JPH04211527A - データ通信システム及び方法 - Google Patents

データ通信システム及び方法

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JPH04211527A
JPH04211527A JP3010314A JP1031491A JPH04211527A JP H04211527 A JPH04211527 A JP H04211527A JP 3010314 A JP3010314 A JP 3010314A JP 1031491 A JP1031491 A JP 1031491A JP H04211527 A JPH04211527 A JP H04211527A
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    • H04B1/69Spread spectrum techniques
    • H04B1/713Spread spectrum techniques using frequency hopping
    • H04B1/715Interference-related aspects
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/18Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • H04L27/186Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying in which the information is carried by both the individual signal points and the subset to which the individual signal points belong, e.g. coset coding or related schemes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ローカル・エリア・ネ
ットワークに係わり、特に無線ローカル・エリア・ネッ
トワーク(以下、LANという。)に関する。
【0002】
【従来の技術】端末間の配線による送信以外の手段に基
づくLANの構築の可能性が、技術者により多年に渡り
研究されている。ある提案されたシステムでは赤外線送
信の利用を基にしている。その提案は、いくつかの適用
例では有効ではあるが、通信端末同士は互いの視界内に
なければならず、他の適用例では欠点となり得る。従っ
て、このようなシステムでは無線送信の利用も提案され
ている。
【0003】この場合には、視界内にある必要はない。 しかし、赤外線の場合と異なり、多重波伝搬路フェージ
ング(以下、単にフェージングという。)が、特に屋内
環境では、重大な送信信号減損となる。もう一つの重大
な問題は、同じ周波数帯域で動作している他の無線シス
テムからの干渉の可能性があることである。これらの減
損により送信情報の損失が起こる可能性があり、以下、
損失という語はこのようなフェージング、干渉あるいは
両者の組合せのいずれかから起こる情報損失を指して使
用する。
【0004】フェージングあるいは干渉の問題に対して
様々な技術が提案されている。例えば、フェージングに
対処するためにアンテナダイバーシチが提案されている
。加えて、フェージングと干渉の両方に対して、直接連
続拡散スペクトル送信あるいは(従来のチャネルコーデ
ィングのいくつかの形式と可能な限り結合した)周波数
ホッピングの利用が提案されている。
【0005】本発明は後者の手法に関するが、この方法
は例えば、エイ・エイ・エム・サレ(A.A.M.Sa
leh)とエル・ジェイ・シミニ・ジュニア(L.J.
Cimini,Jr.)らの”周期的に遅い周波数ホッ
ピングとコーディングによる時分割多重アクセスを使用
する屋内無線通信”「IEEE  ジャーナル  オン
  セレクテッド  エリアズ  イン  コミュニケ
ーション(IEEE Journal on Sele
cted Areas in Communicati
ons)」第7巻、1、59〜70頁、(1989年1
月)あるいはエイ・エイ・エム・サレ(A.A.M.S
aleh)らの”周期的に遅い周波数ホッピングとコー
ディングを使用するTDMA屋内無線通信システム−実
験結果と実行上の問題”「IEEE  グローバル  
テレコミュニケーションズ  コンフィレンス  アン
ド  エキシビジョン  会議録(Conferenc
e Record of the IEEE Glob
al Telecommunications Con
ference & Exhibitions)」第3
巻、1337〜1342頁、(1988年11月28日
)に記述されている。
【0006】特に、周波数ホッピングは、通信されるべ
き情報が所定のホッピング周波数の順序で所定の順番に
送信される技術である。この手法の基礎となる理論は、
損失とフェージングが同時に起こりにくいことである。 よって、いくつかの周波数でのホッピングにより情報の
少なくとも一部は意図された行き先に損なわれずに到着
する。
【0007】チャネルコーディングは周波数ホッピング
と結合して使用可能であり、これにより高い可能性で損
失情報が回復されるという効果を有する。特に、情報は
コードワードの列にコード化されており、その各コード
ワードは信号点の列からなる。一般に、各コードワード
での信号点の数はホッピング周波数の数と同じであり、
信号点は送信のために再配列され、各コードワードから
の各信号点がそれぞれ異なるホッピング周波数で送信さ
れる。
【0008】よって、たとえある信号点が損失しても、
上記のようなコーディングでの固有冗長性により損失情
報が高い可能性で回復される。本手法を実施する好まし
いシステムにおいては、上で引用したサレとシミニによ
る論文に記述されているように、インターリーブ手法が
使用可能であり、多数のコードワード列からのデータ信
号点は、単一のホッピング周波数で送信された後、送信
は次のホッピング周波数へと進む。これにより、システ
ムがあるホッピング周波数から他の周波数への切り替え
を必要とする割合は、都合の良いことに減少する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決するためになされたものであり、配線を使用しな
い屋内無線LANのコード送信において多重波伝搬路フ
ェージングと他の無線システムからの干渉とにより起こ
る可能性の高い送信コード情報の損失に対するシステム
の抵抗性を高めた無線LANを提供することを目的とし
ている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、例えば合衆国
連邦通信委員会により割り当てられたいわゆるISMバ
ンドのような強い干渉が期待される環境において特に有
効な周波数ポッピング送信技術に対するものである。
【0011】本発明によれば、フェージングと強い干渉
との両方に問題のあったシステムにおいて、(a)組み
込み(ビルトイン)ダイバーシチを有するコード化変調
と、(b)ソフト識別デコーディングと、を共に用いて
強い干渉を検出する技術を組み合わせて使用することに
より、以前に達成されないほどの程度が可能となった。 特に、ダイバーシチ・コード化変調は、フェージングに
対する防護となる。しかし、コーディング技術の有効性
は強い干渉の存在下で減少する。しかし干渉検出技術は
必要な干渉抵抗力をもたらし、これによりコード自体の
限界を克服するという効果を有する。
【0012】一般的には、強い干渉の頻度検出に対する
好ましい手法は、変調信号を送信し、検出可能な特定の
性質を有する受信信号を干渉が生じるようにすることで
ある。
【0013】より詳細には、好ましい実施例としては、
送信装置と受信装置との両方において知られている所定
の干渉検出の信号点列が、各ホッピング周波数に対する
ダイバーシチコード化データ信号点列とともに送信され
、さらに受信した干渉検出の信号点の誤り率が前述の特
定の性質となる。もしこの誤りの数がある閾値以下であ
れば、強い干渉は生じず、デコーディングは正常に進む
【0014】一方で、もし干渉検出の信号点が実質的に
誤りであれば、強い干渉が生じたと仮定される。この場
合に、デコーディング過程自体は正常に進むが、デコー
ダに割り当てられる受信信号点の値は、0に設定される
(あるいは同等に単純に無視される)。
【0015】本発明の種々の特徴が、明確に以下に示さ
れている。
【0016】
【実施例】図1の(A)は、本発明の一実施例を示す送
信装置のブロック図である。例示されているように、こ
の送信装置は配線を使用しない無線ローカル・エリア・
ネットワーク(LAN)の一部であり、このLANは、
例えば、パーソナルコンピュータ(PC)、プリンタ、
ファイルサーバなどのような端末の集合を相互結合する
ために使用可能であり、この端末群は例えばオフィスビ
ルのような一局集中した環境に配置される。
【0017】また一方で、LANは例えばPBXのよう
な配線を使用しない無線通信システムのための相互結合
機構として使用され得る。送信装置により生成された無
線信号は図1の(B)に示されるように受信装置により
受信されるが、これはLANにより網羅された地域内で
行われる。
【0018】図1の(A)の送信装置では、2進数デー
タソース11からのデータが、T秒の信号間隔あたりm
ビットの割合で2N−次元ブロックエンコーダ/マッピ
ング装置13に供給される。ブロックエンコーダ/マッ
ピング装置13は、信号間隔分のNビットからなる入力
データのブロックを累算し、そして特別な2N−次元ブ
ロックコードを使用して、累算したNxmビットを(m
+r)個のコード化ビットのN個のグループにコード化
する。このグループはリード15に連続して供給される
。ここで、パラメータrは、ブロックエンコーダ/マッ
ピング装置13により導入される信号間隔あたりの冗長
なビット数である。
【0019】(m+r)ビットのグループにおける各許
容ビットパターンは、二次元(2D)M(≦2m+r)
−PSK 配座(constellation)結びつ
いている。ブロックコードは2N−次元であると記述さ
れているが、これは各信号点が2次元であり、ブロック
エンコーダ/マッピング装置13による各コードワード
出力がN個の信号点により表わされるからである。
【0020】図6は、ここで使用されるいくつかの術語
及び概念の理解の一助となる図である。2N−次元ブロ
ックエンコーダ/マッピング装置は、2N−次元”コー
ドワード”を生成する。各コードワードはN個のコード
化された変調信号点のブロックからなる。各信号点は所
定の二次元”配座”(この配座は、4個の信号点を有す
るPSK配座すなわち4−PSKとして図6に例示され
ている)にある点である。
【0021】この2N−次元コードワードはN回の信号
間隔の間に送付され、これは各信号間隔で一つの信号点
の割合である。全ての2N−次元集合は”2N−次元配
座”として、また各コードワードは2N−次元配座の要
素として記述される。2N−次元配座はまたコードブッ
クとしてあるいはアルファベットとしても記述される。
【0022】コードは以下に記述されるように構成され
、いわゆる組み込まれたダイバーシチを有する。以下に
記述されるように、このダイバーシチは周波数ホッピン
グ送信の使用のために開発され、この送信ではコードワ
ードの少なくとも特別な信号点(ダイバーシチを表わす
)は異なる送信周波数を利用して送信される。これらの
周波数が十分に間隔をおいているので、各々が独立して
フェージングすることが確実となり、これによりコード
に組み込まれたダイバーシチの利点が生かされる。
【0023】エンコーダ/マッピング装置13により出
力される信号点は、その後、インターリーバ16により
再配列され、以下にまた記述されるように、システムが
一つのホッピング周波数から他の周波数へと切り替えを
必要とする割合を減少させる。
【0024】インターリーブされた信号点は、干渉検出
列挿入装置19によりそこで操作され、その挿入装置1
9は、その名前から理解されるように干渉検出信号点の
所定の列とインターリーブされたデータ信号点とを既定
の方法で結合する。干渉検出信号点のこの列は、後に受
信装置で干渉の頻出発生を認識するために使用されるが
、この場合、干渉の強さが送信信号に匹敵するかあるい
はよりかなり強いかを認識する。この結果の結合した信
号点ストリームは、挿入装置19の出力から周波数ホッ
ピング変調装置21に渡され、変調装置21は、信号点
を変調し(この例ではMのPSKを使用)、結果の無線
信号をアンテナ23に印加する。
【0025】図2は、コード化データ信号点がインター
リーブされ、干渉検出列がこのコード化データ信号点と
結合される一つの可能な方法を示す。i番目のコードワ
ードのN個の信号点は、S1i、S2i、・・・、SN
iと示される。Q個のこのコードワードは、インターリ
ーバ16に読み込まれ、横列に記憶されるものとして考
える。
【0026】加えて、挿入装置19は、ここでK個の信
号点のN個の干渉検出列を記憶するが、これらの信号点
のj番目のものはPj1、Pj2、・・・、PjK、j
=1、2、・・・、Nと示される。N個の干渉検出列の
各々は、互いに一致している。実施例では、N=8であ
る。 Qは実施例では数百のオーダーにあり、Kは10−30
のオーダーにある。
【0027】挿入装置19は、周波数f1 で送信され
るべき干渉検出信号点とコード化データ信号点とからな
る第1の列、周波数f2 で送信される第2の列などの
ようなN個の周波数各々に対する列を変調装置21に与
えるように動作する。この過程は、図2に示されるよう
に、信号点の縦行を読みだし、各行からの信号点をそれ
ぞれの周波数を用いて送信するものとして概念化されて
いる。
【0028】よって、例えば挿入装置19は、周波数f
1 を使用してK個の干渉検出信号点P11、P12、
・・・、P1K列を変調装置21に送信する。挿入装置
19はその後、インターリーバ16からQ個のコード化
データ信号S11、S12、・・・、S1Qを読み込む
(そして変調装置21へと渡す)。そして他のN−1個
の周波数のそれぞれに対しこの過程を繰り返し、再び周
波数f1に対して開始する。
【0029】この方法で、各ホッピング周波数に対し、
K個の干渉検出信号点のプリアンブル列(a)と異なる
コードワードからのQ個のコード化データ信号点列(b
)とが送信される。これは図4に図示されているが、こ
の図は、送信装置がN個のホッピング周波数の間に順次
ホッピングすることを示しており、さらに各周波数で送
信される干渉検出信号点とコード化データ信号点とを示
している。
【0030】干渉検出信号点は、送信される信号点スト
リームに上述のようにプリアンブルの形で含まれること
が可能であるが、本発明の特徴によれば、各周波数で送
信されるコード化データ信号点内の干渉検出信号点を、
時間的に非連続に送信するように分配することが好まし
い。この分配手法は、さらに詳細に以下で記述されるが
、プリアンブル手法に関する性能を改良する。
【0031】図3は、分配手法の概念図を示す。前記の
ように、コードワードはインターリーバから読み込まれ
、そこで横列で記憶されるものとして考えられる。しか
し、ここで干渉検出信号点のK個の列は、図2のように
共にグループ化されるよりもむしろQ個のデータ信号点
列の中に間をおいて配置される。
【0032】例示されるように、干渉検出信号の横列は
、L(=Q/K)個のデータ信号点列の各グループの真
ん中に挿入される。よって、各周波数で送信される信号
点列はK個のグループからなり、各グループはL/2個
のコード化データ信号点、一つの干渉検出信号点、そし
てもう一方のL/2個のコード化データ信号点とからな
る。
【0033】ここで、図1の(B)の受信装置において
は、アンテナ51で受信された送信信号は周波数ホッピ
ング復調装置54に印加され、この復調装置54は変調
装置21に同期してホッピングさせる。復調装置54は
、挿入装置19により出力された送信データ信号点に対
応する雑音を含む受信信号点ストリームを生成する。
【0034】この受信信号点ストリームは、干渉検出列
検査/排除装置56に渡され、この検査/排除装置56
は、各干渉検出信号点に対するいわゆる”ハード”識別
を行う。すなわち受信点に最近接なM−PSK配座の点
を選択し、それを受信装置で先験的に既知の受信信号点
と比較する。誤りのある干渉検出信号点の数が各列に対
し算出され、この数は強い干渉を被った頻度の高い信号
点を認識するための一つのメカニズムとして使用される
【0035】もし誤りの数が所定の閾値を越えるならば
、送信信号が強い干渉を被ったと仮定され、この場合、
強い干渉の頻度はリード57上で消去フラグ(以下に記
述されるようにデコーダ61により使用されるフラグ)
が上昇することにより明らかにされる。もし誤りの数が
所定の閾値を越えなければ、消去フラグは上昇しない。
【0036】よって、要約すると、消去フラグは、所与
の周波数で送信されたコード化変調信号点のブロックで
の強い干渉を示す信号であり、この信号は関連する受信
干渉検出信号点の誤り率の関数として生成される。
【0037】各周波数で送信されるコード化データ信号
点の中に干渉検出信号点を好ましく分配する主な理由を
説明する。もしプリアンブル手法が使用され、さらにも
しプリアンブルが送信された後に干渉が起こるならば、
たとえコード化データ信号に影響を与える干渉が生じた
としても、消去フラグは上昇しないであろう。対照的に
、分配手法により、所与の周波数で受信した信号点列の
間のどの点においても受信装置は消去フラグを上昇させ
ることができる。よって、全体として技術性能を向上さ
せる。
【0038】検査/排除装置56は、そこで干渉検出信
号点に対応する情報を排除し、残る部分(コード化デー
タ信号点に対応する)をデインターリーバ58へと渡す
。デインターリーバ58は、インターリーバ16と逆の
動作をし、送信されたコード化データ信号点に対応する
信号点を、エンコーダ13により生成された信号点にお
ける順番すなわちN信号点のコードワードの列における
順番で、デコーダ61へと配送する。デコーダ61は、
順に、データソース11により与えられた本来の2進数
データを回復することを試み、それをデータ受信側71
に与える。
【0039】上記のように、ダイバーシチコード化変調
システムにおいて使用されるデコーダ(この例ではデコ
ーダ61)は、もし干渉の発生が知らされているならば
(この例では、リード57上の消去フラグにより知らさ
れる)強い干渉の存在下において誤りに対しより良い性
能を示し得る。このことは図5を参照することにより理
解され得る。
【0040】4レベルPSK(4−PSK)変調方式は
、名目受信信号点が点A、B、C、Dであると仮定され
ている。ここで、点Aが送信されたが、送信チャネルで
のフェージングにより受信信号が減衰したため、受信点
は点Fになると仮定する。信号点の振幅は実質上減少し
ているが、位相情報は影響を受けなかったことに注意し
なければならない。よって、点Fの位置をデコーディン
グ過程への入力として使用すると効果的である。なぜな
らば受信信号点と送信信号点との信号点位置の間にいま
なお何らかの相関があるからである。
【0041】一方、送信チャネルでの強い干渉により受
信信号が今点Eであり、この位置は送信信号信号に関す
る情報をほとんど少しも生み出さないと仮定する。この
場合には、デコーダは、中立な位置にあると仮定し、全
体的な誤り情報すなわちこの場合デコーダは点Bに偏向
しがちであるという情報により偏向して送信されたとす
るよりもむしろ、A、B、C、Dの4点のどれかが送信
された可能性があり得る方がより良いであろう。
【0042】リード57上の消去フラグは、上述の配慮
で生成される。フェージングがあまり大きくない限り(
すなわち受信信号点が図5での原点にあまり近くない限
り)、付加された雑音は非常に多くの送信点での合成信
号平面四分区間を変化させないであろう。従って、検査
/排除装置56は、ほとんど(ハード識別)干渉検出信
号点誤りを引き起こさない。
【0043】よって、予想されるように、フェージング
は消去フラグを上昇させにくく、デコーダ61は正常デ
コーディング過程において実際の受信信号点を使用して
進行する。
【0044】一方、強い干渉は、検査/排除装置56に
おいて多くの干渉検出信号点誤りを引き起こす結果にな
りやすく、よって、予想されるように、消去フラグは上
昇するだろう。フラグに反応して、デコーダ61は、干
渉に隣接する時間内では受信した信号点を無視する。す
なわち、デコーダ61は、強い干渉を被った信号点の受
信値とは独立して送信コード化変調信号点の値に関して
その識別を実行する。
【0045】本発明の実行例において使用可能である種
々のブロックコードをここで説明する。
【0046】特に、図7で示されるように4−PSK信
号配座は、例示される8次元(8D)コードを実現する
のに使用されるが、これはこのコードにより生成される
各コードワードは4−PSK配座の4個の2D点からな
ることを意味する。このコードはここで”コードI”と
呼ばれる。これらの点はそれぞれの信号間隔内に送信さ
れる。配座の4点は0から3までラベルづけされている
【0047】この場合に、パラメータm、r、Nは、そ
れぞれ1・1/2、1/2、4の値を有する。よって、
ブロックエンコーダ/マッピング装置13は4つの連続
する信号間隔各々で2ビットのペアを生成し、そのビッ
ト値によりこの各ペアは信号点0から3までの特定の一
つを認識する。
【0048】図8と図9は、図示によるコード表現を示
す。最初に、図7に示されるタイプの2D4−PSK配
座のペアを連結することにより形成される、4D4−P
SK配座の構成要素を定義することから始まる。よって
、8D配座は4D配座の連結されたペアから特定の要素
を選択することにより形成される。8D配座の各要素は
4個の2D信号点列であり、8Dコードのコードワード
である。
【0049】特に、4D配座に包括される16(=4x
4)個の可能な4D要素の全てを選択する。図8に示さ
れるように、4D配座の16個の要素は4個の部分集合
S0、・・・、S3に分割される。
【0050】最後に、8D配座に包括される256(=
16x16)個の可能な要素の内4分の1を選択する。 この256個の要素は図9の表に示されている4個の4
D部分集合ペア内の要素である。具体的に示すと、もし
第1と第2の4D要素がそれぞれ属している4D部分集
合のペアが図9に示される4個のパターンの一つである
ならばまたある時のみ、4D要素の特定のペアの連結は
8D配座の要素である。
【0051】よって、例えば、(0、1、1、2)が8
Dコードのコードワードである。なぜなら、(a)(0
、1)と(1、2)とはそれぞれ4D部分集合S1とS
2との要素であり、(b)パターン(S1、S2)は4
D部分集合の4個の許容パターンの一つであるからであ
る。一方、(0、1、0、1)は8Dコードのコードワ
ードではない。なぜなら、(a)(0、1)は部分集合
S1の要素であり、(b)パターン(S1、S1)は4
D部分集合ペアの4個の許容パターンの一つではないか
らである。
【0052】8Dコードは64のコードワードを有する
ので、このコードはコードワードあたり6個の情報ビッ
トを通信可能である。一般に、特定コードワードにビッ
トパターンを割り当てる何らかの方式が使用される。
【0053】図8と図9は、6個のビットのうちの2個
のビットが図9から4個の4D部分集合ペアの一つを選
択するために最初に使用され、その後この選択された4
D部分集合のうちの一つから2D信号点の4個のペアの
一つを選択するために2個のビットが使用され、同様に
他の選択された4D部分集合に対し2個のビットが使用
され、全体で6個のビットが使用されるような、一つの
可能な方法を示している。
【0054】この点において、コードの込み込んだダイ
バーシチが理解され得る。特に、8Dコードワードのそ
れぞれが、少なくとも二つの信号点位置において他の8
Dコードワードとは異なることがわかる。よって、例え
ば二つの8Dコードワード(0、1、1、2)と(0、
1、2、0)とは第3と第4の信号点位置において異な
っている。この性質の重要性は、4個の信号点構成要素
の一つが通信において失われた場合を考慮することによ
り理解され得る。
【0055】一つの信号点が失われたにもかかわらず、
8Dコードワードの他の3個の信号点構成要素が正確に
回復される限り、コードワードの情報は回復可能である
。特に、もしコードワード(0、1、1、2)の第4の
信号点が失われた時、始めの3個の信号点が正しく回復
される限り、このコードワードは、第4の信号点が失わ
れたにもかかわらず、(0、1、1、2)であったと決
定可能である、なぜなら第1、第2、第3の信号点とし
てそれぞれ0、1、1を有するコードワードは他にはな
いからである。(この解析はデコーディング過程がいか
に首尾よく実行されるかを単純化し過ぎているが、説明
には有効である。)
【0056】よって、このコードは組み込んだダイバー
シチのメカニズムにより、送信誤りに対して組み込まれ
増強した抵抗能力を与えていることがわかる。すなわち
、コード化信号内で情報は冗長的に見える。
【0057】一般に、コードはX倍のダイバーシチを有
すると言われるが、ここでもし順序正しい信号点列から
なる各コードワードが少なくともX個の信号点位置にお
いて各他のコードワードとは異なるならば、Xは単位(
配座単位半径)より大きな整数である。よって、上述の
コードは2倍の組み込みダイバーシチを有すると理解さ
れる。Xの値が大きくなればなるほど、コード化しない
変調方式に対する信号パワーの節約によって測定される
いわゆるコーディングゲインがより大きくなるという効
果を有する。
【0058】より具体的に図1の(A)と図1の(B)
を参照すると、X倍のダイバーシチを供与する信号点は
、独立にフェージングするように十分に分離された少な
くとも二つの異なる周波数で送信されるべきであること
がわかる。上記コードでは、例えば、このコードの2倍
のダイバーシチは信号点位置のどのペアでも起こり得る
【0059】すなわち、信号点位置のどのペアに対して
も、この信号点位置のペアとは正確に異なるコードワー
ドのペアが存在する。よって、このコードの2倍のダイ
バーシチを利用するために、コードワードの4個の信号
点が4個の独立したフェージング周波数で送信されるべ
きである。
【0060】異なるコードを特徴づけると共に比較する
ために有効な他のパラメータが、ここでは”X倍時間ダ
イバーシチでの最小二乗ユークリッド距離”すなわちM
DXと呼ばれており、このMDXは正確にX個の信号点
位置での互いが異なる二つのコードワード間の最少二乗
ユークリッド距離として定義される。一般に、この距離
が大きくなればなるほど、コーディングゲインはより大
きくなる。このコードのMDXは4(図7の配座に対す
る単位半径を仮定する)である。
【0061】4−PSK配座に基づきかつ同じ2倍のダ
イバーシチを有する異なる8Dコードの数は、コードI
の代わりに使用可能である。このコードは、例えば、1
6要素の4D配座を4個の部分集合の様々な異なるグル
ープに分割することにより形成可能であり、すなわち、
種々の異なる4D部分集合ペアを選択し、8D配座を形
成することにより形成される。どのこのコードも、例え
ば、以下で説明するソフト識別デコーディング技術を単
に使用してデコーディングできることが最優先要望とし
て構成されることが好ましい。
【0062】特に不利な信号環境においては、上述のコ
ードにより与えられるような2倍の組み込まれたダイバ
ーシチは、誤り性能の所与のレベルを供与するには不適
当としてみなされる可能性がある。そのような応用例で
は、3倍、4倍、あるいはより大きな倍数の組み込まれ
たダイバーシチを持つコードを使用することによりシス
テムの誤り抵抗性を増強させることが望ましい。
【0063】このようなコードを得る好ましい方法は、
8Dコードを集める(具体的には、16Dコード(コー
ドIIと呼ばれる)の利用による)ことであり、ここで
各コードワードは、8Dコードの各”ベ−ス”コードワ
ードからこの8Dコードワードの各信号点を単純に繰り
返す(ここで”コードワード反復”と呼ばれる)ことに
より得られる。
【0064】よって、例えば、16Dコードの一つのコ
ードワードは、8Dコードのコードワード(0、1、1
、2)を反復することにより形成される(0、1、1、
2、0、1、1、2)である。コードワード反復を実施
するこの16Dコードは4倍の組み込まれたダイバーシ
チ(X=4)を表わすことが示され得る。なぜならば1
6Dコードワードの各ペアは少なくとも4個の信号点位
置において異なるからである。この具体的なコードに対
しては、m=3/4、r=1・1/4、N=8(コード
レートはコードIのコードレートに対して1/2)とな
る。加えて、このMDXは8である。
【0065】他の例としてコードワード反復を実施する
コードが、反復コードワードの信号点がベ−スコードワ
ードと正確に同じではなく、むしろ反復コードワードの
各信号点が特定の他の信号点にマッピングされ、構成さ
れることも可能である。よって、上例では、信号点0、
1、2、3が信号点0、2、1、3にそれぞれマッピン
グされ、16Dコードワードは(0、1、1、2、0、
2、2、1)になる。
【0066】この手法の効果は、16Dコードのコード
ワード間のユークリッド距離が、ベ−スコードワードを
厳密に反復することで得られるもの以上に増加し得るこ
とである。コードワード反復コードを構成するために付
随する選択法は、各ベ−スコードワードを他のベ−スコ
ードワードとランダムな形で連結することである。しか
し、この手法では、一般に、デコーディングするには複
雑なコードを生じてしまう。
【0067】この手法は最適なものではない。すなわち
、コード化理論の視点から、より高いデータ転送率(よ
り大きなm)かつ(あるいは)より良い性能(より大き
なXかつ(あるいは)より大きなMDX)を達成する他
の16Dコードが開発可能である。しかし、この増進は
実質的によりシステムを複雑にする(特にデコーダ)こ
とを犠牲にしてのみ達成される。
【0068】対照的に、コードワード反復による16D
コードが使用される時の複雑さは8Dコードに対する複
雑さよりほんの少し増すのみであり、よってこの反復手
法は多くの適用例で好まれている(同じ考察が以下に記
述されるコードIVにもまたあてはまる)。
【0069】他の可能なコード(コードIIIと呼ばれ
る)は、図10の表に示されている。これは、図7の4
−PSK配座に基づく他の8Dコードである。このコー
ドはm=1、r=1、N=4を有し、3倍のダイバーシ
チ(X=3)を表わし、またMDXは8(この特徴を有
するコードで達成可能な最大MDX)である。このコー
ドは、そのダイバーシチがより大きくそのMDXがより
大きいので、コードIより大きな誤り抵抗性を示すが。 しかしデータ転送率の減少を犠牲にし、すなわちコード
IIのデータ転送率の3分の2になっている。
【0070】図10のコードは16のコードワードから
なり、コードワードはここで関連する4ビット入力パタ
ーンとともに示されている。各コードワードは、4−P
SK配座からの4個の2D信号点列から成りたち、また
これらの点は、点0、1、2、3として認識される。
【0071】図10の8Dコードは、図7の2D配座の
2D信号点の可能な16個の全てのペアから成りたつ4
D配座を構成することによりまず構成される。前述のよ
うに、4D配座はよって部分集合に分割される。この場
合に、各々が単純な4D要素を有する16個の部分集合
がある。よって、これらの16個の部分集合の各々はそ
の4D要素、すなわち(0、0)、(0、1)、・・・
、(3、3)により認識される。
【0072】8D配座は256個の可能な4D部分集合
ペアの16個を選択することにより形成される。よって
、例えば、(0、2、3、1)は、二つの4D部分集合
(0、2)と(3、1)とを連結することにより形成さ
れる8Dコードワードである。一方、8D要素(0、1
、3、1)(二つの4D部分集合(0、1)と(3、1
)との連結である)は選択された16個のコードワード
の一つではない。
【0073】前述のように、16Dコード(コードIV
と呼ばれる)は、図10の8Dコードから8Dコードワ
ードの2D信号点を繰り返すことにより16Dコードワ
ードを形成して生成可能である。この第4のコードは、
m=1/2、r=1・1/2、N=8を有し、6倍のダ
イバーシチを示し、MDXは16である。よって、説明
された中で最もコードの誤り抵抗性が高いが、最も低い
ビット転送率を有する。
【0074】ここで、説明される全てのコードに対して
使用可能なデコーダ61で実行されるデコーディング過
程(例示されるように、ソフト識別デコーディング過程
)を説明する。
【0075】説明すべきステップを実行する前に、デコ
ーダは消去フラッグがホッピング周波数のどれかに対し
て生成されたかどうか調べて検査することを仮定する。 もしそうならば、デコーダは、この消去された周波数か
ら受信信号点をあたかもこれら信号点が原点にあるかの
ように取り扱う処置を取る。このために好まれる方法は
、以下に記述される距離計算が実行される時に消去され
た信号点を単純に無視することである。
【0076】まず、コードワード反復を実施しないコー
ド、すなわちコードIとIII、の場合を考える。
【0077】送信された2N−次元コードワードに対応
する特定の受信信号の各2D個の点を検査することによ
りデコーディングが進む。詳細には、いわゆる”2D点
距離”が、受信した点と全ての可能な送信2D点との間
の二乗ユークリッド距離を測定することにより各受信2
D点に対して計算される。この計算の実行中、受信配座
の特定の半径が仮定され、受信装置は、平均半径がデコ
ーディングで仮定された半径におおよそ等しい配座を出
力で与えるように設定されるゲインコントロール(図示
せず)を供与される。
【0078】このデコーダの性能は、この受信配座半径
を正確に設定するほどには感度はよくない。さらに、フ
ェージングされた受信信号点のデコーディング過程への
寄与を強調しないために、各2D点距離は、対応する受
信2D点の振幅に比例する係数によって重みづけされる
【0079】送信コードワードに対応するN個の2D受
信信号点は、逐次的にN/2個の4D要素にグループ分
けされる。そしてその各々は次のようにさらに処理され
る。すなわち各4D部分集合(上述のようにコードの構
成に使用される)に対し、この部分集合の一つの4D要
素で、処理されている受信4D要素に”最近接”な4D
要素を見つけ出す。これは、4D部分集合の各要素を順
番に取り、この要素に対応する二つの2D点距離の和を
作ることにより得られる。
【0080】これらの最少和(以下、”4D部分集合距
離”と呼ばれる)に対応する4D要素は、”最近接”4
D要素として認識される。よって、この点に対する結果
として、各受信4D要素に対する特定の4D要素と、そ
の各4D部分集合に対する特定4D要素に関連する4D
部分集合距離とが認識される。
【0081】もしコードが4Dコードであれば、一つの
4D部分集合のみが存在する。よって、ただ一つの4D
要素が認識され、この要素は送信コードワードに選ばれ
る。もしコードが8Dコードあるいはそれ以上の大きさ
のコードであれば、上記過程は各受信8D要素に対して
繰り返す。
【0082】詳細には、受信したN/2個の4D受信要
素は逐次的にN/4個の8D要素にグループ分けされ、
この各々は、4Dの場合に類似した方法で処理される。 各8D部分集合に対し、この部分集合の一つの8D要素
で、処理されている受信8D要素に”最近接”な8D要
素を見つけ出す。これは、8D部分集合での4D部分集
合の各ペアを順番に取り、このペアに対応する二つの4
D部分集合距離の和を作ることにより得られる。
【0083】この最少和(8D部分集合距離と呼ばれる
)に対応する4D部分集合ペア(これは4D要素のペア
であり、各4D部分集合に対する一つの要素は前ステッ
プから得られる)での8D要素は、”最近接”な8D要
素として認識される。
【0084】もしコードが8Dコードであれば、ここで
ただ一つの8D要素が認識される。もしそうでなければ
、過程は再び16Dなどに対して繰り返される。
【0085】認識されたコードワードは、コードに関連
するビット割り当て方式に基づいて、データビットにマ
ッピングされる。
【0086】上述の過程は、いわゆる”ソフト”識別に
基づいている。いわゆる”ハード”識別手法は、各受信
信号点を個々に処理することにより干渉検出信号点に対
して使用されたことは想起されるであろう。ソフト識別
デコーディングでは、対照的に、各送信信号点の値に関
する識別が、ただ一つの信号点ではなくむしろ複数の信
号点に関して計算されたユークリッド距離に基づいてな
されている。
【0087】上述のデコーディング過程は、高度な並列
方式で実現可能であり、これによりデコーディングに必
要に時間を減らし、より複雑な(よってより有効な)ブ
ロックコード化方式かつ(あるいは)より高い入力デー
タ転送率を実際に実現することを可能にする効果を有す
る。
【0088】特に、2D点距離は、全て同時に受信した
2N−次元信号のN個の2D点のそれぞれに対して計算
可能であり、同様に4D部分集合、8D部分集合の距離
に対して計算可能である。さらに、いったん多くの2N
−次元信号がデインターリーバの出力で利用可能となれ
ば、これらの信号の各々は並列方式で他の信号とは独立
してデコーディングが可能である。
【0089】次に、コードワード反復を実施するコード
、すなわちコードII、IVの場合を考える。
【0090】デコーディング過程の第1のステップは、
受信2N−次元信号のN個の信号点の各々に対し、M−
PSK配座の各点に対応する”予備”2D点距離を計算
することである。そして、M−PSK配座の各信号点に
対して、互いに重複している受信信号点に対し対応する
予備2D点距離を結合させる。
【0091】よって、例えばコードIIの場合、第1と
第5の信号点位置での信号点は互いに重複しており、こ
れは例となったコードワード(0、1、1、2、0、1
、1、2)から想起されるであろう。第1の受信信号点
に対して、4−PSK配座の4個の信号点0、1、2、
3のそれぞれに対する4個の予備2D点距離を計算する
。 第5の信号点位置での信号点に対し同じことを行う。そ
して各配座信号点に対応する二つの予備2D点距離は互
いに加算される。結果の和は、”最終的な”2D点距離
であり、上述のデコーディング過程で2D点距離として
実質的に使用される。
【0092】上記は本発明の要旨を例示しているに過ぎ
ない。例えば、本発明は、配線を使用しない無線LAN
に関連してその要旨が記述されているが、フェージング
と干渉とが重大な減損である他の送信環境で同じように
利用可能である。
【0093】他の変形が可能である。例えば、パラメー
タN、M、m、r、X、MDX、Q、Kは選択可能であ
る。しかし、多くの適用例では、達成可能な独立にフェ
ージングするホッピング周波数の数には限界があり、ま
たNの値はこのことを念頭におき選択されるべきである
ことに注意されたい。
【0094】さらに、Mの値を4にすることは実現上多
くの効果があるが、この効果は、フィルタリング、量子
化、デコーダの複雑性などのようなトランシーバ関数に
関係する。一方、信号点あたりのビット率mに対する固
有の望ましい値は、M>4、例えば6あるいは8、を有
することにより最も効果的に達成され得る。
【0095】さらに、本発明は特定ブロックコードを使
用して例示されているが、他のコード(例えば、トレリ
スコードやトレリスコードとブロックコードが結合した
もの)が使用可能である。特定の適用例で使用される特
定のコードは、その適用例の特定の必要性や制約の関数
である。具体的には、望まれるならば、組み込まれたダ
イバーシチの実際上どのレベルでも3回あるいはより多
くの回数の反復を実施するコードを構成することにより
達成可能であることに注意すべきである。
【0096】他の変形例に関しては、空間ダイバーシチ
をシステムに付加し、非常に大幅な性能強化を享受する
ことが可能である。詳細には、受信端末は、二つ以上の
アンテナを供与される。第2のアンテナから受信した信
号点は、あたかもそれがコードで反復された信号点であ
るかのように取り扱われ、よってそのように処理される
。そして予備2D点距離の全体結果(多重アンテナかつ
(あるいは)実際の信号点反復から得られる)は全て結
合され、最終的な2D点距離を与える。
【0097】強い干渉の頻出発生を認識するためのいく
つかの技術もまた可能である。一つの可能なこの技術(
干渉検出信号点の利用を有しない)は、特定ホッピング
周波数で送信されたコード化データ信号点を、送信装置
内で特別な場合に故意に消去することからなる。これは
、一般に送信データの誤り率に対して有害な効果を有し
ない、すなわち組み込まれたダイバーシチはこれを調べ
る。しかし、この消去が送信装置内で実行された時にも
し受信装置がこの周波数でのエネルギ−を検出するなら
ば、このエネルギ−は干渉により導入されたと受信装置
内で仮定することができる。
【0098】他の可能性として、当業者は、送信装置が
何か特別なことをなさずに上記認識を実行できる技術を
監視するようなコードかつ(あるいは)受信コード化信
号点を作り出すことが可能である事は想像に難くない。
【0099】他の変形例に関しては、ここではM−PS
Kとして開示されているが、変調装置21により実行さ
れる変調はM−DPSK(すなわち、M−位相差分PS
K)で代替可能である。確かに、特定の適用例で、正確
な位相搬送波の回復が困難な時、後者は好まれる手法で
ある。
【0100】さらに、特定の回路構造が表示され、ある
いはこの特定回路構造は例えばインターリーバ16や干
渉検出列挿入装置19のような種々の機能素子を包括し
ているが、これらはただ例としてのみあり、望ましい機
能を達成するための様々な構造が当業者には明らかであ
ろう。このいくつかの特定の構造では、図1の(B)に
示されるようにデコーダに外部から与えられる消去フラ
グは除去可能であり、このフラグに内部で応答する検査
/排除装置は影響を受けた受信信号点を0に最設定する
ことができる。
【0101】同じ形で、様々な別々の回路素子が図には
示されているが、ここでの様々な機能は、1個以上の適
切なプログラムド専用プロセッサあるいは汎用プロセッ
サにより同じように実行可能であることが理解されるで
あろう。
【0102】よって、ここでは明確に表示せず、また説
明しないが、当業者によって作り出された種々の装置は
本発明の要旨を実施したものであり、さらに本発明の要
旨と範囲に含まれることが理解されるであろう。
【0103】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。尚、特許請求の範囲に記載した参
照番号は発明の容易なる理解のためで、その技術的範囲
を制限するよう解釈されるべきではない。
【0104】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、フ
ェージングと強い干渉との両方に悩まされるシステムに
おいて、組み込まれたダイバーシチを有するコード化変
調とソフト識別デコーディングとの連携により、以前に
達成されないほど強い干渉を検出可能であることが発見
された。特に、ダイバーシチ・コード化変調は、フェー
ジングに対する防護となる。さらに都合の良いことに、
この干渉検出技術により必要な干渉抵抗力がもたらされ
、これによりコード自体の限界を克服する。よって本発
明は強い干渉が期待される環境において特に有効である
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明の実施例である送信装置のブロ
ック図、(B)は本発明の実施例である受信装置のブロ
ック図である。
【図2】本発明による、コード化データ信号点をインタ
ーリーブし、これらを干渉検出信号点に結合させる一つ
の方法を表す図である。
【図3】本発明による、コード化データ信号点をインタ
ーリーブし、これらを干渉検出信号点に結合させる第2
の方法を表す図である。
【図4】図1の(A)の送信装置により実行される逐次
的な周波数ホッピングを表す図である。
【図5】図1の(A)の送信装置により送信される信号
点へのフェージングと干渉の影響を示す図である。
【図6】述語と概念の説明を援助するチャートである。
【図7】本発明を実行するために使用され得る変調コー
ドの基底を形成する4−PSK信号配座を表す図である
【図8】上記コードを示した図表である。
【図9】上記コードを示した図表である。
【図10】上記コードを示した図表である。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  入力データストリームに対して反応し
    、組み込み(ビルトイン)ダイバーシチを有するコード
    から生成されるとともに前記入力データを表現する一連
    のコード化変調信号点を生成する生成手段(13、16
    )と、少なくとも前記ダイバーシチを与える生成された
    信号点をそれぞれ異なる周波数を用いて受信装置に送信
    する送信手段(19、21)と、前記受信装置により受
    信された信号点の中の強い干渉を被った可能性の高いも
    のを検出する検出手段(56)と、送信コード化変調信
    号点の値に関して前記の信号点のいくつかの受信値から
    独立して識別を行うためにソフト識別デコーディングを
    実行する実行手段(61)と、を有することを特徴とす
    るデータ通信システム。
  2. 【請求項2】  前記送信手段は、前記強い干渉により
    受信信号に特定の性質が生ずるような方法で生成された
    信号点を送信するために用いられ、さらに前記検出手段
    は、前記特定の性質を検出するために用いられることを
    特徴とする請求項1記載のシステム。
  3. 【請求項3】  前記送信手段は、前記コード化変調の
    信号点とともに複数の所定の干渉検出信号点を送信する
    送信手段(19)を有することを特徴とする請求項1記
    載のシステム。
  4. 【請求項4】  前記検出手段は、受信された干渉検出
    の信号点の誤り率の関数として前記強い干渉の存在を示
    す信号を生成することを特徴とする請求項3記載のシス
    テム。
  5. 【請求項5】  前記送信装置は、前記コード化変調の
    信号点の複数のブロック各々に対して、関連する複数の
    干渉検出の信号点を送信し、前記複数の干渉検出の信号
    点の各々の信号点が時間的に非連続的に送信されること
    を特徴とする請求項1記載のシステム。
  6. 【請求項6】  前記コード化変調の信号点の各ブロッ
    クとこのブロックに関連する複数の干渉検出信号点とが
    、前記周波数の特定の一つを通じて送信されることを特
    徴とする請求項5記載のシステム。
  7. 【請求項7】  前記検出手段は、前記コード化変調の
    信号点の各ブロック内での前記強い干渉の存在を前記ブ
    ロックに関連する受信干渉検出の信号点の誤り率の関数
    として示す信号を生成する生成手段を有することを特徴
    とする請求項6記載のシステム。
  8. 【請求項8】  入力データストリームを表わすコード
    化変調の信号点の列を生成し、前記コード化変調の信号
    点が組み込みダイバーシチを有するコードから生成され
    る生成ステップと、生成された信号点を受信装置に送信
    し、少なくとも前記ダイバーシチを与える生成された信
    号点がそれぞれ異なる周波数を用いて送信される送信ス
    テップと、前記受信装置によって受信された信号点の中
    の強い干渉を被った可能性の高いいくつかを検出する検
    出ステップと、送信コード化変調の信号点の値に関して
    前記の信号点のいくつかの受信値から独立して識別を行
    うためにソフト識別デコーディングを実行する実行ステ
    ップと、を有することを特徴とするデータ通信方法。
  9. 【請求項9】  前記送信ステップにおいて、生成され
    た信号点は前記強い干渉により受信信号に特定の性質が
    生じるような方法で送信され、さらに前記検出ステップ
    は前記特定の性質を検出するステップを有することを特
    徴とする請求項9記載の方法。
  10. 【請求項10】  前記送信ステップは、前記コード化
    変調の信号点とともに複数の所定の干渉検出の信号点を
    送信するステップを有することを特徴とする請求項8記
    載の方法。
  11. 【請求項11】  前記検出ステップは、受信干渉検出
    の信号点の誤り率の関数として前記強い干渉の存在を示
    す信号を生成するステップを有することを特徴とする請
    求項10記載の方法。
  12. 【請求項12】  前記送信ステップにおいて、前記コ
    ード化変調の信号点の複数のブロック各々に対して、関
    連する複数の干渉検出の信号点が送信され、前記複数の
    干渉検出の信号点の各々の信号点が時間的に非連続的に
    送信されることを特徴とする請求項8記載の方法。
  13. 【請求項13】  コード化変調信号の前記各ブロック
    とこのブロックに関連する複数の干渉検出信号点とが、
    前記周波数の特定の一つを通じて送信されることを特徴
    とする請求項12記載の方法。
  14. 【請求項14】  前記検出ステップにおいて、コード
    化変調の信号点の各前記ブロック内の前記強い干渉の存
    在を示す信号が、これに関連する受信干渉検出の信号点
    の誤り率の関数として生成されることを特徴とする請求
    項13記載の方法。
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