JPH06252879A

JPH06252879A - Ｍ−アレイ符号分割多元接続変復調装置

Info

Publication number: JPH06252879A
Application number: JP5033543A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kato; 俊雄加藤; Takuro Sato; 拓朗佐藤; Manabu Kawabe; 学川邉; Akiyoshi Kawahashi; 明世志川橋; Atsushi Fukazawa; 敦司深澤
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1993-02-23
Filing date: 1993-02-23
Publication date: 1994-09-09

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｍーアレイ符号分割多元接続変復調装置に
おけるビット誤り率を低減する。【構成】送信側で誤り訂正符号器を直交符号符号化部
１３と畳込み符号化器１１を組合わせることによって、
受信側でトレリス線図を使用できる構成とする。受信側
では乗算部４４においてＰＮ符号を受信波にかけること
によって逆拡散して拡散信号を直接ビタビ復号器４７に
入力することによって直交符号で距離計算を行い、送信
側でシンボルおきにインターリーブを行うことによって
トレリス線図を構成でき、かつ耐フェージングを行うこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｍ−アレイ（Ｍ−ａｒ
ｙ）符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信、特にパーソナ
ル通信システム（ＰＣＳ）及びディジタルセルラのよう
な移動通信におけるＭーアレイＣＤＭＡ通信に用いるＭ
−アレイ符号分割多元接続変復調装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ＭーアレイＣＤＭＡ通信における変復
調装置は、例えば次記文献に示されている。文献： A.G.Burr and T.C. Tozer "CODED mCSK PERFORM
ANCE IN CDMA SYSTEMS",IEEE ISSSTA'92, pp.163-166,
November 29-December 2, 1992. この文献の装置では、まず送信データを誤り訂正符号で
符号化する。符号化されたデータはある複数ビットずつ
まとめて直交変換によってｎビットの直交符号を出力す
る。このｎビットの直交符号に対して通話者特有の拡散
コードを乗じてスペクトルをさらに拡散する。拡散され
た信号は、無線機によって高周波信号に変換されてアン
テナから送信される。複数の送信局は同一の周波数を用
い、使用する拡散コードが異なっている。復調装置で
は、アンテナからの受信信号は、高周波からベースバン
ド信号に変換され、送信局と同期した拡散コードを乗
じ、各直交符号の相関器で送信直交符号を推定する。こ
のときの最大相関値を持つ直交符号を受信直交符号とし
て誤り訂正復号器へ入力し復調信号を取り出す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の装置におい
て、直交符号を相関検波を行い最大相関値を持つ直交符
号を送信符号として相関値を軟判定誤り訂正復号器で復
号する場合、同時通話者（多重度）が増えるにつれて相
関検波で正しい直交符号を推定できなくなり、軟判定誤
り訂正復号器の訂正能力をこえるため受信データに誤り
が発生するという問題があった。従って、本発明の目的
は、同時通話者が多くなっても受信データの誤りを低減
できる送信機を構成し、受信側で直交符号と畳込み符号
を同一のトレリス線図で復調することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、送信側に、ｋ
ビット入力ｇビット出力（ｋ及びｇは整数）の畳み込み
符号化手段であってｑブロック（ｑは整数）毎にシンボ
ル（１シンボル＝ｇ×ｑビット）にまとめて出力する畳
み込み符号化手段と、シンボル単位でインタリーブする
とともに各シンボルをそのデータに一意に対応した直交
符号に変換して出力するインターリーブ・直交符号化手
段と、直交符号の各ビットをスペクトル拡散する拡散手
段とを有する。また、受信側に、スペクトル逆拡散する
逆拡散手段と、直交符合に従ってシンボルの時系列順序
を元に戻すデインターリーブ手段と、その出力を入力と
して予め用意しておいたトレリス線図に従った直交符号
との内積距離やユークリッド距離などの距離を計算する
ことにより最尤パスを推定して復調する誤り訂正復号手
段とを有する。

【０００５】

【作用】本発明の作用を、図２〜４を用いて、説明す
る。図２は、本発明で用いることができる畳込み符号器
のブロック図であり、２１と２２はそれぞれシフトレジ
スタ、２３〜２５はそれぞれモード２の加算器、Ｉ(u)
（ただしuは符号化時刻）は送信データ（通報情報）、
ｇ1(u) とｇ2(u) はそれぞれ生成符号である。ここで示
した畳込み符号器は、説明を簡単にするために、入力ビ
ットｋ＝１、出力ビットｇ＝２、シンボルブロック長ｑ
＝２、且つ拘束長Ｋ＝３の畳込み符号器を示していて、
各符号化単位時間毎に、１ビットの送信データＩ(u) に
対して２ビットの出力符号ｇ1(u) 、ｇ2(u) を生成し、
２符号化単位時間（１シンボルブロック長）毎にシンボ
ルとしてブロック化し出力する。例えば、送信データＩ
(u1)に対して出力符号ｇ1(u1)、ｇ2(u1)を、送信データ
Ｉ(u2)に対して出力符号ｇ1(u2)、ｇ2(u2)を生成し、出
力シンボルＳＹ(t1)として４ビットｇ1(u1)、ｇ2(u1)、
ｇ1(u2)、ｇ2(u2)をブロック化して出力し、また送信デ
ータＩ(u3)、Ｉ(u4)にに対してｇ1(u3)、ｇ2(u3)、ｇ1
(u4)、ｇ2(u4)からなる４ビットの出力シンボルＳＹ(t
2)を出力する。

【０００６】図３は、本発明で用いることができる直交
符号器のブロック図であり、３１はウオルシュテーブ
ル、３２はテーブル選択部、ＳＹ(t) は入力シンボル、
Ｗ(t)は出力直交符号である。ここで示した直交符号器
は、１６個（１６値）のウオルシュ直交符号Ｗm （但し
ｍ＝０〜１５）を持つウオルシュ（Walsh）直交符号器
であり、ウオルシュテーブル３１及びテーブル選択部３
２によって、各入力シンボルＳＹ(t) に対して、その４
ビットのデータ（２の４乗のパターン）で一意に決まる
１つのウオルシュ直交符号Ｗm を対応させて直交符号Ｗ
(t) を出力する。

【０００７】今、畳込み符号器の２つのレジスタ２１、
２２の初期値が”００”とし、入力が（０、１）の場
合、それに対応した畳込み符号器の出力は（０、０、
１、１）となり、これに対し、直交符号器は（０１１０
０１１００１１００１１０）なる１６ビットのウオルシ
ュ直交符号Ｗ3 を出力する。本発明では、このような直
交符号Ｗ(t) の１６ビットの１ビットずつに対して通話
者固有のＰＮコードをｐビットずつ乗じ、無線機を通し
て送信する。

【０００８】従って畳込み符号とウオルシュ直交符号を
組み合わせた場合のトレリス線図は図４のように表現で
きる。このトレリス線図のＳ01の添え字は符号器のシフ
トレジスタの状態をシフトレジスタ２、シフトレジスタ
１の順に現していて、換言すれば、畳込み符号器の入力
データの連続する２ビットの状態を現わしている。この
符号器の場合シフトレジスタの状態は全部で４つあるの
でＳ00、Ｓ01、Ｓ10、Ｓ11となる。また時刻ｔ1 から時
刻ｔ3 の状態遷移のうち例えば００／Ｗ0は誤り訂正の
入力信号が（０、０）でウオルシュ直交符号の出力がＷ
0であることを現している。図４は、入力ビットｋ＝
１、出力ビットｇ＝２、シンボルブロック長ｑ＝４、拘
束長＝３の場合であるが、一般的畳込み符号と一般的直
交符号を組み合わせた場合のトレリス線図においては、
遅延記憶の状態（シフトレジスタの状態）は、拘束長Ｋ
で決定され、状態の総数は２の（Ｋ−１）乗の個数とな
る。また、トレリス線図における、ある遅延記憶の状態
からのパスの総数は、シンボルブロック長ｑで決定さ
れ、２のｑ乗の個数となる。

【０００９】次に受信側では、ベースバンドの各受信ウ
オルシュ直交符号ＰＷ（１シンボル）の例えば１６＊ｐ
ビットに対して自局特有のＰＮコードを送信側と同一周
期でかける。このことを逆拡散と呼び、逆拡散された受
信ウオルシュ直交符号ＰＷ毎に誤り訂正復号手段へ入力
する。誤り訂正復号手段では、予め用意しておいたトレ
リス線図に従って、受信ウオルシュ直交符号ＰＷとウオ
ルシュ符号m との、距離を計算することにより最尤パス
を推定して復調する。例えば、式（１）で示すように、
予め用意しておいたトレリス線図に従って、受信ウオル
シュ直交符号ＰＷとウオルシュ符号m との内積Ｃを計算
し、各時刻における各状態での内積値の合計を計算し、
最大のトレリスパスを選択することによって最尤である
受信データ系列を推定する。Ｃ＝＜Ｗm 、ＰＷ＞（１）また、最尤パスの決定において、ユークリッド距離を用
いいる場合は、最小のパスを選択して受信データ系列を
推定する。なお、図４のトレリス線図においては、遅延
記憶の状態のは４個であり、各状態に合流するパスは４
個あり、また各状態と各パスでウオルシュ符号Ｗm は特
定されるので、各時刻毎において式（１）の内積距離計
算は１６回行うことになる。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明の送信機の一実施例を示すブ
ロック図であり、１１は畳込み符号化器、１２はシンボ
ルインターリーブ部、１３は直交符号化部、１４は乗算
部、１５は拡散符号発生器、１６は無線機、１７はアン
テナである。図１において、畳込み符号器１１は、式
（２）の生成多項式をもつ符号化率１／３のものを使用
しており、送信データＩの１ビットに対して３ビットｇ
1 、ｇ2 、ｇ3を生成する。

【００１１】

【数１】

【００１２】また、畳込み符号器１１は、送信データの
２ビットに対応したブロック毎にシンボルとしてにブロ
ック化して出力する。例えば、送信データＩ(u1)に対し
て出力符号ｇ1(u1)、ｇ2(u1)、ｇ3(u1)を、送信データ
Ｉ(u2)に対して出力符号ｇ1(u2)、ｇ2(u2)、ｇ3(u2)を
生成し、シンボルＳＹ(t1)として６ビットｇ1(u1)、ｇ2
(u1)、ｇ3(u1)、ｇ1(u2)、ｇ2(u2))、ｇ3(u2)をブロッ
ク化して出力し、また送信データＩ(u3)、Ｉ(u4)にに対
してｇ1(u3)、ｇ2(u3)、ｇ3(u3)、ｇ1(u4)、ｇ2(u4)、
ｇ3(u4)からなる６ビットのシンボルＳＹ(t2)を出力す
る。６ビットからなる各シンボルＳＹ(t) は、順次シン
ボルインターリーブ部１２へ入力されインタリーブされ
る。このシンボルインターリーブ部１２は、”表１”に
示すように８×１２のインターリーブ行列を使用してお
り、シンボルＳＹ(t) が９６シンボルＳＹ(1) 、ＳＹ
(2) 、ＳＹ(3) 、．．．、ＳＹ(95)、ＳＹ(96)になる
と、ＳＹ(1) 、ＳＹ(9) 、ＳＹ(17)、ＳＹ(2
5)、．．．、ＳＹ(89)、．．．、ＳＹ(8) 、ＳＹ(1
6)、．．．、ＳＹ(96)の順に出力し、直交符号化部１３
へ入力される。なお、ＳＹの（）の数字は、時刻ｔを
表わす。

【００１３】

【表１】

【００１４】ここでの直交符号化部１３は、６４パター
ンのウオルシュ直交符号を使用して直交符号化を行うも
のであり、インターリーブ後のシンボルＳＹ(t) 毎に、
そのシンボルに特有の６４ビットのウオルシュ直交符号
Ｗm の１つを対応させてウオルシュ直交符号Ｗ(t) を出
力し、乗算部１４へ入力する。また、拡散符号発生器１
５は、局に固有のＰＮコードを、出力のウオルシュ直交
符号Ｗ(t) の１ビット当たりの周期の４倍の速度で、出
力する。乗算部１４では、直交符号Ｗ(t) の１ビットを
４倍の速度で拡散し、１直交符号Ｗ(t) 当たり２５６ビ
ットが出力される。この拡散された２５６ビットの信号
は無線機１６で高周波に変調されアンテナ１７を通して
出力する。

【００１５】次に図５に本発明の受信機の一実施例を示
す図であり、４１は受信アンテナ、４２は無線機、４３
は乗算部、４４は拡散符号発生器部、４５はシンボルデ
インターリーブ部、４６は受信タイミング検出部、４７
は誤り訂正復号化部である。図５において、受信アンテ
ナ４１から受信された受信信号は、無線機４２でベース
バンド受信信号Ｒに変換され、乗算部４３へ入力され
る。乗算部４３では、拡散符号発生器４３で発生した所
望局の拡散符号ＰＮが入力されており、受信信号ＲにＰ
Ｎコードを乗算し、乗算結果は、２５６ビットづつ、逆
拡散後の受信ウオルシュ直交符号ＰＷ(t) として、シン
ボルデインターリーブ部４５へ入力される。また、受信
タイミング検出部４６は、フレームの最初を検出するた
めに、相関検波等でどこから受信すべきかを探し、シン
ボルデインターリーブ部４５へ受信タイミングパルスを
発生する。具体的には送信側からフレームの最初に既知
のウオルシュ直交符号が送信されてくる。この信号を相
関検波によって受信すべきフレームの最初を検出する。
このウオルシュ直交符号を検出した場合、受信タイミン
グパルスを発生する。

【００１６】シンボルデインターリーブ部４５は、送信
側と同様に図５に示したインターリーブ行列を使用して
おり、２５６ビットからなるウオルシュ直交符号ＰＷ
(t) が、送信側とは逆の順序で行列に入力され、この行
列が埋まった場合に、送信側とは逆に、シンボルが、Ｓ
Ｙ(1) 、ＳＹ(2) 、ＳＹ(3) 、．．．、ＳＹ(95)、ＳＹ
(96)の順になるように、ウオルシュ直交符号ＰＷ(t) が
出力され、誤り訂正復号器部４７に入力される。誤り訂
正復号部４７では、図４に示した如きトレリス線図に従
って、受信された２５６ビットとの各内積を計算し、各
状態での内積の和を計算する。時刻が経過すると、ある
状態にいたるパスが４つあるがこのとき最大の内積和を
持つパスを生き残りパスとして残し、それ以外のパスを
削除する。そして次の２５６ビットのウオルシュ直交符
号ＰＷ(t) を入力し次の状態にいたるパスを計算する。
この動作を繰り返し、最後に生き残ったパスを最終パス
として、パスを逆にたどって受信データを出力する。

【００１７】図６は拡散符号として疑似ランダム符号
（４２次で周期が２の４２乗−１のＭ系列）を用い、直
交符号として６４値ウオルシュ符号、畳込み符号として
拘束長８で符号化率１／３の畳込み符号を用いた場合
の、受信側での誤り率を評価した計算機シミュレーショ
ン結果を示す特性図であり、横軸は同時通話者数、縦軸
は復調後のビット誤り率、点線は従来の相関検波による
誤り率、実線は本発明による誤り率である。なお、送信
データは９次のＭ系列、雑音は他局からの干渉のみとし
た。図６のように、本発明は、従来技術と比べて、約２
倍の同時通話者をとることが可能である。

【００１８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、畳込み符号とウオルシュ直交符号を組み合わせ
てトレリス線図を作れ、さらにシンボルインターリーブ
を行うことによってトレリス線図を崩さない送信機の構
成にすることによってＭーアレイＣＤＭＡの受信側で最
尤復号を可能とした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すＣＤＭＡ送信装置のブ
ロック図

【図２】本発明で用いる畳込み符号器の一例を示すブロ
ック図

【図３】本発明の用いる直交符号器の一例を示すブロッ
ク図

【図４】本発明のトレリス線図の説明図

【図５】本発明の一実施例を示すＣＤＭＡ受信装置のブ
ロック図

【図６】本発明のシミュレーション結果を示す特性図

【符号の説明】

１１畳込み符号化器１２シンボルインターリーブ部１３直交符号化部１４乗算部１５拡散符号発生器１６無線機１７送信アンテナ２１、２２シフトレジスタ２３〜２５加算器３１ウオルシュ・テーブル３２テーブル選択部４１受信アンテナ４２無線機４３乗算部４４拡散符号発生部４５シンボルデインターリーブ部４６受信信号タイミング検出部４７誤り訂正復号化部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川橋明世志東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内 (72)発明者深澤敦司東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送信側に、符号化単位時間毎に、ｋビット（ｋは整数）の送信デー
タを畳み込み符号化してｇビット（ｇは整数）の符号を
生成し、且つ、ｑ符号化単位時間（ｑは整数）毎の生成
符号をブロック化して１シンボルとして出力する畳込み
符号化手段と、当該畳込み符号化手段の出力の時系列的順序を、シンボ
ルを単位として、予め用意しておいたインターリーブ行
列に従って変更し、且つ、各シンボル毎に、そのシンボ
ルのデータに一意に対応する予め用意しておいた直交符
号の１つを選択して出力する、インターリーブ・直交符
号化手段と、当該インターリーブ・直交符号化手段の出力直交符号の
各ビット毎に、通話者固有の拡散コードを乗算してスペ
クトル拡散する拡散手段とを備え、受信側に、ベースバンドの受信信号に、通話者固有の拡散コードを
乗算してスペクトル逆拡散する逆拡散手段と、逆拡散後の前記受信信号を、予め用意しておいた送信側
と同じインターリーブ行列に従ってシンボルを単位とし
て時系列順序を変更し、送信側の畳込み符号化手段の出
力と同じ時系列順序に戻すデインターリーブ手段と、このデインターリーブ手段の出力を入力として、予め用
意しておいたトレリス線図の最尤パスを計算して復調す
る誤り訂正復号手段とを備え、この誤り訂正復号手段は、前記デインターリーブ手段の
シンボル単位毎の出力と、時刻ｔでのトレリス線図の各
畳込み符号のシフトレジスタの状態における出力直交符
号との、距離を計算することにより最尤パスを推定して
復調するものである、ことを特徴としたＭーアレイ符号分割多元接続変復調装
置。