JPH06502978A - 被送信データ・メッセージの拡張エラー修正 - Google Patents

被送信データ・メッセージの拡張エラー修正

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JPH06502978A
JPH06502978A JP5506014A JP50601493A JPH06502978A JP H06502978 A JPH06502978 A JP H06502978A JP 5506014 A JP5506014 A JP 5506014A JP 50601493 A JP50601493 A JP 50601493A JP H06502978 A JPH06502978 A JP H06502978A
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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】 被送信データ・メツセージの拡張エラー修正背景技術 本発明は、一般に、通信分野に関する。さらに詳しくは、無線周波数チャンネル 上で送信される可聴下データ・ワード(subaudible data wo rd)のエラー修正に関する。
発明の分野 セルラ無線電話システムで動作するとき、データ・メツセージは無線電話と基地 局との間で連続的に送信される。
これらのメツセージには、無線電話トランシーバに対して、送信電力レベルの変 更、チャンネル割当の変更、呼の解放。
または他の同様の要求を行う命令が含まれる。これらのデータ・メツセージには 、順方向および逆方向音声チャンネル上で送られるものがある。可聴下データを 用いるシステムにおいては、メツセージはデータの連続したストリーム内に挾み 込まれる。本発明の被譲渡人に譲渡された米国特許第4,984,290号(L evine他)は、このようなシステムの一例である。狭帯域高度移動サービス (NAMPS :Narrowband Advanced Mobile 5 ervice) もまた、このようなシステムの一例であり、本発明の被譲渡人 により発行されるMotorola NAMPS Air Interface Specificacion Revision D (モトローラNAMPS 空間インターフェース仕様り版)に詳しく説明される。この仕様のセクション2 .7.2.2および3.7.2.2では、順方向および逆方向音声チャンネルの より詳細な説明を行っている。
狭い順方向音声チャンネル(基地から無線電話へ)で用いられるデータ・メツセ ージ・フォーマットは、5の間隔で毎秒100ビツトで送られる(40.28) エラー修正BCHコード・マンチェスタ変調データ・メツセージ(error  correcting Bose−Chaudhuri−Hocquenghe mcoded Manchester modulated data mes sage)に符号化された28ビツトの内容で構成される。BCHコードにより 、2ビツト・エラーの修正が可能になり、これは標準の(63,51)BCHコ ードの短縮版である。(40゜28)BCHの2ビツト・エラー修正を行うこと のできる全体解読は、ガロア拡大体(Galois field)演算を用しす る計算を必要とするBerlekampにより定義されるような複雑な解読アル ゴリズムを利用することを必要とする。5.Linおよびり、 Co5tell o Jr、は、Error Control Coding141−183.  (1983)で、BCH解読についてより詳細に述べている。これよりはるかに 実用的で、複雑でない解読器は、エラー9トラツプ解読器(error tra pping decoder)で、これを用いると1ビツト・エラーの修正が可 能になる。
ここでは、1ビツト・エラー・トラップ装置(single biterror  trapper)をBCH解読器として用いることを前提とする。
順方向音声チャンネル・メソセージは、非ゼロ復帰(NRZ : non−’r eturn to zero)変調を用いて毎秒200ビツトで送られる30ビ ツト・ワード同期パターンが1回送信された後に送信される。同期パターン内に は4個のエラーが許される。ビット同期は、連続して送信される毎秒200ビツ トの7個の24ビツトのデジタル監視音声トーン(D S A T : Dig ital 5upervisory Audio Tone)シーケンスのうち の1つを受信し、それに同期を維持することにより行われる。(48,36)B CHコード・マンチェスタ変調データ・メツセージは、狭い逆方向音声チャンネ ル(無線電話から基地へ)上で用いられる。
逆方向音声チャンネル・メツセージも同様に、30ビツト・ワード同期パターン の1回の送信の後に送信される。
逆方向音声チャンネル上のビット同期は、順方向音声チャンネルの場合と同様の DSATシーケンスにより行われる。
典型的なセルラ・システムで用いられるように複数回反復することはせずに、自 動反復リクエスト手順(ARQ:automatic repeat requ est procedure)がフェーディング保護のために行われる。BCH コードで修正可能な可聴下データ・メソセージが受信されると、受信ユニットに より送信ユニットに対して肯定応答(acknowledgement)が送ら れる。肯定応答が送信ユニットにより受信されない場合は、メツセージは合計3 回送信することができる。
無線電話が低信号レベルの多重経路またはレイリー・フェーディング環境(mu lti−path Or Rayleigh fadingenvironme nt)にあるときは、データ・メンセージ(二は、それが受信されたときに修正 不能なエラーが含まれていることがある。BCHコードで修正不能なエラーのあ るメツセージが3回受信された場合は、そのメツセージは無視されて、肯定応答 は送られない。その結果、これらのBCHコードで修正不能なエラーを修正して 、それにより可聴下データ通信に関してメツセージの誤り率を小さくする必要性 が生まれる。
発明の概要 本発明の方法は、複数回送信されたデータ・メツセージのエラー修正を行う。本 方法は、少なくとも2回データ・メツセージを受信する段階と、受信された第1 および第2ワードを論理的に合成してエラー指示ワードを形成する段階と、エラ ー指示ワードに応答して第1または第2ワードの少なくともlビットを補足する ことにより第1または第2被受信ワードの解読を行う段階とによって構成される 。
図面の簡単な説明 第1図は、本発明の方法の流れ図である。
第2図は、従来技術の自動反復リクエスト手順と、本発明の方法を用いたエラー 修正との静止ビット誤り率を比較したグラフである。
第3図は、従来技術のエラー修正によりエラー修正された信号のRF信号レベル と、本発明の方法によりエラー修正された信号のRF信号レベルを比較したグラ フである。
第4図は、2つのメソセージと本発明の方法により得られたエラー指示ワードの 例である。
好適な実施例の詳細説明 本発明の拡張エラー修正(E E C: extended errorcor rection)方法は、可聴下データ通信に関してメツセージの誤り率を下げ る。本方法は、メツセージ内のエラー数を1つのエラーまで減らして、それによ りBCHエラー・トラップ解読器エラー修正が最後のエラーを修正できるように する。
本発明の方法を図示するために、NAMP SシステムのBCHエラー修正を例 として用いる。しかしこの方法は、少なくとも2回メソセージを送信して、順方 向エラー修正法を用いる任意の状況で用いることができる。順方向エラー修正法 は、検出されたエラーを自動的に修正するエラー修正コードを採用している。S 、Linおよびり、 Cos +ell。
Jr、は、Error Control Coding、 +2−14 (+9 83)で順方向エラー修正に関してより詳細に述べている。
本発明の方法が、第1図の流れ図に示される。この方法は、BCHエラー修正に よりエラー修正することのできなかったメツセージが少なくとも2回受信された 後で、ARQメツセージに適用することができる。本発明のエラー修正方法は、 不適切な同期のために送信中にメツセージの1つが失われた場合にも、指定され た3個のARQメツセージのうちの2個のメツセージをエラー修正することがで きる。
この過程は、2つの被受信メッセージーー以下メツセージA、Bと呼ぶ−−を排 他的論理和演算(XOR:exclusive ORing)により消去ビット  (erasure bit)位置を生成すること(101)で始まる。XOR 演算により、AまたはBメツセージのいずれかでエラーの位置を示す各位置内の 論理1を含むエラー指示ワードが生成される。
両メソセージ内のエラー数により、本発明のエラー修正法のどの部分が用いられ るかが決まる。エラー指示ワードが、2つのメツセージ内に合わせて2個または 4個のエラーがあることを示す場合(102)は、3個または5個のエラーが見 つかった場合(to3)とは異なるエラー修正が実行される。
XOR演算は、両メツセージ内の同じ位置にあるエラーに関してはエラー指示ワ ード内に消去ビットを発生しない。
この場合は、メツセージには偽解読(false decoding)を行う可 能性のある隠れたエラー(invisible error)が含まれている。
この偽解読に関しては、後でより詳細に説明する。
2個または4個のエラーが見つかった場合(102)は、メツセージAの第1消 去ビツトが補足される(104)。
このビットの位置は、エラー指示ワードの最初の論理1の位置により示される。
好適な実施例においては、第1消去ビツトは左側から始まる。別の実施例では、 第1消去を任意の位置で用いることができる。第4図は、エラー指示ワードの最 初の論理1の位置(402)により示されるメソセージAの第1消去ビツト(4 01)の位置を示す。
メツセージAにはもともと、少なくとも2個のエラーが含まれていたか、あるい はBCHエラー修正ルーチンによりエラー修正が完了している。第1消去が補足 された後、補足されたビットがメツセージAのエラーである場合は、メツセージ Aには現在多くても1個のエラーが含まれる。
この修正済みのメツセージを、今度はBCHエラー修正ルーチンでエラー修正す ることができる。これでメツセージAが解読される(104)。
メツセージAで解読が成功した場合(105)は、メツセージBの第1消去が補 足され(106)、BCHエラー修正が実行されて、修正されたメツセージが解 読される。
メツセージBの解読が成功しなかった場合(lo7)は、メツセージAが正しい メツセージとして用いられる(109)。両方のメツセージの解読が成功した場 合(108’)は、2つの異なるメツセージが生成されて1つは偽解読をされる 。これは、アルゴリズムによりエラー修正解読器を誤らせるエラーが発生したた めである。そのため解読が2回とも成功することは、1つのメツセージが正しく 解読できなかった場合にのみ起こりうる。この場合、修正済みのエラーが1つあ るメツセージが用いられるか、あるいは、いずれのメツセージにも1つの修正済 みのエラーがない場合は、両方のメツセージが廃棄される。
メツセージAの解読が成功しなかった場合(105)は、メツセージBの第1消 去が補足され、解読が試みられる(110)。メソセージBの解読が成功すると (111)、メツセージBが用いられる(112)。メツセージBの解読が成功 しない場合は(111)、両方のメツセージが廃棄される (140)。
エラー指示ワード内に発見された消去数が3または5の場合(103)は、別の 方法が実行される。エラー指示ワード内の位置により示されるメツセージA内の 第1対の消去ビットが補足される(113)。次に修正済みのメツセージAを解 読する試みがなされる。メツセージAの解読が成功すると(114)、メツセー ジB内の同じビット対の位置が補足され、修正されたメツセージBを解読する試 みがなされる(115)。
メツセージBの解読も成功した場合(116)は、ビット対補足により2つの異 なるメツセージが生成され、1つは偽解読されている。この場合、両方のメツセ ージが廃棄される(117)。メツセージBの解読が成功していない場合(11 6)は、すでに解読が成功しているメツセージAが用いられる(118)。
メツセージAの解読が成功しなかった場合(114)は、メツセージAで補足さ れたものと同じ消去ビット対がメツセージB内で補足される(119)。ここで 修正されたメツセージBを解読しようとする試みがなされる。メツセージBの解 読に成功する(120)と、メツセージBが用いられる(121)。
メツセージBの解読が成功しなかった(120)ということは、メツセージA、 B間に2つのエラーが分割されていることを示す。そのため、本発明の方法は始 めの2つの消去においてのみ進められる必要がある。
このためには、本方法ではメツセージAの最初の消去ビットを補足し、メツセー ジAを解読する試みがもう一度なされる(122)。解読動作が成功した場合( 123)は、メツセージBでも同じ消去ビット位置が補足され、解読が試みられ る(124)。メソセージBの解読も成功した場合(125)は、1つのメツセ ージが偽解読されているので、両方が無視される(126)。これにより、隠れ たエラーがないとき消去の数が5であるか、あるいは隠れたエラーが1つあると きに消去の数が3である場合の、メツセージの偽解読を防ぐ。メツセージBの解 読が成功しなかった場合(125)は、メソセージAのエラー修正が成功してお り、解読されたメツセージAが用いられる(127)。
メツセージAで解読が成功しなかった場合(123)は、メツセージBの同じ消 去ビット位置が補足され、解読動作が実行される(128)。メツセージBの解 読が成功すると(129)、メツセージBのエラー修正が成功してこれが用いら れる(130)。
メツセージBの解読が成功しなかった場合(129)は、メツセージAの第2消 去ビツトが補足され、再度解読が試みられる(131)。メツセージAの解読が 成功する(132)と、メツセージB内でメツセージAと同じ消去ビットが補足 され、修正されたメツセージBに関して再度解読が試みられる(133)。メツ セージBの解読が成功する(137)と、ビット対補足により2つの異なるメツ セージが生成されたことになり、1つは偽解読されている。この場合は、両方の メツセージが廃棄される(138)。メンセージBの解読が成功しなかった場合 (137)は、メソセージAのエラー修正が成功しており、メツセージAが用い られる(139)。
メツセージAの解読が成功しなかった場合(132)は、メソセージBの第2消 去ビツトが補足され、メツセージB上で解読動作が実行される(134)。メツ セージBの解読が成功した場合(135)は、メツセージBのエラー修正は成功 しており、このメツセージが用いられる(136)。
メツセージBの解読が成功しなかった場合(135)は、メツセージAもメソセ ージBもエラー修正は成功しておらず、両方のメツセージが無視される(141 )。
最悪の場合、本発明では修正を確実にするために7回の解読が必要になる。この 方法なしには、すべての消去の組合せを解読するためには少なくとも30回の解 読が必要になる。
線形コードに関して′、コード・メソセージと同じエラー・パターンは、送信さ れたコード・メツセージを別のコード・メツセージにマツピングする。これを偽 解読と呼ぶ。lビット・エラー修正が適用される場合、エラー・パターンは偽を 起こす可能性のあるコード・メツセージ・ビットのうち1つを除きすべてをカバ ーしなければならない。そのため、偽解読の確率は、本発明のEEC過程により 生成されるエラー・パターンの確率に依存する。(40,28)BCHコードに 関しては、最も重要なコード・パターンは、重み=5のコード・ワードである。
幸いなことに、可能性のある658.008個の重み=5の組合せのうち134 コード・ワードしか存在しない。
偽解読の判定は、同じビット位置に起こる2つの被受信メツセージ内のエラーの 存在によりさらに複雑になる。XOR演算のおかげで、本発明の方法ではこのよ うなエラーはない。隠れたエラーによる偽解読の確率は、以下の計算で決定され る。計算のために、4個の消去と1個の隠れたエラーがあるものとする。
EEC過程では、メツセージBのエラー数を4まで増やして、1個の隠れたエラ ーを含むようにすることもできる。
これは、以下のように図示される: メッセージA : bbbebebbbbbbbbbbbeb、、、bメツセー ジB : bbbgbbbbebbebbbbbeb、、、b消去: 0001 0100100100000i0.、.0ただしbは、受信された正しいビット 。
eは、受信されたエラー・ビット。
gは、過程で生成されたビット・エラー。
1は、隠れたピント・エラー。
これが起こる確率は、隠れたエラーが起こる確率と、4つのエラーにより1回の 不正確な解読が起こる確率とを合わせたものと等しい。これを以下の式に示す: P偽[e=4.i=l] = P[1=xl x P[不正確な解読I各メツセ ージA、Bに少なくとも2個のエラーがあることがわかっているとすると、隠れ たエラーの発生する確率は各メツセージの残りの38ビツトに別のエラーがあり 、メツセージAのこのエラーがメンセージBの3つのエラーのうちの1つと重複 する確率である。同メツセージの38ビツトのうちの1ビツトに別のエラーが起 こる確率は、以下の式で表される: P[別のエラー1 =p(1−p)”xp(1−p)” = p2(1−p)” ただし、pはビット・エラーの確率である。隠れたエラーの確率は、以下の式で 表される: P[i冨1] = (373g)P[別のエラーJ = 7.9E −2p”( 1−p)’“ 4ビツト・エラー・パターンに不正確な解読が起こる確率は、4つの無作潟なエ ラーが重み=5のコード・ワードと重複する確率である。重み=5の(40,2 8)BCHコード・ワードは134個ある。
P[不正確な解読] = (1347658,00B) X 5 = 1.OE  −3それゆえ、偽解読の確率は、以下の通りになる:P偽[n=4.i=1]  = P[i=l] x P[不正確な解読]P偽[n−4,i=1] = 7 .9E −5(p2(+−p)74)p = 0.01のとき: P偽[n=4.i=I] = 3.76E −9これらの計算により、隠れたエ ラーにより偽解読が起こる確率はきわめて小さいことがわかる。
BCH解読器がもっと大きなエラー修正機能−を持つ場合は、本発明の方法をよ り大きな数のエラーを解読するように拡張することもできる。言い換えれば、こ の方法はBCH解読器のエラー修正能力を越えてエラー修正機能をいつでも拡張 することができる。必要に応じて、第2メソセージが受信された後、第3メツセ ージを待つ間に本発明のEEC過程を用いることができる。
本発明の方法を用いることの利点が第2図および第3図のグラフに示される。第 2図のグラフは、NAMPS標準ARQを用いる無線電話の静止ビット誤り率と 、本発明の方法によるエラー修正を用いる無線電話のNAMP S誤り率との比 較を示す。上の曲線は、2個のメツセージの後のメツセージのエラー確率を示す 。次の曲線は、2個のメツセージの後で、本発明のEEC過程を用いた場合のメ ツセージ・エラー確率を示す。下の曲線は、3個のメツセージの後のメツセージ のエラー確率を示す。
第2図は、2個のメツセージを受信して、本発明のEEC過程による後処理を行 った後のメツセージ・エラー確率が、3個のメツセージが受信されている標準N AMPSARQの性能に近づいていることを示す。第3メツセージを待たずに第 2メツセージの後にEEC過程を用いることにより、メツセージのエラー修正を 行い送信ユニットに肯定応答を送るために必要な時間が短縮される。
第3図のグラフは、本発明のEEC過程と標準のN A MPS ARQをRF 信号レベルの関数として比較したものである。いずれの図も相対性能のみを示し 、静止状態を前提とするために、フェーディングRFチャンネルに対する実際の 性能ゲインを示してはいない。
まとめると、データ・メツセージのエラー修正方法が示された。上記の説明では BCHコードが用いられているが、本発明の方法は符号化の種類でなくビットに より動作するので、任意の順方向エラー修正法を眉いて任意の2つのメツセージ において用いることができる。本発明のこのエラー修正方法は、順方向エラー修 正ルーチンにより実行されるエラー修正を拡張する。本発明のエラー修正方法を 用いることにより、メツセージの誤り率は大きく改善される。
1011000101 送信されたときのメツセージ第4図 第2図 静止ビット誤り率 第3図 RF信号レベル

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.ARQシステム内で少なくとも2回送信されたデータ・メッセージをエラー 修正する方法であって:エラーの数を、1回の順方向エラー修正過程で修正する ことのできる数に減らす段階;および 前記の順方向エラー修正過程を用いて、データ・メッセージのエラー修正を行う 段階; によって構成されることを特徴とするデータ・メッセージのエラー修正を行う方 法。
  2. 2.複数回送信された、複数ビットによって構成されるデータ・メッセージのエ ラー修正を行う方法であって:前記データ・メッセージを少なくとも第1回目と 第2回目とで受信する段階; 前記データ・メッセージの前記の第1および第2受信を論理的に合成して、エラ ー表示ワードを形成する段階;前記エラー表示ワードに応答して、前記第1また は前記第2受信のうちの少なくとも1ビットを補足して、被修正メッセージを形 成する段階;および 前記被修正メッセージを解読する段階;によって構成されることを特徴とするデ ータ・メッセージのエラー修正を行う方法。
  3. 3.前記データ・メッセージがBCH符号化されている請求項2記載の方法。
  4. 4.前記の論理的に合成する段階が、XOR演算により実行される請求項2記載 の方法。
  5. 5.前記データ・メッセージがARQシステム内で送信される請求項2記載の方 法。
  6. 6.前記の複数回が3回である請求項2記載の方法。
  7. 7.順方向エラー修正法を用いるシステム内で、複数回送信され、複数ピットで 構成されるデータ・メッセージのエラー修正を行う方法であって: 前記データ・メッセージを少なくとも第1回目と第2回目とで受信する段階; 前記データ・メッセージの前記第1および第2受信を論理的に合成して、エラー 表示ワードを形成する段階;前記エラー表示ワードが、第1または第2所定数の エラーを示す場合に、前記第1受信の第1エラーを補足して、第1被修正メッセ ージを形成する段階;前記第1受信が前記順方向エラー修正法により修正可能な エラー数を有する場合に、前記第1被修正メッセージを解読する段階; 前記第1受信が解読不能な場合に、前記第2受信の第1エラーを補足して、第2 被修正メッセージを形成する段階;前記第2受信が前記順方向エラー修正法によ り修正可能なエラー数を有する場合に、前記第2被修正メッセージを解読する段 階; 前記エラー表示ワードが、第3または第4所定数のエラーを示す場合に、前記第 1受信のエラーの第1対を補足して、第3被修正メッセージを形成する段階;前 記第1受信が前記順方向エラー修正法により修正可能なエラー数を有する場合に 、前記第3被修正メッセージを解読する段階; 前記第1受信が解読不能な場合に、前記第2受信の第1対のエラーを補足して、 第4被修正メッセージを形成する段階; 前記第2受信が前記順方向エラー修正法により修正可能なエラー数を有する場合 に、前記第4被修正メッセージを解読する段階; 前記第1および第2受信の両方が解読できない場合に、前記第1または第2受信 のエラー・ビットを補足する段階;および 解読が成功しなかった場合に、前記第1および第2受信を廃棄する段階; によって構成されることを特徴とするデータ・メッセージのエラー修正を行う方 法。
  8. 8.前記第1および第2所定数のエラーが2および4個のエラーである請求項7 記載の方法。
  9. 9.前記第3および第4所定数のエラーが3および5個のエラーである請求項7 記載の方法。
  10. 10.無線電話信号を受信する受信手段;無線電話信号を送信する送信手段;お よび前記無線電話を制御する処理手段であって、前記処理手段は複数回送信され た、複数ビットで構成されるデータ・メッセージのエラー修正を行うためのエラ ー修正方法を用いる処理手段であって、前記方法が: 前記データ・メッセージを少なくとも第1回目と第2回目とで受信する段階; 前記データ・メッセージの前記第1および第2受信を論理的に合成して、エラー 表示ワードを形成する段階;前記エラー表示ワードに応答して、前記第1または 前記第2受信のうちの少なくとも1ビットを補足して、被修正メッセージを形成 する段階;および 前記被修正メッセージを解読する段階;によって構成されることを特徴とする方 法を用いる処理手段; によって構成されることを特徴とする無線電話。
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