JPH03228435A - 符号化変調方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は符号化変調方式に関し、特に符号化変調技術の
採用によってランダム誤りに強く、かつインターリーブ
技術の採用によってバースト誤りにも強い符号化変調方
式に関する。

（従来の技術） 従来各種誤り訂正符号が開発されている。例えばＢＣＨ
符号に代表されるブロック符号やたたみ込み符号がある
。これらは、情報データと特定の関係にある語の訂正用
の冗長ビットを情報データに付加して送信し、受信側で
は冗長ビットも含めた受信符号をパリティ検査を行って
誤ったビットを訂正するものである。従ってこれらの符
号では冗長ビットの分たけ伝送効率が低下するから、符
号送信に要する時間を一定にしようとすれば、冗長ビッ
トの分だけ信号伝送速度を増加する必要があり、その分
占有帯域幅は大きくする必要がある。

またこれとは別に占有帯域幅の拡大がなくランダム誤り
に対して大きな符号化利得を得られる符号化変調方法が
アンゴーペック氏により提案されている（例えばＧ、Ｕ
ｎｇｅｒｂｅｃｋ、”Ｃｈａｎｎｅｌ　ｃｏｄｉｎｇｗ
ｉｔｈ　ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ／ｐｈａｓｅ　ｓｉｎｇ
ｎａｌｓ″、　ＩＥＥＥ、　Ｔｒａｎｓ、　ＩＴ、　Ｊ
ａｎ、８２）。これは誤り訂正用の冗長文を変調信号の
信号空間領域に直接挿入するものである。これを第７図
に示す。ここで同図（ａ）に通常の誤り訂正の場合、同
図（ｂ）は符号化変調の場合の１６ＱＡＭ変調信号の信
号点を示す。通常の誤り訂正の場合はａ　（ｂ／ｓ）の
データ信号に冗長ビットを付加して、同一信号長とする
ために伝送速度を（ａ／ｒ）　（ｂ／Ｓ）に増大させた
後、変調器に加えると、その変調信号点は通常の１６Ｑ
ＡＭの場合のそれと同様である。

符号化変調の場合は、速度ａ　（ｂ／ｓ）の４系列の入
力データに対して１ビツトの冗長ビットを付加して５系
列のデータ列にし、それで変調するから変調信号点は３
２ＱＡＭのそれと同一になる。このように符号化変調方
法では、冗長ビットを付加して伝送速度や占有帯域中は
増加しないか、変調信号点の数が増加する。

第７図（Ｃ）は符号化変調方法の符号時間距離の尺度で
あるコークリッド距離をあられした図である。これは変
調信号点の間の距離である。一方、通常の誤り訂正にお
ける符号間距離は符号語を構成するビット同士比較し、
異なるビットの数の大小によって表し、これをハミング
距離と言う。

この符号化変調方法は、ディジタルマイクロ波方式など
で用いられる多値変調などにおいて検討が進められてい
る。しかし、符号化変調方法はもともとランダム誤り訂
正用の方法であるからバースト誤りに対しては大きな改
善効果が得られないと言う欠点がある。特に現在ディジ
タルマイクロ波方式においてはレーダ干渉などのバース
ト誤り対策が重要な課題とされている。これに対してバ
ースト誤り訂正技術が検討されているが、バースト誤り
訂正符号は冗長ビットの付加による伝送効率の低下に見
合うだけのランダム誤りに対する符号化利得が得られな
いと言う欠点がある。バースト誤り訂正符号はランダム
あやまりに対しては訂正能力か小さいからである。更に
バースト誤りを訂正するために、インターリーブ技術が
提案されている。これはバースト誤りをランダム化する
ことによってバースト誤りをランダム誤り訂正回路で訂
正するものである。この場合、ランダム誤りを強力に訂
正できる符号化変調を利用することが考えられる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の符号化変調方法の場合には、
複数系列のデータ列の各タイムスロットにおけるシンボ
ル毎に復号するため、従来のインターリーブ技術をその
まま適用したのでは各シンボルのビ、ットの関数がくず
れ正しく復号されないという欠点があった。この説明図
を第８図に示す。これは一つのインターリーバを用いた
例である。符号化変調方式では符号器出力は複数のデー
タ列となる。例えば符号化３２ＱＡＭでは５系列のデー
タ列が出力される。これを一つのインターリーバでイン
ターリーブするために、まず並列直列変換して５系列の
データ列を１系列のデータ列に直す。当然同一時刻の並
列データを直列データに直すから例えば図示のようにＡ
ＩＢＩ・・・ＥＩＡ２Ｂ２・・・Ｂ２・・・のように変
換され、これがインターリーバに入力される。インター
リーバは一種のイモッであり、同図（ｂ）に図示のよう
に例えばＡＩＢＩ・・・から順に横に読み込んだものを
縦からＡｌＡ２・・・Ａ３Ｂ１・・・のように読み出す
ものである。従ってインターリーバ出力はＡｌＡ２・・
・のようになる。これを５列の並列データ列に直列並列
変換すると図示のようになる。ところで符号化変調方法
における変調信号の信号点は５ビツトの符号語の内容に
よって定まるから、インターリーバの前では（ＡＩＢＩ
ＣＩＤＩＥＩ）や（Ａ２Ｂ２ＣＪＪ２）などによって定
まる。

またインターリーバの後では（ＡＩＡ２Ａ３Ａ４Ａ５）
や（ＢＩＢ２・・・Ｂ５）によって定まるからインター
リーブによって、信号点が変わってしまい、受信側では
正しく復号されなくなるのである。従ってこのようなイ
ンターリーバを符号化変調方法には適用できず、バース
ト誤りを有効に除去できないという欠点があった。また
、符号化変調方式には、符号化ビットと非符号化ビット
を設ける場合がある。例えば１６ＱＡＭを符号化３２Ｑ
ＡＭで送信する場合には、前述のように符号器は４ビツ
ト人カ、５ビツト出力のもの、つまり効率４１５のもの
を用いるのが通常であるが、符号化効率の大きい符号器
は一般に回路規模が非常に大きくなる。このため、例え
ば効率２／３の符号器を用いて、入力４ビットのうち、
２ビツト系列のデータを符号化して３ビツト系列のデー
タとし、残り２ビツト系列は符号化せずにそのまま出力
させることもできる。これを第９図に示す。このとき符
号化されるビットを符号化ビット、符号化されないビッ
トを非符号化ビットという。この場合、非符号化ビット
は復号された符号化ビットのうちでもっとも受信信号に
近いシンボルに対応する非符号化ビットを選ぶため、イ
ンターリーバを用いても非符号化ビットが訂正されない
場合かある。という欠点があった。この具体的イメージ
を第１０図に示す。これは、符号化１６ＱＡＭの場合の
例であり、２ビツトの符号化ビットは記号Ａ、Ｂ、Ｃ，
Ｄで表し、非符号化ビットは０．１，２，３て表現した
とき各ビットと変調信号点の一例を示す。第１１図に示
すように例えばＢ２に対応する信号点を送信したが、ビ
ット誤りによってＡ３として受信された場合、符号化ビ
ットは誤り訂正機能があるためＡ→Ｂにに復元できる。

非符号化ビットは誤り訂正できないためＡ３の信号点に
もっとも近い符号化ビットＢをもつ信号点が選ぶことに
する。この例では該当する信号点はＢ３かＢ２である。

従って受信側では送信データはＢ２か８３として判断す
ることになり、Ｂ２とすれば誤りなく復元されることに
なる。このようにビット誤りが少なければ正しく復元で
きるが、多くなると復元が困難となる。例えば第１２図
のようにＡ３で送信したがＢＯとして受信された場合、
ＢＯにもっとも近い符号化ビットＡを持つ信号点はＡま
たからＡ２として復元されてしまいＡ３に正しく復元さ
れない。

本発明は以上述べた欠点を解決するためのもので、符号
化変調方式にインターリーブ技術を適用することによっ
てランダム誤りのたけてなくバースト誤りに対しても強
い符号化法を提供することを目的とする。さらに符号化
変調によって訂正されない非符号化ビットは連接符号化
を適用することによって誤りに強い符号化を行うことを
目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は前記欠点を解決するために、ｍ［ｂｉｔ／ｓｅ
ｃ］のｎ系列の信号を入力としｎ系列中ｐ系列を符号化
率ｐ／ｑで符号化しｍ（ｂｉｔ／ｓｅｃ］のｒ　（＝ｎ
−ｐ＋ｑ）系列の信号を出力する符号器と、該ｒ系列の
内杆号器出力を同一のｒ個のサブインダーリーバでシン
ボル単位でインターリーブするインターリーバと、該イ
ンターリーバ出力を入力とし最適なマツピングで変調す
る変調器を送信側に有しくｍは実数、’Ｌｐ＊ｑ＋ｒは
正の整数）、受信信号をＳピッ）（ｓ≧ｒ）軟判定しｍ
［ｂｉｔ／ｓｅｃ］のＳ系列の信号を出力する復調器と
、該Ｓ系列の復調信号を同一のインターリーバに対して
５個のサブデインターリーバでシンボル単位でデインタ
ーリーブするデインターリーバと、該デインターリーバ
出力とし復号を行いｍ［ｂｉｔ／ｓｅｃ］のｎ系列の復
号信号を出力する復号器を受信側に有する（ｓは正の整
数）ことに特徴がある。

また、本発明は、ｉ　［ｂｉｔ／ｓｅｃ］のｊ系列の信
号を入力としｋ　［ｂｉｔ／ｓｅｃ］のｊ系列の信号を
出力する外符号器と、該外符号器の出力を入力としｎ＋
［ｂｉｔ／ｓｅｃ］のｎ系列の信号を出力する外インタ
ーリーバと、該外インターリーバ出力ｎ系列中ｐ系列を
符号化率ｐ／ｑで符号化しｍ［ｂｉｔ／ｓｅｃ］のｒ　
（＝ｎ−ｐ＋ｑ）系列の信号を出力する内符号器と、該
ｒ系列の白袴号器出力を同一のｒ個の内サブインターリ
ーバでシンボル単位でインターリーブする内インターリ
ーバと、該内インターリーバ出力を入力とし最適なマツ
ピングで変調する変調器を送信側に有しくＬｋ＋■は実
数、Ｊ＋ｎｅｐ＋ｑ＋ｒは正の整数）、受信信号をＳビ
ット（ｓ≧ｒ）軟判定しｍ［ｂｉｔ／ｓｅｃ］のＳ系列
の信号を出力する復調器と、該Ｓ系列の復調信号を同一
の内インターリーバに対して５個の内サブデインターリ
ーバでシンボル単位でデインターリーブする内デインタ
ーリーバと、該内デインターリーバ出力を入力とし内符
号器に対しての復号な行いｍ　［ｂｉｔ／ｓｅｃ］のｎ
系列の復号信号を出力する自復号器と、該自復号器出力
を入力としｋ［ｂｉｔ／５ｅＣ１のｊ系列の信号を出力
する外インターリーバに対する外デインターリーバと、
該外デインターリーバ出力を入力とし外符号器に対する
復号を行いｉ　［ｂｉｔ／ｓｅｃ］のｊ系列の信号を出
力する外復号器を受信側に有する（ｓは正の整数）こと
に特徴がある。

（作用） 以上のような構成を有する本発明によれば、符号化変調
方式にインターリーブ技術を適用することによってラン
ダム誤りのたけでなくバースト誤りに対しても強い符号
化法を提供できる。また符号化変調によって訂正されな
い非符号化ビットは連接符号化を適用することによって
誤りに強い符号化を行うことかできる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図である。本
実施例は符号化変調方式にインターリーブを適用した例
である。ここでは符号化３２Ｑ　Ａ　Ｍを例に挙げて説
明する。入力された４系列の信号は符号器１１で符号化
される。この符号器１１は従来のものと同様のたたみ込
み符号器であり、４ビツト入力に対して１ビツトの介長
ビットを付加するものである。符号器１１から出力され
る５系列の信号はそれぞれ同一の５個の内サブインター
リーバによって１タイムスロツトにおける各５系列の信
号関係は崩さずに、シンボル単位でインターリーブされ
る。本実施例は各データ系列ごとにインタリーブするこ
とも特徴とする。

次に本実施例の詳細な動作を本実施例におけるインター
リーバの構成を示す第２図に従って説明する。なお、同
図（ａ）において、インターリーバの入力ビツト列つま
り符号器出力データ列をシンボルごとに（Ａ　Ｉ　Ｂ　
１・・・Ｅｌ）（Ａ２Ｂ２・・・Ｅ２）・・・と表わす
。これは第８図に示す従来例と同一である。シンボル単
位で変調されるからインターリーバ出力でもシンボルを
構成するビットは不変にする必要がある。

ここでは各入力データ系列ごとに同一のインターリーバ
を設ける。インターリーバそのものは従来のものと同一
であり、例えば一番目のデータ系列に適用されるインタ
ーリーバは第２図（ｂ）に図示のように、Ａ１から順に
横方向に書き込んだものをＡｔ、Ａ６・・・のように縦
方向に読み出すのである。二番目以降のデータ系列につ
いても同様であるから、インターリーバの出力データ列
は図示のように（ＡＩＢＩ・・・Ｅｌ）（Ａ６Ｂ６・・
・Ｅ６）・・・のようにシンボルの内容を保ったままシ
ンボル間の送出順序が変更されることになる。従って本
インターリーバによって変調信号点の伝送順序が変更さ
れ、インターリーブが実行できる。このように本実施例
によればシンボル単位でインターリ−ノできるのでその
まま変調器に入力できる。インターリーブされた信号は
従来と同様の符号化３２ＱＡＭ変調器で最適なマツピン
グ、つまりユークリッド距離が最大になるように変調さ
れる。

受信側では、まず直交検波を用いた復調器１４において
Ｉ、Ｑチャネル３ビットづつに硬判定される。つまり、
３２Ｑ　Ａ　Ｍの場合、Ｉ、Ｑ各チャネルのレベルは６
レベルであるが、これを識別するためには３ビツト必要
である。受信信号を３ビツトで表わせば受信信号がどの
レベルに属するかを表わせるので識別できたことになり
、これを硬判定という。これでもよいか、さらに品質向
上を図るためには軟判定もよく用いられる。これは前記
６つのレベルに識別するだけでなく、さらにそのレベル
の中のどの部分にあたるかを判断するものであり、より
多くのビット数で識別する。ここではＩ、Ｑチャネル各
５ビット合計１０ビット系列の信号で出力される。この
１０ビツト系列の信号はそれぞれ同一のサブデインター
リーバでデインターリブされる。デインターリーバ１５
はインターリーバとはまったく反対の動作をするもので
ある。これによって復号器１６で符号化変調に対して軟
判定復号されるや 第３図は本発明の第２の実施例を示す構成図である。こ
こでは符号化３２ＱＡＭを例にとって説明する。４系列
の入力データ列、２系列を符号化ビット、他の２系列を
非符号化ビットとすることもできるが、ここでは後に述
べる理由により、２系列が入力された場合について述べ
る。入力された２系列信号はそれぞれ外符号器２１によ
って誤り訂正符号化される。これはＢＣＨ符号、リード
符号などの従来公知のブロック誤り訂正符号である。

従って２系列の入力データ系列に対して各々チエツクビ
ットが付加される。この外符号化された２系列の信号は
それぞれ２系列のデータ列の変更した後、外インターリ
ーバ２２によってインターリーブされる。サブインター
リーバによって２分岐された信号のうち１系列は内符号
器２３の非符号化ビットに、他の１ビツトは内符号器２
３の符号化ビットとなる。これ以降は第１の実施例と同
様に内符号器によって符号化された５系列の信号はそれ
ぞれ同一の５個の内サブインターリーバ２４によって１
タイムスロツトにおける各５系列の信号関係は崩さず、
シンボル単位でインターリーブされる。

内インターリーブされた信号は符号化３２Ｑ　Ａ　Ｍ変
調器２５で最適なマツピングで変調される。

受信側においては、まず復調器２６において工。

Ｑチャネル３ビットづつ硬判定されるが、さらに、軟判
定され、ここではＩ、Ｑチャネル各５ビット合計ｌＯビ
ット出力される。この１０ビツトの信号はそれぞれ同一
の内サブデインターリーバ２７でシンボル単位で内デイ
ンターリーバされ、自復号器２８で符号化変調に対して
軟判定復号される。ここまでは実施例１と同様である。

向後号された４系列の信号は外デインターリーバ２９に
よって符号化ビットと非符号化ビットがデインターリー
ブされ、その４系列の信号を２系列に並直列変換した後
に外復号器３０によって復号される。この実施例では、
符号化ビットは第１の実施例と同様にインターリーバと
内符号器によってバースト誤りは訂正され、それでは訂
正されない非符号化ビットにおけるバースト誤りを外符
号器とインターリーバによって訂正するものである。な
お、ここでは２系列の信号において外符号化した後に２
つに分けたが、４系列の入力信号各々に対して外符号化
とサブインターリーバを行なう方法もあるが、この場合
、伝送路の状態が悪い場合には外符号化だけでは非符号
化ビットは十分な誤り訂正がされない場合がある。一方
、符号化ビットはさらに内符号化されるから良好な特性
となり、非符号化ビットとの品質の差が大きくなる。し
かしこの実施例のように、入力信号をまず外符号化した
うちで２つに分けて一方を符号化ビット、もう一方を非
符号化ビットに分けるようにすれば、外復号器で符号化
ビットと非符号化ビットがまとめられるから、双方の品
質が平均化され、それに対して外復号されるから、平均
化された信号のビット誤りが外復号の誤り訂正範囲内に
入れば内符号化で訂正しきれなかった非符号化ビットに
対する誤りが外符号化によって救済され、全体として良
好な品質が実現できる。

次に、本発明を無線中継に適用した例を述べる。

第４図に示す無線中継システムは、端局や中継所に、外
符号器、インターリーバ、内符号器や、それらに対応す
る復号機能を全て備えさせた場合である。これにより相
当劣悪な伝送路に対しても高品質な伝送が可能である。

また、無線伝送路は、区間によって特性がまちまちてあ
り、必ずしもすべての区間について、上記すべての機能
を持たせる必要かない場合がある。この場合の適用例を
第５図に示す。これは端局装置には外符号化とインター
リーブ機能、それらに対応する復号機能たけもたせ、特
に品質の悪い伝送路に対してさらに内符号をかけるよう
にしたものである。このようにすれば、第４図の例に比
べてインターリーバの回数が少なくてよいので、遅延時
間が小さくなり、また端局や中継所の装置の経済化を図
ることもできる。このように外符号器、インターリーバ
、内符号器の機能は伝送路の状態に応じて適宜、配置す
ることができる。

本発明の一例として、白袴合に符号化率％の畳み込み符
号器を用いとタビ復号し、外符号として、ＢＣ８２重誤
り訂正符号を用いた場合のＣＮＲと平均符号誤り率の関
係の計算結果を示す。インターリーバが完全に行なわれ
た場合には、第６図に示すように連接符号化によって十
分大きな符号化利得が得られる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、同一の内サブイ
ンターリーバ、内サブデインターリーバを複数用いるこ
とにより、シンボル単位のインターリーブでき、さらに
軟判定ビットに対するインターリーバも可能となり、符
号化変調に対して、インターリーバを可能とできる。ま
た、符号化ビットと非符号化ビットを外インターリーバ
でインターリーブすることにより、バースト誤りに対し
て訂正できなかった符号化変調の非符号化ビットを外符
号で訂正ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図、第２図は
本実施例におけるインターリーバの構成を示す図、 第３図は本発明の第２の実施例を示す構成図、第４図及
び第５図は本発明を適用した無線中継システムの構成を
示す図、 第６図は本発明におけるＢＣ８２重誤り訂正符号を用い
た場合のＣＮＲと平均符号誤り率（ＢＥＲ）の関係を示
す図、 第７図は従来の符号化変調方式を説明する図、第８図は
１つのインターリーバを用いた従来の符号化変調方式を
示す構成図、 第９図は従来の別の符号化変調方式を示す構成図、 第１０図及び第１１図並びに第１２図は符号化ビット非
符号化ビットの配置を示す図である。 １１・・・符号器、 １２・・・インターリーバ、 １３、２５・・・変調器、 １４．２６・ １５１　・ １６・　・　・ ２１◆　・　・ ２２・　・　・ ２３・　・　・ ２４・　・　・ ２８・　・　・ ２９・　・　φ ３０・　・　φ ・・復調器、 デインターリーバ、 復号器、 外符号器、 外インターリーバ、 内符号器、 内インターリーバ、 回復号器、 外インターリーバ、 外復号器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ｍ［ｂｉｔ／ｓｅｃ］のｎ系列の信号を入力とし
   ｎ系列中ｐ系列を符号化率ｐ／ｑで符号化しｍ［ｂｉｔ
   ／ｓｅｃ］のｒ（＝ｎ−ｐ＋ｑ）系列の信号を出力する
   符号器と、該ｒ系列の内符号器出力を同一のｒ個のサブ
   インターリーバでシンボル単位でインターリーブするイ
   ンターリーバと、該インターリーバ出力を入力とし最適
   なマツピングで変調する変調器を送信側に有し（ｍは実
   数、ｎ、ｐ、ｑ、ｒは正の整数）、受信信号をｓビット
   （ｓ≧ｒ）軟判定しｍ［ｂｉｔ／ｓｅｃ］のｓ系列の信
   号を出力する復調器と、該ｓ系列の復調信号を同一のイ
   ンターリーバに対してｓ個のサブデインターリーバでシ
   ンボル単位でデインターリーブするデインターリーバと
   、該デインターリーバ出力とし復号を行いｍ［ｂｉｔ／
   ｓｅｃ］のｎ系列の復号信号を出力する復号器を受信側
   に有する（ｓは正の整数）ことを特徴とする符号化変調
   方式。
2. （２）ｉ［ｂｉｔ／ｓｅｃ］のｊ系列の信号を入力とし
   ｋ［ｂｉｔ／ｓｅｃ］のｊ系列の信号を出力する外符号
   器と、該外符号器の出力を入力としｍ［ｂｉｔ／ｓｅｃ
   ］のｎ系列の信号を出力する外インターリーバと、該外
   インターリーバ出力ｎ系列中ｐ系列を符号化率ｐ／ｑで
   符号化しｍ［ｂｉｔ／ｓｅｃ］のｒ（＝ｎ−ｐ＋ｑ）系
   列の信号を出力する内符号器と、該ｒ系列の内符号器出
   力を同一のｒ個の内サブインターリーバでシンボル単位
   でインターリーブする内インターリーバと、該内インタ
   ーリーバ出力を入力とし最適なマッピングで変調する変
   調器を送信側に有し（ｉ、ｋ、ｍは実数、ｊ、ｎ、ｐ、
   ｑ、ｒは正の整数）、 受信信号をｓビット（ｓ≧ｒ）軟判定しｍ［ｂｉｔ／ｓ
   ｅｃ］のｓ系列の信号を出力する復調器と、該ｓ系列の
   復調信号を同一の内インターリーバに対してｓ個の内サ
   ブデインターリーバでシンボル単位でデインターリーブ
   する内デインターリーバと、該内デインターリーバ出力
   を入力とし内符号器に対しての復号を行いｍ［ｂｉｔ／
   ｓｅｃ］のｎ系列の復号信号を出力する内復号器と、該
   内復号器出力を入力としｋ［ｂｉｔ／ｓｅｃ］のｊ系列
   の信号を出力する外インターリーバに対する外デインタ
   ーリーバと、該外デインターリーバ出力を入力とし外符
   号器に対する復号を行いｉ［ｂｉｔ／ｓｅｃ］のｊ系列
   の信号を出力する外復号器を受信側に有する（ｓは正の
   整数）ことを特徴とする符号化変調方式。