JP7389585B2 - 送信装置及び受信装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式又はシングルキャリア方式におけるデジタルデータの伝送技術の伝送技術に関し、特に、放送用素材の無線伝送装置（ＦＰＵ：Field Pickup Unit）をそれぞれ構成する送信装置及び受信装置に関する。
無線でデジタルデータを放送又は通信する伝送システムでは、誤り訂正符号として、内符号と外符号の連接符号が用いられ、この内符号には畳込み符号、或いはターボ符号等のビット単位のパンクチャ処理（符号化率変更処理）を可能とするものが採用されているものが多い。
このパンクチャ処理により伝送特性（ビット誤り特性）を変更することができ、送信側ではデータの伝送に先立って符号化率を変更するよう制御することができる。
ＯＦＤＭ方式又はシングルキャリア方式における現行規格の放送用素材の無線伝送装置（ＦＰＵ）は、それぞれ送信側及び受信側で内符号に畳込み符号を使用し外符号にリードソロモン（ＲＳ）符号を使用しており、送信側ではデータ伝送に先立って、所定のビットパンクチャパターンに基づくパンクチャ処理によって符号化率を変更することができる（例えば、非特許文献１，２，３参照）。この符号化率変更は同一構成の誤り訂正符号化器・復号器を用いて情報ビットに対する冗長ビットの割り当て量の変更のみで実現可能である。
同じく、現行の地上デジタル放送の伝送方式においても畳込み符号を使用しており、所定のビットパンクチャパターンに基づくパンクチャ処理によって符号化率を変更することができる。しかしながら、これらの伝送システムは、実質的に、複数の符号化率を達成するための個々の符号化器（復号器も同様）を設けているのに等しく、信号伝送中に符号化率を変更可能とするよう構成されていない。
そこで、ＦＰＵとして双方向伝送する構成とし、伝搬環境に応じて符号化率を適応的に制御する送信装置及び受信装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、近年では、４Ｋ・８Ｋ放送サービスの大容量伝送を実現するために、双方向伝送するＦＰＵとして、４送信４受信（４×４）ＭＩＭＯ技術を導入するとともに、特異値分解（ＳＶＤ：Singular Value Decomposition）により伝送チャンネルを伝搬路上で互いに干渉しない４対向のストリームに分解して、伝搬環境に応じて送信パラメータ（符号化率の変更を含む）を適応的に制御するＳＶＤ－ＭＩＭＯ技術を用いたＯＦＤＭ方式が提案されている（例えば、非特許文献４，５参照）。
単方向通信で伝送レートが一定である現行ＦＰＵでは、伝搬路の状況が悪化したときでも伝送を継続できるように、変調多値数や誤り訂正符号化率の低い送信パラメータを選択することで伝送マージンを確保している。一方、非特許文献４，５に開示される伝送システムでは、伝搬路の状況に応じて送信パラメータを適応制御することで、伝送マージンを極力抑えて効率的に大容量伝送を行うことができる。
即ち、非特許文献４，５に開示される伝送システムでは、送信装置及び受信装置は時分割複信による双方向伝送を実現するＦＰＵとして構成され、送信装置から受信装置へアップリンク送信するＯＦＤＭ信号と、受信装置から送信装置へダウンリンク送信する制御信号とを交互に時分割で切り替えるＴＤＤ（Time Division Duplex）フレームを伝送形態として構成し、ダウンリンク送信する制御信号により、送信パラメータ（符号化率の変更を含む）を送り返し情報としてフィードバックするように構成される。
従って、非特許文献４，５に開示されるような伝送システムは、４送信４受信（４×４）ＭＩＭＯ技術に基づき伝搬環境に応じて符号化率等の送信パラメータを適応的に制御する伝送方式として、４×４ ＴＤＤ‐ＳＶＤ‐ＭＩＭＯシステム、或いは４×４ ＳＶＤ‐ＭＩＭＯシステムと称されている。
このような４×４ ＳＶＤ‐ＭＩＭＯシステムでは、伝搬環境に応じて送信パラメータを適応的に制御することで、互いに干渉しない仮想的な直交伝搬路（固有モード）を形成することができ、特に、誤り訂正符号の符号化率を適応的に変更するレートマッチングをフィードバック適用することで、厳しい環境での伝送破綻を防ぐことができる。
より具体的な内容は、非特許文献４，５に開示されているが、４×４ ＳＶＤ‐ＭＩＭＯシステムでは、送信ウェイト及び受信ウェイトによる送受信ビーム制御を行うことで、４×４ ＭＩＭＯチャネルを互いに干渉しない４対向のストリーム（４対向のＳＩＳＯ伝送路）に分解できる。そして、ＭＥＲ（Modulation Error Ratio）を指標としたマージンを設定し、最適な変調方式と電力配分を決定することで、ビット誤り率を最小化することができる。更に、チャネル状況に応じて符号化率を適応的に変化させるレートマッチング技術としてターボ符号を採用することで、厳しい伝搬路では符号化率を下げてビット誤りの発生を防ぎ、良好な伝搬路では符号化率を上げて伝送レートを拡大することができる。
尚、誤り訂正符号の符号化率を適応的に変更するレートマッチングは、時分割複信による双方向伝送を実現する送信装置及び受信装置において、１送信１受信のＳＩＳＯ‐ＯＦＤＭ方式の伝送システムや、２送信２受信（２×２）ＭＩＭＯ‐ＯＦＤＭ方式の伝送システム、或いはシングルキャリア方式の伝送システムにおいても適用可能であり、厳しい環境での信号伝送の耐性を高めることができる。
特開２０１８－３７７５０号公報
"テレビジョン放送番組素材伝送用可搬形ＯＦＤＭ方式デジタル無線伝送システム ARIB STD-B33 1.3版"、［online］、平成30年1月22日改定、一般社団法人 電波産業会（ARIB）、［令和 1年8月5日検索］、インターネット〈URL：https://www.arib.or.jp/kikaku/kikaku_hoso/std-b33.html〉 "1.2GHz/2.3GHz帯テレビジョン放送番組素材伝送用可搬形OFDM方式デジタル無線伝送システム ARIB STD-B57 2.2版"、［online］、平成30年1月22日改定、一般社団法人 電波産業会（ARIB）、［令和 1年8月5日検索］、インターネット〈URL：https://www.arib.or.jp/kikaku/kikaku_hoso/std-b57.html〉 "テレビジョン放送番組素材伝送用可搬形マイクロ波帯デジタル無線伝送システム ARIB STD-B11 2.2版"、［online］、平成17年11月30日改定、一般社団法人 電波産業会（ARIB）、［令和 1年8月5日検索］、インターネット〈URL：https://www.arib.or.jp/kikaku/kikaku_hoso/std-b11.html〉 光山和彦、伊藤史人、鵜澤史貴、居相直彦、"移動中継用１．２ＧＨｚ／２．３ＧＨｚ帯スーパーハイビジョンＦＰＵの実現に向けた無線伝送技術"、［online］、NHK技研 R&D/No.165/2017.9、［令和 1年8月5日検索］、インターネット〈URL：https://www.nhk.or.jp/strl/publica/rd/rd165/pdf/P54-67.pdf〉 鵜澤史貴、伊藤史人、光山和彦、居相直彦、"適応送信制御4×4 TDD-SVD-MIMOシステムに適用するレートマッチング方式"、映像情報メディア学会 研究会、映情学技報, vol. 41, no. 35, BCT2017-83, pp. 9-12, 2017年10月13日発行.
上述したように、非特許文献１，２，３に規定される現行規格の放送用素材の無線伝送装置（ＦＰＵ）では、データ伝送に先立って、所定のビットパンクチャパターンに基づくパンクチャ処理によって符号化率を変更することができるが、符号化率が異なる場合、符号化器と復号器はそれぞれ別々のものを用意する必要があり、更に、信号伝送中に符号化率を変更することができない。
一方で、特許文献１に開示されるように、ＦＰＵとして双方向伝送する構成とし、伝搬環境に応じて符号化率を適応的に制御する送信装置及び受信装置がある。また、非特許文献４，５に開示されるように、時分割複信による双方向伝送を実現するＦＰＵとして送信装置及び受信装置を構成し、送信装置から受信装置へアップリンク送信するＯＦＤＭ信号と、受信装置から送信装置へダウンリンク送信する制御信号からなるＴＤＤフレームを伝送形態として、ダウンリンク送信する制御信号により、送信パラメータ（符号化率の変更を含む）を送り返し情報としてフィードバックする技法が知られている。
しかしながら、特許文献１、或いは非特許文献４，５に開示される技法では、伝搬環境に応じて符号化率を適応的に制御するレートマッチングを行うものとなっているが、このレートマッチングには、実環境下での実装実験を経て以下の課題があることが分かった。
（１）実環境下では伝搬環境が著しく経時変化することがあるため、符号化率を適応的に変更するために基準とする受信品質の判定期間について、常に、複数のＴＤＤフレームを対象とする形態では、伝搬環境変化に対する即応性や、ビット誤り率の最小化性能として不十分となる場合がある。
（２）更に、符号化率の変更を適応的に反映するタイミングについて、常に、固定とする制御形態のみでは、伝搬環境変化に対する即応性や、ビット誤り率の最小化性能として不十分となる場合がある。
（３）更に、符号化率を適応的に変更するために基準とする受信品質についてテーブル化し、常に、当該テーブル（本願明細書中、「符号化率選択テーブル」と称する。）を補正せずに用いる形態では、伝搬環境変化に対する即応性や、ビット誤り率の最小化性能として不十分となる場合がある。
従って、本発明の目的は、上述の問題に鑑みて、デジタルデータの無線伝送装置として構成され、伝搬環境変化に対する耐性の高い態様で符号化率を適応的に変更可能とする送信装置及び受信装置を提供することにある。
本発明の送信装置は、デジタルデータの無線伝送装置として構成され、受信装置に向けて送信する送信信号と前記受信装置から受信する制御信号とを利用する伝送形態とし、フレームを構成し、前記制御信号により伝送された送り返し情報を受信して、前記送信信号として伝送するデータの誤り訂正ブロックの符号化率を可変制御する送信装置であって、前記送り返し情報を基に、前記受信装置の受信品質に応じた符号化率と、該符号化率の反映に関する反映タイミングの双方を可変設定する符号化率切替制御設定手段と、伝送するデータに対し誤り訂正符号化処理を施して誤り訂正ブロックを生成する誤り訂正符号化手段と、前記送り返し情報に基づいて、前記誤り訂正ブロックについてパンクチャビット量を変更することにより符号化率を変更する符号化率変更処理手段と、前記符号化率切替制御設定手段によって可変設定した符号化率及び反映タイミングに基づいて、前記符号化率の変更を制御する符号化率切替制御手段と、を備え、前記送り返し情報は、所定期間内のビット誤り率の情報、又は外部指示を基に前記受信装置によって決定した符号化率の切り替えに係る反映タイミングと、該反映タイミングに基づく判定期間内で所定の基準値からのＭＥＲ（Modulation Error Ratio）マージンを基に前記受信装置によって決定した前記切り替えに係る符号化率と、を示す符号化率切替設定情報を含み、前記符号化率切替設定情報によって示される符号化率は、１つ又は複数のストリームについて前記判定期間内における最新の受信信号のＭＥＲマージンの最小値を基準とする第１の受信品質基準と、当該１つ又は複数のストリームについて前記判定期間内全体の受信信号のＭＥＲマージンの最小値を基準とする第２の受信品質基準のいずれか一方を基準として、前記受信装置によって決定され、前記符号化率切替設定情報によって示される反映タイミングは、前記第１の受信品質基準と前記第２の受信品質基準の２種類の受信品質基準の判定に用いる期間を示す判定期間、前記切り替えに係る符号化率を適用するのに遅延させる期間を示す遅延期間、及び前記切り替えに係る符号化率を適用する期間を示す適用期間を指定するように構成されていることを特徴とする。
また、本発明の送信装置において、前記符号化率変更処理手段は、伝送するデータに対し誤り訂正符号としてターボ符号による符号化処理を施し、情報ビット系列、第１パリティビット系列、及び第２パリティビット系列からなる誤り訂正ブロックを生成するように構成され、前記誤り訂正ブロックについて所定ビット数毎の列で並ぶように第１の並び替えを行う手段と、前記第１の並び替えの後に、所定のパンクチャパターンにより第２の並び替えを行う手段と、前記第２の並び替えの後に、前記第１パリティビット系列、及び前記第２パリティビット系列の各ビットが交互に配置されるようにビットインタレースを実行する手段と、前記ビットインタレースを実行した後に、前記情報ビット系列について列数を１／２倍、且つ行数を２倍とし、前記第１パリティビット系列、及び前記第２パリティビット系列を１つのパリティビット系列となるよう行毎に合成する第３の並び替えを行う手段と、を備え、前記誤り訂正ブロックについて、前記情報ビット系列を欠損させることなくパンクチャビット量を変更することにより符号化率を変更することを特徴とする。
また、本発明の送信装置において、前記受信装置に対し双方向伝送する伝送チャンネルを特異値分解（ＳＶＤ：Singular Value Decomposition）により複数のストリームに分解してＭＩＭＯ伝送するように構成されていることを特徴とする。
更に、本発明の受信装置は、デジタルデータの無線伝送装置として構成され、送信装置から受信する受信信号と前記送信装置に向けて送信する制御信号とを利用する伝送形態とし、前記制御信号により送り返し情報を伝送して、前記受信信号として前記送信装置から伝送させるデータの誤り訂正ブロックの符号化率を前記送信装置に可変制御させる受信装置であって、当該受信装置の受信品質に応じた符号化率と、該符号化率の反映に関する反映タイミングの双方を前記送信装置に可変設定させる送り返し情報を生成し、前記制御信号により前記送信装置に向けて送信する送り返し情報生成手段と、前記送り返し情報に基づいて、前記送信装置側で誤り訂正符号化処理が施された誤り訂正ブロックについて符号化率を変更する符号化率変更処理が施されたビット列に対し、送信装置側の当該符号化率変更処理の逆処理を行って、誤り訂正ブロックを復元する符号化率変更処理手段と、前記符号化率変更処理手段により復元した誤り訂正ブロックに対し、前記誤り訂正符号化処理に対応する所定の繰り返し復号法により誤り訂正復号処理を施す誤り訂正復号手段と、所定期間内のビット誤り率の情報、又は外部指示を基に符号化率の切り替えに係る反映タイミングと、該反映タイミングに基づく判定期間内で所定の基準値からのＭＥＲマージンを基に前記切り替えに係る符号化率と、を示す符号化率切替設定情報を生成し、前記送り返し情報に含めるように作動する符号化率切替判定手段と、を備え、前記符号化率切替判定手段は、前記符号化率切替設定情報によって示す符号化率を、１つ又は複数のストリームについて前記判定期間内における最新の受信信号のＭＥＲマージンの最小値を基準とする第１の受信品質基準と、当該１つ又は複数のストリームについて前記判定期間内全体の受信信号のＭＥＲマージンの最小値を基準とする第２の受信品質基準のいずれか一方を基準として決定するものとし、前記符号化率切替設定情報によって示す反映タイミングとして、前記第１の受信品質基準と前記第２の受信品質基準の２種類の受信品質基準の判定に用いる期間を示す判定期間、前記切り替えに係る符号化率を適用するのに遅延させる期間を示す遅延期間、及び前記切り替えに係る符号化率を適用する期間を示す適用期間を指定するように構成されていることを特徴とする。
また、本発明の受信装置において、前記符号化率切替判定手段は、ビット誤り特性に基づいて定めた、ＭＥＲマージンによる受信品質基準に応じて符号化率を選択決定するためのデフォルトの符号化率選択テーブルを予め記憶保持する手段と、符号化率の選択決定の処理前に、所定期間内のビット誤り率の情報、又は外部指示を基に、前記デフォルトの符号化率選択テーブルに対して符号化率の選択決定に係るＭＥＲマージンを所定量補正して補正後の符号化率選択テーブルを生成し記憶保持する手段と、前記反映タイミングに基づく前記第１の受信品質基準と前記第２の受信品質基準のいずれか一方を基に、前記補正後の符号化率選択テーブルが生成されているときは前記補正後の符号化率選択テーブルを参照し、前記補正後の符号化率選択テーブルが生成されていないときは前記デフォルトの符号化率選択テーブルを参照して、該当する符号化率を選択決定する手段と、を有することを特徴とする。
また、本発明の受信装置において、前記受信信号として前記送信装置から伝送させるデータは、誤り訂正符号としてターボ符号による符号化処理を施され、情報ビット系列、第１パリティビット系列、及び第２パリティビット系列からなる誤り訂正ブロックを生成するように構成されており、前記符号化率変更処理手段は、前記受信信号について、前記送信装置側の当該符号化率変更処理が施されたビット列に対し、該ビット列における情報ビット系列について列数を２倍、且つ行数を１／２倍とし、該ビット列における１つのパリティビット系列について行毎に合成されている前記第１パリティビット系列、及び前記第２パリティビット系列を分離するよう第１の復元用の並び替えを行う手段と、前記第１の復元用の並び替えの後に、前記送信装置側でビットインタレースが実行されて交互に配置されている前記第１パリティビット系列、及び前記第２パリティビット系列について該ビットインタレースの逆処理を行う手段と、該ビットインタレースの逆処理の後に、前記送信装置側と同一の所定のパンクチャパターンにより前記情報ビット系列、前記第１パリティビット系列、及び前記第２パリティビット系列について第２の復元用の並び替えを行う手段と、前記第２の復元用の並び替えの後に、前記送信装置側で所定ビット数毎の列で並ぶように並び替えが行われているビット列に対し、該並び替えの逆処理を行って、前記誤り訂正復号手段により誤り訂正復号処理を施すための誤り訂正ブロックを復元する手段と、を備え、前記誤り訂正ブロックについて、前記情報ビット系列を欠損させることなくパンクチャビット量を変更することにより符号化率を変更する符号化率変更処理が施されたビット列に対し、前記送信装置側の当該符号化率変更処理の逆処理を行って、誤り訂正ブロックを復元することを特徴とする。
また、本発明の受信装置において、前記送信装置に対し双方向伝送する伝送チャンネルを特異値分解（ＳＶＤ）により複数のストリームに分解してＭＩＭＯ伝送するように構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、デジタルデータの無線伝送装置として構成される送信装置及び受信装置において、伝搬環境変化に対する耐性の高い態様で符号化率を適応的に変更可能となり、即応性や、ビット誤り率の最小化性能をより高めることができる。
本発明による一実施形態の送信装置及び受信装置の概略構成を示すブロック図である。 （ａ）,（ｂ）は、それぞれ本発明による一実施形態の送信装置及び受信装置に基づいて構成した一実施例のＳＩＳＯ‐ＯＦＤＭ方式の伝送システム、及び４×４ ＳＶＤ‐ＭＩＭＯ‐ＯＦＤＭ方式の伝送システムの概略構成を示すブロック図である。 （ａ）は、一実施例の４×４ ＳＶＤ‐ＭＩＭＯ‐ＯＦＤＭ方式の伝送システムの説明図であり、（ｂ）は、或るストリームにおけるアップリンク（ＵＬ）のＯＦＤＭ信号とダウンリンク（ＤＬ）の制御信号で構成されるＴＤＤフレームの説明図である。 本発明による一実施形態の送信装置及び受信装置間の符号化率変更に係る双方向伝送とその制御例を示すフローチャートである。 本発明に係る符号化率変更処理の一例を示すフローチャートである。 （ａ）乃至（ｃ）は、それぞれ本発明に係る符号化率変更処理におけるビットパンクチャ処理の動作を示す図である。 （ａ）,（ｂ）は、それぞれ本発明に係る符号化率変更処理におけるビットパンクチャ処理の動作を示す図である。 （ａ）,（ｂ）は、それぞれ本発明に係る符号化率変更処理の動作例を示す図である。 本発明による一実施形態の受信装置における符号化率切替判定部の概略構成を示すブロック図である。 本発明による一実施形態の受信装置における符号化率切替判定部の制御フローを示すフローチャートである。 （ａ）,（ｂ）は、それぞれ本発明に係る符号化率の選択決定に使用するデフォルト及び補正後の符号化率選択テーブルを例示する図である。 本発明に係る符号化率の選択決定に使用するＭＥＲマージンに基づいた受信品質テーブルを例示する図である。 （ａ）乃至（ｃ）は、それぞれ本発明に係る選択決定した符号化率を反映するための反映タイミングとして、予め伝送遅延が考慮されて用意された複数種の反映タイミングのうち３例を示す図である。 （ａ）乃至（ｃ）は、それぞれ本発明に係る選択決定した符号化率を反映するための反映タイミングとして、予め伝送遅延が考慮されて用意された複数種の反映タイミングのうち更に別の３例を示す図である。
以下、図面を参照して、本発明による一実施形態の送信装置１０及び受信装置２０について、詳細に説明する。
図１は、本発明による一実施形態の送信装置１０及び受信装置２０の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の例では、Ｎ×Ｎ ＭＩＭＯ／ＳＩＳＯ伝送方式（Ｎは１以上の整数）として、主として非特許文献１に規定されるＳＩＳＯ‐ＯＦＤＭ方式の無線伝送装置（ＦＰＵ）、又は非特許文献２に規定される２×２ ＭＩＭＯ‐ＯＦＤＭ方式の無線伝送装置（ＦＰＵ）、或いは非特許文献４，５に規定される４×４ ＳＶＤ‐ＭＩＭＯ‐ＯＦＤＭ方式の無線伝送装置（ＦＰＵ）として応用可能な送信装置１０及び受信装置２０について説明する。特に、図１に示す本実施形態の送信装置１０及び受信装置２０は、送信装置１０から受信装置２０へアップリンク（ＵＬ）送信するＯＦＤＭ信号と、受信装置２０から送信装置１０へダウンリンク（ＤＬ）送信する制御信号とを交互に時分割で切り替えるＴＤＤフレームを伝送形態として構成し、ダウンリンク送信する制御信号により、送信パラメータ（符号化率の変更を含む）を送り返し情報としてフィードバックするように構成される。また、図１に示す本実施形態の送信装置１０及び受信装置２０は、非特許文献３に規定されるシングルキャリア方式の無線伝送装置（ＦＰＵ）として応用することも可能である。
（送信装置）
図１に示す送信装置１０は、外符号符号化器１１、外インターリーバ１２、ターボ符号化器１３、符号化率変更処理部１４、変調部１５、周波数変換部１６、送り返し情報抽出部１７、符号化率切替制御部１８、及び符号化率切替制御設定部１９を備える。尚、変調部１５の前段に内インターリーバ（ビット・周波数・時間インターリーバ）が設けられるが、その図示及び説明は省略する。
外符号符号化器１１は、データストリームを入力し、外符号として、リードソロモン（ＲＳ）符号、又はＢＣＨ符号の誤り訂正符号化処理を施し、外インターリーバ１２に出力する。
外インターリーバ１２は、外符号の誤り訂正符号化処理を施した誤り訂正ブロックに対しバイト単位で畳込みバイトインターリーブ処理を施し、ターボ符号化器１３に出力する。外インターリーバ１２は、例えば現行規格の放送用素材の無線伝送装置（ＦＰＵ）に準じた畳込みバイトインターリーブ処理とすることができるが、これに限定する必要はない。
ターボ符号化器１３は、内符号として、ターボ符号の誤り訂正符号化処理を施し、情報ビット系列、第１パリティビット系列、及び第２パリティビット系列からなる誤り訂正ブロックを生成し、符号化率変更処理部１４に出力する。ターボ符号化器１３における処理の詳細は、特許文献１にも開示されているが、一般的なものと同様であり、本発明の主題とするところではないため、更なる説明は省略する。
符号化率変更処理部１４は、バッファメモリ１４１及びビット並び替え部１４２からなり、ターボ符号の誤り訂正符号化処理を施した誤り訂正ブロックをバッファメモリ１４１に格納し、バッファメモリ１４１に格納した誤り訂正ブロックについて、ビット並び替え部１４２により、情報ビット系列を欠損させることなくパンクチャビット量を変更することにより符号化率を変更して、変調部１５に出力する。
尚、符号化率変更処理部１４による符号化率変更処理の詳細は、特許文献１に開示されているものと同様であるが、本実施形態においても良好に動作するため、その説明は後述する。ただし、本実施形態における符号化率変更処理部１４は、ターボ符号化後のパリティビットのパンクチャ（間引き）量を動的に変えてＴＤＤフレーム単位で符号化率を制御する形態であれば任意の形態を利用できる。
変調部１５は、所定の符号化率が設定された誤り訂正符号化後のビット列から伝送するシンボルを構成し、伝送するシンボルについてキャリア変調（本例では、サブキャリア変調及びＯＦＤＭ変調とするが、シングルキャリア方式であればそのキャリア変調）に応じて直交平面へのマッピングを行い、当該キャリア変調の変調方式に応じた中間周波数帯の信号を生成し、周波数変換部１６に出力する。尚、変調部１５の前段には、現行規格の放送用素材の無線伝送装置（ＦＰＵ）と同様に、内インターリーバ（ビット・周波数・時間インターリーバ）等が設けられるが、その図示及び説明は省略する。
周波数変換部１６は、変調部１５から得られる中間周波数帯の信号（本例では中間周波数帯のＯＦＤＭ信号）を伝送用の高周波数帯へとシフト変換して変調信号を生成し、送信信号として外部に出力する。
送り返し情報抽出部１７は、受信装置２０から所定の変調方式で変調して伝送される所定フォーマットの制御信号を受信して復調し、所定の送り返し情報を抽出して、その折り返し情報に含まれる符号化率切替設定情報を符号化率切替制御設定部１９に出力する。ここで、本発明に係る符号化率切替設定情報には、受信装置２０が受信品質（後述する例では、ＭＥＲマージン）に応じて決定した符号化率と、受信装置２０が指定するその符号化率を反映する反映タイミングが示される。
尚、送り返し情報抽出部１７は、折り返し情報に符号化率切替設定情報以外の送信パラメータが含まれているときは、適宜、適応制御する機能部に出力する。例えば、折り返し情報は、非特許文献４に開示されているものと同様に、適応変調の情報を含み、ＭＩＭＯ伝送時には更に電力配分の情報、及び送信ウェイトの情報を含むものとすることができる。適応変調の情報は、受信装置２０が受信品質（例えば信号・雑音比に相当するＭＥＲ）に応じて決定した変調方式を指定するものである。また、電力配分の情報は、受信装置２０が受信品質（例えばＭＥＲ）に応じて決定したＭＩＭＯのストリーム毎の送信電力を指定するものである。つまり、受信装置２０は、適応変調及び電力配分の情報を、パイロットシンボルから推定するＭＩＭＯ伝搬路における特異値（固有値分布）から換算したＭＥＲにより決定する。また、送信ウェイトの情報は、受信品質（例えば電力配分及びＭＥＲ）に応じて特異値分解（ＳＶＤ）により伝送チャンネルを伝搬路上で互いに干渉しないＮ対向のストリームに分解するための伝搬路行列の重み付けを指定するものである。適応変調、電力配分、及び送信ウェイトの各情報は、図１に示す例では、いずれも変調部１５で適応制御するよう利用する。
符号化率切替制御設定部１９は、送り返し情報抽出部１７から得られた符号化率切替設定情報を基に符号化率切替制御部１８の設定動作を行う。詳細は後述するが、符号化率切替制御設定部１９は、符号化率切替制御部１８に対して、送り返し情報に含まれていた符号化率切替設定情報を基に、受信装置２０の受信品質に応じた符号化率と、該符号化率をＴＤＤフレームに適用する反映タイミングの双方を可変設定する。
符号化率切替制御部１８は、符号化率切替制御設定部１９による設定動作に基づいて、受信装置２０によって決定した符号化率を指定される反映タイミングのＴＤＤフレームに適用するよう、符号化率変更処理部１４における符号化率の変更制御を行う。
尚、符号化率変更処理部１４における符号化率の変更は、送り返し情報に基づくフィードバック制御だけでなく、操作者による直接制御により行うこともでき、このため直接制御により符号化率変更処理部１４における符号化率を変更したときは、その旨を受信装置２０側に伝送する。
即ち、図１に示す本実施形態の送信装置１０は、符号化率切替制御部１８が、必ずしも折り返し情報を受信すると直ちに符号化率を変更するよう制御するのではなく、符号化率切替設定情報を基に、受信装置２０によって決定した符号化率を、受信装置２０によって指定される反映タイミングのＴＤＤフレームに適用するよう、符号化率変更処理部１４における符号化率の変更制御を行う。この符号化率切替設定情報に係る受信装置２０による符号化率の決定方法や、反映タイミングの詳細については、詳細に後述する。
（受信装置）
図１に示す受信装置２０は、周波数変換部２１、復調部２２、符号化率変更処理部２３、ターボ復号器２４、外デインターリーバ２５、外符号復号器２６、受信品質監視部２７、送り返し情報生成部２８、及び符号化率切替判定部２９を備える。尚、復調部２２の後段に内デインターリーバ（ビット・周波数・時間デインターリーバ）が設けられるが、その図示及び説明は省略している。
周波数変換部２１は、送信装置１０から伝送される変調信号を受信信号として受信し、中間周波数帯の信号（本例では中間周波数帯のＯＦＤＭ信号）に変換し復調部２２に出力する。
復調部２２は、中間周波数帯の信号（本例では中間周波数帯のＯＦＤＭ信号）に対し復調処理（本例では、ＯＦＤＭ復調及びサブキャリア復調とするが、シングルキャリア方式であればそのキャリア復調）を施し、図示しない内デインターリーブ処理を経て符号化率変更処理部２３に出力する。
符号化率変更処理部２３は、バッファメモリ２３１及びビット並び替え部２３２からなり、復調された誤り訂正ブロックをバッファメモリ２３１に格納し、バッファメモリ２３１に格納した誤り訂正ブロックについて、ビット並び替え部２３２により、送り返し情報生成部２８から得られる符号化率切替設定情報を基に、送信装置１０側の符号化率変更処理部１４の処理に対する逆処理を施して、ターボ復号器２４に出力する。
尚、符号化率変更処理部２３は、送り返し情報に基づいて動作するだけでなく、操作者による直接制御により行うこともでき、直接制御による場合には、送り返し情報を利用して送信装置１０にフィードバックする。
ターボ復号器２４は、送信側のターボ符号化器１３に対応する誤り訂正符号の復号処理を施し、外デインターリーバ２５に出力する。ターボ符号は、誤り訂正ブロック内でビット尤度（０／１の確からしさ）を基に繰り返し復号処理を施すことでビット誤りを訂正する処理である。この復号処理の過程で又は復号処理の事後に、ビット誤り率を検出することができ、受信品質監視部２７は、このビット誤り率の情報を所定期間分、記憶保持する。
外デインターリーバ２５は、送信装置１０側の外インターリーバ１２による外インターリーブ処理に対応する逆処理を行い、外符号復号器２６に出力する。
外符号復号器２６は、外デインターリーバ２５によるデインターリーブ処理が施された信号に対して送信装置１０側の外符号符号化器１１による外符号の復号処理を施し、データストリームを復元する。
受信品質監視部２７は、変調誤差比（ＭＥＲ）、受信電力、及びビット誤り率等の受信品質を監視しており、本実施形態では、後述する符号化率切替判定部２９の説明で明らかとするが、符号化率選択テーブルを用いた符号化率の選択決定のために、監視対象のストリームにおける今回の判定期間内（設定したＴＤＤフレーム数分）の観測したＭＥＲマージンと、その符号化率の選択決定の前処理用に、過去の所定期間内のビット誤り率の情報とを、符号化率切替判定部２９に出力する。
符号化率切替判定部２９は、その詳細な構成及び動作について、図９乃至図１４を参照して後述するが、過去の所定期間内のビット誤り率の情報、又は外部指示により、選択決定する符号化率を送信装置１０側で反映させる反映タイミングを選択決定し、更に、符号化率選択テーブルを参照し受信品質基準（本例では、ＭＥＲマージン）に応じて符号化率を選択決定し、当該選択決定した反映タイミング及び符号化率を示す符号化率切替設定情報を生成して送り返し情報生成部２８に出力する。
送り返し情報生成部２８は、符号化率切替判定部２９から得られる符号化率切替設定情報を含む送り返し情報を生成し、所定フォーマットの制御信号を用いて所定の変調方式で変調して送信装置１０に向けて送信することにより符号化率を変更させるようフィードバックし、符号化率変更処理部２３に対しても当該符号化率切替設定情報に応じて符号化率の変更制御を行うよう設定する。
また、送り返し情報生成部２８は、折り返し情報に符号化率切替設定情報以外の送信パラメータを含めるときは、適宜、受信品質監視部２７から直接的に、或いは、符号化率切替判定部２９経由で受信品質の情報を取得し、送信パラメータとして折り返し情報に含めるようにする。例えば、折り返し情報は、非特許文献４に開示されているものと同様に、適応変調の情報を含み、ＭＩＭＯ伝送時には更に電力配分の情報、及び送信ウェイトの情報を含むものとすることができる。上述したように、適応変調の情報は、受信装置２０が受信品質（例えば信号・雑音比に相当するＭＥＲ）に応じて決定した変調方式を指定するものである。また、電力配分の情報は、受信装置２０が受信品質（例えばＭＥＲ及び受信電力）に応じて決定したＭＩＭＯのストリーム毎の送信電力を指定するものである。また、送信ウェイトの情報は、受信品質（例えば電力配分及びＭＥＲ）に応じて特異値分解（ＳＶＤ）により伝送チャンネルを伝搬路上で互いに干渉しないＮ対向のストリームに分解するための伝搬路行列の重み付けを指定するものである。この場合、送り返し情報生成部２８は、図１に示す例では、適応変調の情報に対応する適応復調の情報と、送信ウェイトの情報に対応する受信ウェイトの情報も生成して復調部２２に対し適応制御するよう設定する。
（ＳＩＳＯ／ＭＩＭＯ伝送とするときの構成例）
図２（ａ）,（ｂ）は、それぞれ図１に示す本実施形態の送信装置１０及び受信装置２０に基づいて構成した一実施例のＳＩＳＯ‐ＯＦＤＭ方式の伝送システム、及び４×４ ＳＶＤ‐ＭＩＭＯ‐ＯＦＤＭ方式の伝送システムの概略構成を示すブロック図である。尚、図１に示すものと同様な構成要素には同一の参照番号を付している。
まず、図２（ａ）には、ＳＩＳＯ‐ＯＦＤＭ方式の伝送システムとして、図１に示す本実施形態の送信装置１０及び受信装置２０を適用するときの主要な構成要素のみを図示しており、即ち、図２（ａ）における送信装置１０では、図１に示す外符号符号化器１１、外インターリーバ１２、及び周波数変換部１６の図示を省略しているが同様に備えているものとし、図１に示す変調部１５として、サブキャリア変調部１５ａ及びＯＦＤＭ変調部１５ｂを備えるものとして示している。また、図２（ａ）における受信装置２０では、図１に示す周波数変換部２１、外デインターリーバ２５、及び外符号復号器２６の図示を省略しているが同様に備えているものとし、図１に示す復調部２２として、ＯＦＤＭ復調部２２ａ及びサブキャリア復調部２２ｂを備えるものとして示している。
図２（ａ）に示すＳＩＳＯ‐ＯＦＤＭ方式の伝送システムにおいて、送信装置１０は、ターボ符号化器１３によって生成された誤り訂正ブロックについて、符号化率切替制御部１８の制御により符号化率変更処理部１４にて符号化率を適応設定する。そして、サブキャリア変調部１５ａにより所定の符号化率が適応設定された誤り訂正符号化後のビット列から伝送するシンボルを構成してサブキャリア変調処理を施し、ＯＦＤＭ変調部１５ｂによりＯＦＤＭ信号を生成して送信アンテナ１０ａから送信する。送り返し情報抽出部１７は、受信装置２０から送り返し情報を取得して、その折り返し情報に含まれる符号化率切替設定情報を符号化率切替制御設定部１９に出力し、適応変調の情報が含まれるときはサブキャリア変調部１５ａに出力し受信装置２０が指定する変調方式へと適応制御させる。符号化率切替制御設定部１９は、符号化率切替設定情報を符号化率切替制御部１８に出力し、符号化率切替制御部１８は、受信装置２０が指定する符号化率及び反映タイミングで符号化率変更処理部１４に対し符号化率を適応制御する。
また、図２（ａ）に示すＳＩＳＯ‐ＯＦＤＭ方式の伝送システムにおいて、受信装置２０は、受信アンテナ２０ａを介して送信装置１０から送信されたＯＦＤＭ信号を受信する。そして、ＯＦＤＭ復調部２２ａによるＯＦＤＭ復調処理を経て、サブキャリア復調部２２ｂによりキャリア復調を行って誤り訂正ブロックを復元する。その後、符号化率変更処理部２３により送信側と対応する符号化率を適応設定して逆処理を行い、ターボ復号器２４によりターボ符号の復号処理を行う。受信品質監視部２７は、変調誤差比（ＭＥＲ）、受信電力、及びビット誤り率等の受信品質を監視しており、ＭＥＲマージンと、過去の所定期間内のビット誤り率の情報とを、符号化率切替判定部２９に出力する。符号化率切替判定部２９は、受信装置２０が指定する符号化率及び反映タイミングに関する符号化率切替設定情報を生成する。送り返し情報生成部２８は、符号化率切替判定部２９から得られる符号化率切替設定情報と、適応変調の情報とを含む送り返し情報を生成し、送信装置１０に向けて送信する。また、送り返し情報生成部２８は、符号化率変更処理部２３に対して当該符号化率切替設定情報に応じて符号化率の変更制御を行うよう設定し、サブキャリア復調部２２ｂに対して適応変調の情報に対応する適応復調の情報も生成して適応制御するよう設定する。
このように、図２（ａ）に示すＳＩＳＯ‐ＯＦＤＭ方式の伝送システムにおいて、図１に示す本実施形態の送信装置１０及び受信装置２０を適用することができ、送信装置１０は、受信装置２０から得られた符号化率切替設定情報を基に、受信装置２０によって決定した符号化率を、受信装置２０によって指定される反映タイミングのＴＤＤフレームに適用するよう、符号化率変更処理部１４における符号化率の変更制御を行う。
次に、図２（ｂ）には、４×４ ＳＶＤ‐ＭＩＭＯ‐ＯＦＤＭ方式の伝送システムとして、図１に示す本実施形態の送信装置１０及び受信装置２０を適用するときの主要な構成要素のみを図示しており、即ち、図２（ｂ）における送信装置１０では、図１に示す外符号符号化器１１、外インターリーバ１２、及び周波数変換部１６の図示を省略しているが同様に備えているものとし、図１に示す変調部１５として、伝送チャンネルを４つのストリームに分解するサブキャリア変調部１５ａ及びＯＦＤＭ変調部１５ｂを備えるものとして示している。この場合のＯＦＤＭ変調部１５ｂは、分解した４つのストリームに対応する第１乃至第４ＯＦＤＭ変調機能を有しており、それぞれ４つの送信アンテナ１０ａからＯＦＤＭ信号を送信するものとなっている。また、図２（ｂ）における受信装置２０では、図１に示す周波数変換部２１、外デインターリーバ２５、及び外符号復号器２６の図示を省略しているが同様に備えているものとし、図１に示す復調部２２として、伝送チャンネルを４つのストリームに分解するＯＦＤＭ復調部２２ａ及びサブキャリア復調部２２ｂを備えるものとして示している。この場合のＯＦＤＭ復調部２２ａは、分解した４つのストリームに対応する第１乃至第４ＯＦＤＭ復調機能を有しており、それぞれ４つの受信アンテナ２０ａからＯＦＤＭ信号を受信するものとなっている。
図２（ｂ）に示す４×４ ＳＶＤ‐ＭＩＭＯ‐ＯＦＤＭ方式の伝送システムにおいて、送信装置１０は、ターボ符号化器１３によって生成された誤り訂正ブロックについて、符号化率切替制御部１８の制御により符号化率変更処理部１４にて符号化率を適応設定する。そして、サブキャリア変調部１５ａにより所定の符号化率が適応設定された誤り訂正符号化後のビット列から４つのストリームで伝送するシンボルを構成してサブキャリア変調処理を施し、ＯＦＤＭ変調部１５ｂにより４つのストリームにそれぞれ対応するＯＦＤＭ信号を生成して４つの送信アンテナ１０ａからそれぞれ送信する。送り返し情報抽出部１７は、受信装置２０から送り返し情報を取得して、その折り返し情報に含まれる符号化率切替設定情報を符号化率切替制御設定部１９に出力し、適応変調、電力配分、送信ウェイトの各情報が含まれるときはサブキャリア変調部１５ａに出力し受信装置２０が指定する変調方式、電力配分、送信ウェイトへと適応制御させる。符号化率切替制御設定部１９は、符号化率切替設定情報を符号化率切替制御部１８に出力し、符号化率切替制御部１８は、受信装置２０が指定する符号化率及び反映タイミングで符号化率変更処理部１４に対し符号化率を適応制御する。
また、図２（ｂ）に示す４×４ ＳＶＤ‐ＭＩＭＯ‐ＯＦＤＭ方式の伝送システムにおいて、受信装置２０は、４つの受信アンテナ２０ａを介して送信装置１０から送信された４つのストリームにそれぞれ対応するＯＦＤＭ信号を受信する。そして、ＯＦＤＭ復調部２２ａによるＯＦＤＭ復調処理を経て、サブキャリア復調部２２ｂによりキャリア復調を行ってストリーム合成し、誤り訂正ブロックを復元する。その後、符号化率変更処理部２３により送信側と対応する符号化率を適応設定して逆処理を行い、ターボ復号器２４によりターボ符号の復号処理を行う。受信品質監視部２７は、変調誤差比（ＭＥＲ）、受信電力、及びビット誤り率等の受信品質を監視しており、ＭＥＲマージンと、過去の所定期間内のビット誤り率の情報とを、符号化率切替判定部２９に出力する。符号化率切替判定部２９は、受信装置２０が指定する符号化率及び反映タイミングに関する符号化率切替設定情報を生成する。送り返し情報生成部２８は、符号化率切替判定部２９から得られる符号化率切替設定情報と、適応変調、電力配分、送信ウェイトの各情報とを含む送り返し情報を生成し、送信装置１０に向けて送信する。尚、受信装置２０から送信装置１０への送り返し情報の送信は、２本の受信アンテナ２０ａ（送信装置１０へのフィードバック時には送信アンテナになる。）を適宜切り替えて、２送信４受信としている（非特許文献２に開示されるＳＴＴＣ‐ＭＩＭＯ方式と同様）。また、送り返し情報生成部２８は、符号化率変更処理部２３に対して当該符号化率切替設定情報に応じて符号化率の変更制御を行うよう設定し、サブキャリア復調部２２ｂに対して適応変調の情報に対応する適応復調の情報、及び送信ウェイトの情報に対応する受信ウェイトの情報も生成して適応制御するよう設定する。
このように、図２（ｂ）に示す４×４ ＳＶＤ‐ＭＩＭＯ‐ＯＦＤＭ方式の伝送システムにおいて、図１に示す本実施形態の送信装置１０及び受信装置２０を適用することができ、送信装置１０は、受信装置２０から得られた符号化率切替設定情報を基に、受信装置２０によって決定した符号化率を、受信装置２０によって指定される反映タイミングのＴＤＤフレームに適用するよう、符号化率変更処理部１４における符号化率の変更制御を行う。
尚、図２（ｂ）から、変形例として、２送信２受信の２×２ ＳＶＤ‐ＭＩＭＯ‐ＯＦＤＭ方式の伝送システムにおいて、図１に示す本実施形態の送信装置１０及び受信装置２０を適用することができることも理解される。
図３（ａ）には、一実施例の４×４ ＳＶＤ‐ＭＩＭＯ‐ＯＦＤＭ方式の伝送システムの説明図を示している。４×４ ＳＶＤ‐ＭＩＭＯ‐ＯＦＤＭ方式の伝送システムでは、送信ウェイト及び受信ウェイトによる送受信ビーム制御を行うことで、４×４ ＭＩＭＯチャネルを互いに干渉しない４対向の第１乃至第４のストリーム（４対向のＳＩＳＯ伝送路）に分解できる。そして、ＭＥＲを指標としたマージンを設定し、最適な変調方式と電力配分を決定することで、ビット誤り率を最小化することができる。更に、ターボ符号によるチャネル状況に応じて符号化率を適応的に変化させるレートマッチング技術を採用することで、厳しい伝搬路では符号化率を下げてビット誤りの発生を防ぎ、良好な伝搬路では符号化率を上げて伝送レートを拡大することができる。尚、図３（ａ）では、送り返し情報のフィードバックとして２送信４受信（非特許文献２に開示されるＳＴＴＣ‐ＭＩＭＯ方式と同様）とする例を示しているが、図示する例に限定する必要はなく、送り返し情報を送信装置１０に伝送できれば、任意の伝送形態とすることができる。
従って、図３（ａ）に示す４×４ ＳＶＤ‐ＭＩＭＯ‐ＯＦＤＭ方式の伝送システムにおいては、ＳＩＳＯ‐ＯＦＤＭ方式の伝送システムのように、ストリーム単位で、送信装置１０から受信装置２０へアップリンク（ＵＬ）送信するＯＦＤＭ信号と、受信装置２０から送信装置１０へダウンリンク（ＤＬ）送信する制御信号とを交互に時分割で切り替えるＴＤＤフレームを伝送形態として構成し、ダウンリンク送信する制御信号により、送信パラメータ（符号化率の変更を含む）を送り返し情報としてフィードバックするように構成される。
図３（ｂ）には、或るストリームにおけるアップリンク（ＵＬ）のＯＦＤＭ信号とダウンリンク（ＤＬ）の制御信号で構成されるＴＤＤフレームの説明図を示している。また、図４には、本発明による一実施形態の送信装置１０及び受信装置２０間の符号化率変更に係る双方向伝送とその制御例を示すフローチャートを示している。そこで、図４を参照しながら、図３（ｂ）に示すＴＤＤフレームによる伝送形態を説明する。
図４を参照するに、送信装置１０は移動局として機能し、基地局として機能する受信装置２０に向けてＯＦＤＭ信号をアップリンク送信する（ステップＳ１）。ここで、図３（ｂ）に示すように、ＯＦＤＭ信号は、その先頭に当該送信装置１０からの伝送信号である旨を示すプリアンブルと、伝送するデータシンボルと、所定数のデータシンボルに対し等間隔に配置される変調シンボル同期用のパイロット信号とを含んでいる。
続いて、受信装置２０は、ＯＦＤＭ信号を受信して復調・復号するとともに、符号化率切替判定部２９によりＯＦＤＭ信号の受信品質を基準に符号化率の切り替え判定を行う（ステップＳ２）。符号化率切替判定部２９の構成と動作については後述する。
続いて、受信装置２０は、符号化率の切替に関する折り返し情報を生成し、変調した制御信号としてフィードバックするようダウンリンク送信する（ステップＳ３）。ここで、図３（ｂ）に示すように、制御信号は、その先頭に受信装置２０からの伝送信号である旨を示すプリアンブルと、折り返し情報を構成するデータシンボルと、所定数のデータシンボルに対し等間隔に配置される変調シンボル同期用のパイロット信号とを含んでいる。
続いて、送信装置１０は、制御信号を復調して、折り返し情報を抽出し（ステップＳ４）、折り返し情報に含まれる符号化率切替設定情報に基づき、符号化率の切り替え（パンクチャ処理）を行う（ステップＳ５）。
これにより、アップリンク（ＵＬ）のＯＦＤＭ信号とダウンリンク（ＤＬ）の制御信号で１ＴＤＤフレームが構成され、ステップＳ１乃至Ｓ５を繰り返すことで、図３（ｂ）に示すような伝送形態となる。
（符号化率変更処理）
ここで、図１に示す符号化率変更処理部１４による符号化率変更処理について、図５に示すフローチャートを基に、図６乃至図８を参照しながら説明する。
まず、図５に示すように、符号化率変更処理部１４は、バッファメモリ１４１に、処理単位ビット数Ｎの情報ビット系列Ｓと、対応するパリティビット系列Ｐ１，Ｐ２を入力して保持し、図６（ａ）に示すように、所定ビット数（３２ビット）毎の列に並び替える（ステップＳ１１）。終端ビット部分は別に保持しておく。
続いて、符号化率変更処理部１４は、ビット並び替え部１４２により、ステップＳ１１で並び替えたビット系列Ｓ，Ｐ１，Ｐ２を、図６（ｂ）に示すように、所定のパンクチャパターンにより並び替える列サブブロックインターリーブ処理を実行する（ステップＳ１２）。この列サブブロックインターリーブ処理の実行後のビット列は、図６（ｃ）に示す通りである。
続いて、符号化率変更処理部１４は、ビット並び替え部１４２により、図７（ａ）に示すように、系列Ｐ１，Ｐ２のビット系列についてビットインタレースを実行し、図７（ｂ）に示すように、各系列Ｐ１，Ｐ２のビットが交互に配置されるようにする（ステップＳ１３）。
続いて、符号化率変更処理部１４は、ビット並び替え部１４２により、図８（ａ）に示すように、系列Ｓについて列数を１／２倍、行数を２倍とし、系列Ｐ１，Ｐ２を１つのパリティビット系列となるよう行毎に合成する並び替えを実行する（ステップＳ１４）。
最終的に、符号化率変更処理部１４は、ビット並び替え部１４２により、変更する符号化率に応じた列数でビット出力開始位置から出力する（ステップＳ１５）。即ち、図８（ｂ）に例示するように、図８（ａ）に示す２次元ビット列から、符号化後ビットは列ごとに送信され、符号化率Ｒ＝１／２では３２列送信する。符号化率を上げる場合は列数を少なくし、下げる場合は列数を多くする。またターボ復号器の復号に必要な終端ビット（終端ビットの送信順は問わない）も同時に送信するよう出力する。
ここでは列数と表記しているが、１ビット単位で送信量を制限することが可能である。
尚、受信装置２０における符号化率変更処理部２３は、送信装置１０の符号化率変更処理部１４による符号化率変更処理の逆処理を行う。
即ち、符号化率変更処理部２３は、まず、送信側の符号化率変更処理部１４による符号化率変更処理が施されたビット列に対し、該ビット列における情報ビット系列について列数を２倍、且つ行数を１／２倍とし、該ビット列における１つのパリティビット系列について行毎に合成されている第１パリティビット系列（系列Ｐ１）、及び第２パリティビット系列（系列Ｐ２）を分離するよう第１の復元用の並び替えを行う。
続いて、符号化率変更処理部２３は、送信側でビットインタレースが実行されて交互に配置されている第１パリティビット系列（系列Ｐ１）、及び第２パリティビット系列（系列Ｐ２）について該ビットインタレースの逆処理を行う。
続いて、符号化率変更処理部２３は、送信側と同一の所定のパンクチャパターンにより情報ビット系列（系列Ｓ）、第１パリティビット系列（系列Ｐ１）、及び第２パリティビット系列（系列Ｐ２）について第２の復元用の並び替えを行う。
続いて、符号化率変更処理部２３は、送信側で所定ビット数（３２ビット）毎の列で並ぶように並び替えが行われているビット列に対し、該並び替えの逆処理を行って、ターボ復号器２４により誤り訂正復号処理を施すための誤り訂正ブロックを復元する。
このように、符号化率変更処理部１４により符号化率の変更を可能とする送信装置１０、並びに、符号化率変更処理部２３により符号化率変更処理部１４の処理に対する逆処理を行って符号化率の変更を可能とする受信装置２０は、復号時の性能に大きな影響を与える情報ビット系列を欠損させることなくパンクチャビット量を変更することによって実現されるため、使用自由度の高い符号化率の設定を可能とし、連続的に符号化率を変更可能である。
（符号化率切替判定部の構成）
図９は、本発明による一実施形態の受信装置２０における符号化率切替判定部２９の概略構成を示すブロック図である。符号化率切替判定部２９は、事前制御部２９０、受信品質入力部２９１、受信品質一時記憶メモリ２９２、基準受信品質選択部２９３、符号化率選択部２９４、符号化率選択テーブルメモリ２９５、反映タイミング読出部２９６、反映タイミング情報メモリ２９７、及び符号化率切替設定情報生成部２９８を備える。
事前制御部２９０は、符号化率選択部２９４における符号化率の選択決定の処理前に、受信品質監視部２７から入力された過去の所定期間内のビット誤り率の情報、又は外部指示を基に、符号化率選択テーブルメモリ２９５に予め記憶保持されているデフォルトの符号化率選択テーブルに対して符号化率の選択決定に係るＭＥＲマージンを所定量補正して補正後の符号化率選択テーブルを生成し、この補正後の符号化率選択テーブルを記憶保持するよう制御するＭＥＲマージン補正信号を符号化率選択テーブルメモリ２９５に出力する機能を有する。
また、事前制御部２９０は、符号化率選択部２９４における符号化率の選択決定の処理前に、受信品質監視部２７から入力された過去の所定期間内のビット誤り率の情報、又は外部指示を基に、反映タイミング情報メモリ２９７に予め記憶保持されている複数種の反映タイミングのうち、符号化率選択部２９４により決定される符号化率を反映するための反映タイミングを選択決定するよう制御する反映タイミング決定信号を反映タイミング情報メモリ２９７に出力する機能を有する。
受信品質入力部２９１は、選択決定された反映タイミングに基づいて、監視対象のストリームにおける今回の判定期間内（反映タイミングに基づいて適応設定したＴＤＤフレーム数分）のＭＥＲマージンの情報を入力し、受信品質一時記憶メモリ２９２に一時記憶する。
受信品質一時記憶メモリ２９２は、受信品質入力部２９１の制御により監視対象のストリームにおける今回の判定期間内（反映タイミングに基づいて適応設定したＴＤＤフレーム数分）のＭＥＲマージンの情報を一時記憶する機能部である。
基準受信品質選択部２９３は、選択決定された反映タイミングに基づいて、受信品質入力部２９１により受信品質一時記憶メモリ２９２に一時記憶された監視対象のストリームにおける今回の判定期間内のＭＥＲマージンの情報のうち、符号化率の選択の基準とする受信品質基準のＭＥＲマージンを選択し、符号化率選択部２９４に出力する。
符号化率選択部２９４は、符号化率の選択の基準とする受信品質基準のＭＥＲマージンを基に、符号化率選択テーブルメモリ２９５に記憶保持されている補正後の符号化率選択テーブル（補正後の符号化率選択テーブルがないときは、デフォルトの符号化率選択テーブル）を参照して、該当する符号化率を選択決定し、符号化率切替設定情報生成部２９８に出力する。
符号化率選択テーブルメモリ２９５は、シミュレーションによりビット誤り特性に基づいて定めた、ＭＥＲマージンによる受信品質基準に応じて符号化率を選択決定するためのデフォルトの符号化率選択テーブルを予め記憶保持しており、事前制御部２９０の機能により生成された補正後の符号化率選択テーブルを、デフォルトの符号化率選択テーブルとは別に追加して、又は更新して記憶保持する機能部である。
反映タイミング読出部２９６は、事前制御部２９０の制御により選択決定された反映タイミングを反映タイミング情報メモリ２９７から読み出し、符号化率切替設定情報生成部２９８に出力するとともに、その反映タイミングに基づいて、受信品質入力部２９１及び基準受信品質選択部２９３に対し判定期間（ＴＤＤフレーム数）と符号化率の選択決定に係る受信品質の基準をそれぞれ適応設定する。
反映タイミング情報メモリ２９７は、予め伝送遅延が考慮されて用意された複数種の反映タイミングの情報を記憶保持しており、事前制御部２９０の制御により選択決定された反映タイミングを識別可能に管理する機能部である。
符号化率切替設定情報生成部２９８は、符号化率の切り替えに係る反映タイミング（事前制御部２９０の制御により選択決定され反映タイミング情報メモリ２９７から読み出される。）と、符号化率選択部２９４により選択決定した符号化率と、を示す符号化率切替設定情報を生成する。即ち、符号化率切替設定情報生成部２９８は、所定期間内のビット誤り率の情報、又は外部指示を基に決定した符号化率の切り替えに係る反映タイミングと、該反映タイミングに基づく判定期間内で所定の基準値からのＭＥＲマージンを基に決定した切り替えに係る符号化率と、を示す符号化率切替設定情報を生成し、送り返し情報生成部２８に出力する。
（符号化率切替判定部の制御フロー）
符号化率切替判定部２９の制御フローについて、図１０を基に、図１１乃至図１４を参照しながら、より具体的に説明する。図１０は、本発明による一実施形態の受信装置２０における符号化率切替判定部２９の制御フローを示すフローチャートである。
まず、符号化率切替判定部２９は、事前制御部２９０により、符号化率選択部２９４における符号化率の選択決定の処理前に、受信品質監視部２７から過去の所定期間内のビット誤り率の情報、又は外部指示を入力し、その入力を基に、符号化率選択テーブルメモリ２９５に記憶保持されているデフォルトの符号化率選択テーブルに対して符号化率の選択決定に係るＭＥＲマージンを所定量補正する（ステップＳ２１）。
図１１（ａ）には、符号化率選択テーブルメモリ２９５に予め記憶保持される本発明に係る符号化率の選択決定に使用するデフォルトの符号化率選択テーブルを例示している。このデフォルトの符号化率選択テーブルは、シミュレーションによりビット誤り特性に基づいて定めたものであり、非特許文献５に開示されているものと同様である。
必ずしもＭＥＲマージンを指標とするように限定する必要はないが、いずれにおいても符号化率の変更制御には、予め目標とするビット誤り率（ＢＥＲ）が得られる指標を用いるものとし、この指標として、信号・雑音比に相当するＭＥＲを用いるのが好適である。そこで、本実施形態では、誤り訂正なしでＢＥＲ＝１０－４となるＭＥＲを基準値（０ｄＢ）として、各ストリームで観測されるＭＥＲとの差を示すＭＥＲマージンにより、符号化率の選択を行うようにしている。ＭＥＲマージンはストリームごとに独立の値となるため、各ストリームで最小となるＭＥＲマージン（最小ＭＥＲマージン）を符号化率変更の基準としている。従って、シミュレーション結果から、各符号化率でＢＥＲ＝１０－４となるＭＥＲマージンをデフォルトの符号化率選択テーブルとして用意することができる（図１１（ａ）参照）。
一方、図１１（ｂ）は、事前制御部２９０の制御によって補正された符号化率選択テーブルを例示している。事前制御部２９０は、受信品質監視部２７から入力された過去の所定期間（例えば、過去の５ＴＤＤフレーム分として予め定めている。）内のビット誤り率の情報を基にデフォルトの符号化率選択テーブルを補正する。この補正では、デフォルトの符号化率選択テーブルにおけるデフォルトとして想定したビット誤り率に対し、受信品質監視部２７から入力されるビット誤り率の実測値が増加した分に対応するＭＥＲ（図示する例では１．０ｄＢ）をデフォルトのＭＥＲマージン全体に加えてシフトさせたものとしている。この補正後の符号化率選択テーブルは、符号化率選択テーブルメモリ２９５に対しデフォルトの符号化率選択テーブルとは別に追加して、又は更新して記憶保持される。
また、符号化率切替判定部２９は、事前制御部２９０により、符号化率選択部２９４における符号化率の選択決定の処理前に、入力された過去の所定期間内のビット誤り率の情報、又は外部指示を基に、反映タイミング情報メモリ２９７に予め記憶保持されている複数種の反映タイミングのうち、符号化率選択部２９４により決定される符号化率を反映するための反映タイミングを選択決定する（ステップＳ２２）。これらの複数種の反映タイミングは、予め伝送遅延が考慮されて用意されたものである。
続いて、符号化率切替判定部２９における反映タイミング読出部２９６は、事前制御部２９０により選択決定された反映タイミングを反映タイミング情報メモリ２９７から読み出し、符号化率切替設定情報生成部２９８に出力するとともに、その反映タイミングに基づいて、受信品質入力部２９１及び基準受信品質選択部２９３に対し判定期間（ＴＤＤフレーム数）と符号化率の選択決定に係る受信品質の基準をそれぞれ適応設定する（ステップＳ２３）。
反映タイミング情報メモリ２９７には、複数種の反映タイミングが予め記憶されている。この複数種の反映タイミングの例は、図１３及び図１４を参照して後述するが、「直前フレーム基準」及び「判定期間内全体基準」の２種類の受信品質基準の判定に用いる期間を示す判定期間、切り替えに係る符号化率を適用するのに遅延させる期間を示す遅延期間、及び切り替えに係る符号化率を適用する期間を示す適用期間との組み合わせで定められている。換言すれば、符号化率切替設定情報によって示される反映タイミングは、当該判定期間、当該遅延期間、及び当該適用期間を指定するものとなっている。そして、事前制御部２９０の制御により１つの反映タイミングが選択決定されると、反映タイミング情報メモリ２９７において、その選択決定された反映タイミングが識別可能に管理される。
そして、符号化率切替判定部２９は、事前制御部２９０により選択決定された反映タイミングに基づいて、受信品質入力部２９１により、監視対象のストリームにおける今回の判定期間内のＭＥＲマージンの情報を入力し、受信品質一時記憶メモリ２９２に一時記憶する（ステップＳ２４）。
続いて、符号化率切替判定部２９は、事前制御部２９０により選択決定された反映タイミングに基づいて、基準受信品質選択部２９３により、受信品質一時記憶メモリ２９２に一時記憶された監視対象のストリームにおける今回の判定期間内のＭＥＲマージンの情報のうち、符号化率の選択の基準とする受信品質基準のＭＥＲマージンを選択する（ステップＳ２５）。
図１２には、受信品質一時記憶メモリ２９２に一時記憶される、本発明に係る符号化率の選択決定に使用するＭＥＲマージンに基づいた受信品質テーブルを例示する図である。図１２に示す受信品質テーブルは、ＭＩＭＯ時の４つのストリームに対し判定期間として５ＴＤＤフレーム分のＭＥＲマージンが示されている。そして、複数のストリームについて判定期間内の直前の受信信号（本例ではＴＤＤフレーム）のＭＥＲマージンの最小値を符号化率の選択決定の基準とする「直前フレーム基準」、及び、複数のストリームについて判定期間内全体の受信信号（本例ではＴＤＤフレーム）のＭＥＲマージンの最小値を符号化率の選択決定の基準とする「判定期間内全体基準」の２種類の受信品質基準がある。そこで、基準受信品質選択部２９３は、事前制御部２９０により選択決定された反映タイミングに基づいて、「直前フレーム基準」と「判定期間内全体基準」のいずれか一方を符号化率の選択決定に係る受信品質基準として選択する。尚、ＳＩＳＯ時も同様に、１つのストリームについて判定期間内の直前の受信信号（本例ではＴＤＤフレーム）のＭＥＲマージンの最小値を符号化率の選択決定の基準とする「直前フレーム基準」、及び、１つのストリームについて判定期間内全体の受信信号（本例ではＴＤＤフレーム）のＭＥＲマージンの最小値を符号化率の選択決定の基準とする「判定期間内全体基準」の２種類の受信品質基準を用いる。
続いて、符号化率切替判定部２９は、符号化率選択部２９４により、符号化率の選択決定に係る受信品質基準（反映タイミングに基づく「直前フレーム基準」又は「判定期間内全体基準」のＭＥＲマージン）を基に、図１１に示す補正後の符号化率選択テーブル（補正後の符号化率選択テーブルがないときは、デフォルトの符号化率選択テーブル）を参照して、該当する符号化率を選択決定する（ステップＳ２６）。
即ち、符号化率選択部２９４は、受信品質監視部２７から実際に得られるＭＥＲマージンの値から、補正後の符号化率選択テーブルが生成されているときはその補正後の符号化率選択テーブルを参照し、補正後の符号化率選択テーブルが生成されていないときはデフォルトの符号化率選択テーブルを参照することにより、所要のＢＥＲよりも小さくなる符号化率の中で最大の符号化率を選択することができる。特に、複数のストリームを使用するＭＩＭＯ伝送では、誤りの発生を避けるため、複数のストリームの中で最小のＭＥＲマージンを使用する。これにより、連続的に変更できる符号化率を、伝送の破綻のない範囲で最大のものを選択することができ、受信品質に合わせて最大効率の伝送レートを実現できる。
最終的に、符号化率切替判定部２９は、符号化率切替設定情報生成部２９８により、符号化率の切り替えに係る反映タイミング（事前制御部２９０の制御により選択決定され反映タイミング情報メモリ２９７から読み出される。）と、符号化率選択部２９４により選択決定した符号化率と、を示す符号化率切替設定情報を生成し、送り返し情報生成部２８に出力する（ステップＳ２７）。即ち、符号化率切替設定情報生成部２９８は、所定期間内のビット誤り率の情報、又は外部指示を基に決定した符号化率の切り替えに係る反映タイミングと、該反映タイミングに基づく判定期間内で所定の基準値からのＭＥＲマージンを基に決定した切り替えに係る符号化率と、を示す符号化率切替設定情報を生成し、送り返し情報生成部２８に出力する。
（反映タイミングの例）
前述したように、反映タイミング情報メモリ２９７には、複数種の反映タイミングの情報が予め記憶されている。この複数種の反映タイミングの例は、図１３及び図１４に例示するように、「直前フレーム基準」及び「判定期間内全体基準」の２種類の受信品質基準の判定に用いる期間を示す判定期間、切り替えに係る符号化率を適用するのに遅延させる期間を示す遅延期間、及び切り替えに係る符号化率を適用する期間を示す適用期間との組み合わせで定められている。換言すれば、符号化率切替設定情報によって示される反映タイミングは、本例ではＴＤＤフレームを伝送形態としており、ＴＤＤフレーム数により、当該判定期間、当該遅延期間、及び当該適用期間を指定するものとなっている。
図１３（ａ）乃至（ｃ）は、それぞれ本発明に係る選択決定した符号化率を反映するための反映タイミングとして、予め伝送遅延が考慮されて用意された複数種の反映タイミングのうち３例を示す図である。また、図１４（ａ）乃至（ｃ）は、それぞれ本発明に係る選択決定した符号化率を反映するための反映タイミングとして、予め伝送遅延が考慮されて用意された複数種の反映タイミングのうち更に別の３例を示す図である。
より具体的には、図１３（ａ）に示す反映タイミングは、直前のＴＤＤフレームにおける受信品質の情報を基に〔直前フレーム基準〕、次の１ＴＤＤフレームに符号化率を反映させる例である。
図１３（ｂ）に示す反映タイミングは、所定の複数ＴＤＤフレームにおける受信品質の情報を基に〔判定期間内全体基準〕、次の１ＴＤＤフレームに符号化率を反映させる例である。
図１３（ｃ）に示す反映タイミングは、所定の複数ＴＤＤフレームにおける受信品質の情報を基に〔判定期間内全体基準〕、次の複数ＴＤＤフレームに符号化率を反映させる例である。
図１４（ａ）に示す反映タイミングは、直前のＴＤＤフレームにおける受信品質の情報を基に〔直前フレーム基準〕、所定期間遅延させた１ＴＤＤフレームに符号化率を反映させる例である。
図１４（ｂ）に示す反映タイミングは、所定の複数ＴＤＤフレームにおける受信品質の情報を基に〔判定期間内全体基準〕、所定期間遅延させた１ＴＤＤフレームに符号化率を反映させる例である。
図１４（ｃ）に示す反映タイミングは、所定の複数ＴＤＤフレームにおける受信品質の情報を基に〔判定期間内全体基準〕、所定期間遅延させた複数ＴＤＤフレームに符号化率を反映させる例である。
即ち、図１３及び図１４に例示する反映タイミングは、複数のストリームについて直前のＴＤＤフレームのＭＥＲマージンの最小値を符号化率の選択決定の基準とする「直前フレーム基準」、及び、複数のストリームについて判定期間内のＴＤＤフレームのＭＥＲマージンの最小値を符号化率の選択決定の基準とする「判定期間内全体基準」の２種類の受信品質基準を用いている。そして、図１３及び図１４に例示する反映タイミングは、その基準とする受信品質に対応する直前又は所定の複数ＴＤＤフレームから、次の１ＴＤＤフレームに選択決定された符号化率を適用させるか、次の複数ＴＤＤフレームに選択決定された符号化率を適用させるか、所定期間遅延させた１又は複数ＴＤＤフレームに選択決定された符号化率を適用させるかなど、上述した判定期間、遅延期間、及び適用期間の組み合わせで定められている。これらの判定期間、遅延期間、及び適用期間のそれぞれのＴＤＤフレーム数は、図１３及び図１４に例示する以外にも更に細分化して定義することができる。
そして、反映タイミング情報メモリ２９７に予め記憶されている複数種の反映タイミングのうちいずれを選択決定するかは、外部指示により選択した固定値とすることができるが、伝送レートの過剰な低下を避けつつビット誤りを適応的に抑制するため、入力された過去の所定期間内のビット誤り率の数値に応じて現在の伝送レートを考慮した１つを選択することができるように対応付けられたものとすることができ、例えば、現在の伝送レートを考慮しつつ、区分したビット誤り率の数値が低い順に、図１３（ａ）、図１３（ｂ）、図１３（ｃ）、図１４（ａ）、図１４（ｂ）、図１４（ｃ）が選択決定されるように対応付けられたものとすることができる。これにより、事前制御部２９０は、入力された過去の所定期間内のビット誤り率を基に、１つの反映タイミングを選択決定することができる。
尚、本実施形態の例において、上述した反映タイミングに関する当該判定期間、当該遅延期間、及び当該適用期間のそれぞれの可変範囲は、最小１ＴＤＤフレーム～最大３２０ＴＤＤフレームまで設定により変更できる形態とすることができる。そして、本実施形態の一例として、ＴＤＤフレーム長は複数（２ｍｓ，１．７ｍｓ，２．２ｍｓ，２．４ｍｓ）を予め規定することができるため、反映タイミングに関する当該判定期間、当該遅延期間、及び当該適用期間の各単位はＴＤＤフレーム数で指定することで安定した動作が実現可能となる。
以上のように、本実施形態の送信装置１０及び受信装置２０によれば、下記の（１）乃至（３）に示すように、伝搬環境変化に対する耐性の高い態様で符号化率を適応的に変更可能となる。
（１）実環境下で伝搬環境が著しく経時変化することがある場合でも、符号化率を適応的に変更するために基準とする受信品質の判定期間について適応設定することで、伝搬環境変化に対する即応性や、ビット誤り率の最小化性能を向上させることができる。
（２）更に、符号化率を適応的に変更するための反映タイミングについて、適応的に選択可能とすることで、伝搬環境変化に対する即応性や、ビット誤り率の最小化性能を向上させることができる。
（３）更に、符号化率を適応的に変更するために基準とする受信品質について利用する符号化率選択テーブルを適応的に補正可能とすることで、伝搬環境変化に対する即応性や、ビット誤り率の最小化性能を向上させることができる。
以上、特定の実施形態の例を挙げて本発明を説明したが、本発明は前述の実施形態の例に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、本発明に係る一実施形態の例では、外符号をＲＳ符号とする例を主として説明したが、ＢＣＨ符号としても同様である。
また、上述した実施形態の例では、内符号をターボ符号とする例を説明したが、符号化率を変更可能な他の誤り訂正符号（ＬＤＰＣ符号等）としてもよい。更に、複信方式はＴＤＤでなくてもＦＤＤ（Frequency Division Duplex；周波数分割複信）等としてもよい。
また、上述した実施形態の例では、受信装置２０側で反映タイミングと符号化率を選択決定し、その符号化率と反映タイミングを示す符号化率切替設定情報を生成し、この符号化率切替設定情報を含む送り返し情報を送信装置１０にフィードバックする例を説明した。この変形例として、受信装置２０側で取得した受信品質情報を送信装置１０にフィードバックし、送信装置１０側にて当該符号化率切替制御設定部１９の代わりに当該符号化率切替判定部２９の機能を設けて同様に機能させる構成とすることも可能である。ただし、この場合には、符号化率の選択に係る制御主体が送信装置１０側となり、反映遅延が生じる可能性もあることから、上述した実施形態のように構成することが好ましい。
また、上述した実施形態の例では、符号化率の選択決定に係る受信品質として、主としてＭＥＲマージンを用いる例を説明したが、この代替として、ＭＥＲの値自体、ビット誤り率、ＣＮ等の他の受信品質を符号化率の選択決定に用いる構成とすることも可能である。ただし、この場合には、マージンが考慮されない分、大きなビット誤りが瞬間的にも生じるおそれがあることから、上述した実施形態のように構成することが好ましい。
従って、本発明に係る送信装置及び受信装置は、上述した実施形態の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載によってのみ制限される。
本発明によれば、伝搬環境変化に対する耐性の高い態様で符号化率を適応的に変更可能となるので、ＯＦＤＭ伝送方式又はシングルキャリア方式におけるデジタルデータの送信装置及び受信装置の用途に有用である。
１０ 送信装置
１０ａ 送信アンテナ
１１ 外符号符号化器
１２ 外インターリーバ
１３ ターボ符号化器
１４ 符号化率変更処理部
１５ 変調部
１５ａ サブキャリア変調部
１５ｂ ＯＦＤＭ変調部
１６ 周波数変換部
１７ 送り返し情報抽出部
１８ 符号化率切替制御部
１９ 符号化率切替制御設定部
２０ 受信装置
２０ａ 受信アンテナ
２１ 周波数変換部
２２ 復調部
２２ａ ＯＦＤＭ復調部
２２ｂ サブキャリア復調部
２３ 符号化率変更処理部
２４ ターボ復号器
２５ 外デインターリーバ
２６ 外符号復号器
２７ 受信品質監視部
２８ 送り返し情報生成部
２９ 符号化率切替判定部
１４１ バッファメモリ
１４２ ビット並び替え部
２３１ バッファメモリ
２３２ ビット並び替え部
２９０ 事前制御部
２９１ 受信品質入力部
２９２ 受信品質一時記憶メモリ
２９３ 基準受信品質選択部
２９４ 符号化率選択部
２９５ 符号化率選択テーブルメモリ
２９６ 反映タイミング読出部
２９７ 反映タイミング情報メモリ
２９８ 符号化率切替設定情報生成部

Claims (7)

  1. デジタルデータの無線伝送装置として構成され、受信装置に向けて送信する送信信号と前記受信装置から受信する制御信号とを利用する伝送形態とし、前記制御信号により伝送された送り返し情報を受信して、前記送信信号として伝送するデータの誤り訂正ブロックの符号化率を可変制御する送信装置であって、
    前記送り返し情報を基に、前記受信装置の受信品質に応じた符号化率と、該符号化率の反映に関する反映タイミングの双方を可変設定する符号化率切替制御設定手段と、
    伝送するデータに対し誤り訂正符号化処理を施して誤り訂正ブロックを生成する誤り訂正符号化手段と、
    前記送り返し情報に基づいて、前記誤り訂正ブロックについてパンクチャビット量を変更することにより符号化率を変更する符号化率変更処理手段と、
    前記符号化率切替制御設定手段によって可変設定した符号化率及び反映タイミングに基づいて、前記符号化率の変更を制御する符号化率切替制御手段と、を備え、
    前記送り返し情報は、所定期間内のビット誤り率の情報、又は外部指示を基に前記受信装置によって決定した符号化率の切り替えに係る反映タイミングと、該反映タイミングに基づく判定期間内で所定の基準値からのＭＥＲ（Modulation Error Ratio）マージンを基に前記受信装置によって決定した前記切り替えに係る符号化率と、を示す符号化率切替設定情報を含み、
    前記符号化率切替設定情報によって示される符号化率は、１つ又は複数のストリームについて前記判定期間内における最新の受信信号のＭＥＲマージンの最小値を基準とする第１の受信品質基準と、当該１つ又は複数のストリームについて前記判定期間内全体の受信信号のＭＥＲマージンの最小値を基準とする第２の受信品質基準のいずれか一方を基準として、前記受信装置によって決定され、
    前記符号化率切替設定情報によって示される反映タイミングは、前記第１の受信品質基準と前記第２の受信品質基準の２種類の受信品質基準の判定に用いる期間を示す判定期間、前記切り替えに係る符号化率を適用するのに遅延させる期間を示す遅延期間、及び前記切り替えに係る符号化率を適用する期間を示す適用期間を指定するように構成されていることを特徴とする送信装置。
  2. 前記符号化率変更処理手段は、
    伝送するデータに対し誤り訂正符号としてターボ符号による符号化処理を施し、情報ビット系列、第１パリティビット系列、及び第２パリティビット系列からなる誤り訂正ブロックを生成するように構成され、
    前記誤り訂正ブロックについて所定ビット数毎の列で並ぶように第１の並び替えを行う手段と、
    前記第１の並び替えの後に、所定のパンクチャパターンにより第２の並び替えを行う手段と、
    前記第２の並び替えの後に、前記第１パリティビット系列、及び前記第２パリティビット系列の各ビットが交互に配置されるようにビットインタレースを実行する手段と、
    前記ビットインタレースを実行した後に、前記情報ビット系列について列数を１／２倍、且つ行数を２倍とし、前記第１パリティビット系列、及び前記第２パリティビット系列を１つのパリティビット系列となるよう行毎に合成する第３の並び替えを行う手段と、を備え、
    前記誤り訂正ブロックについて、前記情報ビット系列を欠損させることなくパンクチャビット量を変更することにより符号化率を変更することを特徴とする、請求項１に記載の送信装置。
  3. 前記受信装置に対し双方向伝送する伝送チャンネルを特異値分解（ＳＶＤ：Singular Value Decomposition）により複数のストリームに分解してＭＩＭＯ伝送するように構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の送信装置。
  4. デジタルデータの無線伝送装置として構成され、送信装置から受信する受信信号と前記送信装置に向けて送信する制御信号とを利用する伝送形態とし、前記制御信号により送り返し情報を伝送して、前記受信信号として前記送信装置から伝送させるデータの誤り訂正ブロックの符号化率を前記送信装置に可変制御させる受信装置であって、
    当該受信装置の受信品質に応じた符号化率と、該符号化率の反映に関する反映タイミングの双方を前記送信装置に可変設定させる送り返し情報を生成し、前記制御信号により前記送信装置に向けて送信する送り返し情報生成手段と、
    前記送り返し情報に基づいて、前記送信装置側で誤り訂正符号化処理が施された誤り訂正ブロックについて符号化率を変更する符号化率変更処理が施されたビット列に対し、送信装置側の当該符号化率変更処理の逆処理を行って、誤り訂正ブロックを復元する符号化率変更処理手段と、
    前記符号化率変更処理手段により復元した誤り訂正ブロックに対し、前記誤り訂正符号化処理に対応する所定の繰り返し復号法により誤り訂正復号処理を施す誤り訂正復号手段と、
    所定期間内のビット誤り率の情報、又は外部指示を基に符号化率の切り替えに係る反映タイミングと、該反映タイミングに基づく判定期間内で所定の基準値からのＭＥＲマージンを基に前記切り替えに係る符号化率と、を示す符号化率切替設定情報を生成し、前記送り返し情報に含めるように作動する符号化率切替判定手段と、を備え、
    前記符号化率切替判定手段は、
    前記符号化率切替設定情報によって示す符号化率を、１つ又は複数のストリームについて前記判定期間内における最新の受信信号のＭＥＲマージンの最小値を基準とする第１の受信品質基準と、当該１つ又は複数のストリームについて前記判定期間内全体の受信信号のＭＥＲマージンの最小値を基準とする第２の受信品質基準のいずれか一方を基準として決定するものとし、
    前記符号化率切替設定情報によって示す反映タイミングとして、前記第１の受信品質基準と前記第２の受信品質基準の２種類の受信品質基準の判定に用いる期間を示す判定期間、前記切り替えに係る符号化率を適用するのに遅延させる期間を示す遅延期間、及び前記切り替えに係る符号化率を適用する期間を示す適用期間を指定するように構成されていることを特徴とする受信装置。
  5. 前記符号化率切替判定手段は、
    ビット誤り特性に基づいて定めた、ＭＥＲマージンによる受信品質基準に応じて符号化率を選択決定するためのデフォルトの符号化率選択テーブルを予め記憶保持する手段と、
    符号化率の選択決定の処理前に、所定期間内のビット誤り率の情報、又は外部指示を基に、前記デフォルトの符号化率選択テーブルに対して符号化率の選択決定に係るＭＥＲマージンを所定量補正して補正後の符号化率選択テーブルを生成し記憶保持する手段と、
    前記反映タイミングに基づく前記第１の受信品質基準と前記第２の受信品質基準のいずれか一方を基に、前記補正後の符号化率選択テーブルが生成されているときは前記補正後の符号化率選択テーブルを参照し、前記補正後の符号化率選択テーブルが生成されていないときは前記デフォルトの符号化率選択テーブルを参照して、該当する符号化率を選択決定する手段と、
    を有することを特徴とする、請求項４に記載の受信装置。
  6. 前記受信信号として前記送信装置から伝送させるデータは、誤り訂正符号としてターボ符号による符号化処理を施され、情報ビット系列、第１パリティビット系列、及び第２パリティビット系列からなる誤り訂正ブロックを生成するように構成されており、
    前記符号化率変更処理手段は、
    前記受信信号について、前記送信装置側の当該符号化率変更処理が施されたビット列に対し、該ビット列における情報ビット系列について列数を２倍、且つ行数を１／２倍とし、該ビット列における１つのパリティビット系列について行毎に合成されている前記第１パリティビット系列、及び前記第２パリティビット系列を分離するよう第１の復元用の並び替えを行う手段と、
    前記第１の復元用の並び替えの後に、前記送信装置側でビットインタレースが実行されて交互に配置されている前記第１パリティビット系列、及び前記第２パリティビット系列について該ビットインタレースの逆処理を行う手段と、
    該ビットインタレースの逆処理の後に、前記送信装置側と同一の所定のパンクチャパターンにより前記情報ビット系列、前記第１パリティビット系列、及び前記第２パリティビット系列について第２の復元用の並び替えを行う手段と、
    前記第２の復元用の並び替えの後に、前記送信装置側で所定ビット数毎の列で並ぶように並び替えが行われているビット列に対し、該並び替えの逆処理を行って、前記誤り訂正復号手段により誤り訂正復号処理を施すための誤り訂正ブロックを復元する手段と、を備え、
    前記誤り訂正ブロックについて、前記情報ビット系列を欠損させることなくパンクチャビット量を変更することにより符号化率を変更する符号化率変更処理が施されたビット列に対し、前記送信装置側の当該符号化率変更処理の逆処理を行って、誤り訂正ブロックを復元することを特徴とする、請求項４又は５に記載の受信装置。
  7. 前記送信装置に対し双方向伝送する伝送チャンネルを特異値分解（ＳＶＤ）により複数のストリームに分解してＭＩＭＯ伝送するように構成されていることを特徴とする、請求項４から６のいずれか一項に記載の受信装置。
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鵜澤 史貴 他，適応送信制御４×４ＴＤＤ－ＳＶＤ－ＭＩＭＯシステムに適用するレートマッチング方式，映像情報メディア学会技術報告，日本，（一社）映像情報メディア学会 The Institute of Image Information and Television Engineers，2017年，Ｖｏｌ．４１ Ｎｏ．３５，p.9-12

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