JP3348451B2

JP3348451B2 - 送信方法、送信装置、ビタビ復号方法およびビタビ復号装置

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Publication number: JP3348451B2
Application number: JP01741193A
Authority: JP
Inventors: 康成池田; 保池田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-02-04
Filing date: 1993-02-04
Publication date: 2002-11-20
Anticipated expiration: 2017-11-20
Also published as: JPH06232922A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトレリス符号化変調方式
によるデータ通信の伝送効率の向上を可能とする通信方
法およびその方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】電力制限の厳しい通信路での通信システ
ムにおいては、一般的に誤り訂正符号を使用して符号化
利得を得ることにより電力の低減が図られる。このよう
な通信システムにおいては、送信機側で畳み込み符号化
を行い受信機側でビタビ復号を行う事が一般的である
が、特に変調方式と符号化方式を融合したトレリス符号
化変調方式が注目されている。

【０００３】このトレリス符号化変調方式は入力デ−タ
を畳み込み符号化すると共に、この畳み込み符号をユ−
クリッド距離が最大になるように変調信号点に割り当て
る方式であり、受信機側ではビタビアルゴリズムを用い
て復号してゆく。具体的なトレリス符号化変調方式とし
て、例えば符号化８ＰＳＫ方式、符号化１６ＱＡＭ方
式、符号化３２ＱＡＭ方式、および符号化６４ＱＡＭ方
式等がある。

【０００４】トレリス符号化変調によりデータの伝送を
行う従来の送信機９および従来の受信機７の構成につい
て、符号化１６ＱＡＭ方式によるデータの伝送を例に説
明する。図１２は、トレリス符号化変調方式でデータ
の送信を行う一般的な従来の送信機９の構成を示す図で
ある。図１３は、トレリス符号化変調方式で符号化され
たデータの受信を行う従来の受信機７の構成を示す図で
ある。図１４は、従来の受信機７の従来のビタビ復号回
路８の構成を示す図である。

【０００５】図１２において、畳み込み符号器９１は、
外部から設定された符号化方式に対応したレートで伝送
の対象となるデータ入力について並列畳み込み符号化を
行い、信号割当回路９２に入力する。

【０００６】信号割当回路９２は、畳み込み符号器９１
の並列畳み込み符号出力について信号割当を行い、Ｉ信
号およびＱ信号としてＱＡＭ変調回路９３に入力する。
局部発振回路９４は、搬送波信号を生成し、ハイブリッ
ド回路９５およびミキサ９６ａに入力する。ハイブリッ
ド回路９５は、局部発振回路９４で発生された搬送波信
号の位相を９０°遅らせ、ミキサ９６ｂに入力する。

【０００７】ミキサ９６ａ、９６ｂがそれぞれＩ信号と
搬送波信号の乗算、および、Ｑ信号とハイブリッド回路
９５で９０°遅延移相された搬送波信号の乗算を行う。
加算回路９７は、ミキサ９６ａ、９６ｂの出力信号を加
算してＢＰＦ９８に入力する。ＢＰＦ９８は、加算回路
９７の出力信号の所定の周波数成分をフィルタリングし
て変調出力信号とする。

【０００８】以下、図１３を参照して受信機７の構成を
説明する。受信機７は、ＱＡＭ復調回路７０とビタビ復
調回路８０から構成されている。

【０００９】ＱＡＭ復調回路７０において、搬送波再生
回路７５は、Ａ／Ｄ変換回路７３ａ、７３ｂの出力信号
に基づいて搬送波信号の再生を行い、ミキサ７１ａおよ
びハイブリッド回路７４に入力する。ハイブリッド回路
７４は、搬送波再生回路７５で再生された搬送波信号を
９０°移相してミキサ７１ｂに入力する。

【００１０】ミキサ７１ａは搬送波再生回路７５で再生
された搬送波信号と送信機９の被変調出力信号の乗算を
行ってＬＰＦ７２ａに入力し、ミキサ７１ｂはハイブリ
ッド回路７４で９０°移相された再生搬送波信号と送信
機９の被変調出力信号の乗算を行って基底帯域に変換
し、ＬＰＦ７２ｂに入力する。

【００１１】ＬＰＦ７２ａ、７２ｂは、それぞれミキサ
７１ａ、７１ｂの出力信号の所定の高域遮断周波数以下
の周波数成分をフィルタリングし、Ａ／Ｄ変換回路７３
ａ、７３ｂに入力する。Ａ／Ｄ変換回路７３ａ、７３ｂ
は、それぞれＬＰＦ７２ａ、７２ｂの出力信号をアナロ
グ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換して、ディジタル形式の
Ｉ信号、Ｑ信号としてビタビ復調回路８０に入力する。

【００１２】以下、図１４を参照してビタビ復調回路８
０の構成を説明する。ブランチメトリック発生回路８１
は、ＱＡＭ復調回路７０から入力されるＩ信号およびＱ
信号に基づいてそのユークリッド距離の２乗（ブランチ
メトリック）を算出する。

【００１３】ＡＣＳ回路８３は、入力されたブランチメ
トリックに基づいて最尤パス計算を行い、最も尤度の高
いブランチを算出してパスメモリ８４を制御し、このブ
ランチメトリックに既に記憶されているステートメトリ
ックを加算してこの加算値から前記ステートメトリック
の最小値を減算して正規化した値を新たなステートメト
リックとして記憶させる。

【００１４】パスメモリ８４は、ＡＣＳ回路８３からの
制御に基づいて選択されたパスを記憶する。Ｐ／Ｓ変換
回路８５は、パスメモリ８４の出力であるパラレル形式
の最尤パスをパラレル／シリアル変換して直列データの
形式で出力する。

【００１５】以下、従来の従来の送信機９および従来の
受信機７の動作を説明する。従来の送信機９は、例えば
符号化８ＰＳＫ方式に対応したレートでデータ入力につ
いて畳み込み符号器９１で畳み込み符号化を行い、この
畳み込み符号化されたデータについて信号割当回路９２
でその信号間の最小ユークリッド距離が最大になるよう
に設定された符号化方式に対応した信号割当を行い、Ｉ
信号およびＱ信号としてＱＡＭ変調回路９３に入力す
る。

【００１６】さらに、ＱＡＭ変調回路９３は信号割当回
路９２から入力されるＩ信号およびＱ信号を変調して受
信機７に送出する。ＱＡＭ変調回路９３において、局部
発振回路９４は、搬送波信号を生成する。この搬送波信
号はそのままミキサ９６ａおよびハイブリッド回路９５
に入力される。

【００１７】ハイブリッド回路９５に入力された搬送波
信号は９０°移相され、ミキサ９６ｂに入力される。ミ
キサ９６ａ、９６ｂは、それぞれ位相の異なる搬送波信
号と信号割当回路９２から出力されるＩ信号およびＱ信
号を乗算する。この２つの乗算結果は加算回路９９で加
算され、ＢＰＦ９８でのフィルタリングにより帯域制限
され、受信機７に送出される。

【００１８】従来の送信機９からの信号を受けた受信機
７は、ミキサ７１ａ、７１ｂにより、搬送波再生回路７
１で再生された搬送波信号、およびこの搬送波信号をハ
イブリッド回路７４で９０°移相した信号とそれぞれ乗
算する。この乗算結果はそれぞれＬＰＦ７２ａ、７２ｂ
によりフィルタリングされ、さらに、Ａ／Ｄ変換回路７
３ａ、７３ｂによりＡ／Ｄ変換される。このＡ／Ｄ変換
回路７３ａ、７３ｂの出力信号はそれぞれＩ信号、およ
びＱ信号としてビタビ復調回路８０に入力される。

【００１９】ブランチメトリック発生回路８１は、ＱＡ
Ｍ復調回路７０から入力されるＩ信号（ｃｏｓ軸信号）
およびＱ信号（ｓｉｎ軸信号）に基づいてブランチメト
リックを算出する。ＡＣＳ回路８３は、ブランチメトリ
ック発生回路８１が算出したブランチメトリックに基づ
いて最尤ブランチを算出し、パスメモリ８４を制御して
選択されたパスを所定段数分記憶させる。パスメモリ８
４の出力データはパラレル形式であるため、Ｐ／Ｓ変換
回路８５によりシリアル形式の信号に変換され、復号デ
ータとして出力される。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたトレリス符
号化変調方式によりデータ通信を行う装置においては、
一般的に受信機における受信信号レベルが高いときには
伝送誤りは発生しにくく、逆に受信信号レベルが低いと
きには伝送誤りが発生しやすい。

【００２１】このことから受信機における受信信号レベ
ルが大きい場合、送信機の送信出力信号レベルを下げて
送信エネルギ−の低減を図ることが可能である。また、
送信信号レベルをそのままにして、より高効率の多値変
調方式を用いることは伝送効率を向上させる上で有効で
ある。よって、データ伝送誤り率が充分に低い場合は、
送信出力の低減、およびより多値の符号化変調方式によ
り伝送を行うことが好適である。

【００２２】しかし、送信機〜受信機間で発生するデー
タ伝送誤りは、受信信号レベルと密接な関係にあるもの
の、例えば伝送路上で外部から混入する雑音等の影響も
大きく、受信信号レベルのみではデータ伝送誤り率の適
切な評価ができないという問題点があった。

【００２３】従って、従来は伝送路のデータ伝送誤り率
に対応して送信レベルの制御、あるいは符号化方式の変
更を適応的に行うことは難しく、実際的には行われてい
ないのが現状であり、伝送路の状態に対応した効率の良
い伝送が常に行われているとは限らないという問題点が
あった。

【００２４】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてな
されたものであり、伝送路の状態、すなわちデータ伝送
誤り率の適切な評価が可能であり、よって伝送路のデー
タ伝送誤り率に対応して送信レベルの制御、あるいは符
号化方式の変更を適応的に行うことができ、さらに伝送
路の状態に対応した効率の良い伝送を常に行うことが可
能な通信方法およびその方式を提供することを目的とす
る。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の観点によ
れば、トレリス符号化により符号化された受信信号につ
いて、仮定された符号化変調方法に基づいて所定の回数
の最小のステートメトリックの累加算値を算出し、前記
最小のステートメトリックの累加算値が所定の規準値以
上である場合、再生された搬送波信号と入力される前記
受信信号の位相関係を変更し、前記仮定された符号化変
調方法に対応する前記位相関係の全てにおいて前記最小
のステートメトリックの累加算値が前記規準値以下にな
らない場合、前記仮定された符号化変調方法を変更し、
前記受信信号のデータの復号を行うビタビ復号方法が提
供される。

【００２６】好ましくは、前記最小のステートメトリッ
クの累加算値が前記所定の規準値以下になるまで前記位
相関係の変更、および、前記仮定された符号化変調方法
の変更を行う。

【００２７】また好ましくは、前記規準値は前記仮定さ
れた符号化変調方法ごとに設定されることを特徴とす
る。

【００２８】本発明の第２の観点によれば、上記ビタビ
復号方法における前記最小のステートメトリックの累加
算値に基づき評価される伝送路上のデータ伝送誤り率の
情報を受信し、前記データ伝送誤り率の情報に基づき符
号化信号の送信電力の設定を行う送信方法が提供され
る。

【００２９】本発明の第３の観点によれば、再生搬送波
信号と受信信号の位相関係を変更する位相補正手段と、
仮定された符号化変調方式に基づいて前記受信信号の最
小のステートメトリックの累加算値を算出する最小ステ
ートメトリック累加算値算出手段とを有し、前記最小の
ステ−トメトリックの累加算値が所定の規準値よりも大
きい場合には前記位相補正手段を制御して前記位相関係
を変更し、前記仮定された符号化変調方法に対応する前
記位相関係の全てにおいて前記最小のステートメトリッ
クの累加算値が前記規準値以下にならない場合、前記仮
定された符号化変調方法を変更する、ビタビ復号装置が
提供される。

【００３０】好ましくは、前記位相補正手段は、前記最
小のステートメトリックの累加算値が前記所定の規準値
以下になるまで前記位相関係の変更、および、前記仮定
された符号化変調方法の変更を行うことを特徴とする。

【００３１】また好ましくは、前記規準値は前記仮定さ
れた符号化変調方法ごとに設定されることを特徴とす
る。

【００３２】本発明の第４の観点によれば、上記ビタビ
復号装置における前記最小のステートメトリックの累加
算値に基づき評価される伝送路上のデータ伝送誤り率の
情報を受信し、前記データ伝送誤り率の情報に基づき符
号化信号の送信電力の設定を行う、送信装置が提供され
る。

【００３３】

【００３４】

【００３５】

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【００４２】

【実施例】以下、本発明の通信方法およびその方式の第
一の実施例について説明する。図１は、第一の実施例に
おける本発明の通信方法およびその方式が適用される通
信システムの構成を示す図である。図２は、第一の実施
例における本発明の受信機３のビタビ復号回路４１の構
成を示す図である。以下、図１および図２等を参照して
送信機１および受信機３の構成を説明する。

【００４３】図１に示す通信システムは送信機１、受信
機３、および伝送路５０、５１から構成されている。送
信機１は、データ入力をトレリス符号化変調方式により
符号化し、伝送路５０を介して受信機３に送出する。ま
た、受信機３から伝送路５１を介して入力される制御情
報に基づいて送信出力レベルの変更を行う。送信機１
は、入力データについてトレリス符号方式により符号化
を行う符号化回路１０と、符号化回路１０の出力するＩ
信号（ｃｏｓ軸信号）およびＱ信号（ｓｉｎ軸信号）に
より搬送波信号を直交変調し、伝送路５０に送り出す直
交変調回路２０とから構成されている。

【００４４】図１において、畳み込み符号化回路１１
は、送信機１の符号化方式、例えば符号化８ＰＳＫに対
応した並列畳み込み符号化を行う。信号割当回路１２
は、畳み込み符号化回路１１の並列符号化出力信号につ
いて信号割当を行い、互いに直交するＩ信号およびＱ信
号として直交変調する直交変調回路２０に入力する。こ
こで、畳み込み符号器１１における畳み込み符号化を符
号化８ＰＳＫを例にして説明する。図３は、符号化８Ｐ
ＳＫの信号間のユークリッド距離を示す図である。図３
に示すように、ユークリッド距離Δ₀ ＝Δ₂ ｓｉｎ（π／８）≒０．３８２７Δ₂ ユークリッド距離Δ₁ ＝Δ₂ ／√２ ≒０．７０７１Δ₂ ユークリッド距離Δ ₃ ＝Δ₂ ｃｏｓ（π／８）≒０．９８３９Δ₂ という関係になる。

【００４５】図４は、拘束長３、レジスタ数νが２の場
合の畳み込み符号器１１のトレリス表現の例を示す図で
ある。この条件において畳み込み符号器１１は、２ビッ
トの入力信号（ｘ₁ ，ｘ₀ ）に対して３ビットの出力信
号（ｙ₂ ，ｙ₁ ，ｙ₀ ）を出力する。この出力信号（ｙ
₂ ，ｙ₁ ，ｙ₀ ）を図３の各信号Ｓ₀ 〜Ｓ₇ に対応させ
る。

【００４６】図４において、レジスタ状態（０，０，
０）から３番目のタイムスロットで再び（０，０，０）
に再合流するパス（０−０−０）、およびパス（６−７
−６）の２つのパスについて信号間距離を求める。ここ
で、パス（６−７−６）のユークリッド距離は、図４を
参照して、第一のブランチでは一方の信号点はＳ₀であ
り、他方の信号点はＳ₆であるからこのユークリッド距
離はΔ₁となる。

【００４７】同様に第二のブランチのユークリッド距離
はΔ₀、第二のブランチのユークリッド距離はΔ₁とな
る。よって、パス（６−７−６）のユークリッド距離の
２乗は、ｄ₀ ²＝Δ₂（６−√２）／２となる。

【００４８】このパス（６−７−６）の他に、レジスタ
状態（０，０，０）から３タイムスロット後にレジスタ
状態（０，０，０）に至るパスはパス（０−０−０）、
パス（６−５−２）、パス（４−１−２）、およびパス
（４−３−６）があるが、これらのパスのユークリッド
距離の２乗はいずれもｄ₀ ²より大きくなる。このよう
にして得られる最小ユークリッド距離の２乗の最小値が
最大になるように図３の各信号点に割り当てて符号化を
行う。

【００４９】変調回路２３は、符号化回路１０から入力
されるＩ信号およびＱ信号により搬送波信号を直交変調
し、出力増幅回路２４に入力する。制御情報受信回路２
１は、受信機３から伝送路５１を介して入力される制御
情報信号を受信し、出力レベル制御回路２２に入力す
る。

【００５０】出力レベル制御回路２２は、制御情報受信
回路２１からの制御情報に基づいて出力増幅回路２４の
出力電力（レベル）を制御する。出力増幅回路２４は、
出力レベル制御回路２２の制御に従って出力レベルを設
定し、変調回路２３から入力される変調出力信号を増幅
して伝送路５０に送出する。

【００５１】以下、受信機３の構成について説明する。
受信機３は、復調回路３０およびビタビ復号回路４０に
より構成され、送信機１からの受信信号をビタビ復号方
式により復号する。また、最小ステートメトリックの増
加量を監視することにより伝送路５０上におけるデータ
誤り率を評価し、伝送路５１を介してデータ誤り率の情
報を送信機１に伝える。

【００５２】復調回路３０は、送信機１からの受信信号
を直交検波し、Ｉ信号およびＱ信号を復調する。ビタビ
復号器４１は、復調回路３０から入力されるＩ信号およ
びＱ信号からビタビ復号方式によりデータを復号する。
このビタビ復号器４１の構成は後述する。

【００５３】受信状態監視回路４２は、ビタビ復号器４
１で算出されるパスメトリックに基づいて伝送路５０上
のデータ伝送誤り率を評価し、このデータ伝送誤り率の
情報を制御情報送信回路４３に入力する。制御情報送信
回路４３は、受信状態監視回路４２から入力されるデー
タ伝送誤り率情報を伝送路５１を介して送信機１に送出
する。

【００５４】伝送路５０は、送信機１においてトレリス
符号化変調方式により符号化された信号を伝送する。伝
送路５１は、受信機３から送出される制御信号を送信機
１に伝送する。

【００５５】以下、図２を参照してビタビ復号器４１の
構成を説明する。ブランチメトリック発生回路４１１
は、入力されるＩ信号およびＱ信号に基づいて、符号化
変調方式（本実施例では符号化８ＰＳＫ）に対するユー
クリッド距離の２乗（ブランチメトリック）を算出す
る。

【００５６】ＡＣＳ回路４１２は、ブランチメトリック
発生回路４１１で算出されたブランチメトリックに基づ
いて最尤パス計算を行い、最も尤度の高いブランチを選
択してパスメモリ４１３を制御する。

【００５７】パスメモリ４１３は、ＡＣＳ回路４１２の
制御に従って選択されたパスを記憶する。Ｐ／Ｓ変換回
路４１４は、パスメモリ４１３の出力であるパラレル形
式の復号データをシリアル形式のデータに変換し、復号
データとして出力する。

【００５８】以下、送信機１および受信機３の動作を説
明する。送信機１および受信機３で用いられるトレリス
符号化変調方式では、受信側で受信信号と各信号点との
ユ−クリッド距離の２乗（ブランチメトリック）を求
め、この値に基づいてビタビ復号回路を動作させる。よ
って、最も雑音電力の少ない系列を送信側のデ−タと判
断する。この系列（最尤パス）の値（パスメトリック）
に基づいて、その時点の伝送路上のデータ誤り率を適切
に評価可能である。

【００５９】畳み込み符号化回路１１は、データ入力に
対して符号化８ＰＳＫに対応した並列畳み込み符号化を
行い、符号化されたデータを信号割当回路１２に入力す
る。信号割当回路１２は、この符号化されたデータに信
号割り付けを行い、Ｉ信号およびＱ信号として直交変調
回路２０に入力する。直交変調回路２０ではこのＩ信号
およびＱ信号により搬送波信号を直交変調して伝送路５
０を介して受信機３に送出する。伝送路５０上でこの信
号は雑音等の影響によりデータ伝送誤りを生じることに
なる。

【００６０】復調回路３０は、上記のように伝送路５０
でデータ伝送誤りが生じた信号を受信して直交検波し、
Ｉ信号およびＱ信号を復調する。ブランチメトリック発
生回路４１１は、この復調されたＩ信号およびＱ信号に
ついて符号化８ＰＳＫ方式に対応するユークリッド距離
の２乗（ブランチメトリック）を算出する。

【００６１】ＡＣＳ回路４１２は、このブランチメトリ
ックに基づいて最尤パス計算を行い、最も尤度の高いブ
ランチを選択してパスメモリ４１３を制御し、このブラ
ンチメトリックに既に記憶されているステートメトリッ
クの値を加算し、この加算値から前記ステートメトリッ
クの最小値を減算して正規化した値を新たなステートメ
トリックとする。

【００６２】一方、ステートメトリックの最小値は受信
状態監視回路４２にも入力される。受信状態監視回路４
２は、この正規化された最小ステートメトリックを所定
の回数累加算し、この累加算値を判断することにより伝
送路５０上のデータ伝送誤り率を評価する。この正規化
された最小のステートメトリックの累加算値は、受信機
３において再生搬送波の位相ずれ等が発生せずに正常に
データの復号が行われている場合、伝送路５０上のデー
タ誤り率に相関があり、データ誤り率が大きいほどこの
累加算値も増加する。

【００６３】つまり、正規化された最小のステートメト
リックの上記累加算値が経時的に変化した場合、伝送路
５０上のデータ伝送誤り率も経時的に変化していること
になる。よって、この正規化された最小のステートメト
リックの累加算値を監視することにより、伝送路５０上
のデータ伝送誤り率の評価が可能となる。つまり、この
累加算値が増加した場合は伝送路５０上で信号が受ける
雑音エネルギー量が増加し、また、この累加算値が減少
した場合は伝送路５０上で信号が受ける雑音エネルギー
量が減少したと評価することが可能である。

【００６４】受信状態監視回路４２は、正規化された最
小のステートメトリックの累加算値に基づいてデータ伝
送誤り率の情報を生成し、この情報を制御情報送信回路
４３および伝送路５１を介して制御情報として送信機１
に伝送する。ここで、伝送路５１上の制御情報は伝送路
５０上の情報よりも量がごく少ないため、伝送路５１の
データ伝送レートは伝送路５０上のデータ伝送レートよ
りもごく低くすることが可能である。よって、伝送路５
０上の信号に比べて伝送路５１上の制御情報のデータ伝
送誤り率は容易かつ充分に伝送誤り率を低く保たれるこ
とになる。

【００６５】この制御情報は送信機１の制御情報受信回
路２１により受信され、出力レベル制御回路２２に入力
される。出力レベル制御回路２２は、制御情報の示す伝
送路５０上のデータ伝送誤り率に対応した送信出力を出
力するように出力増幅回路２４を制御する。

【００６６】この出力増幅回路２４の出力電力の値の決
定は、例えばデータ伝送誤り率と出力信号の対応を示し
たＲＯＭテーブルによっても、データ伝送誤り率につい
ての適切な演算によってもよい。このような制御ル−プ
を送信機１と受信機３の間に設けることにより、必要以
上の送信電力を用いることなくエネルギ−効率の良い伝
送を行うことが可能である。

【００６７】なお、送信機１と受信機３間の符号化デー
タの伝送と制御情報の伝送には必ずしも２本の伝送路を
用いる必要はなく、例えば符号化データに制御情報を多
重化して伝送し、制御情報の信頼性を高めるために送信
機１では所定の回数連続して同一の制御情報を受けた場
合にのみ送信出力の制御を行うように構成してもよい。
また、制御信号と符号化データの伝送方式は同一でなく
ともよく、例えば制御情報の伝送はＦＳＫ変調による伝
送であってもよい。

【００６８】以下、フローチャートを参照して送信機１
および受信機３の動作を説明する。図５は、第一の実施
例における送信機１の処理を示すフローチャートであ
る。図５において、ステップ００（Ｓ００）において、
出力レベル制御回路２２は送信信号の初期出力レベルを
出力増幅回路２４に設定する。ステップ０１（Ｓ０１）
において、符号化回路１０はデータ入力の符号化を行
い、直交変調回路２０はこの符号化されたデータを初期
出力レベルで受信機３に出力する。

【００６９】ステップ０２（Ｓ０２）において、出力レ
ベル制御回路２２は制御情報受信回路２１を介して送信
機１から制御情報を受信したか否かを判断する。受信し
た場合、Ｓ０３の処理を行う。受信しない場合、Ｓ０２
の処理を続ける。

【００７０】図６は、第一の実施例における受信機３の
処理を示す図である。図６において、ステップ１０（Ｓ
１０）において、ブランチメトリック発生回路４１１は
受信信号についてユークリッド距離の２乗（ブランチメ
トリック）を計算する。ステップ１１（Ｓ１１）におい
て、ＡＣＳ回路４１２においてブランチメトリックに基
づいて正規化された最小のステートメトリックであるパ
スメトリックを計算する。ステップ１２（Ｓ１２）にお
いて、受信状態監視回路４２はＡＣＳ回路４１２の計算
結果に基づいて正規化された最小のステートメトリック
であるパスメトリックを累加算する。

【００７１】ステップ１３（Ｓ１３）において、受信状
態監視回路４２は規定回数の累加算をしたか否かを判断
する。規定回数の累加算をした場合、Ｓ１４の処理に進
む。規定回数の累加算をしなかった場合、Ｓ１０の処理
に進む。

【００７２】ステップ１４（Ｓ１４）において、累加算
値が一定規準値以下であるか否かを判断する。一定規準
値以下である場合、データの復号が正常に行われている
と判断し、累加算値をリセットし（Ｓ１５）、この累加
算値について判断し（Ｓ１８）、この累加算値に対応し
た制御信号を送信機１に送出する（Ｓ１９）。一定規準
値以上である場合、データの復号が正常に行われていな
いと判断し、累加算値をリセットし（Ｓ１６）、再生搬
送波信号の位相合わせ等のために受信信号の位相シフト
等を行う（Ｓ１７）。

【００７３】Ｓ１４における判断は累加算値が所定の規
準値以上である場合、再生搬送波信号と送信機１の搬送
波信号の位相ずれ等が発生して正常にデータの復号が行
われていないと判断可能であるからである。この場合、
ビタビ復号器４１には受信状態監視回路４２の制御によ
る入力信号移相用の手段が前置される。ただし、この手
段は第一の実施例においては必須構成要件ではない。

【００７４】以下、本発明の通信方法およびその方式の
第二の実施例を説明する。図７は、第二の実施例におけ
る本発明の通信方法およびその方式が適用される通信シ
ステムの構成を示す図である。

【００７５】第二の実施例の送信機１は、出力電力を一
定とされその制御は行われず、伝送路５０上のデータ伝
送誤り率に応じて符号化変調方式を変更することによ
り、その時点の伝送路５０の状態において可能なデータ
伝送レートの内、最も速いデータ伝送レートでデータの
伝送を行うように構成されている。

【００７６】図７において、符号化回路１５は、複数の
異なった符号化変調方式、例えば符号化８ＰＳＫ、符号
化１６ＱＡＭ、符号化３２ＱＡＭ、および符号化６４Ｑ
ＡＭ回路およびこれらの符号化回路に対応した信号割当
回路を含み、符号化制御回路１６の制御に従った符号化
方式によりデータ入力を符号化し、さらに信号割当を行
ってＩ信号およびＱ信号として変調回路２３に入力す
る。なお、本実施例の送信機１および受信機３のサポー
トする符号化変調方式は上記の４種類に限らない、また
これらの内の任意の組み合わせのみをサポートするよう
に構成してもよい。

【００７７】図８は、符号化回路１５の構成を示す図で
ある。シフトレジスタ１５１およびレジスタ１５２は、
Ｐ／Ｓ変換回路を構成する。このシフトレジスタ１５１
とレジスタ１５２によりシリアル形式のデータ入力をパ
ラレル形式に変換する。

【００７８】畳み込み符号化回路１５３は、受信状態監
視回路４２の制御により、例えば符号化１６ＱＡＭを行
う場合には符号化率３／４の符号化を行い、符号化６４
ＱＡＭを行う場合は符号化率５／６の符号化を行う。Ｒ
ＯＭ１５９は、信号割当用のテーブルを記憶し、畳み込
み符号化回路１５３の出力情報、冗長ビット発生部（図
示せず）からの信号、および受信状態監視回路４２から
の符号化方式を特定する信号がＲＯＭ１５９に入力さ
れ、変調方式に従った信号割当が行われる。

【００７９】つまり、例えば符号化１６ＱＡＭの場合は
冗長ビットを含む４ビットの信号が割り当てられ、また
符号化６４ＱＡＭの時は同様に冗長ビットを含む６ビッ
トの信号が割り当てられる。

【００８０】復調回路３０は、受信状態監視回路４２の
制御に従って符号化８ＰＳＫ、符号化１６ＱＡＭ、符号
化３２ＱＡＭ、および符号化６４ＱＡＭに対応したデー
タの復調を行う。ビタビ復号器４１は、受信状態監視回
路４２の制御に従って入力されるＩ信号およびＱ信号を
移相して再生搬送波信号との位相補償を行うとともに、
符号化８ＰＳＫ、符号化１６ＱＡＭ、符号化３２ＱＡ
Ｍ、および符号化６４ＱＡＭに対応したデータの復号を
行う。

【００８１】第二の実施例におけるビタビ復号器４１
は、ブランチメトリック発生回路４１１に位相補正回路
４１５が前置され、受信状態監視回路４２の制御により
９０°単位（符号化１６、符号化３２、および符号化６
４ＱＡＭの場合）、または４５°単位（符号化８ＰＳＫ
の場合）の位相補正を行う。

【００８２】受信状態監視回路４２は、第一の実施例に
示したものと同様に伝送路５０のデータ伝送誤り率の評
価を行い、データ伝送誤り率の情報を制御情報として制
御情報送信回路４３および伝送路５１を介して送信機１
に送る。図７に示す送信機１および受信機３のその他の
各部分は、図１および図２に示した送信機１および受信
機３の各部分と同じ符号を付した部分に同一である。

【００８３】以下、第二の実施例の送信機１および受信
機３の動作を説明する。まず、送信機１の送信機１５
は、予め初期条件として設定された、例えば符号化６４
ＱＡＭ方式によりデータの符号化を行い、この符号化さ
れたデータを直交変調回路２０を介して送信機１に送出
する。

【００８４】制御情報送信回路４３は、予め初期条件と
して設定された符号化６４ＱＡＭ方式に対応したデータ
の復調および復号を行うように復調回路３０およびビタ
ビ復号器４１の設定を行い、受信機３は送信機１からの
信号の受信を行う。ブランチメトリック発生回路４１１
は、受信データについてブランチメトリックを算出す
る。

【００８５】ＡＣＳ回路４１２は、このブランチメトリ
ックに基づいて最尤パス計算を行い、最も尤度の高いブ
ランチを選択してパスメモリ４１３を制御する。一方、
受信状態監視回路４２は、ＡＣＳ回路４１２における正
規化された最小のステートメトリックを所定の回数累加
算し、この累加算値が所定の規準値以上である場合、受
信信号について正常にデータの復号が行われていないと
判断し、位相補正回路４１５を制御して再生搬送波信号
と入力されるＩ信号およびＱ信号の位相補正を行う。

【００８６】受信状態監視回路４２は上記累加算値が一
定以下にならない場合、上記符号化１６〜符号化６４Ｑ
ＡＭの場合は９０°単位に位相補正が行われるために一
つの符号化変調方式に対応して４回、また、符号化８Ｐ
ＳＫの場合は４５°単位に位相補正が行われるために一
つの符号化変調方式に対応して８回位相補正を行う。

【００８７】さらに上記各符号化変調方式に対応した回
数位相補正を行っても上記累加算値が所定の規準値以下
にならない場合、次の符号化変調方式を仮定して復調回
路３０およびビタビ復号器４１の設定し、この符号化変
調方式に対応したデータの復号を行う。この位相補正お
よび符号化変調方式の仮定の変更は、上記累加算値が符
号化変調方式ごとに設定された規準値以下になるまで続
けられる。

【００８８】また、受信状態監視回路４２は上記累加算
値が規準値以下になった場合、この累加算値に基づいて
伝送路５０のデータ伝送誤り率を評価して制御情報とし
て制御情報送信回路４３および伝送路５１を介して送信
機１に送出する。

【００８９】制御情報受信回路２１は、この制御信号を
受信して符号化回路１５に入力する。符号化回路１５
は、この制御信号のデータ伝送誤り率に基づいて伝送路
５０の状態に対応した符号化変調方式を上記８ＰＳＫ、
１６ＱＡＭ、３２ＱＡＭ、および６４ＱＡＭから選択
し、符号化回路１５を設定して選択した符号化変調方式
によって入力データの符号化を行い、受信機３に送出す
る。

【００９０】つまり、伝送路５０の状態が悪く、上記累
加算値が大きくなった場合、伝送レートが低く雑音等の
外乱に強い符号化変調方式を選択し、反対に伝送路５０
の状態がよく、上記累加算値が小さくなった場合、伝送
レートが低く伝送効率のよい符号化変調方式を選択して
常に伝送路５０の状態に対応して最適な符号化変調方式
を使用したデータ伝送を行う。

【００９１】図９は、第二の実施例における送信機１の
処理を示すフロ−チャ−トである。図９において、ステ
ップ２０（Ｓ２０）において、符号化回路１５は初期の
符号化方式を送信機１５に設定する。ステップ２１（Ｓ
２１）において、送信機１５はデータ入力について設定
された符号化方式で符号化を行う。

【００９２】ステップ２２（Ｓ２２）において、符号化
回路１５は、送信機１からの制御信号を受信したか否か
を判断する。受信した場合、符号化変調方式の変更を行
う。受信しなかった場合、Ｓ２１の処理に進む。

【００９３】図１０は、第二の実施例における受信機３
の処理を示すフローチャートである。図１０において、
ステップ３０（Ｓ３０）において、受信状態監視回路４
２は初期の符号化変調方式を仮定して、その符号化変調
方式に対応した設定を受信機３の各部分に行う。

【００９４】ステップ３１（Ｓ３１）において、仮定し
た符号化変調方式と受信信号のユークリッド距離の２乗
を計算する。ステップ３２（Ｓ３２）において、ＡＣＳ
回路４１２にて正規化された最小のステートメトリック
を算出する。

【００９５】ステップ３３（Ｓ３３）において、受信状
態監視回路４２はこのパスメトリックを累加算する。ス
テップ３４（Ｓ３４）において、受信状態監視回路４２
は規定回数の累加算をしたか否かを判断する。規定回数
の累加算をした場合、Ｓ３５の処理に進む。規定回数の
累加算をしなかった場合、Ｓ３１の処理に進む。

【００９６】ステップ３５（Ｓ３５）において、受信状
態監視回路４２は累加算値が規準値以下か否かを判断す
る。規準値以下であった場合、Ｓ３９の処理に進む。規
準値以下でなかった場合、累加算値をリセットし（Ｓ３
６）、累加算値を判断し、制御信号を送出する（Ｓ３
８）。

【００９７】なお、受信機３で送信機１における符号化
変調方式をも判断して送信機１に制御信号として伝達す
るように構成してもよい。また、この場合送信機１に対
して指定した符号化変調方式の設定を受信機３の各部分
に行ってもよい。

【００９８】ステップ３９（Ｓ３９）において、受信状
態監視回路４２は累加算値をリセットする。ステップ４
０（Ｓ４０）において、仮定した符号化変調方式の位相
状態を全てチェックしたか否かを判断する。全てチェッ
クした場合、次の符号化変調方式を仮定して、その設定
を受信機３の各部分に行う。すべてチェックしていない
場合、位相補正回路４１５に入力信号の位相シフトを行
わせる。

【００９９】図１０のフローチャートにおいて、Ｓ３５
の判断はパスメトリックの累加算値を用いて、現在仮定
している符号化変調方式と受信信号が同期しているか否
かの判断である。つまり、同期している場合には累加算
値は規準値以下になっている。一方、同期していない場
合には累加算値は規準値よりも大きな値になる。このこ
とを利用して同期の判定を行っている。

【０１００】以上の処理により、受信信号と仮定する符
号化変調方式とを一致させることができ、また再生搬送
波信号の位相も送信側の搬送波信号の位相と同期をとる
ことができる。また、このような制御ル−プを送信側と
受信側の間に設けることにより、伝送路５０の状態に応
じて伝送効率の高い変調方式を選択できる。

【０１０１】以下、第二の実施例の通信方法およびその
方式の変形例を説明する。第二の実施例に示した通信方
法およびその方式においては、伝送路５０の状態が刻々
と変化するような場合に送信符号化変調方式がこの伝送
路の状態に従って変化することになる。このような場
合、受信側で変調方式が変化するたびに同期を取り直さ
ねばならず、同期が確立するまでの間実際の情報を伝送
できず都合の悪いこともある。このような事態が予想さ
れる伝送路の場合は、予め送信側と受信側の通信が確立
する時にのみ伝送路の変動を見越して変調方式を決定す
るようにすればよい。

【０１０２】図１１は、このような場合における受信機
３の処理の変形例のフロ−チャ−トを示す図である。つ
まり、図１０に示した受信機３の処理では通信を始めて
から常に伝送路５０の状態に依存して変調方式が変わり
得ることになる。しかし、用途によっては符号化変調方
式の変更に伴う再同期のための時間がとれないこともあ
る。

【０１０３】そこでフラグを用意し判断条件２で同期状
態を検出したら初めての同期補足かどうかを判断条件４
で判断し、もし初めての同期捕捉であればパスメトリッ
クの累積値の大きさを判断して送信側の変調方式を制御
するための制御信号を送信する。また、初めての同期捕
捉でないならばパスメトリックの累積値を分析して送信
変調方式を制御する動作を行わず、累積値をリセットし
て各信号点とのユ−クリッド距離の２乗を計算する処理
に戻る。

【０１０４】このフラグの判断処理を導入する事によっ
て、受信動作を開始して最初に同期確立するまでをいわ
ばトレ−ニング期間として伝送路の雑音、歪あるいは妨
害のレベルを測定し、この時のみその結果を送信側にフ
ィ−ドバックして送信変調方式を制御している。

【０１０５】図１１において、ステップ４０（Ｓ４０）
において、受信状態監視回路４２は初期の符号化変調方
式を仮定する。ステップ４１（Ｓ４１）において、受信
状態監視回路４２はフラグをクリアする。ステップ４２
（Ｓ４２）において、ブランチメトリック発生回路４１
１は仮定した符号化変調方式と受信信号とのユークリッ
ド距離の２乗を計算する。ステップ４３（Ｓ４３）にお
いて、ＡＣＳ回路４１２は正規化された最小のステート
メトリックをパスメトリックとして計算する。ステップ
４４（Ｓ４４）において、受信状態監視回路４２はこの
パスメトリックの累加算を行う。

【０１０６】ステップ４５（Ｓ４５）において、受信状
態監視回路４２は規定回数の累加算をしたか否かを判断
する。規定回数の累加算をした場合は、Ｓ４６の処理に
進む。規定回数の累加算をしていない場合は、Ｓ４７の
処理に進む。ステップ４６（Ｓ４６）において、受信状
態監視回路４２は累加算値が来て一以下か否かを判断す
る。規準値以下である場合、Ｓ４７の処理に進む。規準
値以下でない場合、Ｓ４９の処理に進む。

【０１０７】ステップ４７（Ｓ４７）において、受信状
態監視回路４２はフラグチェックを行う。フラグが１で
ある場合、Ｓ４８の処理に進む。フラグが０である場
合、フラグを１とし（Ｓ５３）、累加算値を判断し（Ｓ
５４）、その結果を送信機１に送出する（Ｓ５５）。こ
こで、上記と同様に受信機３側で送信機１の符号化変調
方式を指定するように構成してもよい。

【０１０８】ステップ４８（Ｓ４８）において、受信状
態監視回路４２は累加算値をリセットする。ステップ４
９（Ｓ４９）において、受信状態監視回路４２は累加算
値をリセットする。ステップ５０（Ｓ５０）において、
受信状態監視回路４２は符号化変調方式に対応する全位
相についてＳ４６の判断を行った否かを判断する。全位
相について判断した場合、位相補正回路４１５に位相を
シフトさせる（Ｓ５１）。全位相について判断していな
い場合、次の符号化変調方式を仮定し、受信機３各部の
設定を行う。

【０１０９】第一の実施例で説明した送信出力の変更
と、第二の実施例で述べた符号化変調方式の変更は適宜
組み合わせて使用することが可能である。以上各実施例
で述べた他本発明の通信方法およびその方式は、例えば
実施例中に変形例として述べたように種々の構成をとる
ことができる。以上述べた各実施例は例示である。

【０１１０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、伝送
路の状態、すなわちデータ伝送誤り率の適切な評価が可
能であり、よって伝送路のデータ伝送誤り率に対応して
送信レベルの制御、あるいは符号化変調方式の変更を適
応的に行うことができ、さらに伝送路の状態に対応した
効率の良い伝送を常に行うことが可能な通信方法および
その方式を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の実施例における本発明の通信方法および
その方式が適用される通信システムの構成を示す図であ
る。

【図２】第一の実施例における本発明の受信機のビタビ
復号回路の構成を示す図である。

【図３】８ＰＳＫの信号間のユークリッド距離を示す図
である。

【図４】拘束長３、レジスタ数νが２の場合の畳み込み
符号器のトレリス表現の例を示す図である。

【図５】第一の実施例における送信機の処理を示すフロ
ーチャートである。

【図６】第一の実施例における受信機の処理を示す図で
ある。

【図７】第二の実施例における本発明の通信方法および
その方式が適用される通信システムの構成を示す図であ
る。

【図８】符号化回路の構成を示す図である。

【図９】第二の実施例における送信機の処理を示すフロ
−チャ−トである。

【図１０】第二の実施例における受信機の処理を示すフ
ローチャートである。

【図１１】第二の実施例における受信機の処理の変形例
のフロ−チャ−トを示す図である。

【図１２】トレリス符号化変調方式でデータの送信を行
う一般的な従来の送信機の構成を示す図である。

【図１３】トレリス符号化変調方式で符号化されたデー
タの受信を行う従来の受信機の構成を示す図である。

【図１４】従来の受信機の従来のビタビ復号回路の構成
を示す図である。

【符号の説明】

１・・・送信機１０・・・符号化回路１１・・・畳み込み符号化回路１２・・・信号割当回路１５・・・符号化回路１５１・・・シフトレジスタ１５２・・・レジスタ１５３・・・畳み込み符号化回路１５９・・・ＲＯＭ１６・・・制御回路２０・・・直交変調回路２１・・・制御情報受信回路２２・・・出力レベル制御回路２３・・・変調回路２４・・・出力増幅回路３・・・受信機３０・・・復調回路４０・・・ビタビ復号回路４１・・・ビタビ復号器４１１・・・ブランチメトリック発生回路４１２・・・ＡＣＳ回路４１３・・・パスメモリ４１４・・・Ｐ／Ｓ変換回路４１５・・・位相補正回路４２・・・受信状態監視回路４３・・・制御情報送信回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平３−171763（ＪＰ，Ａ) 特開平４−354422（ＪＰ，Ａ) 特開平３−283743（ＪＰ，Ａ) 特開平１−122241（ＪＰ，Ａ) 特開平４−291552（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 27/00 - 27/38

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トレリス符号化により符号化された受信信
号について、仮定された符号化変調方法に基づいて所定
の回数の最小のステートメトリックの累加算値を算出
し、前記最小のステートメトリックの累加算値が所定の規準
値以上である場合、再生された搬送波信号と入力される
前記受信信号の位相関係を変更し、前記仮定された符号化変調方法に対応する前記位相関係
の全てにおいて前記最小のステートメトリックの累加算
値が前記規準値以下にならない場合、前記仮定された符
号化変調方法を変更し、前記受信信号のデータの復号を行うビタビ復号方法。
【請求項２】前記最小のステートメトリックの累加算値
が前記所定の規準値以下になるまで前記位相関係の変
更、および、前記仮定された符号化変調方法の変更を行
うことを特徴とする、請求項１に記載のビタビ復号方
法。
【請求項３】前記規準値は前記仮定された符号化変調方
法ごとに設定されることを特徴とする、請求項１または
２に記載のビタビ復号方法。
【請求項４】請求項１〜３いずれかに記載のビタビ復号
方法における前記最小のステートメトリックの累加算値
に基づき評価される伝送路上のデータ伝送誤り率の情報
を受信し、前記データ伝送誤り率の情報に基づき符号化
信号の送信電力の設定を行う送信方法。
【請求項５】再生搬送波信号と受信信号の位相関係を変
更する位相補正手段と、仮定された符号化変調方式に基づいて前記受信信号の最
小のステートメトリックの累加算値を算出する最小ステ
ートメトリック累加算値算出手段とを有し、前記最小のステ−トメトリックの累加算値が所定の規準
値よりも大きい場合には前記位相補正手段を制御して前
記位相関係を変更し、前記仮定された符号化変調方法に対応する前記位相関係
の全てにおいて前記最小のステートメトリックの累加算
値が前記規準値以下にならない場合、前記仮定された符
号化変調方法を変更するビタビ復号装置。
【請求項６】前記位相補正手段は、前記最小のステート
メトリックの累加算値が前記所定の規準値以下になるま
で前記位相関係の変更、および、前記仮定された符号化
変調方法の変更を行うことを特徴とする、請求項５に記
載のビタビ復号装置。
【請求項７】前記規準値は前記仮定された符号化変調方
法ごとに設定されることを特徴とする、請求項５または
６に記載のビタビ復号装置。
【請求項８】請求項５〜７いずれか記載のビタビ復号装
置における前記最小のステートメトリックの累加算値に
基づき評価される伝送路上のデータ伝送誤り率の情報を
受信し、前記データ伝送誤り率の情報に基づき符号化信
号の送信電力の設定を行う送信装置。