JP3979105B2 - Multiple access system - Google Patents

Description

【００２５】
すなわち、伝送率Ｃは、実数１次元あたりに伝送されるビット数を意味するものである。ここで、符号理論においては、情報ビット数を"ｋ"、符号長を"ｎ"として、次式（２）に示すように、符号化率Ｒが定義される。伝送率Ｃは、例えば２相位相変調方式（Binary Phase Shift Keying；以下、ＢＰＳＫ変調方式という。）のように１つの符号ビットを１個の実数にマッピングする場合には、符号化率Ｒと同一のものとなる。
【００２６】
【数２】

【００２７】
伝送率Ｃは、符号化率Ｒと比較すると、いわゆる符号化変調（coded modulation）を含む一般的な符号化を考える場合には、符号化率Ｒよりも意義があることが多いパラメータといえる。この伝送率Ｃと等価な次元を有するパラメータとして、周波数あたりの伝送速度Ｕ［ビット／ｓ／Ｈｚ］がある。ここで、サンプリング定理により、１［Ｈｚ］あたりで２個の実数が単位時間で伝送されることから、伝送率Ｃと伝送速度Ｕとの間には、次式（３）に示す関係が成立する。伝送率Ｃは、伝送速度Ｕと比較した場合であっても、上述したように、符号化においては時間や周波数の概念が不要であることから、伝送速度Ｕよりも意義があるパラメータといえる。
【００２８】
【数３】

【００２９】
ここで、シャノン（C. E. Shannon）の通信路符号化定理における最大通信路容量Ｃ_ｍａｘ［ビット］は、次式（４）で表される。
【００３０】
【数４】

【００３１】
上式（４）は、加法的白色ガウス雑音（Additive White Gaussian Noise；以下、ＡＷＧＮという。）が加えられて信号対雑音比が"Ｓ／Ｎ"である通信路において、１個の実数あたりにＣ_ｍａｘ［ビット］の情報を誤りなく伝送できることを意味している。また、１ビットあたりの情報のエネルギは、通常、"Ｅ_ｂ［Ｊ］"と表される。すなわち、１個の実数あたりにＣ_ｍａｘ［ビット］の情報を伝送する場合には、１個の実数あたりのエネルギは、Ｃ_ｍａｘ・Ｅ_ｂ［Ｊ］で表される。雑音電力密度ｎ_０［Ｊ］のＡＷＧＮチャネルにおいては、１個の実数あたりに加算される雑音のエネルギは、"ｎ_０／２［Ｊ］"となることから、最大通信路容量Ｃ_ｍａｘは、通信路容量の限界式に当てはめると、次式（５）に示すように表される。
【００３２】
【数５】

【００３３】
一方、１個の実数あたりにＣ［ビット］の情報を伝送する際に必要となる最小の１ビットあたりの信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／ｎ_０の値を"ξ_ｍｉｎ"とすると、通信路容量Ｃ［ビット］は、次式（６）で表され、これを"ξ_ｍｉｎ"について解くと、次式（７）で表される。
【００３４】
【数６】

【００３５】
【数７】

【００３６】
さて、以下では、以上のように定義される符号化を行う送信装置と、この送信装置によって符号化がなされた符号の復号を行う受信装置とを備えるデータ送受信システムについて説明する。なお、本発明の実施の形態として示す多元接続システムは、後述するように、このデータ送受信システムにおける送信装置及び受信装置を、それぞれ、下りリンクと上りリンクとに応じて、基地局又は端末に適用して実現される。
【００３７】
まず、データ送受信システムにおける送信装置について説明する。この送信装置は、上述した伝送率の小さな符号を用いて、順次伝送率が大きな符号を構成するものである。ここではまず、送信装置の現実的な具体的構成の説明に先立って、送信装置が行う符号化の基本的な原理について説明する。
【００３８】
Ｌ個の情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），・・・，ｂ^{（Ｌ−１）}｝があり、ｌ番目の情報ビット系列ｂ^（ｌ）は、次式（８）に示すように、Ｎビットの情報ビットｂ_ｎ ^（ｌ）（ｎ＝０，１，・・・，Ｎ−１）から構成されるものとする。
【００３９】
【数８】

【００４０】
そして、上式（８）で表される情報ビットｂ_ｎ ^（ｌ）を情報ビット系列毎に写像する符号化を行って得られる次式（９）に示す実数値系列ｘ^（ｌ）を考える。なお、以下では、実数値系列ｘ^（ｌ）を符号化系列ｘ^（ｌ）と称するものとする。
【００４１】
【数９】

【００４２】
ここで、符号化系列ｘ^（ｌ）は、系列によらずＭ個の数値からなるＭ次元実数ベクトルであり、次式（１０）で表される。
【００４３】
【数１０】

【００４４】
このとき、伝送率Ｃ^（ｌ）は、次式（１１）で表される。
【００４５】
【数１１】

【００４６】
この符号化において、伝送誤り率を"０"又は"０"に十分近い値にするために必要な最小の１ビットあたりの信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／ｎ_０の値を"ξ^（ｌ）"とする。また、以下では、説明の便宜上、符号ｘは、次式（１２）に示すように、Ｍ次元ガウス分布をなすものとする。
【００４７】
【数１２】

【００４８】
情報ビット系列ｂ^（０）に対する符号化ｘ^（０）＝ｘ^（０）（ｂ^（０））によって得られた符号化系列ｘ^（０）を、雑音電力密度ｎ_０［Ｊ］のＡＷＧＮチャネルで正確に伝送するために必要となる１ビットあたりのエネルギＥ_ｂ ^（０）［Ｊ］は、次式（１３）に示すように、１個の実数あたりの雑音の分散"ｎ_０／２"の２ξ倍となる。
【００４９】
【数１３】

【００５０】
このとき、１個の実数あたりの信号の分散ν^（０）は、次式（１４）に示すように算出される。
【００５１】
【数１４】

【００５２】
ここで、情報ビット系列ｂ^（１）に対する符号化ｘ^（１）＝ｘ^（１）（ｂ^（１））によって得られた符号化系列ｘ^（１）を、この伝送系に加算して正確に伝送することを考える。符号化系列ｘ^（０）は、符号化系列ｘ^（１）にとっては無関係であり、雑音としてしかみえないはずであることから、符号化系列ｘ^（１）を正確に伝送するために必要となる１ビットあたりのエネルギＥ_ｂ ^（１）［Ｊ］を、次式（１５）に示すように、元々の雑音と符号ｘ^（１）のエネルギの和に対してξ^（ｌ）倍に設定する。
【００５３】
【数１５】

【００５４】
このとき、１個の実数あたりの信号の分散ν^（１）は、次式（１６）に示すように算出される。
【００５５】
【数１６】

【００５６】
さらに、同様の操作として、情報ビット系列ｂ^（２）に対する符号化ｘ^（２）＝ｘ^（２）（ｂ^（２））によって得られた符号化系列ｘ^（２）を、この伝送系に加算して正確に伝送することを考える。符号化系列ｘ^（０），ｘ^（１）は、符号化系列ｘ^（２）にとっては無関係であり、雑音としてしか見えないはずであることから、符号化系列ｘ^（２）を正確に伝送するために必要となる１ビットあたりのエネルギＥ_ｂ ^（２）［Ｊ］を、次式（１７）に示すように、元々の雑音と符号ｘ^（０），ｘ^（１）のエネルギの和に対してξ^（２）倍に設定する。また、このときの１個の実数あたりの信号の分散ν^（２）は、次式（１８）に示すように算出される。
【００５７】
【数１７】

【００５８】
【数１８】

【００５９】
以後、同様の操作を情報ビット系列ｂ^{（Ｌ−１）}まで行うと、符号化系列ｘ^{（Ｌ−１）}を正確に伝送するために必要となる１ビットあたりのエネルギＥ_ｂ ^{（Ｌ−１）}［Ｊ］は、次式（１９）に示すようになり、このときの１個の実数あたりの信号の分散ν^{（Ｌ−１）}は、次式（２０）に示すように算出される。
【００６０】
【数１９】

【００６１】
【数２０】

【００６２】
以上の操作を１つの伝送系としてとらえ、各情報ビット系列に対する平均振幅を"ａ^（ｉ）"とすると、情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），・・・，ｂ^{（Ｌ−１）}｝に対する符号化系列は、次式（２１）及び次式（２２）で表される。
【００６３】
【数２１】

【００６４】
【数２２】

【００６５】
なお、以下では、符号化系列ｘ^（ｌ）をそれぞれ定数ａ^（ｌ）倍した系列を定数倍符号化系列と称し、符号化系列ｇ（ｂ^（０），ｂ^（１），・・・，ｂ^{（Ｌ−１）}）を加算符号化系列と称するものとする。なお、この加算符号化系列ｇ（ｂ^（０），ｂ^（１），・・・，ｂ^{（Ｌ−１）}）は、数値系列を２つずつ組み合わせた複素数値系列であってもよい。
【００６６】
送信装置は、このような原理に基づいて、入力した複数の情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），・・・，ｂ^{（Ｌ−１）}｝に対する符号化及び／又は変調を含む変換処理を行い、加算符号化系列ｇ（ｂ^（０），ｂ^（１），・・・，ｂ^{（Ｌ−１）}）に変換し、通信路に伝送する。すなわち、送信装置は、入力した複数の情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），・・・，ｂ^{（Ｌ−１）}｝のそれぞれに対して所定の変換処理を行い、得られた符号化系列｛ｘ^（０），ｘ^（１），・・・，ｘ^{（Ｌ−１）}｝のそれぞれに対して定数｛ａ^（０），ａ^（１），・・・，ａ^{（Ｌ−１）}｝を乗算し、得られた定数倍符号化系列を要素毎に加算して加算符号化系列ｇ（ｂ^（０），ｂ^（１），・・・，ｂ^{（Ｌ−１）}）を生成する。
【００６７】
このとき、送信装置は、基本的には、上式（２２）に示したように、任意の符号化系列ｘ^（ｌ）に対して乗算する定数ａ^（ｌ）として、雑音と、それ以前に加算された定数倍符号化系列ａ^（０）ｘ^（０），ａ^（１）ｘ^（１），・・・，ａ^{（ｌ−１）}ｘ^{（ｌ−１）}と同一の統計的性質を有する系列との和が加算される通信路を介して、符号化系列ｘ^（ｌ）が正確に伝送されるように、すなわち、情報ビット系列ｂ^（ｌ）に対するビットエラーレートが十分小さくなるように設定する。なお、ここでの定数倍符号化系列ａ^（ｌ）ｘ^（ｌ）が有する統計的性質とは、分散、確率密度関数及びパワースペクトルの形状等を示すものである。
【００６８】
具体的には、定数ａ^（０）は、雑音が加算される通信路を介して符号化系列ｘ^（０）を伝送するものとみなしたとき、情報ビット系列ｂ^（０）に対するビットエラーレートが十分小さくなるように設定される。また、定数ａ^（１）は、雑音と、定数倍符号化系列ａ^（０）ｘ^（０）と同一の統計的性質を有する系列との和が加算される通信路を介して符号化系列ｘ^（１）を伝送するものとみなしたとき、情報ビット系列ｂ^（１）に対するビットエラーレートが十分小さくなるように設定される。さらに、定数ａ^（２）は、雑音と、定数倍符号化系列ａ^（０）ｘ^（０），ａ^（１）ｘ^（１）と同一の統計的性質を有する系列との和が加算される通信路を介して符号化系列ｘ^（２）を伝送するものとみなしたとき、情報ビット系列ｂ^（２）に対するビットエラーレートが十分小さくなるように設定される。
【００６９】
ここで、情報ビット系列ｂ^（ｌ）に対するビットエラーレートが十分小さくなるか否かの基準は、理論的考察によって求めてもよく、シミュレーションによって求めてもよい。なお、十分に小さいビットエラーレートとしては、最終的にシステムとして必要とするビットエラーレートよりも低い値とするのが順当であり、例えば"１０^−５"程度が望ましい。
【００７０】
このように、送信装置は、各情報ビット系列ｂ^（ｌ）に対して等しい重みを与えながら定数ａ^（ｌ）を設定することができる。
【００７１】
また、送信装置は、符号毎に雑音に対するマージンを変化させて定数ａ^（ｌ）を設定するようにしてもよい。
【００７２】
すなわち、送信装置は、任意の符号化系列ｘ^（ｌ）に対して乗算する定数ａ^（ｌ）として、想定される雑音に比してＧ^（ｌ）［ｄＢ］だけ大きな雑音と、それ以前に加算された定数倍符号化系列ａ^（０）ｘ^（０），ａ^（１）ｘ^（１），・・・，ａ^{（ｌ−１）}ｘ^{（ｌ−１）}と同一の統計的性質を有する系列との和が加算される通信路を介して、符号化系列ｘ^（ｌ）が正確に伝送されるように、すなわち、情報ビット系列ｂ^（ｌ）に対するビットエラーレートが十分小さくなるように設定する。
【００７３】
具体的には、定数ａ^（０）は、上述したように、雑音が加算される通信路を介して符号化系列ｘ^（０）を伝送するものとみなしたとき、情報ビット系列ｂ^（０）に対するビットエラーレートが十分小さくなるように設定される。また、定数ａ^（１）は、想定される雑音に比してＧ^（１）［ｄＢ］だけ大きい雑音と、定数倍符号化系列ａ^（０）ｘ^（０）と同一の統計的性質を有する系列との和が加算される通信路を介して符号化系列ｘ^（１）を伝送するものとみなしたとき、情報ビット系列ｂ^（１）に対するビットエラーレートが十分小さくなるように設定される。さらに、定数ａ^（２）は、想定される雑音に比してＧ^（１）［ｄＢ］だけ大きい雑音と、定数倍符号化系列ａ^（０）ｘ^（０），ａ^（１）ｘ^（１）と同一の統計的性質を有する系列との和が加算される通信路を介して符号化系列ｘ^（２）を伝送するものとみなしたとき、情報ビット系列ｂ^（２）に対するビットエラーレートが十分小さくなるように設定される。
【００７４】
このように、送信装置は、各情報ビット系列ｂ^（ｌ）に対して異なる重みを与えながら定数ａ^（ｌ）を容易に設定することができる。この設定方法は、後述するように、各情報ビット系列ｂ^（ｌ）の重要度が異なる場合に有効であり、重要な情報ビット系列ｂ^（ｌ）ほど、大きい定数ａ^（ｌ）が設定されることになる。
【００７５】
なお、送信装置は、例えばレイリーフェージング・チャネル（Rayleigh fading channel）といった変動する通信路を介した伝送を行う場合であっても、上述した方法と同様の操作によって定数ａ^（ｌ）を設定することができる。情報ビット系列ｂ^（ｌ）に対するビットエラーレートが十分小さくなるか否かの基準は、所望のビットエラーレートを実現するために必要となるエネルギＥ_ｂ［Ｊ］が通信路の状態によって変化することから、想定するチャネルモデルを用いた考察やシミュレーションによって判断することができる。また、送信装置は、後述するように、通信路の状態変化に適応的に対応して定数ａ^（ｌ）を設定することもできる。
【００７６】
いずれにせよ、送信装置は、所望のビットエラーレートを実現するエネルギＥ_ｂ［Ｊ］で情報ビット系列ｂ^（ｌ）を伝送するために、定数ａ^（ｌ）を符号化系列ｘ^（ｌ）に対して乗算する。
【００７７】
ここで、このような送信装置によって符号化されて得られる加算符号化系列ｇの信号点配置について考える。なお、ここでは、説明の便宜上、符号化系列ｘ^（ｌ）を生成する際に、系列によらず、ＢＰＳＫ変調方式に基づく信号点のマッピングを行うものとする。
【００７８】
符号化系列ｘ^（０）は、ＢＰＳＫ変調方式が施されていることから、いわゆるＩＱ平面におけるＩ軸上の"１"，"−１"に信号点が配置される。したがって、定数倍符号化系列ａ^（０）ｘ^（０）は、図２中黒丸で示すように、Ｉ軸上の"ａ^（０）"，"−ａ^（０）"に信号点が配置されたものとなる。ここで、"ａ^（０）"の絶対値は、系列によって異なるものであることはいうまでもない。
【００７９】
したがって、このようなＢＰＳＫ変調方式が施されて得られる定数倍符号化系列ａ^（０）ｘ^（０），ａ^（１）ｘ^（１）を加算することによって得られる加算符号化系列ａ^（０）ｘ^（０）＋ａ^（１）ｘ^（１）の信号点配置は、図３中黒丸で示すように、２^２＝４個の信号点がＩ軸上に配置された振幅変調方式（Amplitude Shift Keying；以下、ＡＳＫ変調方式という。）に類似したものとなる。同様に、定数倍符号化系列ａ^（０）ｘ^（０），ａ^（１）ｘ^（１），ａ^（２）ｘ^（２）を加算することによって得られる加算符号化系列ａ^（０）ｘ^（０）＋ａ^（１）ｘ^（１）＋ａ^（２）ｘ^（２）の信号点配置は、図４中黒丸で示すように、２^３＝８個の信号点がＩ軸上に配置されたＡＳＫ変調方式に類似したものとなる。最終的には、定数倍符号化系列ａ^（０）ｘ^（０），ａ^（１）ｘ^（１），ａ^（２）ｘ^（２），・・・，ａ^{（Ｌ−１）}ｘ^{（Ｌ−１）}を加算することによって得られる加算符号化系列ｇ（＝ａ^（０）ｘ^（０）＋ａ^（１）ｘ^（１）＋ａ^（２）ｘ^（２）＋・・・＋ａ^{（Ｌ−１）}ｘ^{（Ｌ−１）}）の信号点配置は、２^Ｌ個の信号点がＩ軸上に配置されたＡＳＫ変調方式に類似したものとなる。
【００８０】
ここで、通常のＡＳＫ変調方式においては、図５に４ＡＳＫ変調方式による場合を示すように、信号点が等間隔に配置される。しかしながら、ここで提案する符号化においては、上述したように、所望のビットエラーレートを実現するエネルギＥ_ｂ［Ｊ］で情報ビット系列ｂ^（ｌ）が伝送されるように定数ａ^（ｌ）を設定しており、これに基づいて信号点を配置した場合には、加算符号化系列ｇにおける信号点が必ずしも等間隔になるとは限らず、むしろ図３及び図４に示したように非等間隔になる。この正当性について、４ＡＳＫ変調方式を例に挙げて説明する。
【００８１】
信号点が等間隔に配置される必然性を探るために、４ＡＳＫ変調方式における各信号点を、次式（２３）に示すように与え、ｘを変化させて情報量を求める。ここで、分散は、"１"になるようにしてある。
【００８２】
【数２３】

【００８３】
送信する信号の情報量Ｈ［ビット］は、ｘ！＝１である場合には、ｘを変化させるまでもなく次式（２４）で表され、２ビットとなる。
【００８４】
【数２４】

【００８５】
一方、通信路が雑音電力密度ｎ_０のＡＷＧＮチャネルであるものとすると、受信側で受信する情報量Ｉは、受信値を"ｙ"として、次式（２５）で表される。なお、次式（２５）における"ｐ（ｙ｜ｘ_ｉ）"は、次式（２６）で表される。
【００８６】
【数２５】

【００８７】
【数２６】

【００８８】
信号対雑音比Ｓ／Ｎを"１２［ｄＢ］"としたときのｘの配置に対する情報量を算出すると、図６に示すように、２点の極大値をとる曲線で表される。同図から明らかなように、情報量は、ｘ＝１．３４，０．４５の場合に極大となり、２ビット近傍になる。この状態は、次式（２７）に示す信号点が等間隔である通常の４ＡＳＫ変調方式の場合に相当する。これにより、信号点が等間隔に配置される正当性が示される。なお、同図から明らかなように、情報量は、ｘ＝１．０の場合にはＢＰＳＫ変調方式と同様となり、１ビット以上伝送できないことになる。
【００８９】
【数２７】

【００９０】
続いて、この状態から信号対雑音比Ｓ／Ｎを低下させ、極大となる情報量が１ビットになる信号対雑音比Ｓ／Ｎを求める。すなわち、上述した伝送率Ｃが"１．０"となる状態を求める。信号対雑音比Ｓ／Ｎを"１．９６［ｄＢ］"としたときのｘの配置に対する情報量は、図７に示すように、ｘの変化に対して１ビット近傍で緩やかに変化するものとなる。同図における情報量が１ビット近傍である領域を拡大すると、図８に示すように、２点の極大値をとる曲線で表される。同図から明らかなように、情報量は、ｘ＝１．４，０．２の場合に極大となり、情報量を最大にする信号点配置は、次式（２８）に示すように、非等間隔のものであることがわかる。
【００９１】
【数２８】

【００９２】
これらの事実は、最適な信号点配置が信号対雑音比Ｓ／Ｎに依存して決定されることを示している。すなわち、ここで提案する符号化においては、所望のビットエラーレートを実現するエネルギＥ_ｂ［Ｊ］で情報ビット系列ｂ^（ｌ）が伝送されるように定数ａ^（ｌ）を設定する際に、信号点が等間隔に配置される既存のマッピング方式に拘泥することなく、信号点が非等間隔に配置されるマッピングを行う方が特性が向上することになる。なお、信号対雑音比Ｓ／Ｎを極度に低下させた場合には、信号点配置は、次式（２９）に示すように、いわば３ＡＳＫ変調方式といえる状態になることを確認した。
【００９３】
【数２９】

【００９４】
このように、送信装置は、所望のビットエラーレートを実現するエネルギＥ_ｂ［Ｊ］で情報ビット系列ｂ^（ｌ）を伝送するために、定数ａ^（ｌ）を符号化系列ｘ^（ｌ）に対して乗算し、得られた定数倍符号化系列ａ^（ｌ）ｘ^（ｌ）を加算することにより、信号点が非等間隔に配置された加算符号化系列ｇを生成する。勿論、送信装置は、信号点が等間隔に配置された加算符号化系列ｇを生成することもあり、これは、上述したように、信号対雑音比Ｓ／Ｎに依存して決定される。
【００９５】
ここで、Ｌ個の情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），・・・，ｂ^{（Ｌ−１）}｝が伝送されることによる合計の伝送率を"Ｃ'"とすると、伝送率Ｃ'は、次式（３０）で表される。
【００９６】
【数３０】

【００９７】
そして、情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），・・・，ｂ^{（Ｌ−１）}｝が要している平均の１ビットあたりの情報のエネルギを"Ｅ_{ｂ・ａｖｅ}［Ｊ］"とすると、このエネルギＥ_{ｂ・ａｖｅ}［Ｊ］は、次式（３１）で表される。
【００９８】
【数３１】

【００９９】
このとき、エラーレートを"０"とするために必要となる最小の１ビットあたりの信号対雑音電力比Ｅ_{ｂ・ａｖｅ}／ｎ_０の値を"ξ_ａｖｅ'"とすると、このξ_ａｖｅ'は、次式（３２）で表される。
【０１００】
【数３２】

【０１０１】
ここで、Ｌ個の符号化系列｛ｘ^（０），ｘ^（１），・・・，ｘ^{（Ｌ−１）}｝が次式（３３）で表されるシャノンの限界式を満たしているものとする。
【０１０２】
【数３３】

【０１０３】
したがって、上式（３３）を上式（３２）に代入すると、次式（３４）が得られる。
【０１０４】
【数３４】

【０１０５】
これは、Ｌ個の符号化系列｛ｘ^（０），ｘ^（１），・・・，ｘ^{（Ｌ−１）}｝がシャノンの限界式を満たしている場合には、送信装置によって最終的に生成された符号も同様にシャノンの限界式を満たすものとなることを示している。
【０１０６】
このように、送信装置は、シャノンの限界式を満たす符号を生成することができるものである。
【０１０７】
さて、以下では、このような符号化を行う送信装置の現実的な具体的構成について詳述する。なお、ここでは、説明の便宜上、送信装置は、３つの情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），ｂ^（２）｝を入力するものとする。
【０１０８】
例えば図９に示すように、送信装置１０は、情報ビット系列ｂ^（ｉ）を入力して符号化系列ｘ^（ｉ）へと変換する３つの変換器１１_０，１１_１，１１_２と、これらの変換器１１_０，１１_１，１１_２のそれぞれによって変換されて得られた符号化系列ｘ^（ｉ）に対して定数ａ^（ｉ）を乗算する３つの乗算器１２_０，１２_１，１２_２と、乗算器１２_０によって乗算されて得られた定数倍符号化系列ａ^（０）ｘ^（０）と乗算器１２_１によって乗算されて得られた定数倍符号化系列ａ^（１）ｘ^（１）とを要素毎に加算する加算器１３_０と、この加算器１３_０によって加算されて得られた加算符号化系列ａ^（０）ｘ^（０）＋ａ^（１）ｘ^（１）と乗算器１２_２によって乗算されて得られた定数倍符号化系列ａ^（２）ｘ^（２）とを要素毎に加算する加算器１３_１と、この加算器１３_１によって加算されて得られた加算符号化系列ｇ（＝ａ^（０）ｘ^（０）＋ａ^（１）ｘ^（１）＋ａ^（２）ｘ^（２））を外部へと送信する送信部１４とを備える。
【０１０９】
なお、入力される情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），ｂ^（２）｝は、互いに独立した３チャンネルの情報であってもよく、１つの情報ビット系列を３つに分割したものであってもよい。また、これらの情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），ｂ^（２）｝は、同一ビット数であっても互いに異なるビット数であってもよく、各ビット数をＮ_０，Ｎ_１，Ｎ_２とする。
【０１１０】
変換器１１_０，１１_１，１１_２は、それぞれ、ここでは図示しないが、所定の符号化器と変調器とを有し、入力したＮ_０，Ｎ_１，Ｎ_２ビットからなる情報ビット系列ｂ^（０），ｂ^（１），ｂ^（２）を"１"，"−１"からなるユークリッド空間における信号へと変換する。変換器１１_０，１１_１，１１_２は、それぞれ、この変換処理として、いかなる符号化及び変調を行ってよく、極言すれば、情報ビット系列ｂ^（０），ｂ^（１），ｂ^（２）を符号化することなく変調してもよい。いずれにせよ、変換器１１_０，１１_１，１１_２は、それぞれ、Ｎ_０，Ｎ_１，Ｎ_２ビットからなる情報ビット系列ｂ^（０），ｂ^（１），ｂ^（２）をＭ個の数値からなる符号化系列に変換する。
【０１１１】
このような変換器１１_０，１１_１，１１_２としては、例えば図１０に示すように、いわゆるターボ符号と称される並列連接畳み込み符号（Parallel Concatenated Convolutional Codes；以下、ＰＣＣＣという。）及びＢＰＳＫ変調方式を行うものが考えられる。
【０１１２】
この変換器１１_ｊは、同図に示すように、例えば畳み込み演算を行う２つの要素符号化器２１_０，２１_１と、入力したデータの順序を並べ替えるインターリーバ２２と、入力したデータを適宜間引くパンクチャ器２３と、入力したデータの順序を並べ替えるチャネル用のチャネル・インターリーバ２４と、ＢＰＳＫ変調方式に基づいて信号点のマッピングを行うＢＰＳＫマッピング器２５とを有する。
【０１１３】
要素符号化器２１_０，２１_１は、例えば再帰的な畳み込み演算を行うものとして構成される。要素符号化器２１_０，２１_１は、互いに同一のものであっても異なるものであってもよい。要素符号化器２１_０，２１_１としては、例えば図１１に示すように、２つの排他的論理和回路３１_０，３１_１と、２つのシフトレジスタ３２_０，３２_１とを有する要素符号化器２１_ｊが考えられる。
【０１１４】
この要素符号化器２１_ｊにおいて、排他的論理和回路３１_０は、インターリーバ２２が要する処理時間と同時間だけ遅延された情報ビット系列ｂ^（ｉ）を構成する情報ビットｂ_ｎ ^（ｉ）又はインターリーバ２２から供給されたインターリーブデータと、シフトレジスタ３２_０，３２_１から供給されるデータとを用いて排他的論理和演算を行い、演算結果を排他的論理和回路３１_１及びシフトレジスタ３２_０に供給する。
【０１１５】
また、排他的論理和回路３１_１は、排他的論理和回路３１_０から供給されるデータとシフトレジスタ３２_１から供給されるデータとを用いて排他的論理和演算を行い、演算結果を出力データとして外部に出力する。
【０１１６】
さらに、シフトレジスタ３２_０は、保持している１ビットのデータを排他的論理和回路３１_０及びシフトレジスタ３２_１に供給し続ける。そして、シフトレジスタ３２_０は、クロックに同期させて、排他的論理和回路３１_０から供給される１ビットのデータを新たに保持し、このデータを排他的論理和回路３１_０及びシフトレジスタ３２_１に新たに供給する。
【０１１７】
さらにまた、シフトレジスタ３２_１は、保持している１ビットのデータを排他的論理和回路３１_０及び排他的論理和回路３１_１に供給し続ける。そして、シフトレジスタ３２_１は、クロックに同期させて、シフトレジスタ３２_０から供給される１ビットのデータを新たに保持し、このデータを排他的論理和回路３１_０及び排他的論理和回路３１_１に新たに供給する。
【０１１８】
このような要素符号化器２１_ｊからなる要素符号化器２１_０は、情報ビット系列ｂ_ｎ ^（ｉ）を入力すると、各情報ビットｂ_ｎ ^（ｉ）に対して畳み込み演算を行い、演算結果を１ビットの出力データＤａとして後段のパンクチャ器２３に出力する。また、要素符号化器２１_１も、要素符号化器２１_０と同様に、インターリーバ２２から供給されるインターリーブデータＤｂを入力すると、各ビットデータに対して畳み込み演算を行い、演算結果を１ビットの出力データＤｃとして後段のパンクチャ器２３に出力する。
【０１１９】
インターリーバ２２は、情報ビット系列ｂ^（ｉ）を入力し、この情報ビット系列ｂ^（ｉ）を構成する情報ビットｂ_ｎ ^（ｉ）の順序を予め格納している置換位置情報に基づいて並べ替え、インターリーブデータＤｂを生成する。インターリーバ２２は、生成したインターリーブデータＤｂを要素符号化器２１_１に供給する。
【０１２０】
パンクチャ器２３は、要素符号化器２１_０，２１_１から供給された２系列の出力データＤａ，Ｄｃを所定の規則に基づいて択一的に選択することによって間引き、ビット数が削減されたパンクチャデータＤｄとしてチャネル・インターリーバ２４に供給する。
【０１２１】
チャネル・インターリーバ２４は、要素符号化器２１_１、インターリーバ２２及びパンクチャ器２３が要する処理時間と同時間だけ遅延された情報ビット系列ｂ^（ｉ）と、パンクチャ器２３から供給されたパンクチャデータＤｄとを入力し、これらの情報ビット系列ｂ^（ｉ）を構成する情報ビットｂ_ｎ ^（ｉ）及びパンクチャデータＤｄを構成する各ビットデータの順序を予め格納している置換位置情報に基づいて並べ替え、ＭビットからなるインターリーブデータＤｅを生成する。チャネル・インターリーバ２４は、生成したインターリーブデータＤｅをＢＰＳＫマッピング器２５に供給する。なお、このチャネル・インターリーバ２４は、必ずしも必要なものではなく、例えばバースト的に生じる誤りを分散させることによって特性を向上させることを主目的として設けられるものである。
【０１２２】
ＢＰＳＫマッピング器２５は、チャネル・インターリーバ２４から供給されたインターリーブデータＤｅを、クロックに同期させて、ＢＰＳＫ変調方式の伝送シンボルにマッピングする。マッピング器２５は、生成した伝送シンボルを符号化系列ｘ^（ｉ）として外部に出力する。
【０１２３】
このような変換器１１_ｊは、情報ビット系列ｂ^（ｉ）を入力すると、この情報ビット系列ｂ^（ｉ）を組織成分データとして、チャネル・インターリーバ２４に供給するとともに、要素符号化器２１_０による情報ビット系列ｂ^（ｉ）の畳み込み演算の結果得られる出力データＤａと、要素符号化器２１_１によるインターリーブデータＤｂの畳み込み演算の結果得られる出力データＤｃとをパンクチャしてチャネル・インターリーバ２４に供給する。そして、変換器１１_ｊは、チャネル・インターリーバ２４から供給されたインターリーブデータＤｅをＢＰＳＫ変調方式の伝送シンボルにマッピングし、符号化系列ｘ^（ｉ）として外部に出力する。
【０１２４】
以下では、説明の便宜上、変換器１１_０，１１_１，１１_２は、同一のものであるものとし、同図に示す変換器１１_ｊであるものとして説明する。
【０１２５】
すなわち、このような変換器１１_ｊからなる変換器_０は、入力したＮ_０ビットからなる情報ビット系列ｂ^（０）をＭ次元実数ベクトル空間に配置するように変換して得られたＭ個の数値からなる符号化系列ｘ^（０）を乗算器１２_０に供給する。また、変換器１１_ｊからなる変換器_１は、入力したＮ_１ビットからなる情報ビット系列ｂ^（１）をＭ次元実数ベクトル空間に配置するように変換して得られたＭ個の数値からなる符号化系列ｘ^（１）を乗算器１２_１に供給する。さらに、変換器１１_ｊからなる変換器_２は、入力したＮ_２ビットからなる情報ビット系列ｂ^（２）をＭ次元実数ベクトル空間に配置するように変換して得られたＭ個の数値からなる符号化系列ｘ^（２）を乗算器１２_２に供給する。
【０１２６】
乗算器１２_０は、変換器１１_０から供給された符号化系列ｘ^（０）に対して、上述した方法に基づいて設定された定数ａ^（０）を乗算する。乗算器１２_０は、乗算して得られた定数倍符号化系列ａ^（０）ｘ^（０）を加算器１３_０に供給する。
【０１２７】
乗算器１２_１は、乗算器１２_０と同様に、変換器１１_１から供給された符号化系列ｘ^（１）に対して、上述した方法に基づいて設定された定数ａ^（１）を乗算する。乗算器１２_１は、乗算して得られた定数倍符号化系列ａ^（１）ｘ^（１）を加算器１３_０に供給する。
【０１２８】
乗算器１２_２は、乗算器１２_０，１２_１と同様に、変換器１１_２から供給された符号化系列ｘ^（２）に対して、上述した方法に基づいて設定された定数ａ^（２）を乗算する。乗算器１２_２は、乗算して得られた定数倍符号化系列ａ^（２）ｘ^（２）を加算器１３_１に供給する。
【０１２９】
加算器１３_０は、乗算器１２_０から供給された定数倍符号化系列ａ^（０）ｘ^（０）と、乗算器１２_１から供給された定数倍符号化系列ａ^（１）ｘ^（１）とを要素毎にユークリッド的に加算する。加算器１３_０は、加算して得られた加算符号化系列ａ^（０）ｘ^（０）＋ａ^（１）ｘ^（１）を加算器１３_１に供給する。
【０１３０】
加算器１３_１は、加算器１３_０から供給された加算符号化系列ａ^（０）ｘ^（０）＋ａ^（１）ｘ^（１）と、乗算器１２_２から供給された定数倍符号化系列ａ^（２）ｘ^（２）とを要素毎にユークリッド的に加算する。加算器１３_１は、加算して得られた最終的な加算符号化系列ｇ（＝ａ^（０）ｘ^（０）＋ａ^（１）ｘ^（１）＋ａ^（２）ｘ^（２））を送信部１４に供給する。
【０１３１】
送信部１４は、外部へとデータを送信するインターフェースである。送信部１４は、加算器１３_１から供給された加算符号化系列ｇを送信信号ｇ'として、外部へと送信する。
【０１３２】
このような送信装置１０は、３つの情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），ｂ^（２）｝を入力すると、これらの情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），ｂ^（２）｝に対して所定の符号化を施し、所望のビットエラーレートを実現するエネルギＥ_ｂ［Ｊ］で情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），ｂ^（２）｝をそれぞれ伝送するために、得られた符号化系列｛ｘ^（０），ｘ^（１），ｘ^（２）｝に対して定数｛ａ^（０），ａ^（１），ａ^（２）｝を乗算する。そして、送信装置１０は、得られた定数倍符号化系列｛ａ^（０）ｘ^（０），ａ^（１）ｘ^（１），ａ^（２）ｘ^（２）｝を加算して加算符号化系列ｇを生成する。この送信装置１０によって得られた加算符号化系列ｇからなる送信信号は、通信路を伝送する際に雑音ｎが加算され、後述する受信装置へと到達する。
【０１３３】
つぎに、データ送受信システムにおける受信装置について説明する。この受信装置は、次式（３５）に示すように、送信装置によって伝送された加算符号化系列ｇからなる送信信号に対して雑音ｎが加算された受信値ｙ^（Ｌ）を受信し、少なくとも１つの情報ビット系列ｂ^（ｌ）に対する復号を可能とするものである。特に、受信装置は、受信値ｙ^（Ｌ）を受信すると、送信装置によって符号化された情報ビット系列ｂ^（ｌ）のうち、少なくとも、最後に加算されて最も大きい情報ビットエネルギＥ_ｂで伝送された系列である最高次の情報ビット系列ｂ^{（Ｌ−１）}に対する復号を可能とするものである。
【０１３４】
【数３５】

【０１３５】
この受信装置は、一般的には図１２に示す構成にしたがって実現することができる。すなわち、同図に示す受信装置５０は、上述した送信装置における各変換器に対応するＬ個の復号器５１_Ｌ−１，５１_Ｌ−２，・・・，５１_０と、上述した送信装置における各変換器と同一のＬ−１個の変換器５２_Ｌ−１，５２_Ｌ−２，・・・，５１_１と、上述した送信装置における各乗算器と同一のＬ−１個の乗算器５３_Ｌ−１，５３_Ｌ−２，・・・，５３_１と、Ｌ−１個の差分器５４_Ｌ−１，５４_Ｌ−２，・・・，５４_１とを備えるものである。
【０１３６】
受信装置５０は、まず最初に情報ビット系列ｂ^{（Ｌ−１）}に対する復号を行う。情報ビットエネルギＥ_ｂ ^{（Ｌ−１）}は、上述したように、雑音ｎと符号ｘ^（０）から符号ｘ^{（Ｌ−２）}までの電力密度の和に対してξ倍に設定されていることから、受信装置５０は、エラーレートが"０"又は"０"に十分近い値で復号することができる。受信装置５０は、図示しない受信部を介して入力した受信値ｙ^（Ｌ）を用いて、復号器５１_Ｌ−１によって情報ビット系列ｂ^{（Ｌ−１）}に対する復号を正確に行ったものとすると、復号の結果得られた情報ビット系列ｂ^{（Ｌ−１ ）}を変換器５２_Ｌ−１によって再符号化し、得られた符号化系列ｘ^{（Ｌ−１）}に対して乗算器５３_Ｌ−１によって定数ａ^{（Ｌ−１）}を乗算する。そして、受信装置５０は、乗算器５３_Ｌ−１から出力された定数倍符号化系列ａ^{（Ｌ−１）}ｘ^{（Ｌ−１）}を受信値ｙ^（Ｌ）から差分器５４_Ｌ−１によって要素毎に差分する。これにより、受信装置５０は、次式（３６）に示すように、送信装置によって情報ビット系列ｂ^{（Ｌ−２）}まで符号化して得られた符号を受信した場合における受信値と等価な情報ｙ^{（Ｌ−１）}を得ることができる。
【０１３７】
【数３６】

【０１３８】
同様に、受信装置５０は、情報ｙ^{（Ｌ−１）}を用いて、復号器５１_Ｌ−２によって情報ビット系列ｂ^{（Ｌ−２）}に対する復号を正確に行ったものとすると、復号の結果得られた情報ビット系列ｂ^{（Ｌ−２）}を変換器５２_Ｌ−２によって再符号化し、得られた符号化系列ｘ^{（Ｌ−２）}に対して乗算器５３_Ｌ−２によって定数ａ^{（Ｌ−２）}を乗算する。そして、受信装置５０は、乗算器５３_Ｌ−２から出力された定数倍符号化系列ａ^{（Ｌ−２）}ｘ^{（Ｌ−２）}を情報ｙ^{（Ｌ−１）}から差分器５４_Ｌ−２によって要素毎に差分する。これにより、受信装置５０は、情報ビット系列ｂ^{（Ｌ−２）}に対する復号を行うことができるとともに、次式（３７）に示すように、送信装置によって情報ビット系列ｂ^{（Ｌ−３）}まで符号化して得られた符号を受信した場合における受信値と等価な情報ｙ^{（Ｌ−２）}を得ることができる。
【０１３９】
【数３７】

【０１４０】
そして、受信装置５０は、同様の操作を繰り返すことによって順次情報ビット系列ｂ^（ｌ）に対する復号を行うことができ、最後の情報ビット系列ｂ^）０）については、次式（３８）に示すように、送信装置によって情報ビット系列ｂ^（０）まで符号化して得られた符号を受信した場合における受信値と等価な情報ｙ^（１）を得ることができ、情報ビット系列ｂ^）０）に対する復号を行うことができる。
【０１４１】
【数３８】

【０１４２】
このように、受信装置５０は、受信値ｙ^（Ｌ）を入力すると、最高次の情報ビット系列ｂ^{（Ｌ−１）}に対する復号から行うとともに、この情報ビット系列ｂ^{（Ｌ−１）}を再符号化し、得られた符号化系列ｘ^{（Ｌ−１）}に対して定数ａ^{（Ｌ−１）}を乗算し、さらに、受信値ｙ^（Ｌ）から定数倍符号化系列ａ^{（Ｌ−１）}ｘ^{（Ｌ−１）}を差し引くことにより、次の次数の情報ビット系列ｂ^{（Ｌ−２）}に対する復号を行うことができる。受信装置５０は、このような操作を最後の情報ビット系列ｂ^（０）まで繰り返すことによって全ての情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），・・・，ｂ^{（Ｌ−１）}｝に対する復号を行うことができる。
【０１４３】
また、受信装置５０は、全ての情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），・・・，ｂ^{（Ｌ−１）}｝に対する復号を行うのではなく、少なくとも最高次の情報ビット系列ｂ^{（Ｌ−１）}に対する復号のみを行うといったように、最高次から所定次数までの情報ビット系列ｂ^（ｌ）に対する復号のみを行うようにしてもよい。
【０１４４】
これは、例えば、種々の解像度を有する画像データを送信装置によって符号化して伝送し、受信装置５０によって復号して表示するアプリケーションを想定した場合等に有効である。すなわち、送信装置は、同一内容である画像データについて複数の解像度のものを用意し、これらの複数の画像データのそれぞれを、複数の情報ビット系列ｂ^（ｌ）として符号化する。このとき、送信装置は、最も解像度の高い画像データを最も次数の低い情報ビット系列ｂ^（０）として符号化し、順次解像度が低くなる順序で符号化する。すなわち、送信装置は、解像度が低い画像データほど重要度が高いものとし、振幅を大きくした状態で伝送する。
【０１４５】
これに応じて、受信装置５０は、受信値ｙ^（Ｌ）を入力すると、情報ビット系列ｂ^（ｌ）に対する復号を順次行い、当該受信装置５０が有する表示器の解像度に応じた画像データを表す情報ビット系列ｂ^（ｌ）に対する復号が終了すると、それよりも低次の情報ビット系列ｂ^（ｌ）に対する復号を行うことなく処理を終了する。これにより、受信装置５０は、自己が表示可能な画像データのみを選択的に復号して表示することが可能となる。
【０１４６】
このように、受信装置５０は、全ての情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），・・・，ｂ^{（Ｌ−１）}｝に対する復号を行うのではなく、重要度の高い高次の情報ビット系列ｂ^{（Ｌ−１）}に対する復号のみを行うこともできる。
【０１４７】
ところで、シャノン限界を満足する符号は、ある信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／ｎ_０を境として誤りが完全になくなり、この信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／ｎ_０を下回ると急激に誤りを生じることが知られている。ここで、符号全体として所要とする信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／ｎ_０を少しでも下回る通信路を介して伝送を行った場合には、受信装置は、最初の復号である最高次の情報ビット系列ｂ^{（Ｌ−１）}に対する復号を行う際に壊滅的な誤りを引き起こし、それよりも低次の情報ビット系列ｂ^{（Ｌ−２）}，・・・，情報ビット系列ｂ^（０）については、全く復号することができなくなる。一方、符号全体として所要とする信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／ｎ_０を少しでも上回る通信路を介して伝送を行った場合には、受信装置は、全ての情報ビット系列ｂ^（ｌ）に対してエラーレートを"０"として復号を行うことができる。
【０１４８】
しかしながら、現存する実際の符号においては、これほど急激な特性を得ることはできないのが現状である。ただし、このような場合であっても、原符号がいわゆる最大事後確率（Maximum A Posteriori probability；以下、ＭＡＰという。）復号又はこれに準ずる復号を行えるものであれば、誤りが多少なりとも残存してしまう現実の符号に対する復号を行うことができる。
【０１４９】
そこで、データ送受信システムにおいては、現実的な受信装置として、ＭＡＰ復号を利用したものを提案する。
【０１５０】
ＭＡＰ復号においては、送信信号の候補に対する受信値の尤度（likelihood）を入力として、受信値から推測される情報ビットの事後確率情報（a posteriori probability information）が求められる。データ送受信システムにおける伝送系は、次式（３９）で表される。ＭＡＰ復号においては、情報ビット系列ｂ^（ｉ）に対する復号を行うとき、この情報ビット系列ｂ^（ｉ）に対する尤度は、次式（４０）に示す条件付き確率Ｐ（ｙ^（Ｌ）｜ｂ^（ｉ））で表される。
【０１５１】
【数３９】

【０１５２】
【数４０】

【０１５３】
ここで、上式（４０）における"Σ"は、ｉ段目を除く全てのｌ段目で、全ての情報ビット系列ｂ^（ｌ）の候補に関して和をとることを示す演算子である。また、上式（４０）における"Ｐ（ｂ^（ｊ））"は、情報ビット系列ｂ^（ｊ）が生じる確率である。なお、復号を開始する段階においては、どの符号が受信されるのかが不明であることから、確率Ｐ（ｂ^（ｊ））の初期値は、次式（４１）で表される。
【０１５４】
【数４１】

【０１５５】
受信装置においては、高次の符号から復号することにより、ＭＡＰ復号を行うことによって得られる事後確率情報は、次の復号の尤度算出に利用することができる。そのため、受信装置においては、復号結果に多少のあやふやな誤りが残存している場合であっても、次段の復号時にそれを加味した復号を行うことができる。このとき、受信装置においては、次段の復号時においては前段の復号による悪影響が受継されるが、特性の劣化が緩やかであることから壊滅的な影響にはならない。
【０１５６】
上式（４０）に示した系列全体についての尤度からＭ次元の要素毎の尤度に分解すると、尤度は、次式（４２）で表される。
【０１５７】
【数４２】

【０１５８】
ここで、上式（４２）における"Ｐ（ｘ_ｋ ^（ｌ））"は、情報ビット系列ｂ^（ｊ）に対する符号語のＭ次元ベクトルのｋ番目の要素が"ｘ_ｋ ^（ｌ）"となる確率である。また、上式（４２）における"Σ"は、ｉ段目を除く全てのｌ段目で、起こり得る全ての要素ｘ_ｋ ^（ｌ）に関して和をとることを示す演算子である。なお、前段で全く曖昧さを残存させずに復号できた場合には、ある特定の要素ｘ_ｋ ^（ｊ）についてＰ（ｘ_ｋ ^（ｊ））＝１となることから、この演算は、再符号化してキャンセルすることと等価である。
【０１５９】
このように、受信装置は、原符号がＭＡＰ復号を行えるものであれば、ある情報ビット系列ｂ^（ｌ）に対するＭＡＰ復号結果を他の情報ビット系列に対する尤度算出に反映させることにより、全ての情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），・・・，ｂ^{（Ｌ−１）}｝に対する復号を行うことができる。
【０１６０】
なお、レイリーフェージング・チャネルといった変動する通信路を介した伝送を行う場合には、原符号の所要とする信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／ｎ_０は、ＡＷＧＮチャネルに比べ、若干劣化する。この場合、送信側においては、対応する通信路で求めた所要とする信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／（ｎ_０＋２ν）で符号を構成すればよい。ただし、高次の符号に関する雑音源は、上述したように、熱雑音とより低次の符号であることから、低次の符号は、高次の符号とともにレベル変動を生じている。そのため、高次の符号の変動の偏差（deviation）は、小さくなり、所要とする信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／（ｎ_０＋２ν）は、小さくなる傾向にある。この結果、符号全体として所要とする信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／（ｎ_０＋２ν）は、単一の符号としての信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／ｎ_０の劣化よりも小さくなることが期待される。そこで、変動する通信路での振幅ｆを次式（４３）で表すと、受信値ｙは、次式（４４）で表される。したがって、尤度は、次式（４５）で表される。
【０１６１】
【数４３】

【０１６２】
【数４４】

【０１６３】
【数４５】

【０１６４】
さて、以下では、このような復号を行う受信装置の現実的な具体的構成について詳述する。なお、ここでは、説明の便宜上、受信装置は、上述した送信装置１０によって符号化されて伝送された送信信号ｇ'に対して雑音ｎが加算された受信値ｙからなる受信信号ｙ'を受信するものとする。すなわち、受信装置は、３つの情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），ｂ^（２）｝の軟判定（soft-decision）値を復号して得るものとする。
【０１６５】
例えば図１３に示すように、受信装置６０は、外部から伝送されてきた受信信号ｙ'を入力する受信部６１と、上述した送信装置１０における変換器１１_０，１１_１，１１_２によるＰＣＣＣに対応したターボ復号を行う３つの復号器６２_０，６２_１，６２_２とを備える。
【０１６６】
受信部６１は、外部からデータを受信するインターフェースである。受信部６１は、受信信号ｙ'を入力すると、受信値ｙとして、復号器６２_０，６２_１，６２_２に供給する。
【０１６７】
復号器６２_０，６２_１，６２_２は、それぞれ、送信装置１０における変換器１１_０，１１_１，１１_２に対応して備えられるものである。復号器６２_０，６２_１，６２_２は、それぞれ、受信値ｙから受信シンボルに関する尤度を算出する尤度算出部６３_０，６３_１，６３_２を有し、上述した送信装置１０における変換器１１_０，１１_１，１１_２によるＰＣＣＣに対応したターボ復号を行うことによって情報ビットに対する事後確率情報を求める。これらの復号器６２_０，６２_１，６２_２については、後に詳述するものとする。
【０１６８】
このような受信装置６０は、復号器６２_０，６２_１，６２_２のそれぞれから符号化系列に対する事後確率情報Ｐ（ｘ^（０）｜ｙ），Ｐ（ｘ^（１）｜ｙ），Ｐ（ｘ^（２）｜ｙ）が出力され、これらの事後確率情報Ｐ（ｘ^（０）｜ｙ），Ｐ（ｘ^（１）｜ｙ），Ｐ（ｘ^（２）｜ｙ）が、それぞれ、各符号化系列｛ｘ^（０），ｘ^（１），ｘ^（２）｝に対する事前確率情報（a priori probability information）Ｐ（ｘ^（０）），Ｐ（ｘ^（１）），Ｐ（ｘ^（２））として、他の復号器に対して入力されることに特徴を有するものである。ここで、初期状態においては、復号器６２_０，６２_１，６２_２のそれぞれに入力される事前確率情報Ｐ（ｘ^（０）），Ｐ（ｘ^（１）），Ｐ（ｘ^（２））は、確率が未知であることを示す値に初期化される。ここでは、符号化系列｛ｘ^（０），ｘ^（１），ｘ^（２）｝の各要素は、送信装置１０によってＢＰＳＫ変調方式に基づく信号点のマッピングが施されていることから、Ｐ（ｘ^（ｌ）＝１｜ｙ）＝Ｐ（ｘ^（ｌ）＝１）＝０．５，Ｐ（ｘ^（ｌ）＝−１｜ｙ）＝Ｐ（ｘ^（ｌ）＝−１）＝０．５とする。
【０１６９】
受信装置６０は、受信値ｙを入力すると、まず最初にこの受信値ｙを復号器６２_２に供給する。また、受信装置６０においては、復号器６２_２には、符号化系列ｘ^（０）に対する事前確率情報Ｐ（ｘ^（０））と符号化系列ｘ^（１）に対する事前確率情報Ｐ（ｘ^（１））とが入力される。受信装置６０においては、復号器６２_２により、これらの受信値ｙ及び事前確率情報Ｐ（ｘ^（０）），Ｐ（ｘ^（１））を用いてターボ復号を行い、符号化系列ｘ^（２）に対する事後確率情報Ｐ（ｘ^（２）｜ｙ）及び情報ビット系列ｂ^（２）に対する事後確率情報Ｐ（ｂ^（２）｜ｙ）を生成する。そして、受信装置６０においては、事後確率情報Ｐ（ｘ^（２）｜ｙ）が復号器６２_２から復号器６２_０，６２_１に対して、符号化系列ｘ^（２）に対する事前確率情報Ｐ（ｘ^（２））として供給されるとともに、事後確率情報Ｐ（ｂ^（２）｜ｙ）が軟出力（soft-output）として外部に出力される。
【０１７０】
続いて、受信装置６０は、復号器６２_２が要する処理時間と同時間だけ遅延された受信値ｙを復号器６２_１に供給する。また、受信装置６０においては、復号器６２_１には、符号化系列ｘ^（０）に対する事前確率情報Ｐ（ｘ^（０））と復号器６２_２によって生成された符号化系列ｘ^（２）に対する事前確率情報Ｐ（ｘ^（２））とが入力される。受信装置６０においては、復号器６２_１により、これらの受信値ｙ及び事前確率情報Ｐ（ｘ^（０）），Ｐ（ｘ^（２））を用いてターボ復号を行い、符号化系列ｘ^（１）に対する事後確率情報Ｐ（ｘ^（１）｜ｙ）及び情報ビット系列ｂ^（１）に対する事後確率情報Ｐ（ｂ^（１）｜ｙ）を生成する。そして、受信装置６０においては、事後確率情報Ｐ（ｘ^（１）｜ｙ）が復号器６２_１から復号器６２_０及び必要に応じて復号器６２_２に対して、符号化系列ｘ^（１）に対する事前確率情報Ｐ（ｘ^（１））として供給されるとともに、事後確率情報Ｐ（ｂ^（１）｜ｙ）が軟出力として外部に出力される。
【０１７１】
そして、受信装置６０は、復号器６２_２及び復号器６２_１が要する処理時間と同時間だけ遅延された受信値ｙを復号器６２_０に供給する。また、受信装置６０においては、復号器６２_０には、復号器６２_１によって生成された符号化系列ｘ^（２）に対する事前確率情報Ｐ（ｘ^（２））と復号器６２_２によって生成された符号化系列ｘ^（２）に対する事前確率情報Ｐ（ｘ^（２））とが入力される。受信装置６０においては、復号器６２_０により、これらの受信値ｙ及び事前確率情報Ｐ（ｘ^（１）），Ｐ（ｘ^（２））を用いてターボ復号を行い、符号化系列ｘ^（０）に対する事後確率情報Ｐ（ｘ^（０）｜ｙ）及び情報ビット系列ｂ^（０）に対する事後確率情報Ｐ（ｂ^（０）｜ｙ）を生成する。そして、受信装置６０においては、事後確率情報Ｐ（ｘ^（０）｜ｙ）が復号器６２_０から必要に応じて復号器６２_１，６２_２に対して、符号化系列ｘ^（０）に対する事前確率情報Ｐ（ｘ^（０））として供給されるとともに、事後確率情報Ｐ（ｂ^（０）｜ｙ）が軟出力として外部に出力される。
【０１７２】
受信装置６０は、このような動作を行うことにより、事後確率情報Ｐ（ｂ^（２）｜ｙ），Ｐ（ｂ^（１）｜ｙ），Ｐ（ｂ^（０）｜ｙ）の順序で復号することができる。受信装置６０は、これらの事後確率情報Ｐ（ｂ^（２）｜ｙ），Ｐ（ｂ^（１）｜ｙ），Ｐ（ｂ^（０）｜ｙ）を図示しない硬判定（hard-decision）器によって２値化することにより、情報ビット系列ｂ^（２），ｂ^（１），ｂ^（０）を得ることができる。なお、受信装置６０は、基本的には、高次の情報ビット系列ｂ^（２）から順次１回のみ復号を行うが、いわゆるジグザグ復号や繰り返し復号を行うこともできる。これについては、後述するものとする。
【０１７３】
以下、ターボ復号を行う復号器６２_０，６２_１，６２_２について説明する。まず、受信装置６０に適用する復号器６２_０，６２_１，６２_２の特徴を明確化すべく、１つの符号化系列についてターボ復号を行う通常のターボ復号器について説明する。なお、ここでは、説明の便宜上、先に図１０に示した変換器１１_ｊに対応するターボ復号器について説明する。
【０１７４】
図１４に示すように、通常のターボ復号器７０は、入力したデータの順序を元に戻すチャネル用のチャネル・デインターリーバ７１と、間引かれたデータを回復するデパンクチャ器７２と、入力したデータの順序を並べ替える２つのインターリーバ７３，７５と、ＭＡＰ復号を行う２つのＭＡＰ復号器７４，７６と、入力したデータの順序を元に戻すデインターリーバ７７とを有する。
【０１７５】
チャネル・デインターリーバ７１は、上述した変換器１１_ｊのようにチャネル・インターリーバ２４が設けられた場合に対応して設けられるものである。チャネル・デインターリーバ７１は、受信値ｙを入力し、変換器１１_ｊにおけるチャネル・インターリーバ２４によってインターリーブされたインターリーブデータＤｅのビット配列を、それぞれ、元の情報ビット系列ｂ^（ｉ）及びパンクチャデータＤｄのビット配列に戻すように、受信値ｙにデインターリーブを施す。チャネル・デインターリーバ７１は、デインターリーブして得られた情報ビット系列ｂ^（ｉ）に対応する系列Ｄｆをインターリーバ７３及びＭＡＰ復号器７４に供給するとともに、得られたパンクチャデータＤｄに対応する系列Ｄｇをデパンクチャ器７２に供給する。
【０１７６】
デパンクチャ器７２は、チャネル・デインターリーバ７１から供給された系列Ｄｇに対して、変換器１１_ｊにおけるパンクチャ器２３によって間引きされたビットに相当する箇所に例えば"０．０"を挿入することによって回復し、変換器１１_ｊにおける要素符号化器２１_０，２１_１から出力された２系列の出力データＤａ，Ｄｃに対応する２つの系列Ｄｈ，Ｄｉを生成する。デパンクチャ器７２は、生成した系列ＤｈをＭＡＰ復号器７４に供給するとともに、系列ＤｉをＭＡＰ復号器７６に供給する。
【０１７７】
インターリーバ７３は、チャネル・デインターリーバ７１から供給された系列Ｄｆを入力し、この系列Ｄｆに対して、変換器１１_ｊにおけるインターリーバ２２と同一の置換位置情報に基づいたインターリーブを施す。インターリーバ７３は、生成した系列ＤｊをＭＡＰ復号器７６に供給する。
【０１７８】
ＭＡＰ復号器７４は、変換器１１_ｊにおける要素符号化器２１_０に対応して設けられるものである。ＭＡＰ復号器７４は、チャネル・デインターリーバ７１から供給された情報ビット系列ｂ^（ｉ）に対応する軟入力（soft-input）の系列Ｄｆ及びデパンクチャ器７２から供給された軟入力の系列Ｄｈを入力するとともに、デインターリーバ７７から供給された軟入力の情報ビットに対する事前確率情報Ａｐｒ_０を入力し、これらの系列Ｄｆ，Ｄｈ及び事前確率情報Ａｐｒ_０を用いて、ＭＡＰ復号を行う。そして、ＭＡＰ復号器７４は、符号の拘束条件によって求められる情報ビット系列に対するいわゆる外部情報（extrinsic information）Ｅｘｔ_０を生成し、この外部情報Ｅｘｔ_０をインターリーバ７５に軟出力として出力する。なお、この外部情報Ｅｘｔ_０は、尤度の増分を示すものである。
【０１７９】
インターリーバ７５は、ＭＡＰ復号器７４から供給された軟入力である情報ビット系列に対する外部情報Ｅｘｔ_０に対して、変換器１１_ｊにおけるインターリーバ２２と同一の置換位置情報に基づいたインターリーブを施す。インターリーバ７５は、生成したインターリーブデータをＭＡＰ復号器７６における情報ビットに対する事前確率情報Ａｐｒ_１として出力する。
【０１８０】
ＭＡＰ復号器７６は、変換器１１_ｊにおける要素符号化器２１_１に対応して設けられるものである。ＭＡＰ復号器７６は、インターリーバ７３から供給された情報ビット系列ｂ^（ｉ）に対応する軟入力の系列Ｄｊ及びデパンクチャ器７２から供給された軟入力の系列Ｄｉを入力するとともに、インターリーバ７５から供給された軟入力の情報ビットに対する事前確率情報Ａｐｒ_１を入力し、これらの系列Ｄｉ，Ｄｊ及び事前確率情報Ａｐｒ_１を用いて、ＭＡＰ復号を行う。そして、ＭＡＰ復号器７６は、符号の拘束条件によって求められる情報ビット系列に対する外部情報Ｅｘｔ_１を生成し、この外部情報Ｅｘｔ_１をデインターリーバ７７に軟出力として出力する。なお、この外部情報Ｅｘｔ_１は、外部情報Ｅｘｔ_０と同様に、尤度の増分を示すものである。また、ＭＡＰ復号器７６は、所定の繰り返し回数での繰り返し復号の結果得られた軟出力の外部情報に基づいて、情報ビットに対する事後確率情報Ｐ（ｂ｜ｙ）を生成し、復号データとして出力する。
【０１８１】
デインターリーバ７７は、変換器１１_ｊにおけるインターリーバ２２によってインターリーブされたインターリーブデータＤｂのビット配列を、元の情報ビット系列ｂ^（ｉ）のビット配列に戻すように、ＭＡＰ復号器７６から供給された軟入力の外部情報Ｅｘｔ_１にデインターリーブを施す。デインターリーバ７７は、生成したデインターリーブデータをＭＡＰ復号器７４における情報ビットに対する事前確率情報Ａｐｒ_０として出力する。
【０１８２】
このようなターボ復号器７０において、ＭＡＰ復号器７４，７６は、情報ビット系列ｂ^（ｉ）及びパンクチャデータＤｄに対応する軟入力の系列と軟入力の情報ビットに対する事前確率情報Ａｐｒ_０，Ａｐｒ_１とを用いて、時刻ｊにおいて情報ビットが"ｂ_ｊ"である確率、すなわち、事後確率情報Ａｐｏ（ｂ_ｊ）を算出する。ＭＡＰ復号器７４，７６は、次式（４６）に示すように、事後確率情報Ａｐｏ（ｂ_ｊ）を算出する。
【０１８３】
【数４６】

【０１８４】
なお、上式（４６）においては、事前確率情報Ａｐｒ（ｂ_ｋ）を次式（４７）のように定義している。
【０１８５】
【数４７】

【０１８６】
符号ｘは、情報ビットｂが決定されればｘ＝ｘ（ｂ）で表される符号化によって一意に生成されることから、上式（４６）は、第２行目から第３行目にかけて示すように変換される。また、上式（４６）における"Σ"は、ｃ＝｛ｃ_０，ｃ_１，・・・，ｃ_Ｎ−１｝が符号語であり、且つ、時刻ｊにおいて情報ビットが"ｂ_ｊ"となっている全ての系列に関して和をとることを示す演算子である。
【０１８７】
ここで、上式（４６）における第５行目は、次式（４８）に示すように、事後確率情報Ａｐｏ（ｂ_ｊ）に比例しているだけであることから、事後確率情報Ａｐｏ（ｂ_ｊ）は、最終的には次式（４９）に示すように正規化する必要がある。
【０１８８】
【数４８】

【０１８９】
【数４９】

【０１９０】
このように、ＭＡＰ復号器７４，７６は、事前確率情報Ａｐｒ（ｂ_ｋ）＝Ｐ（ｂ_ｋ）と送信シンボルの候補に対する受信シンボルの尤度Ｌ＝ｐ（ｙ_ｋ｜ｘ_ｋ）とを用いることにより、事後確率情報Ａｐｏ（ｂ_ｊ）を算出することができる。なお、尤度Ｌは、例えば通信路がＡＷＧＮチャネルである場合には、雑音の確率密度関数を次式（５０）で表すものとすれば、次式（５１）に示すように求められる。
【０１９１】
【数５０】

【０１９２】
【数５１】

【０１９３】
ターボ復号器７０において、ＭＡＰ復号器７４，７６は、このようにして算出した事後確率情報Ａｐｏ（ｂ_ｊ）と事前確率情報Ａｐｒ_０，Ａｐｒ_１との差分を上述した外部情報Ｅｘｔ_０，Ｅｘｔ_１として出力する。
【０１９４】
このようなＭＡＰ復号器７４，７６を備えるターボ復号器７０は、受信値ｙを受信すると、所定の繰り返し回数での繰り返し復号を行い、この復号動作の結果得られた軟出力の外部情報に基づいて、ＭＡＰ復号器７６から情報ビットに対する事後確率情報Ｐ（ｂ｜ｙ）を復号データとして出力する。
【０１９５】
さて、上述した受信装置６０においては、このようなターボ復号器７０を改良して復号器６２_０，６２_１，６２_２を構成する。なお、ここでは、説明の便宜上、先に図１０に示した変換器１１_ｊに対応するターボ復号を行う復号器６２_０について説明する。
【０１９６】
図１５に示すように、復号器６２_０は、入力したデータの順序を元に戻すチャネル用のチャネル・デインターリーバ８１と、間引かれたデータを回復するデパンクチャ器８２と、入力したデータの順序を並べ替える２つのインターリーバ８３，８５と、ＭＡＰ復号を行う２つのＭＡＰ復号器８４，８６と、入力したデータの順序を元に戻すデインターリーバ８７と、入力したデータを適宜間引くパンクチャ器８８と、入力したデータの順序を並べ替えるチャネル用のチャネル・インターリーバ８９とを有する。
【０１９７】
チャネル・デインターリーバ８１は、上述したターボ復号器７０におけるチャネル・デインターリーバ７１と同様に、上述した変換器１１_ｊにおけるチャネル・インターリーバ２４に対応して設けられるものである。チャネル・デインターリーバ８１は、受信値ｙ並びに符号化系列ｘ^（１）に対する事前確率情報Ｐ（ｘ^（１））及び符号化系列ｘ^（２）に対する事前確率情報Ｐ（ｘ^（２））を入力し、変換器１１_ｊにおけるチャネル・インターリーバ２４によってインターリーブされたインターリーブデータＤｅのビット配列を、それぞれ、元の情報ビット系列ｂ^（ｉ）及びパンクチャデータＤｄのビット配列に戻すように、受信値ｙ及び事前確率情報Ｐ（ｘ^（１）），Ｐ（ｘ^（２））にデインターリーブを施す。チャネル・デインターリーバ８１は、デインターリーブして得られた情報ビット系列ｂ^（ｉ）に対応する受信値ｙ及び事前確率情報Ｐ（ｘ^（１）），Ｐ（ｘ^（２））のそれぞれについての３つの系列Ｄｋ_ｙ，Ｄｋ_１，Ｄｋ_２をインターリーバ８３及びＭＡＰ復号器８４に供給するとともに、得られたパンクチャデータＤｄに対応する受信値ｙ及び事前確率情報Ｐ（ｘ^（１）），Ｐ（ｘ^（２））のそれぞれについての３つの系列Ｄｌ_ｙ，Ｄｌ_１，Ｄｌ_２をデパンクチャ器８２に供給する。
【０１９８】
デパンクチャ器８２は、上述したターボ復号器７０におけるデパンクチャ器７２と同様に、チャネル・デインターリーバ８１から供給された系列Ｄｌ_ｙに対して、変換器１１_ｊにおけるパンクチャ器２３によって間引きされたビットに相当する箇所に例えば"０．０"を挿入することによって回復し、変換器１１_ｊにおける要素符号化器２１_０から出力された出力データＤａに対応する受信値ｙについての系列Ｄｍ_ｙを生成するとともに、要素符号化器２１_１から出力された出力データＤｃに対応する受信値ｙについての系列Ｄｎ_ｙを生成する。また、デパンクチャ器８２は、チャネル・デインターリーバ８１から供給された系列Ｄｌ_１，Ｄｌ_２に対して、変換器１１_ｊにおけるパンクチャ器２３によって間引きされたビットに相当する箇所をＰ（ｘ^（ｌ）＝１）＝０．５，Ｐ（ｘ^（ｌ）＝−１）＝０．５として挿入することによって回復し、変換器１１_ｊにおける要素符号化器２１_０から出力された出力データＤａに対応する事前確率情報Ｐ（ｘ^（１）），Ｐ（ｘ^（２））のそれぞれについての２つの系列Ｄｍ_１，Ｄｍ_２を生成するとともに、要素符号化器２１_１から出力された出力データＤｃに対応する事前確率情報Ｐ（ｘ^（１）），Ｐ（ｘ^（２））のそれぞれについての２つの系列Ｄｎ_１，Ｄｎ_２を生成する。デパンクチャ器８２は、生成した系列Ｄｍ_ｙ，Ｄｍ_１，Ｄｍ_２をＭＡＰ復号器８４に供給するとともに、系列Ｄｎ_ｙ，Ｄｎ_１，Ｄｎ_２をＭＡＰ復号器８６に供給する。
【０１９９】
インターリーバ８３は、上述したターボ復号器７０におけるインターリーバ７３と同様に、チャネル・デインターリーバ８１から供給された系列Ｄｋ_ｙ，Ｄｋ_１，Ｄｋ_２を入力し、これらの系列Ｄｋ_ｙ，Ｄｋ_１，Ｄｋ_２に対して、変換器１１_ｊにおけるインターリーバ２２と同一の置換位置情報に基づいたインターリーブを施す。インターリーバ８３は、生成した３つの系列Ｄｏ_ｙ，Ｄｏ_１，Ｄｏ_２をＭＡＰ復号器８６に供給する。
【０２００】
ＭＡＰ復号器８４は、上述したターボ復号器７０におけるＭＡＰ復号器７４と同様に、変換器１１_ｊにおける要素符号化器２１_０に対応して設けられるものである。ＭＡＰ復号器８４は、チャネル・デインターリーバ８１から供給された情報ビット系列ｂ^（ｉ）に対応する軟入力の系列Ｄｋ_ｙ，Ｄｋ_１，Ｄｋ_２及びデパンクチャ器８２から供給された軟入力の系列Ｄｍ_ｙ，Ｄｍ_１，Ｄｍ_２を入力するとともに、デインターリーバ８７から供給された軟入力の情報ビットに対する事前確率情報Ａｐｒ_０を入力し、これらの系列Ｄｋ_ｙ，Ｄｋ_１，Ｄｋ_２，Ｄｍ_ｙ，Ｄｍ_１，Ｄｍ_２及び事前確率情報Ａｐｒ_０を用いて、ＭＡＰ復号を行う。そして、ＭＡＰ復号器８４は、符号の拘束条件によって求められる情報ビット系列に対する外部情報Ｅｘｔ_０を生成し、この外部情報Ｅｘｔ_０をインターリーバ８５に軟出力として出力する。また、ＭＡＰ復号器８４は、所定の繰り返し回数での繰り返し復号の結果得られた軟出力の外部情報に基づいて、情報ビットに対する事後確率情報Ａｐｏ_０ｉを生成するとともに、変換器１１_ｊにおける要素符号化器２１_０から出力された出力データＤａに相当する符号化ビットに対する事後確率情報Ａｐｏ_０ｃを生成する。ＭＡＰ復号器８４は、生成した事後確率情報Ａｐｏ_０ｉをチャネル・インターリーバ８９に供給するとともに、事後確率情報Ａｐｏ_０ｃをパンクチャ器８８に供給する。なお、ＭＡＰ復号器８４は、上述したターボ復号器７０におけるＭＡＰ復号器７４と同様に尤度Ｌを算出するが、ＭＡＰ復号器７４とは異なる演算を行う。これについては、後述するものとする。
【０２０１】
インターリーバ８５は、上述したターボ復号器７０におけるインターリーバ７５と同様に、ＭＡＰ復号器８４から供給された軟入力である情報ビット系列に対する外部情報Ｅｘｔ_０に対して、変換器１１_ｊにおけるインターリーバ２２と同一の置換位置情報に基づいたインターリーブを施す。インターリーバ８５は、生成したインターリーブデータをＭＡＰ復号器８６における情報ビットに対する事前確率情報Ａｐｒ_１として出力する。
【０２０２】
ＭＡＰ復号器８６は、上述したターボ復号器７０におけるＭＡＰ復号器７６と同様に、変換器１１_ｊにおける要素符号化器２１_１に対応して設けられるものである。ＭＡＰ復号器８６は、インターリーバ８３から供給された情報ビット系列ｂ^（ｉ）に対応する軟入力の系列Ｄｏ_ｙ，Ｄｏ_１，Ｄｏ_２及びデパンクチャ器８２から供給された軟入力の系列Ｄｎ_ｙ，Ｄｎ_１，Ｄｎ_２を入力するとともに、インターリーバ８５から供給された軟入力の情報ビットに対する事前確率情報Ａｐｒ_１を入力し、これらの系列Ｄｎ_ｙ，Ｄｎ_１，Ｄｎ_２，Ｄｏ_ｙ，Ｄｏ_１，Ｄｏ_２及び事前確率情報Ａｐｒ_１を用いて、ＭＡＰ復号を行う。そして、ＭＡＰ復号器８６は、符号の拘束条件によって求められる情報ビットに対する外部情報Ｅｘｔ_１を生成し、この外部情報Ｅｘｔ_１をデインターリーバ８７に軟出力として出力する。また、ＭＡＰ復号器８６は、所定の繰り返し回数での繰り返し復号の結果得られた軟出力の外部情報に基づいて、情報ビット系列ｂ^（０）に対する事後確率情報Ｐ（ｂ^（０）｜ｙ）を生成し、復号データとして外部へと出力するとともに、変換器１１_ｊにおける要素符号化器２１_１から出力された出力データＤｃに相当する符号化ビットに対する事後確率情報Ａｐｏ_１ｃを生成する。ＭＡＰ復号器８６は、生成した事後確率情報Ａｐｏ_１ｃをパンクチャ器８８に供給する。なお、ＭＡＰ復号器８６は、上述したターボ復号器７０におけるＭＡＰ復号器７６と同様に尤度Ｌを算出するが、ＭＡＰ復号器７６とは異なる演算を行う。これについては、後述するものとする。
【０２０３】
デインターリーバ８７は、上述したターボ復号器７０におけるデインターリーバ７７と同様に、変換器１１_ｊにおけるインターリーバ２２によってインターリーブされたインターリーブデータＤｂのビット配列を、元の情報ビット系列ｂ^（ｉ）のビット配列に戻すように、ＭＡＰ復号器８６から供給された軟入力の外部情報Ｅｘｔ_１にデインターリーブを施す。デインターリーバ８７は、生成したデインターリーブデータをＭＡＰ復号器８４における情報ビットに対する事前確率情報Ａｐｒ_０として出力する。
【０２０４】
パンクチャ器８８は、ＭＡＰ復号器８４から供給された符号化ビットに対する事後確率情報Ａｐｏ_０ｃと、ＭＡＰ復号器８６から供給された符号化ビットに対する事後確率情報Ａｐｏ_１ｃとを、変換器１１_ｊにおけるパンクチャ器２３と同一の規則に基づいて間引き、ビット数が削減されたパンクチャデータＤｐとしてチャネル・インターリーバ８９に供給する。
【０２０５】
チャネル・インターリーバ８９は、パンクチャ器８８が要する処理時間と同時間だけ遅延されてＭＡＰ復号器８４から供給された事後確率情報Ａｐｏ_０ｉと、パンクチャ器８８から供給されたパンクチャデータＤｐとを入力し、これらの事後確率情報Ａｐｏ_０ｉ及びパンクチャデータＤｐを構成する各ビットデータの順序を、変換器１１_ｊにおけるチャネル・インターリーバ２４と同一の置換位置情報に基づいて並べ替え、符号化系列ｘ^（０）に対する事後確率情報Ｐ（ｘ^（０）｜ｙ）を生成する。チャネル・インターリーバ８９は、生成した事後確率情報Ｐ（ｘ^（０）｜ｙ）を外部へと出力する。
【０２０６】
ところで、このような復号器６２_０においては、送信装置１０による符号化が複数の符号化系列が加算されたものを出力するものであることから、上式（５１）に示したように単純に尤度を算出することができない。そこで、復号器６２_０において、ＭＡＰ復号器８４，８６は、以下のようにして尤度を算出する。
【０２０７】
符号化系列ｘ^（０）に対する受信系列の時間的にｋ番目の要素が"１"，"−１"であるとしたときの尤度Ｌ_ｋ ^（０）（＋１），Ｌ_ｋ ^（０）（−１）は、それぞれ、他の符号化系列ｘ^（１），ｘ^（２）についての確率が得られているものとすると、次式（５２）及び次式（５３）で表される。なお、尤度Ｌ_ｋ ^（０）（＋１），Ｌ_ｋ ^（０）（−１）は、最終的にはそれらの和が"１"となるように正規化される。
【０２０８】
【数５２】

【０２０９】
【数５３】

【０２１０】
すなわち、尤度Ｌ_ｋ ^（０）（＋１），Ｌ_ｋ ^（０）（−１）としては、それぞれ、可能性のある全ての送信シンボルの候補に対して、受信シンボルを比較したときの尤もらしさを求め、その送信シンボルが送信される確率で重み付けして加算したものが用いられる。ここで、送信シンボルが送信される確率は、符号化系列ｘ^（０）の要素が送信される確率を乗算して求めることができる。また、符号化系列ｘ^（０）の要素が送信される確率としては、以前にその符号が復号されている場合には、その確率が用いられ、復号されていない場合には、確率が未知であることを示す値として反映される。
【０２１１】
なお、振幅に変動がある通信路を介した伝送が行われた場合には、尤度Ｌ_ｋ ^（０）（＋１），Ｌ_ｋ ^（０）（−１）は、それぞれ、次式（５４）及び次式（５５）を用いて算出される。なお、次式（５４）及び次式（５５）における"ｆ_ｋ"は、通信路におけるｋ番目の要素の振幅を示すものである。
【０２１２】
【数５４】

【０２１３】
【数５５】

【０２１４】
復号器６２_０において、ＭＡＰ復号器８４，８６は、このようにして算出した尤度Ｌ_ｋ ^（０）（＋１），Ｌ_ｋ ^（０）（−１）を用いて事後確率情報を算出する。
【０２１５】
このようなＭＡＰ復号器８４，８６を備える復号器６２_０は、変換器１１_ｊにおける要素符号化器２１_０，２１_１のそれぞれに対応するＭＡＰ復号器８４，８６を備えることにより、復号複雑度が高い符号を複雑度の小さい要素に分解し、ＭＡＰ復号器８４，８６の間の相互作用によって特性を逐次的に向上させることができる。復号器６２_０は、受信値ｙを受信すると、所定の繰り返し回数での繰り返し復号を行い、この復号動作の結果得られた軟出力の外部情報に基づいて、ＭＡＰ復号器８６から情報ビット系列ｂ^（０）に対する事後確率情報Ｐ（ｂ^（０）｜ｙ）を復号データとして出力するとともに、符号化系列ｘ^（０）に対する事後確率情報Ｐ（ｘ^（０）｜ｙ）を、必要に応じて、他の復号器６２_１，６２_２に供給する。
【０２１６】
受信装置６０においては、復号器６２_１，６２_２についても復号器６２₀と同様に構成される。すなわち、復号器６２_１は、上式（５２）及び上式（５３）又は上式（５４）及び上式（５５）に示したように算出した尤度Ｌ_ｋ ^（１）（＋１），Ｌ_ｋ ^（１）（−１）を用いて、情報ビット系列ｂ^（１）に対する事後確率情報Ｐ（ｂ^（１）｜ｙ）及び符号化系列ｘ^（１）に対する事後確率情報Ｐ（ｘ^（１）｜ｙ）を生成し、事後確率情報Ｐ（ｂ^（１）｜ｙ）を復号データとして出力するとともに、事後確率情報Ｐ（ｘ^（１）｜ｙ）を、必要に応じて、他の復号器６２_０，６２_２に供給する。また、復号器６２_２についても同様に、上式（５２）及び上式（５３）又は上式（５４）及び上式（５５）に示したように算出した尤度Ｌ_ｋ ^（２）（＋１），Ｌ_ｋ ^（２）（−１）を用いて、情報ビット系列ｂ^（２）に対する事後確率情報Ｐ（ｂ^（２）｜ｙ）及び符号化系列ｘ^（２）に対する事後確率情報Ｐ（ｘ^（２）｜ｙ）を生成し、事後確率情報Ｐ（ｂ^（２）｜ｙ）を復号データとして出力するとともに、事後確率情報Ｐ（ｘ^（２）｜ｙ）を、必要に応じて、他の復号器６２_０，６２_１に供給する。
【０２１７】
このような復号器６２_０，６２_１，６２_２を備える受信装置６０は、情報ビット系列ｂ^（２），ｂ^（１），ｂ^（０）に対する事後確率情報Ｐ（ｂ^（２）｜ｙ），Ｐ（ｂ^（１）｜ｙ），Ｐ（ｂ^（０）｜ｙ）を順次求めることにより、情報ビット系列ｂ^（２），ｂ^（１），ｂ^（０）の順序で復号することができる。
【０２１８】
また、受信装置６０は、高次の情報ビット系列ｂ^（２）から順次１回のみ復号を行うのではなく、上述したように、ジグザグ復号や繰り返し復号を行うこともできる。
【０２１９】
具体的には、受信装置６０は、復号器６２_２，６２_１，６２_０による復号処理を、それぞれ、"Ａ"，"Ｂ"，"Ｃ"で表すものとすると、基本的には上述したように、"Ａ"，"Ｂ"，"Ｃ"の順序で復号を行うが、"Ａ"，"Ｂ"が終了した段階で、得られた符号化系列ｘ^（１）に対する事後確率情報Ｐ（ｘ^（１）｜ｙ）を符号化系列ｘ^（１）に対する事前確率情報Ｐ（ｘ^（１））として復号器６２_２に供給して再度"Ａ"を行うこともできる。これにより、受信装置６０は、符号化系列ｘ^（２）に対する復号の信頼性を向上させることができ、これに応じて、より低次の符号化系列ｘ^（１），ｘ^（０）に対する復号の信頼性も向上させることができる。同様に、受信装置６０は、"Ａ"，"Ｂ"，"Ｃ"が終了した段階で、得られた符号化系列ｘ^（０）に対する事後確率情報Ｐ（ｘ^（０）｜ｙ）を符号化系列ｘ^（０）に対する事前確率情報Ｐ（ｘ^（０））として復号器６２_１に供給して再度"Ｂ"を行い、符号化系列ｘ^（１）に対する復号の信頼性をより向上させることもできる。すなわち、受信装置６０は、"Ａ"，"Ｂ"，"Ａ"，"Ｂ"，"Ｃ"，"Ｂ"，"Ｃ"の順序で復号を行うこともできる。
【０２２０】
また、受信装置６０は、"Ａ"，"Ｂ"，"Ｃ"が終了した段階で、同様の復号動作を複数回繰り返し、"Ａ"，"Ｂ"，"Ｃ"，"Ａ"，"Ｂ"，"Ｃ"，・・・の順序で復号を行ったり、"Ａ"，"Ｂ"，"Ａ"，"Ｂ"，"Ｃ"，"Ｂ"，"Ｃ"が終了した段階で、同様の復号動作を複数回繰り返し、"Ａ"，"Ｂ"，"Ａ"，"Ｂ"，"Ｃ"，"Ｂ"，"Ｃ"，"Ａ"，"Ｂ"，"Ａ"，"Ｂ"，"Ｃ"，"Ｂ"，"Ｃ" ，・・・の順序で復号を行うようにしてもよい。
【０２２１】
このように、受信装置６０は、高次の情報ビット系列ｂ^（２）から順次１回のみ復号を行うのではなく、所定の規則に基づいたジグザグ復号や繰り返し復号を行うことができる。
【０２２２】
また、受信装置６０は、尤度を求める際に、以下のような方法を採用することにより、演算の簡略化を図ることもできる。
【０２２３】
まず、第１の方法は、復号が終了した符号化系列がある場合に、次式（５６）に示すように、ｋ番目の要素に対する事後確率情報Ｐ（ｘ_ｋ ^（ｌ））を最大にする要素ｘ_ｋ ^（ｌ）を最良の候補として選出し、この最良の候補を事前確率情報ｘ_{ｋ・ｂｅｓｔ} ^（ｌ）として他の符号化系列に対する尤度を求めるものである。すなわち、この第１の方法は、復号が終了した符号化系列については硬判定を行うものである。
【０２２４】
【数５６】

【０２２５】
例えば、上述した復号器６２_０，６２_１，６２_２による復号処理"Ａ"，"Ｂ"，"Ｃ"のうち、復号処理"Ａ"，"Ｃ"が終了しているものとした場合、復号器６２_１は、要素ｘ_ｋ ^（１）の尤度を、次式（５７）に示すように算出する。すなわち、復号器６２_１は、復号が終了した符号化系列ｘ^（０），ｘ^（２）における最良の候補に対する事前確率情報を"１"とみなし、他の要素に対する事前確率情報を"０"とみなすことにより、上式（５２）及び上式（５３）を簡略化することができる。
【０２２６】
【数５７】

【０２２７】
また、第２の方法は、復号が終了した符号化系列がある場合に、次式（５８）に示すように、軟判定を行ったｋ番目の要素に対する期待値を事後確率情報として求め、この事後確率情報を事前確率情報ｘ_{ｋ・ｅｘｐ} ^（ｌ）として他の符号化系列に対する尤度を求めるものである。
【０２２８】
【数５８】

【０２２９】
例えば、上述した復号器６２_０，６２_１，６２_２による復号処理"Ａ"，"Ｂ"，"Ｃ"のうち、復号処理"Ａ"，"Ｃ"が終了しているものとした場合、復号器６２_１は、要素ｘ_ｋ ^（１）の尤度を、次式（５９）に示すように算出することにより、上式（５２）及び上式（５３）を簡略化することができる。
【０２３０】
【数５９】

【０２３１】
さらに、第３の方法は、ある符号化系列を復号しようとする際に、他の符号化系列が復号されていない場合、これらの復号されていない符号化系列を電力の等しいガウス雑音とみなすものである。
【０２３２】
例えば、復号器６２_２は、上述した復号器６２_２による復号処理"Ｃ"を行う場合には、要素ｘ_ｋ ^（２）の尤度を、次式（６０）に示すように算出することにより、上式（５２）及び上式（５３）を簡略化することができる。なお、この場合、仮に復号が終了した符号化系列がある場合には、これらの符号化系列については上述した第１の方法又は第２の方法を適用することもできる。
【０２３３】
【数６０】

【０２３４】
さて、復号するにあたって通信路にゲイン又はロスがある場合には、受信装置６０は、この値を把握する必要が生じる。ここでは、通信路の推定方法について説明する。
【０２３５】
通常、通信路を推定するには、符号化系列とは別途設けられたパイロット信号を用いて、ゲイン又はロスの大きさを把握することができる。しかしながら、この方法は、多くのパイロット信号を用いた場合には、これを伝送するためのエネルギが過大となり望ましくない。
【０２３６】
そこで、受信装置６０は、図１６に示すように、チャネル推定部９０を少なくとも復号器６２_２に付設し、通信路を推定することができる。
【０２３７】
すなわち、受信装置６０は、最も振幅が大きい符号化系列ｘ^（２）の復号に十分な精度の振幅ｆについては、推定器９１によってパイロット信号を用いる方法や受信値ｙの大きさを判別する方法等を用いて推定した後、復号器６２_２によって符号化系列ｘ^（２）の復号を行う。続いて、受信装置６０は、この符号化系列ｘ^（２）の復号が終了した際に、次式（６１）及び次式（６２）に示すように、復号結果である情報ビット系列ｂ^（２）に対する事後確率情報ｐ（ｂ^（２）｜ｙ）を用いて、変換器９２によって再符号化ｇを行い、符号化系列ｘ^（２）の推定値である硬判定値系列ｘ^（２）'を求める。
【０２３８】
【数６１】

【０２３９】
【数６２】

【０２４０】
そして、受信装置６０は、相関算出器９３によって硬判定値系列ｘ^（２）'と受信値ｙとの相関を算出する。通信路の振幅を"ｆ"とすると、受信値ｙは、次式（６３）で表されることから、硬判定値系列ｘ^（２）'に誤りがないものとすると、相関値ｆ'は、次式（６４）によって求めることができる。なお、次式（６４）における"・"は、内積を示す演算子である。また、次式（６４）における分母は、大きさを正規化するためのものであって、｜ｘ^（２）｜^２は、符号化系列ｘ^（２）がＭ次元ベクトルであることから"Ｍ"に置換できる。
【０２４１】
【数６３】

【０２４２】
【数６４】

【０２４３】
すなわち、受信装置６０は、符号化系列ｘ^（０），ｘ^（２）が符号化系列ｘ^{（ ２）}とは独立であることから、上式（６４）によって求められる相関値ｆ'において"Ｍ"を大きな値とすることにより、通信路の振幅ｆを正確に推定することができる。
【０２４４】
また、受信装置６０は、図１７に示すように、チャネル推定部１００を少なくとも復号器６２_２に付設し、通信路を推定することもできる。
【０２４５】
すなわち、受信装置６０は、チャネル推定部９０と同様に、最も振幅が大きい符号化系列ｘ^（２）の復号に十分な精度の振幅ｆについては、推定器１０１によってパイロット信号を用いる方法や受信値ｙの大きさを判別する方法等を用いて推定した後、復号器６２_２によって符号化系列ｘ^（２）の復号を行う。続いて、受信装置６０は、この符号化系列ｘ^（２）の復号が終了した際に、次式（６５）に示すように、符号化系列ｘ^（２）に対する事後確率情報ｐ（ｘ^（２）｜ｙ）を用いて、符号化系列推定器１０２によって符号化系列ｘ^（２）の推定値である硬判定値系列ｘ^（２）'を求める。
【０２４６】
【数６５】

【０２４７】
そして、受信装置６０は、チャネル推定部９０と同様に、相関算出器１０３によって硬判定値系列ｘ^（２）'と受信値ｙとの相関を算出し、通信路の振幅ｆを正確に推定することができる。
【０２４８】
受信装置６０は、このようにして推定した振幅ｆを用いて、復号器６２_１，６２_０によって符号化系列ｘ^（１），ｘ^（０）の復号を行う。また、受信装置６０は、推定した振幅ｆを用いて、再度、復号器６２_２によって符号化系列ｘ^（２）の復号を行うようにしてもよい。
【０２４９】
このような符号化を行う送信装置１０と復号を行う受信装置６０とを備えるデータ送受信システムにおいては、以下のようにして、通信路の状態変化に適応的に対応して定数ａ^（ｌ）を設定することができる。すなわち、例えば移動通信においては、移動機の移動速度によってチャネルモデルが変化し、静止時にはスタティックチャネルであり、高速移動時にはレイリーチャネルに遷移する。このような場合、データ送受信システムにおいては、送信装置１０によって符号化のパラメータである各符号化系列ｘ^（ｌ）の振幅、すなわち、定数ａ^（ｌ）を、通信路に応じて変化させた方が良好な特性が得られる。
【０２５０】
データ送受信システムにおいては、チャネルモデルが変化する場合、通信路の状態を同定し、その通信路に最適な定数ａ^（ｌ）を求め、この定数ａ^（ｌ）に基づいて適応的に符号化を行う。
【０２５１】
このような適応的符号化としては、いわゆるドゥプレックス（duplex）通信を行っている場合に、受信側が通信路の状態を同定し、その情報を送信側にフィードバックし、このフィードバックされた情報に基づいて送信側が適応的に符号化する方法が考えられる。
【０２５２】
具体的には、データ送受信システムにおいては、例えば図１８に概略を示すように、チャネル推定部を備える受信装置６０によって通信路の状態を同定し、その結果に基づいてコントローラ１５０_１によって符号化のパラメータ、すなわち、定数ａ^（ｌ）を決定する。データ送受信システムにおいては、決定された定数ａ^（ｌ）を現時刻のパラメータＰＲ_Ｃとして用いて、復号器によって復号を行うとともに、決定された定数ａ^（ｌ）を次時刻のパラメータＰＲ_Ｎとして送信する。なお、ここでの受信装置６０における復号器とは、上述した復号器６２_０，６２_１，６２_２に相当するものである。
【０２５３】
そして、データ送受信システムにおいては、通信路を介して受信装置６０から送信されてきた次時刻のパラメータＰＲ_Ｎを受信すると、コントローラ１５０_２を介してこのパラメータＰＲ_Ｎを現時刻のパラメータＰＲ_Ｃとして用いて、符号化器によって符号化を行い、通信路を介して受信装置６０へと送信する。なお、ここでの送信装置１０における符号化器とは、上述した変換器１１_０，１１_１，１１_２及び乗算器１２_０，１２_１，１２_２並びに加算器１３_０，１３_１に相当するものである。
【０２５４】
このように、データ送受信システムにおいては、ドゥプレックス通信を行っている場合に、受信側が通信路の状態を同定して送信側にフィードバックし、このフィードバックされた情報に基づいて送信側が適応的に符号化することができ、特性を向上させることができる。
【０２５５】
また、適応的符号化としては、送信側が受信している通信路の状態を同定し、送信する通信路の状態が受信している通信路の状態と等しいものとみなして、受信している通信路の状態を示す情報に基づいて送信側が適応的に符号化する方法が考えられる。
【０２５６】
具体的には、データ送受信システムにおいては、パラメータの変更を行う際に、その変更の予告を事前に行う場合には、例えば図１９に概略を示すように、チャネル推定部を備える送信装置１０によって通信路の状態を同定し、その結果に基づいてコントローラ１５０_１によって符号化のパラメータ、すなわち、定数ａ^（ｌ）を決定する。データ送受信システムにおいては、決定された定数ａ^（ｌ）を次時刻のパラメータＰＲ_Ｎとして、マルチプレクサによって情報ビット系列に多重させ、さらに、コントローラ１５０_２から与えられている定数ａ^（ｌ）を現時刻のパラメータＰＲ_Ｃとして用いて、符号化器によって多重化されたデータに対する符号化を行い、送信する。なお、ここでの送信装置１０における符号化器とは、上述した変換器１１_０，１１_１，１１_２及び乗算器１２_０，１２_１，１２_２並びに加算器１３_０，１３_１に相当するものである。
【０２５７】
そして、データ送受信システムにおいては、通信路を介して送信装置１０から送信されてきたデータを受信装置６０が受信すると、復号器によって復号を行う。このとき、データ送受信システムにおいては、コントローラ１５０_２から与えられるパラメータＰＲ_Ｃを用いて復号が行われる。データ送受信システムにおいては、復号されたデータからデマルチプレクサによって送信装置１０によって多重されたパラメータＰＲ_Ｎを分離してコントローラ１５０_２に与え、パラメータを変更させる。これにより、データ送受信システムにおいては、次時刻からの復号に際しては、新たなパラメータＰＲ_Ｎが現時刻のパラメータＰＲ_Ｃとして用いられ、復号が行われる。なお、ここでの受信装置６０における復号器とは、上述した復号器６２_０，６２_１，６２_２に相当するものである。
【０２５８】
このように、データ送受信システムにおいては、送信側が受信している通信路の状態を同定し、送信する通信路の状態が受信している通信路の状態と等しいものとみなして、受信している通信路の状態を示す情報に基づいて送信側が適応的に符号化することができ、受信側の処理負担を軽減することができる。
【０２５９】
なお、この適応的符号化としては、パラメータの変更の予告を事前に行うようにしている。これは、適応的符号化においては、基本的には、次時刻のデータの復号に用いるパラメータを予め受信装置に対して教える必要があるからである。しかしながら、データ送受信システムにおいては、以下のようにして、現時刻のパラメータを現時刻のデータに含ませて伝送することもできる。
【０２６０】
具体的には、データ送受信システムにおいては、例えば図２０に概略を示すように、先に図１９に示したデータ送受信システムと同様に構成される。このとき、受信装置６０は、パラメータが多重化されたデータを復号する必要がある。ここで、最高次の符号化系列は、低次の符号化系列の電力比に比較的影響を受けることなく復号することができることに着目する。
【０２６１】
データ送受信システムにおいては、チャネル推定部を備える送信装置１０によって通信路の状態を同定し、その結果に基づいてコントローラ１５０_１によって符号化のパラメータ、すなわち、定数ａ^（ｌ）を決定すると、この決定された定数ａ^（ｌ）を現時刻のパラメータＰＲ_Ｃとして、マルチプレクサによって最高次の情報ビット系列に多重させるとともに、決定された定数ａ^（ｌ）を現時刻のパラメータＰＲ_Ｃとして用いて、符号化器によって多重化されたデータに対する符号化を行い、送信する。
【０２６２】
そして、データ送受信システムにおいては、通信路を介して送信装置１０から送信されてきたデータを受信装置６０が受信すると、復号器によって最高次の符号化系列から復号を行う。このとき、データ送受信システムにおいては、最高次の符号化系列の復号に際しては、コントローラ１５０_２から与えられる所定のパラメータＰＲ_Ｃを用いて復号が行われる。データ送受信システムにおいては、復号されたデータからデマルチプレクサによって送信装置１０によって多重されたパラメータＰＲ_Ｃを分離してコントローラ１５０_２に与え、パラメータを変更させる。これにより、データ送受信システムにおいては、最高次よりも低次の符号化系列の復号に際しては、新たなパラメータＰＲ_Ｃを用いた復号を行うことができる。
【０２６３】
このように、データ送受信システムにおいては、送信側が受信している通信路の状態を同定し、送信する通信路の状態が受信している通信路の状態と等しいものとみなして、受信している通信路の状態を示す情報に基づいて送信側が適応的に符号化する際に、現時刻のパラメータを現時刻の最高次の符号化系列に含ませることができ、受信側にパラメータを予告することなく符号化を行うことができる。
【０２６４】
さて、このようなデータ送受信システムにおける性能を評価するために、符号性能を示す上で一般的に用いられるビットエラーレートＢＥＲと１ビットあたりの信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／ｎ_０との関係で示される特性を、ＡＷＧＮチャネルとレイリーチャネルのそれぞれについてシミュレーションによって求めた。
【０２６５】
このシミュレーションにおいては、原符号として、生成多項式Ｇ（Ｄ）が次式（６６）で表されるターボ符号を用い、インターリーバとして、各変換器間で異なるランダムインターリーブを施すものを用い、伝送率をＣ＝１／２とし、パンクチャパタンを次式（６７）に示すものとし、さらに、各変換器間で異なるランダムインターリーブを施すチャネル・インターリーバを備えるものとした。そして、このシミュレーションにおいては、各変換器に入力する情報ビット数をＮ＝２００００、すなわち、各変換器によって生成される符号化系列の要素数をＭ＝４００００とし、各復号器によるターボ復号における繰り返し回数を２０回とした。
【０２６６】
【数６６】

【０２６７】
【数６７】

【０２６８】
このような条件のもと、ＡＷＧＮチャネルにおける特性を求めると、図２１に示すようにまとめられた結果が得られるとともに、図２２に示す特性曲線が得られた。
【０２６９】
すなわち、このターボ符号の単独のＡＷＧＮ特性として、雑音の確率密度関数を次式（６８）で表してビットエラーレートを求めると、図２２に示す特性曲線のうち、最左側に位置する実線で表される特性曲線が得られた。ここで、このチャネルに関する特性から符号として所要とする信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／ｎ_０＝ξ^（０）を"０．８［ｄＢ］"として選出すると、図２１に示すように、定数ａ^（０）は、"０．７７５"となる。
【０２７０】
【数６８】

【０２７１】
次に、チャネルモデルとして、雑音と、定数倍符号化系列ａ^（０）ｘ^（０）と同一の統計的性質を有する系列との和が加算される通信路を確率密度関数で表すと、次式（６９）で表され、図２２に示す特性曲線のうち、最左側に位置する破線で表される特性曲線が得られた。ここで、このチャネルに関する特性から符号として所要とする信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／（ｎ_０＋２ν^（０））＝ξ^（１）を"０．７［ｄＢ］"として選出すると、定数ａ^（１）は、"１．１３７"となる。
【０２７２】
【数６９】

【０２７３】
さらに、チャネルモデルとして、雑音と、定数倍符号化系列ａ^（０）ｘ^（０），ａ^（１）ｘ^（１）と同一の統計的性質を有する系列との和が加算される通信路を想定すると、図２２に示す特性曲線のうち、最左側に位置する一点鎖線で表される特性曲線が得られた。ここで、このチャネルに関する特性から符号として所要とする信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／（ｎ_０＋２ν^（１））＝ξ^（２）を"０．６［ｄＢ］"とすると、定数ａ^（２）は、"１．６５８"となる。
【０２７４】
同様に、チャネルモデルとして、雑音と、定数倍符号化系列ａ^（０）ｘ^（０），ａ^（１）ｘ^（１），ａ^（２）ｘ^（２）と同一の統計的性質を有する系列との和が加算される通信路を想定すると、図２２に示す特性曲線のうち、最左側に位置する二点鎖線で表される特性曲線が得られた。ここで、このチャネルに関する特性から符号として所要とする信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／（ｎ_０＋２ν^（２））＝ξ^（３）を"０．６［ｄＢ］"とすると、定数ａ^（３）は、"２．４３０"となる。
【０２７５】
これらの定数ａ^（ｌ）を用いることにより、符号として、２系列の定数倍符号化系列ａ^（０）ｘ^（０），ａ^（１）ｘ^（１）を加算した伝送率がＣ＝２／２である加算符号化系列と、３系列の定数倍符号化系列ａ^（０）ｘ^（０），ａ^（１）ｘ^（１），ａ^（２）ｘ^（２）を加算した伝送率がＣ＝３／２である加算符号化系列と、４系列の定数倍符号化系列ａ^（０）ｘ^（０），ａ^（１）ｘ^（１），ａ^（２）ｘ^（２），ａ^（３）ｘ^（３）を加算した伝送率がＣ＝４／２である加算符号化系列とを構成することができる。これらをまとめたものが、図２１である。なお、ここでは、各定数倍符号化系列ａ^（０）ｘ^（０），ａ^（１）ｘ^（１），ａ^（２）ｘ^（２），ａ^（３）ｘ^（３）を、それぞれ、０段、１段、２段、３段と称するものとする。なお、同図においては、各加算符号化系列を伝送する際に期待される所要とする平均の信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／ｎ_０＝ξ_ａｖｅ'も示している。
【０２７６】
このように設計された符号を用いて雑音電力密度ｎ_０を変化させ、ＡＷＧＮチャネルにおける各系列の特性を求めた結果、図２２に示す特性曲線が得られた。
【０２７７】
また、同様の条件のもと、通信路推定が完全であるものとして、フリー・インターリーブド・レイリーチャネル（fully-interleaved Rayleigh Channel）における特性も求めた。図２３に示すように、符号として所要とする信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／ｎ_０＝ξ^（０），Ｅ_ｂ／（ｎ_０＋２ν^（０））＝ξ^（１），Ｅ_ｂ／（ｎ_０＋２ν^（１））＝ξ^（２），Ｅ_ｂ／（ｎ_０＋２ν^（２））＝ξ^（３）を、それぞれ、"２．７［ｄＢ］"，"１．９［ｄＢ］"，"１．１［ｄＢ］"，"１．０［ｄＢ］"として選出すると、定数ａ^（０），ａ^（１），ａ^（２），ａ^（３）は、それぞれ、"０．９６５"，"１．４８９"，"２．１６７"，"３．２４２"となる。
【０２７８】
このように設計された符号を用いて雑音電力密度ｎ_０を変化させ、レイリーチャネルにおける各系列の特性を求めた結果、図２４に示す特性曲線が得られた。
【０２７９】
これらの図２２及び図２４から明らかなように、所要とする信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／（ｎ_０＋２ν）の値は、加算する定数倍符号化系列の数が増加するほど、すなわち、段数が増加するほど小さくなることがわかる。これは、加算する定数倍符号化系列の数が増加すると、通信路がガウス分布の状態ではなくなっていくことによるものである。また、この加算する定数倍符号化系列の数の増加に伴う信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／（ｎ_０＋２ν）の値の減少の度合いは、ＡＷＧＮチャネルの場合よりもレイリーチャネルの場合の方が顕著である。これは、加算する定数倍符号化系列の数が増加すると、通信路がガウス分布の状態ではなくなっていくことによるものの他、上述したように、符号の変動の偏差が小さくなることによるものである。なお、シミュレーション結果からは、高次の符号の復号結果の曖昧さが低次の符号の復号に影響を与えていることもわかる。そのため、高次の符号に対する定数ａ^（ｌ）としては、マージンを多くとることが有効だと思われる。
【０２８０】
このように、データ送受信システムは、伝送率の小さな符号を用いて、伝送率が大きな符号を容易に構成することができ、高い性能で容易に復号することができるものであることがわかる。
【０２８１】
なお、このシミュレーションにおいては、通信路がスタティックであるか又はレイリーであるかによって定数ａ^（ｌ）等の符号化のパラメータを最適化したが、仮にレイリーチャネル用の符号化のパラメータを用いてスタティックチャネルにおける特性を予測すると、図２５に示すようになる。すなわち、この場合、１段以上の符号においては、スタティックチャネルよりもレイリーチャネルの方が所要とする信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／（ｎ_０＋２ν）の値が大きくなり、また、０段の符号の所要とする信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／ｎ_０は、図２１に示した０．８［ｄＢ］よりも１．９［ｄＢ］だけ大きい２．７［ｄＢ］となることから、スタティックチャネルにおける特性は、レイリーチャネルにおける特性よりも少なくとも１．９［ｄＢ］だけ低い信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／（ｎ_０＋２ν）となることが予測される。
【０２８２】
以上のように、データ送受信システムにおいては、送信装置により、複数の情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），・・・，ｂ^{（Ｌ−１）}｝に対して所定の符号化及び／又は変調を含む変換処理を施し、得られた符号化系列｛ｘ^（０），ｘ^（１），・・・，ｘ^{（Ｌ−１）}｝に対して定数｛ａ^（０），ａ^（１），・・・，ａ^{（Ｌ−１）}｝を乗算し、さらに、得られた定数倍符号化系列｛ａ^（０）ｘ^（０），ａ^（１）ｘ^（１），・・・，ａ^{（Ｌ−１）}ｘ^{（Ｌ−１）}｝を加算して加算符号化系列ｇを生成して伝送することにより、基本となる原符号に制限が少なく、符号設計の自由度を格段に向上させた高い性能での符号化を容易に実現して、情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），・・・，ｂ^{（Ｌ−１）}｝に対して最適な符号化を行うことができ、ビットエラーレートを十分に低くするための所要信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／ｎ_０の値を小さくすることができる。
【０２８３】
また、データ送受信システムにおいては、受信装置により、最高次の情報ビット系列ｂ^{（Ｌ−１）}から順次復号を行うことにより、少なくとも１つの情報ビット系列ｂ^（ｌ）に対する復号を高精度且つ容易に行うことができる。特に、データ送受信システムにおいては、受信装置により、ＭＡＰ復号又はこれに準ずる復号を行うことにより、現実の符号に対する復号を行うことができる。また、データ送受信システムにおいては、受信装置による任意の符号化系列の復号の際に、他の符号化系列に対する情報を利用することにより、ビットエラーレートを十分に低くするための所要信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／ｎ_０の値を小さくすることができる。
【０２８４】
したがって、データ送受信システムは、帯域が制限されている場合等、限られた個数の実数でデータを伝送する必要がある場合に、高い伝送率での符号化を行いたいといった要求に十分に応えられるものであり、ユーザにとって優れた利便を提供することができるものである。
【０２８５】
なお、上述した実施の形態では、基本的には、原符号の振幅がガウス分布をなすものとして説明したが、通常の符号の振幅は、ガウス分布でないことが多く、特に、符号化率が低い符号ほど、ＢＰＳＫ変調方式が施されている。このような場合には、符号化の過程で、以前に加算した符号のエネルギに基づいて符号のエネルギを求めるのは望ましくない。
【０２８６】
ここで、ＢＰＳＫ変調方式による信号点の２値の分布のエントロピは"１"であり、ガウス分布のエントロピ（１／２）ｌｏｇ_２ （πｅ）＝１．６５よりも低い値となる。したがって、各情報ビット系列に対する符号化系列の振幅がガウス分布を呈していなくても、フェージングチャネルを除いては、これにランダムな正規直交変換を施すことによって見かけ上ガウス分布にすることは可能であることから、各符号がガウス分布であるものと仮定した結果よりも悪い結果が得られることはないのは明らかである。
【０２８７】
そこで、原符号の振幅が非ガウス分布を呈する場合における所要信号対雑音電力比Ｅ_ｂ／（ｎ_０＋２ν）は、符号化器のモデルを反映した非ガウスチャネルで測定すれば求めることができる。また、復号においては、尤度を符号化器のモデルに即して正確に計算するのが最適である。
【０２８８】
さて、以下では、このようなデータ送受信システムを適用した多元接続システムについて説明する。
【０２８９】
この多元接続システムは、上述したデータ送受信システムにおける各レベルの情報ビット系列ｂ^（ｌ）を多元接続における各端末の情報系列とするものである。
【０２９０】
具体的には、多元接続システムにおける下りリンクは、３人のユーザからのデータからなる３つの情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），ｂ^（２）｝を多元接続するものとすると、図２６に示すように構成される。すなわち、多元接続システムは、上述した送信装置１０が適用された基地局２００と、各情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），ｂ^（２）｝を出力する上述した受信装置６０が適用された３つの端末３００_０，３００_１，３００_２とを備える。
【０２９１】
基地局２００は、上述した変換器１１_０，１１_１，１１_２に相当する３つの変換器２０１_０，２０１_１，２０１_２と、上述した乗算器１２_０，１２_１，１２_２に相当する３つの乗算器２０２_０，２０２_１，２０２_２と、上述した加算器１３_０，１３_１に相当する加算器２０３と、上述した送信部１４に相当する送信部２０４とを有する。ここで、加算器２０３は、同図においては１つのみを示しているが、基地局２００においては、上述した送信装置１０のように２つの加算器としてもよい。
【０２９２】
一方、端末３００_０，３００_１，３００_２は、それぞれ、上述した受信部６１に相当する受信部３０１_０，３０１_１，３０１_２と、復号器３０２_０，３０２_１，３０２_２とを有する。ここで、復号器３０２_０は、上述した３つの復号器６２_０，６２_１，６２_２に相当するものであり、復号器３０２_１は、少なくとも上述した２つの復号器６２_１，６２_２に相当するものであり、復号器３０２_２は、少なくとも上述した１つの復号器６２_２に相当するものである。
【０２９３】
このような多元接続システムにおいては、基地局２００によって上述した送信装置１０と同様の処理を行うことにより、３つの情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），ｂ^（２）｝を符号化して送信信号ｇ'に変換し、この送信信号ｇ'を外部へと送信する。
【０２９４】
多元接続システムにおいては、この送信信号ｇ'が、３人のユーザのそれぞれに対応する伝送ロスＬ^（０），Ｌ^（１），Ｌ^（２）を有する通信路を介して伝送されることにより、送信信号ｇ'に対して雑音ｎ^（０），ｎ^（１），ｎ^（２）がそれぞれ加算され、この信号が受信信号ｙ'^（０），ｙ'^（１），ｙ'^（２）として端末３００_０，３００_１，３００_２のそれぞれによって受信される。なお、伝送ロスＬ^（０），Ｌ^（１），Ｌ^（２）は、値が小さいほどロスが大きいことを示すものである。
【０２９５】
そして、多元接続システムにおいては、端末３００_０，３００_１，３００_２のそれぞれによって上述した受信装置６０と同様の処理を行うことにより、３つの情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），ｂ^（２）｝のそれぞれに対する事後確率情報Ｐ（ｂ^（０）｜ｙ），Ｐ（ｂ^（１）｜ｙ），Ｐ（ｂ^（２）｜ｙ）を硬判定した情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），ｂ^（２）｝を得る。
【０２９６】
このとき、端末３００_２は、受信値ｙ^（２）に基づいて少なくとも情報ビット系列ｂ^（２）を復号して得ればよいことから、上述したように、少なくとも上述した１つの復号器６２_２に相当する復号器３０２_２を有していればよい。また、端末３００_１は、受信値ｙ^（１）に基づいて少なくとも情報ビット系列ｂ^（１），ｂ^（２）を復号して得た後、必要な情報ビット系列ｂ^（１）のみを出力することになることから、上述したように、少なくとも上述した２つの復号器６２_１，６２_２に相当する復号器３０２_１を有する必要がある。さらに、端末３００_０は、受信値ｙ^（０）に基づいて情報ビット系列ｂ^（０），ｂ^（１），ｂ^（２）の全てを復号して得た後、必要な情報ビット系列ｂ^（０）のみを出力することになることから、上述したように、上述した３つの復号器６２_０，６２_１，６２_２の全てに相当する復号器３０２_０を有する必要がある。
【０２９７】
このように、多元接続システムは、基地局２００として上述した送信装置１０を適用し、端末３００_０，３００_１，３００_２として上述した受信装置６０を適用することにより、下りリンクを構成することができる。
【０２９８】
なお、多元接続システムにおいては、基地局２００と、各端末３００_０，３００_１，３００_２との間での伝送ロスに差異があることが想定されることから、伝送ロスの大きなユーザに対しては、上述したように、高次の情報ビット系列として割り当てるのが有効である。また、多元接続システムにおいては、伝送ロスの大きなユーザのデータほど相対的に信号対雑音比Ｓ／Ｎが低い値で受信されることから、上述したように、伝送ロスの大きなユーザに対して割り当てた高次の符号に対する定数ａ^（ｌ）として、マージンを多くとるように決定してもよい。同図においては、高次から順に符号化系列ｘ^（２），ｘ^（１），ｘ^（０）が割り当てられているが、これは、対応する伝送ロスＬ^（２），Ｌ^（１），Ｌ^（０）の値の関係が、Ｌ^（２）＜Ｌ^（１）＜Ｌ^（０）となっていることに相当する。
【０２９９】
一方、このような下りリンクに対する多元接続システムにおける上りリンクは、同じく３人のユーザからのデータからなる３つの情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），ｂ^（２）｝を多元接続するものとすると、図２７に示すように構成される。すなわち、多元接続システムは、上述した受信装置６０が適用された３つの端末４００_０，４００_１，４００_２と、情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），ｂ^（２）｝を出力する上述した送信装置１０が適用された基地局５００とを備える。
【０３００】
端末４００_０，４００_１，４００_２は、それぞれ、上述した変換器１１_０，１１_１，１１_２に相当する変換器４０１_０，４０１_１，４０１_２と、上述した乗算器１２_０，１２_１，１２_２に相当する乗算器４０２_０，４０２_１，４０２_２と、上述した送信部１４に相当する送信部４０３_０，４０３_１，４０３_２とを有する。
【０３０１】
一方、基地局５００は、上述した受信部６１に相当する受信部５０１と、上述した３つの復号器６２_０，６２_１，６２_２に相当する復号器５０２とを有する。
【０３０２】
このような多元接続システムにおいては、端末４００_０，４００_１，４００_２のそれぞれによって上述した送信装置１０と同様の処理を行うことにより、各情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），ｂ^（２）｝をそれぞれ符号化して送信信号ｇ'^（０），ｇ'^（１），ｇ'^（２）に変換し、これらの送信信号ｇ'^（０），ｇ'^（１），ｇ'^（２）を外部へと送信する。ここで、定数Ｇ^（０），Ｇ^（１），Ｇ^（２）は、それぞれ、通信路上で発生する３人のユーザのそれぞれに対応する伝送ロスＬ^（０），Ｌ^（１），Ｌ^（２）に基づいて送信パワーが制御され、Ｇ^（０）×Ｌ^（０），Ｇ^（１）×Ｌ^（１），Ｇ^（２）×Ｌ^（２）のそれぞれが上述したように適切な振幅となるように設定される。
【０３０３】
多元接続システムにおいては、これらの送信信号ｇ'^（０），ｇ'^（１），ｇ'^（２）のそれぞれが、３人のユーザのそれぞれに対応する伝送ロスＬ^（０），Ｌ^（１），Ｌ^（２）を有する通信路を介して互いに多重化されて伝送されることにより、互いに多重化された送信信号ｇ'^（０），ｇ'^（１），ｇ'^（２）に対して雑音ｎが加算され、この信号が受信信号ｙ'として基地局５００によって受信される。なお、伝送ロスＬ^（０），Ｌ^（１），Ｌ^（２）は、上述したように、値が小さいほどロスが大きいことを示すものである。
【０３０４】
そして、多元接続システムにおいては、基地局５００によって上述した受信装置６０と同様の処理を行うことにより、３つの情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），ｂ^（２）｝のそれぞれに対する事後確率情報Ｐ（ｂ^（０）｜ｙ），Ｐ（ｂ^（１）｜ｙ），Ｐ（ｂ^（２）｜ｙ）を硬判定した情報ビット系列｛ｂ^（０），ｂ^（１），ｂ^（２）｝を得る。
【０３０５】
このように、多元接続システムは、端末４００_０，４００_１，４００_２として上述した送信装置１０を適用し、基地局５００として上述した受信装置６０を適用することにより、上りリンクを構成することができる。
【０３０６】
なお、多元接続システムにおいては、各端末４００_０，４００_１，４００_２と、基地局５００との間での伝送ロスに差異があることが想定されることから、伝送ロスの小さなユーザに対しては、上述したように、高次の情報ビット系列として割り当てるのが有効である。また、多元接続システムにおいては、伝送ロスの大きなユーザのデータほど相対的に送信パワーに余裕があることから、上述したように、伝送ロスの小さなユーザに対して割り当てた高次の符号に対する定数Ｇ^（ｌ）として、マージンを多くとるように決定してもよい。同図においては、高次から順に符号化系列ｘ^（２），ｘ^（１），ｘ^（０）が割り当てられているが、これは、対応する伝送ロスＬ^（２），Ｌ^（１），Ｌ^（０）の値の関係が、Ｌ^（２）＞Ｌ^（１）＞Ｌ^（０）となっていることに相当する。
【０３０７】
以上説明したように、多元接続システムにおいては、上述したデータ送受信システムにおける各レベルの情報ビット系列ｂ^（ｌ）を多元接続における各端末の情報系列とすることにより、限られたリソースでより多くのユーザを収容することができる。また、多元接続システムにおいては、各ユーザの伝送ロスに応じた適切な多重化を行うことができることから、リソースを有効利用することができる。
【０３０８】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では、移動体通信における基地局と端末との間でデータを送受信する際の多元接続システムについて説明したが、本発明は、いわゆる無線ＬＡＮ（Local Area Network）における制御局又はアクセスポイントと端末との間でデータを送受信する際の多元接続システムといった各種システムにも適用することができる。すなわち、上述した基地局は、移動体通信における基地局のみならず、無線ＬＡＮやその他各種の通信システムにおいて同等の機能を有する装置も含む概念である。
【０３０９】
また、上述した実施の形態では、送信装置における変換器による符号化としてターボ符号を例として説明したが、本発明は、例えばリード・ソロモン符号（Reed-Solomon code）やＢＣＨ符号（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem code）といったいかなる符号でも適用することができる。
【０３１０】
さらに、上述した実施の形態では、送信装置における変換器による符号化としてＢＰＳＫ変調方式を行うものとして説明したが、本発明は、例えば４相位相変調方式（Quadrature Phase Shift Keying；ＱＰＳＫ）といった変調方式でも適用することができる。なお、ＱＰＳＫ変調方式を適用した場合であっても、加算符号化系列ｇにおける信号点は、上述したように、信号対雑音比Ｓ／Ｎに依存して配置され、例えば図２８に示すように、非等間隔に配置される。
【０３１１】
さらにまた、上述した実施の形態では、送信装置における１つの変換器に対して、１系列の情報ビット系列ｂ^（ｌ）が入力されるものとして説明したが、この情報ビット系列ｂ^（ｌ）は、例えば、１系列の２０００ビットの情報ビットではなく、２系列の１０００ビットの情報ビットとして構成されてもよい。すなわち、本発明は、各変換器から出力される各符号化系列ｘ^）ｌ）が全てＭ個の数値からなるものであればよい。
【０３１２】
また、上述した実施の形態では、受信装置における復号器による復号としてＭＡＰ復号を例として説明したが、本発明は、例えばビタビ復号（Viterbi decoding）等も適用することができる。なお、ビタビ復号を適用した場合には、復号器は、尤度を入力することになるが、復号結果としては軟出力の事後確率情報を出力することはない。そのため、この場合、復号器は、復号結果が確率が"１"で正しいものであるとして復号することになる。
【０３１３】
このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【０３１４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかる多元接続システムは、基地局と複数の端末との間で多元接続を行うことによってデータの送受信を行う多元接続システムであって、各ユーザの情報を所定の形式に変換して伝送する下りリンクにおける基地局は、所定のビットからなる第１のユーザの第１の情報ビット系列をＭ個の数値からなる第１の符号化系列に変換する第１の変換手段と、この第１の変換手段によって変換されて得られた第１の符号化系列に対して第１の定数を乗算する第１の乗算手段と、所定のビットからなる第２のユーザの第２の情報ビット系列をＭ個の数値からなる第２の符号化系列に変換する少なくとも１つの第２の変換手段と、この第２の変換手段によって変換されて得られた第２の符号化系列に対して第２の定数を乗算する少なくとも１つの第２の乗算手段と、第１の乗算手段によって乗算されて得られた第１の定数倍符号化系列と、第２の乗算手段によって乗算されて得られた第２の定数倍符号化系列とを要素毎に加算して加算符号化系列を生成する加算手段と、加算符号化系列を送信信号として送信する送信手段とを備え、基地局によって伝送された加算符号化系列に対して所定の雑音が加算された受信信号を受信する端末は、それぞれ、受信信号を入力する受信手段と、この受信手段から供給された受信値に基づいて、第１の情報ビット系列又は第２の情報ビット系列のうち、少なくとも１つの情報ビット系列に対する復号を行い、必要な情報ビット系列を出力する復号手段とを備える。
【０３１５】
したがって、本発明にかかる多元接続システムは、第１の符号化系列に対して第１の乗算手段によって第１の定数が乗算された第１の定数倍符号化系列と、第２の符号化系列に対して第２の乗算手段によって第２の定数が乗算された第２の定数倍符号化系列とを加算手段によって加算して加算符号化系列を生成して基地局から伝送し、この加算符号化系列に対して所定の雑音が加算された受信値に基づいて、第１の情報ビット系列又は第２の情報ビット系列のうち、少なくとも１つの情報ビット系列に対する復号を各端末における復号手段によって行うことにより、符号設計の自由度を格段に向上させた高い性能での符号化を容易に実現し、限られたリソースを有効利用してより多くのユーザを収容することができる。
【０３１６】
また、本発明にかかる多元接続方法は、基地局と複数の端末との間で多元接続を行うことによってデータの送受信を行う多元接続方法であって、各ユーザの情報を所定の形式に変換して伝送する下りリンクにおける基地局によって所定のビットからなる第１のユーザの第１の情報ビット系列をＭ個の数値からなる第１の符号化系列に変換する工程と、基地局によって第１の情報ビット系列を変換して得られた第１の符号化系列に対して第１の定数を乗算する工程と、基地局によって所定のビットからなる第２の情報ビット系列をＭ個の数値からなる第２の符号化系列に変換する少なくとも１つの工程と、基地局によって第２の情報ビット系列を変換して得られた第２の符号化系列に対して第２の定数を乗算する少なくとも１つの工程と、基地局によって第１の符号化系列に対して第１の定数を乗算して得られた第１の定数倍符号化系列と、第２の符号化系列に対して第２の定数を乗算して得られた第２の定数倍符号化系列とを要素毎に加算して加算符号化系列を生成する工程と、基地局によって加算符号化系列を送信信号として送信する工程と、基地局によって伝送された加算符号化系列に対して所定の雑音が加算された受信信号を受信する端末によって受信信号を入力する工程と、端末によって受信された受信値に基づいて、第１の情報ビット系列又は第２の情報ビット系列のうち、少なくとも１つの情報ビット系列に対する復号を行い、必要な情報ビット系列を出力する工程とを備える。
【０３１７】
したがって、本発明にかかる多元接続方法は、第１の符号化系列に対して第１の定数が乗算された第１の定数倍符号化系列と、第２の符号化系列に対して第２の定数が乗算された第２の定数倍符号化系列とを基地局によって加算して加算符号化系列を生成して伝送し、この加算符号化系列に対して所定の雑音が加算された受信値に基づいて、第１の情報ビット系列又は第２の情報ビット系列のうち、少なくとも１つの情報ビット系列に対する復号を各端末によって行うことにより、符号設計の自由度を格段に向上させた高い性能での符号化を容易に実現し、限られたリソースを有効利用してより多くのユーザを収容することが可能となる。
【０３１８】
さらに、本発明にかかる多元接続システムは、基地局と複数の端末との間で多元接続を行うことによってデータの送受信を行う多元接続システムであって、情報を所定の形式に変換して伝送する上りリンクにおける端末は、それぞれ、所定のビットからなる情報ビット系列をＭ個の数値からなる符号化系列に変換する変換手段と、この変換手段によって変換されて得られた符号化系列に対して所定の定数を乗算する乗算手段とを備え、複数の端末のそれぞれによって伝送された定数倍符号化系列が多重化された信号に対して所定の雑音が加算された受信信号を受信する基地局は、受信信号を入力する受信手段と、この受信手段から供給された受信値に基づいて、端末のそれぞれに対応する複数の情報ビット系列のうち、少なくとも１つの情報ビット系列に対する復号を行い、必要な情報ビット系列を出力する復号手段とを備える。
【０３１９】
したがって、本発明にかかる多元接続システムは、符号化系列に対して乗算手段によって所定の定数が乗算された定数倍符号化系列が各端末から伝送され、これらの定数倍符号化系列が多重化された信号に対して所定の雑音が加算された受信値に基づいて、端末のそれぞれに対応する複数の情報ビット系列のうち、少なくとも１つの情報ビット系列に対する復号を基地局における復号手段によって行うことにより、符号設計の自由度を格段に向上させた高い性能での符号化を容易に実現し、限られたリソースを有効利用してより多くのユーザを収容することができる。
【０３２０】
さらにまた、本発明にかかる多元接続方法は、基地局と複数の端末との間で多元接続を行うことによってデータの送受信を行う多元接続方法であって、情報を所定の形式に変換して伝送する上りリンクにおける端末のそれぞれによって所定のビットからなる情報ビット系列をＭ個の数値からなる符号化系列に変換する工程と、端末のそれぞれによって情報ビット系列を変換して得られた符号化系列に対して所定の定数を乗算する工程と、複数の端末のそれぞれによって伝送された定数倍符号化系列が多重化された信号に対して所定の雑音が加算された受信信号を受信する基地局によって受信信号を入力する工程と、基地局によって受信された受信値に基づいて、端末のそれぞれに対応する複数の情報ビット系列のうち、少なくとも１つの情報ビット系列に対する復号を行い、必要な情報ビット系列を出力する工程とを備える。
【０３２１】
したがって、本発明にかかる多元接続方法は、符号化系列に対して所定の定数が乗算された定数倍符号化系列が各端末から伝送され、これらの定数倍符号化系列が多重化された信号に対して所定の雑音が加算された受信値に基づいて、端末のそれぞれに対応する複数の情報ビット系列のうち、少なくとも１つの情報ビット系列に対する復号を基地局によって行うことにより、符号設計の自由度を格段に向上させた高い性能での符号化を容易に実現し、限られたリソースを有効利用してより多くのユーザを収容することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における符号化の定義を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態として示す多元接続システムに適用されるデータ送受信システムにおける送信装置が行う符号化の過程で得られる１つの定数倍符号化系列における信号点の配置を説明する図である。
【図３】同データ送受信システムにおける送信装置が行う符号化の過程で得られる２つの定数倍符号化系列を加算することによって得られる加算符号化系列における信号点の配置を説明する図である。
【図４】同データ送受信システムにおける送信装置が行う符号化の過程で得られる３つの定数倍符号化系列を加算することによって得られる加算符号化系列における信号点の配置を説明する図である。
【図５】通常の４ＡＳＫ変調方式による信号点の配置を説明する図である。
【図６】信号対雑音比を"１２［ｄＢ］"としたときの信号点の配置による情報量を説明する図である。
【図７】信号対雑音比を"１．９６［ｄＢ］"としたときの信号点の配置による情報量を説明する図である。
【図８】図７における情報量が１ビット近傍である領域を拡大した場合の信号点の配置による情報量を説明する図である。
【図９】同データ送受信システムにおける送信装置の現実的な具体的構成を説明するブロック図である。
【図１０】同送信装置が有する変換器の具体的構成を説明するブロック図である。
【図１１】同変換器が有する要素符号化器の具体的構成を説明するブロック図である。
【図１２】本発明における復号を実現する一般的な受信装置の構成を説明するブロック図である。
【図１３】同データ送受信システムにおける受信装置の現実的な具体的構成を説明するブロック図である。
【図１４】通常のターボ復号器の構成を説明するブロック図である。
【図１５】同受信装置が有する復号器の具体的構成を説明するブロック図である。
【図１６】同受信装置が有するチャネル推定部の構成を説明するブロック図であって、情報ビット系列に対する事後確率情報を用いて硬判定値系列を求めるチャネル推定部の構成を説明するブロック図である。
【図１７】同受信装置が有するチャネル推定部の他の構成を説明するブロック図であって、符号化系列に対する事後確率情報を用いて硬判定値系列を求めるチャネル推定部の構成を説明するブロック図である。
【図１８】適応的符号化として、受信側が通信路の状態を同定するデータ送受信システムの概略構成を説明するブロック図である。
【図１９】適応的符号化として、送信側が通信路の状態を同定するデータ送受信システムの概略構成を説明するブロック図であって、符号化のパラメータの変更の予告を事前に行うデータ送受信システムの概略構成を説明するブロック図である。
【図２０】適応的符号化として、送信側が通信路の状態を同定するデータ送受信システムの概略構成を説明するブロック図であって、現時刻の符号化のパラメータを現時刻のデータに含ませて伝送するデータ送受信システムの概略構成を説明するブロック図である。
【図２１】ＡＷＧＮチャネルにおける特性を求めるシミュレーションで用いた符号構成を説明する図である。
【図２２】同シミュレーションで求めたＡＷＧＮチャネルにおける特性を示す特性曲線を説明する図である。
【図２３】フリー・インターリーブド・レイリーチャネルにおける特性を求めるシミュレーションで用いた符号構成を説明する図である。
【図２４】同シミュレーションで求めたフリー・インターリーブド・レイリーチャネルにおける特性を示す特性曲線を説明する図である。
【図２５】レイリーチャネル用の符号化のパラメータを用いてスタティックチャネルにおける特性を予測した結果の符号構成を説明する図である。
【図２６】同多元接続システムにおける下りリンクの構成を説明するブロック図である。
【図２７】同多元接続システムにおける上りリンクの構成を説明するブロック図である。
【図２８】同送信装置における変換器による符号化としてＱＰＳＫ変調方式を適用した場合に得られる加算符号化系列における信号点の配置を説明する図である。
【符号の説明】
１０，１０_１，１０_２ 送信装置、 １１_０，１１_１，１１_２，１１_ｊ，５２_Ｌ−１，５２_Ｌ−２，・・・，５１_１，９２，２０１_０，２０１_１，２０１_２，４０１_０，４０１_１，４０１_２ 変換器、 １２_０，１２_１，１２_２，５３_Ｌ−１，５３_Ｌ−２，・・・，５３_１，２０２_０，２０２_１，２０２_２，４０２_０，４０２_１，４０２_２ 乗算器、 １３_０，１３_１，２０３ 加算器、 １４，２０４，４０３_０，４０３_１，４０３_２ 送信部、 ２１_０，２１_１ 要素符号化器、 ２２，８３，８５ インターリーバ、 ２３，８８ パンクチャ器、 ２４，８９ チャネル・インターリーバ、 ２５ ＢＰＳＫマッピング器、 ５０，６０，６０_１，６０_２ 受信装置、 ５１_Ｌ−１，５１_Ｌ−２，・・・，５１_０，６２_０，６２_１，６２_２，３０２_０，３０２_１，３０２_２，５０２ 復号器、 ５４_Ｌ−１，５４_Ｌ−２，・・・，５４_１ 差分器、 ６１，３０１_０，３０１_１，３０１_２，５０１ 受信部、 ６３_０，６３_１，６３_２ 尤度算出部、８１ チャネル・デインターリーバ、 ８２ デパンクチャ器、 ８４，８６ＭＡＰ復号器、 ８７ デインターリーバ、 ９０，１００ チャネル推定部、 ９１，１０１ 推定器、 ９３，１０３ 相関算出器、 １０２ 符号化系列推定器、 １５０_１，１５０_２ コントローラ、 ２００，５００ 基地局、３００_０，３００_１，３００_２，４００_０，４００_１，４００_２ 端末[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multiple access system and a multiple access method for transmitting and receiving data by performing multiple access between a base station and a plurality of terminals.
[0002]
[Prior art]
In recent years, for example, the field of communication such as mobile communication and deep space communication and the field of broadcasting such as terrestrial or satellite digital broadcasting have been remarkably advanced. Research on coding theory is also actively conducted.
[0003]
As the theoretical limit of the code performance, the Shannon limit given by the so-called Shannon (C. E. Shannon) channel coding theorem is known.
[0004]
Research on code theory is being conducted with the goal of developing codes that exhibit performance close to the Shannon limit. In recent years, encoding methods that exhibit performance close to the Shannon limit include, for example, parallel concatenated convolutional codes (hereinafter referred to as PCCC) called so-called turbo codes and serially concatenated convolutional codes (Serally Concatenated Convolutional Codes). Hereinafter referred to as SCCC).
[0005]
On the other hand, in recent years, active research has been conducted on decoding methods for these codes. Specifically, studies have been made to reduce the symbol error rate by making the decoding output of the inner code in the concatenated code and the output of each iterative decoding operation in the iterative decoding method soft, and it relates to a decoding method suitable for it. There is a lot of research. For example, “Bahl, Cocke, Jelinek and Raviv,“ Optimal decoding of linear codes for minimizing symbol error rate ”, IEEE Trans. Inf can be used to minimize the symbol error rate when decoding a given code such as a convolutional code. Theory, vol. IT-20, pp. 284-287, Mar. 1974 "and the improved version of this BCJR algorithm," Robertson, Villebrun and Hoeher, "A comparison of optimal and sub-optimal MAP decoding algorithms operating in the domain ", IEEE Int. Conf. On Communications, pp. 1009-1013, June 1995", Max-Log-MAP algorithm and Log-MAP algorithm (hereinafter, Max-Log-BCJR). Algorithm and Log-BCJR algorithm). When decoding the above-described PCCC or SCCC, a plurality of decoders that perform Maximum A Posteriori probability (MAP) decoding based on the BCJR algorithm, the Max-Log-BCJR algorithm, or the Log-BCJR algorithm are used. Thus, so-called iterative decoding is performed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When encoding is performed, for example, 8-phase shift keying (hereinafter referred to as 8PSK modulation), 16-phase quadrature amplitude modulation is performed on bit data obtained by encoding. A signal based on a predetermined multi-level modulation scheme such as a scheme (16-Quadrature Amplitude Modulation; hereinafter referred to as 16QAM modulation scheme) or a 64-phase quadrature amplitude modulation scheme (hereinafter referred to as 64QAM modulation scheme). Point mapping is performed.
[0007]
However, in encoding, when signal point mapping based on a predetermined multilevel modulation method is used, the margin for noise of encoded data and the margin for noise calculated by mapping are completely the same. However, transmission characteristics such as bit error rate have been deteriorated.
[0008]
On the other hand, in a communication system such as mobile communication, a plurality of information sequences subjected to predetermined encoding are multiple-accessed and decoded by each base station or terminal. As a multiple access method used in this mobile communication or the like, so-called time division multiple access (TDMA) or so-called frequency division multiple access (FDMA) is used. These multiple access schemes are realized by dividing resources such as time or frequency so as to be orthogonal to each other and assigning different user signals to the respective resources.
[0009]
However, in these multiple access systems, when resources are limited, the number of user signals that can be multiplexed is limited. Therefore, a new multiple access method for overcoming the situation in which the number of mobile communication users is increasing is expected.
[0010]
The present invention has been made in view of such a situation, and is a code that seems to be theoretically optimal in that it can easily realize high-performance encoding in encoding involving a multi-level modulation method or the like. Multi-access system and multi-access method capable of accommodating a large number of users by effectively utilizing limited resources The purpose is to provide.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
A multiple access system according to the present invention that achieves the above-described object is a multiple access system that transmits and receives data by performing multiple access between a base station and a plurality of terminals. A base station in the downlink that converts the data into a format and transmits the first information bit sequence of the first user composed of predetermined bits into a first encoded sequence composed of M numerical values. Means, a first multiplication means for multiplying the first encoded sequence obtained by the conversion by the first conversion means by a first constant, and a second user of the second user comprising predetermined bits. At least one second conversion means for converting two information bit sequences to a second encoded series consisting of M numbers, and a second encoded sequence obtained by conversion by the second conversion means Is multiplied by the second constant At least one second multiplication means, a first constant multiple encoded sequence obtained by multiplication by the first multiplication means, and a second constant multiple obtained by multiplication by the second multiplication means. An adding means for adding an encoded sequence for each element to generate an added encoded sequence; and a transmitting means for transmitting the added encoded sequence as a transmission signal, to the added encoded sequence transmitted by the base station Each of the terminals that receive the reception signal to which the predetermined noise is added receives the first information bit sequence or the second information based on the reception unit that inputs the reception signal and the reception value supplied from the reception unit. Decoding means for decoding at least one information bit sequence out of the information bit sequences and outputting a necessary information bit sequence is provided.
[0012]
Such a multiple access system according to the present invention includes a first constant multiple encoded sequence obtained by multiplying a first encoded sequence by a first constant by a first multiplication unit, and a second encoding. The addition unit adds the second constant multiple encoded sequence obtained by multiplying the sequence by the second constant by the second multiplication unit by the addition unit, generates an addition encoded sequence, and transmits it from the base station. Based on the received value obtained by adding predetermined noise to the encoded sequence, decoding of at least one information bit sequence of the first information bit sequence or the second information bit sequence is performed by a decoding unit in each terminal. Do.
[0013]
In addition, a multiple access method according to the present invention that achieves the above-described object is a multiple access method for transmitting and receiving data by performing multiple access between a base station and a plurality of terminals. Converting the first information bit sequence of the first user consisting of predetermined bits by the base station in the downlink to be converted into a predetermined format and transmitting it to a first encoded sequence consisting of M numbers; A step of multiplying a first encoded sequence obtained by converting the first information bit sequence by the base station by a first constant; and a second information bit sequence comprising predetermined bits by the base station. A second constant for the second encoded sequence obtained by converting the second information bit sequence by the base station, at least one step of converting to a second encoded sequence of M numbers; Less to multiply The first constant multiple encoded sequence obtained by multiplying the first encoded sequence by the base station by the first constant and the second encoded sequence by the base station A step of adding, for each element, a second constant multiple encoded sequence obtained by multiplying the constants of the above, and a step of transmitting the added encoded sequence as a transmission signal by the base station; A step of inputting a received signal by a terminal that receives a received signal obtained by adding a predetermined noise to the addition coded sequence transmitted by the base station, and a first value based on the received value received by the terminal, A step of decoding at least one information bit sequence out of the information bit sequence or the second information bit sequence and outputting a necessary information bit sequence.
[0014]
Such a multiple access method according to the present invention includes a first constant multiple encoded sequence obtained by multiplying a first encoded sequence by a first constant, and a second encoded sequence based on the second constant. The second constant multiple encoded sequence multiplied by the constant is added by the base station to generate and transmit an added encoded sequence, and a received value obtained by adding predetermined noise to the added encoded sequence Based on the above, each terminal decodes at least one information bit sequence of the first information bit sequence or the second information bit sequence.
[0015]
Furthermore, a multiple access system according to the present invention that achieves the above-described object is a multiple access system that transmits and receives data by performing multiple access between a base station and a plurality of terminals, and stores information in a predetermined format. Each of the terminals in the uplink that converts and transmits the information bit sequence into a coded sequence composed of M numerical values and the code obtained by conversion by the conversion unit. Multiplication means for multiplying a predetermined sequence by a predetermined constant, and a received signal obtained by adding a predetermined noise to a signal obtained by multiplexing a constant multiple encoded sequence transmitted by each of a plurality of terminals. The receiving base station receives a received signal and a reception value supplied from the receiving means, and a plurality of information bit sequences corresponding to each of the terminals. Performs decoding for at least one information bit sequence is characterized in that it comprises a decoding means for outputting the necessary information bit sequence.
[0016]
In such a multiple access system according to the present invention, a constant multiple encoded sequence obtained by multiplying an encoded sequence by a predetermined constant by multiplication means is transmitted from each terminal, and these constant multiple encoded sequences are multiplexed. Based on the received value obtained by adding predetermined noise to the received signal, decoding of at least one information bit sequence among a plurality of information bit sequences corresponding to each of the terminals is performed by a decoding unit in the base station.
[0017]
Furthermore, a multiple access method according to the present invention that achieves the above-described object is a multiple access method that performs data transmission / reception by performing multiple access between a base station and a plurality of terminals, wherein information is stored in a predetermined manner. Obtained by converting an information bit sequence composed of predetermined bits into an encoded sequence composed of M numerical values by each terminal in the uplink that is converted into a format and transmitted, and by converting each information bit sequence by each terminal. A received signal obtained by adding a predetermined noise to a signal obtained by multiplexing a constant multiple encoded sequence transmitted by each of a plurality of terminals. Based on the received signal received by the base station and the received value received by the base station, a plurality of information bit sequences corresponding to each of the terminals Performs decoding for at least one information bit sequence is characterized by comprising a step of outputting necessary information bit sequence.
[0018]
In such a multiple access method according to the present invention, a constant multiple encoded sequence obtained by multiplying an encoded sequence by a predetermined constant is transmitted from each terminal, and a signal obtained by multiplexing these constant multiple encoded sequences is transmitted. The base station performs decoding on at least one information bit sequence among a plurality of information bit sequences corresponding to each of the terminals, based on the received value to which predetermined noise is added.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
[0020]
In this embodiment, digital information is encoded by a transmitting device (not shown), and the output is input to a receiving device (not shown) via a noisy communication path, and data transmission and reception applied to a channel model decoded by this receiving device. The system is applied to a multiple access system that transmits and receives data by performing multiple access between a base station such as mobile communication and a plurality of terminals. In this multiple access system, the data transmitting side can construct and transmit a code with a large transmission rate using a code with a small transmission rate, which will be described later. Encoding that changes the concept. On the other hand, in a multiple access system, a data receiving side receives a code encoded by such a transmitting side, and decodes this code with high accuracy and ease.
[0021]
First, prior to the description of the multiple access system, “encoding” in the present invention is defined as follows.
[0022]
That is, the coding described here means so-called channel coding, but is understood in a broad sense and means that a signal is converted to a given channel when certain information exists. . What is most important as a communication path is represented by an Euclidean space to which white Gaussian noise is added. Usually, in the data transmission field, transmission speed [bits / s] and occupied bandwidth are problems. However, since the signal within 1 [s] × 1 [Hz] is described by two real numbers or one complex number according to the sampling theorem, the concept of time and frequency is not used in the encoding described here. There is no need to consider it, and it can be simply replaced with the number of dimensions in the vector space. In other words, the encoding described here means that, as shown in FIG.^NCan be defined as “converted into an encoded sequence of M numerical values as codewords”.
[0023]
Here, using the number N of bits of the logical information to be encoded, that is, the target of conversion, and the number of dimensions M in the vector space of the conversion destination, the transmission rate ( A parameter called Transmission Rate C is defined.
[0024]
[Expression 1]

[0025]
That is, the transmission rate C means the number of bits transmitted per one dimension of the real number. Here, in the code theory, assuming that the number of information bits is “k” and the code length is “n”, the coding rate R is defined as shown in the following equation (2). The transmission rate C is the same as the coding rate R when one code bit is mapped to one real number as in, for example, a binary phase shift keying (hereinafter referred to as BPSK modulation). Will be.
[0026]
[Expression 2]

[0027]
Compared with the coding rate R, the transmission rate C is a parameter that is more meaningful than the coding rate R when considering general coding including so-called coded modulation. As a parameter having a dimension equivalent to the transmission rate C, there is a transmission rate U [bit / s / Hz] per frequency. Here, since two real numbers are transmitted per unit time per 1 [Hz] according to the sampling theorem, the relationship shown in the following equation (3) is established between the transmission rate C and the transmission rate U. To do. Even when the transmission rate C is compared with the transmission rate U, as described above, the concept of time and frequency is unnecessary in encoding, and therefore it can be said that the transmission rate C is a more meaningful parameter than the transmission rate U.
[0028]
[Equation 3]

[0029]
Here, the maximum channel capacity C in C. E. Shannon's channel coding theorem_max[Bit] is expressed by the following equation (4).
[0030]
[Expression 4]

[0031]
The above equation (4) is obtained by adding one additive white gaussian noise (hereinafter referred to as AWGN) to a signal with a signal-to-noise ratio of “S / N”. C_maxThis means that [bit] information can be transmitted without error. Also, the energy of information per bit is usually "E_b[J] ", that is, C per real number_maxWhen transmitting [bit] information, the energy per one real number is C_max・ E_b[J]. Noise power density n₀In the AWGN channel of [J], the energy of noise added per one real number is “n”₀/ 2 [J] ", the maximum channel capacity C_maxIs expressed as shown in the following equation (5) when applied to the limit equation of the channel capacity.
[0032]
[Equation 5]

[0033]
On the other hand, the minimum signal-to-noise ratio E per bit required for transmitting C [bit] information per real number._b/ N₀The value of "ξ"_minThen, the channel capacity C [bit] is expressed by the following equation (6), which is expressed as “ξ_minSolving “is expressed by the following equation (7).
[0034]
[Formula 6]

[0035]
[Expression 7]

[0036]
In the following, a data transmission / reception system including a transmission device that performs encoding defined as described above and a reception device that decodes a code encoded by the transmission device will be described. Note that, in the multiple access system shown as an embodiment of the present invention, as will be described later, the transmission device and the reception device in this data transmission / reception system are applied to a base station or a terminal according to the downlink and the uplink, respectively. And realized.
[0037]
First, a transmission apparatus in the data transmission / reception system will be described. This transmission apparatus uses the above-described code with a small transmission rate to sequentially construct a code with a large transmission rate. Here, first, the basic principle of encoding performed by the transmission apparatus will be described prior to description of a practical specific configuration of the transmission apparatus.
[0038]
L information bit sequences {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, ..., b^(L-1)}, The l-th information bit sequence b^(L)Is an N-bit information bit b as shown in the following equation (8):_n ^(L)(N = 0, 1,..., N−1).
[0039]
[Equation 8]

[0040]
The information bit b represented by the above equation (8)_n ^(L)The real value sequence x shown in the following equation (9) obtained by performing the encoding for mapping each information bit sequence^(L)think of. In the following, the real value series x^(L)The encoded sequence x^(L)Shall be referred to as
[0041]
[Equation 9]

[0042]
Where coded sequence x^(L)Is an M-dimensional real vector consisting of M numbers regardless of the series, and is expressed by the following equation (10).
[0043]
[Expression 10]

[0044]
At this time, the transmission rate C^(L)Is represented by the following equation (11).
[0045]
## EQU11 ##

[0046]
In this encoding, the minimum signal-to-noise power ratio E per bit necessary for setting the transmission error rate to “0” or a value sufficiently close to “0”._b/ N₀The value of "ξ"^(L)In the following, for convenience of explanation, it is assumed that the symbol x has an M-dimensional Gaussian distribution as shown in the following equation (12).
[0047]
[Expression 12]

[0048]
Information bit sequence b⁽⁰⁾The encoding x for⁽⁰⁾= X⁽⁰⁾(B⁽⁰⁾The encoded sequence x obtained by⁽⁰⁾, Noise power density n₀Energy E per bit required for accurate transmission over [J] AWGN channel_b ⁽⁰⁾[J] is the variance of noise per real number “n” as shown in the following equation (13):₀/ 2 "times 2ξ.
[0049]
[Formula 13]

[0050]
At this time, the variance ν of the signal per real number⁽⁰⁾Is calculated as shown in the following equation (14).
[0051]
[Expression 14]

[0052]
Here, the information bit sequence b⁽¹⁾The encoding x for⁽¹⁾= X⁽¹⁾(B⁽¹⁾The encoded sequence x obtained by⁽¹⁾Are added to this transmission system and transmitted accurately. Coded sequence x⁽⁰⁾Is the encoded sequence x⁽¹⁾Is irrelevant and should only be seen as noise, so the encoded sequence x⁽¹⁾Energy per bit required to accurately transmit_b ⁽¹⁾[J] is replaced with the original noise and the code x as shown in the following equation (15).⁽¹⁾For the sum of the energies of^(L)Set to double.
[0053]
[Expression 15]

[0054]
At this time, the variance ν of the signal per real number⁽¹⁾Is calculated as shown in the following equation (16).
[0055]
[Expression 16]

[0056]
Further, as a similar operation, an information bit sequence b⁽²⁾The encoding x for⁽²⁾= X⁽²⁾(B⁽²⁾The encoded sequence x obtained by⁽²⁾Are added to this transmission system and transmitted accurately. Coded sequence x⁽⁰⁾, X⁽¹⁾Is the encoded sequence x⁽²⁾Is irrelevant and should only be visible as noise, so the encoded sequence x⁽²⁾Energy per bit required to accurately transmit_b ⁽²⁾[J] is replaced with the original noise and the code x as shown in the following equation (17).⁽⁰⁾, X⁽¹⁾For the sum of the energies of⁽²⁾Set to double. Also, the variance ν of the signal per one real number at this time⁽²⁾Is calculated as shown in the following equation (18).
[0057]
[Expression 17]

[0058]
[Expression 18]

[0059]
Thereafter, the same operation is performed for the information bit sequence b.^(L-1)To the encoded sequence x^(L-1)Energy per bit required to accurately transmit_b ^(L-1)[J] is as shown in the following equation (19), and the variance ν of the signal per one real number at this time^(L-1)Is calculated as shown in the following equation (20).
[0060]
[Equation 19]

[0061]
[Expression 20]

[0062]
The above operation is regarded as one transmission system, and the average amplitude for each information bit sequence is expressed as “a^(I)", The information bit sequence {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, ..., b^(L-1)} Is expressed by the following equations (21) and (22).
[0063]
[Expression 21]

[0064]
[Expression 22]

[0065]
In the following, the encoded sequence x^(L)Is a constant a^(L)The multiplied sequence is referred to as a constant multiple encoded sequence, and the encoded sequence g (b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, ..., b^(L-1)) Shall be referred to as an additive coded sequence. Note that this addition coded sequence g (b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, ..., b^(L-1)) May be a complex value series obtained by combining two numerical series.
[0066]
Based on such a principle, the transmission apparatus inputs a plurality of information bit sequences {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, ..., b^(L-1)}, The conversion process including encoding and / or modulation is performed, and the addition encoded sequence g (b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, ..., b^(L-1)) And transmit to the communication path. In other words, the transmission apparatus inputs a plurality of information bit sequences {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, ..., b^(L-1)} Is subjected to a predetermined conversion process, and the resulting encoded sequence {x⁽⁰⁾, X⁽¹⁾, ..., x^(L-1)} For each of the constants {a⁽⁰⁾, A⁽¹⁾, ..., a^(L-1)}, And the resulting constant multiple encoded sequence is added element by element to obtain an added encoded sequence g (b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, ..., b^(L-1)) Is generated.
[0067]
At this time, the transmitting apparatus basically has an arbitrary encoded sequence x as shown in the above equation (22).^(L)A constant to multiply^(L)And noise and a constant multiple coded sequence a added before that⁽⁰⁾x⁽⁰⁾, A⁽¹⁾x⁽¹⁾, ..., a^(L-1)x^(L-1)Through the channel to which the sum of the sequence and the sequence having the same statistical property is added.^(L)Is transmitted correctly, ie, the information bit sequence b^(L)Is set so that the bit error rate is sufficiently small. Here, the constant multiple coded sequence a^(L)x^(L)The statistical properties possessed by the graph indicate dispersion, probability density function, power spectrum shape, and the like.
[0068]
Specifically, the constant a⁽⁰⁾Is encoded sequence x via a channel to which noise is added.⁽⁰⁾Information bit sequence b⁽⁰⁾The bit error rate is set to be sufficiently small. The constant a⁽¹⁾Is the noise and the constant multiple encoded sequence a⁽⁰⁾x⁽⁰⁾Encoded sequence x through a communication channel to which the sum of sequences having the same statistical properties is added⁽¹⁾Information bit sequence b⁽¹⁾The bit error rate is set to be sufficiently small. Furthermore, the constant a⁽²⁾Is the noise and the constant multiple encoded sequence a⁽⁰⁾x⁽⁰⁾, A⁽¹⁾x⁽¹⁾Encoded sequence x through a communication channel to which the sum of sequences having the same statistical properties is added⁽²⁾Information bit sequence b⁽²⁾The bit error rate is set to be sufficiently small.
[0069]
Here, the information bit sequence b^(L)The criterion of whether or not the bit error rate with respect to is sufficiently small may be obtained by theoretical consideration or may be obtained by simulation. As a sufficiently small bit error rate, it is appropriate that the bit error rate is finally lower than the bit error rate necessary for the system.^-5"Degree is desirable.
[0070]
In this way, the transmission apparatus can receive each information bit sequence b.^(L)Constant a while giving equal weight to^(L)Can be set.
[0071]
In addition, the transmission device changes the margin for noise for each code to determine a constant a^(L)May be set.
[0072]
In other words, the transmission apparatus transmits an arbitrary encoded sequence x^(L)A constant to multiply^(L)As compared to the expected noise G^(L)[DB] loud noise and constant multiple coded sequence a added before that⁽⁰⁾x⁽⁰⁾, A⁽¹⁾x⁽¹⁾, ..., a^(L-1)x^(L-1)Through the channel to which the sum of the sequence and the sequence having the same statistical property is added.^(L)Is transmitted correctly, ie, the information bit sequence b^(L)Is set so that the bit error rate is sufficiently small.
[0073]
Specifically, the constant a⁽⁰⁾As described above, the encoded sequence x is transmitted via a communication channel to which noise is added.⁽⁰⁾Information bit sequence b⁽⁰⁾The bit error rate is set to be sufficiently small. The constant a⁽¹⁾Is G compared to the expected noise.⁽¹⁾[DB] large noise and constant multiple coded sequence a⁽⁰⁾x⁽⁰⁾Encoded sequence x through a communication channel to which the sum of sequences having the same statistical properties is added⁽¹⁾Information bit sequence b⁽¹⁾The bit error rate is set to be sufficiently small. Furthermore, the constant a⁽²⁾Is G compared to the expected noise.⁽¹⁾[DB] large noise and constant multiple coded sequence a⁽⁰⁾x⁽⁰⁾, A⁽¹⁾x⁽¹⁾Encoded sequence x through a communication channel to which the sum of sequences having the same statistical properties is added⁽²⁾Information bit sequence b⁽²⁾The bit error rate is set to be sufficiently small.
[0074]
In this way, the transmission apparatus can receive each information bit sequence b.^(L)Constant a while giving different weights to^(L)Can be set easily. As will be described later, this setting method uses each information bit sequence b.^(L)This is effective when the importance of the information is different, and the important information bit sequence b^(L)The larger constant a^(L)Will be set.
[0075]
Note that, even when the transmission apparatus performs transmission through a fluctuating communication path such as a Rayleigh fading channel, the constant a is obtained by the same operation as the above-described method.^(L)Can be set. Information bit sequence b^(L)The criterion for whether or not the bit error rate is sufficiently small is that the energy E required to achieve the desired bit error rate._bSince [J] changes depending on the state of the communication channel, it can be determined by consideration or simulation using an assumed channel model. Further, as will be described later, the transmission apparatus adaptively responds to a change in the state of the communication path, and a constant a^(L)Can also be set.
[0076]
In any case, the transmitting device is responsible for the energy E that achieves the desired bit error rate._bInformation bit sequence b in [J]^(L)A constant a^(L)The encoded sequence x^(L)Multiply
[0077]
Here, the signal point arrangement of the addition encoded sequence g obtained by encoding by such a transmission apparatus will be considered. Here, for convenience of explanation, the coded sequence x^(L), Signal point mapping based on the BPSK modulation scheme is performed regardless of the sequence.
[0078]
Coded sequence x⁽⁰⁾Since the BPSK modulation method is applied, signal points are arranged at “1” and “−1” on the I axis in the so-called IQ plane. Therefore, the constant multiple encoded sequence a⁽⁰⁾x⁽⁰⁾"A" on the I-axis as indicated by the black circle in FIG.⁽⁰⁾","-A⁽⁰⁾"A signal point is placed on. Here," a⁽⁰⁾It goes without saying that the absolute value of “is different depending on the series.
[0079]
Therefore, a constant multiple coded sequence a obtained by applying such a BPSK modulation method.⁽⁰⁾x⁽⁰⁾, A⁽¹⁾x⁽¹⁾Addition coded sequence a obtained by adding⁽⁰⁾x⁽⁰⁾+ A⁽¹⁾x⁽¹⁾As shown by the black circles in FIG.²= Similar to an amplitude modulation method (Amplitude Shift Keying; hereinafter referred to as an ASK modulation method) in which four signal points are arranged on the I axis. Similarly, a constant multiple encoded sequence a⁽⁰⁾x⁽⁰⁾, A⁽¹⁾x⁽¹⁾, A⁽²⁾x⁽²⁾Addition coded sequence a obtained by adding⁽⁰⁾x⁽⁰⁾+ A⁽¹⁾x⁽¹⁾+ A⁽²⁾x⁽²⁾As shown by the black circles in FIG.³= Similar to the ASK modulation method in which 8 signal points are arranged on the I axis. Finally, the constant multiple encoded sequence a⁽⁰⁾x⁽⁰⁾, A⁽¹⁾x⁽¹⁾, A⁽²⁾x⁽²⁾, ..., a^(L-1)x^(L-1)The addition coded sequence g (= a⁽⁰⁾x⁽⁰⁾+ A⁽¹⁾x⁽¹⁾+ A⁽²⁾x⁽²⁾+ ... + a^(L-1)x^(L-1)) Signal point arrangement is 2^LThis is similar to the ASK modulation method in which signal points are arranged on the I axis.
[0080]
Here, in the normal ASK modulation method, signal points are arranged at equal intervals as shown in FIG. 5 in the case of the 4ASK modulation method. However, in the encoding proposed here, as described above, the energy E that achieves the desired bit error rate._bInformation bit sequence b in [J]^(L)Constant a so that is transmitted^(L)When the signal points are arranged based on this, the signal points in the addition coded sequence g are not necessarily equally spaced, but rather are unequal as shown in FIGS. It becomes an interval. This correctness will be described by taking the 4ASK modulation method as an example.
[0081]
In order to find out the necessity of arranging the signal points at equal intervals, each signal point in the 4ASK modulation system is given as shown in the following equation (23), and the amount of information is obtained by changing x. Here, the variance is set to “1”.
[0082]
[Expression 23]

[0083]
The information amount H [bit] of the signal to be transmitted is x! When = 1, it is expressed by the following equation (24) without changing x and becomes 2 bits.
[0084]
[Expression 24]

[0085]
On the other hand, the communication channel has a noise power density n₀Information amount I received on the receiving side is expressed by the following equation (25), where the reception value is “y”. Note that “p (y | x” in the following equation (25)_i) "Is expressed by the following equation (26).
[0086]
[Expression 25]

[0087]
[Equation 26]

[0088]
When the information amount with respect to the arrangement of x when the signal-to-noise ratio S / N is “12 [dB]” is calculated, as shown in FIG. 6, it is represented by a curve having two local maximum values. As is apparent from the figure, the amount of information becomes maximum when x = 1.34 and 0.45, and is in the vicinity of 2 bits. This state corresponds to the case of a normal 4ASK modulation method in which signal points shown in the following equation (27) are equally spaced. This shows the validity that the signal points are arranged at equal intervals. As can be seen from the figure, when x = 1.0, the amount of information is the same as in the BPSK modulation method, and one bit or more cannot be transmitted.
[0089]
[Expression 27]

[0090]
Subsequently, the signal-to-noise ratio S / N is lowered from this state, and the signal-to-noise ratio S / N at which the maximum information amount is 1 bit is obtained. That is, the state where the above-described transmission rate C is “1.0” is obtained. When the signal-to-noise ratio S / N is set to “1.96 [dB]”, the information amount with respect to the arrangement of x gradually changes in the vicinity of 1 bit with respect to the change of x, as shown in FIG. It becomes. When an area in which the amount of information is in the vicinity of 1 bit is enlarged, it is represented by a curve having two local maximum values as shown in FIG. As can be seen from the figure, the amount of information is maximized when x = 1.4, 0.2, and the signal point arrangement that maximizes the amount of information is unequal as shown in the following equation (28). It turns out that it is a thing of an interval.
[0091]
[Expression 28]

[0092]
These facts show that the optimal signal point arrangement is determined depending on the signal-to-noise ratio S / N. That is, in the encoding proposed here, energy E that realizes a desired bit error rate is obtained._bInformation bit sequence b in [J]^(L)Constant a so that is transmitted^(L)When setting is performed, characteristics are improved by performing mapping in which the signal points are arranged at non-uniform intervals without being limited to the existing mapping method in which the signal points are arranged at equal intervals. In addition, when the signal-to-noise ratio S / N was extremely reduced, it was confirmed that the signal point arrangement is in a state that can be said to be a 3ASK modulation method as shown in the following equation (29).
[0093]
[Expression 29]

[0094]
In this way, the transmitting device can achieve energy E that achieves the desired bit error rate._bInformation bit sequence b in [J]^(L)A constant a^(L)The encoded sequence x^(L)Obtained by multiplying by and the resulting constant multiple coded sequence a^(L)x^(L)Is added to generate an addition coded sequence g in which signal points are arranged at non-equal intervals. Of course, the transmission apparatus may generate an addition coded sequence g in which signal points are arranged at equal intervals, which is determined depending on the signal-to-noise ratio S / N as described above.
[0095]
Here, L information bit sequences {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, ..., b^(L-1)} Is assumed to be “C ′”, the transmission rate C ′ is expressed by the following equation (30).
[0096]
[30]

[0097]
And the information bit sequence {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, ..., b^(L-1)} Is the average energy of information per bit_{b ・ ave}[J] ", this energy E_{b ・ ave}[J] is represented by the following formula (31).
[0098]
[31]

[0099]
At this time, the minimum signal-to-noise power ratio E per bit necessary for setting the error rate to “0”._{b ・ ave}/ N₀The value of "ξ"_ave'"Means that this ξ_ave'Is represented by the following equation (32).
[0100]
[Expression 32]

[0101]
Here, L encoded sequences {x⁽⁰⁾, X⁽¹⁾, ..., x^(L-1)} Satisfies the Shannon limit equation represented by the following equation (33).
[0102]
[Expression 33]

[0103]
Therefore, when the above equation (33) is substituted into the above equation (32), the following equation (34) is obtained.
[0104]
[Expression 34]

[0105]
This is because L encoded sequences {x⁽⁰⁾, X⁽¹⁾, ..., x^(L-1)} Satisfies the Shannon limit equation, the code finally generated by the transmission device also satisfies the Shannon limit equation.
[0106]
In this way, the transmission apparatus can generate a code that satisfies Shannon's limit equation.
[0107]
In the following, a practical specific configuration of a transmission apparatus that performs such encoding will be described in detail. Note that, here, for convenience of explanation, the transmission apparatus has three information bit sequences {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, B⁽²⁾} Shall be entered.
[0108]
For example, as shown in FIG.^(I)To enter the encoded sequence x^(I)Three converters 11 to convert to₀, 11₁, 11₂And these converters 11₀, 11₁, 11₂Encoded sequence x obtained by conversion by each of^(I)A constant a^(I)3 multipliers 12 for multiplying₀, 12₁, 12₂And multiplier 12₀The constant multiple encoded sequence a obtained by multiplication by⁽⁰⁾x⁽⁰⁾And multiplier 12₁The constant multiple encoded sequence a obtained by multiplication by⁽¹⁾x⁽¹⁾Is added for each element 13₀And this adder 13₀Addition coded sequence a obtained by adding⁽⁰⁾x⁽⁰⁾+ A⁽¹⁾x⁽¹⁾And multiplier 12₂The constant multiple encoded sequence a obtained by multiplication by⁽²⁾x⁽²⁾Is added for each element 13₁And this adder 13₁The addition coded sequence g (= a⁽⁰⁾x⁽⁰⁾+ A⁽¹⁾x⁽¹⁾+ A⁽²⁾x⁽²⁾) To the outside.
[0109]
Note that the input information bit sequence {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, B⁽²⁾} May be information of three channels independent from each other, or may be one information bit sequence divided into three. These information bit sequences {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, B⁽²⁾} May be the same number of bits or different numbers of bits.₀, N₁, N₂And
[0110]
Converter 11₀, 11₁, 11₂, Which are not shown here, each have a predetermined encoder and modulator, and input N₀, N₁, N₂Information bit sequence b consisting of bits⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, B⁽²⁾Is converted to a signal in Euclidean space consisting of “1” and “−1”. Converter 11₀, 11₁, 11₂Each may perform any encoding and modulation as the conversion process, in other words, the information bit sequence b.⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, B⁽²⁾May be modulated without encoding. In any case, the converter 11₀, 11₁, 11₂Are respectively N₀, N₁, N₂Information bit sequence b consisting of bits⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, B⁽²⁾Is converted into an encoded sequence consisting of M numbers.
[0111]
Such a converter 11₀, 11₁, 11₂For example, as shown in FIG. 10, a parallel concatenated convolutional code (hereinafter referred to as PCCC) called a so-called turbo code and a BPSK modulation method may be considered.
[0112]
This converter 11_jAs shown in the figure, for example, two element encoders 21 that perform a convolution operation are used.₀, 21₁An interleaver 22 that rearranges the order of the input data, a puncture unit 23 that thins out the input data as appropriate, a channel interleaver 24 for the channel that rearranges the order of the input data, and a BPSK modulation scheme. A BPSK mapper 25 that performs signal point mapping.
[0113]
Element encoder 21₀, 21₁Is configured to perform a recursive convolution operation, for example. Element encoder 21₀, 21₁May be the same as or different from each other. Element encoder 21₀, 21₁As shown in FIG. 11, for example, two exclusive OR circuits 31₀, 31₁And two shift registers 32₀, 32₁An element encoder 21 having_jCan be considered.
[0114]
This element encoder 21_jIn the exclusive OR circuit 31₀Is an information bit sequence b delayed by the same time as the processing time required by the interleaver 22.^(I)Information bits b constituting_n ^(I)Alternatively, the interleave data supplied from the interleaver 22 and the shift register 32₀, 32₁Exclusive OR operation using the data supplied from, and the operation result is output to the exclusive OR circuit 31.₁And shift register 32₀To supply.
[0115]
Also, the exclusive OR circuit 31₁Is the exclusive OR circuit 31.₀And data supplied from the shift register 32₁Is used to perform an exclusive OR operation, and the operation result is output to the outside as output data.
[0116]
Further, the shift register 32₀The exclusive OR circuit 31 converts the held 1-bit data.₀And shift register 32₁Continue to supply. Then, the shift register 32₀Synchronizes with the clock, and the exclusive OR circuit 31₀1-bit data supplied from is newly held, and this data is stored in the exclusive OR circuit 31.₀And shift register 32₁New supply.
[0117]
Furthermore, the shift register 32₁The exclusive OR circuit 31 converts the held 1-bit data.₀And exclusive OR circuit 31₁Continue to supply. Then, the shift register 32₁Synchronizes with the clock and shift register 32₀1-bit data supplied from is newly held, and this data is stored in the exclusive OR circuit 31.₀And exclusive OR circuit 31₁New supply.
[0118]
Such an element encoder 21_jAn element encoder 21 consisting of₀Is the information bit sequence b_n ^(I)Each information bit b_n ^(I)Is subjected to a convolution operation, and the operation result is output as 1-bit output data Da to the subsequent puncture unit 23. Also, the element encoder 21₁Also, the element encoder 21₀Similarly, when the interleave data Db supplied from the interleaver 22 is input, a convolution operation is performed on each bit data, and the operation result is output to the subsequent puncture unit 23 as 1-bit output data Dc.
[0119]
The interleaver 22 uses the information bit sequence b^(I)And this information bit sequence b^(I)Information bits b constituting_n ^(I)Are rearranged based on replacement position information stored in advance, and interleaved data Db is generated. The interleaver 22 converts the generated interleave data Db into an element encoder 21.₁To supply.
[0120]
The puncture unit 23 includes an element encoder 21.₀, 21₁The two series of output data Da and Dc supplied from is selectively thinned based on a predetermined rule, and is supplied to the channel interleaver 24 as puncture data Dd with a reduced number of bits.
[0121]
The channel interleaver 24 includes an element encoder 21.₁The information bit sequence b delayed by the same time as the processing time required by the interleaver 22 and the puncture unit 23^(I)And the puncture data Dd supplied from the puncture device 23, and these information bit sequences b^(I)Information bits b constituting_n ^(I)And the order of each bit data constituting the puncture data Dd is rearranged based on the pre-stored replacement position information to generate M-bit interleaved data De. The channel interleaver 24 supplies the generated interleave data De to the BPSK mapper 25. The channel interleaver 24 is not necessarily required, and is provided mainly for the purpose of improving characteristics by dispersing errors that occur in bursts, for example.
[0122]
The BPSK mapper 25 maps the interleave data De supplied from the channel interleaver 24 to transmission symbols of the BPSK modulation method in synchronization with the clock. The mapper 25 converts the generated transmission symbol into the encoded sequence x.^(I)Output to the outside.
[0123]
Such a converter 11_jIs the information bit sequence b^(I)This information bit sequence b^(I)Is supplied to the channel interleaver 24 as tissue component data, and the element encoder 21₀Information bit sequence b by^(I)The output data Da obtained as a result of the convolution operation of the₁The output data Dc obtained as a result of the convolution operation of the interleaved data Db is punctured and supplied to the channel interleaver 24. And the converter 11_jThe interleaved data De supplied from the channel interleaver 24 is mapped to transmission symbols of the BPSK modulation scheme, and the encoded sequence x^(I)Output to the outside.
[0124]
In the following, for convenience of explanation, the converter 11₀, 11₁, 11₂Are the same, and the converter 11 shown in FIG._jIt is assumed that
[0125]
That is, such a converter 11_jConverter consisting of₀N entered₀Information bit sequence b consisting of bits⁽⁰⁾Is an encoded sequence x consisting of M numerical values obtained by transforming to be arranged in an M-dimensional real vector space⁽⁰⁾Multiplier 12₀To supply. Moreover, the converter 11_jConverter consisting of₁N entered₁Information bit sequence b consisting of bits⁽¹⁾Is an encoded sequence x consisting of M numerical values obtained by transforming so as to be arranged in an M-dimensional real vector space⁽¹⁾Multiplier 12₁To supply. Furthermore, the converter 11_jConverter consisting of₂N entered₂Information bit sequence b consisting of bits⁽²⁾Is an encoded sequence x consisting of M numerical values obtained by transforming to be arranged in an M-dimensional real vector space⁽²⁾Multiplier 12₂To supply.
[0126]
Multiplier 12₀Is the converter 11₀Coded sequence x supplied from⁽⁰⁾For the constant a set based on the above-described method⁽⁰⁾Multiply Multiplier 12₀Is a constant multiple encoded sequence a obtained by multiplication⁽⁰⁾x⁽⁰⁾Adder 13₀To supply.
[0127]
Multiplier 12₁Is the multiplier 12₀Similarly to the converter 11₁Coded sequence x supplied from⁽¹⁾For the constant a set based on the above-described method⁽¹⁾Multiply Multiplier 12₁Is a constant multiple encoded sequence a obtained by multiplication⁽¹⁾x⁽¹⁾Adder 13₀To supply.
[0128]
Multiplier 12₂Is the multiplier 12₀, 12₁Similarly to the converter 11₂Coded sequence x supplied from⁽²⁾For the constant a set based on the above-described method⁽²⁾Multiply Multiplier 12₂Is a constant multiple encoded sequence a obtained by multiplication⁽²⁾x⁽²⁾Adder 13₁To supply.
[0129]
Adder 13₀Is the multiplier 12₀A constant-encoded sequence a supplied from⁽⁰⁾x⁽⁰⁾And multiplier 12₁A constant-encoded sequence a supplied from⁽¹⁾x⁽¹⁾And Euclidean addition for each element. Adder 13₀Is an addition coded sequence a obtained by addition.⁽⁰⁾x⁽⁰⁾+ A⁽¹⁾x⁽¹⁾Adder 13₁To supply.
[0130]
Adder 13₁Is the adder 13₀Addition coded sequence a supplied from⁽⁰⁾x⁽⁰⁾+ A⁽¹⁾x⁽¹⁾And multiplier 12₂A constant-encoded sequence a supplied from⁽²⁾x⁽²⁾And Euclidean addition for each element. Adder 13₁Is the final addition coded sequence g (= a⁽⁰⁾x⁽⁰⁾+ A⁽¹⁾x⁽¹⁾+ A⁽²⁾x⁽²⁾) To the transmitter 14.
[0131]
The transmission unit 14 is an interface that transmits data to the outside. The transmission unit 14 includes an adder 13₁Is transmitted to the outside as a transmission signal g ′.
[0132]
Such a transmission apparatus 10 has three information bit sequences {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, B⁽²⁾}, These information bit sequences {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, B⁽²⁾} Is subjected to predetermined encoding, and energy E for realizing a desired bit error rate_b[J] represents an information bit sequence {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, B⁽²⁾} For each transmission, the resulting encoded sequence {x⁽⁰⁾, X⁽¹⁾, X⁽²⁾} For constant {a⁽⁰⁾, A⁽¹⁾, A⁽²⁾}. The transmitting apparatus 10 then obtains the obtained constant multiple encoded sequence {a⁽⁰⁾x⁽⁰⁾, A⁽¹⁾x⁽¹⁾, A⁽²⁾x⁽²⁾} Is added to generate an addition encoded sequence g. The transmission signal composed of the addition coded sequence g obtained by the transmission device 10 is added with noise n when transmitted through the communication path, and reaches a reception device described later.
[0133]
Next, a receiving apparatus in the data transmission / reception system will be described. As shown in the following equation (35), the receiving apparatus receives a reception value y obtained by adding noise n to a transmission signal composed of the addition coded sequence g transmitted by the transmitting apparatus.^(L)And at least one information bit sequence b^(L)Can be decrypted. In particular, the receiving device receives the received value y^(L)Is received, the information bit sequence b encoded by the transmission device^(L)Among them, at least the largest information bit energy E added last_bThe highest-order information bit sequence b that is a sequence transmitted in^(L-1)Can be decrypted.
[0134]
[Expression 35]

[0135]
This receiving apparatus can generally be realized according to the configuration shown in FIG. That is, the receiving apparatus 50 shown in the figure includes L decoders 51 corresponding to the converters in the transmitting apparatus described above._L-1, 51_L-2, ..., 51₀And L−1 converters 52 that are the same as each converter in the transmission apparatus described above._L-1, 52_L-2, ..., 51₁And L−1 multipliers 53 that are the same as the multipliers in the transmission apparatus described above._L-1, 53_L-2, ..., 53₁And L-1 differentiators 54_L-1, 54_L-2, ..., 54₁Are provided.
[0136]
The receiving device 50 first starts with the information bit sequence b.^(L-1)Decrypt for. Information bit energy E_b ^(L-1)As described above, the noise n and the code x⁽⁰⁾To sign x^(L-2)Therefore, the receiving apparatus 50 can decode the error rate with a value sufficiently close to “0” or “0”. The receiving device 50 receives the received value y input via a receiving unit (not shown).^(L)Using the decoder 51_L-1By the information bit sequence b^(L-1)Is correctly decoded, the information bit sequence b obtained as a result of decoding^{(L-1 )}The converter 52_L-1The resulting encoded sequence x^(L-1)For multiplier 53_L-1By the constant a^(L-1)Multiply The receiving device 50 includes a multiplier 53._L-1A constant-encoded sequence a output from^(L-1)x^(L-1)Received value y^(L)To subtractor 54_L-1The difference for each element. As a result, the receiving device 50 transmits the information bit sequence b by the transmitting device as shown in the following equation (36).^(L-2)Information y equivalent to the received value when the code obtained by encoding up to is received^(L-1)Can be obtained.
[0137]
[Expression 36]

[0138]
Similarly, the receiving device 50 receives information y^(L-1)Using the decoder 51_L-2By the information bit sequence b^(L-2)Is correctly decoded, the information bit sequence b obtained as a result of decoding^(L-2)The converter 52_L-2The resulting encoded sequence x^(L-2)For multiplier 53_L-2By the constant a^(L-2)Multiply The receiving device 50 includes a multiplier 53._L-2A constant-encoded sequence a output from^(L-2)x^(L-2)The information y^(L-1)To subtractor 54_L-2The difference for each element. As a result, the receiving device 50 receives the information bit sequence b.^(L-2)And the information bit sequence b can be decoded by the transmitter as shown in the following equation (37).^(L-3)Information y equivalent to the received value when the code obtained by encoding up to is received^(L-2)Can be obtained.
[0139]
[Expression 37]

[0140]
Then, the receiving device 50 sequentially repeats the same operation to sequentially information bit sequence b.^(L)For the last information bit sequence b⁰⁾As shown in the following equation (38), the information bit sequence b is transmitted by the transmitter.⁽⁰⁾Information y equivalent to the received value when the code obtained by encoding up to is received⁽¹⁾And the information bit sequence b⁰⁾Can be decoded.
[0141]
[Formula 38]

[0142]
In this way, the receiving device 50 receives the received value y^(L)Is entered, the highest information bit sequence b^(L-1)And the information bit sequence b^(L-1)And the resulting encoded sequence x^(L-1)A constant a^(L-1)And the received value y^(L)To constant multiple encoded sequence a^(L-1)x^(L-1)Is subtracted from the information bit sequence b of the next order^(L-2)Can be decoded. The receiving device 50 performs such an operation on the last information bit sequence b.⁽⁰⁾All information bit sequences {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, ..., b^(L-1)} Can be decoded.
[0143]
In addition, the receiving device 50 transmits all information bit sequences {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, ..., b^(L-1)} At least the highest order information bit sequence b^(L-1)Information bit sequence b from the highest order to a predetermined order such that only decoding is performed on^(L)Only decoding may be performed.
[0144]
This is effective, for example, when an application is assumed in which image data having various resolutions is encoded and transmitted by a transmission device and decoded and displayed by a reception device 50. That is, the transmission apparatus prepares image data having the same content and having a plurality of resolutions, and each of the plurality of image data is converted into a plurality of information bit sequences b.^(L)Is encoded as At this time, the transmission apparatus converts the image data having the highest resolution into the information bit sequence b having the lowest order.⁽⁰⁾And sequentially encoded in the order of decreasing resolution. In other words, the transmission device assumes that image data with lower resolution has a higher importance and transmits the image data with a larger amplitude.
[0145]
In response to this, the receiving device 50 receives the received value y.^(L)Is input, the information bit sequence b^(L)Information bit sequence b representing image data corresponding to the resolution of the display of the receiving apparatus 50^(L)When decoding for is completed, lower order information bit sequence b^(L)The process is terminated without performing decoding on. As a result, the receiving device 50 can selectively decode and display only the image data that can be displayed by the receiving device 50.
[0146]
In this way, the receiving device 50 transmits all information bit sequences {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, ..., b^(L-1)}, A high-order information bit sequence b having a high degree of importance is not performed.^(L-1)It is also possible to perform decryption only for.
[0147]
By the way, a code that satisfies the Shannon limit is a signal-to-noise power ratio E_b/ N₀This signal-to-noise power ratio E_b/ N₀It is known that a sudden error occurs when the value is below. Here, the signal-to-noise power ratio E required for the entire code_b/ N₀When the transmission is performed via a communication path that is slightly below the maximum, the receiving apparatus receives the highest-order information bit sequence b that is the first decoding.^(L-1)Causes a devastating error in decoding, and lower order information bit sequence b^(L-2), ..., information bit sequence b⁽⁰⁾Cannot be decoded at all. On the other hand, the signal-to-noise power ratio E required for the entire code_b/ N₀If the transmission is performed via a communication channel that exceeds a little, the receiving apparatus will receive all the information bit sequences b.^(L)In contrast, decoding can be performed with the error rate set to “0”.
[0148]
However, in the existing actual code, it is not possible to obtain such a rapid characteristic. However, even in such a case, if the original code can perform so-called Maximum A Posteriori probability (hereinafter referred to as MAP) decoding or decoding equivalent thereto, some errors remain. Therefore, it is possible to perform decoding on an actual code.
[0149]
In view of this, in the data transmission / reception system, a realistic receiving apparatus using MAP decoding is proposed.
[0150]
In MAP decoding, a posteriori probability information of information bits estimated from a received value is obtained by using a likelihood (likelihood) of a received value for a transmission signal candidate. The transmission system in the data transmission / reception system is expressed by the following equation (39). In MAP decoding, an information bit sequence b^(I)When decoding for the information bit sequence b^(I)Is a conditional probability P (y shown in the following equation (40)^(L)| B^(I)).
[0151]
[39]

[0152]
[Formula 40]

[0153]
Here, “Σ” in the above equation (40) means all information bit sequences b in all l stages except the i-th stage.^(L)Is an operator indicating that a sum is taken with respect to the candidates. In addition, “P (b^(J)) "Is an information bit sequence b^(J)Is the probability of occurrence. Note that at the stage of starting decoding, since it is unknown which code is received, the probability P (b^(J)) Is expressed by the following equation (41).
[0154]
[Expression 41]

[0155]
In the receiving apparatus, the posterior probability information obtained by performing the MAP decoding by decoding from the higher-order code can be used for calculating the likelihood of the next decoding. For this reason, in the receiving apparatus, even if some obscure errors remain in the decoding result, it is possible to perform decoding in consideration of the decoding at the next stage. At this time, in the receiving apparatus, the adverse effect due to the preceding stage decoding is inherited at the time of the next stage decoding, but since the deterioration of characteristics is moderate, it does not have a devastating effect.
[0156]
When the likelihood of the entire series shown in the above equation (40) is decomposed into likelihoods for each element in the M dimension, the likelihood is expressed by the following equation (42).
[0157]
[Expression 42]

[0158]
Here, “P (x” in the above equation (42)_k ^(L)) "Is an information bit sequence b^(J)The kth element of the M-dimensional vector of codewords for is "x_k ^(L)“Σ” in the above equation (42) is all the possible elements x in all the l-th stages except the i-th stage._k ^(L)An operator indicating that a sum is taken with respect to. If decoding can be performed without any ambiguity remaining in the previous stage, a specific element x_k ^(J)About P (x_k ^(J)) = 1, this calculation is equivalent to canceling by re-encoding.
[0159]
In this way, the receiving apparatus can provide a certain information bit sequence b if the original code can perform MAP decoding.^(L)Is reflected in the likelihood calculation for other information bit sequences, so that all information bit sequences {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, ..., b^(L-1)} Can be decoded.
[0160]
When transmission is performed via a fluctuating channel such as a Rayleigh fading channel, the signal-to-noise power ratio E required for the original code is used._b/ N₀Is slightly degraded compared to the AWGN channel. In this case, on the transmitting side, the required signal-to-noise power ratio E obtained in the corresponding communication path._b/ (N₀The sign may be configured by + 2ν). However, as described above, noise sources related to higher-order codes are thermal noise and lower-order codes. Therefore, low-order codes cause level fluctuations together with higher-order codes. Therefore, the deviation of the higher order code variation is reduced, and the required signal-to-noise power ratio E_b/ (N₀+ 2ν) tends to be small. As a result, the signal-to-noise power ratio E required for the entire code_b/ (N₀+ 2ν) is the signal-to-noise power ratio E as a single code_b/ N₀It is expected to be smaller than the deterioration of. Therefore, when the amplitude f in the fluctuating communication path is expressed by the following equation (43), the received value y is expressed by the following equation (44). Therefore, the likelihood is expressed by the following equation (45).
[0161]
[Expression 43]

[0162]
(44)

[0163]
[Equation 45]

[0164]
In the following, a practical concrete configuration of a receiving apparatus that performs such decoding will be described in detail. Here, for convenience of explanation, the receiving apparatus receives a reception signal y ′ composed of a reception value y obtained by adding noise n to the transmission signal g ′ encoded and transmitted by the transmission apparatus 10 described above. It shall be. That is, the receiving apparatus has three information bit sequences {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, B⁽²⁾} Is obtained by decoding a soft-decision value.
[0165]
For example, as illustrated in FIG. 13, the reception device 60 includes a reception unit 61 that receives a reception signal y ′ transmitted from the outside, and the converter 11 in the transmission device 10 described above.₀, 11₁, 11₂Three decoders 62 for turbo decoding corresponding to PCCC₀62₁62₂With.
[0166]
The receiving unit 61 is an interface that receives data from the outside. When the reception unit 61 receives the reception signal y ′, the reception unit 61 converts the decoder 62 into a reception value y.₀62₁62₂To supply.
[0167]
Decoder 62₀62₁62₂Are respectively the converters 11 in the transmission device 10.₀, 11₁, 11₂It is provided corresponding to. Decoder 62₀62₁62₂Respectively, a likelihood calculating unit 63 that calculates the likelihood related to the received symbol from the received value y.₀, 63₁, 63₂And the converter 11 in the transmitter 10 described above.₀, 11₁, 11₂The posterior probability information for the information bits is obtained by performing turbo decoding corresponding to PCCC by These decoders 62₀62₁62₂Will be described in detail later.
[0168]
Such a receiving device 60 includes a decoder 62.₀62₁62₂Posterior probability information P (x⁽⁰⁾| Y), P (x⁽¹⁾| Y), P (x⁽²⁾| Y) is output, and these posterior probability information P (x⁽⁰⁾| Y), P (x⁽¹⁾| Y), P (x⁽²⁾| Y) represents each coded sequence {x⁽⁰⁾, X⁽¹⁾, X⁽²⁾} A priori probability information P (x⁽⁰⁾), P (x⁽¹⁾), P (x⁽²⁾) As a feature of being input to another decoder. Here, in the initial state, the decoder 62₀62₁62₂Prior probability information P (x⁽⁰⁾), P (x⁽¹⁾), P (x⁽²⁾) Is initialized to a value indicating that the probability is unknown. Here, the encoded sequence {x⁽⁰⁾, X⁽¹⁾, X⁽²⁾}, Since the signal point mapping based on the BPSK modulation scheme is performed by the transmitting apparatus 10, P (x^(L)= 1 | y) = P (x^(L)= 1) = 0.5, P (x^(L)= -1 | y) = P (x^(L)= -1) = 0.5.
[0169]
When receiving device 60 receives receiving value y, receiving device 60 first receives this receiving value y as decoder 62.₂To supply. In the receiving device 60, a decoder 62 is provided.₂Contains the coded sequence x⁽⁰⁾Prior probability information P (x⁽⁰⁾) And coded sequence x⁽¹⁾Prior probability information P (x⁽¹⁾) And. In the receiving device 60, a decoder 62₂From these received values y and prior probability information P (x⁽⁰⁾), P (x⁽¹⁾) Is used to perform turbo decoding, and the encoded sequence x⁽²⁾Posterior probability information P (x⁽²⁾| Y) and information bit sequence b⁽²⁾Posterior probability information P (b⁽²⁾| Y) is generated. Then, in the receiving device 60, the posterior probability information P (x⁽²⁾| Y) is the decoder 62₂To decoder 62₀62₁For the encoded sequence x⁽²⁾Prior probability information P (x⁽²⁾) And posterior probability information P (b⁽²⁾| Y) is output to the outside as a soft-output.
[0170]
Subsequently, the receiving device 60 includes a decoder 62.₂The received value y delayed by the same time as the processing time required by the decoder 62₁To supply. In the receiving device 60, a decoder 62 is provided.₁Contains the coded sequence x⁽⁰⁾Prior probability information P (x⁽⁰⁾) And the decoder 62₂Encoded sequence x generated by⁽²⁾Prior probability information P (x⁽²⁾) And. In the receiving device 60, a decoder 62₁From these received values y and prior probability information P (x⁽⁰⁾), P (x⁽²⁾) Is used to perform turbo decoding, and the encoded sequence x⁽¹⁾Posterior probability information P (x⁽¹⁾| Y) and information bit sequence b⁽¹⁾Posterior probability information P (b⁽¹⁾| Y) is generated. Then, in the receiving device 60, the posterior probability information P (x⁽¹⁾| Y) is the decoder 62₁To decoder 62₀And decoder 62 as needed.₂For the encoded sequence x⁽¹⁾Prior probability information P (x⁽¹⁾) And posterior probability information P (b⁽¹⁾| Y) is output to the outside as a soft output.
[0171]
Then, the receiving device 60 includes a decoder 62.₂And decoder 62₁The received value y delayed by the same time as the processing time required by the decoder 62₀To supply. In the receiving device 60, a decoder 62 is provided.₀The decoder 62₁Encoded sequence x generated by⁽²⁾Prior probability information P (x⁽²⁾) And the decoder 62₂Encoded sequence x generated by⁽²⁾Prior probability information P (x⁽²⁾) And. In the receiving device 60, a decoder 62₀From these received values y and prior probability information P (x⁽¹⁾), P (x⁽²⁾) Is used to perform turbo decoding, and the encoded sequence x⁽⁰⁾Posterior probability information P (x⁽⁰⁾| Y) and information bit sequence b⁽⁰⁾Posterior probability information P (b⁽⁰⁾| Y) is generated. Then, in the receiving device 60, the posterior probability information P (x⁽⁰⁾| Y) is the decoder 62₀To decoder 62 as needed₁62₂For the encoded sequence x⁽⁰⁾Prior probability information P (x⁽⁰⁾) And posterior probability information P (b⁽⁰⁾| Y) is output to the outside as a soft output.
[0172]
By performing such an operation, the receiving device 60 performs the posterior probability information P (b⁽²⁾| Y), P (b⁽¹⁾| Y), P (b⁽⁰⁾| Y). The receiving device 60 receives the posterior probability information P (b⁽²⁾| Y), P (b⁽¹⁾| Y), P (b⁽⁰⁾| Y) is binarized by a hard-decision unit (not shown) to obtain an information bit sequence b⁽²⁾, B⁽¹⁾, B⁽⁰⁾Can be obtained. Note that the receiving device 60 basically has a higher-order information bit sequence b.⁽²⁾Decoding is performed only once in order, so-called zigzag decoding and iterative decoding can also be performed. This will be described later.
[0173]
Hereinafter, a decoder 62 that performs turbo decoding₀62₁62₂Will be described. First, a decoder 62 applied to the receiving device 60.₀62₁62₂An ordinary turbo decoder that performs turbo decoding on one encoded sequence will be described. Here, for convenience of explanation, the converter 11 shown in FIG._jA turbo decoder corresponding to the above will be described.
[0174]
As shown in FIG. 14, a normal turbo decoder 70 has a channel deinterleaver 71 for returning the order of input data, a depuncture unit 72 for recovering the thinned data, and an input Two interleavers 73 and 75 for rearranging the order of data, two MAP decoders 74 and 76 for performing MAP decoding, and a deinterleaver 77 for returning the order of input data.
[0175]
The channel deinterleaver 71 includes the converter 11 described above._jThus, the channel interleaver 24 is provided correspondingly. The channel deinterleaver 71 receives the received value y and converts it to the converter 11._jThe bit arrangement of the interleaved data De interleaved by the channel interleaver 24 in FIG.^(I)The received value y is deinterleaved so as to return to the bit arrangement of the puncture data Dd. The channel deinterleaver 71 receives the information bit sequence b obtained by deinterleaving.^(I)Is supplied to the interleaver 73 and the MAP decoder 74, and the sequence Dg corresponding to the obtained puncture data Dd is supplied to the depuncture unit 72.
[0176]
The depuncture unit 72 converts the sequence Dg supplied from the channel deinterleaver 71 into the converter 11._jIs recovered by inserting, for example, “0.0” at a position corresponding to the bit thinned out by the puncture unit 23 in the converter 11._jElement Encoder 21 in₀, 21₁The two series Dh and Di corresponding to the two series of output data Da and Dc output from are generated. The depuncture unit 72 supplies the generated sequence Dh to the MAP decoder 74 and also supplies the sequence Di to the MAP decoder 76.
[0177]
The interleaver 73 receives the sequence Df supplied from the channel deinterleaver 71 and converts the sequence Df into the converter 11._jThe interleave based on the same replacement position information as the interleaver 22 in FIG. The interleaver 73 supplies the generated sequence Dj to the MAP decoder 76.
[0178]
The MAP decoder 74 is the converter 11_jElement Encoder 21 in₀It is provided corresponding to. The MAP decoder 74 receives the information bit sequence b supplied from the channel deinterleaver 71.^(I)The soft-input sequence Df corresponding to the soft-input sequence Dh and the soft-input sequence Dh supplied from the depuncture unit 72 and the prior probability information Apr for the soft-input information bits supplied from the deinterleaver 77₀, And these sequences Df and Dh and prior probability information Apr₀MAP decoding is performed using The MAP decoder 74 then performs so-called extrinsic information Ext on the information bit sequence determined by the code constraints.₀And this external information Ext₀Is output to the interleaver 75 as a soft output. This external information Ext₀Indicates an increase in likelihood.
[0179]
The interleaver 75 uses the external information Ext for the information bit sequence that is the soft input supplied from the MAP decoder 74.₀On the other hand, the converter 11_jThe interleave based on the same replacement position information as the interleaver 22 in FIG. The interleaver 75 converts the generated interleave data into prior probability information Apr for information bits in the MAP decoder 76.₁Output as.
[0180]
The MAP decoder 76 is connected to the converter 11._jElement Encoder 21 in₁It is provided corresponding to. The MAP decoder 76 receives the information bit sequence b supplied from the interleaver 73.^(I)And the soft input sequence Di supplied from the depuncture unit 72 and the prior probability information Apr for the soft input information bits supplied from the interleaver 75.₁, And these sequences Di and Dj and prior probability information Apr₁MAP decoding is performed using Then, the MAP decoder 76 outputs the external information Ext for the information bit sequence obtained by the code constraint condition.₁And this external information Ext₁Is output to the deinterleaver 77 as a soft output. This external information Ext₁Is external information Ext₀Similarly to the above, an increase in likelihood is shown. Further, the MAP decoder 76 generates posterior probability information P (b | y) for information bits based on soft output external information obtained as a result of iterative decoding at a predetermined number of repetitions, and outputs the generated posterior probability information P (b | y) as decoded data. To do.
[0181]
The deinterleaver 77 is a converter 11_jThe bit array of the interleaved data Db interleaved by the interleaver 22 in the original information bit sequence b^(I)The external information Ext of the soft input supplied from the MAP decoder 76 so as to return to the bit arrangement of₁Is deinterleaved. The deinterleaver 77 converts the generated deinterleave data into prior probability information Apr for information bits in the MAP decoder 74.₀Output as.
[0182]
In such a turbo decoder 70, the MAP decoders 74 and 76 are connected to the information bit sequence b.^(I)And prior probability information Apr for soft input sequences and soft input information bits corresponding to puncture data Dd₀, Apr₁And the information bit is “b” at time j._jProbability, that is, posterior probability information Apo (b_j) Is calculated. The MAP decoders 74 and 76 perform the posterior probability information Apo (b_j) Is calculated.
[0183]
[Equation 46]

[0184]
In the above equation (46), prior probability information Apr (b_k) Is defined as in the following equation (47).
[0185]
[Equation 47]

[0186]
Since the code x is uniquely generated by the encoding represented by x = x (b) when the information bit b is determined, the above equation (46) is applied from the second row to the third row. Converted as shown. In addition, “Σ” in the above equation (46) is c = {c₀, C₁, ..., c_N-1} Is a code word and the information bit is “b” at time j._jIt is an operator indicating that the sum is taken over all the series that are "."
[0187]
Here, the fifth line in the above equation (46) is the posterior probability information Apo (b) as shown in the following equation (48)._j) Posterior probability information Apo (b_j) Needs to be normalized as shown in the following equation (49).
[0188]
[Formula 48]

[0189]
[Equation 49]

[0190]
In this way, the MAP decoders 74 and 76 have prior probability information Apr (b_k) = P (b_k) And the likelihood of the received symbol for the candidate transmission symbol L = p (y_k| X_k) And posterior probability information Apo (b_j) Can be calculated. For example, when the communication channel is an AWGN channel, the likelihood L is obtained as shown in the following equation (51) if the noise probability density function is expressed by the following equation (50).
[0191]
[Equation 50]

[0192]
[Equation 51]

[0193]
In the turbo decoder 70, the MAP decoders 74 and 76 have the posterior probability information Apo (b_j) And prior probability information Apr₀, Apr₁The external information Ext described above with respect to₀, Ext₁Output as.
[0194]
When the turbo decoder 70 including the MAP decoders 74 and 76 receives the reception value y, the turbo decoder 70 performs iterative decoding with a predetermined number of repetitions, and based on the soft output external information obtained as a result of the decoding operation. Then, the posterior probability information P (b | y) for the information bits is output from the MAP decoder 76 as decoded data.
[0195]
Now, in the above-described receiving device 60, such a turbo decoder 70 is improved to a decoder 62.₀62₁62₂Configure. Here, for convenience of explanation, the converter 11 shown in FIG._jThe decoder 62 performs turbo decoding corresponding to₀Will be described.
[0196]
As shown in FIG.₀Includes a channel deinterleaver 81 for returning the order of the input data, a depuncture unit 82 for recovering the thinned data, and two interleavers 83 and 85 for rearranging the order of the input data. And two MAP decoders 84 and 86 that perform MAP decoding, a deinterleaver 87 that restores the order of the input data, a puncture device 88 that thins out the input data as appropriate, and rearranges the order of the input data. A channel interleaver 89 for the channel.
[0197]
The channel deinterleaver 81 is similar to the channel deinterleaver 71 in the turbo decoder 70 described above._jAre provided corresponding to the channel interleaver 24 in FIG. The channel deinterleaver 81 receives the received value y and the encoded sequence x⁽¹⁾Prior probability information P (x⁽¹⁾) And encoded sequence x⁽²⁾Prior probability information P (x⁽²⁾) And the converter 11_jThe bit arrangement of the interleaved data De interleaved by the channel interleaver 24 in FIG.^(I)And the received value y and the prior probability information P (x so as to return to the bit arrangement of the puncture data Dd.⁽¹⁾), P (x⁽²⁾) Is deinterleaved. The channel deinterleaver 81 obtains the information bit sequence b obtained by deinterleaving.^(I)Received value y and prior probability information P (x⁽¹⁾), P (x⁽²⁾) Three series Dk for each of_y, Dk₁, Dk₂To the interleaver 83 and the MAP decoder 84, and the received value y and the prior probability information P (x corresponding to the obtained puncture data Dd⁽¹⁾), P (x⁽²⁾) Three series Dl for each of_y, Dl₁, Dl₂Is supplied to the depuncture device 82.
[0198]
The depuncture unit 82 is a sequence Dl supplied from the channel deinterleaver 81 in the same manner as the depuncture unit 72 in the turbo decoder 70 described above._yOn the other hand, the converter 11_jIs recovered by inserting, for example, “0.0” at a position corresponding to the bit thinned out by the puncture unit 23 in the converter 11._jElement Encoder 21 in₀Series Dm for received value y corresponding to output data Da output from_yAnd an element encoder 21₁Series Dn for received value y corresponding to output data Dc output from_yIs generated. In addition, the depuncture unit 82 receives the sequence Dl supplied from the channel deinterleaver 81.₁, Dl₂On the other hand, the converter 11_jA point corresponding to the bit thinned out by the puncture device 23 in P (x^(L)= 1) = 0.5, P (x^(L)= -1) = recovered by inserting as 0.5, transducer 11_jElement Encoder 21 in₀Prior probability information P (x corresponding to the output data Da output from⁽¹⁾), P (x⁽²⁾) Two series Dm for each of₁, Dm₂And an element encoder 21₁Prior probability information P (x corresponding to the output data Dc output from⁽¹⁾), P (x⁽²⁾) Two sequences Dn for each of₁, Dn₂Is generated. The depuncture device 82 generates the generated sequence Dm_y, Dm₁, Dm₂To the MAP decoder 84 and the sequence Dn_y, Dn₁, Dn₂Is supplied to the MAP decoder 86.
[0199]
The interleaver 83 receives the sequence Dk supplied from the channel deinterleaver 81 in the same manner as the interleaver 73 in the turbo decoder 70 described above._y, Dk₁, Dk₂And enter these series Dk_y, Dk₁, Dk₂On the other hand, the converter 11_jThe interleave based on the same replacement position information as the interleaver 22 in FIG. The interleaver 83 generates the generated three sequences Do._y, Do₁, Do₂Is supplied to the MAP decoder 86.
[0200]
The MAP decoder 84 is similar to the MAP decoder 74 in the turbo decoder 70 described above._jElement Encoder 21 in₀It is provided corresponding to. The MAP decoder 84 receives the information bit sequence b supplied from the channel deinterleaver 81.^(I)Soft input series Dk corresponding to_y, Dk₁, Dk₂And a series Dm of soft inputs supplied from the depuncture unit 82_y, Dm₁, Dm₂And the prior probability information Apr for the soft-input information bits supplied from the deinterleaver 87₀And enter these series Dk_y, Dk₁, Dk₂, Dm_y, Dm₁, Dm₂And prior probability information Apr₀MAP decoding is performed using Then, the MAP decoder 84 uses the external information Ext for the information bit sequence obtained by the code constraint condition.₀And this external information Ext₀Is output to the interleaver 85 as a soft output. Further, the MAP decoder 84, based on the soft output external information obtained as a result of the iterative decoding with a predetermined number of iterations, the posterior probability information Apo for the information bits_0iAnd a converter 11_jElement Encoder 21 in₀Posterior probability information Apo for the encoded bit corresponding to the output data Da output from_0cIs generated. The MAP decoder 84 generates the generated posterior probability information Apo._0iTo the channel interleaver 89 and the posterior probability information Apo_0cIs supplied to the puncture device 88. The MAP decoder 84 calculates the likelihood L in the same manner as the MAP decoder 74 in the turbo decoder 70 described above, but performs an operation different from that of the MAP decoder 74. This will be described later.
[0201]
Similar to the interleaver 75 in the turbo decoder 70 described above, the interleaver 85 uses the external information Ext for the information bit sequence that is the soft input supplied from the MAP decoder 84.₀On the other hand, the converter 11_jThe interleave based on the same replacement position information as the interleaver 22 in FIG. The interleaver 85 converts the generated interleaved data into prior probability information Apr for information bits in the MAP decoder 86.₁Output as.
[0202]
The MAP decoder 86 is similar to the MAP decoder 76 in the turbo decoder 70 described above._jElement Encoder 21 in₁It is provided corresponding to. The MAP decoder 86 receives the information bit sequence b supplied from the interleaver 83.^(I)Soft input series Do corresponding to_y, Do₁, Do₂And a series Dn of soft inputs supplied from the depuncture unit 82_y, Dn₁, Dn₂And the prior probability information Apr for the soft-input information bits supplied from the interleaver 85₁And enter these series Dn_y, Dn₁, Dn₂, Do_y, Do₁, Do₂And prior probability information Apr₁MAP decoding is performed using Then, the MAP decoder 86 outputs the external information Ext for the information bits obtained by the code constraint condition.₁And this external information Ext₁Is output to the deinterleaver 87 as a soft output. In addition, the MAP decoder 86 generates an information bit sequence b based on the soft output external information obtained as a result of iterative decoding at a predetermined number of repetitions.⁽⁰⁾Posterior probability information P (b⁽⁰⁾| Y) is generated and output to the outside as decoded data, and the converter 11_jElement Encoder 21 in₁Posterior probability information Apo for the encoded bit corresponding to the output data Dc output from_1cIs generated. The MAP decoder 86 generates the generated posterior probability information Apo._1cIs supplied to the puncture device 88. The MAP decoder 86 calculates the likelihood L in the same manner as the MAP decoder 76 in the turbo decoder 70 described above, but performs an operation different from the MAP decoder 76. This will be described later.
[0203]
The deinterleaver 87 is similar to the deinterleaver 77 in the turbo decoder 70 described above._jThe bit array of the interleaved data Db interleaved by the interleaver 22 in the original information bit sequence b^(I)The external information Ext of the soft input supplied from the MAP decoder 86 so as to return to the bit arrangement of₁Is deinterleaved. The deinterleaver 87 converts the generated deinterleave data into prior probability information Apr for information bits in the MAP decoder 84.₀Output as.
[0204]
The puncture unit 88 performs posterior probability information Apo for the encoded bits supplied from the MAP decoder 84._0cAnd posterior probability information Apo for the coded bits supplied from the MAP decoder 86_1cAnd the converter 11_jAre punctured based on the same rules as those of the puncture unit 23 and supplied to the channel interleaver 89 as puncture data Dp with a reduced number of bits.
[0205]
The channel interleaver 89 is delayed by the same time as the processing time required by the puncture unit 88 and supplied to the posterior probability information Apo supplied from the MAP decoder 84._0iAnd the puncture data Dp supplied from the puncture device 88, and the posterior probability information Apo._0iAnd the order of each bit data constituting the puncture data Dp is converted into a converter 11._jAre rearranged based on the same replacement position information as the channel interleaver 24 in FIG.⁽⁰⁾Posterior probability information P (x⁽⁰⁾| Y) is generated. The channel interleaver 89 generates the generated posterior probability information P (x⁽⁰⁾| Y) is output to the outside.
[0206]
By the way, such a decoder 62₀, Since the encoding by the transmitting apparatus 10 outputs a result obtained by adding a plurality of encoded sequences, the likelihood cannot be simply calculated as shown in the above equation (51). Therefore, the decoder 62₀The MAP decoders 84 and 86 calculate the likelihood as follows.
[0207]
Coded sequence x⁽⁰⁾The likelihood L when the k-th element of the received sequence in time is “1”, “−1”_k ⁽⁰⁾(+1), L_k ⁽⁰⁾(-1) represents each other encoded sequence x⁽¹⁾, X⁽²⁾If the probability about is obtained, it is expressed by the following equations (52) and (53). Likelihood L_k ⁽⁰⁾(+1), L_k ⁽⁰⁾(−1) is normalized so that the sum of them is finally “1”.
[0208]
[Formula 52]

[0209]
[Equation 53]

[0210]
That is, the likelihood L_k ⁽⁰⁾(+1), L_k ⁽⁰⁾As (-1), for each possible transmission symbol candidate, the likelihood when the received symbol is compared is obtained, and weighted with the probability that the transmission symbol is transmitted and added. Is used. Here, the probability that a transmission symbol is transmitted is the encoded sequence x⁽⁰⁾Can be obtained by multiplying the probability of transmission of the element. Also, the encoded sequence x⁽⁰⁾If the code has been decoded before, the probability is used as the probability that the element is transmitted. If not decoded, the probability is reflected as a value indicating that the probability is unknown. .
[0211]
When transmission is performed via a communication path whose amplitude varies, the likelihood L_k ⁽⁰⁾(+1), L_k ⁽⁰⁾(-1) is calculated using the following equation (54) and the following equation (55), respectively. It should be noted that “f” in the following formula (54) and the following formula (55)_k"Indicates the amplitude of the kth element in the communication path.
[0212]
[Formula 54]

[0213]
[Expression 55]

[0214]
Decoder 62₀MAP decoders 84 and 86, the likelihood L calculated in this way_k ⁽⁰⁾(+1), L_k ⁽⁰⁾The posterior probability information is calculated using (-1).
[0215]
Decoder 62 comprising such MAP decoders 84, 86₀Is the converter 11_jElement Encoder 21 in₀, 21₁MAP decoders 84 and 86 corresponding to each of the above, the code having a high decoding complexity is decomposed into elements having a low complexity, and the characteristics are sequentially improved by the interaction between the MAP decoders 84 and 86. Can be made. Decoder 62₀When the received value y is received, it performs iterative decoding at a predetermined number of repetitions, and the information bit sequence b from the MAP decoder 86 based on the soft output external information obtained as a result of this decoding operation.⁽⁰⁾Posterior probability information P (b⁽⁰⁾| Y) is output as decoded data, and the encoded sequence x⁽⁰⁾Posterior probability information P (x⁽⁰⁾| Y), if necessary, to other decoders 62₁62₂To supply.
[0216]
In the receiving device 60, a decoder 62₁62₂Also for the decoder 62₀It is configured in the same way. That is, the decoder 62₁Is the likelihood L calculated as shown in the above equation (52) and the above equation (53) or the above equation (54) and the above equation (55)._k ⁽¹⁾(+1), L_k ⁽¹⁾Using (-1), the information bit sequence b⁽¹⁾Posterior probability information P (b⁽¹⁾| Y) and coded sequence x⁽¹⁾Posterior probability information P (x⁽¹⁾| Y) and posterior probability information P (b⁽¹⁾| Y) is output as decoded data, and posterior probability information P (x⁽¹⁾| Y), if necessary, to other decoders 62₀62₂To supply. Also, the decoder 62₂Similarly, the likelihood L calculated as shown in the above formula (52) and the above formula (53) or the above formula (54) and the above formula (55) is used._k ⁽²⁾(+1), L_k ⁽²⁾Using (-1), the information bit sequence b⁽²⁾Posterior probability information P (b⁽²⁾| Y) and coded sequence x⁽²⁾Posterior probability information P (x⁽²⁾| Y) and posterior probability information P (b⁽²⁾| Y) is output as decoded data, and posterior probability information P (x⁽²⁾| Y), if necessary, to other decoders 62₀62₁To supply.
[0217]
Such a decoder 62₀62₁62₂The receiving device 60 comprising the information bit sequence b⁽²⁾, B⁽¹⁾, B⁽⁰⁾Posterior probability information P (b⁽²⁾| Y), P (b⁽¹⁾| Y), P (b⁽⁰⁾| Y) is obtained sequentially to obtain the information bit sequence b⁽²⁾, B⁽¹⁾, B⁽⁰⁾Can be decoded in the order of
[0218]
In addition, the receiving device 60 receives the higher order information bit sequence b.⁽²⁾As described above, zigzag decoding and iterative decoding can also be performed instead of performing decoding only once.
[0219]
Specifically, the receiving device 60 includes a decoder 62.₂62₁62₀Assuming that the decryption processing by A is represented by “A”, “B”, and “C”, respectively, the decryption is basically performed in the order of “A”, “B”, and “C” as described above. At the stage where “A” and “B” are completed,⁽¹⁾Posterior probability information P (x⁽¹⁾| Y) is the encoded sequence x⁽¹⁾Prior probability information P (x⁽¹⁾) As a decoder 62₂It is also possible to perform "A" again by supplying to As a result, the receiving device 60 uses the encoded sequence x.⁽²⁾Can improve the reliability of decoding, and accordingly, a lower-order encoded sequence x⁽¹⁾, X⁽⁰⁾The reliability of decoding with respect to can also be improved. Similarly, the receiving apparatus 60, when “A”, “B”, and “C” are completed, obtains the encoded sequence x⁽⁰⁾Posterior probability information P (x⁽⁰⁾| Y) is the encoded sequence x⁽⁰⁾Prior probability information P (x⁽⁰⁾) As a decoder 62₁To “B” again and the encoded sequence x⁽¹⁾It is also possible to further improve the reliability of decoding for. That is, the receiving apparatus 60 can also perform decoding in the order of “A”, “B”, “A”, “B”, “C”, “B”, “C”.
[0220]
In addition, the receiving device 60 repeats the same decoding operation a plurality of times when “A”, “B”, and “C” are completed, and “A”, “B”, “C”, “A”, “ When decoding is performed in the order of “B”, “C”,... Or when “A”, “B”, “A”, “B”, “C”, “B”, “C” are completed. The same decoding operation is repeated a plurality of times, and "A", "B", "A", "B", "C", "B", "C", "A", "B", "A", Decoding may be performed in the order of “B”, “C”, “B”, “C”,.
[0221]
In this way, the receiving device 60 uses the higher order information bit sequence b.⁽²⁾In this case, zigzag decoding or iterative decoding based on a predetermined rule can be performed instead of performing decoding only once in order.
[0222]
In addition, the receiving device 60 can simplify the calculation by adopting the following method when obtaining the likelihood.
[0223]
First, in the first method, when there is an encoded sequence for which decoding has been completed, as shown in the following equation (56), the posterior probability information P (x_k ^(L)) To maximize element x_k ^(L)Is selected as the best candidate, and this best candidate is selected as the prior probability information x._k.best ^(L)The likelihood for other encoded sequences is obtained. That is, in the first method, a hard decision is performed on an encoded sequence that has been decoded.
[0224]
[Expression 56]

[0225]
For example, the decoder 62 described above.₀62₁62₂When the decoding processes “A”, “B”, and “C” are completed, the decoder 62₁Is the element x_k ⁽¹⁾Is calculated as shown in the following equation (57). That is, the decoder 62₁Is a coded sequence x that has been decoded.⁽⁰⁾, X⁽²⁾By considering the prior probability information for the best candidate in “1” as “1” and the prior probability information for other elements as “0”, the above equation (52) and the above equation (53) can be simplified.
[0226]
[Equation 57]

[0227]
The second method obtains an expected value for the kth element for which soft decision has been performed as posterior probability information, as shown in the following equation (58), when there is an encoded sequence for which decoding has been completed. A posteriori probability information x_{k ・ exp} ^(L)The likelihood for other encoded sequences is obtained.
[0228]
[Formula 58]

[0229]
For example, the decoder 62 described above.₀62₁62₂When the decoding processes “A”, “B”, and “C” are completed, the decoder 62₁Is the element x_k ⁽¹⁾Is calculated as shown in the following equation (59), the above equation (52) and the above equation (53) can be simplified.
[0230]
[Formula 59]

[0231]
Further, in the third method, when trying to decode a certain encoded sequence, if other encoded sequences are not decoded, these undecoded encoded sequences are regarded as Gaussian noise having the same power. It is.
[0232]
For example, the decoder 62₂Is the decoder 62 described above.₂When performing the decryption process “C” by the element x_k ⁽²⁾Is calculated as shown in the following equation (60), the above equation (52) and the above equation (53) can be simplified. In this case, if there are encoded sequences that have been decoded, the first method or the second method described above can be applied to these encoded sequences.
[0233]
[Expression 60]

[0234]
When there is a gain or loss in the communication channel for decoding, the receiving device 60 needs to grasp this value. Here, a communication path estimation method will be described.
[0235]
Usually, in order to estimate a communication path, the magnitude of gain or loss can be grasped by using a pilot signal provided separately from an encoded sequence. However, this method is not desirable when a large number of pilot signals are used because the energy for transmitting the pilot signals is excessive.
[0236]
Therefore, as shown in FIG. 16, the receiving device 60 includes at least a decoder 62 for the channel estimation unit 90.₂It can be attached to and the communication path can be estimated.
[0237]
That is, the receiving device 60 uses the encoded sequence x having the largest amplitude.⁽²⁾The amplitude f with sufficient accuracy for decoding is estimated using a method using a pilot signal, a method for determining the magnitude of the received value y, and the like by the estimator 91, and then the decoder 62₂By the encoded sequence x⁽²⁾Is decrypted. Subsequently, the receiving device 60 uses this encoded sequence x.⁽²⁾When the decoding of is completed, as shown in the following equation (61) and the following equation (62), the information bit sequence b which is the decoding result⁽²⁾Posterior probability information p (b⁽²⁾| Y), the re-encoding g is performed by the converter 92, and the encoded sequence x⁽²⁾Hard decision value series x which is an estimated value of⁽²⁾Ask for '.
[0238]
[Equation 61]

[0239]
[62]

[0240]
Then, the receiving device 60 uses the correlation calculator 93 to perform the hard decision value sequence x.⁽²⁾The correlation between 'and the received value y is calculated. If the amplitude of the communication path is “f”, the received value y is expressed by the following equation (63).⁽²⁾Assuming that there is no error in ', the correlation value f' can be obtained by the following equation (64). In the following formula (64), “·” is an operator indicating an inner product. The denominator in the following equation (64) is for normalizing the size, and | x⁽²⁾｜²Is the encoded sequence x⁽²⁾Can be replaced with “M” since is an M-dimensional vector.
[0241]
[Equation 63]

[0242]
[Expression 64]

[0243]
That is, the receiving device 60 transmits the encoded sequence x⁽⁰⁾, X⁽²⁾Is the encoded sequence x^{( 2)}Therefore, the amplitude f of the communication channel can be accurately estimated by setting “M” to a large value in the correlation value f ′ obtained by the above equation (64).
[0244]
Further, as illustrated in FIG. 17, the reception device 60 includes at least a decoder 62 for the channel estimation unit 100.₂It is also possible to estimate the communication path.
[0245]
That is, similarly to the channel estimation unit 90, the reception device 60 encodes the encoded sequence x having the largest amplitude.⁽²⁾The amplitude f with sufficient accuracy for decoding is estimated using a method using a pilot signal, a method for determining the magnitude of the received value y, and the like by the estimator 101, and then the decoder 62₂By the encoded sequence x⁽²⁾Is decrypted. Subsequently, the receiving device 60 uses this encoded sequence x.⁽²⁾When decoding of the encoded sequence x is completed, as shown in the following equation (65),⁽²⁾Posterior probability information p (x⁽²⁾| Y), the encoded sequence x is estimated by the encoded sequence estimator 102.⁽²⁾Hard decision value series x which is an estimated value of⁽²⁾Ask for '.
[0246]
[Equation 65]

[0247]
Then, similarly to the channel estimation unit 90, the reception device 60 uses the correlation calculator 103 to perform the hard decision value sequence x.⁽²⁾By calculating the correlation between 'and the received value y, the amplitude f of the communication path can be accurately estimated.
[0248]
The receiving device 60 uses the amplitude f estimated in this way to decode the decoder 62.₁62₀By the encoded sequence x⁽¹⁾, X⁽⁰⁾Is decrypted. In addition, the receiving device 60 uses the estimated amplitude f again to re-decoder 62.₂By the encoded sequence x⁽²⁾May be decoded.
[0249]
In a data transmission / reception system including the transmission device 10 that performs such encoding and the reception device 60 that performs decoding, a constant a corresponding to the state change of the communication path is adaptively handled as follows.^(L)Can be set. That is, for example, in mobile communication, the channel model changes depending on the moving speed of the mobile device, and is a static channel when stationary, and transitions to a Rayleigh channel when moving at high speed. In such a case, in the data transmission / reception system, each encoded sequence x, which is a parameter for encoding by the transmission device 10,^(L)Amplitude, ie, constant a^(L)It is possible to obtain better characteristics by changing the value according to the communication path.
[0250]
In the data transmission / reception system, when the channel model changes, the state of the communication path is identified, and the optimum constant a for the communication path is determined.^(L)And the constant a^(L)Based on the above, encoding is performed adaptively.
[0251]
As such adaptive encoding, when performing so-called duplex communication, the receiving side identifies the state of the communication path, feeds back the information to the transmitting side, and based on the fed back information. Thus, a method in which the transmission side performs adaptive encoding can be considered.
[0252]
Specifically, in the data transmission / reception system, for example, as schematically illustrated in FIG. 18, the state of the communication path is identified by the receiving device 60 including the channel estimation unit, and the controller 150 is based on the result.₁The encoding parameters, i.e. the constant a^(L)To decide. In the data transmission / reception system, the determined constant a^(L)Is the current parameter PR_CIs used to perform decoding by the decoder and the determined constant a^(L)Next time parameter PR_NSend as. The decoder in the receiving device 60 here is the decoder 62 described above.₀62₁62₂It is equivalent to.
[0253]
In the data transmission / reception system, the parameter PR of the next time transmitted from the receiving device 60 via the communication path._NIs received, the controller 150₂This parameter PR via_NIs the current parameter PR_CAre used for encoding by the encoder and transmitted to the receiving device 60 via the communication path. Note that the encoder in the transmission apparatus 10 here is the converter 11 described above.₀, 11₁, 11₂And multiplier 12₀, 12₁, 12₂And adder 13₀, 13₁It is equivalent to.
[0254]
As described above, in the data transmission / reception system, when duplex communication is performed, the reception side identifies the state of the communication path and feeds back to the transmission side, and the transmission side adaptively codes based on the fed back information. And the characteristics can be improved.
[0255]
Also, as adaptive coding, the state of the communication channel being received by the transmitting side is identified, and the state of the communication channel to be transmitted is regarded as being equal to the state of the receiving communication channel, and the received communication is A method in which the transmitting side adaptively encodes based on information indicating the state of the path can be considered.
[0256]
Specifically, in the data transmission / reception system, when a parameter change is made in advance, when the advance notice of the change is made, for example, as schematically shown in FIG. The state of the communication path is identified, and the controller 150 is based on the result.₁The encoding parameters, i.e. the constant a^(L)To decide. In the data transmission / reception system, the determined constant a^(L)Next time parameter PR_NAre multiplexed into an information bit sequence by a multiplexer, and the controller 150₂The constant a given by^(L)Is the current parameter PR_CAre used for encoding the data multiplexed by the encoder and transmitting it. Note that the encoder in the transmission apparatus 10 here is the converter 11 described above.₀, 11₁, 11₂And multiplier 12₀, 12₁, 12₂And adder 13₀, 13₁It is equivalent to.
[0257]
In the data transmission / reception system, when the reception device 60 receives the data transmitted from the transmission device 10 via the communication path, the data is decoded by the decoder. At this time, in the data transmission / reception system, the controller 150₂Parameter PR given by_CIs used for decoding. In the data transmission / reception system, the parameter PR multiplexed by the transmission device 10 by the demultiplexer from the decoded data._NSeparate controller 150₂To change the parameter. Thus, in the data transmission / reception system, a new parameter PR is used for decoding from the next time._NIs the current parameter PR_CIs used for decoding. The decoder in the receiving device 60 here is the decoder 62 described above.₀62₁62₂It is equivalent to.
[0258]
As described above, in the data transmission / reception system, the state of the communication path being received by the transmission side is identified, and the state of the communication path to be transmitted is regarded as being equal to the state of the communication path being received. The transmission side can adaptively encode based on the information indicating the state of the communication path, and the processing burden on the reception side can be reduced.
[0259]
As the adaptive coding, a parameter change is notified in advance. This is because, in adaptive coding, basically, it is necessary to teach a receiving apparatus in advance parameters used for decoding data at the next time. However, in the data transmission / reception system, the current time parameter can be included in the current time data and transmitted as follows.
[0260]
Specifically, the data transmission / reception system is configured similarly to the data transmission / reception system previously shown in FIG. 19, as schematically shown in FIG. At this time, the receiving device 60 needs to decode the data in which the parameters are multiplexed. Here, it is noted that the highest-order encoded sequence can be decoded without being relatively affected by the power ratio of the low-order encoded sequence.
[0261]
In the data transmission / reception system, the state of the communication path is identified by the transmission device 10 including the channel estimation unit, and the controller 150 is based on the result.₁The encoding parameters, i.e. the constant a^(L)Is determined, the determined constant a^(L)Is the current parameter PR_CAs well as multiplexing to the highest order information bit sequence by the multiplexer and the determined constant a^(L)Is the current parameter PR_CAre used for encoding the data multiplexed by the encoder and transmitting it.
[0262]
In the data transmission / reception system, when the reception device 60 receives data transmitted from the transmission device 10 via the communication path, the decoder performs decoding from the highest-order encoded sequence. At this time, in the data transmission / reception system, the controller 150 is used for decoding the highest-order encoded sequence.₂Predetermined parameter PR given by_CIs used for decoding. In the data transmission / reception system, the parameter PR multiplexed by the transmission device 10 by the demultiplexer from the decoded data._CSeparate controller 150₂To change the parameter. As a result, in the data transmission / reception system, a new parameter PR is used for decoding an encoded sequence lower than the highest order._CCan be decoded.
[0263]
As described above, in the data transmission / reception system, the state of the communication path being received by the transmission side is identified, and the state of the communication path to be transmitted is regarded as being equal to the state of the communication path being received. When the transmitting side adaptively encodes based on the information indicating the state of the communication channel, the parameter at the current time can be included in the highest-order encoded sequence at the current time, and the parameter is notified to the receiving side. Encoding can be performed without any problem.
[0264]
In order to evaluate the performance of such a data transmission / reception system, a bit error rate BER and a signal-to-noise power ratio E per bit, which are generally used for indicating code performance._b/ N₀The characteristics indicated by the relationship between the AWGN channel and the Rayleigh channel were obtained by simulation.
[0265]
In this simulation, a turbo code whose generator polynomial G (D) is represented by the following equation (66) is used as an original code, and an interleaver that performs random interleaving that is different between the converters is used, and the transmission rate is And C = 1/2, the puncture pattern is as shown in the following equation (67), and a channel interleaver that performs different random interleaving between the converters is provided. In this simulation, the number of information bits input to each converter is set to N = 20000, that is, the number of elements of the encoded sequence generated by each converter is set to M = 40000, and repetition in turbo decoding by each decoder is performed. The number of times was 20 times.
[0266]
[Equation 66]

[0267]
[Expression 67]

[0268]
When the characteristics in the AWGN channel were obtained under these conditions, the results summarized as shown in FIG. 21 and the characteristic curve shown in FIG. 22 were obtained.
[0269]
That is, as a single AWGN characteristic of the turbo code, when a bit error rate is obtained by expressing the probability density function of noise by the following equation (68), it is represented by a solid line located on the leftmost side of the characteristic curve shown in FIG. A characteristic curve is obtained. Here, the signal-to-noise power ratio E required as a code from the characteristics regarding this channel_b/ N₀= Ξ⁽⁰⁾Is selected as “0.8 [dB]”, as shown in FIG.⁽⁰⁾Becomes “0.775”.
[0270]
[Equation 68]

[0271]
Next, as a channel model, noise and a constant multiple encoded sequence a⁽⁰⁾x⁽⁰⁾If a communication channel to which the sum of sequences having the same statistical properties is added is represented by a probability density function, it is represented by the following equation (69), and is a broken line located on the leftmost side of the characteristic curve shown in FIG. A characteristic curve represented by Here, the signal-to-noise power ratio E required as a code from the characteristics regarding this channel_b/ (N₀+ 2ν⁽⁰⁾) = Ξ⁽¹⁾Is selected as “0.7 [dB]”, the constant a⁽¹⁾Becomes “1.137”.
[0272]
[Equation 69]

[0273]
Further, as a channel model, noise and a constant multiple encoded sequence a⁽⁰⁾x⁽⁰⁾, A⁽¹⁾x⁽¹⁾Assuming a communication channel to which the sum of sequences having the same statistical properties is added, among the characteristic curves shown in FIG. 22, a characteristic curve represented by a one-dot chain line located on the leftmost side is obtained. Here, the signal-to-noise power ratio E required as a code from the characteristics regarding this channel_b/ (N₀+ 2ν⁽¹⁾) = Ξ⁽²⁾Is "0.6 [dB]", the constant a⁽²⁾Becomes “1.658”.
[0274]
Similarly, as a channel model, noise and a constant multiple coded sequence a⁽⁰⁾x⁽⁰⁾, A⁽¹⁾x⁽¹⁾, A⁽²⁾x⁽²⁾Assuming a communication channel to which the sum of the sequences having the same statistical properties is added, among the characteristic curves shown in FIG. 22, a characteristic curve represented by a two-dot chain line located on the leftmost side is obtained. Here, the signal-to-noise power ratio E required as a code from the characteristics regarding this channel_b/ (N₀+ 2ν⁽²⁾) = Ξ⁽³⁾Is "0.6 [dB]", the constant a⁽³⁾Becomes “2.430”.
[0275]
These constants a^(L)As a code, two constant double-encoded sequences a are used as codes.⁽⁰⁾x⁽⁰⁾, A⁽¹⁾x⁽¹⁾And an addition coded sequence having a transmission rate of C = 2/2, and three constant multiple coded sequences a⁽⁰⁾x⁽⁰⁾, A⁽¹⁾x⁽¹⁾, A⁽²⁾x⁽²⁾And an addition coded sequence with a transmission rate of C = 3/2 and four constant multiple coded sequences a⁽⁰⁾x⁽⁰⁾, A⁽¹⁾x⁽¹⁾, A⁽²⁾x⁽²⁾, A⁽³⁾x⁽³⁾, And an added coded sequence with a transmission rate of C = 4/2. These are summarized in FIG. Here, each constant multiple coded sequence a⁽⁰⁾x⁽⁰⁾, A⁽¹⁾x⁽¹⁾, A⁽²⁾x⁽²⁾, A⁽³⁾x⁽³⁾Are referred to as 0 stage, 1 stage, 2 stages, and 3 stages, respectively. In the figure, the required average signal-to-noise power ratio E expected when transmitting each additional coded sequence._b/ N₀= Ξ_ave'Also shows.
[0276]
Using the code designed in this way, the noise power density n₀As a result of determining the characteristics of each series in the AWGN channel, the characteristic curve shown in FIG. 22 was obtained.
[0277]
In addition, under the same conditions, the characteristics in a fully-interleaved Rayleigh channel were also determined, assuming that the channel estimation was complete. As shown in FIG. 23, the signal-to-noise power ratio E required as a code._b/ N₀= Ξ⁽⁰⁾, E_b/ (N₀+ 2ν⁽⁰⁾) = Ξ⁽¹⁾, E_b/ (N₀+ 2ν⁽¹⁾) = Ξ⁽²⁾, E_b/ (N₀+ 2ν⁽²⁾) = Ξ⁽³⁾Are selected as “2.7 [dB]”, “1.9 [dB]”, “1.1 [dB]”, and “1.0 [dB]”, respectively, the constant a⁽⁰⁾, A⁽¹⁾, A⁽²⁾, A⁽³⁾Are "0.965", "1.489", "2.167", and "3.242", respectively.
[0278]
Using the code designed in this way, the noise power density n₀As a result of obtaining the characteristics of each series in the Rayleigh channel, the characteristic curve shown in FIG. 24 was obtained.
[0279]
As is apparent from FIGS. 22 and 24, the required signal-to-noise power ratio E_b/ (N₀It can be seen that the value of + 2ν) decreases as the number of constant multiple coding sequences to be added increases, that is, as the number of stages increases. This is due to the fact that the communication path is no longer Gaussian when the number of constant multiple encoded sequences to be added increases. Further, the signal-to-noise power ratio E accompanying the increase in the number of constant multiple coding sequences to be added._b/ (N₀The degree of decrease in the value of + 2ν) is more remarkable in the Rayleigh channel than in the AWGN channel. This is because, as described above, when the number of constant multiple coding sequences to be added increases, the communication path is not in a Gaussian distribution state, and as described above, the deviation of the code variation becomes small. . The simulation result also shows that the ambiguity of the decoding result of the higher-order code has an influence on the decoding of the lower-order code. Therefore, the constant a for higher order codes^(L)Therefore, it seems that it is effective to take a large margin.
[0280]
Thus, it can be seen that the data transmission / reception system can easily construct a code with a high transmission rate using a code with a low transmission rate, and can easily decode with a high performance.
[0281]
In this simulation, the constant a depends on whether the communication path is static or Rayleigh.^(L)The encoding parameters such as the above are optimized, but if the characteristics of the static channel are predicted using the encoding parameters for the Rayleigh channel, the result is as shown in FIG. That is, in this case, the signal-to-noise power ratio E required by the Rayleigh channel than the static channel is required for a code having one or more stages._b/ (N₀+ 2ν) increases, and the signal-to-noise power ratio E required for the 0th stage code_b/ N₀21 is 2.7 [dB], which is 1.9 [dB] larger than 0.8 [dB] shown in FIG. 21, and therefore the characteristic in the static channel is at least 1.9 than the characteristic in the Rayleigh channel. Low signal-to-noise ratio E by [dB]_b/ (N₀+ 2ν).
[0282]
As described above, in the data transmission / reception system, a plurality of information bit sequences {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, ..., b^(L-1)} Is subjected to conversion processing including predetermined encoding and / or modulation, and the obtained encoded sequence {x⁽⁰⁾, X⁽¹⁾, ..., x^(L-1)} For constant {a⁽⁰⁾, A⁽¹⁾, ..., a^(L-1)}, And the obtained constant multiple encoded sequence {a⁽⁰⁾x⁽⁰⁾, A⁽¹⁾x⁽¹⁾, ..., a^(L-1)x^(L-1)} Is added to generate and transmit an addition encoded sequence g, which makes it easy to realize high-performance encoding with a significant improvement in code design freedom with few restrictions on the basic original code Information bit sequence {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, ..., b^(L-1)} Can be optimally encoded, and the required signal-to-noise power ratio E for sufficiently reducing the bit error rate E_b/ N₀The value of can be reduced.
[0283]
In the data transmission / reception system, the highest order information bit sequence b is determined by the receiving device.^(L-1)By sequentially decoding from at least one information bit sequence b^(L)Can be accurately and easily performed. In particular, in a data transmission / reception system, decoding with respect to an actual code can be performed by performing MAP decoding or decoding according to the MAP decoding with a receiving device. Also, in the data transmission / reception system, the required signal-to-noise power for sufficiently reducing the bit error rate by using the information for other encoded sequences when a receiving device decodes an arbitrary encoded sequence Ratio E_b/ N₀The value of can be reduced.
[0284]
Therefore, the data transmission / reception system can sufficiently satisfy the request to perform encoding at a high transmission rate when it is necessary to transmit data with a limited number of real numbers, such as when the bandwidth is limited. Therefore, it is possible to provide an excellent convenience for the user.
[0285]
In the above-described embodiment, the description has been basically made on the assumption that the amplitude of the original code has a Gaussian distribution. However, the amplitude of a normal code is often not a Gaussian distribution, and in particular, the coding rate is low. The BPSK modulation method is applied to the code. In such a case, it is not desirable to obtain the code energy based on the previously added code energy during the encoding process.
[0286]
Here, the entropy of the binary distribution of signal points according to the BPSK modulation scheme is “1”, and the entropy (1/2) log of the Gaussian distribution.₂ A value lower than (πe) = 1.65. Therefore, even if the amplitude of the encoded sequence for each information bit sequence does not exhibit a Gaussian distribution, it can be made to have an apparent Gaussian distribution by applying a random orthonormal transformation to this except for the fading channel. Obviously, there is no worse result than the assumption that each code is Gaussian.
[0287]
Therefore, the required signal-to-noise power ratio E when the amplitude of the original code exhibits a non-Gaussian distribution._b/ (N₀+ 2ν) can be obtained by measuring with a non-Gaussian channel reflecting the encoder model. In decoding, it is optimal to accurately calculate the likelihood according to the model of the encoder.
[0288]
Now, a multiple access system to which such a data transmission / reception system is applied will be described below.
[0289]
This multiple access system is an information bit sequence b at each level in the data transmission / reception system described above.^(L)Is an information sequence of each terminal in multiple access.
[0290]
Specifically, the downlink in a multiple access system is composed of three information bit sequences {b consisting of data from three users {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, B⁽²⁾} Is configured as shown in FIG. That is, the multiple access system includes a base station 200 to which the above-described transmission device 10 is applied, and each information bit sequence {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, B⁽²⁾} Are applied to the three terminals 300 to which the above-described receiving device 60 is applied.₀, 300₁, 300₂With.
[0291]
The base station 200 includes the converter 11 described above.₀, 11₁, 11₂Three converters 201 corresponding to₀, 201₁, 201₂And the multiplier 12 described above.₀, 12₁, 12₂Three multipliers 202 corresponding to₀, 202₁, 202₂And the adder 13 described above.₀, 13₁And an adder 203 corresponding to the transmission unit 204 and a transmission unit 204 corresponding to the transmission unit 14 described above. Here, only one adder 203 is shown in the figure, but the base station 200 may have two adders as in the transmission device 10 described above.
[0292]
On the other hand, the terminal 300₀, 300₁, 300₂Is a receiving unit 301 corresponding to the receiving unit 61 described above.₀, 301₁, 301₂And the decoder 302₀, 302₁, 302₂And have. Here, the decoder 302₀The three decoders 62 described above₀62₁62₂And the decoder 302₁At least the two decoders 62 described above.₁62₂And the decoder 302₂At least one decoder 62 as described above.₂It is equivalent to.
[0293]
In such a multiple access system, the base station 200 performs the same processing as that of the transmission apparatus 10 described above, whereby three information bit sequences {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, B⁽²⁾} Is converted into a transmission signal g ′, and this transmission signal g ′ is transmitted to the outside.
[0294]
In the multiple access system, this transmission signal g ′ is a transmission loss L corresponding to each of the three users.⁽⁰⁾, L⁽¹⁾, L⁽²⁾Is transmitted to the transmission signal g ′ by noise n.⁽⁰⁾, N⁽¹⁾, N⁽²⁾Are added to each other, and this signal is received signal y ′.⁽⁰⁾, Y '⁽¹⁾, Y '⁽²⁾As terminal 300₀, 300₁, 300₂Received by each of. Transmission loss L⁽⁰⁾, L⁽¹⁾, L⁽²⁾Indicates that the smaller the value, the greater the loss.
[0295]
In the multiple access system, the terminal 300₀, 300₁, 300₂By performing the same processing as that of the receiving device 60 described above by each of the three information bit sequences {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, B⁽²⁾} Posterior probability information P (b⁽⁰⁾| Y), P (b⁽¹⁾| Y), P (b⁽²⁾| Y) is an information bit sequence {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, B⁽²⁾}.
[0296]
At this time, the terminal 300₂Is the received value y⁽²⁾Based on at least the information bit sequence b⁽²⁾As described above, at least one decoder 62 described above is obtained.₂Decoder 302 corresponding to₂As long as it has. Also, the terminal 300₁Is the received value y⁽¹⁾Based on at least the information bit sequence b⁽¹⁾, B⁽²⁾Is obtained by decoding the necessary information bit sequence b⁽¹⁾As described above, at least the two decoders 62 described above are output.₁62₂Decoder 302 corresponding to₁It is necessary to have. Furthermore, the terminal 300₀Is the received value y⁽⁰⁾Information bit sequence b based on⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, B⁽²⁾Is obtained by decoding all of the necessary information bit sequence b⁽⁰⁾As described above, the three decoders 62 described above are output.₀62₁62₂Decoder 302 corresponding to all of₀It is necessary to have.
[0297]
In this way, the multiple access system applies the transmission apparatus 10 described above as the base station 200, and the terminal 300₀, 300₁, 300₂As described above, a downlink can be configured by applying the reception device 60 described above.
[0298]
In the multiple access system, the base station 200 and each terminal 300₀, 300₁, 300₂As described above, it is effective to assign a high-order information bit sequence to a user with a large transmission loss. Also, in a multiple access system, data of a user with a larger transmission loss is received with a relatively low signal-to-noise ratio S / N. A constant for a higher order sign^(L)As such, it may be decided to take a large margin. In the figure, the encoded sequence x is sequentially from the highest order.⁽²⁾, X⁽¹⁾, X⁽⁰⁾Is assigned to the corresponding transmission loss L⁽²⁾, L⁽¹⁾, L⁽⁰⁾The value relationship is L⁽²⁾<L⁽¹⁾<L⁽⁰⁾It is equivalent to becoming.
[0299]
On the other hand, the uplink in such a multiple access system for the downlink is also composed of three information bit sequences {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, B⁽²⁾} Is configured as shown in FIG. That is, the multiple access system includes three terminals 400 to which the above-described receiving device 60 is applied.₀, 400₁, 400₂And the information bit sequence {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, B⁽²⁾} To the base station 500 to which the above-described transmission device 10 is applied.
[0300]
Terminal 400₀, 400₁, 400₂Are respectively the converters 11 described above.₀, 11₁, 11₂Converter 401 corresponding to₀, 401₁, 401₂And the multiplier 12 described above.₀, 12₁, 12₂A multiplier 402 corresponding to₀, 402₁, 402₂And a transmission unit 403 corresponding to the transmission unit 14 described above.₀403₁403₂And have.
[0301]
On the other hand, the base station 500 includes a receiving unit 501 corresponding to the receiving unit 61 described above and the three decoders 62 described above.₀62₁62₂And a decoder 502 corresponding to.
[0302]
In such a multiple access system, the terminal 400₀, 400₁, 400₂, Each information bit sequence {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, B⁽²⁾} Are respectively encoded and transmitted signal g ′⁽⁰⁾, G '⁽¹⁾, G '⁽²⁾These transmission signals g ′⁽⁰⁾, G '⁽¹⁾, G '⁽²⁾Is sent to the outside. Where the constant G⁽⁰⁾, G⁽¹⁾, G⁽²⁾Is a transmission loss L corresponding to each of the three users generated on the communication path.⁽⁰⁾, L⁽¹⁾, L⁽²⁾The transmission power is controlled based on⁽⁰⁾× L⁽⁰⁾, G⁽¹⁾× L⁽¹⁾, G⁽²⁾× L⁽²⁾As described above, each is set to have an appropriate amplitude.
[0303]
In a multiple access system, these transmission signals g ′⁽⁰⁾, G '⁽¹⁾, G '⁽²⁾Transmission loss L corresponding to each of the three users.⁽⁰⁾, L⁽¹⁾, L⁽²⁾Transmission signals g ′ multiplexed with each other by being multiplexed and transmitted via a communication path having⁽⁰⁾, G '⁽¹⁾, G '⁽²⁾Is added to the signal n, and this signal is received by the base station 500 as a received signal y ′. Transmission loss L⁽⁰⁾, L⁽¹⁾, L⁽²⁾As described above, indicates that the smaller the value, the greater the loss.
[0304]
In the multiple access system, the base station 500 performs the same processing as that of the receiving device 60 described above, thereby obtaining three information bit sequences {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, B⁽²⁾} Posterior probability information P (b⁽⁰⁾| Y), P (b⁽¹⁾| Y), P (b⁽²⁾| Y) is an information bit sequence {b⁽⁰⁾, B⁽¹⁾, B⁽²⁾}.
[0305]
As described above, the multiple access system includes the terminal 400.₀, 400₁, 400₂By applying the above-described transmission device 10 and applying the above-described reception device 60 as the base station 500, an uplink can be configured.
[0306]
In the multiple access system, each terminal 400₀, 400₁, 400₂Since it is assumed that there is a difference in transmission loss with the base station 500, it is effective to assign a high-order information bit sequence to a user with a small transmission loss as described above. It is. Further, in a multiple access system, data of a user with a larger transmission loss has a relatively larger transmission power, and as described above, a constant G for a higher-order code assigned to a user with a smaller transmission loss.^(L)As such, it may be decided to take a large margin. In the figure, the encoded sequence x is sequentially from the highest order.⁽²⁾, X⁽¹⁾, X⁽⁰⁾Is assigned to the corresponding transmission loss L⁽²⁾, L⁽¹⁾, L⁽⁰⁾The value relationship is L⁽²⁾> L⁽¹⁾> L⁽⁰⁾It is equivalent to becoming.
[0307]
As described above, in the multiple access system, the information bit sequence b at each level in the data transmission / reception system described above.^(L)By using as the information sequence of each terminal in multiple access, more users can be accommodated with limited resources. Moreover, in a multiple access system, since appropriate multiplexing according to the transmission loss of each user can be performed, resources can be used effectively.
[0308]
The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in the above-described embodiment, a multiple access system for transmitting and receiving data between a base station and a terminal in mobile communication has been described. However, the present invention is a control station in a so-called wireless LAN (Local Area Network). Or it can apply also to various systems, such as a multiple access system at the time of transmitting / receiving data between an access point and a terminal. That is, the above-described base station is a concept including not only a base station in mobile communication but also a device having an equivalent function in a wireless LAN and other various communication systems.
[0309]
Further, in the above-described embodiment, the turbo code is described as an example of the encoding by the converter in the transmission apparatus. Any code such as Hocquenghem code can be applied.
[0310]
Further, in the above-described embodiment, the description has been made on the assumption that the BPSK modulation method is performed as the encoding by the converter in the transmission apparatus. But it can be applied. Even when the QPSK modulation method is applied, the signal points in the addition coded sequence g are arranged depending on the signal-to-noise ratio S / N as described above, and for example, as shown in FIG. Are arranged at non-equal intervals.
[0311]
Furthermore, in the above-described embodiment, one information bit sequence b is assigned to one converter in the transmission apparatus.^(L)However, this information bit sequence b is described.^(L)May be configured not as one series of 2000 bits of information bits but as two series of 1000 bits of information bits. That is, the present invention provides each encoded sequence x output from each converter.^L)Are all composed of M numerical values.
[0312]
In the above-described embodiment, MAP decoding has been described as an example of decoding by a decoder in the reception device. However, for example, Viterbi decoding can be applied to the present invention. When Viterbi decoding is applied, the decoder inputs the likelihood, but does not output posterior probability information of soft output as a decoding result. Therefore, in this case, the decoder performs decoding on the assumption that the decoding result is correct with a probability of “1”.
[0313]
Thus, it goes without saying that the present invention can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
[0314]
【The invention's effect】
As described above in detail, the multiple access system according to the present invention is a multiple access system that performs transmission and reception of data by performing multiple access between a base station and a plurality of terminals. A base station in the downlink that converts the data into a predetermined format and transmits the first information bit sequence of the first user composed of predetermined bits is converted into a first encoded sequence composed of M numbers. Conversion means, first multiplication means for multiplying the first encoded sequence obtained by conversion by the first conversion means by a first constant, and a second user comprising predetermined bits At least one second conversion means for converting the second information bit sequence of the second information bit sequence into a second encoded sequence consisting of M numbers, and a second code obtained by conversion by the second conversion means The second constant for the conversion series At least one second multiplication means for multiplying, a first constant multiple encoded sequence obtained by multiplication by the first multiplication means, and a second constant obtained by multiplication by the second multiplication means Addition means for adding the double encoded sequence for each element to generate an added encoded sequence, and transmission means for transmitting the added encoded sequence as a transmission signal, to the added encoded sequence transmitted by the base station On the other hand, each of the terminals that receive the reception signal to which the predetermined noise is added receives the first information bit sequence or the second information based on the reception unit that inputs the reception signal and the reception value supplied from the reception unit. Decoding means for decoding at least one information bit sequence of the information bit sequences and outputting a necessary information bit sequence.
[0315]
Therefore, the multiple access system according to the present invention includes a first constant multiple encoded sequence obtained by multiplying the first encoded sequence by the first multiplier by the first constant, and the second encoded sequence. The second constant multiple encoded sequence multiplied by the second constant by the second multiplying unit is added by the adding unit to generate an added encoded sequence and transmitted from the base station. Based on the received value obtained by adding predetermined noise to the coded sequence, decoding of at least one information bit sequence of the first information bit sequence or the second information bit sequence is performed by the decoding means in each terminal As a result, it is possible to easily realize coding with high performance in which the degree of freedom of code design is remarkably improved, and it is possible to accommodate more users by effectively using limited resources.
[0316]
The multiple access method according to the present invention is a multiple access method for transmitting and receiving data by performing multiple access between a base station and a plurality of terminals, and converts information of each user into a predetermined format. The first information bit sequence of the first user consisting of predetermined bits by the base station in the downlink to be transmitted by the base station, to the first encoded sequence consisting of M numerical values, A step of multiplying the first encoded sequence obtained by converting the information bit sequence by a first constant, and a second information bit sequence consisting of predetermined bits by the base station are made up of M numerical values. At least one step of converting to a second encoded sequence, and at least one of multiplying a second encoded sequence obtained by converting the second information bit sequence by the base station by a second constant Process and base Is obtained by multiplying the first constant multiple encoded sequence obtained by multiplying the first encoded sequence by the first constant and the second constant multiplied by the second constant. Adding the second constant multiple encoded sequence for each element to generate an added encoded sequence, transmitting the added encoded sequence as a transmission signal by the base station, and adding transmitted by the base station A step of inputting a reception signal by a terminal that receives a reception signal in which predetermined noise is added to an encoded sequence, and a first information bit sequence or second information based on a reception value received by the terminal Decoding at least one information bit sequence out of the bit sequences, and outputting a necessary information bit sequence.
[0317]
Therefore, the multiple access method according to the present invention includes a first constant multiple encoded sequence obtained by multiplying the first encoded sequence by a first constant, and a second constant for the second encoded sequence. The base station adds the second constant multiple encoded sequence multiplied by the constant to generate and transmit an added encoded sequence, and a received value obtained by adding predetermined noise to the added encoded sequence. Based on the first information bit sequence or the second information bit sequence, each terminal performs decoding on at least one information bit sequence, thereby improving the degree of freedom of code design with high performance. Encoding can be easily realized, and more users can be accommodated by effectively using limited resources.
[0318]
Furthermore, a multiple access system according to the present invention is a multiple access system that transmits and receives data by performing multiple access between a base station and a plurality of terminals, and converts information into a predetermined format for transmission. Each terminal in the uplink has a conversion unit that converts an information bit sequence including predetermined bits into an encoded sequence including M numerical values, and a predetermined sequence for the encoded sequence obtained by conversion by the conversion unit. A base station that receives a reception signal obtained by adding a predetermined noise to a signal obtained by multiplexing a constant multiple-coded sequence transmitted by each of a plurality of terminals. At least one piece of information among a plurality of information bit sequences corresponding to each of the terminals, based on the reception means for inputting the reception signal and the reception value supplied from the reception means Performs decoding for Tsu preparative sequence, and a decoding means for outputting the necessary information bit sequence.
[0319]
Therefore, in the multiple access system according to the present invention, a constant multiple encoded sequence obtained by multiplying the encoded sequence by a predetermined constant by multiplication means is transmitted from each terminal, and these constant multiple encoded sequences are multiplexed. By performing decoding on at least one information bit sequence among a plurality of information bit sequences corresponding to each of the terminals based on a received value obtained by adding predetermined noise to the received signal by decoding means in the base station In addition, it is possible to easily realize coding with high performance that greatly improves the degree of freedom of code design, and it is possible to accommodate more users by effectively using limited resources.
[0320]
Furthermore, the multiple access method according to the present invention is a multiple access method in which data is transmitted and received by performing multiple access between a base station and a plurality of terminals, and the information is converted into a predetermined format and transmitted. A step of converting an information bit sequence consisting of predetermined bits into an encoded sequence consisting of M numerical values by each of the terminals in the uplink, and an encoded sequence obtained by converting the information bit sequence by each of the terminals And a base station that receives a reception signal in which a predetermined noise is added to a signal obtained by multiplexing a constant multiple encoded sequence transmitted by each of a plurality of terminals. At least one piece of information among a plurality of information bit sequences corresponding to each of the terminals based on the step of inputting the signal and the received value received by the base station Performs decoding for Tsu preparative sequence, and a step of outputting necessary information bit sequence.
[0321]
Therefore, in the multiple access method according to the present invention, a constant multiple coded sequence obtained by multiplying a coded constant by a predetermined constant is transmitted from each terminal, and a signal obtained by multiplexing these constant multiple coded sequences is transmitted. On the basis of the received value to which predetermined noise is added, the base station performs decoding on at least one information bit sequence among a plurality of information bit sequences corresponding to each of the terminals, thereby allowing a degree of freedom in code design. Thus, it is possible to easily realize encoding with high performance that greatly improves the above-mentioned, and to accommodate more users by effectively using limited resources.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a definition of encoding in the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining an arrangement of signal points in one constant multiple coding sequence obtained in a coding process performed by a transmission device in a data transmission / reception system applied to a multiple access system shown as an embodiment of the present invention; It is.
FIG. 3 is a diagram for explaining an arrangement of signal points in an addition encoded sequence obtained by adding two constant multiple encoded sequences obtained in an encoding process performed by a transmission apparatus in the data transmission / reception system.
FIG. 4 is a diagram for explaining an arrangement of signal points in an addition encoded sequence obtained by adding three constant multiple encoded sequences obtained in an encoding process performed by a transmission apparatus in the data transmission / reception system.
FIG. 5 is a diagram for explaining the arrangement of signal points according to a normal 4ASK modulation method;
FIG. 6 is a diagram for explaining the amount of information according to the arrangement of signal points when the signal-to-noise ratio is “12 [dB]”.
FIG. 7 is a diagram for explaining the amount of information by arrangement of signal points when the signal-to-noise ratio is “1.96 [dB]”.
8 is a diagram for explaining an information amount by arrangement of signal points when an area in which the information amount in FIG. 7 is in the vicinity of 1 bit is enlarged; FIG.
FIG. 9 is a block diagram illustrating a practical specific configuration of a transmission device in the data transmission / reception system.
FIG. 10 is a block diagram illustrating a specific configuration of a converter included in the transmission apparatus.
FIG. 11 is a block diagram illustrating a specific configuration of an element encoder included in the converter.
FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of a general receiving device that realizes decoding according to the present invention.
FIG. 13 is a block diagram illustrating a practical specific configuration of a receiving device in the data transmission / reception system.
FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of a normal turbo decoder.
FIG. 15 is a block diagram illustrating a specific configuration of a decoder included in the reception apparatus.
FIG. 16 is a block diagram illustrating a configuration of a channel estimation unit included in the reception apparatus, and a block diagram illustrating a configuration of a channel estimation unit that obtains a hard decision value sequence using a posteriori probability information with respect to an information bit sequence. is there.
FIG. 17 is a block diagram illustrating another configuration of the channel estimation unit included in the reception apparatus, and illustrates a configuration of a channel estimation unit that obtains a hard decision value sequence using a posteriori probability information for the encoded sequence; FIG.
FIG. 18 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a data transmission / reception system in which a receiving side identifies a state of a communication path as adaptive encoding.
FIG. 19 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a data transmission / reception system in which a transmission side identifies the state of a communication path as adaptive encoding, and a data transmission / reception system that performs advance notification of a change in encoding parameters; It is a block diagram explaining a schematic structure.
FIG. 20 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a data transmission / reception system in which a transmission side identifies a state of a communication path as adaptive encoding, and includes current time encoding parameters in current time data; It is a block diagram explaining the schematic structure of the data transmission / reception system to transmit.
FIG. 21 is a diagram illustrating a code configuration used in a simulation for obtaining characteristics in an AWGN channel.
FIG. 22 is a diagram for explaining a characteristic curve showing characteristics in the AWGN channel obtained by the same simulation.
FIG. 23 is a diagram illustrating a code configuration used in a simulation for obtaining characteristics in a free interleaved Rayleigh channel.
FIG. 24 is a diagram for explaining a characteristic curve indicating characteristics in a free interleaved Rayleigh channel obtained by the same simulation.
FIG. 25 is a diagram illustrating a code configuration as a result of predicting characteristics in a static channel using parameters for encoding for a Rayleigh channel.
FIG. 26 is a block diagram illustrating a downlink configuration in the multiple access system.
FIG. 27 is a block diagram illustrating an uplink configuration in the multiple access system;
FIG. 28 is a diagram for explaining the arrangement of signal points in an addition coded sequence obtained when the QPSK modulation method is applied as coding by a converter in the transmission apparatus.
[Explanation of symbols]
10, 10₁, 10₂  Transmitting device, 11₀, 11₁, 11₂, 11_j, 52_L-1, 52_L-2, ..., 51₁, 92, 201₀, 201₁, 201₂, 401₀, 401₁, 401₂  Converter, 12₀, 12₁, 12₂, 53_L-1, 53_L-2, ..., 53₁, 202₀, 202₁, 202₂, 402₀, 402₁, 402₂  Multiplier 13₀, 13₁, 203 Adder, 14, 204, 403₀403₁403₂  Transmitter, 21₀, 21₁  Element encoder, 22, 83, 85 interleaver, 23, 88 puncture unit, 24, 89 channel interleaver, 25 BPSK mapper, 50, 60, 60₁, 60₂  Receiving device 51_L-1, 51_L-2, ..., 51₀62₀62₁62₂, 302₀, 302₁, 302₂, 502 Decoder, 54_L-1, 54_L-2, ..., 54₁  Subtractor 61,301₀, 301₁, 301₂501 receiving unit 63₀, 63₁, 63₂  Likelihood calculation unit, 81 channel deinterleaver, 82 depuncture unit, 84,86 MAP decoder, 87 deinterleaver, 90,100 channel estimation unit, 91,101 estimator, 93,103 correlation calculator, 102 encoding Sequence estimator, 150₁, 150₂  Controller, 200,500 base station, 300₀, 300₁, 300₂, 400₀, 400₁, 400₂  Terminal

Claims (20)

A multiple access system that transmits and receives data by performing multiple access between a base station and a plurality of terminals,
The base station in the downlink for transmitting the information of each user after converting it into a predetermined format,
First conversion means for converting a first information bit sequence composed of predetermined bits into a first encoded sequence composed of M numerical values;
First multiplication means for multiplying the first encoded sequence obtained by conversion by the first conversion means by a first constant;
At least one second conversion means for converting a second information bit sequence composed of predetermined bits into a second encoded sequence composed of M numerical values;
At least one second multiplication means for multiplying the second encoded sequence obtained by conversion by the second conversion means by a second constant;
The first constant multiple coded sequence obtained by multiplication by the first multiplication means and the second constant multiple coded sequence obtained by multiplication by the second multiplication means for each real element Adding means for generating an addition encoded sequence by adding to
Transmitting means for transmitting the addition coded sequence as a transmission signal;
With
Each of the terminals that receives a reception signal in which a predetermined noise is added to the addition coding sequence transmitted by the base station,
Receiving means for inputting the received signal;
Based on the received value supplied from the receiving means, at least one information bit sequence is decoded from the first information bit sequence or the second information bit sequence, and a necessary information bit sequence is output. Decryption means for
A multi-access system comprising: The first multiplying unit transmits the first information bit sequence at a desired bit error rate when it is assumed that the first encoded sequence is transmitted via a communication channel to which noise is added. Multiplying the first encoded sequence by the first constant set depending on the energy required for the
The second multiplying means outputs the second encoded sequence via a communication path in which a sum of the noise and a sequence having the same statistical property as the first constant multiple encoded sequence is added. When the second information bit sequence is considered to be transmitted, the second constant set in dependence on the energy required for transmitting the second information bit sequence at a desired bit error rate is used as the second encoding. 2. The multiple access system according to claim 1, wherein the series is multiplied. The first multiplying unit transmits the first information bit sequence at a desired bit error rate when it is assumed that the first encoded sequence is transmitted via a communication channel to which noise is added. Multiplying the first encoded sequence by the first constant set depending on the energy required for the
The second multiplication means is connected via a communication channel in which the sum of a noise larger than the noise by a predetermined amount and a sequence having the same statistical property as the first constant multiple coded sequence is added. When the second encoded sequence is considered to be transmitted, the second information bit sequence is set depending on the energy required for transmitting the second information bit sequence at a desired bit error rate. 2. The multiple access system according to claim 1, wherein a constant is multiplied with respect to the second encoded sequence.   The base station determines to take a large margin as the second constant for the second coded sequence assigned to a user with a large transmission loss, and assigns the user to a user with a small transmission loss. 4. The multiple access system according to claim 3, wherein the first constant for the first encoded sequence is determined so as to take a small margin. The first conversion means includes
First encoding means for performing predetermined encoding on the first information bit sequence;
First modulation means for performing mapping of signal points based on a predetermined modulation method to the sequence obtained by the first encoding means, and generating the first encoded sequence consisting of M numbers; Have
The second conversion means includes
Second encoding means for applying a predetermined encoding to the second information bit sequence;
Second modulation for mapping the signal points based on a predetermined modulation scheme to the sequence obtained by the second encoding means to generate the second encoded sequence consisting of M numerical values The multiple access system according to claim 1, further comprising: means. The first encoding means and / or the second encoding means includes channel interleaving means for a channel for rearranging the order of input data based on predetermined replacement position information,
The first modulation means and / or the second modulation means perform signal point mapping based on a predetermined modulation method on the interleave data supplied from the channel interleaving means. 5. The multiple access system according to 5.   2. The multiple access system according to claim 1, wherein said decoding means performs decoding corresponding to conversion means for converting at least a higher-order information bit sequence than an output information bit sequence.   8. The multiple access system according to claim 7, wherein the decoding means includes likelihood calculating means for calculating a likelihood related to a received symbol from the received value.   2. The multiple access system according to claim 1, wherein the decoding means sequentially decodes the highest order second information bit sequence added last by the adding means.   2. The multiple access system according to claim 1, wherein the base station allocates a high-order information bit sequence to a user having a large transmission loss. A multiple access system that transmits and receives data by performing multiple access between a base station and a plurality of terminals,
Each of the terminals in the uplink that transmits information after converting the information into a predetermined format,
Conversion means for converting an information bit sequence consisting of predetermined bits into an encoded sequence consisting of M numerical values;
Multiplying means for multiplying the encoded sequence obtained by conversion by the converting means by a predetermined constant;
The base station that receives a reception signal obtained by adding a predetermined noise to a signal in which a constant multiple-encoded sequence transmitted by each of the plurality of terminals is multiplexed for each real element ,
Receiving means for inputting the received signal;
Decoding means for decoding at least one information bit sequence out of a plurality of information bit sequences corresponding to each of the terminals based on the received value supplied from the receiving means, and outputting a necessary information bit sequence And a multiple access system. When the multiplication means in the first terminal to which the low-order information bit sequence is assigned assumes that the encoded sequence is transmitted through a communication path to which noise is added, the information bit sequence is converted into a desired bit error. Multiplying the coded sequence by a constant set depending on the energy required to transmit at the rate;
The multiplication means in the second terminal to which a higher-order information bit sequence is assigned is the sum of the noise and a sequence having the same statistical properties as the constant multiple coded sequence transmitted from the first terminal. When a coded sequence is considered to be transmitted through a communication channel to which is added, a constant set depending on the energy required to transmit the information bit sequence at a desired bit error rate is encoded 12. The multiple access system according to claim 11, wherein multiplication is performed on the conversion sequence. When the multiplication means in the first terminal to which the low-order information bit sequence is assigned assumes that the encoded sequence is transmitted through a communication path to which noise is added, the information bit sequence is converted into a desired bit error. Multiplying the coded sequence by a constant set depending on the energy required to transmit at the rate;
The multiplication means in the second terminal to which a higher-order information bit sequence is assigned has the same noise as the constant multiple coded sequence transmitted from the first terminal, and a noise larger than the noise by a predetermined amount. Depends on the energy required to transmit the information bit sequence at the desired bit error rate when it is assumed that the encoded sequence is transmitted via a communication path to which a sum with a sequence having statistical properties is added 12. The multiple access system according to claim 11, wherein a constant set in this way is multiplied by the encoded sequence.   14. The multiple access system according to claim 13, wherein each of the terminals controls transmission power based on a transmission loss and sets the constant so that an amplitude of a transmission signal between users is appropriate. The conversion means in the first terminal to which a low-order information bit sequence is assigned is as follows:
First encoding means for performing predetermined encoding on the information bit sequence;
Mapping a signal point based on a predetermined modulation scheme to the sequence obtained by the first encoding means, and generating an encoded sequence consisting of M numbers,
The conversion means in the second terminal to which the higher order information bit sequence is assigned,
Second encoding means for performing predetermined encoding on the information bit sequence;
Second modulation means for mapping signal points based on a predetermined modulation method to the sequence obtained by the second encoding means and generating an encoded sequence consisting of M numerical values. 12. The multiple access system according to claim 11, wherein: The first encoding means and / or the second encoding means includes channel interleaving means for a channel for rearranging the order of input data based on predetermined replacement position information,
The first modulation means and / or the second modulation means perform signal point mapping based on a predetermined modulation method on the interleave data supplied from the channel interleaving means. 15. The multiple access system according to 15. The decoding means includes
First decoding means for performing decoding corresponding to the conversion means in the first terminal to which a low-order information bit sequence is assigned;
12. The multiple access system according to claim 11, further comprising at least one second decoding unit configured to perform decoding corresponding to the conversion unit in a second terminal to which a high-order information bit sequence is assigned.   18. The multiple access system according to claim 17, wherein each of the first decoding unit and the second decoding unit includes a likelihood calculating unit that calculates a likelihood related to a received symbol from the received value.   12. The multiple access system according to claim 11, wherein the decoding means sequentially decodes from the highest order information bit sequence.   12. The multiple access system according to claim 11, wherein the terminal of the user having a smaller transmission loss is assigned as a higher-order information bit sequence.

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