JP3753694B2 - 通信システムにおける符号生成装置及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ通信システムの符号生成に関し、特に、再伝送方式を使用するパケット通信システムまたは再伝送方式を使用する一般の通信システムで、ターボ符号の特性を考慮した２次元準補完ターボ符号(two-dimensional quasi-complementary turbo codes；ＱＣＴＣｓ)及び適応形準補完ターボ符号(adaptive quasi-complementary turbo codes)を生成するための装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常に、再伝送方式(例えば、ハイブリッド(hybrid)ＡＲＱ)を使用するシステムで、伝送効率(throughput)を改善しようとする場合軟性結合(Soft combining)を使用する。前記軟性結合には、パケットダイバーシティコンバイニング(packet diversity combining)及びパケットコードコンバイニング(packet code combining)がある。一般的に、前記２つの方式をすべてソフトパケットコンバイニング(Soft Packet Combining)であるといい、このうち、前記パケットダイバーシティコンバイニング(packet diversity combining)方式は、前記パケットコードコンバイニング(packet code combining)方式に比べて性能面で次善の(sub-optimal)方式であるが、具現の便宜のために性能上の大きい損失がない場合しきりに使用される。
【０００３】
前述したように、パケット(Packet)を伝送するシステムで伝送効率(Throughput)を増加させるために前記パケットコードコンバイニング方式を使用する。すなわち、それぞれの伝送ごと伝達されるパケット(Packet)に対して符号率が相互異なる符号を伝送し、受信側では、受信されたパケットにエラーが検出される場合受信パケットを消滅させず貯蔵した後に今後再伝送されるパケットとソフトコンバイニング(Soft Combining)を行うようになる。このとき、再伝送されるパケットは、相互異なる符号が使用されることができる。すなわち、前記パケットコードコンバイニングは、符号率がＲであるＮ個のパケットを受信した場合、前記Ｎ個のパケットを結合(または組合わせ)して実効符号率(effective code rate)がＲ／Ｎである符号へ転換した後復号することによって符号利得(coding gain)を得る方式であるといえる。
【０００４】
反面に、パケットダイバーシティコンバイニング方式は、それぞれの伝送ごと伝達されるパケット(Packet)に対して符号率がＲである同一の符号を使用し、受信側では、受信されたパケットにエラーが検出される場合これを消滅せず貯蔵した後、今後再伝送されるパケットとソフトコンバイニング(Soft Combining)を行う方式である。このとき再伝送されるパケットは常に同一の符号が使用される。従って、パケットダイバーシティコンバイニング方式は、ランダムチャンネルで一種のシンボルエネルギーの平均化過程(Symbol Averaging)であるいえる。すなわち、前記 パケットダイバーシティコンバイニング方式は、受信シンボル軟性出力(soft output)を平均することによって雑音電力減少効果を得ることができ、フェーディングチャンネルで同一の符号を反復して伝送するので、多重チャンネルから提供される多重利得(diversity gain)を獲得することができる。しかし、パケットコードコンバイニング方式での符号構造(Code structure)による追加的な符号利得(Coding Gain)を提供することができない。
【０００５】
現在までのパケット通信システムでは、具現の容易さのために大部分パケットダイバーシティコンバイニング方式を使用しており、同期方式のＩＳ−２０００システムと非同期方式のＵＭＴＳシステムなどでこのような方式が考慮されている。しかし、これは、既存のパケット通信システムが大部分畳み込み符号(Convolutional codes)を使用し、畳み込み符号の場合符号率が低い符号を使用する場合、前記パケットコードコンバイニング方式を使用するとしても、あんまり大きい利得が提供されないからであった。すなわち、Ｒ＝１／３であるシステムで再伝送を支援する場合、前記パケットダイバーシティコンバイニング方式を使用する場合及びパケットコードコンバイニング方式を使用する場合の性能差異があまり大きくないので、具現の複雑度を考慮してパケットダイバーシティコンバイニング方式を使用した。しかし、エラー訂正符号(Forward Error Correction Codes；ＦＥＣ)であるターボ符号を使用する場合には、このような既存の概念とは異なる方式が要求される。なぜならば、ターボ符号は、反復復号(iterative decoding)によってその性能が“シャノンチャンネルキャパシティリミット(Shannon Channel Capacity limit)”に近接するように設計されたエラー訂正符号であり、符号率による性能の差異が前記畳み込み符号とは異なり明確に存在するからである。すなわち、このような点を考慮するとき、ターボ符号を再伝送するのに使用するパケット通信システムでは、パケットコードコンバイニング方式を使用することが性能を最適化する方法であるといえる。
【０００６】
前記のような理由にて、ソフトコンバイニングを使用するシステムで性能を向上させるためには、準補完ターボ符号が提案されており、その具体的な生成方法を説明すると次のようである。前記準補完ターボ符号(ＱＣＴＣ)に対する内容は、本願出願人によって出願された韓国特許出願第２０００−６２１５１号に詳細に記述されている。
【０００７】
準補完ターボ符号(Quasi-Complementary Turbo Codes；ＱＣＴＣｓ)
従来に提案された準補完ターボ符号を使用してデータ率によってパケットコードコンバイニング及びパケットダイバーシティコンバイニングを可変的に使用するシステムの動作を説明すると次のようである。
【０００８】
例えば、Ｒ＝１／５のターボ符号を使用するシステムの場合、再伝送されたパケットからソフトコンバイニング(soft combining)によって求めた符号語(code word)の全体符号率(overall code rate)が１／５になるまではパケットコードコンバイニング(packet code combining)を使用し、この後から再伝送されるパケットに対しては、まず、パケットダイバーシティコンバイニング(packet diversity combining)を使用し、継続してパケットコードコンバイニングを使用する。すなわち、最初伝送するパケットの符号率が１／３である場合、次回再伝送要求のときには、全体の符号率が１／５になるように残りのリダンダンシー(redundancy)を伝送する。従って、受信器が２個のパケット(packets)をすべて受信すると、全体の符号率が１／５になる。そして、その後伝送されるパケットに対してはそれぞれを反復して伝送し、受信器は、パケットダイバーシティコンバイニングを使用した後に符号率１／５を基準にして再伝送パケットをパケットコードコンバイニングする。
【０００９】
図１は、ターボ符号の場合、パケット符号結合とパケットダイバーシティ結合との間の性能差異を示すグラフである。同図に示すように、同一のシンボルエネルギーＥｓを仮定する場合、低い符号率１／６のターボ符号は、高い符号率１／３のターボ符号に比べて相当な性能利得を有することをわかる。また、パケットコードコンバイニングによる性能利得が３ｄＢ程度であることを分かる。符号率１／３であるターボ符号を符号率１／６であるサブ符号をパケットコードコンバイニングして生成すると、１／３より低い符号率を使用することによって得る利得と異なる符号を結合(符号結合)することによって得る利得とを同時に得ることができる。
【００１０】
詳細に説明すると、同一の符号シンボルエネルギー(coded symbol energy)Ｅｓと同一の符号率を仮定すると、ターボ符号は、畳み込み符号とは異なり反復(iteration)復号(decoding)が十分に提供される場合、“シャノンチャンネルキャパシティーリミット(Shannon Channel Capacity limit)”に近接する性能を符号率によって提供する。言い換えれば、同一の符号シンボルエネルギーＥｓを仮定する場合、低い符号率のターボ符号は、高い符号率のターボ符号に比べて相当な性能利得を提供することで知られている。例えば、符号率がＲ＝１／３からＲ＝１／６で減少する場合、“シャノンチャンネルキャパシティーリミット(Shannon Channel Capacity limit)”の変化を分析してその性能差異を予測することができる。ここで、ハイブリッドＡＲＱ(Hybrid ARQ)を使用するシステムでは、再伝送ごと同一のシンボルエネルギーＥｓを使用するので、図１での性能曲線は、Ｒ＝１／３の場合、Ｒ＝１／６の場合、または同一のシンボルエネルギーＥｓを仮定したことである。
【００１１】
示すように、付加的白色ガウシアン雑音(Additive White Gaussian Noise；ＡＷＧＮ)チャンネルの仮定下に、Ｒ＝１／３の符号を２回反復してパケットダイバーシティコンバイニングする場合、シンボルエネルギー対雑音比(Ｅｓ／Ｎｏ)で最大３ｄＢの利得を有し、Ｒ＝１／６の符号を使用する場合にも同様である。従って、符号率による符号の性能比較で使用するＥｂ／Ｎｏを基準にして描いたターボ符号の性能曲線でＲ＝１／３の性能曲線がパケットダイバーシティコンバイニングによる利得(gain)で＋３ｄＢスケール(scale)だけ左側に平行移動され、Ｒ＝１／６のターボ符号の性能曲線もＲ＝１／３と同一のシンボルエネルギーを使用する仮定下に＋３ｄＢスケール(scale)だけ左側に平行移動されるので、Ｒ＝１／３のターボ符号とＲ＝１／６のターボ符号との性能曲線の差異がパケットダイバーシティコンバイニングとパケットコードコンバイニングとの間に提供される性能差異になる。このような符号率(code rates)による性能差異は、“シャノンチャンネルキャパシティーリミット(Shannon Channel Capacity limit)”によって予測可能であり、最小の性能差異は、最小要求される信号対雑音比(minimum required signal-to-noise ratio)を使用して求めることができる。
【００１２】
一般的に、符号率がＲであり、符号器のブロックサイズ(encoder block size)がかなり大きいターボ符号を使用するシステムで、エラーがまったく発生しない(すなわち、エラーフリー)チャンネルを提供するための最小エネルギー対雑音比(Ｅｂ／Ｎｏ)は、下記式によって決定される。
【数１】

【００１３】
前記式によると、ＡＷＧＮでそれぞれの符号率によるターボ符号で要求される最小のＥｂ／Ｎｏ、すなわち、最小要求エネルギー対雑音比(minimum required Ｅｂ／Ｎｏ)は、下記表１のようである。表１において、代表エネルギー対雑音比(Typical Ｅｂ／Ｎｏ)は、ターボ符号の符号化ブロックサイズ(encoding block size)Ｌが１，０２４であるとき、ビットエラー率(Bit error rate；ＢＥＲ)が０．００００１より小さくするために要求されるＥｂ／Ｎｏを示す。
【表１】

【００１４】
前記表１において、符号率が３／４、２／３、１／２、３／８、１／３、１／４、１／５、及び１／６の場合にそれぞれ要求されるＥｂ／Ｎｏは、それぞれ０．８６、０．５７、０．０、−０．４１４，−０．５５、−０．８２、−０．９７５、及び−１．０８４(ｄＢ)であることを分かる。表１で符号率Ｒ＝１／３の符号を使用するシステムと符号率Ｒ＝１／６の符号を使用するシステムとの間には、最小０．５３ｄＢ以上の性能差異があることを分かる。これは、“シャノンチャンネルキャパシティーリミット(Shannon Channel Capacity limit)”による最小の性能差異である。従って、実際具現可能な復号器とシステム環境を考慮すると、その差異はこれより増加する。実際にシミュレーションによる性能差異によると、Ｒ＝２／３の符号を使用し、パケットコードコンバイニングを使用するシステムと同一の符号率Ｒ＝２／３を使用してパケットダイバーシティコンバイニングを使用するシステムとの間には、約１．１２ｄＢの性能差異があることを分かる。
【００１５】
下記表２は、サブ符号の符号率(sub code rate)で２／３を使用するシステムで一回の再伝送を使用した場合に、パケットコードコンバイニングを使用する場合とパケットダイバーシティコンバイニングを使用する場合との性能差異を示す。表２に示すように、最小の性能差異が１．１２ｄＢであるので、ターボ符号を使用するシステムでパケットコードコンバイニングが多い性能利得を有することを分かる。
【表２】

【００１６】
前述したように、ターボ符号を使用する再伝送システムは、パケットコードコンバイニング方式を使用することが優秀な性能を有することができる。従って、本発明は、ターボ符号を使用する再伝送システムで最適のパケットコードコンバイニングのためのサブ符号生成方法について説明する。すなわち、本発明で提案する所定の規則によってパケット符号結合のためのサブ符号を生成すると、前述した符号結合(code combining)による利得を得ることができ、同一の量の再伝送を要求するシステムの性能を最大に改善させることができる。
【００１７】
図２は、通常のターボ符号を利用してサブ符号を生成するための装置を示している。示すように、前記サブ符号を生成するための装置は、大別してターボ符号器、サブ符号発生器２０４、及び制御器２０５から構成される。
【００１８】
まず、前記ターボ符号器を調べてみると、第１構成符号器２０１は、入力される情報ビット列を符号化して第１符号シンボル、すなわち、情報シンボルＸと第１パリティシンボルＹ０及びＹ１とを出力する。インターリーバー２０２は、前記入力される情報ビット列を所定の規則によってインターリービングして出力する。第２構成符号器２０３は、前記インターリーバー２０２から出力される前記インターリービングされた情報ビット列を符号化して第２符号シンボル、すなわち、情報シンボルＸ’と第２パリティシンボルＹ０及びＹ１とを出力する。従って、ターボ符号器の出力シンボルは、前記第１構成符号器２０１及び前記第２構成符号器２０３から出力される前記第１及び第２符号シンボルになる。ここで、前記第２構成符号器２０３で発生する情報シンボルＸ’は、実際に伝送されないので、前記ターボ符号器の符号率は１／５になる。
【００１９】
サブ符号発生器２０４は、前記第１構成符号器２０１及び及び２０３から出力される前記第１及び第２符号シンボルを入力し、制御器２０５の制御下に前記符号シンボルを所定の規則によって穿孔及び反復を遂行してサブ符号を発生する。前記制御器２０５は、図４乃至図６のアルゴリズムを通じて生成した穿孔(及び反復)マトリックスをメモリに貯蔵しておき、前記穿孔マトリックスによるシンボル選択信号を前記サブ符号発生器２０４へ出力する。そうすると、前記サブ符号発生器２０４は、前記シンボル選択信号によって前記ターボ符号器からの所定の穿孔範囲に属する符号シンボルのうち所定数のシンボルを選択してサブ符号を生成する。
【００２０】
前述したように、記号Ｘ、Ｙ０、Ｙ１、Ｙ０、及びＹ１は、それぞれ次のように定義される。
Ｘ：情報シンボル(Systematic code symbolまたはInformation symbol)
Ｙ０：ターボ符号器の上位構成符号器からのリダンダンシーシンボル(Redundancy symbol from the upper component encoder of Turbo encoder)
Ｙ１：ターボ符号器の上位構成符号器からのリダンダンシーシンボル(Redundancy symbol from the upper component encoder of Turbo encoder)
Ｙ０：ターボ符号器の下位構成符号器からのリダンダンシーシンボル(Redundancy symbol from the lower component encoder of Turbo encoder)
Ｙ１：ターボ符号器の下位構成符号器からのリダンダンシーシンボル(Redundancy symbol from the lower component encoder of Turbo encoder)
【００２１】
以下、図４乃至図６は、従来技術によるターボ符号を有してサブ符号(または穿孔マトリックス)を生成するための手順を示す。特に、図４は、前記サブ符号の集合で一番目のサブ符号Ｃ₀を生成するための手順であり、図５は、一番目と終わりのサブ符号を除外した中間のサブ符号Ｃ₁〜Ｃ_s-2を生成するための手順であり、図６は、終わりのサブ符号Ｃ_s-1を生成するための手順を示す。
【００２２】
一方、以下説明において、ＥＮＣ１(以下、第１符号シンボルと称する。)は、ターボ符号器で発生する符号シンボルのうち、第１構成符号器２０１で発生する情報シンボルＸと第１パリティシンボルＹ０及びＹ１を通称する意味であり、ＥＮＣ２(以下、第２符号シンボルと称する。)は、第２構成符号器２０３で発生する第２パリティシンボルＹ０及びＹ１を称する意味である。
【００２３】
図４を参照すると、まず、ステップ４０１で、送信器から提供することができる最大符号率Ｒｍａｘを定める。この値は、システムで使用する伝送データ率によって大部分与えられる。そして、前記所定の最大符号率Ｒｍａｘ(＝ｋ／ｎ)の整数倍になることができる最小符号率Ｒｍｉｎを定める。ここで、ｋは入力シンボル数を示し、ｎは出力シンボル数を示す。もちろん、前記最小符号率は任意に決定することができるが、通常は、１／６または１／７以下の符号率を使用する。これは、ターボ符号の場合、Ｒ＝１／７以下では、符号率減少による符号利得(Coding Gain)が飽和する性向を示すからである。そして、受信器で復号器の実際符号率、すなわち、母符号率(Ｒ)を定める。前記母符号率Ｒは、前記最小符号率Ｒｍｉｎより大きく設計する。
【００２４】
実際システムの具現のとき、前記最大符号率Ｒｍａｘ及び最小符号率Ｒｍｉｎは予め定められる値である。他の意味では、前記最大符号率Ｒｍａｘは、生成しようとするサブ符号の符号率(subcode code rate)を示し、前記最小符号率Ｒｍｉｎは、サブ符号の符号結合(code combing)を行ったとき作られる目標(target)符号の符号率を示す。一般的に、前記最小符号率Ｒｍｉｎは、送信器で使用する符号器の符号率である。
【００２５】
前記最大符号率Ｒｍａｘ及び最小符号率Ｒｍｉｎが与えられると、ステップ４０３で、前記最大符号率Ｒｍａｘ及び最小符号率Ｒｍｉｎで下記<式２>を利用してサブ符号の個数Ｓを求める。ここで、前記サブ符号の数、または穿孔マトリックスの個数は、前記Ｒｍａｘ対Ｒｍｉｎの比の値を越える最小整数で定められる。
【数２】

ここで、
【数３】

は、＊の値と同一であるかまたは大きい最小整数を示す。
【００２６】
前記サブ符号の数を求めた後、ステップ４０５で、変数ｍを１に初期化し、ステップ４０７で、Ｃ(＝ｍ×ｋ)を決定する。ここで、前記Ｃは、各穿孔マトリックスの列(column)数(または大きさ)を示す。ここで、前記穿孔マトリックスの列数Ｃは、前記最大符号率Ｒｍａｘによって決定される。例えば、前記最大符号率が３／４である場合、前記列の数Ｃは、３、６、９．．．になることができ、初期伝送サブ符号の生成のとき、前記列の数Ｃは、前記可能な大きさのうち最小値で決定する。ここで、前記最大符号率Ｒｍａｘを３／４であると仮定したので、前記穿孔マトリックスの列数Ｃは３に設定する。
【００２７】
そして、ステップ４０７で、前記変数ｍと前記最大符号率の符号シンボル数(ｎは分母)を乗じて前記穿孔マトリックス内で選択されるシンボル数Ｎｓを決定する。前記変数Ｎｓは、各穿孔マトリックス内で選択されるシンボル数(または選択される位置の数)を示す。また、前記選択されるシンボル数Ｎｓは、前記列の数Ｃに対してＣ／Ｒｍａｘによって定められる。
【００２８】
そして、ステップ４０９で、前記穿孔マトリックス内で選択されるシンボル数Ｎｓと前記穿孔マトリックスの列数との差が送信器から提供されるターボ符号器内の構成符号器(constitution encoderまたはcomponent encoder)の数と同一であるかまたは大きいかを検査する。現在提案されているターボ符号器は、図２に示したように、通常２個の構成符号器で構成される。従って、前記構成符号器の数を２であると仮定する。すなわち、ステップ４０９で、前記選択されるシンボル数Ｎｓと前記列の数Ｃとの差が２以上であるか否かを検査する。このようにする理由は、ターボ符号器が既存の他の単一符号を使用する符号器とは異なり、図２に示すように、２個の構成符号器(ＥＮＣ１及びＥＮＣ２)がインターリーバーによって並列連結された構造を有するからである。すなわち、ターボ符号器の固有の特性を保存するためには、情報シンボルをすべて伝送した後前記複数の構成符号器のそれぞれで発生するパリティシンボルのうち少なくとも１つずつは伝送されなければならない。
【００２９】
例えば、前記穿孔マトリックス内で選択されるシンボル数Ｎｓから前記列の数Ｃを減算した値が２より小さいと、結局、前記第１及び第２パリティシンボルのうち１個のシンボルのみを選択することができる。このような場合、前記１個のシンボルを第１パリティシンボルのうち選択するかまたは第２パリティシンボルのうち選択しなければならないが、両方の場合、ターボ符号の観点で大きな問題点を有している。一番目の場合は、第２パリティシンボルで選択されるシンボルがまったくない。結局、このように生成されたサブ符号は、ターボ符号ではない第１構成符号器でのみ構成された拘束長さ(constraint)Ｋ＝４である畳み込み符号(convolutional codes)になり、ターボ符号が有するターボインターリーバーの利得をまったく提供することができない。二番目の場合にも、第１構成符号器からみると、情報語シンボル(systematic symbol)のみが伝送され、パリティシンボルがまったくないので、符号率が１である符号になり、符号率が１であるので符号利得(coding gain)がまったくない符号化しない無符号化システム(uncoded system)になる。従って、ターボ符号器の性能を提供するためには、最小前記選択されるシンボル数Ｎｓから前記列の数Ｃを減算した値が２より大きいかまたは同じでなければならない。
【００３０】
ステップ４０９の条件を満足すると、ステップ４１１へ進行して前記穿孔マトリックスで前記Ｃ個の情報シンボルを選択した後予め定められたタイプ(TYPE)によって残りのシンボルを選択する。タイプ１の場合、ステップ４１３へ進行して下記式３によって第１パリティシンボル及び第２パリティシンボルのうち前記残りのシンボルを選択した後終了する。ここで、前記第１パリティシンボルで選択されるシンボル数を前記第２パリティシンボルで選択されるシンボル数と同一にするかまたは大きくする。例えば、前記残りのシンボル数(Ｎｓ−Ｃ)が３であれば、下記式３によって第１パリティシンボルで２個のシンボルを選択し、第２パリティシンボルで１個のシンボルを選択する。
【数４】

ここで、
【数５】

は、前記＊の値と同一であるかまたは小さい最大整数を示す。
【００３１】
一方、タイプ２の場合、ステップ４１５へ進行して下記式４によって第１パリティシンボル及び第２パリティシンボルで前記残りのシンボルを定められた比率によって選択した後終了する。ここで、ａ及びｂをそれぞれ前記第１及び第２パリティシンボルで選択されるシンボル選択分配比とするとき、前記第１パリティシンボルでａ(Ｎｓ−Ｃ)対(ａ＋ｂ)の比の値と同一であるかまたは大きい最小整数のシンボルを選択し、前記第２パリティシンボルのうちｂ(Ｎｓ−Ｃ)対(ａ＋ｂ)の比の値と同一であるかまたは小さい最大整数のシンボルを選択する。
【数６】

ここで、ａ＋ｂ＝１、ａ及びｂは、ＥＮＣ１及びＥＮＣ２のシンボル選択分配比を示す。
【００３２】
一方、ステップ４０９の条件を満足しないと、すなわち、前記穿孔マトリックス内で選択されるシンボル数Ｎｓと前記穿孔マトリックスの列の数Ｃとの差が前記ターボ符号器の構成符号器の数より小さいと、ステップ４１７へ進行して前記変数ｍを１だけ増加させた後ステップ４０７へ戻る。すなわち、ステップ４０９は、現在定められた穿孔範囲(穿孔マトリックスの大きさ)でターボ符号の特性を保存することができるサブ符号を生成することができるか否かを決定するステップである。ターボ符号の特性を保存することができなければ、ステップ４１７で、穿孔範囲(穿孔マトリックスの大きさ)を拡張させた後ステップ４０７へ戻って下記ステップを再遂行する。
【００３３】
前述したように、初期穿孔マトリックスは、基本的に、ターボ符号器からのシンボルのうち情報シンボルをすべて選択し、第１及び第２パリティシンボルのうちそれぞれ少なくとも１つのシンボルを選択することができるように構成される。
【００３４】
図５を参照して、中間の穿孔マトリックスＣ₁〜Ｃ_s-2を生成するための方法を説明する。図５を反復遂行してＣ₁からＣ_s-2までの穿孔マトリックスを生成する。
【００３５】
図５を参照すると、所定のタイプによってステップ５０１またはステップ５０３を遂行する。タイプ１の場合、ステップ５０１へ進行して下記式５によって第１パリティシンボル及び第２パリティシンボルで前記各穿孔マトリックスで選択されるシンボル数Ｎｓのシンボルを選択する。前記シンボル数Ｎｓは、前述したように、変数ｍと前記最大符号率の符号シンボル数ｎとを乗じて決定される。ここで、前記第１パリティシンボルで選択されるシンボル数を前記第２パリティシンボルのうちで選択されるシンボル数と同一にするかまたは大きくする。また、以前に生成された穿孔マトリックスで選択されないシンボルを選択するようにする。
【数７】

【００３６】
一方、タイプ２の場合、ステップ５０３へ進行して式６によって第１パリティシンボル及び第２パリティシンボルで前記各穿孔マトリックスで選択されるシンボル数Ｎｓのシンボルを所定の比率によって選択する。ここで、ａ及びｂをそれぞれ前記第１及び第２パリティシンボルで選択されるシンボル選択分配比であるとするとき、第１パリティシンボルのうち、ａ(Ｎｓ)対(ａ＋ｂ)の比の値と同一であるかまたは大きい最小整数のシンボルを選択し、前記第２符号シンボルのうち、ｂ(Ｎｓ)対(ａ＋ｂ)の比の値と同一であるか、または小さい最大整数の第２パリティシンボルを選択する。シンボルを選択するにおいて、以前に生成された穿孔マトリックスで選択されないシンボルを選択するようにする。
【数８】

【００３７】
図６を参照して、終わりの穿孔マトリックスＣ_s-1を構成する方法について説明する。
図６を参照すると、ステップ６０１で、以前構成された穿孔マトリックスを参照して選択されなかったシンボルをすべて選択する。ここで、前記選択されたシンボル数をＮｓ２であると定義する。そして、ステップ６０３で、前記Ｎｓから前記Ｎｓ２を減算して新たなＮｓを定義する。図４乃至図６の過程によって、穿孔マトリックスのすべての位置のシンボルが選択されるので、前記新たに定義されたＮｓは、反復選択するシンボルの個数になる。前記のように反復選択するシンボル数を求めた後、ステップ６０５で、前記反復選択するシンボル数が０より大きいか否かを検査する。反復選択するシンボル数が０であれば終了し、０より大きければ、前記情報シンボルのうち前記反復選択されるシンボル数だけシンボルをさらに選択する。ここで、前記再選択することは、該当情報シンボルを反復して伝送することを意味する。
【００３８】
前記サブ符号生成過程を具体的な数値代入を通じて説明すると次のようである。例えば、システムが提供する最大符号率Ｒｍａｘが３／４であり、システムが提供することができる復号器の符号率Ｒ、すなわち、母符号率が１／５であると仮定すると、最小符号率Ｒｍｉｎ及びサブ符号の個数(または穿孔マトリックス数)Ｓは、次のように決定される。
Ｒｍｉｎ＝１／６
Ｓ＝６／(４／３)＝４．５ → ５
従って、穿孔マトリックスの数は５になる。
{Ｃ₀、Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ₃、Ｃ₄}：Ｒｍａｘ＝３／４
【００３９】
ここで、前記サブ符号の符号率は３／４であり、サブ符号の数は５であるので、前記サブ符号を符号結合すると、(１／Ｓ)×Ｒｍａｘ＝(１／５) ×(３／４)＝３／２０によって符号率が３／２０になる。これは、３個の情報ビットを伝送する場合、受信器の方へ２０個の符号シンボルが伝達されることを意味する。しかし、Ｓ×ｎ＝５×４＝２０、Ｓ×ｋ＝５×３＝１５であるので、生成されるシンボルは１５個であるので、前記２０個を満足させるためには、前記生成された１５個のシンボルのうち５個のシンボルは反復して伝送するようになる。ここで、反復されるシンボルは可能な情報シンボルで定める。前記例において、それぞれのサブ符号で情報シンボルＸを１回ずつ反復するようにサブ符号を構成すると、復号器は、Ｓ個のサブ符号をすべて受信する場合、情報シンボルが２回反復されたＲ＝１／５のターボ符号を求めることができ、これにより復号を遂行する。
【００４０】
図４乃至図６を通じて生成されたサブ符号は、一種の補完符号(complementary codes)であるといえる。しかし、サブ符号を生成するにおいて、反復選択されるシンボルが存在し、それぞれのサブ符号の特性が相異であるので完全な補完符号であるといえない。また、前記サブ符号は、ターボ符号で生成されるので、図４乃至図６を通じて生成されるサブ符号を“準補完ターボ符号(Quasi-Complementary Turbo Codes；ＱＣＴＣ)”と称する。
【００４１】
図３は、Ｒ＝２／３の準補完ターボ符号を使用する場合(Ｓ＝４)、パケット符号結合を使用するＨＡＲＱの性能とパケットダイバーシティー結合を使用するＨＡＲＱの性能とを実時間データ処理率(data throughput)を基準にして比較したグラフを示している。示すように、前記準補完ターボ符号を使用してパケット符号結合するＨＡＲＱ(参照番号３０１)と前記準補完ターボ符号を使用してパケットダイバーシティー結合するＨＡＲＱ(参照番号３０２)の性能が前記準補完ターボ符号を使用しないＨＡＲＱ(参照番号３０３)の性能より非常に優秀であることを分かる。例えば、同一の実時間データ処理率(例えば、０．２５)を仮定する場合、前記準補完ターボ符号を使用してパケット符号結合するＨＡＲＱで、前記実時間データ処理率のために要求されるシンボルエネルギー(Ｅｓ／Ｎｏ(ｄＢ))は約−４ｄＢであり、前記準補完ターボ符号を使用してパケットダイバーシティー結合するＨＡＲＱで要求されるシンボルエネルギーは約−１．３ｄＢであり、前記準補完ターボ符号を使用しないＨＡＲＱの場合は約１ｄＢが要求される。すなわち、前記のような準補完ターボ符号を使用する場合、少ないシンボルエネルギーで高いデータ処理率を得ることができる。
【００４２】
前記サブ符号生成過程を具体的な数値代入を通じて説明すると次のようである。例えば、システムが提供する最大符号率Ｒｍａｘが３／４であり、システムが提供することができる復号器の符号率Ｒ、すなわち、母符号率が１／５であると仮定すると、最小符号率Ｒｍｉｎ及びサブ符号の個数(または穿孔マトリックス数)Ｓは、次のように決定される。
Ｒｍｉｎ＝１／６
Ｓ＝６／(４／３)＝４．５ → ５
従って、穿孔マトリックスの数は５になる。
{Ｃ₀、Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ₃、Ｃ₄}：Ｒｍａｘ＝３／４
【００４３】
ここで、前記サブ符号の符号率は３／４であり、サブ符号の数は５であるので、前記サブ符号を符号結合すると、(１／Ｓ)×Ｒｍａｘ＝(１／５) ×(３／４)＝３／２０によって符号率が３／２０になる。これは、３個の情報ビットを伝送する場合、受信器の方へ２０個の符号シンボルが伝達されることを意味する。しかし、Ｓ×ｎ＝５×４＝２０、Ｓ×ｋ＝５×３＝１５であるので、生成されるシンボルは１５個であるので、前記２０個を満足させるためには、前記生成された１５個のシンボルのうち５個のシンボルは反復して伝送するようになる。ここで、反復されるシンボルは可能な情報シンボルで定める。前記例において、それぞれのサブ符号で情報シンボルＸを１回ずつ反復するようにサブ符号を構成すると、復号器は、Ｓ個のサブ符号をすべて受信する場合、情報シンボルが２回反復されたＲ＝１／５のターボ符号を求めることができ、これにより復号を遂行する。
【００４４】
図４乃至図６を通じて生成されたサブ符号は、一種の補完符号(complementary codes)であるといえる。しかし、サブ符号を生成するにおいて、反復選択されるシンボルが存在し、それぞれのサブ符号の特性が相異であるので完全な補完符号であるといえない。また、前記サブ符号は、ターボ符号で生成されるので、図４乃至図６を通じて生成されるサブ符号を“準補完ターボ符号(Quasi-Complementary Turbo Codes；ＱＣＴＣ)”と称する。
【００４５】
しかし、前記のような従来技術は、準補完ターボ符号のサブ符号が常に一定の符号率(code rate)を有する。すなわち、１つの情報語ブロックが伝送される間特定の符号率に該当する準補完ターボ符号のサブ符号を使用することを説明している。言い換えれば、１次元の準補完ターボ符号を生成する方式に重点をおいている。
【００４６】
従って、チャンネル環境が変化するかまたは符号器へ入力される情報語の長さが変化する場合、異なる符号率のサブ符号を伝送しなければならないが、符号率が相互異なる準補完ターボ符号の選択と伝送方式について具体的な方法が提示されていない。実際に、チャンネル環境がよい場合、伝送システムの伝送効率を向上させるためには、現在以前まで伝送した準補完ターボ符号のサブ符号ではない新たな高い符号率に該当する準補完ターボ符号のサブ符号を使用することが望ましく、チャンネル環境が悪化した場合、伝送システムの伝送効率を向上させるためには、以前とは反対に低い符号率に該当する準補完ターボ符号(Quasi complementary turbo codes)のサブ符号を使用することが望ましい。すなわち、準補完ターボ符号をチャンネル環境及び他の要因によって適応的に決定するための方法が必要である。
【００４７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、再伝送を支援する通信システムで、相互異なる符号率を有する複数の準補完ターボ符号を使用するための装置及び方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、再伝送を支援する通信システムで複数の準補完ターボ符号を使用するとき、受信器での最適の符号結合のために特定の符号率によって伝送されたサブ符号に後続して伝送される異なる符号率のサブ符号の集合を再配列するための装置及び方法を提供することにある。
本発明のまた他の目的は、再伝送を支援する通信システムで複数の準補完ターボ符号を使用するとき、受信器での最適の符号結合のために特定の符号率に対する準補完ターボ符号のサブ符号を与えられた符号率によるグルーピング数だけ結合して伝送するための装置及び方法を提供することにある。
【００４８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明の第１実施形態による与えられた複数の符号率のそれぞれに対して準補完ターボ符号のサブ符号の集合を生成し、前記サブ符号は、穿孔及び反復を示す元素を有する行列式であり、前記サブ符号の集合のそれぞれに対して前記サブ符号の集合の列の大きさが最小公倍数になるように列を反復して新たなサブ符号の集合を生成し、前記生成された新たなサブ符号の集合で任意の相互異なる２個の集合の行列式を結合した行列式が均等な反復及び穿孔を有するように前記サブ符号の集合のそれぞれに対して行列式の優先順位を決定し、前記集合のそれぞれに対して行列式を前記決定された優先順位によって再配列することを特徴とする。
【００４９】
また、本発明の第２実施形態による２次元準補完ターボ符号のサブ符号を生成するための方法において、整数比が存在する符号率のうち最大符号率に対する準補完ターボ符号のサブ符号の集合を生成し、前記最大符号率に対する準補完ターボ符号をプリミティブ符号として定めるステップと、前記最大符号率を除外した残りの符号率のそれぞれに対して準補完ターボ符号を生成するための前記プリミティブ符号のサブ符号の結合数を決定するステップと、前記残りの符号率のそれぞれに対して前記プリミティブ符号のサブ符号を前記決定された結合数によって結合して準補完ターボ符号のサブ符号を生成するステップを含むことを特徴とする。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による好適な実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
下記説明において、本発明の要旨のみを明瞭にするために公知の機能及び構成に対する詳細な説明は省略する。
【００５１】
本発明は、ターボ符号の特性、チャンネル環境、及び入力データ伝送率を考慮して、相互異なる符号率を有する準補完ターボ符号を伝送する方式について説明する。１つの例で、複数の相互異なる符号率の準補完ターボ符号を備え、これらの中時点ごと選択される準補完ターボ符号のサブ符号を伝送する２次元準補完ターボ符号(Two dimensional complementary turbo codes)があり、他の例で、準補完ターボ符号のサブ符号を所定の伝送率によって結合して伝送する適応形準補完ターボ符号(adaptive quasi complementary turbo codes)がある。
【００５２】
２次元準補完ターボ符号(Two dimensional complementary turbo codes)
例えば、準補完ターボ符号を使用する通信システムで伝送しようとするデータの伝送率を１つの準補完ターボ符号をすべて伝送する前にチャンネルの状況変化によって変更する場合を仮定する。すなわち、ｋを伝送しようとする情報語またはデータブロックであると仮定すると、準補完ターボ符号を使用する場合、前記情報語をもって下記のようにターボ符号化(turbo encoding)して新たな符号語を生成するようになる。下記式において、ＱＣＴＣ＿ＥＮＣは、準補完ターボ符号のエンコーディング(Quasi complementary turbo code encoding)を意味し、Ｃｊ(ｋ)(ｊ＝０、１、２、３、...、Ｓ−１)は、ｌｋから生成される準補完ターボ符号のｊ番目のサブ符号を意味する。ここで、Ｓは、前述したように定められたサブ符号の符号率と母符号の符号率によって決定される準補完ターボ符号の集合大きさ(set size)を示す。すなわち、１つの準補完ターボ符号を構成するサブ符号の数を示す。
【数９】

【００５３】
前記式から、既存の１次元準補完ターボ符号は、１つのｋに対して伝送が完了するときまで１つの準補完ターボ符号のサブ符号を順次に伝送する方式である。すなわち、Ｃ₀(ｋ)、Ｃ₁(ｋ)、Ｃ₂(ｋ)、．．．、Ｃ_s-1(ｋ)の順序で伝送し、この間に符号率(正確には、サブ符号の符号率)を可変させることが考慮されたが、その具体的な方式は提示されなかった。準補完ターボ符号を使用する通信システムで、データ伝送率による１つの準補完ターボ符号のサブ符号をすべて伝送する前に、チャンネル状況が変わって新たな符号率を有する準補完ターボ符号を使用するためには、下記のように相互異なる符号率を有する複数の準補完ターボ符号を生成しなければならない。
【数１０】

【００５４】
前記式から、ＱＣＴＣ＿ＥＮＣは、準補完ターボ符号のエンコーディング(Quasi complementary turbo code encoding)を意味し、Ｃ_ij(ｋ)(ｉ＝０、１、２、...、ＮＳ−１、ｊ＝０、１、２、３、...、Ｓ_i−１) は、１ｋから生成されるｉ番目の準補完ターボ符号のｊ番目のサブ符号を意味する。ここで、Ｓ_iは、前述したように、定められたｉ番目の準補完ターボ符号の集合大きさとして、ｉ番目の準補完ターボ符号のサブ符号の符号率と母符号の符号率によって決定される。従って、準補完ターボ符号を使用する通信システムで、送信器は、チャンネル環境の変化またはサービスデータ伝送率の変化などの多様な伝送環境の変化によってＮＳ個の準補完ターボ符号のうち１つを選択して伝送することができる。ここで、前記２次元の準補完ターボ符号を使用する通信システムで性能を最適化するためには、これらＮＳ個の準補完ターボ符号間の相関関係を明確に分析して最適の伝送順序を決定しなければならない。なぜならば、１次元の準補完ターボ符号とは異なり、２次元の準補完ターボ符号では、任意の準補完ターボ符号が受信器で任意の組み合わせで結合されることができる。従って、準補完ターボ符号の相互間の結合で生成される符号の構造が前記ターボ符号が有しなければならない性質を満足しない場合、性能減衰が発生することができるからである。従って、このような問題を最小化するための方式にて下記のような方式を提案する。すなわち、下記説明される条件は、前記２次元準補完ターボ符号が満足すべき性質である。
【００５５】
条件１．任意の複数の準補完ターボ符号の結合によって生成される符号が母符号の符号率を有するために結合されるサブ符号の数を最小化しなければならない。すなわち、最小のサブ符号の結合で母符号率を達成するようにそれぞれのサブ符号の穿孔マトリックスを構成する。
条件２．前記条件１が満足する範囲で任意の複数の準補完ターボ符号の結合によって生成される符号の穿孔マトリックスの元素は、均等な加重値を有する。すなわち、最小のサブ符号の結合で生成される符号の穿孔マトリックスのそれぞれの元素は、均等な反復(repetition)または穿孔(puncturing)回数を有する。
【００５６】
前記条件１及び条件２を満足するために一番重要なことは、まず、それぞれの準補完ターボ符号の穿孔マトリックスを構成することであり、次に重要なことは、これら複数の準補完ターボ符号に該当するサブ符号を選択するための伝送順位を決定することである。ここで、前記２次元準補完ターボ符号の構成原理は、一番目、最適の１次元準補完ターボ符号を使用して求める２次元準補完ターボ符号が性能面で任意に選択される２次元準補完ターボ符号に比べてさらによい利得を有しなければならない。二番目に、サブ符号の伝送順序が２次元準補完ターボ符号の重要な性能要素であるので、これを最適化することが必要である。前記２つの原則に基づいて前記２次元準補完ターボ符号を生成する方法を詳細に説明すると次のようである。
【００５７】
以下、“準補完ターボ符号”は、予め定められた母符号率と与えられたサブ符号の符号率で生成される複数のサブ符号の集合を意味する。また、前述したように、穿孔マトリックスはサブ符号と同一の意味を有する。
【００５８】
図７は、本発明の一実施形態による２次元準補完ターボ符号を生成するための手順を示す。
図７を参照すると、まず、ステップ７０１で、与えられた複数の符号率のそれぞれに対して準補完ターボ符号のサブ符号の集合(最適の１次元準補完ターボ符号(Quasi Complementary Turbo Codes)を生成する。すなわち、予め定められた母符号率と与えられた符号率Ｒ_iをもってＳ_i個のサブ符号に生成するための穿孔マトリックスを求める。このステップは、従来技術で説明した準補完ターボ符号の生成ステップと同一である。ただ、与えられた複数の符号率に対応して複数の準補完ターボ符号Ｃｉを生成する差異を有する。
【００５９】
前記複数の準補完ターボ符号を生成した後、ステップ７０３で、前記複数の準補完ターボ符号に対するサブ符号(Ｃ_ij；ｉ＝０、１、２、．．．、ＮＳ−１、ｊ＝０、１、２、３、．．．、Ｓ_i−１)のうち、すなわち、ＮＳ個の準補完ターボ符号のうち最大の集合大きさＳを有する準補完ターボ符号のサブ符号の穿孔マトリックスで列数を変数ＣＷｆ(Coloum Width)で決定する。ここで、ｆは、０≦ｆ≦ＮＳ−１の条件で決定される。
【００６０】
前記ＣＷｆを決定した後、ステップ７０５で、前記複数の準補完ターボ符号のそれぞれを構成する穿孔マトリックスＣｉの列の個数が前記決定されたＣＷｆになるように穿孔マトリックスを反復して新たな穿孔マトリックスを生成する。任意の準補完ターボ符号(Ｃ_i；ｉ＝０、１、２、３、．．．、ＮＳ−１)の穿孔マトリックスの列の個数が前記ＣＷｆと相互整数倍の関係が成立しないと、前記ＣＷｆとＣＷｉとの間の最小公倍数、すなわち、ＬＣＭ(ＣＷｆ及びＣＷｉ)を求め、前記求めた最小公倍数をＣＷｆであると定義して前記新たな穿孔マトリックスを求めるようになる。
【００６１】
前記穿孔マトリックスを求めた後、ステップ７０７で、任意の相互異なる２個の集合の穿孔マトリックスを結合して生成される穿孔マトリックスが準補完ターボ符号の特性を有するように前記集合のそれぞれに対して穿孔マトリックスの優先順位を決定する。例えば、Ｃ_i及びＣ_j(ｉ＝０、１、２、３、．．．、ＮＳ−１、ｊ＝０、１、２、３、．．．、Ｓ_i−１)の結合によって生成される新たな符号語の穿孔マトリックスの元素に対して均等な加重値を有するように各サブ符号の集合Ｃ_iでのサブ符号Ｃ_ijの伝送優先順位を決定する。前記均等な加重値を有するということは、最小のサブ符号の結合で生成される符号語の穿孔マトリックスで穿孔及び反復を示す元素が均等な分布を有することを意味する。ここで、初期に伝送されるサブ符号Ｃ_i0に常に情報語シンボルが伝送されるようにする準補完ターボ符号の基本条件は他の条件に対して優先する。すなわち、いずれの場合にもＣ_i0の１行の元素である情報語シンボルが先ず伝送されなければならない。
【００６２】
そして、前記伝送優先順位を決定した後、ステップ７０９で、前記伝送優先順位によって前記サブ符号の集合のそれぞれに対して穿孔マトリックスを再配列して新たなサブ符号の集合を完成する。すなわち、各集合Ｃ_iのサブ符号(Ｃ_ij；ｉ＝０、１、２、３、．．．、ＮＳ−１、ｊ＝０、１、２、３、．．．、Ｓ_i−１)を整列して新たなサブ符号集合を完成する。この後、所定の準補完ターボ符号Ｃ_iが選択される場合、前記準補完ターボ符号を構成するサブ符号Ｃ_ijは、ｊの昇順に伝送された、例えば、Ｃ₁--> Ｃ₃ -->Ｃ₁の順にＣ_iが選択された場合、サブ符号の伝送順序は、Ｃ₁₀ --> Ｃ₃₀ --> Ｃ₁₁の順に進行する。一方、図７のステップは、特定の符号率によって伝送されたサブ符号に後続して伝送される他の符号率のサブ符号の集合を再配列する過程であると言える。
【００６３】
本発明の一実施形態による２次元準補完ターボ符号を生成するための具体的な例を説明すると次のようである。まず、システムで必要とする準補完ターボ符号の個数ＮＳが４であると仮定し、これらそれぞれのＣ_i(ｉ＝０、１、２、３(＝ＮＳ−１))に該当する符号率Ｒ_iがそれぞれＲ₀＝１／２、Ｒ₁＝１／３、Ｒ₂＝１／４、Ｒ₃＝１／８であると仮定する。そして、母符号率Ｒは１／５であると仮定する。そして、図７で説明したステップに対する結果を調べてみると次のようである。
【００６４】
ステップ７０１：１次元準補完ターボ符号生成
Ｒ₀＝１／２、Ｃ₀：
【数１１】

Ｒ₁＝１／３、Ｃ₁：
【数１２】

Ｒ₂＝１／４、Ｃ₂：
【数１３】

Ｒ₃＝１／８、Ｃ₃：
【数１４】

【００６５】
ステップ７０３：ＣＷｆ＝２
ステップ７０５
Ｒ₀＝１／２、Ｃ₀：
【数１５】

Ｒ₁＝１／３、Ｃ₁：
【数１６】

Ｒ₂＝１／４、Ｃ₂：
【数１７】

Ｒ₃＝１／８、Ｃ₃：
【数１８】

【００６６】
ステップ７０７
Ｒ₀＝１／２、Ｃ₀：Ｃ₀₂の位置にＣ₀₀を、Ｃ₀₀の位置にＣ₀₁を、 Ｃ₀₁の位置にＣ₀₂を位置させることによって伝送順序をリセットさせる。
【数１９】

Ｒ₁＝１／３、Ｃ₁：Ｃ₁₀及びＣ₁₁の伝送順序を相互換える。
【数２０】

Ｒ₂＝１／４、Ｃ₂：
【数２１】

Ｒ₃＝１／８、Ｃ₃：
【数２２】

【００６７】
前述したように、前記条件１及び条件２を満足するために、前記Ｃ₁の場合サブ符号Ｃ₁₀及びＣ₁₁の順序を換え、Ｃ₃の場合サブ符号(Ｃ₃₀、Ｃ₃₁、Ｃ₃₂)の順序を再調整する。ここで、伝送優先順位を０、１、２、．．．であると定義するとき、Ｃ_i(ｉ＝０、１、２、．．．、ＮＳ−１)では、常に昇順にそれぞれのサブ符号が伝送される。例えば、Ｃ₁--> Ｃ₃ --> Ｃ₁の順にＣ_iが選択された場合、サブ符号は、Ｃ₁₀ --> Ｃ₃₀ --> Ｃ₁₁の順に伝送される。
【００６８】
下記表３は、前記のような方式によって生成された穿孔マトリックスを示す。
下記表３に示すように、複数の準補完ターボ符号のそれぞれで伝送のための順序が順次的に決定される。参考にて表３において、Ｒ₁＝１／３、Ｒ₂＝１／４である場合、Ｒ₀＝１／２の穿孔マトリックスの列数によって列数が２である穿孔マトリックスを使用しなければならないが、列数が１である穿孔マトリックスを使用している。これは、表記上の問題であり、同一の性能を提供する。従って、これら間には差異がないことを明示する。
【００６９】
一方、端末機とシステムは、下記表３を備え、指定された符号率(または伝送率)による穿孔マトリックスを前記表から読み出して母符号率のターボ符号器で発生するシンボルを反復及び穿孔してサブ符号を生成することができる。他の例として、予め与えられたアルゴリズムによって該当穿孔マトリックスを求めて前記穿孔マトリックスに基づいてサブ符号を生成することもできる。
【表３】

【００７０】
適応形準補完ターボ符号(adaptive quasi complementary turbo codes)
前述した２次元の準補完ターボ符号は、所定の複数の符号率によって１次元準補完ターボ符号をすべて独立して求め、それぞれの準補完ターボ符号のサブ符号Ｃ_ijの伝送順序を制御することによって２次元準補完ターボ符号の性能を改善させる方式である。前記方式は、それぞれの準補完ターボ符号を独立して求めることによってそれぞれの符号に対する最適化構成は簡単であるが、１つの問題点で指摘されることができる部分は、Ｃ_iが独立的に構成されるので、任意のＣ_iの符号率Ｒ_i(ｉ＝０、１、２、．．．、ＮＳ−１)が任意のＣｋの符号率Ｒｋ(ｋ＝０、１、２、．．．、ＮＳ−１)の整数倍になり、これら間に最適化の機会が提供されるにもかかわらず、これを使用することができない場合が発生する。
【００７１】
すなわち、Ｒ₀＝１／２、Ｒ₂＝１／４であるとすれば、２次元準補完ターボ符号では、Ｃ₀及びＣ₂をそれぞれ独立的にＱＣＴＣアルゴリズムによって求める。しかし、準補完ターボ符号の性質を十分に活用するためには、前記条件１を満足することが望ましい。従って、これを満足する１つの方式は、Ｒ₂＝１／４で求めた準補完ターボ符号Ｃ₀で、連続して２個のサブ符号(Ｃ₀₀＋Ｃ₀₁)、(Ｃ₀₁＋Ｃ₀₂)、または(Ｃ₀₂＋Ｃ₀₀)を伝送すると、この後に符号率Ｒ₀が１／２のサブ符号と結合する場合最適の性能を提供することができる。
【００７２】
すなわち、符号率が相互整数倍である１次元準補完ターボ符号のうち一番高い符号率を有する１次元準補完ターボ符号をグループのプリミティブ符号(Primitive code in a group；以下、プリミティブ符号と称する。)であると定義してＣ_pで表す。ここで、ｐは、０とＮＳ−１との間の任意の整数を示す。そして、前記プリミティブ符号より低い符号率またはこの整数倍に該当する符号率のサブ符号が要求される場合、前述したように、サブ符号の結合(Concatenation)またはグルーピング(Grouping)によって伝送する。すなわち、前記のように、一番高い符号を有する準補完ターボ符号をプリミティブ符号Ｃ_pと定め、前記プリミティブ符号のサブ符号を適応的に結合するかまたはグルーピングして所定の符号率のサブ符号を生成する方式を適応形準補完ターボ符号であると定義する。前記適応形準補完ターボ符号を詳細に説明すると次のようである。
【００７３】
図８は、本発明の他の実施形態による前記適応形準補完ターボ符号を生成するための手順を示す。
図８を参照すると、ステップ８０１で、使用しようとする伝送符号率Ｒ_i(ｉ＝０、１、２、３、．．．、ＮＳ−１)のうち、任意の符号率の相互間に整数比が存在する符号を１つのグループに分類する。すなわち、使用しようとする１次元準補完ターボ符号のうち相互間の整数比が存在する準補完ターボ符号を１つのグループに分類して１つ以上のグループを形成する。そして、ステップ８０３で、前記複数のグループのそれぞれで一番高い符号率を有する準補完ターボ符号Ｃ_iをプリミティブ符号(Primitive code in Group)Ｃ_pで決定する。従って、前記プリミティブ符号Ｃ_pは、グループの数によって複数に定義されることができる。
【００７４】
前記プリミティブ符号を決定した後、ステップ８０５で、前記プリミティブ符号Ｃ_pのサブ符号Ｃ_pj(ｊ＝０、１、２、．．．、Ｓ_p−１)を使用してグループに属したすべての準補完ターボ符号のそれぞれに該当するサブ符号(Ｃ_ij：ｉ＝０、１、２、．．．、ＮＳ−１、ｊ＝０、１、２、．．．、Ｓ_i−１)を生成するための結合またはグルーピング規則を決定する。言い換えれば、任意のサブ符号Ｃ_ijのＲ_iを満足するために前記プリミティブ符号Ｃ_pjのグルーピング個数などを決定する。すなわち、前記プリミティブ符号Ｃ_pに該当するサブ符号を結合して所望のサブ符号を生成する。もちろん、予め可能なずべての場合のサブ符号に関するグルーピングを予想してこれを表で作成して使用することもできる。ここで、プリミティブ符号をグルーピングするとき、プリミティブ符号Ｃ_pのサブ符号を順次的にグルーピングして新たな符号を生成することが望ましい。
【００７５】
そして、ステップ８０７で、使用しようとする符号率(準補完ターボ符号またはサブ符号)が決定されると、まず、前記符号率による該当準補完ターボ符号のサブ符号を該当プリミティブ符号のサブ符号と結合して生成及び伝送する。前記サブ符号の伝送方式に対してより具体的に式を引用して説明すると次のようである。
【数２３】

【００７６】
例えば、任意のグループのプリミティブ符号Ｃ_pを次のように定義する。すなわち、ｇｒｐ番目のグループ(ここで、ｇｒｐは、複数のグループのうち任意のグループを示すインデックスとして使用される。)のプリミティブ符号をＣ_pとし、前記Ｃ_pの集合大きさ(すなわち、Ｃ_pに含まれる全体サブ符号の個数)をＳ_pであると定義し、下記式９のように、Ｃ_pのそれぞれのサブ符号を表示する。ここで、ｊは、それぞれのサブ符号を区別するインデックスであり、ｇは、グルーピングされるサブ符号の数を示す。ｇ＝１であれば、グルーピングなくそれぞれのサブ符号の自体が使用されることを意味し、ｇ＝２であれば、２個のサブ符号がグルーピングされて１つの伝送符号を生成することを意味する。例えば、プリミティブ符号の符号率がＲ_s＝２／３であれば、ｇ＝１の場合は、生成されるサブ符号の符号率もｒ＝２／３であり、ｇ＝２の場合には、２倍の符号シンボルが生成されるのでｒ＝１／３になる。従って、プリミティブ符号から任意の整数個のサブ符号をグルーピングして求めることができる準補完ターボ符号の符号率とそれぞれの準補完ターボ符号に属するサブ符号に関する一般式は、前記式のように定義される。もちろん、グルーピングの最大数(下記式において行数を意味する。)には制限がなく、システムが提供する環境によって決定される変数であるので、ここでは、１つの例として最大４個のサブ符号がグルーピングされることを仮定する。
【００７７】
前記行列式において、行の大きさは、グルーピングの最大数を意味する。行の大きさが増加するほどグルーピングによる準補完ターボ符号の符号率は減少する。マトリックスの列の大きさは、プリミティブ符号Ｃ_pの集合大きさＳ_pで決定される。すなわち、プリミティブ符号を構成するサブ符号の数を意味する。
【００７８】
例えば、プリミティブ符号Ｃ_pの符号率がＲ_s＝１／２であれば、ｇ＝１の一番目の行は、Ｒ_s＝１／２である元来のＣ_pのサブ符号で決定される。すなわち、行列式の一番目の行のそれぞれの列成分は、Ｃ_pのサブ符号で構成される。従って、二番目の行はｇ＝２であるので、Ｒ_s＝１／４である準補完ターボ符号のサブ符号を意味し、三番目の行はｇ＝３であるので、Ｒ_s＝１／６である準補完ターボ符号のサブ符号を意味し、四番目の行はｇ＝４であるので、Ｒ_s＝１／８である準補完ターボ符号のサブ符号を意味する。
【００７９】
下記式は、同一のグループでそれぞれの準補完ターボ符号ＱＣＴＣとプリミティブ符号Ｃ_pとの関係を示す。例えば、Ｒ_s＝１／２であり、Ｓ_p＝３であるプリミティブ符号Ｃ_pを有するＱＣＴＣグループは、次のようである。
【数２４】

【００８０】
従って、Ｒ_s＝１／２をプリミティブ符号とするグループの場合、前記式１２に示す行列式は、下記式１４のように決定される。
【数２５】

【００８１】
もちろん、異なるＱＣＴＣグループに属するサブ符号もこれと同様に該当グループのプリミティブ符号Ｃ_pの集合大きさＳ_p及び準補完ターボ符号の符号率によって前記式１４のように整理することができる。
【００８２】
本発明の他の実施形態による１次元適応形準補完ターボ符号を生成するための具体的な例を説明すると次のようである。まず、通信システムで必要とする準補完ターボ符号の個数ＮＳが４であると仮定し、これら準補完ターボ符号Ｃ_i(ｉ＝０、１、２、３(＝Ｎ_S―１))に該当する符号率Ｒ_iがそれぞれＲ₀＝１／２、Ｒ₁＝１／３、Ｒ₂＝１／４、Ｒ₃＝１／８であると仮定し、母符号率Ｒは５／１であると仮定する。そして、図８のステップに対する結果を調べてみると次のようである。
【００８３】
ステップ８０１：符号グルーピング(Code Grouping)
グループ０＝{Ｃ₀，Ｃ₂，Ｃ₃}＝{Ｒ₀，Ｒ₂，Ｒ₃}
符号率＝{１／２，１／４，１／８}
グループ１＝{Ｃ₁}＝{Ｒ₁}
符号率＝{１／３}
【００８４】
ステップ８０３：プリミティブ符号(Primitive codes)Ｃ_p＝{Ｃ₀，Ｃ₁}
Ｃ₀(Ｒ₀＝１／２)：グループ０のプリミティブ符号
Ｃ₁(Ｒ₁＝１／３)：グループ１のプリミティブ符号
【００８５】
ステップ８０５
プリミティブ符号(Primitive code)Ｃ_pを使用して各グループにある準補完ターボ符号Ｃ_iのサブ符号Ｃ_ij(ｉ＝０，１，２、．．．、ＮＳ−１、ｊ＝０，１，２、．．．、Ｓ_i−１)を決定する。
グループ０：Ｒ_s＝１／２であるＱＣＴＣ
Ｒ₀＝１／２:{Ｃ₀₀，Ｃ₀₁，Ｃ₀₂}
Ｒ₂＝１／４:{(Ｃ₀₀，Ｃ₀₁)，(Ｃ₀₁，Ｃ₀₂)，(Ｃ₀₂，Ｃ₀₀)}(可能なすべての場合は３つである。)
Ｒ₃＝１／８:{(Ｃ₀₀，Ｃ₀₁，Ｃ₀₂，Ｃ₀₀)，(Ｃ₀₁，Ｃ₀₂，Ｃ₀₀，Ｃ₀₁)
，(Ｃ₀₂，Ｃ₀₀，Ｃ₀₁，Ｃ₀₂)}
グループ１：Ｒ₁＝１／３であるＱＣＴＣ
Ｒ₁＝１／３：:{Ｃ₂₀，Ｃ₂₁}
【００８６】
前記Ｒ₂＝１／４である準補完ターボ符号のサブ符号を伝送する場合、送信器が可能な３つのサブ符号のうちどんな符号を伝送しているかは、次のような２つの方式によって分かる。
【００８７】
(１) 暗示的サブ符号の識別(Implicit Sub-code Identification)
送信器及び受信器がサブ符号の伝送順序に関する情報を有していると、送信器は、別個のチャンネルでその情報を伝送する必要がない。例えば、グループ０の場合、受信器は、それぞれの符号率Ｒ＝１／２、１／４、または１／８に対して以前に受信したサブ符号のインデックスを貯蔵する。これにより、同一のグループにある新たなサブ符号が受信されると、前記新たなサブ符号の位置を探し出せる。
【００８８】
(２) 明示的サブ符号の識別(Explicit Sub-code Identification)
送信器が正確に現在伝送されるサブ符号の種類を受信器に通報する。そうすると、受信器は、受信されたそれぞれのサブ符号を結合する。一般的に、チャンネルの伝送状態が非常に劣化しない場合には、別途のチャンネルを使用する明示的サブ符号の識別(Explicit Sub-code Identification)方式を使用せず、暗示的サブ符号の識別(Implicit Sub-code Identification)方式を使用してもよい。本発明では、このような２つの識別方式をシステムでのメッセージチャンネルの信頼度によって選択的に使用する。
【００８９】
図９は、本発明の第２実施形態によって適応形準補完ターボ符号の生成方式の一例を示す。図９において、母符号率Ｒが１／５であり、符号率１／２、１／４、１／８を有する準補完ターボ符号がグループ０にあり、符号率１／３及び１／６を有する準補完ターボ符号がグループ１にある。グループ０の場合、符号率が１／２であるＱＣＴＣがプリミティブ符号Ｃ_pであり、グループ１の場合、符号率が１／３であるＱＣＴＣがプリミティブ符号Ｃ_pである。ここで、グループ０に該当する符号率は１／２、１／４、及び１／８になり、グループ１に該当する符号率は、１／３及び１／６になる。
【００９０】
グループ０の場合、プリミティブ符号に該当するサブ符号Ｃ₃₀、Ｃ₃₁、Ｃ₃₂をグルーピングして符号率１／４ 及び１／８に該当するサブ符号を生成する。例えば、サブ符号Ｃ₃₀及びＣ₃₁をグルーピング(またはサブ符号Ｃ₃₂及びＣ₃₀のグルーピングまたはサブ符号Ｃ₃₁及びＣ₃₂のグルーピング)して符号率１／４に該当するサブ符号を生成する。そして、サブ符号Ｃ₃₀、Ｃ₃₁、Ｃ₃₂ 及びＣ₃₀をグルーピングして符号率１／８に該当するサブ符号を生成する。一方、グループ１の場合、プリミティブ符号に該当するサブ符号Ｃ₂₀及びＣ₂₁をグルーピングして符号率１／６に該当するサブ符号を生成する。
【００９１】
図１０は、前記適応形準補完ターボ符号の生成方式の他の例を示す。図１０において、母符号率Ｒが１／５であり、符号率が１／２及び２／３であるプリミティブ符号(または準補完ターボ符号)で符号率１／２、１／４、１／８、２／３、１／３及び１／６である準補完ターボ符号を生成する。ここで、グループ０に該当する符号率は１／２、１／４ 及び１／８になり、グループ１に該当する符号率は２／３、１／３及び１／６になる。
【００９２】
グループ０の場合、符号率１／２の準補完ターボ符号がＣ₃であれば、プリミティブ符号に該当するサブ符号Ｃ₃₀、Ｃ₃₁、Ｃ₃₂をグルーピングして符号率１／４及び１／８に該当するサブ符号を生成する。例えば、サブ符号Ｃ₃₀及びＣ₃₁をグルーピング(またはサブ符号Ｃ₃₂及びＣ₃₀をグルーピングまたはサブ符号Ｃ₃₁及びＣ₃₂をグルーピング)して符号率１／４に該当するサブ符号を生成する。そして、サブ符号Ｃ₃₀、Ｃ₃₁、Ｃ₃₂及びＣ₃₀をグルーピングして符号率１／８に該当するサブ符号を生成する。一方、グループ１の場合、符号率２／３の準補完ターボ符号がＣ₁であれば、プリミティブ符号に該当するサブ符号Ｃ₁₀、Ｃ₁₁、Ｃ₁₂、及びＣ₁₃をグルーピングして符号率１／３及び１／６であるサブ符号を生成する。例えば、サブ符号Ｃ₁₀及びＣ₁₁をグルーピング(またはサブ符号Ｃ₁₂及びＣ₁₃をグルーピングまたはサブ符号Ｃ₁₁及びＣ₁₂をグルーピング)して符号率１／３に該当するサブ符号を生成し、サブ符号Ｃ₁₀、Ｃ₁₁、Ｃ₁₂及びＣ₁₃をグルーピングして符号率１／６であるサブ符号を生成する。図１０は、チャンネルの状況変化及びサービスデータ率の変化にさらに適応することができる構造である。
【００９３】
一般的に、複合再伝送方式を使用するシステムで準補完ターボ符号を使用する場合、チャンネル環境によって可変的な符号率を使用すると、ＨＡＲＱIIの構造が望ましい。このような前提では、符号率の高いサブ符号を要求し、これにより、Ｒ＝２／３の準補完ターボ符号をプリミティブ符号として使用する。もちろん、ここで実施形態に触れていなくても、システムが要求する最大符号率によってプリミティブ符号が決定され、前記方式と同一の方法によって適応形準補完ターボ符号が生成されることができることは自明である。例えば Ｒ＝３／４の場合にも同一の方式によってＲ＝３／４、Ｒ＝２／３、Ｒ＝１／３、及びＲ＝１／６などの多様なサブ符号を生成することができる。
【００９４】
下記表４及び表５は、プリミティブ符号Ｃ_pがＲ＝１／２、１／３である場合とプリミティブ符号Ｃ_pがＲ＝１／２、２／３である場合に対するサブ符号の穿孔マトリックスを示す。
【表４】

【表５】

【００９５】
表４及び表５から分かるように、サブ符号は、プリミティブ符号Ｃ_pに該当するサブ符号のグルーピングによって生成される。また、特定の符号率による準補完ターボ符号のそれぞれのサブ符号は、プリミティブ符号を構成するサブ符号を順次的にグルーピングして生成される。表４において、プリミティブ符号Ｃ_pは、Ｒ＝１／２及びＲ＝１／３であるので２個のグループが存在する。一方、前述したグループのサブ符号の行列式(数１２)でそれぞれの元素は、表４で(行及び列)の元素である穿孔マトリックスに対応する。例えば、前記式１２の行列式で、
【数２６】

は、Ｒ₀＝１／２の第１サブ符号Ｃ₀₀、第２サブ符号Ｃ₀₁、第３サブ符号Ｃ₀₂のそれぞれに該当する穿孔マトリックスに対応する。
【数２７】

は、Ｒ₁＝１／４の第２サブ符号
【数２８】

及び第３サブ符号
【数２９】

のそれぞれに該当する穿孔マトリックスに対応する。
【００９６】
一方、移動局及びシステムは、表４及び表５のようなテーブルを備え、所定の符号率(または伝送率)による穿孔マトリックスを前記テーブルから読み出す。母符号率のターボ符号器から出力されたシンボルを反復して穿孔することによってサブ符号を生成する。他の例で、予め与えられたアルゴリズムによって該当穿孔マトリックスを求め、前記穿孔マトリックスに基づいてサブ符号を生成することもできる。
【００９７】
図１３は、本発明の実施形態による２次元準補完ターボ符号及び適応形準補完ターボ符号を伝送するための装置のブロック図である。
図１３を参照すると、チャンネル符号器１３０１は、母符号率(ここで、Ｒ＝１／５と仮定する。)を有する符号器へ入力される情報シンボルを符号化して符号シンボルを出力する。準補完ターボ符号生成器１３０２は、前記符号シンボルをサブ符号選択制御器１３０３の制御の下に符号シンボルを穿孔及び反復して該当サブ符号を生成する。
【００９８】
前記制御器１３０３は、基本的に、表３乃至表５のようなサブ符号を生成するための穿孔マトリックスを貯蔵するメモリテーブルを備え、２次元準補完ターボ符号の場合、図１２のようなアルゴリズムによって前記準補完ターボ符号生成器１３０２の動作を制御し、適応形準補完ターボ符号の場合、図１１のアルゴリズムによって前記準補完ターボ符号生成器１３０２の動作を制御する。
【００９９】
他の例として、前記制御器１３０３がサブ符号の伝送時点ごと図１１及び図１２のようなアルゴリズムを遂行して表３乃至表５の穿孔マトリックスのうちいずれか１つを選択するインデックス信号を前記準補完ターボ符号生成器１３０２へ提供することもできる。このような場合、前記準補完ターボ符号生成器１３０２は、予め備えている前記表３乃至表５から前記インデックスに該当する穿孔マトリックスを読み出し、前記読み出された穿孔マトリックスに基づいて前記チャンネル符号器１３０１からのシンボルを穿孔及び反復制御してサブ符号を生成する。
【０１００】
前記制御器１３０３でサブ符号を選択(または伝送)する方式について説明すると次のようである。
図１１は、本発明の第２実施形態による１次元適応形準補完ターボ符号を利用してサブ符号を伝送するための手順を示す。
【０１０１】
図１１を参照すると、まず、前記制御器１３０３は、ステップ１１００で新たな符号化ブロック(encoded block)が発生すると、ステップ１１０１で使用されるすべての変数(ｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔ、ｊ＿ｐｒｅ、ｇ＿ｃｕｒｒｅｎｔ、ｇ＿ｐｒｅ)を初期化する。そして、ステップ１１０３で、伝送符号率が属したグループを選択し、前記符号率によるプリミティブ符号のグルーピング個数を示すｇを決定する。ここで、前記伝送符号率は、チャンネル状況と入力データレートなどによって送信器で決定する変数であり、前記グルーピング個数ｇは、前記グループに含まれた準補完ターボ符号を識別するための変数である。前記グループとグルーピング個数を決定した後、前記制御器１３０３は、ステップ１１０５で、前記符号率による準補完ターボ符号Ｃｉに対応して貯蔵されている変数ｊ＿ｐｒｅを読み出して変数ｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔに貯蔵する。ここで、前記ｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔは、１つの準補完ターボ符号内でのサブ符号の順序を区別するためのインデックスである。この後、前記制御器１３０３は、ステップ１１０７で、前記選択されたグループの前記変数ｇ＿ｃｕｒｒｅｎｔに該当する準補完ターボ符号のサブ符号のうちｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔ番目のサブ符号を選択し、ステップ１１０９で、前記選択されたサブ符号に該当する符号シンボルを伝送する。ここで、次の伝送のために、前記変数ｇ＿ｃｕｒｒｅｎｔ及びｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔをそれぞれ変数ｇ＿ｐｒｅ及びｊ＿ｐｒｅに貯蔵する。一方、前記変数ｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔ(＝０)によって決定されるサブ符号を一般化すると、下記式１５のようである。
【数３０】

【０１０２】
前記式１５は、各準補完ターボ符号の一番目のサブ符号を示す。すなわち、前記一番目のサブ符号のうち変数ｇ＿ｃｕｒｒｅｎｔまたはｇによるサブ符号を伝送する。
【０１０３】
前記のように、サブ符号を伝送した後、前記制御器１３０３は、ステップ１１１３で、他のサブ符号を要請するか否かを判断する。言い換えれば、受信器から再伝送要請が受信されたか否かを検査する。前記他のサブ符号を要請する場合、前記制御器１３０３は、ステップ１１１３へ進行して与えられた符号率によるサブ符号を伝送し、そうでなければ、前記制御器１３０３は、新たな符号化ブロックを受信するためにステップ１１００へ戻って下記ステップを再遂行する。
【０１０４】
一方、前記制御器１３０３は、ステップ１１１５でチャンネル環境によって決定された符号率情報を使用して前記符号率による準補完ターボ符号が属したグループｇ＿ｃｕｒｒｅｎｔをさらに選択する。
【０１０５】
そして、前記制御器１３０３は、ステップ１１１７で、下記式１６によって伝送されるサブ符号(グループ行列式の元素)の順序番号(ｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔ)を決定する。そして、ステップ１１０７へ戻って前記変数ｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔに該当するサブ符号のうち変数ｇ＿ｃｕｒｒｅｎｔによるサブ符号を伝送する。
〈式１６〉
[((ｊ＿ｐｒｅ＋１)＊ｇ＿ｐｒｅ ｍｏｄ Ｓｐ)−１]＋１＝(ｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＊ｇ＿ｃｕｒｒｅｎｔ) ｍｏｄ Ｓｐ
【０１０６】
前記式１６において、左辺“ [((ｊ＿ｐｒｅ＋１)＊ｇ＿ｐｒｅ ｍｏｄ Ｓｐ)−１]”は、以前グループで終わりに伝送したサブ符号を示し、前記右辺“(ｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＊ｇ＿ｃｕｒｒｅｎｔ) ｍｏｄ Ｓｐ”は、現在グループから開始するサブ符号を示す。従って、左辺“[((ｊ＿ｐｒｅ＋１)＊ｇ＿ｐｒｅ ｍｏｄ Ｓｐ)−１]”に１を加える場合、現在グループから開始するサブ符号を意味するので左辺及び右辺が同一の値を有するようになる。これを利用して変数ｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔの値を求める。
【０１０７】
前記式１６において、Ａ ｍｏｄ Ｂは、ＡをＢに割った余りを意味する。すなわち、以前伝送したサブ符号に対するプリミティブ符号のグルーピング個数(または準補完ターボ符号の識別番号)及び前記サブ符号の番号をｊ＿ｐｒｅ及びｇ＿ｐｒｅであるとし、現在決定されたグルーピング個数をｇ＿ｃｕｒｒｅｎｔであるとすれば、現在伝送するサブ符号の番号ｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔは、前記式１６によって決定される。前記ｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔの値が決定されると、前記変数ｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔに該当する列にあるサブ符号のうち、伝送符号率(これは、チャンネル状況及び入力データレートなどによって送信器が決定する変数)によって決定される前記変数ｇ＿ｃｕｒｒｅｎｔに該当する行のサブ符号を選択する。前記式１６で“ｍｏｄ Ｓ_p”を使用する理由は、前記グループ行列式の列の大きさがＳ_pより小さいかまたは同一であるからである。すなわち、プリミティブ符号のサブ符号の個数がＳ_pであるので、“ｍｏｄ Ｓ_p”は、各行のサブ符号がすべて伝送された後、循環方式によってさらに第１サブ符号Ｃ_p0を選択できるようにする(図９及び図１０を参照)。
【０１０８】
図１１の過程を具体的な数値代入を通じて説明すると次のようである。
例えば、プリミティブ符号の符号率Ｒ_s＝１／２であり、グループ行列式で行の数ｇ＝４(すなわち、Ｒ_s＝１／８であるＱＣＴＣまで発生されることができる。)、Ｓ_p＝３である場合、符号率は、Ｒ_S＝１／２、Ｒ_S＝１／４、Ｒ_S＝１／２、Ｒ_S＝１／８の順に変化し、従って、ｇ＿ｐｒｅ＝０、ｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＝０、ｇ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＝０、及びｊ＿ｐｒｅ＝０(初期値)になる。
【０１０９】
１．Ｒ＝１／２：ｇ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＝１及びｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＝０、従って、ｇ＿ｐｒｅ＝１及びｊ＿ｐｒｅ＝０
選択されたサブ符号:
【数３１】

【０１１０】
２．Ｒ＝１／４: ｇ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＝２及びｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＝２、従って、ｇ＿ｐｒｅ＝２及びｊ＿ｐｒｅ＝１
選択されたサブ符号:
【数３２】

【０１１１】
３．Ｒ＝１／２: ｇ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＝１及びｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＝０、従って、ｇ＿ｐｒｅ＝１及びｊ＿ｐｒｅ＝０
選択されたサブ符号:
【数３３】

【０１１２】
４．Ｒ＝１／８: ｇ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＝４及びｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＝１、従って、ｇ＿ｐｒｅ＝４及びｊ＿ｐｒｅ＝１
選択されたサブ符号:
【数３４】

【０１１３】
５．Ｒ＝１／２: ｇ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＝１及びｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＝２、従って、ｇ＿ｐｒｅ＝１及びｊ＿ｐｒｅ＝２
選択されたサブ符号:
【数３５】

【０１１４】
それぞれのグループ内のサブ符号は、式１６によって選択され、チャンネル状況及び入力データレートなどによって送信器が決定する変数によってグループが選択される。図９及び図１０に示すように、それぞれのグループでの初期サブ符号の伝送はかならずｊ＝０から進行する。本発明の実施形態では、準補完ターボ符号のそれぞれに対するサブ符号(または穿孔マトリックス)が表４及び表５のようにメモリテーブルに備えられたものを仮定しているが、他の実施形態として各グループのプリミティブ符号に該当するサブ符号を備え、前記式１６によってプリミティブ符号のサブ符号をグルーピングして所望のサブ符号を生成することもできる。このような場合、前記式１６を通じてｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔが求められると、制御器は、前記プリミティブ符号のｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔに該当するサブ符号から順次に決定されたｇ個だけのサブ符号をグルーピングして伝送サブ符号を生成することができる。
【０１１５】
図１２は、本発明の第１実施形態による２次元準補完ターボ符号を利用してサブ符号を伝送するための手順を示す。
図１２を参照すると、まず、制御器１３０３は、ステップ１２００で新たな符号化ブロックが生成されると、ステップ１２０１で、すべての変数(ｊ及びｊ＿ｓａｖｅｄ)を初期値で設定する。そして、ステップ１２０３で、前記制御器１３０３は、所定の符号率によって該当準補完ターボ符号Ｃ_iを決定する。ここで、前記符号率は、チャンネル状態及び入力データレートによって送信器で決定される。また、ステップ１２０５で、前記制御器１３０３は、前記決定された準補完ターボ符号Ｃ_iに対応して貯蔵されている変数ｊを読み出し、ステップ１２０７で、前記準補完ターボ符号のｊ番目のサブ符号Ｃ_ijを選択する。そして、ステップ１２０９で、前記選択されたサブ符号を利用して符号化されたシンボルを伝送する。
【０１１６】
前記サブ符号を伝送した後、ステップ１２１１で、制御器１３０３は、他のサブ符号の要請があるか否か、すなわち、受信器から再伝送要請が受信されたか否かを検査する。他のサブ符号の要請があれば、前記制御器１３０３は、ステップ１２１３へ進行してチャンネル環境によって決定された符号率情報に基づいてさらにサブ符号を選択する。一方、他のサブ符号の要請がなければ、前記制御器１３０３は、ステップ１２００へ戻って新たな符号化ブロックが受信されたか否かを検査する。
【０１１７】
そして、ステップ１２１５で、前記制御器１３０３は、前記選択したサブ符号が以前のサブ符号と同一であるか否かを判断する。同一であれば、前記制御器１３０３は、サブ符号を選択するための変数ｊを下記式１７によって更新し、ステップ１２０７へ戻って前記選択された準補完ターボ符号の前記ｊ番目のサブ符号を伝送する。反面、相異であれば、ステップ１２１９へ進行して、以前のサブ符号を示す前記変数ｊを１だけ増加させ、前記(ｊ＋１)を変数ｊ＿ｓａｖｅｄとして貯蔵した後ステップ１２０３へ戻って以下ステップを再遂行する。
【数３６】

ここで、前記Ｓ_iは、準補完ターボ符号Ｃ_iの集合大きさを示す。前記式１７で“ｍｏｄ Ｓ_i”を使用する理由は、該当準補完ターボ符号のすべてのサブ符号が選択されると、さらに循環して第１サブ符号を選択できるようにするためである。
【０１１８】
前述の如く、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲は前記実施形態によって限られるべきではなく、本発明の範囲内で様々な変形が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
【０１１９】
【発明の効果】
以上から述べてきたように、本発明は、再伝送方式を使用する通信システムで、所定の伝送率(または符号率)によって適応的に相互異なる準補完ターボ符号を選択して伝送することができる。言い換えれば、２次元準補完ターボ符号をパケット再伝送方式に利用して伝送効率(throughput)を大幅に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ターボ符号を使用するパケットデータシステムでパケットコードコンバイニング(Packet code combining)とパケットダイバーシティコンバイニング(Packet diversity Combining)との性能差異を示すグラフである。
【図２】 通常のサブ符号生成装置を示すブロック図である。
【図３】 サブ符号を使用しない再伝送方式と、サブ符号を使用してダイバーシティー結合を使用する再伝送方式と、サブ符号を使用して符号結合を使用する再伝送方式の性能を示すグラフである。
【図４】 従来技術による準補完ターボ符号のサブ符号集合で一番目のサブ符号を生成するための手順を示す図である。
【図５】 準補完ターボ符号のサブ符号集合で中間のサブ符号を生成するための手順を示す図である。
【図６】 準補完ターボ符号のサブ符号集合で終わりのサブ符号を生成するための手順を示す図である。
【図７】 本発明の第１実施形態による２次元準補完ターボ符号の生成方式を示すフローチャートである。
【図８】 本発明の第２実施形態による適応形準補完ターボ符号の生成方式を示すフローチャートである。
【図９】 本発明の第１実施形態による適応形準補完ターボ符号の生成方式の一例を示す図である。
【図１０】 本発明の第１実施形態による適応形準補完ターボ符号の生成方式の他の例を示す図である。
【図１１】 本発明の第２実施形態による適応形準補完ターボ符号を利用してサブ符号を伝送するための手順を示す図である。
【図１２】 本発明の第１実施形態による２次元準補完ターボ符号を利用してサブ符号を伝送するための手順を示す図である。
【図１３】 本発明の実施形態による２次元準補完ターボ符号及び適応形準補完ターボ符号を伝送するための装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１３０１……チャンネル符号器
１３０２……準補完ターボ符号生成器
１３０３……サブ符号選択制御器

Claims (15)

1. ２次元準補完ターボ符号のサブ符号を再配列する方法において、
   与えられた複数の符号率のそれぞれに対して同一の符号率を有する複数のサブ符号でそれぞれ構成されるサブ符号の集合を生成するステップと、ここで、相異なるサブ符号集合に属しているサブ符号は相異なる符号率を有し、
   特定の符号率によって伝送されたサブ符号に後続して伝送されるサブ符号を構成するために、以前伝送されたサブ符号と同一であるかまたは異なる符号率を有するサブ符号の集合のサブ符号の順序を再配列するステップとを含み、
   前記サブ符号は、穿孔及び反復を示す元素で構成される行列式であることを特徴とする方法。
2. 前記再配列ステップは、
   前記サブ符号の集合のそれぞれに対して前記サブ符号の集合の列の大きさが最小公倍数になるように列を反復して新たなサブ符号の集合を生成するステップと、
   前記生成された新たなサブ符号の集合で任意の相互異なる２個の集合の行列式を結合した行列式が準補完ターボ符号の特性を有するように前記サブ符号の集合のそれぞれに対して行列式の優先順位を決定して再配列するステップと
   を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記準補完ターボ符号の特性は、行列式を構成する元素が均等な反復及び穿孔を有することを特徴とする請求項２記載の方法。
4. ２次元準補完ターボ符号のサブ符号を利用してシンボルを伝送するための方法において、
   与えられた複数の符号率のそれぞれに対して同一の符号率を有する複数のサブ符号でそれぞれ構成されるサブ符号の集合を再配列して貯蔵するステップと、ここで、相異なるサブ符号集合に属しているサブ符号は相異なる符号率を有し、
   伝送に使用される符号率が決定されると、前記決定された符号率と同一であるかまたは異なる符号率を有するサブ符号集合のサブ符号を選択するステップと、
   前記選択された準補完ターボ符号のサブ符号を利用してシンボルを伝送するステップとを含み、
   前記準補完ターボ符号の特性は、行列式を構成する元素が均等な反復及び穿孔を有することを特徴とする方法。
5. 前記サブ符号の集合を再配列するステップは、
   前記サブ符号の集合のそれぞれに対して前記サブ符号の列の大きさが最小公倍数になるように列を反復して新たなサブ符号の集合を生成するステップと、
   前記生成された新たなサブ符号の集合で任意の相互異なる２個の集合の行列式を結合した行列式が準補完ターボ符号の特性を有するように前記サブ符号の集合のそれぞれに対して行列式の優先順位を決定して再配列するステップとを含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
6. ２次元準補完ターボ符号のサブ符号を生成するための方法において、
   整数比が存在する符号率で最大符号率に対する準補完ターボ符号のサブ符号の集合を生成し、前記最大符号率に対する準補完ターボ符号をプリミティブ符号として定めるステップと、
   前記最大符号率を除外した残りの符号率のそれぞれに対して準補完ターボ符号を生成するための前記プリミティブ符号のサブ符号の結合数を決定するステップと、
   前記残りの符号率のそれぞれに対して前記プリミティブ符号のサブ符号を前記決定された結合数によって順次に結合して準補完ターボ符号のサブ符号を生成するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
7. 伝送に使用される符号率の決定のとき、前記符号率に対する準補完ターボ符号のサブ符号のうち、最終伝送されたサブ符号の次のサブ符号を伝送するステップをさらに含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
8. ２次元準補完ターボ符号のサブ符号を利用してシンボルを伝送するための方法において、
   整数比が存在する符号率で最大符号率に対する準補完ターボ符号のサブ符号の集合を生成し、前記最大符号率に対する準補完ターボ符号をプリミティブ符号として定めるステップと、
   前記プリミティブ符号のサブ符号を結合して前記残りの符号のそれぞれに対して準補完ターボ符号のサブ符号を生成するステップと、
   伝送に使用される符号率の決定のとき、下記式によって前記伝送に使用されるサブ符号の順序番号(ｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔ)を決定するステップと、
   前記決定された符号率による準補完ターボ符号のサブ符号のうち前記決定された順序番号に該当するサブ符号を利用してシンボルを伝送するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
   [((ｊ＿ｐｒｅ＋１)＊ｇ＿ｐｒｅ ｍｏｄ Ｓｐ)−１]＋１＝(ｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＊ｇ＿ｃｕｒｒｅｎｔ) ｍｏｄ Ｓｐ
   ここで、ｊ＿ｐｒｅは、以前伝送で使用されたサブ符号の順序番号を示し、ｇ＿ｐｒｅは、以前伝送で使用された符号率によるグルーピング個数を示し、ｇ＿ｃｕｒｒｅｎｔは、現在決定された符号率によるグルーピング個数を示し、Ｓｐは、プリミティブ符号の集合大きさを示す。
9. ２次元準補完ターボ符号のサブ符号を生成するための方法において、
   与えられた符号率で整数比が存在する符号率を１つのグループに分類して複数のグループを生成するステップと、
   前記複数のグループのそれぞれで最大符号率に対する準補完ターボ符号のサブ符号の集合を生成し、前記複数のグループに対する最大符号率をプリミティブ符号として定めるステップと、
   前記最大符号率を除外した残りの符号率のそれぞれに対して準補完ターボ符号を生成するための該当プリミティブ符号のサブ符号の結合数を決定するステップと、
   前記残りの符号率のそれぞれに対して該当プリミティブ符号のサブ符号を前記決定された結合数によって結合して準補完ターボ符号のサブ符号を生成するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
10. ２次元準補完ターボ符号のサブ符号を利用してシンボルを伝送するための方法において、
    与えられた符号率で整数比が存在する符号率を１つのグループに分類して複数のグループを生成するステップと、
    前記複数のグループのそれぞれで最大符号率に対する準補完ターボ符号のサブ符号の集合を生成し、前記複数のグループに対する最大符号率をプリミティブ符号として定めるステップと、
    前記最大符号率を除外した残りの符号率のそれぞれに対して準補完ターボ符号を生成するための該当プリミティブ符号のサブ符号の結合数を決定するステップと、
    伝送に使用される符号率の決定のとき、前記符号率が含まれたグループのプリミティブ符号のサブ符号のうち、最終伝送されたサブ符号の次から前記符号率による前記結合数だけ結合して生成したサブ符号を利用してシンボルを伝送するステップと
    を含むことを特徴とする方法。
11. ２次元準補完ターボ符号のサブ符号を再配列するための装置において、
    入力される情報ビット列を定められた符号率で符号化してシンボルを発生するターボ符号器と、
    与えられた複数の符号率のそれぞれに対して準補完ターボ符号のサブ符号を生成するための行列式の集合を再配列し、伝送に使用される符号率の決定のとき 前記符号率による準補完ターボ符号を選択し、前記選択された準補完ターボ符号の前記再配列された行列式のうち以前伝送に使用された行列式の次の行列式による穿孔及び反復制御信号を発生する制御器と、
    ここで、前記行列式の集合は、同一の符号率を有する複数のサブ符号でそれぞれ構成され、前記行列式の集合は、相異なる符号率を有し、
    前記ターボ符号器からのシンボルを前記制御器からの制御信号によって穿孔及び反復を遂行して前記伝送に使用されるサブ符号を生成する準補完ターボ符号生成器とを含み、
    前記準補完ターボ符号の特性は、行列式を構成する元素が均等な反復及び穿孔を有することを特徴とする装置。
12. 前記制御器は、前記準補完ターボ符号の行列式の集合で任意の相互異なる２個の集合の行列式を結合した行列式が準補完ターボ符号の特性を有するように前記行列式の集合を再配列することを特徴とする請求項１１記載の装置。
13. ２次元準補完ターボ符号のサブ符号を利用してシンボルを伝送するための装置において、
    入力される情報ビット列を定められた符号率で符号化してシンボルを発生するターボ符号器と、
    整数比が存在する符号率のうち最大符号率に対する準補完ターボ符号のサブ符号の集合を生成し、前記最大符号率に対する準補完ターボ符号をプリミティブ符号として定め、前記プリミティブ符号のサブ符号を結合して前記残りの符号のそれぞれに対して準補完ターボ符号のサブ符号を生成し、伝送に使用される符号率の決定のとき前記決定された符号率による準補完ターボ符号のサブ符号を選択し、前記選択されたサブ符号によるシンボル穿孔及び反復制御信号を発生する制御器と、
    前記ターボ符号器からのシンボルを前記制御器からの制御信号によって穿孔及び反復を遂行して前記伝送に使用されるサブ符号を生成する準補完ターボ符号生成器と
    を含むことを特徴とする装置。
14. 前記制御器は、前記決定された符号率による準補完ターボ符号のサブ符号のうち、下記式によって決定されたサブ符号の順序番号(ｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔ)によるサブ符号を選択することを特徴とする請求項１３記載の装置。
    [((ｊ＿ｐｒｅ＋１)＊ｇ＿ｐｒｅ ｍｏｄ Ｓｐ)−１]＋１＝(ｊ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＊ｇ＿ｃｕｒｒｅｎｔ) ｍｏｄ Ｓｐ
    ここで、ｊ＿ｐｒｅは、以前伝送で使用されたサブ符号の順序番号を示し、ｇ＿ｐｒｅは、以前伝送で使用された符号率によるグルーピング個数を示し、ｇ＿ｃｕｒｒｅｎｔは、現在決定された符号率によるグルーピング個数を示し、Ｓｐは、プリミティブ符号の集合大きさを示す。
15. 前記制御器は、整数比が存在する符号率で構成されたグループを複数備えることを特徴とする請求項１３記載の装置。

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