誤り保護システムでは、特性は信号点距離dC、dL、dHに依存する。信号点距離dCは符号器推定に関与し、信号点距離dL、dHは重要度高、低のビット誤り率に関与する。よって、それらはトレードオフの関係にある。 Next, characteristic evaluation of encoder estimation will be described. Encoder estimation is performed based on the importance estimation algorithm shown in FIG. Here, a comparison was made between the RING type and the TRAP type, which have a maximum speed of 0.1 km / h and a two-level importance. Fig. 18 shows the encoder estimation error rate when the encoder switching speed (significant high bit string N bit) is kept constant and the information bits are increased. Also, the encoder estimation error rate when the SNR per information bit is kept constant and the encoder switching speed is increased is shown in (FIG. 19). The encoder estimation error evaluation for SNR is described. The results of evaluation at the encoder switching speed N = 100 are shown in FIG. The TRAP type shows better characteristics than the RING type. Regarding the RING type, it can be seen that the encoder estimation error is hardly improved even if the SNR per information bit increases. This is presumed that the signal placed in the outer RING enters the inner RING, making encoder estimation difficult. Regarding the TRAP type, the characteristics are improved as the SNR increases. This is presumed that since all the points in the TRAP type are on the same RING, even if the amplitude drops due to fading, the signal points for different importance levels are not so much affected. The encoder estimation error evaluation for the encoder estimation speed is described. The results of evaluation with an SNR per information bit of 10 dB are shown in (Fig. 19). The TRAP type shows better characteristics than the RING type. Regarding the TRAP type, the encoder error is improved when the encoder switching speed N = 100 or more. As for the RING type, good characteristics are exhibited when N is sufficiently large. In the proposed unequal error protection system, the characteristics depend on the signal point distances d C , d L and d H. The signal point distance d C is related to the encoder estimation, and the signal point distances d L and d H are related to the bit error rate of high importance and low. Therefore, they are in a trade-off relationship.

本提案発明の主な結論を述べる。移動体通信環境での利用を想定して、フェージング通信路における不均一誤り保護符号の実現を目的に、トレリス符号化変調と適応等化器を用いたシステムを提案した。RING型とTRAP型の信号点配置を用いて、計算機シミュレーションを行い、システムの有効性を確認できた。主な結論を以下に示す。
(1)フェージング通信路において、提案した不均一誤り保護システムで、重要度に応じた誤り保護を受けることを示せた。重要度の高い部分は、均一に誤り保護した場合より、高い誤り保護を受けることを示せた。
(2)TRAP型では、ライスパラメータK=5以上または、移動体の速度を3km/h以下で設計すれば、エラーフロアが回避でき、目的とする不均一誤り保護システムを実現できることがわかった。
(3)各符号器での誤りを低減するには、RING型のような配置が有効であり、符号器推定での誤りを低減するには、TRAP型のような配置が有効であることがわかった。これは、信号点距離のトレードオフであり、今後さらなる検討が必要である。
The main conclusions of the proposed invention will be described. A system using trellis coded modulation and an adaptive equalizer was proposed for the purpose of realizing non-uniform error protection codes in fading channels, assuming use in mobile communication environments. Computer simulations using RING and TRAP signal point arrangements confirmed the effectiveness of the system. The main conclusions are as follows.
(1) It was shown that the proposed non-uniform error protection system can receive error protection according to importance in fading channels. It has been shown that the higher importance part receives higher error protection than the case of uniform error protection.
(2) In the TRAP type, it was found that the error floor can be avoided and the intended non-uniform error protection system can be realized if the rice parameter K = 5 or higher or the speed of the moving body is designed to be 3 km / h or lower.
(3) The arrangement like the RING type is effective in reducing errors in each encoder, and the arrangement like the TRAP type is effective in reducing errors in encoder estimation. all right. This is a trade-off in signal point distance, and further study is necessary in the future.

本発明の不均一誤り保護システムを示す構成図である。It is a block diagram which shows the nonuniform error protection system of this invention. 本発明を適用する2RING型信号点配置図である。It is a 2RING type signal point arrangement diagram to which the present invention is applied. 本発明を適用する3RING型信号点配置図である。It is a 3RING type signal point arrangement diagram to which the present invention is applied. 本発明を適用するTrap型信号点配置図である。It is a Trap type signal point arrangement diagram to which the present invention is applied. 本発明を適用する2RING型信号点配置(符号器推定の説明に使用)2RING type constellation to which the present invention is applied (used to explain encoder estimation) 本発明の不均一誤り保護方法を適用する符号器推定のアルゴリズムである。4 is an encoder estimation algorithm to which the unequal error protection method of the present invention is applied. 従来技術(マルチレベル符号器を用いた例)を示す構成図である。It is a block diagram which shows a prior art (example using a multilevel encoder). 従来技術(時分割符号化変調を用いた例)を示す構成図である。It is a block diagram which shows the prior art (example using time division encoding modulation). 本発明に用いる適応等化器のトレーニングモードを示す構成図である。It is a block diagram which shows the training mode of the adaptive equalizer used for this invention. 本発明に用いる適応等化器のトラッキングモードを示す構成図である。It is a block diagram which shows the tracking mode of the adaptive equalizer used for this invention. 想定環境(ライスフェージングモデル)図である。It is an assumption environment (Rice fading model) figure. シミュレーションモデルを示す構成図である。It is a block diagram which shows a simulation model. シミュレーション緒元を示す表である。It is a table | surface which shows a simulation specification. 2RING型 ビット誤り率(K=0)のシミュレーション結果グラフである。It is a simulation result graph of 2RING type bit error rate (K = 0). 3RING型 ビット誤り率(K=0)のシミュレーション結果グラフである。It is a simulation result graph of 3RING type bit error rate (K = 0). TRAP型 ビット誤り率(K=0)のシミュレーション結果グラフである。It is a simulation result graph of TRAP type bit error rate (K = 0). TRAP型 ビット誤り率(K=5)のシミュレーション結果グラフである。It is a simulation result graph of TRAP type bit error rate (K = 5). SNRに対する符号器推定誤り率のシミュレーション結果グラフである。It is a simulation result graph of the encoder estimation error rate with respect to SNR. 符号器切替速度に対する符号器推定誤り率のシミュレーション結果グラフである。It is a simulation result graph of an encoder estimation error rate with respect to an encoder switching speed. 信号点距離を算出した結果を示す表である。It is a table | surface which shows the result of having calculated the signal point distance.

Claims (8)

通信路に信号の送信を行う、トレリス符号化変調によって符号および変調を一体で処理する符号変調器と、前記通信路を介して受信した信号のフェージング波形歪みを低減する適応等化器と、当該適応等化器から出力される信号をビタビ復号によって復調および復号を一体で処理する復調復号器とを有することを特徴とする不均一誤り保護システム。   A signal modulator for transmitting a signal to a communication path, a code modulator for integrally processing codes and modulation by trellis-coded modulation, an adaptive equalizer for reducing fading waveform distortion of a signal received via the communication path, and A non-uniform error protection system comprising: a demodulation decoder that integrally processes demodulation and decoding of a signal output from an adaptive equalizer by Viterbi decoding. 入力信号をトレリス符号化変調によって、符号および変調を一体で行い通信路に送信し、通信路を介して受信した信号のフェージング歪みを適応等化によって低減し、その後、ビタビ復号によって復調および復号を一体で行うことを特徴とする不均一誤り保護方法。   The input signal is trellis-coded and modulated, and the code and modulation are combined and transmitted to the communication path. Fading distortion of the signal received via the communication path is reduced by adaptive equalization, and then demodulated and decoded by Viterbi decoding. A non-uniform error protection method characterized in that it is performed as a single unit. 誤り保護のレベルの異なる複数の前記符号変調器を並列接続して備えると共に、前記複数の符号変調器の入出力を、重要度の高い情報には誤り保護のレベルの高い符号変調器に切り替え、重要度の低い情報には誤り保護のレベルの低い符号変調器に切り替える送信切替部を備え、誤り保護のレベルの異なる複数の前記復調復号器を並列接続して備えると共に、前記複数の復調復号器の入出力を、重要度の高い情報には誤り保護のレベルの高い復調復号器に切り替え、重要度の低い情報には誤り保護のレベルの低い復調復号器に切り替える受信切替部を備えることを特徴とする請求項1に記載の不均一誤り保護システム。   A plurality of code modulators having different levels of error protection are connected in parallel, and the input / output of the plurality of code modulators is switched to a code modulator having a high level of error protection for highly important information, A transmission switching unit that switches to a code modulator having a low level of error protection for information of low importance, and a plurality of the demodulation decoders having different levels of error protection are connected in parallel, and the plurality of demodulation decoders A reception switching unit that switches to a demodulator / decoder with a high level of error protection for information of high importance and switches to a demodulator / decoder with a low level of error protection for information of low importance The non-uniform error protection system according to claim 1. 前記誤り保護のレベルの異なる前記符号変調器を2個備え、エネルギーの異なった2重のQPSKが配置された信号点配置を用いて、エネルギーの高いQPSK配置に重要度の高い情報を配置することを特徴とする請求項3に記載の不均一誤り保護システム。   Arranging high-importance information in a high-energy QPSK arrangement using a signal point arrangement in which two code modulators with different levels of error protection are provided and double QPSK with different energies are arranged The non-uniform error protection system according to claim 3. 前記誤り保護のレベルの異なる前記符号変調器を3個備え、エネルギーの異なった3重のQPSKが配置された信号点配置を用いて、エネルギーの高いQPSK配置側から順に重要度の高い情報を対応させて配置することを特徴とする請求項3に記載の不均一誤り保護システム。   Uses three code modulators with different levels of error protection, and uses signal point arrangements in which triple QPSKs with different energies are arranged to support information with higher importance in order from the higher QPSK arrangement side The non-uniform error protection system according to claim 3, wherein the non-uniform error protection system is arranged. 前記誤り保護のレベルの異なる前記符号変調器を複数備え、同一RING上に4点の信号点の組ごとに位相の変化量を異ならせて配置した信号点配置を用いて、前記位相の変化量が大きい信号点の組から順に重要度の高い情報を配置することを特徴とする請求項3に記載の不均一誤り保護システム。   A plurality of the code modulators having different error protection levels, and using a signal point arrangement in which a phase change amount is different for each set of four signal points on the same RING, the phase change amount 4. The non-uniform error protection system according to claim 3, wherein information having a high importance is arranged in order from a set of signal points having a large. 前記符号変調器は、ライスパラメータK=5以上または、移動体の速度を3 km/h以下で設計することを特徴とする請求項6に記載の不均一誤り保護システム。   The non-uniform error protection system according to claim 6, wherein the code modulator is designed with a Rice parameter K = 5 or more or a moving body speed of 3 km / h or less. 前記復調復号器は、情報の重要度を、送信データNビット毎に判定することを特徴とする請求項3に記載の不均一誤り保護システム。   4. The non-uniform error protection system according to claim 3, wherein the demodulator / decoder determines the importance of information for each N bits of transmission data.
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