JP2856199B2 - 可変レート通信方法および装置 - Google Patents

可変レート通信方法および装置

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    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、符号分割多元接続
(CDMA)方式を用いた自動車電話・携帯電話システ
ム(セルラシステム)等の移動通信システムの送受信装
置に関し、特に、上り方向の送受信装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】CDMA方式を用いた移動通信システム
では、移動機の消費電力の低減を図ると共に、他の移動
機や基地局に及ぼす干渉を減らすために、伝送レートを
伝送すべき情報量の多少によって変化させるといった可
変レート伝送が行われている。
【0003】また、移動体通信システムでは、通信伝送
路中で生じたランダム誤りを訂正するための誤り訂正技
術は欠かすことのできない技術である。この技術では、
送信側で、送信データを畳み込み符号を用いて符号化
し、受信側では、ビタビ復号方式を用いて、通信伝送路
中で生じた伝送誤りを訂正している。
【0004】ビタビ復号方式は、畳み込み符号化に対す
る最尤復号方式であり、通信伝送路中で生じたランダム
誤りに対して、強力な誤り訂正が可能な復号方式であ
る。このビタビ復号方式では、それに対応する畳み込み
符号化装置の拘束長の増加に伴い、受信側復号処理の処
理量が増大するが、拘束長が増加するほど誤り訂正能力
は向上し、その結果伝送品質が向上する。
【0005】従来、情報量に応じて、たとえば、伝送レ
ートを可変させる技術として、特開平7−283758
号公報に記載の技術が知られている。この技術では、伝
送すべき情報量に応じた伝送レートで音声信号を符号化
する可変レート音声コーデックと、この伝送レートに比
例する時間平均値を有する送信パワーで信号を送信する
送信器とを備え、可変レート音声コーデックに対して、
伝送レートの最大値を指定する最大伝送レート指定手段
をさらに設けており、送信パワーを伝送レートに比例さ
せている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この従来の技術では、
伝送レートを下げると共に送信電力を下げて電力消費を
押さえているが、単に送信電力を下げた場合は伝送品質
の劣化から、情報の伝達に支障をきたす。また、この技
術を移動機端末と基地局間の上り方向の送受信システム
に適用した場合、伝送品質の劣化のため受信側で誤った
情報信号を、再度送信して伝送品質を維持するための情
報の再送がおこり、同一信号の複数回の送信により、逆
に送信情報量対消費電力の効率が悪化し、電池を使用す
るような移動機端末においては致命的な問題となる。
【0007】本発明は、上述した従来の問題を解決する
ものであり、伝送レートが低い場合は、送信電力を下げ
ることに帰因する伝送品質の低下を防止し、高品質、低
消費電力の送受信システムを実現することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、伝送レートを判定してそれにより、送
信電力と畳み込み符号器の拘束長を可変する構成とし
た。また、伝送レートと拘束長の情報を伝送される情報
のヘッダ部に挿入して受信側へ送信し、受信側ではヘッ
ダ部に挿入された伝送レートと拘束長の情報により、復
調器の動作速度とビタビ復号器の状態数を可変する構成
とした。
【0009】以上の構成により、送信側では伝送レート
が下がった場合には、送信電力を下げる代わりに畳み込
み符号器の拘束長を長くすることができ、また、受信側
では長くされた拘束長に合わせてビタビ復号器の状態数
を増やすことにより、下げられた送信電力を補償するよ
うに誤り訂正利得を上げることができる。よって、送信
側の消費電力は削減され、しかし伝送品質は保たれた通
信が行われる。
【0010】
【発明の実施の形態】まず、本実施形態の移動通信装置
の構成について説明する。
【0011】本発明の実施例における送信装置は、図1
に示すように、送信信号系列入力端子101と、畳み込
み符号化回路102と、データフォーマット生成回路1
03と、一次変調回路104と、拡散変調回路105
と、D/A変換回路106と、送信無線部107と、送
信アンテナ108と、情報量判定回路109と、送信電
力指示回路110と、により構成される。
【0012】本発明の実施例における受信装置は、図2
に示すように、受信信号系列出力端子201と、ビタビ
復号回路202と、逆拡散復調回路203と、A/D変
換回路204と、受信無線部205と、受信アンテナ2
06と、拘束長検出回路207と、伝送レート検出回路
208と、復調回路209と、データフォーマット変換
回路210と、により構成される。
【0013】また、本実施形態における送受信信号フォ
ーマットを図3に示す。
【0014】次に、本実施形態における送信装置の動作
を、図1を用いて説明する。符号化前送信信号系列は、
送信信号系列入力端子101から入力される。この符号
化前送信信号系列は、畳み込み符号化回路102におい
て、情報量判定回路109が指定する拘束長Kで畳み込
み符号化される。符号化後の送信信号系列はデータフォ
ーマット生成回路103に入力され、図3に示す送信信
号フォーマットに変換される。
【0015】また、送信信号入力端子101から入力さ
れる送信信号は、情報量判定回路109において、その
伝送速度から、情報の速度を判定し、伝送レートを決定
し、伝送レート情報を生成する。この伝送レート情報
は、畳み込み符号化回路102の制御にも利用され、畳
み込み符号化回路102の拘束長Kおよび符号を発生す
る畳み込み符号化回路のシフトレジスタの結合を可変に
する。
【0016】このとき、伝送レートが大きい場合は、拘
束長Kを小さくし、情報量が多い分、受信側ビタビ復号
回路の復号処理における状態数を減らし、誤り訂正にか
ける負担を軽くする。また、伝送レートが小さい場合
は、拘束長Kを大きくし、情報量が少ない分、受信側ビ
タビ復号回路における復号処理の状態数を増やし、誤り
訂正能力を向上させる。
【0017】データフォーマット生成回路103では、
畳み込み符号化回路102より入力される符号化データ
に、情報量判定回路109で生成される伝送レート情報
と、拘束長情報を、図3に示す送信信号フォーマットに
従い、フレーム毎の伝送フォーマットにおけるヘッダ部
に、織り込む。
【0018】さらに、データフォーマット生成回路10
3において生成された信号系列は、一次変調回路104
において、送信電力指示回路110の出力する送信振幅
情報とあわせて、デジタル多値平面上にマッピングされ
る。
【0019】送信電力指示回路110は、情報量判定回
路109の生成する伝送レート情報により制御され、送
信振幅情報を決定する。このとき、伝送レートが大きい
場合は、送信振幅を大きくし、情報信号の信頼性をあ
げ、また、伝送レートが小さい場合は、送信振幅を小さ
くし、送信電力を抑えて、消費電力を低減させる。
【0020】一次変調回路104から出力される送信信
号は、拡散変調回路105によってその数倍の帯域を持
つ拡散信号によって拡散変調され、CDMA信号に変換
され、D/A変換回路106に入力される。D/A変換
回路106でアナログ信号に変換されたCDMA信号
は、送信無線部107において、ベースバンドアナログ
信号から無線帯域信号に変調され、無線送信信号として
送信アンテナ108より送信される。
【0021】次に、実施形態における受信装置の動作
を、図2を用いて説明する。受信アンテナ206におい
て受信された無線受信信号は、受信無線部205におい
て無線帯域信号からベースバンドアナログ信号に復調さ
れる。このベースバンドアナログ信号は、A/D変換回
路204において、ベースバンドデジタル信号に変換さ
れる。このベースバンドデジタル信号は、逆拡散復調回
路203において、CDMA多重信号から逆拡散処理に
よって、逆拡散復調される。逆拡散復調された信号は、
復調回路209において、デジタル多値平面からデジタ
ルデータ系列に復調される。伝送レート検出回路208
は、このデジタルデータ系列から伝送レート情報を抽出
する。この伝送レート情報により、データフォーマット
変換回路210は、図3に示す伝送信号フォーマットの
中から情報データ部のみを抽出し、ビタビ復号回路20
2に供給さる。
【0022】また、拘束長検出回路207は、復調回路
209出力から、拘束長情報を抽出する。この拘束長情
報は、ビタビ復号回路202に供給される。
【0023】伝送レート検出回路208により、デジタ
ルデータ系列から抽出された伝送レート情報に従い、復
号ビット数は決定され、その復号ビット数情報はビタビ
復号202に入力される。
【0024】ビタビ復号回路202は、拘束長情報をも
とに、ビタビ復号処理における生き残りパスの中間結果
および、生き残りパスの選択結果を格納するレジスタの
構成段数が、その状態数にみあうように可変とする。こ
こで状態数は拘束長Kにより2の(K−1)乗で表され
る。状態数が決定されたビタビ復号回路202では、ビ
タビアルゴリズムに基づき、復号ビット数分の最尤復号
演算処理を行い、受信信号系列端子201から復号化後
受信信号系列を出力する。
【0025】
【発明の効果】本発明の効果は、まず第一に、移動機側
の送信電力を下げることにより消費電力の低減となり、
通話時間の長時間化がはかれるということである。その
理由は、伝送レートの低下と共に送信電力を落とすと従
来の方式に、更に送受信の符号器・復号器における拘束
長を可変する方式を取り入れることにより、下げられた
送信電力を補うように誤り訂正利得を制御できるからで
ある。送信電力を下げると共に情報伝送誤りを補償する
ための情報の再送もおこらないため、無駄な電力消費も
おこらない。
【0026】第二の効果は、システム全体の伝送効率が
上がるということである。その理由は、CDMAセルラ
システムの上り方向信号の基地局受信は、各移動機端末
の存在する位置により各移動機毎の通信が非同期となる
ため、移動機の送信する信号は互いに干渉しやすい状態
にある。よって移動機から基地局への送信は、お互いが
妨害信号となりうるため、上述の効果の一番目で述べた
ような情報の再送等は可能な限り少ない方がシステム全
体としての伝送効率があがる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の送信側構成図である。
【図2】本発明の実施形態の受信側構成図である。
【図3】本発明の実施形態における送受信信号フォーマ
ットを示す図である。
【符号の説明】
101 送信信号系列入力端子 102 畳み込み符号化回路 103 データフォーマット生成回路 104 一次変調回路 105 拡散変調回路 106 D/A変換回路 107 送信無線回路 108 送信アンテナ 109 情報量判定回路 110 送信電力指示回路 201 受信信号系列出力端子 202 ビタビ復号回路 203 逆拡散復調回路 204 A/D変換回路 205 受信無線回路 206 受信アンテナ 207 拘束長検出回路 208 伝送レート検出回路 209 復調回路 210 データフォーマット変換回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04J 13/00 H03M 13/12 H04Q 7/38

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送信側においては、 送信情報の情報速度を検出し、この情報速度が大となる
    に従って、短い値の拘束長情報と大きな値の振幅情報を
    生成するとともに、伝送レートを決定し、 前記拘束長情報に基づいて、前記送信情報を畳み込み符
    号化して符号系列を生成し、 前記伝送レートを示す情報、前記拘束長情報および前記
    符号系列を多重化して、送信信号を生成し、 前記送信信号を変調して変調信号を生成し、この変調信
    号を前記振幅情報に基づいて増幅して送信し、 受信側においては、 前記送信側が送信した信号を受信して、この受信信号を
    復調し、 この復調信号から前記伝送レートを示す情報、前記拘束
    長情報および前記符号系列を分離し、 前記伝送レートを示す情報および拘束長に基づいて、前
    記符号化系列を誤り訂正復号化し、前記送信情報を復元
    する可変レート通信方法。
  2. 【請求項2】 前記変調は、スペクトラム拡散変調する
    ステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の可変
    レート通信方法。
  3. 【請求項3】 前記伝送レートを示す情報および前記拘
    束長情報は、前もって定められたシンボル間隔をもつデ
    ータとして前記送信信号の一部をなすことを特徴とする
    請求項1、2に記載の可変レート通信方法。
  4. 【請求項4】 送信情報を、拘束長情報に基づいて、畳
    み込み符号化する畳み込み符号化手段と、 前記送信情報の情報速度を検出し、この情報速度が大と
    なるに従って、短い値の拘束長情報と大きな値の振幅情
    報を出力するとともに、伝送レートを決定する手段と、 前記畳み込み符号化手段出力と前記拘束長情報と前記伝
    送レートとを多重化し、送信信号を出力する手段と、 前記送信信号を変調し変調信号を出力する変調手段と、 前記変調信号を前記振幅情報に基づいて増幅・出力する
    手段とからなる可変レート通信用送信装置。
  5. 【請求項5】 送信側において、送信情報の情報速度を
    検出し、この情報速度が大となるに従って、短い値の拘
    束長情報と大きな値の振幅情報を生成するとともに、伝
    送レートを決定し、前記拘束長情報に基づいて、前記送
    信情報を畳み込み符号化して符号系列を生成し、前記伝
    送レートを示す情報、前記拘束長情報および前記符号系
    列を多重化して、送信信号を生成し、前記送信信号を変
    調して変調信号を生成し、この変調信号を前記振幅情報
    に基づいて増幅することにより得られた信号を受信する
    可変レート通信用受信装置であり、 この受信信号を復調し、前記送信信号を復元する復調手
    段と、 この復調手段により復調された信号から前記伝送レート
    を示す情報、前記拘束長情報および前記符号系列を分離
    する手段と、 分離された前記伝送レートを示す情報および拘束長に基
    づいて、分離された前記符号化系列を誤り訂正復号化
    し、前記送信情報を復元する手段とから構成される可変
    レート通信用受信装置。
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