JP4935790B2 - 通信システム - Google Patents

Description

本発明は、符号化／復号化を行って通信を行う通信システムに関する。

無線伝送において、一定周波数の搬送波に情報を重畳して伝送する変調方式として、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation：直交振幅変調）や６４ＱＡＭなどの高次の変調が広く使用されている。

１６ＱＡＭは、搬送波の位相と振幅を変化させて、１６状態をとり（一度に１６値伝送）、１シンボル４ビットで情報を伝送する変調方式であり、６４ＱＡＭでは、搬送波の位相と振幅を変化させて、６４状態をとり（一度に６４値伝送）、１シンボル６ビットで情報を伝送する変調方式である。

一方、無線伝搬路上に生じたフェージング（時間差をもって到達した電波の波長が干渉し合うことによって電波レベルの強弱が変化する現象）や、通信機器内部の熱雑音の影響などにより、受信データには大きな誤りが発生し、情報伝送の誤り率を増大させることになる。

したがって、無線通信の分野では、伝送時の誤りを受信側で訂正できる誤り訂正符号化／復号化技術が要求され、誤り訂正符号化により、送りたいデータに冗長性を持たせ、この冗長性により、誤りを含むデータを復元することで、伝送品質を向上させている。

誤り訂正符号化としては、情報データを符号化する際に、過去の情報データの入力の影響を受ける畳み込み符号化と呼ばれる誤り訂正符号化が広く用いられている。送信側では、送りたい情報データを畳み込み符号化し、その後、変調を施して伝送し、受信側では、復調後の受信データの尤度（確率）を求めて、尤も確からしい情報データを推定する。

なお、尤度とは、受信データＸにおいてＹが送信されたという条件付き確率のことである。すなわち、データＸを受信したという事象が起きた条件下で、Ｙが送信されたという事象が起きる確率のことを尤度と呼ぶ。

図３１は１６ＱＡＭのコンスタレーションを示す図である。横軸はＩｃｈ、縦軸はＱｃｈである。１６ＱＡＭ伝送なので、１６値のシンボル点の中のどれか１つのシンボル点の情報が送信されており、受信信号の信号点は、理想的には、１６値のシンボル点のいずれかと一致するはずであるが、伝送路上における雑音の影響等でずれが生じ、この例では受信信号の位置が信号点Ａであったとする。

図３２は信号点ＡのＩ成分がＩｃｈの各信号パターンとなる確率を示す図である。Ｉｃｈの２ビットの信号パターンは、（１、１）、（１、０）、（０、０）、（０、１）の４つあり、信号点ＡのＩｃｈの成分は、信号パターン（１、１）、（１、０）、（０、０）、（０、１）のいずれかである。

信号点Ａは、図３１の座標上において、（０、０）、（０、１）、（１、０）、（１、１）の順に距離が近くなっているとする。信号点ＡのＩ成分が（０、０）、（０、１）、（１、０）、（１、１）となるそれぞれの確率を求めた場合、信号点が（ｘ、ｙ）である確率をＰ_ｘ，ｙと表記すると、Ｐ_１，１＝０．０５、Ｐ_１，０＝０．１、Ｐ_０，０＝０．６５、Ｐ_０，１＝０．２と求められたとする（信号点ＡのＩ成分は、（０、０）となる確率が最も高く、（１、１）となる確率が最も低い）。

次にＩｃｈの信号パターンの２ビットを、ＭＳＢ（Most Significant Bit：最上位ビット）とＬＳＢ（Least Significant Bit：最下位ビット）とに分離して、上記で求めた確率の値にもとづいて、ＭＳＢの確率とＬＳＢの確率とを算出し、算出結果を合成するといったやり方で、信号点ＡのＩ成分がＩｃｈの各信号パターンとなる確率を求めてみる（Ｉｃｈ信号パターンの左側ビットをＭＳＢ、右側ビットをＬＳＢとする）。

信号点ＡのＩ成分のＭＳＢが０となるのは、信号パターンが（０、０）、（０、１）のいずれかである。したがって、信号点ＡのＩ成分のＭＳＢが０となる確率Ｐ_０，Ｌは、信号パターンが（０、０）となる確率Ｐ_０，０と、信号パターンが（０、１）となる確率Ｐ_０，１との和となるので、Ｐ_０，Ｌ＝Ｐ_０，０＋Ｐ_０，１＝０．６５＋０．２＝０．８５となる。

また、信号点ＡのＩ成分のＭＳＢが１となるのは、信号パターンが（１、０）、（１、１）のいずれかである。したがって、信号点ＡのＩ成分のＭＳＢが１となる確率Ｐ_１，Ｌは、信号パターンが（１、０）となる確率Ｐ_１，０と、信号パターンが（１、１）となる確率Ｐ_１，１との和となるので、Ｐ_１，Ｌ＝Ｐ_１，０＋Ｐ_１，１＝０．１＋０．０５＝０．１５となる。

一方、信号点ＡのＩ成分のＬＳＢが０となるのは、信号パターンが（０、０）、（１、０）のいずれかである。したがって、信号点ＡのＩ成分のＬＳＢが０となる確率Ｐ_Ｍ，０は、信号パターンが（０、０）となる確率Ｐ_０，０と、信号パターンが（１、０）となる確率Ｐ_１，０との和となるので、Ｐ_Ｍ，０＝Ｐ_０，０＋Ｐ_１，０＝０．６５＋０．１＝０．７５となる。

また、信号点ＡのＩ成分のＬＳＢが１となるのは、信号パターンが（０、１）、（１、１）のいずれかである。したがって、信号点ＡのＩ成分のＬＳＢが１となる確率Ｐ_Ｍ，１は、信号パターンが（０、１）となる確率Ｐ_０，１と、信号パターンが（１、１）となる確率Ｐ_１，１との和となるので、Ｐ_Ｍ，１＝Ｐ_０，１＋Ｐ_１，１＝０．２＋０．０５＝０．２５となる。

したがって、信号点ＡのＩ成分が、Ｉｃｈの信号パターン（１、１）となる確率Ｐ_１，１´は、ＭＳＢが１、かつＬＳＢが１のときであるから、ＭＳＢが１となる確率Ｐ_１，ＬとＬＳＢが１となる確率Ｐ_Ｍ，１との掛け算になって、Ｐ_１，１´＝Ｐ_１，Ｌ×Ｐ_Ｍ，１＝０．１５×０．２５＝０．０３７５となる。

また、信号点ＡのＩ成分が、Ｉｃｈの信号パターン（１、０）となる確率Ｐ_１，０´は、ＭＳＢが１、かつＬＳＢが０のときであるから、ＭＳＢが１となる確率Ｐ_１，ＬとＬＳＢが０となる確率Ｐ_Ｍ，０との掛け算になって、Ｐ_１，０´＝Ｐ_１，Ｌ×Ｐ_Ｍ，０＝０．１５×０．７５＝０．１１２５となる。

さらに、信号点ＡのＩ成分が、Ｉｃｈの信号パターン（０、０）となる確率Ｐ_０，０´は、ＭＳＢが０、かつＬＳＢが０のときであるから、ＭＳＢが０となる確率Ｐ_０，ＬとＬＳＢが０となる確率Ｐ_Ｍ，０との掛け算になって、Ｐ_０，０´＝Ｐ_０，Ｌ×Ｐ_Ｍ，０＝０．８５×０．７５＝０．６３７５となる。

また、信号点ＡのＩ成分が、Ｉｃｈの信号パターン（０、１）となる確率Ｐ_０，１´は、ＭＳＢが０、かつＬＳＢが１のときであるから、ＭＳＢが０となる確率Ｐ_０，ＬとＬＳＢが１となる確率Ｐ_Ｍ，１との掛け算になって、Ｐ_０，１´＝Ｐ_０，Ｌ×Ｐ_Ｍ，１＝０．８５×０．２５＝０．２１２５となる。

図３３はビット単位で求めた確率とシンボル単位で求めた確率とを示す図である。上記で算出した確率の値をテーブル化してまとめたものである。各ビットを分離して確率を求め、それを合成した確率（ビット単位で求めた確率）は、本来の確率（シンボル単位で求めた確率）とは異なることがわかる。このことは、各ビットを独立な確率に分離すると、ビット間の相互情報が喪失してしまうことを意味している。

ビットベースの復号化では、受信信号のビット単位に尤度を求めることになる。しかし、畳み込み符号化のような誤り訂正符号化は、送るべき情報と、冗長なビットとが相互に関連する符号化処理なので、受信側でビット単位に完全に分離して尤度を求めると、図３３に示すように、ビット間の相互情報が失われることになり、特性の劣化（誤り率の増加）を招くことになる。

このため、送信側では、ビットベースでの畳み込み符号化ではなく、シンボルベースの畳み込み符号化を行い、受信側では、シンボルベースの復号化を行って、シンボルベースで尤度を求めるようにすれば、相互情報の喪失を防ぐことが可能になる。

一方、畳み込み符号化の代表的な符号化技術の１つに、ターボ符号化（turbo codes）があり、３ＧＰＰ（3^rd Generation Partnership Project）の無線通信の誤り訂正機構として採用されている。ターボ符号化／復号化においても、上記のような特性の劣化を防ぐために、シンボルベースの符号化／復号化が行われている。

従来のターボ符号化技術として、メモリ使用量を低減した技術が提案されている（特許文献１）。また、干渉電力を増大させずに復調性能の劣化を防止する技術が提案されている（特許文献２）。さらに、高次ＱＡＭでのビットマッピングに応じた復調時の判定信頼度を利用して誤り訂正能力を向上させた技術が提案されている（特許文献３）。
特開２００８−１４１３１２号公報（段落番号〔００２６〕〜〔００２９〕，第３図） 特開２００４−２９７１８２号公報（段落番号〔００３３〕〜〔００４５〕，第１図） 特開２００２−３４４５４８号公報（段落番号〔００２７〕〜〔００３３〕，第１図）

従来のシンボルベースのターボ符号化／復号化において、送信側では、シンボルベースのターボ符号化を行って符号化データを生成し、その符号化データを該当変調方式のＩ、Ｑ成分にマッピングして送信する。また、受信側では、受信データをシンボルベースで復調し、復調したデータに対して、シンボルベースで尤度を求めて復号化する。

シンボルベースの復号化では、上記のように、シンボルをビットに分離すると、ビット間の相互情報が喪失するため、シンボルを崩さずに尤度を求めることになる。しかし、シンボルベースの尤度算出は、シンボルのパターンを記憶するため、ビットベースの尤度算出に比べて、記憶容量が増大してしまうといった問題があった。

また、変調方式の多値数が増えるにつれて、記憶するパターン数は、指数関数的に増大することになる。このため、シンボルベースでターボ符号化／復号化を行うことは、回路規模の増大につながるといった問題があった。

一方、シンボルベースのターボ符号化を行う場合は、シンボルベースのインタリーブを行い、ビットベースのターボ符号化を行う場合は、ビットベースのインタリーブを行うことになるが、シンボルベースのターボ符号化は、ビットベースのターボ符号化と比べて、データの並びをランダムにする度合い（ランダム性）が劣ってしまうといった欠点を持っており、特性の劣化を招くといった問題もあった。

本件開示のシステムはこのような点に鑑みてなされたものであり、ターボ符号化／復号化の通信を行う場合に、記憶容量を低減させ、かつ特性の向上を図った通信システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、符号化／復号化を行って通信を行う通信システムが提供される。この通信システムは、入力信号を符号化して第１のパリティビットを生成する第１の符号化部と、前記入力信号を符号化して第２のパリティビットを生成するｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）個の第２の符号化部とを含むターボ符号化部と、前記ターボ符号化部からの出力をシンボルにマッピングして変調するシンボルマッピング部と、から構成される送信装置と、送信信号を復調する復調部と、復調後の信号をターボ復号化するターボ復号化部と、から構成される受信装置とを備える。

ここで、第２の符号化部は、インタリーバ、要素符号化部およびデインタリーバを含み、インタリーバで入力信号をインタリーブし、要素符号化部でインタリーブ後の信号を符号化し、デインタリーバで要素符号化部の出力をデインタリーブして、第２のパリティビットを生成する。

また、ターボ符号化部は、入力信号そのものである（入力信号のビット出力である）１個の組織ビットと、１個の第１のパリティビットと、ｎ個の第２のパリティビットとを出力し、ｍ（ｍ＝１、２、３、・・・）番目に出力した組織ビットを組織ビットＳｍ、ｍ番目に出力した第１のパリティビットをパリティビットＰ１ｍ、ｍ番目に出力した第２のパリティビットをパリティビットＰ（ｎ＋１）ｍとした場合に、シンボルマッピング部は、ｍ番目の組織ビットＳｍ、パリティビットＰ１ｍおよびパリティビットＰ２ｍ〜Ｐ（ｎ＋１）ｍを、Ｉ成分またはＱ成分のいずれかのシンボルにマッピングし、（ｍ＋１）番目の組織ビットＳｍ＋１、パリティビットＰ１（ｍ＋１）およびパリティビットＰ２（ｍ＋１）〜Ｐ（ｎ＋１）（ｍ＋１）を、ｍ番目にマッピングした以外のＩ成分またはＱ成分のいずれかのシンボルにマッピングする。

送信側では、組織ビットと、その組織ビットに対応するパリティビットを１つのシンボルにマッピングし、受信側では、同じシンボルにマッピングした組織ビットと、対応するパリティビットとを分離せずに復号化する構成とすることにより、ターボ符号化／復号化の通信を行う場合に、記憶容量の低減を行って回路規模を縮小化し、かつ特性の向上を図ることが可能になる。

以下、本件開示のシステムの実施の形態を図面を参照して説明する。図１、図２は通信システムを示す図である。通信システム１は、送信装置１０と受信装置２０とから構成され、誤り訂正符号化／復号化を行って通信を行うシステムである。

送信装置１０は、ターボ符号化部１１、シンボルマッピング部１２、ＲＦ（Radio Frequency）部１３およびアンテナ１４から構成され、受信装置２０はアンテナ２１、復調部２２およびターボ復号化部２３を有する。

送信装置１０において、ターボ符号化部１１は、第１の符号化部である符号化部１１−０、第２の符号化部である符号化部１１−１〜１１−ｎ（ｎ＝１、２、・・・）を含む。また、符号化部１１−０は、要素符号化部１１ｂ−０を含み、符号化部１１−ｎ（ｎ＝１、２、・・・）は、インタリーバ１１ａ−ｎ、要素符号化部１１ｂ−ｎ、デインタリーバ１１ｃ−ｎを含む。

符号化部１１−０内の要素符号化部１１ｂ−０は、入力信号を畳み込み符号化し、その結果をパリティビット（parity bit）Ｐ１（第１のパリティビット）として出力する。
符号化部１１−ｎ内のインタリーバ１１ａ−ｎは、入力信号に対して、ビットベースで順序を並び替えるインタリーブ（interleave）を行う。要素符号化部１１ｂ−ｎは、インタリーブされた入力信号を畳み込み符号化する。デインタリーバ１１ｃ−ｎは、畳み込み符号化された信号をビットベースでデインタリーブし、その結果をパリティビットＰ（ｎ＋１）（第２のパリティビット）として出力する。

ターボ符号化部１１は、入力信号そのものの信号ビット出力である１ビットの組織ビットＳ（systematic bit）と、１ビットのパリティビットＰ１と、ｎビットのパリティビットＰ２〜Ｐ（ｎ＋１）とを出力する。

シンボルマッピング部１２は、ターボ符号化部１１からの出力をシンボルにマッピングして変調する。ＲＦ部１３は、シンボルマッピング部１２からの出力をＲＦ周波数にアップコンバートし、アンテナ１４を介して出力する。

受信装置２０において、アンテナ２１は、送信装置１０からの送信信号を受信し、復調部２２は、送信信号をベースバンド周波数にダウンコンバートして復調する。ターボ復号化部２３は、復調後の信号をターボ復号化する。

図３はシンボルマッピングの動作を示す図である。ｍ（ｍ＝１、２、３、・・・）番目に、ターボ符号化部１１から出力された組織ビットを組織ビットＳｍ、ｍ番目に出力されたパリティビットＰ１をパリティビットＰ１ｍ、ｍ番目に出力されたパリティビットＰ（ｎ＋１）をパリティビットＰ（ｎ＋１）ｍと表記する。

シンボルマッピング部１２は、ｍ番目の組織ビットＳｍ、パリティビットＰ１ｍおよびパリティビットＰ２ｍ〜Ｐ（ｎ＋１）ｍを、Ｉ成分またはＱ成分のいずれかのシンボルにマッピングし、（ｍ＋１）番目の組織ビットＳｍ＋１、パリティビットＰ１（ｍ＋１）およびパリティビットＰ２（ｍ＋１）〜Ｐ（ｎ＋１）（ｍ＋１）を、ｍ番目にマッピングした以外のＩ成分またはＱ成分のいずれかのシンボルにマッピングする。

具体的に例えば、最初のシンボル（シンボルｓｂ１とする）に対して、シンボルｓｂ１のＩ成分のＭＳＢからＬＳＢの順番にそれぞれ、（Ｓ１、Ｐ１１、Ｐ２１、・・・、Ｐ（ｎ＋１）１）とマッピングし、シンボルｓｂ１のＱ成分のＭＳＢからＬＳＢの順番にそれぞれ、（Ｓ２、Ｐ１２、Ｐ２２、・・・、Ｐ（ｎ＋１）２）とマッピングする。

また、シンボル（シンボルｓｂｍとする）に対しては、シンボルｓｂｍのＩ成分のＭＳＢからＬＳＢの順番にそれぞれ、（Ｓｍ、Ｐ１ｍ、Ｐ２ｍ、・・・、Ｐ（ｎ＋１）ｍ）とマッピングし、シンボルｓｂｍのＱ成分のＭＳＢからＬＳＢの順番にそれぞれ、（Ｓ（ｍ＋１）、Ｐ１（ｍ＋１）、Ｐ２（ｍ＋１）、・・・、Ｐ（ｎ＋１）（ｍ＋１））とマッピングする。

次に通信システム１の構成・動作を説明する前に、基本的な畳み込み符号化やインタリーブの概念等も含めて、解決すべき課題について詳しく説明する。なお、通信システム１の詳細については図１６以降で説明する。

図４は通信システムの構成を示す図である。シンボルベースのターボ符号化を行って符号化データを生成し、符号化データを６４ＱＡＭのＩ、Ｑ成分にマッピングしたデータを送受信する従来のシステム構成を示している。

通信システム５は、送信装置５０と受信装置６０とを有する。送信装置５０は、ターボ符号化部５１、シンボルマッピング部５２、ＲＦ部５３、アンテナ５４を有する。また、ターボ符号化部５１は、符号化部５１−１、５１−２、インタリーバ５１ａを有し、符号化部５１−１、５１−２は通常、同じ内部構成を持つ。受信装置６０は、アンテナ６１、復調部６２、ターボ復号化部６３を有する。

送信装置５０において、符号化部５１−１は、入力信号を畳み込み符号化し、パリティビットｐ１ｍを出力する。インタリーバ５１ａは、入力信号に対して、シンボルベースで順序を並び替えるインタリーブを行う。

符号化部５１−２は、インタリーブされた入力信号を畳み込み符号化し、パリティビットｐ２ｍを出力する。ターボ符号化部５１としては、組織ビットｓ、パリティビットｐ１ｍ、ｐ２ｍが出力される。

シンボルマッピング部５２は、組織ビットｓ、パリティビットｐ１ｍ、ｐ２ｍを６４ＱＡＭのＩ成分およびＱ成分にマッピングする。ＲＦ部５３は、シンボルマッピング部５２からの出力をＲＦ周波数にアップコンバートし、アンテナ５４を介して出力する。

受信装置６０において、復調部６２は、アンテナ６１で受信された送信信号をベースバンド周波数にダウンコンバートし、シンボルベースで復調する。ターボ復号化部６３は、シンボルベースのターボ復号化処理を行う。

ここで、通信システム５の動作を説明する前に、畳み込み符号化の概要およびインタリーブの概要について説明する。図５は畳み込み符号化の概念を説明するための図である。畳み込み符号化部７は、遅延素子７１と加算器７２を含む。図では、畳み込み符号化を説明するために、１単位時間の遅延素子（シフトレジスタ）と加算器とから構成される、一例を示している。

ここで、時刻ｔ（ｔ＝０、１、２、・・・）に入力されるｋビットの情報ブロックをｓ_ｔ＝（ｓ_ｔ１、ｓ_ｔ２、・・・、ｓ_ｔｋ）とし、出力されるｎビットの符号ブロックをｗ_ｔ＝（ｗ_ｔ１、ｗ_ｔ２、・・・、ｗ_ｔｎ）とすると、情報ブロックの系列ｓ_ｔ１、ｓ_ｔ２、・・・、ｓ_ｔｋを情報系列、符号ブロックの系列ｗ_ｔ１、ｗ_ｔ２、・・・、ｗ_ｔｎを符号系列と呼ぶ。

畳み込み符号化では、符号ブロックｗ_ｔが現在の情報ブロックｓ_ｔのみで決まるのではなく、現在の情報ブロックも含めてＫ個の過去に渡る情報ブロックｓ_ｔ、ｓ_ｔ−１、・・・、ｓ_{ｔ−Ｋ＋１}の影響を受けて決定される。

畳み込み符号化部７において、時刻ｔにおいて情報ビットｓ_ｔが入力し、符号ビットｓ_ｔ´と符号ビットｐ_ｔが出力する。畳み込み符号化部７の構成から、符号ビットｓ_ｔ´は、情報ビットｓ_ｔそのものであり、符号ビットｐ_ｔは、現在入力した情報ビットと、その情報ビットの１つ前の情報ビットとを加算したものである。

したがって、畳み込み符号化の演算として、以下の２つの関係式が成り立つ。
ｓ_ｔ´＝ｓ_ｔ・・・（１ａ）
ｐ_ｔ＝ｓ_ｔ＋ｓ_ｔ−１・・・（１ｂ）
ただし、式（１ｂ）の“＋”はｍｏｄ２の加算を表す（すなわち、０＋０＝０、０＋１＝１、１＋０＝１、１＋１＝０）。

図６は畳み込み符号化の演算例を示す図である。情報ビットｓ_ｔの入力時の符号系列（ｓ_ｔ´、ｐ_ｔ）は、上記の式（１ａ）、（１ｂ）から、ｓ_０＝０のとき（ｓ_０´、ｐ_０）＝（０、０）、ｓ_１＝１のとき（ｓ_１´、ｐ_１）＝（１、１）、ｓ_２＝１のとき（ｓ_２´、ｐ_２）＝（１、０）、ｓ_３＝１のとき（ｓ_３´、ｐ_３）＝（１、０）、ｓ_４＝０のとき（ｓ_４´、ｐ_４）＝（０、１）、ｓ_５＝１のとき（ｓ_５´、ｐ_５）＝（１、１）、・・・となる。

このように、図５の例の畳み込み符号化では、符号ビット出力のうち、ｐ_ｔは現在時刻の情報ビットｓ_ｔだけでなく、１つ前の情報ビットｓ_ｔ−１の影響を受けて定まることになり、畳み込み符号化は、情報ビットと冗長ビット（検査ビット）とが相互に関連を持つ符号系であることがわかる。

なお、ターボ符号化では、図４に示したように、畳み込み符号化を行う２つの符号化部５１−１、５１−２の間にインタリーバ５１ａが挿入することで、おのおの独立な符号系列を生成する。

次にインタリーブの概要について説明する。図７はインタリーブの概要を説明するための図である。インタリーブ方式の一例を示している。１、２、３、・・・、９の順番でデータがインタリーバに入力するとする。

インタリーバは、例えば、ｎ行ｍ列の行列の行方向にデータを書き込み、列方向にデータを読み出して出力する。データの出力後、無線伝播路では、フェージングの影響によりバースト状に連続した誤りが発生し、ここでは７、２がバースト誤りを含むものとする。

受信側のデインタリーバでは、送信側と逆操作（デインタリーブ）を行って、すなわち、列方向にデータを書き込み、行方向にデータを読み出して元のデータ系列を得る。その結果、データの順番は送信時に戻るが、誤ったデータ２、７の位置はランダムになることがわかる。

畳み込み符号化では、誤りデータがランダムに発生しているときは、その訂正能力を発揮できるが、バースト誤りには能力を十分発揮することができないため、上記のようなインタリーブを行うことが必要となる。

図４の説明に戻り、シンボルマッピングの動作について説明する。ターボ符号化部５１から、組織ビットｓｍ、パリティビットｐ１ｍ、ｐ２ｍが出力されるとし、これらのデータがシンボルマッピング部５２に入力する。なお、ｓｍは、ｍ番目に出力した組織ビット、ｐ１ｍは、ｍ番目に出力したパリティビットｐ１、ｐ２ｍは、ｍ番目に出力したパリティビットｐ２を意味する。

シンボルマッピング部５２は、この例では、６４ＱＡＭの変調を行い、シンボルベースのマッピングとして、１シンボル６ビットなので、Ｉ成分に３ビット、Ｑ成分に３ビットのマッピングを行うことになる。また、Ｉ成分、Ｑ成分の第１ビットをＭＳＢ、第２ビットを中間ビット、第３ビットをＬＳＢとする。

従来のシンボルマッピングとしては、最初のシンボル（シンボルｓｂ１とする）に対して、組織ビット（ｓ１、ｓ２、ｓ３）を、シンボルｓｂ１のＩ成分のＭＳＢ、中間ビット、ＬＳＢのそれぞれにマッピングし、パリティビットｐ１（ｐ１１、ｐ１２、ｐ１３）を、シンボルｓｂ１のＱ成分のＭＳＢ、中間ビット、ＬＳＢのそれぞれにマッピングする。

また、次のシンボル（シンボルｓｂ２とする）に対して、パリティビットｐ２（ｐ２１、ｐ２２、ｐ２３）を、シンボルｓｂ２のＩ成分のＭＳＢ、中間ビット、ＬＳＢのそれぞれにマッピングし、組織ビット（ｓ４、ｓ５、ｓ６）を、シンボルｓｂ２のＱ成分のＭＳＢ、中間ビット、ＬＳＢのそれぞれにマッピングする。以降同様にしてマッピングしていく。

図８はターボ符号化部５１の出力状態を説明するための図である。ターボ符号化部５１に入力信号１、２、３、・・・が与えられたとする。すると、組織ビットｓ＝（１、２、３、・・・）が出力する。また、符号化部５１−１は、入力信号１、２、３、・・・を畳み込み符号化して、パリティビットｐ１＝（１、２、３、・・・）を出力する。

インタリーバ５１ａは、入力信号１、２、３、・・・をシンボルベースでインタリーブする。例えば、３つのデータを１つのまとまりにして、並び替えを行うと、（１、２、３）、（４、５、６）、（７、８、９）、・・・といった順に入力されたものは、（１、２、３）、（１１、１２、１３）、（２１、２２、２３）、・・・といった順に出力される。したがって、符号化部５１−２は、パリティビットｐ２＝〔（１、２、３）、（１１、１２、１３）、（２１、２２、２３）、・・・〕を出力する。

その後、シンボルマッピング部５２では、組織ビットｓ＝（１、２、３）を、（ｓ１、ｓ２、ｓ３）としてＩ成分にマッピングし、パリティビットｐ１＝（１、２、３）を、（ｐ１１、ｐ１２、ｐ１３）としてＱ成分にマッピングする。

また、次にパリティビットｐ２＝（１、２、３）を、（ｐ２１、ｐ２２、ｐ２３）としてＩ成分にマッピングし、組織ビットｓ＝（４、５、６）を、（ｓ４、ｓ５、ｓ６）としてＱ成分にマッピングする。以降、同様に繰り返す。

このように、従来のシンボルベースのマッピング動作では、１つのシンボルのＩ成分に対して、組織ビットｓだけを集めてマッピングし、またはパリティビットｐ１だけを集めてマッピングし、またはパリティビットｐ２だけを集めてマッピングする。

また、Ｑ成分に対しても、組織ビットｓだけを集めてマッピングし、またはパリティビットｐ１だけを集めてマッピングし、またはパリティビットｐ２だけを集めてマッピングする（ちなみに、ビットベースのマッピングでは、Ｉ、Ｑ成分に組織ビットおよびパリティビットが混在してマッピングされることになる）。

次にシンボルベースのターボ符号化とビットベースのターボ符号化との特性の違いについて説明する。図９はターボ符号化／復号化の特性を示す図である。横軸はＳＮＲ（Signal Noise Ratio）であり、縦軸は誤り率の指標となるＢＬＥＲ（Block Error Ratio）である。

グラフｇ１は、図４で上述した通信システム５の特性であり、符号化および復号化ともにシンボルベースの場合である。また、グラフｇ２は、符号化および復号化ともにビットベースで行った場合、グラフｇ３は、符号化がシンボルベースで、復号化をビットベースとした場合である。

グラフｇ１が最も特性がよく（ＢＬＥＲが小さい）、次にグラフｇ２の特性がよく、グラフｇ３が最も特性の悪いものになっている。例えば、ＢＬＥＲを０．０１にするには、グラフｇ１では、ＳＮＲが６．９あればよいが、グラフｇ２では、ＳＮＲが８必要であり、グラフｇ３では、ＳＮＲが９．３必要である。

３つの特性の中で、ＳＮＲが最も小さい値でＢＬＥＲを０．０１まで抑えることができるのは、グラフｇ１のシンボルベースによるターボ符号化／復号化であり、この場合が最も良好な特性を得られることがわかる。

一方、グラフｇ２（符号化／復号化共にビットベース）と、グラフｇ３（符号化をシンボルベース、復号化をビットベース）とを比較すると、グラフｇ２の方が特性がよい。
これは、ビットベースのターボ符号化は、ビットベースでインタリーブを行うのでランダム性が良くなるのに対し、シンボルベースのターボ符号化は、シンボルベースで（一定の複数ビットをひとかたまりにして）インタリーブを行うために、ビットベースのインタリーブと比べて、ランダム性が劣ることに起因するものである。

このように、シンボルベースの符号化／復号化は、ビット間の相互情報の喪失は防ぐことはできるが、ランダム性が劣るために特性が劣化するといった欠点を持っている。
次にターボ復号化について説明する。図１０はターボ復号化部６３の構成を示す図である。ターボ復号化部６３は、復号化部６３−１、６３−２、インタリーバ６３ａ、デインタリーバ６３ｂ、演算器６３ｃ、６３ｄを有する。

なお、図１０の構成は、ＭＡＰ（Maximum a Posteriori）と呼ばれるアルゴリズムにもとづくものである。また、各構成要素の出力（図中の矢印）は尤度を示している。例えば、復号化部６３−１には、パリティビットｐ１と組織ビットｓの入力が示されているが、パリティビットｐ１の尤度と、組織ビットｓの尤度とが入力するということである。

復号化部６３−１には、組織ビットｓとパリティビットｐ１からなる受信符号データが入力し、尤度が高いと推定される組織ビットｓの尤度を判定値として出力する。演算器６３ｃは、その判定値から組織ビットｓの尤度を引き、インタリーバ６３ａは、演算器６３ｃからの出力をインタリーブする。

復号化部６３−２には、インタリーバ６３ａの出力と、パリティビットｐ２が入力して、復号化処理を行って尤度が高いと推定される組織ビットｓの尤度を判定値として出力する。演算器６３ｄは、その判定値からインタリーバ６３ａの出力を引き、デインタリーバ６３ｂは、演算器６３ｄからの出力をデインタリーブして、その出力を復号化部６３−１に再び入力する。

このように、ターボ復号化は、出力をフィードバックさせながら、繰り返し復号化を行うことにより、符号訂正の効果を高めるもので、１回の復号化では訂正されなかった誤りが、インタリーバ６３ａにより再度分散され、誤り訂正がなされることになる。

次に復号化部６３−１、６３−２の動作についてトレリス線図を用いて説明する。図１１は復号化部６３−１の動作を説明するためのトレリス線図である。ビットベースの復号化を行うものとする。

トレリス線図の縦方向は、復号化部６３−１の状態を表す。復号化部６３−１は、４つの状態を持ち、それらを状態００、０１、１０、１１とする。また、トレリス線図の横方向は、ステージの遷移を示す。例えば、ステージ０は、組織ビットｓとパリティビットｐ１との組である（ｓｍ、ｐ１ｍ）が（ｓ１、ｐ１１）となるステージであり、ステージ１は、（ｓｍ、ｐ１ｍ）が（ｓ２、ｐ１２）となるステージである。

さらに、トレリス線図内の矢印上の数値（ｘｙ）は、（ｓｍ、ｐ１ｍ）の次ステージの値を示している。例えば、矢印ａ１上の００は、格子点ｋ１の（ｓ１、ｐ１１）が次ステージは（０、０）となる場合を表している（そのときには、矢印ａ１で格子点ｋ５へ遷移することになる）。

トレリス線図の見方について、尤度算出の一例を挙げて説明する。格子点ｋ５に位置する（ｓ２、ｐ１２）の尤度を求める場合を考える。（ｓ２、ｐ１２）が格子点ｋ５に位置するには、格子点ｋ１に位置する（ｓ１、ｐ１１）が矢印ａ１で格子点ｋ５に遷移するか、または格子点ｋ２に位置する（ｓ１、ｐ１１）が矢印ａ３で格子点ｋ５に遷移するかのいずれかである（実際には、後向き尤度も考慮するが、説明を簡単にするため、ここでは前向き尤度の算出のみ行うものとして説明する。前向きおよび後向き尤度の両方の算出については後述する）。

（ｓ１、ｐ１１）が格子点ｋ１に位置するときに、ｓ１が０となってｐ１１が０となれば、格子点ｋ１から格子点ｋ５へ遷移する。（ｓ１、ｐ１１）が格子点ｋ１に位置するときの尤度をＰ_ｋ１とし、ｓ１が０となる尤度をＰ_ｓ１＝０とし、ｐ１１が０となる尤度をＰ_{ｐ１１＝０}とすれば、格子点ｋ１から格子点ｋ５へ遷移する尤度は、Ｐ_ｋ１・Ｐ_ｓ１＝０・Ｐ_{ｐ１１＝０}となる。

また、（ｓ１、ｐ１１）が格子点ｋ２に位置するときに、ｓ１が１となってｐ１１が１となれば、格子点ｋ２から格子点ｋ５へ遷移する。（ｓ１、ｐ１１）が格子点ｋ２に位置するときの尤度をＰ_ｋ２とし、ｓ１が１となる尤度をＰ_ｓ１＝１とし、ｐ１１が１となる尤度をＰ_{ｐ１１＝１}とすれば、格子点ｋ２から格子点ｋ５へ遷移する尤度は、Ｐ_ｋ２・Ｐ_ｓ１＝１・Ｐ_{ｐ１１＝１}となる。

したがって、（ｓ２、ｐ１２）が格子点ｋ５に位置するときの尤度Ｐ_ｋ５は、Ｐ_ｋ５＝（Ｐ_ｋ１・Ｐ_ｓ１＝０・Ｐ_{ｐ１１＝０}）＋（Ｐ_ｋ２・Ｐ_ｓ１＝１・Ｐ_{ｐ１１＝１}）で算出されることになる。その他の格子点の位置の尤度も、上記のようなアルゴリズムで求められる。

ここで、組織ビットｓ１が０または１となる尤度について考える。組織ビットｓ１が０となる尤度は、格子点ｋ１から格子点ｋ５へ遷移する尤度と（矢印ａ１）、格子点ｋ２から格子点ｋ７へ遷移する尤度と（矢印ａ４）、格子点ｋ３から格子点ｋ６へ遷移する尤度と（矢印ａ５）、格子点ｋ４から格子点ｋ８へ遷移する尤度（矢印ａ８）のいずれかなので、これら４つの尤度を加算した値（Ｐｒ_ｓ１＝０とする）となる。

また、組織ビットｓ１が１となる尤度は、格子点ｋ１から格子点ｋ７へ遷移する尤度と（矢印ａ２）、格子点ｋ２から格子点ｋ５へ遷移する尤度と（矢印ａ３）、格子点ｋ３から格子点ｋ８へ遷移する尤度と（矢印ａ６）、格子点ｋ４から格子点ｋ６へ遷移する尤度（矢印ａ７）のいずれかなので、これら４つの尤度を加算した値（Ｐｒ_ｓ１＝１とする）となる。

したがって、組織ビットｓ１が０となる尤度Ｐ_ｓ１＝０と、組織ビットｓ１が１となる尤度Ｐ_ｓ１＝１を比較して、値の大きい方を選択することになる（Ｐｒ_ｓ１＝０＞Ｐｒ_ｓ１＝１ならば、組織ビットｓ１は０であると判定する）。その他の組織ビットｓｍについても同様な計算で判定していく。

図１２は復号化部６３−２の動作を示すトレリス線図である。復号化部６３−２の基本的な動作は、復号化部６３−１と同じである。復号化部６３−１で判定された組織ビットは、インタリーブされた後に復号化部６３−２に入力する。復号化部６３−２は、復号化部６３−１で判定された組織ビットを使って、その組織ビットと、入力されたパリティビットｐ２とからなる符号語から、上記で説明した同じアルゴリズムで組織ビットを求めていく。

復号化部６３−２で求められた組織ビットは、デインタリーブされた後に、再び復号化部６３−１に入力する。そして、復号化部６３−１では、復号化部６３−２で求めた組織ビットと、入力されたパリティビットｐ１とからなる符号語から組織ビットを求めていく。

このように、復号化部６３−１、６３−２を巡回しながら組織ビットの尤度を算出することで精度を上げていき、尤も確からしい組織ビットを求めることになる。なお、巡回する回数は、あらかじめＮ回と決めておき、例えば、Ｎ回目で算出した、組織ビットｓ１の０の確率が例えば、０．８であり、組織ビットｓ１の確率が０．２であるならば、組織ビットｓ１は、０であると最終的に判定することになる。

次にシンボルベースの復号化の動作について説明する。図１３は復号化部６３−１の動作を説明するためのトレリス線図である。シンボルベースの復号化を行う場合である。基本的な復号化動作は、上述した内容と同じであるが、シンボルベースでの復号化では、１つの格子点の尤度を求めるために、１シンボルに関連する複数ステージ分の尤度を求める必要がある。

シンボルベースでは、組織ビットｓ１、ｓ２、ｓ３は、例えば、同一のＩ成分ベースのシンボルであり、パリティビットｐ１１、ｐ１２、ｐ１３は、例えば、同一のＱ成分ベースのシンボルである。

したがって、組織ビットの尤度を判定する場合、上記で説明したビットベースのように、１回のステージ遷移で求めた尤度で判定してしまうと、ビット同士の相関性を喪失することになるので、各ステージをばらさずに、複数回のステージ遷移で求めた尤度で判定することが好ましい（ここの例では３回のステージ遷移で求めた尤度で判定する）。

例えば、図１３において、ステージ３の格子点ｋ１３の位置の尤度を求めるには、ステージ２からステージ３の遷移で求めた尤度だけでなく（ビットベースの場合はこれだけでよいが）、ステージ０からステージ１の遷移で求めた尤度およびステージ１からステージ２の遷移で求めた尤度も使用することが好ましい。

具体的に、格子点ｋ１３において、組織ビットｓ４が０または１となる尤度について考える。格子点ｋ１３において、組織ビットｓ４が０となる尤度Ｐ_Ｓ４＝０は、Ｐ_Ｓ４＝０＝Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３＋Ｍ４となる。

ここで、Ｍ１は、格子点ｋ１から格子点ｋ５へ遷移する尤度と（矢印ａ１）、格子点ｋ５から格子点ｋ９へ遷移する尤度と（矢印ｂ１）、格子点ｋ９から格子点ｋ１３へ遷移する尤度と（矢印ｃ１）とを乗算した値である。

Ｍ２は、格子点ｋ２から格子点ｋ５へ遷移する尤度と（矢印ａ３）、格子点ｋ５から格子点ｋ９へ遷移する尤度と（矢印ｂ１）、格子点ｋ９から格子点ｋ１３へ遷移する尤度と（矢印ｃ１）とを乗算した値である。

Ｍ３は、格子点ｋ３から格子点ｋ６へ遷移する尤度と（矢印ａ５）、格子点ｋ６から格子点ｋ９へ遷移する尤度と（矢印ｂ３）、格子点ｋ９から格子点ｋ１３へ遷移する尤度と（矢印ｃ１）とを乗算した値である。

Ｍ４は、格子点ｋ４から格子点ｋ６へ遷移する尤度と（矢印ａ７）、格子点ｋ６から格子点ｋ９へ遷移する尤度と（矢印ｂ３）、格子点ｋ９から格子点ｋ１３へ遷移する尤度と（矢印ｃ１）とを乗算した値である。

一方、格子点ｋ１３において、組織ビットｓ４が１となる尤度Ｐ_Ｓ４＝１は、Ｐ_Ｓ４＝１＝Ｍ５＋Ｍ６＋Ｍ７＋Ｍ８となる。Ｍ５は、格子点ｋ１から格子点ｋ７へ遷移する尤度と（矢印ａ２）、格子点ｋ７から格子点ｋ１０へ遷移する尤度と（矢印ｂ５）、格子点ｋ１０から格子点ｋ１３へ遷移する尤度と（矢印ｃ３）とを乗算した値である。

Ｍ６は、格子点ｋ２から格子点ｋ７へ遷移する尤度と（矢印ａ４）、格子点ｋ７から格子点ｋ１０へ遷移する尤度と（矢印ｂ５）、格子点ｋ１０から格子点ｋ１３へ遷移する尤度と（矢印ｃ３）とを乗算した値である。

Ｍ７は、格子点ｋ３から格子点ｋ８へ遷移する尤度と（矢印ａ６）、格子点ｋ８から格子点ｋ１０へ遷移する尤度と（矢印ｂ７）、格子点ｋ１０から格子点ｋ１３へ遷移する尤度と（矢印ｃ３）とを乗算した値である。

Ｍ８は、格子点ｋ４から格子点ｋ８へ遷移する尤度と（矢印ａ８）、格子点ｋ８から格子点ｋ１０へ遷移する尤度と（矢印ｂ７）、格子点ｋ１０から格子点ｋ１３へ遷移する尤度と（矢印ｃ３）とを乗算した値である。

したがって、組織ビットｓ４が０となる尤度Ｐ_Ｓ４＝０と、組織ビットｓ４が１となる尤度Ｐ_Ｓ４＝１を比較して、値の大きい方を選択することになる。上記のように、シンボルベースの場合、１つの格子点の尤度を求めるのに、８通りの組み合わせとなる。

図１４は復号化部６３−２の動作を示すトレリス線図である。復号化部６３−２でも、図１３と同様な復号化を行い、２つの復号化部６３−１、６３−２により巡回してシンボルベースで復号化を行う。

図１５は尤度を判定する際の組み合わせ数を比較した図である。組み合わせの違いがわかりやすいように、トレリス線図を簡略化して示している。ビットベース復号化では、格子点ｋの尤度を算出する場合、１ステージの遷移を見ればよいので、２通りの組み合わせでよい。一方、シンボルベースの復号化では、格子点ｋの尤度を算出する場合、今まで説明してきた６４ＱＡＭでは、３ステージの遷移を見るので、２^３の８通りの組み合わせとなる。

このように、シンボルベースの復号化では、ビットベースの復号化と比べて４倍のパターンを記憶するために、記憶容量が増大し、さらに変調多値数が多い場合、記憶すべきパターン数は指数関数的に増大することになる（例えば、２５６ＱＡＭなら２^４の１６通りとなる）。

以上説明したように、従来のシンボルベース符号化／復号化では、ランダム性が劣ることによる特性劣化が生じ、また、記憶容量が増大するといった問題があり、本件開示のシステムでは、これらの問題点を解決するものである。

次に上記の課題を解決する通信システム１について詳しく説明する。なお、以降では、６４ＱＡＭの通信を行う場合を例にして説明する。図１６は通信システムの構成を示す図である。

通信システム１ａは、送信装置１０ａ、受信装置２０から構成される。送信装置１０ａは、ターボ符号化部１１ａ、シンボルマッピング部１２ａ、ＲＦ部１３、アンテナ１４から構成され、ターボ符号化部１１ａは、符号化部１１−０と、符号化部１１−１とを有する。受信装置２０の構成は図１と同じである。

符号化部１１−０は、要素符号化部１１ｂ−０を含み、符号化部１１−１は、インタリーバ１１ａ−１、要素符号化部１１ｂ−１およびデインタリーバ１１ｃ−１を含む。
符号化部１１−０内の要素符号化部１１ｂ−０は、入力信号を畳み込み符号化し、パリティビットＰ１（第１のパリティビット）を出力する。符号化部１１−１内のインタリーバ１１ａ−１は、入力信号に対して、ビットベースで順序を並び替えるインタリーブを行う。要素符号化部１１ｂ−１は、インタリーブされた入力信号を畳み込み符号化し、デインタリーバ１１ｃ−１は、畳み込み符号化された信号をビットベースでデインタリーブして、パリティビットＰ２（第２のパリティビット）を出力する。

シンボルマッピング部１２ａは、組織ビットＳ、パリティビットＰ１、Ｐ２を６４ＱＡＭのＩ成分およびＱ成分にマッピングする。ＲＦ部１３は、シンボルマッピング部１２ａからの出力をＲＦ周波数にアップコンバートし、アンテナ１４を介して出力する。

図１７はシンボルマッピングの動作を示す図である。ターボ符号化部１１ａは、組織ビットＳｍ、パリティビットＰ１ｍ、パリティビットＰ２ｍを出力する（ｍは、ｍ番目に出力されたことを意味する）。シンボルマッピング部１２ａは、６４ＱＡＭは、１シンボル６ビットなので、Ｉ成分に３ビット、Ｑ成分に３ビットのマッピングを行うことになる。また、Ｉ成分、Ｑ成分の第１ビットをＭＳＢ、第２ビットを中間ビット、第３ビットをＬＳＢとする。

シンボルマッピングとしては、例えば、最初のシンボル（シンボルｓｂ１とする）に対して、シンボルｓｂ１のＩ成分のＭＳＢ、中間ビット、ＬＳＢのそれぞれに（Ｓ１、Ｐ１１、Ｐ２１）とマッピングし、シンボルｓｂ１のＱ成分のＭＳＢ、中間ビット、ＬＳＢのそれぞれに（Ｓ２、Ｐ１２、Ｐ２２）とマッピングする。

また、次のシンボル（シンボルｓｂ２とする）に対しては、シンボルｓｂ２のＩ成分のＭＳＢ、中間ビット、ＬＳＢのそれぞれに（Ｓ３、Ｐ１３、Ｐ２３）とマッピングし、シンボルｓｂ２のＱ成分のＭＳＢ、中間ビット、ＬＳＢのそれぞれに（Ｓ４、Ｐ１４、Ｐ２４）とマッピングする。以降同様にしてマッピングしていく。

このように、シンボルマッピング部１２ａでは、組織ビットＳと、その組織ビットＳに対応するパリティビット（その組織ビットに対して、誤り訂正のために生成した冗長ビットであるパリティビット）とを１つのシンボルにマッピングする（１つのシンボルにマッピングするとは、１つのシンボルのＩ成分、Ｑ成分毎にマッピングすること）。

例えば上記のように、組織ビットＳ１には、パリティビットＰ１１、Ｐ２１が対応するので、これら３ビットをＩ成分にマッピングし、また、Ｑ成分には、次に出力された組織ビットＳ２には、パリティビットＰ１２、Ｐ２２が対応するので、これら３ビットをマッピングする。

図１８はターボ符号化部１１ａの出力状態を説明するための図である。ターボ符号化部１１ａに入力信号１、２、３、・・・が与えられたとする。すると、組織ビットＳｍ＝（１、２、３、・・・）が出力する。また、要素符号化部１１ｂ−０は、入力信号１、２、３、・・・を畳み込み符号化して、パリティビットＰ１ｍ＝（１、２、３、・・・）を出力する。

インタリーバ１１ａ−１は、入力信号１、２、３、・・・をビットベースでインタリーブして、信号１、４、７、・・・を出力する。要素符号化部１１ｂ−１は、信号１、４、７、・・・を畳み込み符号化して、信号１、４、７、・・・を出力する。デインタリーバ１１ｃ−１は、信号１、４、７、・・・をデインタリーブして、パリティビットＰ２ｍ＝（１、２、３、・・・）を出力する。

その後、シンボルマッピング部１２ａでは、組織ビットＳ１＝１、パリティビットＰ１１＝１、パリティビットＰ２１＝１をＩ成分にマッピングする。また、組織ビットＳ２＝２、パリティビットＰ１２＝２、パリティビットＰ２２＝２をＱ成分にマッピングする。以降同様である。

符号化部１１−１において、インタリーバ１１ａ−１は、ビットベースのインタリーブを行い、要素符号化部１１ｂ−１は、インタリーブ後のデータを畳み込み符号化し、デインタリーバ１１ｃ−１は、畳み込み符号化されたデータをデインタリーブして、データの並び順を再び元に戻す。

デインタリーバ１１ｃ−１が存在することで、ターボ符号化部１１ａからの出力は、組織ビットＳｍ＝（１、２、３、・・・）、パリティビットＰ１ｍ＝（１、２、３、・・・）、パリティビットＰ２ｍ＝（１、２、３、・・・）となるので、シンボルマッピング部１２ａは、ターボ符号化部１１ａから出力された順に３ビットずつまとめて、Ｉ成分またはＱ成分にシンボルマッピングを行うことができる。

このようにして、図１６に示す送信装置１０ａでは、符号化率が１／３の符号語を生成して送信することになる。なお、情報語ａに冗長語ｂを付加して伝送する場合、符号化率はａ／（ａ＋ｂ）となる。ここでは、ａは１ビットの組織ビット、ｂは１ビットのパリティビットＰ１および１ビットのパリティビットＰ２なので、符号化率は１／３である。

図１９は６４ＱＡＭのコンスタレーションを示す図である。横軸はＩｃｈ、縦軸はＱｃｈである。第１ビット〜第３ビットのマッピングと６４ＱＡＭのコンスタレーションとの関係を示している。

次にシンボルマッピングの他のマッピングパターンについて説明する。図２０はシンボルマッピングのパターンを示す図である。パリティビットＰ１ｍ、Ｐ２ｍに関しては、符号化部１１−０、１１−１どちらの出力も、復号化側で同等に処理されるため、同じ信号品質となるようにシンボルマッピングすることが良いと考えられる。

したがって、図２０に示すように、パリティビットＰ１ｍとパリティビットＰ２ｍとを６４ＱＡＭの第２ビット（中間ビット）と第３ビット（ＬＳＢ）に交互に（ほぼ５０％の確率で）マッピングする。

次にターボ復号化について説明する。送信側においては、組織ビットＳと、その組織ビットＳに対応する冗長ビットであるパリティビットＰ１と、その組織ビットＳに対応する冗長ビットであるパリティビットＰ２と、を１つのまとまりにしてマッピングして送信しているので、受信側においても、組織ビットＳ、パリティビットＰ１、Ｐ２のまとまりをできるだけ崩さないように復号化したい。

ただし、組織ビットＳ、パリティビットＰ１、Ｐ２を全く崩さないで復号化すると、記憶容量の増大を招くことになるので、ターボ復号化部２３では、組織ビットＳとパリティビットＰ１を１つのまとまりとして復号化し、組織ビットＳとパリティビットＰ２を１つのまとまりとして復号化する。

すなわち、組織ビットＳｍとパリティビットＰｋｍ（１≦ｋ≦ｎ＋１：ｋは自然数、ｎは第２の符号化部の台数）を組にしたターボ復号化を行う。例えば、ｎ＝１のとき、ｋ＝１、２なので、組織ビットＳｍとパリティビットＰ１ｍを１つの組にし、組織ビットＳｍとパリティビットＰ２ｍを１つの組にして復号化する。

図２１はターボ復号化部２３の構成を示す図である。ターボ復号化部２３は、復号化部２３−１、２３−２、組織ビット抽出部２３−３、２３−４、インタリーバ２３ａ、デインタリーバ２３ｂ、演算器２３ｃ〜２３ｆから構成される。

復号化部２３−１には、デインタリーバ２３ｂの出力と、組織ビットＳとパリティビットＰ１との組からなる受信符号データとが入力し、尤度が高いと推定される組織ビットＳの尤度を判定値として出力する。演算器２３ｃは、判定値からデインタリーバ２３ｂの出力を減算する。

組織ビット抽出部２３−３は、入力した組織ビットＳとパリティビットＰ１との組から組織ビットＳを抽出して出力し、演算器２３ｄは、演算器２３ｃの出力から、組織ビット抽出部２３−３の出力を減算する。

インタリーバ２３ａは、演算器２３ｄの出力をビットベースでインタリーブする。復号化部２３−２には、インタリーバ２３ａの出力と、組織ビットＳとパリティビットＰ２との組からなる受信符号データとが入力し、復号化処理を行って尤度が高いと推定される組織ビットＳの尤度を判定値として出力する。

演算器２３ｅは、復号化部２３−２の出力からインタリーバ２３ａの出力を減算する。組織ビット抽出部２３−４は、組織ビットＳとパリティビットＰ２との組から組織ビットＳを抽出して出力し、演算器２３ｆは、演算器２３ｅの出力から組織ビット抽出部２３−４の出力を減算する。デインタリーバ２３ｂは、演算器２３ｆの出力をビットベースでデインタリーブし、デインタリーブした結果を復号化部２３−１に入力する。

このように、復号化部２３−１では、組織ビットＳとパリティビットＰ１との組を使って復号化し、復号化部２３−２では、組織ビットＳとパリティビットＰ２との組を使って復号化している。

なお、各構成要素の出力は、０、１のどちらかに近いかの確率に関係した数値、すなわち尤度となるが、正確には対数尤度比を用いている。対数尤度比とは簡単に示すと、送信されるビットｘが１または０の場合、受信ビットをｙとしたときに、ｙが１である尤度Ｐ（ｘ＝１｜ｙ）と、ｙが０となる尤度Ｐ（ｘ＝０｜ｙ）との比の対数をとったものとなり、対数尤度比Ｌ（ｘ｜ｙ）は、
Ｌ（ｘ｜ｙ）＝Ｌｏｇ（Ｐ（ｘ＝１｜ｙ）／Ｐ（ｘ＝０｜ｙ））・・・（２）
と表せる。例えば、Ｌ（ｘ｜ｙ）が１の確率に近いほど大きなプラスの値になる。

次にトレリス線図を用いてターボ復号化部２３の動作について説明する。図２２はターボ復号化部２３の動作を示すトレリス線図である。１シンボルに対して、組織ビットＳｍ、パリティビットＰ１ｍ、Ｐ２ｍがマッピングされた信号を復号化するトレリス線図を示している。

復号化部２３−１では、（組織ビットＳｍ、パリティビットＰ１ｍ）の入力にもとづいて、組織ビットの尤度を算出する。復号化部２３−２では、（組織ビットＳ、パリティビットＰ２ｍ）の入力にもとづいて組織ビットの尤度を算出する。このように、１つのシンボルを２つに分離して尤度を算出することで、ビット間の相互情報が喪失することを防ぎ、劣化を抑制する。また、従来のようなシンボルベースの復号化とは異なり、ビットベースの復号化が可能となるので、記憶容量の低減化を図ることが可能になる。

次にトレリス演算について説明する。図１１では前向きの尤度（トレリス線図において、矢印が左から右方向へ向かう際の尤度）のみで、トレリス演算の概要について説明したが、実際は、後向きの尤度（トレリス線図において、矢印が右から左方向へ向かう際の尤度）も使うので、ここでは、前向き尤度と後向き尤度によって、組織ビットが０、１となるときのそれぞれの尤度の算出方法について説明する。

図２３はターボ復号化部２３のトレリス演算を説明するための図である。ステージｋの各状態における前向き尤度をＦ_ｋ，００、Ｆ_ｋ，０１、Ｆ_ｋ，１０、Ｆ_ｋ，１１とする。また、後向き尤度をＢ_ｋ，００、Ｂ_ｋ，０１、Ｂ_ｋ，１０、Ｂ_ｋ，１１とする。さらに、ステージｋの組織ビットＳｋが０となる確率をＲ_Ｓｋとし、ステージｋのパリティビットＰ１ｋが０となる確率をＲ_Ｐ１ｋとする。

ここで、ステージｋの状態００における前向き尤度Ｆ_ｋ，００（格子点ｋ５の前向き尤度）を求める場合を考える。前向き尤度Ｆ_ｋ，００は、矢印ｆ１の尤度と、矢印ｆ２の尤度との和になる。

格子点ｋ１の前向き尤度は、Ｆ_{ｋ−１，００}と表せるので、組織ビットが０となる前向き尤度Ｆ_ｋ，００（０）は次式となる（矢印ｆ１の尤度に該当）。
Ｆ_ｋ，００（０）＝Ｆ_{ｋ−１，００}×Ｒ_Ｓｋ×Ｒ_Ｐ１ｋ・・・（３）
また、格子点ｋ２の前向き尤度は、Ｆ_{ｋ−１，０１}と表せるので、組織ビットが１となる前向き尤度Ｆ_ｋ，００（１）は次式となる（矢印ｆ２の尤度に該当）。

Ｆ_ｋ，００（１）＝Ｆ_{ｋ−１，０１}×（１−Ｒ_Ｓｋ）×（１−Ｒ_Ｐ１ｋ）・・・（４）
したがって、前向き尤度Ｆ_ｋ，００は、
Ｆ_ｋ，００＝Ｆ_ｋ，００（０）＋Ｆ_ｋ，００・・・（５）
となる。Ｆ_ｋ，００は、次ステージの前向き演算に使用される。

次にステージｋの状態００における後向き尤度Ｂ_ｋ，００（格子点ｋ５の後向き尤度）を求める場合を考える。後向き尤度Ｂ_ｋ，００は、矢印ｂ１の尤度と、矢印ｂ２の尤度との和になる。

格子点ｋ９の後向き尤度は、Ｂ_{ｋ＋１，００}と表せるので、組織ビットが０となる後向き尤度Ｂ_ｋ，００（０）は次式となる（矢印ｂ１の尤度に該当）。
Ｂ_ｋ，００（０）＝Ｂ_{ｋ＋１，００}×Ｒ_Ｓｋ×Ｒ_Ｐ１ｋ・・・（６）
また、格子点ｋ１１の後向き尤度は、Ｂ_{ｋ＋１，１０}と表せるので、組織ビットが１となる後向き尤度Ｂ_ｋ，００（１）は次式となる（矢印ｂ２の尤度に該当）。

Ｂ_ｋ，００（１）＝Ｂ_{ｋ＋１，１０}×（１−Ｒ_Ｓｋ）×（１−Ｒ_Ｐ１ｋ）・・・（７）
したがって、後向き尤度Ｂ_ｋ，００は、
Ｂ_ｋ，００＝Ｂ_ｋ，００（０）＋Ｂ_ｋ，００・・・（８）
となる。Ｂ_ｋ，００は、次ステージの後向き演算に使用される。

以降、同様にして００以外の状態についても、前向き尤度および後向き尤度を求めていく。ステージｋの組織ビットＳｋが０となる尤度をＡｋ（０）、ステージｋの組織ビットＳｋが１となる尤度をＡｋ（１）とすると、それぞれ以下の式で算出することができる。

Ａｋ（０）＝Ｆ_ｋ，００（０）×Ｂ_ｋ，００（０）＋Ｆ_ｋ，０１（０）×Ｂ_ｋ，０１（０）＋Ｆ_ｋ，１０（０）×Ｂ_ｋ，１０（０）＋Ｆ_ｋ，１１（０）×Ｂ_ｋ，１１（０）
・・・（９ａ）
Ａｋ（１）＝Ｆ_ｋ，００（１）×Ｂ_ｋ，００（１）＋Ｆ_ｋ，０１（１）×Ｂ_ｋ，０１（１）＋Ｆ_ｋ，１０（１）×Ｂ_ｋ，１０（１）＋Ｆ_ｋ，１１（１）×Ｂ_ｋ，１１（１）
・・・（９ｂ）
すべてのステージにおいて同様な計算を行い、ビットベースのインタリーブを行った後、もう１つの復号化部２３−２へ入力する。

次に通信システム１ａの特性の測定結果について説明する。図２４は通信システム１ａの特性を示す図である。横軸はＳＮＲ、縦軸はＢＬＥＲである。グラフｇ０が通信システム１ａのターボ符号化／復号化の特性を示している。

通信システム１ａでは、送信側においてビットベースのインタリーブを行い、また、組織ビットＳｍと関連するパリティビットＰ１ｍ、Ｐ２ｍを同じシンボルにマッピングし、受信側では、１つのシンボルを組織ビットＳｍとパリティビットＰ１ｍの組と、組織ビットＳｍとパリティビットＰ２ｍの組にもとづいて復号化する構成とした。このような通信システム１ａの特性を示すグラフｇ０は、図９で示したグラフｇ１〜ｇ３と比較して、特性が向上していることがわかる。

次に通信システム１の変形例として、レートマッチング機能を有する構成について説明する。Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）やＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）などのワイヤレス通信では、様々な伝送レートを適切な物理フォーマットに合わせるために、レートマッチングを行っている。

したがって、レートマッチング機能を含む場合にも、できるだけ組織ビットと対応するパリティビットとを同じシンボルにマッピングする構成とすることで、ビット間の相互情報を有効に使った復号化が可能となる。なお、レートマッチングにより、所定の伝送レートに落としてマッチングさせるためには、冗長ビットであるパリティビットＰ１、Ｐ２を適宜消去することになる。

図２５〜図２８はレートマッチング後のシンボルマッピングを示す図である。送信装置１０ａ−１は、ターボ符号化部１１ａと、シンボルマッピング部１２ａ−１との間に、伝送レートを可変に設定するレートマッチング部１５が挿入される。その他の構成は同じである（ＲＦ部１３、アンテナ１４の図示は省略）。

図２５に示す送信装置１０ａ−１においては、６４ＱＡＭにマッピングし、パンクチャ（消去ビット）が少なく、組織ビットＳｍ、パリティビットＰ１ｍ、パリティビットＰ２ｍの組が存在する場合を示している。

レートマッチング部１５によって、パリティビットＰ１２、Ｐ１４が消去され、パリティビットＰ２２が消去されている。このとき、シンボルマッピング部１２ａ−１では、シンボルｓｂ１のＩ成分に（Ｓ１、Ｐ１１、Ｐ２１）をマッピングし、シンボルｓｂ１のＱ成分に（Ｓ２、Ｓ４、Ｐ２４）をマッピングし、シンボルｓｂ２のＩ成分に（Ｓ３、Ｐ１３、Ｐ２３）をマッピングしている。

図２６に示す送信装置１０ａ−２においては、１６ＱＡＭにマッピングしてパンクチャが少ない場合を示している（１６ＱＡＭのマッピングは、Ｉ成分、Ｑ成分のそれぞれに２ビットずつのマッピングとなる）。レートマッチング部１５によって、パリティビットＰ１２が消去され、パリティビットＰ２３が消去されている。

このとき、シンボルマッピング部１２ａ−２では、シンボルｓｂ１のＩ成分に（Ｓ１、Ｐ１１）をマッピングし、シンボルｓｂ１のＱ成分に（Ｓ４、Ｐ２１）をマッピングし、シンボルｓｂ２のＩ成分に（Ｓ２、Ｐ２２）をマッピングし、シンボルｓｂ２のＱ成分に（Ｓ３、Ｐ１３）をマッピングし、シンボルｓｂ３のＩ成分に（Ｐ１４、Ｐ２４）をマッピングしている。

図２７に示す送信装置１０ａ−３においては、１６ＱＡＭにマッピングしてパンクチャが多い場合を示している。レートマッチング部１５によって、パリティビットＰ１２、Ｐ１４が消去され、パリティビットＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４が消去されている。

このとき、シンボルマッピング部１２ａ−３では、シンボルｓｂ１のＩ成分に（Ｓ１、Ｐ１１）をマッピングし、シンボルｓｂ１のＱ成分に（Ｓ２、Ｓ４）をマッピングし、シンボルｓｂ２のＩ成分に（Ｓ３、Ｐ１３）をマッピングしている。

図２８に示す送信装置１０ａ−４においては、６４ＱＡＭにマッピングして、パンクチャが多く、組織ビットＳ、パリティビットＰ１、パリティビットＰ２の組が無い場合を示している。

レートマッチング部１５によって、パリティビットＰ１２、Ｐ１４が消去され、パリティビットＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４が消去されている。このとき、シンボルマッピング部１２ａ−４では、シンボルｓｂ１のＩ成分に（Ｓ１、Ｓ２、Ｐ１１）をマッピングし、シンボルｓｂ１のＱ成分に（Ｓ３、Ｓ４、Ｐ１３）をマッピングしている。

このように、レートマッチング部１５により、組織ビットＳｍに対応する、パリティビットＰ１ｍまたはパリティビットＰ（ｎ＋１）ｍが消去された場合、組織ビットＳと、組織ビットＳに対応するパリティビットＰ１、Ｐ２が存在する組があるならば、１つのシンボルにマッピングする。

また、対応するビットが無い場合は、他の組織ビットＳｈ（ｈ≠ｍ）、または他のパリティビットＰ１ｉ（ｉ≠ｍ）、または他のパリティビットＰ（ｎ＋１）ｊ（ｊ≠ｍ）の少なくともいずれか１つを、組織ビットＳｍと組にして、１つのシンボルにマッピングする。

次に複数アンテナを使用してＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output：複数のアンテナを用いて、データの送受信を行うワイヤレス通信技術）通信を行うときのシンボルマッピングについて説明する。図２９は複数アンテナを持つ送信装置を示す図である。送信装置１０ｂは、ターボ符号化部１１、シンボルマッピング部１２ｂ、ＲＦ部１３、アンテナ１４−１〜１４−Ｎを有する。

ＭＩＭＯ通信を行う場合、アンテナ１４−１〜１４−Ｎから同時に送信するシンボル間の相互情報を有効に使うことで受信品質を改善できる可能性がある。そこで、アンテナ１４−１〜１４−Ｎから同時に送信するシンボルに対して、組織ビットＳｍと対応するパリティビットＰ１ｍ、Ｐ（ｎ＋１）ｍをマッピングする。

例えば、３つのアンテナ１４−１、１４−２、１４−３が設置されており、アンテナ１４−１からは組織ビットＳが、アンテナ１４−２からはパリティビットＰ１が、アンテナ１４−３からはパリティビットＰ２が同時に出力するのであれば、アンテナから同時に出力される各ビットを含むまとまり（シンボル）に対して、シンボルマッピング部１２ｂは、組織ビットＳ、パリティビットＰ１、パリティビットＰ２をマッピングする。

次にターボ復号化部２３の変形例について説明する。図３０はターボ復号化部の変形例を示す図である。変形例であるターボ復号化部３０では、帰還する尤度も分離することなく復号化に用いる構成を示している。すなわち、復号化部３１−１は、組織ビットＳとパリティビットＰ１にもとづき、尤度の高い組織ビットＳのみを判定し、その組織ビットＳだけを出力するのではなく、対応するパリティビットＰ１も出力する。

復号化部３１−２では、入力した組織ビットＳ、パリティビットＰ２の尤度にもとづき（ここでの組織ビットＳとパリティビットＰ２は、復号化部３１−１から出力されるものである）、尤度の高い組織ビットＳを判定し、その組織ビットＳだけを出力するのではなく、対応するパリティビットＰ２も出力し、復号化部３１−１側へ再び帰還する。このような動作を巡回して復号化を行う。

ターボ復号化部３０は、復号化部３１−１、３１−２、組織ビット・パリティビット抽出部３２−１、３２−２、インタリーバ３３−１、デインタリーバ３３−２、演算器３４ａ〜３４ｄを有する。

演算器３４ａは、組織ビットＳとパリティビットＰ１、Ｐ２の組の尤度である尤度Ｐｒ０（Ｓ、Ｐ１、Ｐ２）とデインタリーバ３３−２の出力とを加算し、組織ビット・パリティビット抽出部３２−１は、演算器３４ａの出力（尤度Ｐｒ１（Ｓ、Ｐ１、Ｐ２））から組織ビットＳとパリティビットＰ１を抽出し、尤度Ｑ１（Ｓ、Ｐ１）を出力する。

復号化部３１−１は、尤度Ｑ１（Ｓ、Ｐ１）から尤度が高いと推定される組織ビットＳの尤度と、対応するパリティビットＰ１を組にした尤度Ｒ１（Ｓ、Ｐ１）を出力する。演算器３４ｂは、尤度Ｒ１（Ｓ、Ｐ１）から尤度Ｑ１（Ｓ、Ｐ１）を減算する。

演算器３４ｃは、尤度Ｐｒ０（Ｓ、Ｐ１、Ｐ２）と演算器３４ｂの出力（尤度Ｐｒ２（Ｓ、Ｐ１、Ｐ２））とを加算し、インタリーバ３３−１は、その加算結果をビットベースでインタリーブする。組織ビット・パリティビット抽出部３２−２は、インタリーバ３３−１の出力から組織ビットＳとパリティビットＰ２を抽出し、尤度Ｑ２（Ｓ、Ｐ２）を出力する。

復号化部３１−２は、尤度Ｑ２（Ｓ、Ｐ２）の復号化処理を行って尤度が高いと推定される組織ビットＳの尤度と、対応するパリティビットＰ２を組にした尤度Ｒ２（Ｓ、Ｐ２）を出力する。演算器３４ｄは、尤度Ｒ２（Ｓ、Ｐ２）から尤度Ｑ２（Ｓ、Ｐ２）を減算する。デインタリーバ３３−２は、演算器３４ｄの出力をビットベースでデインタリーブして、演算器３４ａへ送信する。

以上説明したように、通信システム１において、ビットベースのインタリーブ／デインタリーブを行ってターボ符号化する構成により、ランダム性が向上し、特性が向上することが可能になる。

また、ｍ番目の組織ビットＳｍ、パリティビットＰ１ｍおよびパリティビットＰ２ｍ〜Ｐ（ｎ＋１）ｍを、Ｉ、Ｑ成分のいずれかのシンボルにマッピングし、（ｍ＋１）番目の組織ビットＳｍ＋１、パリティビットＰ１（ｍ＋１）およびパリティビットＰ２（ｍ＋１）〜Ｐ（ｎ＋１）（ｍ＋１）を、ｍ番目にマッピングした以外のＩ、Ｑ成分のいずれかのシンボルにマッピングし、同じシンボルにマッピングした組織ビットＳｍと、組織ビットＳｍに対応するパリティビットＰｋｍ（１≦ｋ≦ｎ＋１：ｋは自然数）とを分離することなく組にして、ターボ復号化を行う構成とした。

これにより、ビット間の相互情報が喪失することを防ぐことができ、ビットベースの復号化が可能となるので、記憶容量の低減化を図ることが可能になる。
（付記１） 符号化／復号化を行って通信を行う通信システムにおいて、
入力信号を符号化して第１のパリティビットを生成する第１の符号化部と、前記入力信号を符号化して第２のパリティビットを生成するｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）個の第２の符号化部とを含むターボ符号化部と、前記ターボ符号化部からの出力をシンボルにマッピングして変調するシンボルマッピング部と、を有する送信装置と、
送信信号を復調する復調部と、復調後の信号をターボ復号化するターボ復号化部と、を有する受信装置と、
を備えたことを特徴とする通信システム。

（付記２） 前記第２の符号化部は、
インタリーバ、要素符号化部およびデインタリーバを含み、前記インタリーバで前記入力信号をインタリーブし、前記要素符号化部でインタリーブ後の信号を符号化し、前記デインタリーバで前記要素符号化部の出力をデインタリーブして、前記第２のパリティビットを生成し、
前記ターボ符号化部は、
前記入力信号のビット出力である１個の組織ビットと、１個の前記第１のパリティビットと、ｎ個の前記第２のパリティビットとを出力し、
ｍ（ｍ＝１、２、３、・・・）番目に出力した前記組織ビットを組織ビットＳｍ、ｍ番目に出力した前記第１のパリティビットをパリティビットＰ１ｍ、ｍ番目に出力した前記第２のパリティビットをパリティビットＰ（ｎ＋１）ｍとした場合に、
前記シンボルマッピング部は、ｍ番目の組織ビットＳｍ、パリティビットＰ１ｍおよびパリティビットＰ２ｍ〜Ｐ（ｎ＋１）ｍを、Ｉ成分またはＱ成分のいずれかのシンボルにマッピングし、（ｍ＋１）番目の組織ビットＳｍ＋１、パリティビットＰ１（ｍ＋１）およびパリティビットＰ２（ｍ＋１）〜Ｐ（ｎ＋１）（ｍ＋１）を、ｍ番目にマッピングした以外のＩ成分またはＱ成分のいずれかのシンボルにマッピングする、
ことを特徴とする付記１記載の通信システム。

（付記３） 前記シンボルマッピング部は、前記組織ビットを前記Ｉ成分の最上位ビットおよび前記Ｑ成分の最上位ビットにマッピングすることを特徴とする付記２記載の通信システム。

（付記４） 前記シンボルマッピング部は、６４ＱＡＭのＩ成分およびＱ成分にマッピングを行い、ｎ＝１として、符号化率が１／３であることを特徴とする付記２記載の通信システム。

（付記５） 前記シンボルマッピング部は、前記第１のパリティビットと、前記第２のパリティビットとを前記シンボルの最下位ビットに交互にマッピングすることを特徴とする付記４記載の通信システム。

（付記６） 前記送信装置は、前記ターボ符号化部と、前記シンボルマッピング部との間に、伝送レートを可変に設定するためのレートマッチング部をさらに有し、
前記レートマッチング部により、組織ビットＳｍに対応する、パリティビットＰ１ｍまたはパリティビットＰ（ｎ＋１）ｍが消去された場合は、
他の組織ビットＳｈ（ｈ≠ｍ）、または他のパリティビットＰ１ｉ（ｉ≠ｍ）、または他のパリティビットＰ（ｎ＋１）ｊ（ｊ≠ｍ）の少なくともいずれか１つを、組織ビットＳｍと組にして、１つのシンボルにマッピングすることを特徴とする付記２記載の通信システム。

（付記７） 前記送信装置は、複数アンテナを利用して伝送を行う場合、前記シンボルマッピング部は、前記複数アンテナから同時に送信するシンボルに対して、組織ビットＳｍと、対応するパリティビットＰ１ｍ、Ｐ（ｎ＋１）ｍをマッピングすることを特徴とする付記２記載の通信システム。

（付記８） 前記ターボ復号化部は、同じシンボルにマッピングされた組織ビットＳｍと、組織ビットＳｍに対応するパリティビットＰｋｍ（１≦ｋ≦ｎ＋１：ｋは自然数）とを分離することなく組にして、前記ターボ復号化を行うことを特徴とする付記２記載の通信システム。

（付記９） 符号化を行って通信を行う送信装置において、
入力信号を符号化して第１のパリティビットを生成する第１の符号化部と、前記入力信号を符号化して第２のパリティビットを生成するｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）個の第２の符号化部と、を含むターボ符号化部と、
前記ターボ符号化部からの出力をシンボルにマッピングして変調するシンボルマッピング部と、
を備え、
前記第２の符号化部は、インタリーバ、要素符号化部およびデインタリーバを含み、前記インタリーバで前記入力信号をインタリーブし、前記要素符号化部でインタリーブ後の信号を符号化し、前記デインタリーバで前記要素符号化部の出力をデインタリーブして、前記第２のパリティビットを生成し、
前記ターボ符号化部は、
前記入力信号のビット出力である１個の組織ビットと、１個の前記第１のパリティビットと、ｎ個の前記第２のパリティビットとを出力し、
ｍ（ｍ＝１、２、３、・・・）番目に出力した前記組織ビットを組織ビットＳｍ、ｍ番目に出力した前記第１のパリティビットをパリティビットＰ１ｍ、ｍ番目に出力した前記第２のパリティビットをパリティビットＰ（ｎ＋１）ｍとした場合に、
前記シンボルマッピング部は、ｍ番目の組織ビットＳｍ、パリティビットＰ１ｍおよびパリティビットＰ２ｍ〜Ｐ（ｎ＋１）ｍを、Ｉ成分またはＱ成分のいずれかのシンボルにマッピングし、（ｍ＋１）番目の組織ビットＳｍ＋１、パリティビットＰ１（ｍ＋１）およびパリティビットＰ２（ｍ＋１）〜Ｐ（ｎ＋１）（ｍ＋１）を、ｍ番目にマッピングした以外のＩ成分またはＱ成分のいずれかのシンボルにマッピングする、
ことを特徴とする送信装置。

（付記１０） 復号化を行って通信を行う受信装置において、
送信信号を復調する復調部と、
復調後の信号をターボ復号化するターボ復号化部と、
を備え、
送信側から送信された１個の組織ビットと、１個の前記第１のパリティビットと、ｎ個の前記第２のパリティビットとに対し、
ｍ（ｍ＝１、２、３、・・・）番目に出力された前記組織ビットを組織ビットＳｍ、ｍ番目に出力された前記第１のパリティビットをパリティビットＰ１ｍ、ｍ番目に出力された前記第２のパリティビットをパリティビットＰ（ｎ＋１）ｍとした場合に、
前記ターボ復号化部は、
ｍ番目の組織ビットＳｍ、パリティビットＰ１ｍおよびパリティビットＰ２ｍ〜Ｐ（ｎ＋１）ｍが、Ｉ成分またはＱ成分のいずれかにマッピングされたシンボルを受信し、
（ｍ＋１）番目の組織ビットＳｍ＋１、パリティビットＰ１（ｍ＋１）およびパリティビットＰ２（ｍ＋１）〜Ｐ（ｎ＋１）（ｍ＋１）が、ｍ番目にマッピングされた以外のＩ成分またはＱ成分のいずれかにマッピングされたシンボルを受信し、
同じシンボルにマッピングされた組織ビットＳｍと、組織ビットＳｍに対応するパリティビットＰｋｍ（１≦ｋ≦ｎ＋１：ｋは自然数）とを分離することなく組にして、前記ターボ復号化を行う、
ことを特徴とする受信装置。

通信システムを示す図である。 通信システムを示す図である。 シンボルマッピングの動作を示す図である。 通信システムの構成を示す図である。 畳み込み符号化の概念を説明するための図である。 畳み込み符号化の演算例を示す図である。 インタリーブの概要を説明するための図である。 ターボ符号化部の出力状態を説明するための図である。 ターボ符号化／復号化の特性を示す図である。 ターボ復号化部の構成を示す図である。 復号化部の動作を説明するためのトレリス線図である。 復号化部の動作を示すトレリス線図である。 復号化部の動作を説明するためのトレリス線図である。 復号化部の動作を示すトレリス線図である。 尤度を判定する際の組み合わせ数を比較した図である。 通信システムの構成を示す図である。 シンボルマッピングの動作を示す図である。 ターボ符号化部の出力状態を説明するための図である。 ６４ＱＡＭのコンスタレーションを示す図である。 シンボルマッピングのパターンを示す図である。 ターボ復号化部の構成を示す図である。 ターボ復号化部の動作を示すトレリス線図である。 ターボ復号化部のトレリス演算を説明するための図である。 通信システムの特性を示す図である。 レートマッチング後のシンボルマッピングを示す図である。 レートマッチング後のシンボルマッピングを示す図である。 レートマッチング後のシンボルマッピングを示す図である。 レートマッチング後のシンボルマッピングを示す図である。 複数アンテナを持つ送信装置を示す図である。 ターボ復号化部の変形例を示す図である。 １６ＱＡＭのコンスタレーションを示す図である。 信号点のＩ成分がＩｃｈの各信号パターンとなる確率を示す図である。 ビット単位で求めた確率とシンボル単位で求めた確率とを示す図である。

符号の説明

１ 通信システム
１０ 送信装置
１１ ターボ符号化部
１１−０ 第１の符号化部
１１−１〜１１−ｎ 第２の符号化部
１１ａ−１〜１１ａ−ｎ インタリーバ
１１ｂ−０、１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎ 要素符号化部
１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎ デインタリーバ
１２ シンボルマッピング部
１３ ＲＦ部
１４ アンテナ

Claims (5)

1. 符号化／復号化を行って通信を行う通信システムにおいて、
   入力信号を符号化して第１のパリティビットを生成する第１の符号化部と、前記入力信号を符号化して第２のパリティビットを生成するｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）個の第２の符号化部とを含むターボ符号化部と、前記ターボ符号化部からの出力をシンボルにマッピングして変調するシンボルマッピング部と、を有する送信装置と、
   送信信号を復調する復調部と、復調後の信号をターボ復号化するターボ復号化部と、を有する受信装置と、
   を備え、
   前記第２の符号化部は、
   インタリーバ、要素符号化部およびデインタリーバを含み、前記インタリーバで前記入力信号をインタリーブし、前記要素符号化部でインタリーブ後の信号を符号化し、前記デインタリーバで前記要素符号化部の出力をデインタリーブして、前記第２のパリティビットを生成し、
   前記ターボ符号化部は、
   前記入力信号のビット出力である１個の組織ビットと、１個の前記第１のパリティビットと、ｎ個の前記第２のパリティビットとを出力し、
   ｍ（ｍ＝１、２、３、・・・）番目に出力した前記組織ビットを組織ビットＳｍ、ｍ番目に出力した前記第１のパリティビットをパリティビットＰ１ｍ、ｍ番目に出力した前記第２のパリティビットをパリティビットＰ（ｎ＋１）ｍとした場合に、
   前記シンボルマッピング部は、ｍ番目の組織ビットＳｍ、パリティビットＰ１ｍおよびパリティビットＰ２ｍ〜Ｐ（ｎ＋１）ｍを、Ｉ成分またはＱ成分のいずれかのシンボルにマッピングし、（ｍ＋１）番目の組織ビットＳｍ＋１、パリティビットＰ１（ｍ＋１）およびパリティビットＰ２（ｍ＋１）〜Ｐ（ｎ＋１）（ｍ＋１）を、ｍ番目にマッピングした以外のＩ成分またはＱ成分のいずれかのシンボルにマッピングする、
   ことを特徴とする通信システム。
2. 前記シンボルマッピング部は、前記組織ビットを前記Ｉ成分の最上位ビットおよび前記Ｑ成分の最上位ビットにマッピングすることを特徴とする請求項１記載の通信システム。
3. 前記シンボルマッピング部は、６４ＱＡＭのＩ成分およびＱ成分にマッピングを行い、ｎ＝１として、符号化率が１／３であることを特徴とする請求項１記載の通信システム。
4. 前記送信装置は、前記ターボ符号化部と、前記シンボルマッピング部との間に、伝送レートを可変に設定するためのレートマッチング部をさらに有し、
   前記レートマッチング部により、組織ビットＳｍに対応する、パリティビットＰ１ｍまたはパリティビットＰ（ｎ＋１）ｍが消去された場合は、
   他の組織ビットＳｈ（ｈ≠ｍ）、または他のパリティビットＰ１ｉ（ｉ≠ｍ）、または他のパリティビットＰ（ｎ＋１）ｊ（ｊ≠ｍ）の少なくともいずれか１つを、組織ビットＳｍと組にして、１つのシンボルにマッピングすることを特徴とする請求項１記載の通信システム。
5. 前記ターボ復号化部は、同じシンボルにマッピングされた組織ビットＳｍと、組織ビットＳｍに対応するパリティビットＰｋｍ（１≦ｋ≦ｎ＋１：ｋは自然数）とを分離することなく組にして、前記ターボ復号化を行うことを特徴とする請求項１記載の通信システム。
   

Images