JP4463935B2 - チャネル符号化器およびチャネル復号器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、チャネル符号化器に関する。この発明に係るチャネル符号化器は、例えば、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ；Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）を採用した通信システムに使用される。パーソナル通信システムやデジタルセルラ等の移動通信システムにおいては、この発明に係るチャネル符号化器は、基地局および移動局に搭載される。
【０００２】
【従来の技術】
従来、通信システムとして、例えば、ＣＤＭＡを採用した通信システムが知られている。かかる移動通信システムに関する文献としては、以下のようなものがある。
【０００３】
文献１；"Mobile Station - Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System", IS-95
文献２；"CDMA-Principles of Spread Spectrum Communication", Andrew J.Viterbi, Addison Wesley, 1995.
文献３；菊池他、‘ＤＳ−ＣＤＭＡ下りチャネルにおける瞬時値変動追従型送信電力制御法の検討’信学技報、RCS96-162,pp.113-118,1997.
上記文献１には、ＣＤＭＡ通信システムの概要が開示されており、移動局および基地局の構成や、通信チャネルの構成方法、拡散変調方法、送信周波数帯域の条件等が期されている。
【０００４】
上記文献２には、送信電力制御（ＴＰＣ）の技術が開示されている。この文献２では、自動利得制御回路（ＡＧＣ回路）を用いた電力制御として、オープンループ制御とクローズドループ制御とが記されている。クローズドループの電力制御では、受信側から送信側に送られる送信電力制御ビットによって、送信電力の調整が指示される。例えば、送信電力制御ビットが‘０’のときは送信電力の増加が指示され、送信電力制御ビットが‘１’のときは送信電力の減少が指示される。送信電力制御を行うことにより、端末の移動に伴ってフェージング減衰が生じたときに受信側の信号対干渉電力比（ＳＩＲ）が悪化することを防止し、通信品質の向上を図ることができる。
【０００５】
文献３には、アウターループに関する文献である。アウターループとは、送信電力制御を採用した通信システムの通信品質を、さらに向上させるための技術である。アウターループを用いた通信システムでは、目標となる通信品質を決定するフレーム誤り率（ＦＥＲ）とフレーム誤り系列とに応じて目標となるＳＩＲを設定し、この目標ＳＩＲが確保されるように送信電力制御を行う。この文献３には、フレーム誤り率を、巡回冗長チェック（ＣＲＣ）等で判定し、正常フレーム受信に‘０’を割り当て且つ誤りフレーム受信に‘１’を割り当てた系列についての指数重み付けの平均式によってＦＥＲの推定値を算出し、この推定値を目標となるＦＥＲと比較した結果に基づいてＳＩＲの目標値を更新する技術が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の文献３にも開示されているように、従来のＣＤＭＡ通信システムでは、通信中に常にＳＩＲが監視され、ＳＩＲが目標値よりも低い場合には送信電力を増加させることによって、フェージング減衰によるフレーム誤りの発生を抑制している。
【０００７】
しかし、このような送信電力制御は、フレーム前半部分を送信している時のＳＩＲ低下に対しては効果があるものの、フレーム後半部分を送信している時のＳＩＲ低下に対しては十分な効果が得られなかった。すなわち、フェージング減衰によるフレーム誤りの発生は、フレームの後半にＳＩＲが低下した場合（すなわちフレーム後半にフェージング減衰が生じた場合）に集中している。これは、フレーム後半にＳＩＲが低下した場合、その後で送信電力を増加させても、当該フレームのＳＩＲを向上させることはできず、その次のフレームが過剰ＳＩＲになるにすぎない場合が多いからである。
【０００８】
このような理由から、フレームの後半部分でフェージング減衰が発生した場合の誤り発生を抑制する技術が望まれる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）第１の発明は、データをフレーム単位で出力するチャネル符号化器に関する。
【００１０】
データをインタリーブ処理するインタリーブ手段は、ｎ行ｍ列の記憶単位からなる書き込み領域を備える記憶手段と、１フレーム分のデータに対応するｎ×ｍ個のシンボルを、前記記憶手段の書き込み領域に行方向に書き込む書き込み手段と、前記書き込み領域の前半の列に書き込まれた前記シンボルの一部に、前記書き込み領域の後半の列に書き込まれた前記シンボルの一部をコピーするコピー手段と、前記記憶手段に書き込まれた前記シンボルを第１列から列方向に読み出して出力する出力手段と、を有している。
【００１１】
かかる構成によれば、フレームの後半部分に含まれるシンボルの誤り発生を抑制することができる。したがって、フレーム後半部分の送信時にフェージング減衰が発生しても、フレーム誤りとなる可能性が低くなる。
【００１２】
（２）第２の発明は、データをフレーム単位で出力するチャネル符号化器に関する。
【００１３】
そして、データをインタリーブ処理するインタリーブ手段は、ｎ行ｍ＋ｋ列の記憶単位を備え、第１列〜第ｍ列を書き込み領域として使用し且つ残りのｋ列をコピー領域として使用する記憶手段と、１フレーム分のデータに対応するｎ×ｍ個の前記シンボルを、前記記憶手段の書き込み領域に行方向に書き込む書き込み手段と、前記書き込み領域の最後のｋ列に書き込まれた前記シンボルを前記コピー領域にコピーするコピー手段と、前記記憶手段に書き込まれたデータを、前記第１列から列方向に読み出して出力する出力手段と、を有している。
【００１４】
かかる構成によれば、フレームの後半部分に含まれるシンボルの誤り発生を抑制することができる。したがって、フレーム後半部分の送信時にフェージング減衰が発生しても、フレーム誤りとなる可能性が低くなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、図中、各構成成分の大きさ、形状および配置関係は、本発明が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説明する数値的条件は単なる例示にすぎない。
【００１６】
第１の実施の形態
以下、この発明の第１の実施の形態に係るチャネル符号化器およびチャネル復号器について、図１〜図４を用いて説明する。
【００１７】
図１は、この実施の形態に係るチャネル符号化器およびチャネル復号器を用いたＣＤＭＡ移動通信システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【００１８】
図１に示したように、このシステムは、基地局１００と移動局２００とを備えている。
【００１９】
基地局１００は、タイミング生成部１０１、チャネル符号化器１０２、チャネル多重部１０３、拡散変調部１０４、可変ゲイン送信アンプ１０５、送信無線部１０６、品質調整部１０７、送信電力制御部１０８、ＴＰＣゲイン計算部１０９、受信無線部１１０、受信ＡＧＣアンプ１１１、レイク受信器１１２、チャネル復号器１１３およびパイロット信号送信部１１４を備えている。
【００２０】
タイミング生成部１０１は、タイミングクロックを生成して、他の各部１０２〜１１４に送る。
【００２１】
チャネル符号化器１０２は、図示しない交換局から下りリンクデータを順次入力しこれらのデータを誤り訂正符号化して、フレーム単位で出力する。この実施の形態では、誤り訂正符号化方法として、例えば畳み込み符号化等の、各データに対応するシンボル数がそれぞれ複数個になるような方法が使用される。
【００２２】
チャネル多重部１０３は、チャネル符号化器１０２からデータを入力するとともに、送信電力制御部１０８から上りリンク用の送信電力制御ビットを入力し、これらを時分割多重化する。
【００２３】
拡散変調部１０４は、チャネル多重部１０３から入力した信号の拡散変調を行う。
【００２４】
可変ゲイン送信アンプ１０５は、ＴＰＣゲイン計算部１０９から入力したゲインに応じて、拡散変調部１０４から入力した信号を増幅する。
【００２５】
送信無線部１０６は、可変ゲイン送信アンプ１０５から入力した信号を拡散帯域から無線帯域に変調し、無線伝搬路Ｐを介して、移動局２００に送る。また、送信無線部１０６は、パイロット信号送信部１１４から入力したパイロット信号を、無線帯域に変調し、無線伝搬路Ｐを介して、移動局２００に送る。
【００２６】
品質調整部１０７は、アウターループ（上述）を用いて通信品質の調整を行うための機能部である。すなわち、品質調整部１０７は、チャネル復号器１１３からフレーム誤り発生の有無を取得する。そして、通信品質が、目標品質と比較して過剰か劣化かを判定し、この判定結果を送信電力制御部１０８に送る。
【００２７】
送信電力制御部１０８は、上りリンクの送信電力制御に関する処理を行う、すなわち、この送信電力制御部１０８は、受信ＳＩＲの計算、目標ＳＩＲの設定、送信電力制御ビットの生成等を行う。
【００２８】
ＴＰＣゲイン計算部１０９は、レイク受信器１１２から下りリンク用の送信電力制御ビットを入力し、このビット値に応じて可変ゲイン送信アンプ１０５の最適ゲインを計算する。
【００２９】
受信無線部１１０は、無線伝搬路Ｐを介して移動局２００から受信した信号を、無線帯域から拡散帯域に復調する。
【００３０】
受信ＡＧＣアンプ１１１は、受信無線部１１０から入力した信号のレベルを合わせて、アナログ／デジタル変換する。
【００３１】
レイク受信器１１２は、受信ＡＧＣアンプ１１１から入力した信号のレイク受信、すなわち、マルチパス化された受信信号の逆拡散と合成とを行う。さらに、レイク受信器１１２は、合成された信号から下りリンク用の送信電力制御ビットを取り出して、ＴＰＣゲイン計算部１０９に送る。
【００３２】
チャネル復号器１１３は、レイク受信器１１２から入力したシンボル列を誤り訂正復号することによって、上りリンクデータを再生する。
【００３３】
パイロット信号送信部１１４は、一定送信電力のパイロット信号を、送信無線部１０６を介して、無線伝搬路Ｐに送出する。パイロット信号とは、移動局２００に、最も近い基地局１００を判定させるための信号である。すなわち、移動局２００は、複数の基地局１００から受信したパイロット信号の受信電力を比較して、最も受信電力が大きいパイロット信号を送信した基地局１００に対して、位置登録を行う。この位置登録は、移動局２００から、最も近いと判定された基地局１００にアクセスパケットを送信することによって、行われる。
【００３４】
移動局２００は、タイミング生成部２０１、チャネル符号化器２０２、チャネル多重部２０３、拡散変調部２０４、可変ゲイン送信アンプ２０５、送信無線部２０６、品質調整部２０７、送信電力制御部２０８、ＴＰＣゲイン計算部２０９、受信無線部２１０、受信ＡＧＣアンプ２１１、レイク受信器２１２およびチャネル復号器２１３を備えている。
【００３５】
タイミング生成部２０１は、タイミングクロックを生成して、他の各部２０２〜２１３に送る。
【００３６】
チャネル符号化器２０２は、上りリンクデータを順次入力し、これらのデータに対応するシンボル数がそれぞれ複数個になるように、これらのデータを誤り訂正符号化して、フレーム単位で出力する。
【００３７】
チャネル多重部２０３は、チャネル符号化器２０２からデータを入力するとともに、送信電力制御部２０８から下りリンク用の送信電力制御ビットを入力し、これらを時分割多重化する。
【００３８】
拡散変調部２０４は、チャネル多重部２０３から入力した信号の拡散変調を行う。
【００３９】
可変ゲイン送信アンプ２０５は、ＴＰＣゲイン計算部２０９から入力したゲインに応じて、拡散変調部２０４から入力した信号を増幅する。
【００４０】
送信無線部２０６は、可変ゲイン送信アンプ２０５から入力した信号を拡散帯域から無線帯域に変調し、無線伝搬路Ｐを介して、基地局１００に送信する。
【００４１】
品質調整部２０７は、チャネル復号器２１３からフレーム誤り発生の有無を入力する。そして、通信品質が、目標品質と比較して過剰か劣化かを判定し、判定結果を送信電力制御部２０８に送る。
【００４２】
送信電力制御部２０８は、下りリンクの送信電力制御に関する処理、すなわち受信ＳＩＲの計算、目標ＳＩＲの設定、送信電力制御ビットの生成等を行う。
【００４３】
ＴＰＣゲイン計算部２０９は、レイク受信器２１２から上りリンク用の送信電力制御ビットを入力し、このビット値に応じて可変ゲイン送信アンプ２０５の最適ゲインを計算する。
【００４４】
受信無線部２１０は、無線伝搬路Ｐを介して基地局１００から受信した信号を、無線帯域から拡散帯域に復調する。
【００４５】
受信ＡＧＣアンプ２１１は、受信無線部２１０から入力した信号のレベルを合わせて、アナログ／デジタル変換する。
【００４６】
レイク受信器２１２は、受信ＡＧＣアンプ２１１から入力した信号のレイク受信を行う。さらに、レイク受信器２１２は、合成された信号から上りリンク用の送信電力制御ビットを取り出して、ＴＰＣゲイン計算部２０９に送る。
【００４７】
チャネル復号器２１３は、レイク受信器２１２から入力したシンボル列を誤り訂正復号することによって、下りリンクデータを再生する。
【００４８】
図２は、チャネル符号化器１０２，２０２の内部構成を概略的に示すブロック図である。
【００４９】
図２に示したように、チャネル符号化器は、無線フレーム処理部３０１、誤り訂正符号化処理部３０２、シンボルレート整合処理部３０３およびインタリーブ処理部３０４を備えている。
【００５０】
無線フレーム処理部３０１は、上りリンクのデータを入力して、無線フレームを構成する。すなわち、無線フレーム処理部３０１は、上りリンクのデータを所定数ごとに切り出して巡回冗長チェック（ＣＲＣ）およびテイルビットを付加する。ここで、テイルビットとは、レジスタを既知の系列で埋めるためのビット系列であり、誤り訂正符号化方法として畳み込み符号化を採用し且つ復号方法としてビタビ復号を採用する場合にのみ付加される。
【００５１】
誤り訂正符号化処理部３０２は、フレーム化されたビット系列を無線フレーム処理部３０１から入力して、誤り訂正符号化を施す。この実施の形態では、誤り訂正符号化として、畳み込み符号化を採用した場合を説明する。
【００５２】
送信シンボルレート整合処理部３０３は、送信レートの異なる情報を複数ビットに冗長化することによって、同一のシンボルレートに変換する。
【００５３】
インタリーブ処理部３０４は、送信シンボルレート整合処理部３０３からフレーム単位でシンボルを入力し、インタリーブ処理を施す。インタリーブ処理とは、入力したシンボルを並び替える処理であり、フレーム長と比較して短いフェージング減衰に起因するバースト誤りを低減することができる。インタリーブ処理の詳細については、後述する。また、この実施の形態のインタリーブ処理部３０４は、インタリーブ処理に加えて、シンボルレート不均一化処理を行う。このシンボルレート不均一化処理の詳細についても、後述する。
【００５４】
図３は、チャネル復号器１１３，２１３の内部構成を概略的に示すブロック図である。
【００５５】
図３に示したように、チャネル復号器は、デインタリーブ処理部４０１、シンボルレート整合処理部４０２、誤り訂正復号処理部４０３、無線フレーム処理部４０４およびフレーム判定部４０５を備えている。
【００５６】
デインタリーブ処理部４０１は、レイク受信器１１２（図１参照）から入力したシンボルに、デインタリーブ処理を施す。デインタリーブ処理とは、シンボルの配列を、上述のインタリーブ処理部３０４による並び替え前の配列に戻す処理である。デインタリーブ処理の詳細については、後述する。また、この実施の形態のデインタリーブ処理部４０１は、デインタリーブ処理に加えて、シンボルレート均一化処理を行う。この処理の詳細についても、後述する。
【００５７】
シンボルレート整合処理部４０２は、シンボルレートを、上述の送信シンボルレート整合処理部３０３で冗長化される前の状態に戻す。
【００５８】
誤り訂正復号処理部４０３は、シンボルレート整合処理部４０２から入力したシンボルに対し、誤り訂正復号処理を施す。この実施の形態では、軟判定法を用いて誤り訂正復号処理を使用する場合について説明する。軟判定法を用いた誤り訂正復号処理としては、例えばビタビ復号法等がある。
【００５９】
無線フレーム処理部４０４は、誤り訂正復号処理部４０３より入力されたフレームから巡回冗長チェック（ＣＲＣ）を取り出し、この巡回冗長チェックを用いてフレーム誤りを検出する。
【００６０】
フレーム判定部４０５は、無線フレーム処理部４０４による巡回冗長チェックの結果と、フレーム単位の受信ＳＩＲとを用いて、フレームデータの妥当性を判定する。判定結果は、品質調整部１０７（図１参照）に送られる。また、フレーム判定部４０５は、フレームデータを、上りリンクデータとして、後段の回路に出力する。
【００６１】
次に、この実施の形態に係る通信システムの全体動作を説明する。
【００６２】
公衆網（図示せず）等からのデータは、ネットワークから基地局１００に送られ、下りリンク送信データとしてチャネル符号化器１０２に入力される。このデータは、チャネル符号化器１０２によって、無線フレーム化処理、誤り訂正符号化処理、シンボルレート整合処理、インタリーブ処理およびシンボルレート不均一化処理が施され、チャネル多重部１０３に送られる。チャネル多重部１０３は、入力したフレームに、送信電力制御部１０８から入力した下りリンク用の送信電力制御ビットを時分割多重化して、出力する。時分割多重化後のデータは、拡散変調部１０４で拡散変調された後、可変ゲイン送信アンプ１０５で送信ゲインを調整され、さらに、送信無線部１０６で無線帯域の信号に変調されて、無線伝搬路Ｐ中に送出される。
【００６３】
無線伝搬路Ｐ中の信号は、受信無線部２１０によって受信され、拡散帯域に復調される。復調された受信信号は、受信ＡＧＣアンプ２１１で、レベルを合わされるとともに、アナログ／デジタル変換される。さらに、この受信信号は、レイク受信器２１２で、逆拡散されるとともに、マルチパス合成される。マルチパス合成後の信号は、チャネル復号器２１３によって、デインタリーブ処理、シンボルレート均一化処理、シンボルレート整合処理、誤り訂正復号処理、巡回冗長チェック（ＣＲＣ）およびフレーム判定処理を施された後、下りリンク受信データとして、後段の回路に送られる。
【００６４】
送信電力制御部２０８は、レイク受信器２１２から所望信号電力および干渉電力を取得し、送信電力制御ビットの更新周期と同じ周期で受信ＳＩＲを計算する。この受信ＳＩＲは、チャネル復号器２１３に送られる。さらに、この受信ＳＩＲは、チャネル復号器２１３で、フレーム単位の受信ＳＩＲに変換されて、復号化された下りリンクデータの受信情報になる。また、品質調整部２０７は、チャネル復号器２１３から、巡回冗長チェック（ＣＲＣ）の結果を取得する。そして、品質調整部２０７は、この巡回冗長チェックを用いて、そのときの通信状態が目標品質に対して過剰品質か劣化品質かを判定する。この判定結果は、送信電力制御部２０８に送られる。送信電力制御部２０８は、この判定結果が劣化状態のときは、目標ＳＩＲを上げ、過剰品質の場合は目標ＳＩＲを下げる。さらに、送信電力制御部２０８は、目標ＳＩＲと受信ＳＩＲとを比較して送信電力制御ビットを計算する。通信状態の過剰／劣化に応じて目標ＳＩＲを変更することにより、ＳＩＲの平均値を調整して、一定の通信品質を確保することができる。送信電力制御部２０８によって算出された送信電力制御ビットは、チャネル多重部２０３で上りリンクの送信信号に時分割多重化されて、基地局１００に送られる。そして、この送信電力制御ビットは、レイク受信器１１２によって取り出されて、ＴＰＣゲイン計算部１０９に送られる。ＴＰＣゲイン計算部１０９は、この送信電力制御ビットの値に応じて、可変ゲイン送信アンプ１０５のゲインを調整する。
【００６５】
上りリンクの送受信に係る動作も、下りリンクの場合と同様であるので、説明を省略する。
【００６６】
次に、インタリーブ処理部３０４（図２参照）およびデインタリーブ処理部４０１の動作について、図４〜図６を用いて説明する。上述したように、インタリーブ処理部３０４は、チャネル符号化器１０２，２０２内に設けられ、デインタリーブ処理部４０１は、チャネル復号器１１３，２１３内に設けられる。
【００６７】
上述したように、インタリーブ処理部３０４は、インタリーブ処理とシンボルレート不均一化処理とを行う。また、デインタリーブ処理部４０１は、デインタリーブ処理とシンボルレート均一化処理とを行う。
【００６８】
まず、比較のために、図４を用いて、従来のインタリーブ処理部およびデインタリーブ処理部の動作を説明する。なお、従来の通信システムでは、インタリーブ処理部はインタリーブ処理のみを行い、デインタリーブ処理部はデインタリーブ処理のみを行う。
【００６９】
インタリーブ処理部は、二次元配列されたメモリ単位からなるメモリ領域（以下、「インタリーバ」と記す）を備えている。１個のメモリ単位には、１個のシンボル（アナログ値）が格納される。このインタリーバは、１フレームのシンボル数と同数のメモリ単位を備えている。ここでは、１フレームのシンボル数を２５６個とし、メモリ単位の配置を１６行１６列とする。インタリーブ処理部は、まず、１フレーム分のシンボルを、インタリーバに、第１行から順に、行方向に書き込む（図４（Ａ）参照）。そして、書き込みが終了すると、インタリーバの第１列から順に、列方向に読み出す（図４（Ｂ）参照）。
【００７０】
一方、デインタリーブ処理では、インタリーブ処理と逆の操作が行われる。デインタリーブ処理部は、インタリーバと同様の、二次元配列されたメモリ単位からなるメモリ領域（以下、「デインタリーバ」と記す）を備えている。デインタリーバのメモリ単位配置も、１６行１６列である。デインタリーブ処理部は、まず、１フレーム分のシンボルを、デインタリーバに、第１列から順に、列方向に書き込む。そして、書き込みが終了すると、インタリーバの第１行から順に、行方向に読み出す。
【００７１】
インタリーブ処理は、時系列に沿って配列されたシンボルを配列し直す処理である。インタリーブ処理を施すことにより、時系列的に連続するシンボルが、それぞれ所定シンボル数（図４の例では１６シンボル）ずつ離れるように再配列されて、送信される。そして、受信側では、デインタリーブ処理により、このシンボル列を時系列に沿った配列に戻す。このような処理により、信号が無線伝搬路Ｐを伝搬する最中に発生する、バースト誤りに抗することができる。すなわち、このような処理を行った場合、伝搬中に、少数の連続するシンボルのみに誤りが発生した場合でも、その後のデインタリーブ処理による再配置で誤りシンボルの位置が拡散されるので、誤りの影響が小さくなる。バースト誤りは、例えば、フレームの長さと比べて、比較的短いフェージング減衰等によって発生する。
【００７２】
図５は、フェージング減衰の発生タイミングと受信ＳＩＲの変化との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。
【００７３】
上述したように、送信電力制御部１０８，２０８は、受信ＳＩＲが劣化している場合には、目標ＳＩＲを上げて通信品質が非常に高い状態に移行させる。したがって、フレームの前半部分でフェージング減衰が発生した場合（すなわちフレームの前半部分でＳＩＲが劣化状態になった場合）は、そのフレーム全体としての通信品質はある程度補償されるので、フレーム誤りは発生し難い。
【００７４】
しかし、図５の区間Ｄ，Ｅに点線（従来例）で示したように、フレームの後半部分でフェージング減衰が発生した場合、通信品質の上昇が、次のフレームの送信開始後になってしまう場合がある。このような場合には、フェージング減衰を受けたフレームの通信品質を補償することはできない。このため、フレームの後半部分でフェージング減衰が発生した場合には、フレーム誤りが発生することが多くなる。
【００７５】
この実施の形態では、フレームの後半部分でフェージング減衰が発生したことに起因するフレーム誤りの発生を、図６に示した手法で送信シンボルレートを不均一化することによって、抑制する。この処理は、インタリーブ処理部３０４が行う。
【００７６】
図６は、１フレームのシンボル数が２５６個である場合に使用されるインタリーバの一例である。図６に示したように、インタリーブ処理部３０４は、１６行１６列にメモリ単位が配置された書き込み領域を備えている。すなわち、この書き込み領域は、１フレーム分のシンボル（２５６個）を格納することができる。インタリーブ処理部３０４は、まず、図４（Ａ）と同様にして、１フレーム分のシンボルを、書き込み領域に対して、第１行から順に、行方向へ書き込む。そして、書き込みが終了すると、フレーム前半部分の、所定位置のメモリ単位に対して、フレーム後半部分の所定位置のシンボルを、上書きする。（図６参照）。図６では、上書きされるメモリ単位を斜線区画で示し、上書きするシンボルを黒区画で示している。すなわち、図６の処理では、フレーム前半部分の所定位置のシンボルがパンクチュア（間引き）され、これらの位置にフレーム後半部分の所定位置のシンボルがコピーされたことになる。その後、インタリーブ処理部３０４は、図４（Ｂ）と同様にして、書き込み領域の第１列から順に、列方向の読み出しを行う。読み出されたシンボルは、上述のようにして送信され、受信側のデインタリーブ処理部４０１に入力される。なお、図６は、パンクチュアされる位置がフレーム前半部分内で等間隔になり且つコピー元とされる位置がフレーム後半部分内で等間隔になるように、これらの位置を選択した例である。
【００７７】
デインタリーブ処理部４０１は、１６行１６列のデインタリーバを備えている。デインタリーブ処理部４０１は、まず、１フレーム分のシンボルを、デインタリーバに、第１列から順に、列方向へ書き込む。そして、書き込みが終了すると、インタリーバの第１行から順に、行方向にシンボルを読み出して、出力する。ここで、デインタリーブ処理部４０１は、上述のインタリーブ処理部３０４でパンクチュアされたシンボルに代えて、正負の値を持たないダミーシンボル（すなわち、値が「０」のダミーシンボル）を出力する。また、上述のインタリーブ処理部３０４でコピー元とされたシンボル（図６の黒区画に相当するシンボル）を読み出すときに、コピーされたシンボル（図６の斜線区画に対応するシンボル）を併せて読み出し、これらの２個のシンボルの加算値を、１個のシンボルとして出力する。デインタリーブ処理部４０１から出力されたシンボルは、シンボルレート整合処理部４０２を介して、誤り訂正復号処理部４０３に送られる。なお、ダミーシンボルの付加やシンボルの加算は、デインタリーバから読み出す際でなく、このデインタリーバに書き込む際に行ってもよい。
【００７８】
このように、この実施の形態の通信システムでは、対応するシンボルの個数が、データ毎に異なる。したがって、受信シンボルにデインタリーブ処理を施してそのまま誤り訂正復号すると、処理するシンボルの数がデータ毎に異なることになるので、誤り訂正復号処理が複雑になる。これに対して、この実施の形態では、デインタリーブ処理時に、シンボルレート均一化処理を行うことにしたので、各データに対応するシンボル数は一致する。したがって、以下に説明する理由により、従来と全く同一の誤り訂正復号を採用することができるので、誤り訂正復号方法を複雑化させることがない。
【００７９】
上述したように、この実施の形態に係る誤り訂正復号処理部４０３では、軟判定法を用いた誤り訂正復号を行う。無線通信では、デジタル値「０」、「１」の一方がアナログ値「−Ｘ」に変換され且つ他方がアナログ値「＋Ｘ」に変換されて、送信される。これらのアナログ値は、通信の際に、フェージング減衰等の影響を受けて、変化してしまう。このため、送信側局の誤り訂正符号化処理部３０２は、１個のデータに対応させて、複数のシンボルを生成する。そして、受信側局の誤り訂正復号処理部４０３は、これら複数のシンボルから、１個のデータ値を判定する。このときの判定方法は、軟判定法と硬判定法とに大別される。軟判定法では、まず、受信した各シンボルのアナログ値の合計を算出し、次に、この合計値から、データ値が「−Ｘ」または「＋Ｘ」のどちらであるかを判定する。一方、硬判定法では、まず、各シンボルごとに「−Ｘ」または「＋Ｘ」のどちらであるかを判定し、次に、これらの判定結果から、データ値が「−Ｘ」または「＋Ｘ」のどちらであるかを最終的に判定する。上述したように、この実施の形態では、誤り訂正復号に軟判定法を使用するので、デインタリーブ処理部４０１でシンボル数を一致させてから（すなわち、一部のシンボルのみについての加算を先に行ってから）、データ値の判定を行っても、判定の精度は低下しない。したがって、従来と同じ誤り訂正復号を採用することができるので、誤り訂正復号方法を複雑化させることがない。
【００８０】
但し、誤り訂正復号処理部４０３におけるデータ値の判定方法として、硬判定法を採用することも可能である。この場合、デインタリーブ処理部では、上述のデインタリーブ処理のみを行うことが望ましい。したがって、誤り訂正復号処理部で扱うシンボル数は、データ毎に一致しない。
【００８１】
図５に太線（実施の形態）で示したように、この実施の形態に係る通信システムでは、各フレームの前半部分ではＳＩＲが低くなり、後半部分ではＳＩＲが高くなる。したがって、クレーム後半部分のシンボルを送信しているときにフェージング減衰が発生しても、この部分のＳＩＲが極端に低下することはない（図５のフレームＤ参照）。したがって、フレームの後半部分に含まれるシンボルの誤り発生を抑制することができる。
【００８２】
以上説明したように、この実施の形態に係るチャネル符号化器によれば、シンボルレートを不均一化することにより、フレームの後半部分に含まれるシンボルの誤り発生を抑制することができ、したがって、フレーム誤りの発生を抑制することができる。また、インタリーブ処理と同時にシンボルレートの不均一化を行うことにしたので、簡単な処理で、シンボルレートを不均一化させることができる。
【００８３】
加えて、この実施の形態に係るチャネル復号器によれば、シンボルレートを均一化したあとで訂正復号処理を行うことができるので、訂正復号処理が容易になる。また、デインタリーブ処理と同時にシンボルレートの均一化を行うことにしたので、簡単な処理で、シンボルレート均一化処理を行うことができる。
【００８４】
第２の実施の形態
次に、この発明の第２の実施の形態に係るチャネル符号化器およびチャネル復号器について、図７を用いて説明する。
【００８５】
この実施の形態に係るチャネル符号化器およびチャネル復号器は、シンボルレート不均一化処理およびシンボルレート均一化処理の方法が、上述の第１の実施の形態と異なる。
【００８６】
図７は、１フレームのシンボル数が２５６個である場合に使用されるインタリーバの一例である。図７に示したように、この実施の形態に係るインタリーブ処理部３０４は、１６行１８列に配列されたメモリ単位を備えている。これらのメモリ単位のうち、最初の１６列は書き込み領域７０１であり、残りの２列はコピー領域７０２である。すなわち、書き込み領域７０１は、１フレーム分のシンボル（２５６個）を格納することができ、コピー領域７０２は、３２個のシンボルを格納することができる。インタリーブ処理部３０４は、まず、図４（Ａ）と同様、１フレーム分のシンボルを、書き込み領域７０１に対して、第１行から順に、行方向への書き込む。そして、書き込みが終了すると、第１５列および第１６列のシンボルを、コピー領域７０２にコピーする。その後、インタリーブ処理部３０４は、図４（Ｂ）の場合と同様にして、書き込み領域７０１の第１列から順に、列方向の読み出しを行う。そして、書き込み領域７０１に格納されたシンボルをすべて読み出すと、続いて、コピー領域７０２に格納されたシンボルを、第１列から順に、列方向に読み出す。読み出されたシンボルは、上述のようにして送信され、受信側のデインタリーブ処理部４０１に入力される。
【００８７】
デインタリーブ処理部４０１は、１６行１８列のデインタリーバを備えている。デインタリーブ処理部４０１は、まず、デインタリーバに、１フレーム分のシンボルを、第１列から順に、列方向に書き込む。そして、書き込みが終了すると、インタリーバの第１行から順に、行方向に読み出す。デインタリーブ処理部４０１は、第１５列および第１６列に属するシンボルを読み出す際に、そのシンボルに対応するコピーシンボル（インタリーブ処理時にコピー領域７０２にコピーされたシンボル）を併せて読み出し、これらの２個のシンボルの加算値を、１個のシンボルとして読み出す。デインタリーブ処理部４０１から出力されたシンボルは、シンボルレート整合処理部４０２を介して、誤り訂正復号処理部４０３に送られる。なお、デインタリーバから読み出す際でなく、このデインタリーバに書き込む際にシンボルの加算を行ってもよい。
【００８８】
この実施の形態に係る通信システムでは、各フレームの前半部分におけるＳＩＲは従来の場合と同様であり（図５の点線参照）、後半部分ではＳＩＲが高くなる（図５の太線参照）。したがって、第１の実施の形態に係る通信システムよりも、さらに、ＳＩＲを向上させることができる。
【００８９】
以上説明したように、この実施の形態に係るチャネル符号化器によれば、シンボルレートを不均一化することにより、フレーム誤りの発生を抑制することができる。また、インタリーブ処理と同時にシンボルレートの不均一化を行うことにしたので、簡単な処理で、シンボルレートを不均一化させることができる。
【００９０】
加えて、この実施の形態に係るチャネル復号器によれば、シンボルレートを均一化したあとで訂正復号処理を行うことができるので、訂正復号処理が容易になる。また、デインタリーブ処理と同時にシンボルレートの均一化を行うことにしたので、簡単な処理で、シンボルレート均一化処理を行うことができる。
【００９１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係るチャネル符号化器によれば、簡単な構成でインタリーブ処理時にシンボルレートを不均一化し、フレームの後半部分に含まれるシンボルの誤り発生を抑制することができる。したがって、フレーム後半部分の送信時にフェージング減衰が発生しても、フレーム誤りとなる可能性が低くなり、通信品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るチャネル符号化器およびチャネル復号器を用いたＣＤＭＡ移動通信システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１に示したチャネル符号化器の内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】図１に示したチャネル復号器の内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】チャネル符号化器の動作を説明するための概念図である。
【図５】第１の実施の形態に係るチャネル符号化器の動作を説明するための波形図である。
【図６】第１の実施の形態に係るチャネル符号化器の動作を説明するための概念図である。
【図７】第２の実施の形態に係るチャネル符号化器の動作を説明するための概念図である。
【符号の説明】
１００ 基地局
２００ 移動局
１０１，２０１ タイミング生成部
１０２，２０２ チャネル符号化器
１０３，２０３ チャネル多重部
１０４，２０４ 拡散変調部
１０５，２０５ 可変ゲイン送信アンプ
１０６，２０６ 送信無線部
１０７，２０７ 品質調整部
１０８，２０８ 送信電力制御部
１０９，２０９ ＴＰＣゲイン計算部
１１０，２１０ 受信無線部
１１１，２１１ 受信ＡＧＣアンプ
１１２，２１２ レイク受信器
１１３，２１３ チャネル復号器
１１４ パイロット信号送信部
３０１ 無線フレーム処理部
３０２ 誤り訂正符号化処理部
３０３ シンボルレート整合処理部
３０４ インタリーブ処理部
４０１ デインタリーブ処理部
４０２ シンボルレート整合処理部
４０３ 誤り訂正復号処理部
４０４ 無線フレーム処理部
４０５ フレーム判定部
【発明の属する技術分野】
この発明は、チャネル符号化器に関する。この発明に係るチャネル符号化器は、例えば、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ；Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）を採用した通信システムに使用される。パーソナル通信システムやデジタルセルラ等の移動通信システムにおいては、この発明に係るチャネル符号化器は、基地局および移動局に搭載される。
【０００２】
【従来の技術】
従来、通信システムとして、例えば、ＣＤＭＡを採用した通信システムが知られている。かかる移動通信システムに関する文献としては、以下のようなものがある。
【０００３】
文献１；"Mobile Station - Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System", IS-95
文献２；"CDMA-Principles of Spread Spectrum Communication", Andrew J.Viterbi, Addison Wesley, 1995.
文献３；菊池他、‘ＤＳ−ＣＤＭＡ下りチャネルにおける瞬時値変動追従型送信電力制御法の検討’信学技報、RCS96-162,pp.113-118,1997.
上記文献１には、ＣＤＭＡ通信システムの概要が開示されており、移動局および基地局の構成や、通信チャネルの構成方法、拡散変調方法、送信周波数帯域の条件等が期されている。
【０００４】
上記文献２には、送信電力制御（ＴＰＣ）の技術が開示されている。この文献２では、自動利得制御回路（ＡＧＣ回路）を用いた電力制御として、オープンループ制御とクローズドループ制御とが記されている。クローズドループの電力制御では、受信側から送信側に送られる送信電力制御ビットによって、送信電力の調整が指示される。例えば、送信電力制御ビットが‘０’のときは送信電力の増加が指示され、送信電力制御ビットが‘１’のときは送信電力の減少が指示される。送信電力制御を行うことにより、端末の移動に伴ってフェージング減衰が生じたときに受信側の信号対干渉電力比（ＳＩＲ）が悪化することを防止し、通信品質の向上を図ることができる。
【０００５】
文献３には、アウターループに関する文献である。アウターループとは、送信電力制御を採用した通信システムの通信品質を、さらに向上させるための技術である。アウターループを用いた通信システムでは、目標となる通信品質を決定するフレーム誤り率（ＦＥＲ）とフレーム誤り系列とに応じて目標となるＳＩＲを設定し、この目標ＳＩＲが確保されるように送信電力制御を行う。この文献３には、フレーム誤り率を、巡回冗長チェック（ＣＲＣ）等で判定し、正常フレーム受信に‘０’を割り当て且つ誤りフレーム受信に‘１’を割り当てた系列についての指数重み付けの平均式によってＦＥＲの推定値を算出し、この推定値を目標となるＦＥＲと比較した結果に基づいてＳＩＲの目標値を更新する技術が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の文献３にも開示されているように、従来のＣＤＭＡ通信システムでは、通信中に常にＳＩＲが監視され、ＳＩＲが目標値よりも低い場合には送信電力を増加させることによって、フェージング減衰によるフレーム誤りの発生を抑制している。
【０００７】
しかし、このような送信電力制御は、フレーム前半部分を送信している時のＳＩＲ低下に対しては効果があるものの、フレーム後半部分を送信している時のＳＩＲ低下に対しては十分な効果が得られなかった。すなわち、フェージング減衰によるフレーム誤りの発生は、フレームの後半にＳＩＲが低下した場合（すなわちフレーム後半にフェージング減衰が生じた場合）に集中している。これは、フレーム後半にＳＩＲが低下した場合、その後で送信電力を増加させても、当該フレームのＳＩＲを向上させることはできず、その次のフレームが過剰ＳＩＲになるにすぎない場合が多いからである。
【０００８】
このような理由から、フレームの後半部分でフェージング減衰が発生した場合の誤り発生を抑制する技術が望まれる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）第１の発明は、データをフレーム単位で出力するチャネル符号化器に関する。
【００１０】
データをインタリーブ処理するインタリーブ手段は、ｎ行ｍ列の記憶単位からなる書き込み領域を備える記憶手段と、１フレーム分のデータに対応するｎ×ｍ個のシンボルを、前記記憶手段の書き込み領域に行方向に書き込む書き込み手段と、前記書き込み領域の前半の列に書き込まれた前記シンボルの一部に、前記書き込み領域の後半の列に書き込まれた前記シンボルの一部をコピーするコピー手段と、前記記憶手段に書き込まれた前記シンボルを第１列から列方向に読み出して出力する出力手段と、を有している。
【００１１】
かかる構成によれば、フレームの後半部分に含まれるシンボルの誤り発生を抑制することができる。したがって、フレーム後半部分の送信時にフェージング減衰が発生しても、フレーム誤りとなる可能性が低くなる。
【００１２】
（２）第２の発明は、データをフレーム単位で出力するチャネル符号化器に関する。
【００１３】
そして、データをインタリーブ処理するインタリーブ手段は、ｎ行ｍ＋ｋ列の記憶単位を備え、第１列〜第ｍ列を書き込み領域として使用し且つ残りのｋ列をコピー領域として使用する記憶手段と、１フレーム分のデータに対応するｎ×ｍ個の前記シンボルを、前記記憶手段の書き込み領域に行方向に書き込む書き込み手段と、前記書き込み領域の最後のｋ列に書き込まれた前記シンボルを前記コピー領域にコピーするコピー手段と、前記記憶手段に書き込まれたデータを、前記第１列から列方向に読み出して出力する出力手段と、を有している。
【００１４】
かかる構成によれば、フレームの後半部分に含まれるシンボルの誤り発生を抑制することができる。したがって、フレーム後半部分の送信時にフェージング減衰が発生しても、フレーム誤りとなる可能性が低くなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、図中、各構成成分の大きさ、形状および配置関係は、本発明が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説明する数値的条件は単なる例示にすぎない。
【００１６】
第１の実施の形態
以下、この発明の第１の実施の形態に係るチャネル符号化器およびチャネル復号器について、図１〜図４を用いて説明する。
【００１７】
図１は、この実施の形態に係るチャネル符号化器およびチャネル復号器を用いたＣＤＭＡ移動通信システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【００１８】
図１に示したように、このシステムは、基地局１００と移動局２００とを備えている。
【００１９】
基地局１００は、タイミング生成部１０１、チャネル符号化器１０２、チャネル多重部１０３、拡散変調部１０４、可変ゲイン送信アンプ１０５、送信無線部１０６、品質調整部１０７、送信電力制御部１０８、ＴＰＣゲイン計算部１０９、受信無線部１１０、受信ＡＧＣアンプ１１１、レイク受信器１１２、チャネル復号器１１３およびパイロット信号送信部１１４を備えている。
【００２０】
タイミング生成部１０１は、タイミングクロックを生成して、他の各部１０２〜１１４に送る。
【００２１】
チャネル符号化器１０２は、図示しない交換局から下りリンクデータを順次入力しこれらのデータを誤り訂正符号化して、フレーム単位で出力する。この実施の形態では、誤り訂正符号化方法として、例えば畳み込み符号化等の、各データに対応するシンボル数がそれぞれ複数個になるような方法が使用される。
【００２２】
チャネル多重部１０３は、チャネル符号化器１０２からデータを入力するとともに、送信電力制御部１０８から上りリンク用の送信電力制御ビットを入力し、これらを時分割多重化する。
【００２３】
拡散変調部１０４は、チャネル多重部１０３から入力した信号の拡散変調を行う。
【００２４】
可変ゲイン送信アンプ１０５は、ＴＰＣゲイン計算部１０９から入力したゲインに応じて、拡散変調部１０４から入力した信号を増幅する。
【００２５】
送信無線部１０６は、可変ゲイン送信アンプ１０５から入力した信号を拡散帯域から無線帯域に変調し、無線伝搬路Ｐを介して、移動局２００に送る。また、送信無線部１０６は、パイロット信号送信部１１４から入力したパイロット信号を、無線帯域に変調し、無線伝搬路Ｐを介して、移動局２００に送る。
【００２６】
品質調整部１０７は、アウターループ（上述）を用いて通信品質の調整を行うための機能部である。すなわち、品質調整部１０７は、チャネル復号器１１３からフレーム誤り発生の有無を取得する。そして、通信品質が、目標品質と比較して過剰か劣化かを判定し、この判定結果を送信電力制御部１０８に送る。
【００２７】
送信電力制御部１０８は、上りリンクの送信電力制御に関する処理を行う、すなわち、この送信電力制御部１０８は、受信ＳＩＲの計算、目標ＳＩＲの設定、送信電力制御ビットの生成等を行う。
【００２８】
ＴＰＣゲイン計算部１０９は、レイク受信器１１２から下りリンク用の送信電力制御ビットを入力し、このビット値に応じて可変ゲイン送信アンプ１０５の最適ゲインを計算する。
【００２９】
受信無線部１１０は、無線伝搬路Ｐを介して移動局２００から受信した信号を、無線帯域から拡散帯域に復調する。
【００３０】
受信ＡＧＣアンプ１１１は、受信無線部１１０から入力した信号のレベルを合わせて、アナログ／デジタル変換する。
【００３１】
レイク受信器１１２は、受信ＡＧＣアンプ１１１から入力した信号のレイク受信、すなわち、マルチパス化された受信信号の逆拡散と合成とを行う。さらに、レイク受信器１１２は、合成された信号から下りリンク用の送信電力制御ビットを取り出して、ＴＰＣゲイン計算部１０９に送る。
【００３２】
チャネル復号器１１３は、レイク受信器１１２から入力したシンボル列を誤り訂正復号することによって、上りリンクデータを再生する。
【００３３】
パイロット信号送信部１１４は、一定送信電力のパイロット信号を、送信無線部１０６を介して、無線伝搬路Ｐに送出する。パイロット信号とは、移動局２００に、最も近い基地局１００を判定させるための信号である。すなわち、移動局２００は、複数の基地局１００から受信したパイロット信号の受信電力を比較して、最も受信電力が大きいパイロット信号を送信した基地局１００に対して、位置登録を行う。この位置登録は、移動局２００から、最も近いと判定された基地局１００にアクセスパケットを送信することによって、行われる。
【００３４】
移動局２００は、タイミング生成部２０１、チャネル符号化器２０２、チャネル多重部２０３、拡散変調部２０４、可変ゲイン送信アンプ２０５、送信無線部２０６、品質調整部２０７、送信電力制御部２０８、ＴＰＣゲイン計算部２０９、受信無線部２１０、受信ＡＧＣアンプ２１１、レイク受信器２１２およびチャネル復号器２１３を備えている。
【００３５】
タイミング生成部２０１は、タイミングクロックを生成して、他の各部２０２〜２１３に送る。
【００３６】
チャネル符号化器２０２は、上りリンクデータを順次入力し、これらのデータに対応するシンボル数がそれぞれ複数個になるように、これらのデータを誤り訂正符号化して、フレーム単位で出力する。
【００３７】
チャネル多重部２０３は、チャネル符号化器２０２からデータを入力するとともに、送信電力制御部２０８から下りリンク用の送信電力制御ビットを入力し、これらを時分割多重化する。
【００３８】
拡散変調部２０４は、チャネル多重部２０３から入力した信号の拡散変調を行う。
【００３９】
可変ゲイン送信アンプ２０５は、ＴＰＣゲイン計算部２０９から入力したゲインに応じて、拡散変調部２０４から入力した信号を増幅する。
【００４０】
送信無線部２０６は、可変ゲイン送信アンプ２０５から入力した信号を拡散帯域から無線帯域に変調し、無線伝搬路Ｐを介して、基地局１００に送信する。
【００４１】
品質調整部２０７は、チャネル復号器２１３からフレーム誤り発生の有無を入力する。そして、通信品質が、目標品質と比較して過剰か劣化かを判定し、判定結果を送信電力制御部２０８に送る。
【００４２】
送信電力制御部２０８は、下りリンクの送信電力制御に関する処理、すなわち受信ＳＩＲの計算、目標ＳＩＲの設定、送信電力制御ビットの生成等を行う。
【００４３】
ＴＰＣゲイン計算部２０９は、レイク受信器２１２から上りリンク用の送信電力制御ビットを入力し、このビット値に応じて可変ゲイン送信アンプ２０５の最適ゲインを計算する。
【００４４】
受信無線部２１０は、無線伝搬路Ｐを介して基地局１００から受信した信号を、無線帯域から拡散帯域に復調する。
【００４５】
受信ＡＧＣアンプ２１１は、受信無線部２１０から入力した信号のレベルを合わせて、アナログ／デジタル変換する。
【００４６】
レイク受信器２１２は、受信ＡＧＣアンプ２１１から入力した信号のレイク受信を行う。さらに、レイク受信器２１２は、合成された信号から上りリンク用の送信電力制御ビットを取り出して、ＴＰＣゲイン計算部２０９に送る。
【００４７】
チャネル復号器２１３は、レイク受信器２１２から入力したシンボル列を誤り訂正復号することによって、下りリンクデータを再生する。
【００４８】
図２は、チャネル符号化器１０２，２０２の内部構成を概略的に示すブロック図である。
【００４９】
図２に示したように、チャネル符号化器は、無線フレーム処理部３０１、誤り訂正符号化処理部３０２、シンボルレート整合処理部３０３およびインタリーブ処理部３０４を備えている。
【００５０】
無線フレーム処理部３０１は、上りリンクのデータを入力して、無線フレームを構成する。すなわち、無線フレーム処理部３０１は、上りリンクのデータを所定数ごとに切り出して巡回冗長チェック（ＣＲＣ）およびテイルビットを付加する。ここで、テイルビットとは、レジスタを既知の系列で埋めるためのビット系列であり、誤り訂正符号化方法として畳み込み符号化を採用し且つ復号方法としてビタビ復号を採用する場合にのみ付加される。
【００５１】
誤り訂正符号化処理部３０２は、フレーム化されたビット系列を無線フレーム処理部３０１から入力して、誤り訂正符号化を施す。この実施の形態では、誤り訂正符号化として、畳み込み符号化を採用した場合を説明する。
【００５２】
送信シンボルレート整合処理部３０３は、送信レートの異なる情報を複数ビットに冗長化することによって、同一のシンボルレートに変換する。
【００５３】
インタリーブ処理部３０４は、送信シンボルレート整合処理部３０３からフレーム単位でシンボルを入力し、インタリーブ処理を施す。インタリーブ処理とは、入力したシンボルを並び替える処理であり、フレーム長と比較して短いフェージング減衰に起因するバースト誤りを低減することができる。インタリーブ処理の詳細については、後述する。また、この実施の形態のインタリーブ処理部３０４は、インタリーブ処理に加えて、シンボルレート不均一化処理を行う。このシンボルレート不均一化処理の詳細についても、後述する。
【００５４】
図３は、チャネル復号器１１３，２１３の内部構成を概略的に示すブロック図である。
【００５５】
図３に示したように、チャネル復号器は、デインタリーブ処理部４０１、シンボルレート整合処理部４０２、誤り訂正復号処理部４０３、無線フレーム処理部４０４およびフレーム判定部４０５を備えている。
【００５６】
デインタリーブ処理部４０１は、レイク受信器１１２（図１参照）から入力したシンボルに、デインタリーブ処理を施す。デインタリーブ処理とは、シンボルの配列を、上述のインタリーブ処理部３０４による並び替え前の配列に戻す処理である。デインタリーブ処理の詳細については、後述する。また、この実施の形態のデインタリーブ処理部４０１は、デインタリーブ処理に加えて、シンボルレート均一化処理を行う。この処理の詳細についても、後述する。
【００５７】
シンボルレート整合処理部４０２は、シンボルレートを、上述の送信シンボルレート整合処理部３０３で冗長化される前の状態に戻す。
【００５８】
誤り訂正復号処理部４０３は、シンボルレート整合処理部４０２から入力したシンボルに対し、誤り訂正復号処理を施す。この実施の形態では、軟判定法を用いて誤り訂正復号処理を使用する場合について説明する。軟判定法を用いた誤り訂正復号処理としては、例えばビタビ復号法等がある。
【００５９】
無線フレーム処理部４０４は、誤り訂正復号処理部４０３より入力されたフレームから巡回冗長チェック（ＣＲＣ）を取り出し、この巡回冗長チェックを用いてフレーム誤りを検出する。
【００６０】
フレーム判定部４０５は、無線フレーム処理部４０４による巡回冗長チェックの結果と、フレーム単位の受信ＳＩＲとを用いて、フレームデータの妥当性を判定する。判定結果は、品質調整部１０７（図１参照）に送られる。また、フレーム判定部４０５は、フレームデータを、上りリンクデータとして、後段の回路に出力する。
【００６１】
次に、この実施の形態に係る通信システムの全体動作を説明する。
【００６２】
公衆網（図示せず）等からのデータは、ネットワークから基地局１００に送られ、下りリンク送信データとしてチャネル符号化器１０２に入力される。このデータは、チャネル符号化器１０２によって、無線フレーム化処理、誤り訂正符号化処理、シンボルレート整合処理、インタリーブ処理およびシンボルレート不均一化処理が施され、チャネル多重部１０３に送られる。チャネル多重部１０３は、入力したフレームに、送信電力制御部１０８から入力した下りリンク用の送信電力制御ビットを時分割多重化して、出力する。時分割多重化後のデータは、拡散変調部１０４で拡散変調された後、可変ゲイン送信アンプ１０５で送信ゲインを調整され、さらに、送信無線部１０６で無線帯域の信号に変調されて、無線伝搬路Ｐ中に送出される。
【００６３】
無線伝搬路Ｐ中の信号は、受信無線部２１０によって受信され、拡散帯域に復調される。復調された受信信号は、受信ＡＧＣアンプ２１１で、レベルを合わされるとともに、アナログ／デジタル変換される。さらに、この受信信号は、レイク受信器２１２で、逆拡散されるとともに、マルチパス合成される。マルチパス合成後の信号は、チャネル復号器２１３によって、デインタリーブ処理、シンボルレート均一化処理、シンボルレート整合処理、誤り訂正復号処理、巡回冗長チェック（ＣＲＣ）およびフレーム判定処理を施された後、下りリンク受信データとして、後段の回路に送られる。
【００６４】
送信電力制御部２０８は、レイク受信器２１２から所望信号電力および干渉電力を取得し、送信電力制御ビットの更新周期と同じ周期で受信ＳＩＲを計算する。この受信ＳＩＲは、チャネル復号器２１３に送られる。さらに、この受信ＳＩＲは、チャネル復号器２１３で、フレーム単位の受信ＳＩＲに変換されて、復号化された下りリンクデータの受信情報になる。また、品質調整部２０７は、チャネル復号器２１３から、巡回冗長チェック（ＣＲＣ）の結果を取得する。そして、品質調整部２０７は、この巡回冗長チェックを用いて、そのときの通信状態が目標品質に対して過剰品質か劣化品質かを判定する。この判定結果は、送信電力制御部２０８に送られる。送信電力制御部２０８は、この判定結果が劣化状態のときは、目標ＳＩＲを上げ、過剰品質の場合は目標ＳＩＲを下げる。さらに、送信電力制御部２０８は、目標ＳＩＲと受信ＳＩＲとを比較して送信電力制御ビットを計算する。通信状態の過剰／劣化に応じて目標ＳＩＲを変更することにより、ＳＩＲの平均値を調整して、一定の通信品質を確保することができる。送信電力制御部２０８によって算出された送信電力制御ビットは、チャネル多重部２０３で上りリンクの送信信号に時分割多重化されて、基地局１００に送られる。そして、この送信電力制御ビットは、レイク受信器１１２によって取り出されて、ＴＰＣゲイン計算部１０９に送られる。ＴＰＣゲイン計算部１０９は、この送信電力制御ビットの値に応じて、可変ゲイン送信アンプ１０５のゲインを調整する。
【００６５】
上りリンクの送受信に係る動作も、下りリンクの場合と同様であるので、説明を省略する。
【００６６】
次に、インタリーブ処理部３０４（図２参照）およびデインタリーブ処理部４０１の動作について、図４〜図６を用いて説明する。上述したように、インタリーブ処理部３０４は、チャネル符号化器１０２，２０２内に設けられ、デインタリーブ処理部４０１は、チャネル復号器１１３，２１３内に設けられる。
【００６７】
上述したように、インタリーブ処理部３０４は、インタリーブ処理とシンボルレート不均一化処理とを行う。また、デインタリーブ処理部４０１は、デインタリーブ処理とシンボルレート均一化処理とを行う。
【００６８】
まず、比較のために、図４を用いて、従来のインタリーブ処理部およびデインタリーブ処理部の動作を説明する。なお、従来の通信システムでは、インタリーブ処理部はインタリーブ処理のみを行い、デインタリーブ処理部はデインタリーブ処理のみを行う。
【００６９】
インタリーブ処理部は、二次元配列されたメモリ単位からなるメモリ領域（以下、「インタリーバ」と記す）を備えている。１個のメモリ単位には、１個のシンボル（アナログ値）が格納される。このインタリーバは、１フレームのシンボル数と同数のメモリ単位を備えている。ここでは、１フレームのシンボル数を２５６個とし、メモリ単位の配置を１６行１６列とする。インタリーブ処理部は、まず、１フレーム分のシンボルを、インタリーバに、第１行から順に、行方向に書き込む（図４（Ａ）参照）。そして、書き込みが終了すると、インタリーバの第１列から順に、列方向に読み出す（図４（Ｂ）参照）。
【００７０】
一方、デインタリーブ処理では、インタリーブ処理と逆の操作が行われる。デインタリーブ処理部は、インタリーバと同様の、二次元配列されたメモリ単位からなるメモリ領域（以下、「デインタリーバ」と記す）を備えている。デインタリーバのメモリ単位配置も、１６行１６列である。デインタリーブ処理部は、まず、１フレーム分のシンボルを、デインタリーバに、第１列から順に、列方向に書き込む。そして、書き込みが終了すると、インタリーバの第１行から順に、行方向に読み出す。
【００７１】
インタリーブ処理は、時系列に沿って配列されたシンボルを配列し直す処理である。インタリーブ処理を施すことにより、時系列的に連続するシンボルが、それぞれ所定シンボル数（図４の例では１６シンボル）ずつ離れるように再配列されて、送信される。そして、受信側では、デインタリーブ処理により、このシンボル列を時系列に沿った配列に戻す。このような処理により、信号が無線伝搬路Ｐを伝搬する最中に発生する、バースト誤りに抗することができる。すなわち、このような処理を行った場合、伝搬中に、少数の連続するシンボルのみに誤りが発生した場合でも、その後のデインタリーブ処理による再配置で誤りシンボルの位置が拡散されるので、誤りの影響が小さくなる。バースト誤りは、例えば、フレームの長さと比べて、比較的短いフェージング減衰等によって発生する。
【００７２】
図５は、フェージング減衰の発生タイミングと受信ＳＩＲの変化との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。
【００７３】
上述したように、送信電力制御部１０８，２０８は、受信ＳＩＲが劣化している場合には、目標ＳＩＲを上げて通信品質が非常に高い状態に移行させる。したがって、フレームの前半部分でフェージング減衰が発生した場合（すなわちフレームの前半部分でＳＩＲが劣化状態になった場合）は、そのフレーム全体としての通信品質はある程度補償されるので、フレーム誤りは発生し難い。
【００７４】
しかし、図５の区間Ｄ，Ｅに点線（従来例）で示したように、フレームの後半部分でフェージング減衰が発生した場合、通信品質の上昇が、次のフレームの送信開始後になってしまう場合がある。このような場合には、フェージング減衰を受けたフレームの通信品質を補償することはできない。このため、フレームの後半部分でフェージング減衰が発生した場合には、フレーム誤りが発生することが多くなる。
【００７５】
この実施の形態では、フレームの後半部分でフェージング減衰が発生したことに起因するフレーム誤りの発生を、図６に示した手法で送信シンボルレートを不均一化することによって、抑制する。この処理は、インタリーブ処理部３０４が行う。
【００７６】
図６は、１フレームのシンボル数が２５６個である場合に使用されるインタリーバの一例である。図６に示したように、インタリーブ処理部３０４は、１６行１６列にメモリ単位が配置された書き込み領域を備えている。すなわち、この書き込み領域は、１フレーム分のシンボル（２５６個）を格納することができる。インタリーブ処理部３０４は、まず、図４（Ａ）と同様にして、１フレーム分のシンボルを、書き込み領域に対して、第１行から順に、行方向へ書き込む。そして、書き込みが終了すると、フレーム前半部分の、所定位置のメモリ単位に対して、フレーム後半部分の所定位置のシンボルを、上書きする。（図６参照）。図６では、上書きされるメモリ単位を斜線区画で示し、上書きするシンボルを黒区画で示している。すなわち、図６の処理では、フレーム前半部分の所定位置のシンボルがパンクチュア（間引き）され、これらの位置にフレーム後半部分の所定位置のシンボルがコピーされたことになる。その後、インタリーブ処理部３０４は、図４（Ｂ）と同様にして、書き込み領域の第１列から順に、列方向の読み出しを行う。読み出されたシンボルは、上述のようにして送信され、受信側のデインタリーブ処理部４０１に入力される。なお、図６は、パンクチュアされる位置がフレーム前半部分内で等間隔になり且つコピー元とされる位置がフレーム後半部分内で等間隔になるように、これらの位置を選択した例である。
【００７７】
デインタリーブ処理部４０１は、１６行１６列のデインタリーバを備えている。デインタリーブ処理部４０１は、まず、１フレーム分のシンボルを、デインタリーバに、第１列から順に、列方向へ書き込む。そして、書き込みが終了すると、インタリーバの第１行から順に、行方向にシンボルを読み出して、出力する。ここで、デインタリーブ処理部４０１は、上述のインタリーブ処理部３０４でパンクチュアされたシンボルに代えて、正負の値を持たないダミーシンボル（すなわち、値が「０」のダミーシンボル）を出力する。また、上述のインタリーブ処理部３０４でコピー元とされたシンボル（図６の黒区画に相当するシンボル）を読み出すときに、コピーされたシンボル（図６の斜線区画に対応するシンボル）を併せて読み出し、これらの２個のシンボルの加算値を、１個のシンボルとして出力する。デインタリーブ処理部４０１から出力されたシンボルは、シンボルレート整合処理部４０２を介して、誤り訂正復号処理部４０３に送られる。なお、ダミーシンボルの付加やシンボルの加算は、デインタリーバから読み出す際でなく、このデインタリーバに書き込む際に行ってもよい。
【００７８】
このように、この実施の形態の通信システムでは、対応するシンボルの個数が、データ毎に異なる。したがって、受信シンボルにデインタリーブ処理を施してそのまま誤り訂正復号すると、処理するシンボルの数がデータ毎に異なることになるので、誤り訂正復号処理が複雑になる。これに対して、この実施の形態では、デインタリーブ処理時に、シンボルレート均一化処理を行うことにしたので、各データに対応するシンボル数は一致する。したがって、以下に説明する理由により、従来と全く同一の誤り訂正復号を採用することができるので、誤り訂正復号方法を複雑化させることがない。
【００７９】
上述したように、この実施の形態に係る誤り訂正復号処理部４０３では、軟判定法を用いた誤り訂正復号を行う。無線通信では、デジタル値「０」、「１」の一方がアナログ値「−Ｘ」に変換され且つ他方がアナログ値「＋Ｘ」に変換されて、送信される。これらのアナログ値は、通信の際に、フェージング減衰等の影響を受けて、変化してしまう。このため、送信側局の誤り訂正符号化処理部３０２は、１個のデータに対応させて、複数のシンボルを生成する。そして、受信側局の誤り訂正復号処理部４０３は、これら複数のシンボルから、１個のデータ値を判定する。このときの判定方法は、軟判定法と硬判定法とに大別される。軟判定法では、まず、受信した各シンボルのアナログ値の合計を算出し、次に、この合計値から、データ値が「−Ｘ」または「＋Ｘ」のどちらであるかを判定する。一方、硬判定法では、まず、各シンボルごとに「−Ｘ」または「＋Ｘ」のどちらであるかを判定し、次に、これらの判定結果から、データ値が「−Ｘ」または「＋Ｘ」のどちらであるかを最終的に判定する。上述したように、この実施の形態では、誤り訂正復号に軟判定法を使用するので、デインタリーブ処理部４０１でシンボル数を一致させてから（すなわち、一部のシンボルのみについての加算を先に行ってから）、データ値の判定を行っても、判定の精度は低下しない。したがって、従来と同じ誤り訂正復号を採用することができるので、誤り訂正復号方法を複雑化させることがない。
【００８０】
但し、誤り訂正復号処理部４０３におけるデータ値の判定方法として、硬判定法を採用することも可能である。この場合、デインタリーブ処理部では、上述のデインタリーブ処理のみを行うことが望ましい。したがって、誤り訂正復号処理部で扱うシンボル数は、データ毎に一致しない。
【００８１】
図５に太線（実施の形態）で示したように、この実施の形態に係る通信システムでは、各フレームの前半部分ではＳＩＲが低くなり、後半部分ではＳＩＲが高くなる。したがって、クレーム後半部分のシンボルを送信しているときにフェージング減衰が発生しても、この部分のＳＩＲが極端に低下することはない（図５のフレームＤ参照）。したがって、フレームの後半部分に含まれるシンボルの誤り発生を抑制することができる。
【００８２】
以上説明したように、この実施の形態に係るチャネル符号化器によれば、シンボルレートを不均一化することにより、フレームの後半部分に含まれるシンボルの誤り発生を抑制することができ、したがって、フレーム誤りの発生を抑制することができる。また、インタリーブ処理と同時にシンボルレートの不均一化を行うことにしたので、簡単な処理で、シンボルレートを不均一化させることができる。
【００８３】
加えて、この実施の形態に係るチャネル復号器によれば、シンボルレートを均一化したあとで訂正復号処理を行うことができるので、訂正復号処理が容易になる。また、デインタリーブ処理と同時にシンボルレートの均一化を行うことにしたので、簡単な処理で、シンボルレート均一化処理を行うことができる。
【００８４】
第２の実施の形態
次に、この発明の第２の実施の形態に係るチャネル符号化器およびチャネル復号器について、図７を用いて説明する。
【００８５】
この実施の形態に係るチャネル符号化器およびチャネル復号器は、シンボルレート不均一化処理およびシンボルレート均一化処理の方法が、上述の第１の実施の形態と異なる。
【００８６】
図７は、１フレームのシンボル数が２５６個である場合に使用されるインタリーバの一例である。図７に示したように、この実施の形態に係るインタリーブ処理部３０４は、１６行１８列に配列されたメモリ単位を備えている。これらのメモリ単位のうち、最初の１６列は書き込み領域７０１であり、残りの２列はコピー領域７０２である。すなわち、書き込み領域７０１は、１フレーム分のシンボル（２５６個）を格納することができ、コピー領域７０２は、３２個のシンボルを格納することができる。インタリーブ処理部３０４は、まず、図４（Ａ）と同様、１フレーム分のシンボルを、書き込み領域７０１に対して、第１行から順に、行方向への書き込む。そして、書き込みが終了すると、第１５列および第１６列のシンボルを、コピー領域７０２にコピーする。その後、インタリーブ処理部３０４は、図４（Ｂ）の場合と同様にして、書き込み領域７０１の第１列から順に、列方向の読み出しを行う。そして、書き込み領域７０１に格納されたシンボルをすべて読み出すと、続いて、コピー領域７０２に格納されたシンボルを、第１列から順に、列方向に読み出す。読み出されたシンボルは、上述のようにして送信され、受信側のデインタリーブ処理部４０１に入力される。
【００８７】
デインタリーブ処理部４０１は、１６行１８列のデインタリーバを備えている。デインタリーブ処理部４０１は、まず、デインタリーバに、１フレーム分のシンボルを、第１列から順に、列方向に書き込む。そして、書き込みが終了すると、インタリーバの第１行から順に、行方向に読み出す。デインタリーブ処理部４０１は、第１５列および第１６列に属するシンボルを読み出す際に、そのシンボルに対応するコピーシンボル（インタリーブ処理時にコピー領域７０２にコピーされたシンボル）を併せて読み出し、これらの２個のシンボルの加算値を、１個のシンボルとして読み出す。デインタリーブ処理部４０１から出力されたシンボルは、シンボルレート整合処理部４０２を介して、誤り訂正復号処理部４０３に送られる。なお、デインタリーバから読み出す際でなく、このデインタリーバに書き込む際にシンボルの加算を行ってもよい。
【００８８】
この実施の形態に係る通信システムでは、各フレームの前半部分におけるＳＩＲは従来の場合と同様であり（図５の点線参照）、後半部分ではＳＩＲが高くなる（図５の太線参照）。したがって、第１の実施の形態に係る通信システムよりも、さらに、ＳＩＲを向上させることができる。
【００８９】
以上説明したように、この実施の形態に係るチャネル符号化器によれば、シンボルレートを不均一化することにより、フレーム誤りの発生を抑制することができる。また、インタリーブ処理と同時にシンボルレートの不均一化を行うことにしたので、簡単な処理で、シンボルレートを不均一化させることができる。
【００９０】
加えて、この実施の形態に係るチャネル復号器によれば、シンボルレートを均一化したあとで訂正復号処理を行うことができるので、訂正復号処理が容易になる。また、デインタリーブ処理と同時にシンボルレートの均一化を行うことにしたので、簡単な処理で、シンボルレート均一化処理を行うことができる。
【００９１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係るチャネル符号化器によれば、簡単な構成でインタリーブ処理時にシンボルレートを不均一化し、フレームの後半部分に含まれるシンボルの誤り発生を抑制することができる。したがって、フレーム後半部分の送信時にフェージング減衰が発生しても、フレーム誤りとなる可能性が低くなり、通信品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るチャネル符号化器およびチャネル復号器を用いたＣＤＭＡ移動通信システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１に示したチャネル符号化器の内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】図１に示したチャネル復号器の内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】チャネル符号化器の動作を説明するための概念図である。
【図５】第１の実施の形態に係るチャネル符号化器の動作を説明するための波形図である。
【図６】第１の実施の形態に係るチャネル符号化器の動作を説明するための概念図である。
【図７】第２の実施の形態に係るチャネル符号化器の動作を説明するための概念図である。
【符号の説明】
１００ 基地局
２００ 移動局
１０１，２０１ タイミング生成部
１０２，２０２ チャネル符号化器
１０３，２０３ チャネル多重部
１０４，２０４ 拡散変調部
１０５，２０５ 可変ゲイン送信アンプ
１０６，２０６ 送信無線部
１０７，２０７ 品質調整部
１０８，２０８ 送信電力制御部
１０９，２０９ ＴＰＣゲイン計算部
１１０，２１０ 受信無線部
１１１，２１１ 受信ＡＧＣアンプ
１１２，２１２ レイク受信器
１１３，２１３ チャネル復号器
１１４ パイロット信号送信部
３０１ 無線フレーム処理部
３０２ 誤り訂正符号化処理部
３０３ シンボルレート整合処理部
３０４ インタリーブ処理部
４０１ デインタリーブ処理部
４０２ シンボルレート整合処理部
４０３ 誤り訂正復号処理部
４０４ 無線フレーム処理部
４０５ フレーム判定部
Claims (4)
- データをフレーム単位で出力するチャネル符号化器であって、
データをインタリーブ処理するインタリーブ手段を有し、該インタリーブ手段は、
ｎ行ｍ列の記憶単位からなる書き込み領域を備える記憶手段と、
１フレーム分のデータに対応するｎ×ｍ個のシンボルを、前記記憶手段の書き込み領域に行方向に書き込む書き込み手段と、
前記書き込み領域の前半の列に書き込まれた前記シンボルの一部に、前記書き込み領域の後半の列に書き込まれた前記シンボルの一部をコピーするコピー手段と、
前記記憶手段に書き込まれた前記シンボルを第１列から列方向に読み出して出力する出力手段と、
を有することを特徴とするチャネル符号化器。 - データをフレーム単位で出力するチャネル符号化器であって、
データをインタリーブ処理するインタリーブ手段を有し、該インタリーブ手段は、
ｎ行ｍ＋ｋ列の記憶単位を備え、第１列〜第ｍ列を書き込み領域として使用し且つ残りのｋ列をコピー領域として使用する記憶手段と、
１フレーム分のデータに対応するｎ×ｍ個の前記シンボルを、前記記憶手段の書き込み領域に行方向に書き込む書き込み手段と、
前記書き込み領域の最後のｋ列に書き込まれた前記シンボルを前記コピー領域にコピーするコピー手段と、
前記記憶手段に書き込まれたデータを、前記第１列から列方向に読み出して出力する出力手段と、
を有することを特徴とするチャネル符号化器。 - データを誤り訂正符号化する訂正符号化手段を有し、
前記書き込み手段は、前記訂正符号化手段により誤り訂正符号化された後のデータを前記記憶手段の書き込み領域に書き込むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチャネル符号化器。 - 送信レートの異なる情報を複数ビットに冗長化することによりシンボルレートを整合化する整合手段を有し、
前記書き込み手段は、前記訂正符号化手段により誤り訂正符号化され、かつ、前記整合手段によりシンボルレートが整合化されたデータを前記記憶手段の書き込み領域に書き込むことを特徴とする請求項３に記載のチャネル符号化器。
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