JPH10215189A - イレージャー及び誤り訂正を伴うブロック復号を用いた非等化ディジタル受信機 - Google Patents

イレージャー及び誤り訂正を伴うブロック復号を用いた非等化ディジタル受信機

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JPH10215189A
JPH10215189A JP9339343A JP33934397A JPH10215189A JP H10215189 A JPH10215189 A JP H10215189A JP 9339343 A JP9339343 A JP 9339343A JP 33934397 A JP33934397 A JP 33934397A JP H10215189 A JPH10215189 A JP H10215189A
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signal
digital signal
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error
erasure
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JP9339343A
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Daniel A Luthi
エー ルーシ,ダニエル
Ravi Bhaskaran
バスカラン,ラビ
Dojun Rhee
リー,ドジュン
Advait M Mogre
エム モーグレ,アドベット
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LSI Logic Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブロック復号を用いた通信システムにおい
て、受信信号中のバースト誤りの位置を復号前に検出
し、誤り検出及び訂正能力の高い復号方法及び受信装置
を提供する。 【解決手段】 ディジタル信号を受け取り、及びその
後、前記ディジタル信号を符号化されたディジタル信号
に変換する符号器、前記符号化されたディジタル信号を
受け取り、及びその後、前記符号化されたディジタル信
号を変調された信号に変換するべく接続された変調器、
前記変調された信号を受け取るべく、及び干渉がそれに
帰されるべく適合されアナログ通信路、及び、復調され
たコード記号シーケンスと、前記干渉が閾値量を超えた
時間において、前記復調されたコード記号シーケンスに
付随するイレージャー標識を与えるべく構成された復調
器を、含む通信システム。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、衛星通信路及びケ
ーブル通信路に用いられ得るディジタル通信システムの
分野に関し、及び特にデジタル等化無しのシステムにお
いて、誤り訂正符号化された信号の、改良された復号方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】誤り訂正符号化の歴史は、何らかの通信
路は、容量を越えない速度での情報伝送が、所望される
のと同程度に小さい誤り率で達成できるような、計算可
能な容量を有するということの発見から始まる。この情
報伝送は、誤り訂正符号化の使用により達成することが
できる。該発見は、集団平均に基づき、従って有用な符
号構成技術は提供しなかった。漸近的な誤り率の消失を
与えるところの明示的な符号構築の開発に、多大な努力
が費されたが、成功しなかった。次にハミングコ−ド群
が導入されたが、それらの符号は単一の誤りを訂正する
ことができるのみであった。他のブロックコ−ドが後に
開発されたが、それらは何ら一般的構築理論を伴わない
ものであった。1950年代後期には、復号化問題への確率
論的アプローチが、トリーコード(tree code) の開発を
もたらし、それらは主に畳み込みコードにより表され
た。次いで1960年頃、リードソロモンコ−ド及びより一
般的なボーズ−チャドーリーホッケンへム(Bose-Chadhu
ri-Hocquenghem) コードが、多くの複数誤り訂正コード
の大きな群を提供し、それらは今日の最も重要なブロッ
クコード群を含む。しかし、これらのコ−ドの性能は、
長いブロック長に拡張された場合に損なわれる。1960年
代後期及び1970年代初期に、トリーコードのシーケンシ
ャル復号化の代替としてビタービー符号器(Viterbi dec
oder) が導入され、それによって畳み込み符号化の実現
性が強化された。最終的に1970年代に、顕著により複雑
な復号アルゴリズムを伴うが、長いブロック長について
良いコ−ドを与えるところのジョステセン(Justesen)及
びゴッパ (Goppa)コ−ド群が導入された。
【0003】誤り制御符号化は、入力データ記号を受け
入れ、そしてそれらを、記号シーケンスにいくらかの冗
長性を与えるように処理することによって機能する。総
ての誤り制御符号は、この符号化処理が、データ記号シ
ーケンスにチェック記号を付与するという形態を取るよ
うに構成され得る。この構成によって、符号器は各時間
段階においてk個のデータ記号の入力ワードを受け取
り、及びn個の記号のコードワードを作り出し、そのう
ちのk個が入力データ記号であり、且つn−k個がチェ
ック記号である。k個の入力データ記号12と、n−k個
のチェック記号14を有するそのようなコードワード10の
例が図1に示されている。チェック記号により付加され
た冗長性は、有効(valid) なコード記号シーケンス間の
距離を増大する。2つのコードワード間の距離の共通に
用いられる尺度は、異なる記号の数(この点でそれらが
異なる)であり、ハミング距離として規定される。図2
に示すのは、ブロックコ−ド例を構成する有効なコード
ワードの組から選択されたところの2つのコードワード
16及び18である。図2に示される2つのコードワード16
と18の比較は、3 つの異なる記号位置、すなわちD3
5 、及びD7 を明らかにする。従ってコードワード16
と18の間のハミング距離は3である。任意の2つのコー
ドワ−ドシーケンス間の最短のハミング距離は、コード
の最小ハミング距離と呼ばれ、しばしばdH min と表さ
れる。ブロックコ−ドでは、各コードワードは、他のコ
ードワードと無関係なので、この距離は任意の2つのコ
ードワード間の最小ハミング距離と一致する。図2で、
コードワード16と18は最も近接した有効コードワードな
ので、このコードにおいては、dH min は3である。
【0004】コードワードが雑音の多い通信路を伝送さ
れると、それらはしばしば転訛(corrupt) される。この
転訛の発生は、典型的にはコードワードにおいて記号誤
りの形態を取る。通常、復号前にはこれらの誤りの位置
は未知であるが、ある場合には復号前に位置を決定する
ことができる。この場合には、これらの記号が復号処理
において無視されるような様式で、これらの位置をマー
クすることが有利である。これが為された場合には、誤
り値は未知であるが誤り位置は既知である特徴を有する
ところのこれらの誤りは、イレージャー(erasure) と呼
ばれることができる。コードワードが正確に復号される
環境は、以下の式で与えられる。
【0005】
【式1】nE +2ne ≦dH min −1 ここで、nE はイレージャーの数であり、ne は誤りの
数である。
【0006】上式を説明するために、コードワード18が
伝送され、及び2 つの誤りを有する転訛されたコードワ
ード20として受信されたと仮定する。受信されたコード
ワードが、総ての有効なコードワードと比較され、受信
コードワードに最も似た有効コードワードが、正しいコ
ードワードとして選択されるという、良く知られた復号
アルゴリズムを想定されたい。復号は、選択されたコー
ドワードから、単にチェック記号を除くことにより完結
される。図2で、コードワード20は、2つの記号誤りを
含む受信されたコードワードを表す。上式によれば、コ
ードワード20は不正確に復号され得、確かに、それは単
に1記号のみコードワード16と異なる。上で述べた復号
アルゴリズムによれば、不正確なコードワード16が選ば
れ、復号誤りがもたらされる。しかし、コードワード22
により示されるように、誤り位置についての知識が適用
された場合には、比較処理においてこれらの記号は無視
され、且つコードワード22は正しいコードワード18と一
致する。その結果、イレージャーを有するコードワード
22は正しく復号される。一般に、コードが判断の誤りを
犯さずに許容できるイレージャーの数は、コードが許容
できるところの消去されない誤りの数の2 倍である。誤
り訂正コードの詳細な設計及び機能については、バーナ
ード スカラー著、ディジタル通信:基本と応用、Pren
tice Hall 、Englewood Cliffs NJ 、第263 〜365 頁、
1988年に見出すことができ、それは引用することによっ
て本明細書に含まれる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】誤りとイレージャー許
容度のこの関係は良く知られているが、復号前に誤り位
置を検出する実際的なメカニズムは知られていない。上
の式は、イレージャーと誤りは、共に正しく復号する能
力を損ない、且つイレージャーを用いることによって得
られる利点は、復号器に追加の副次的情報(side inform
ation)を与えることであることを示す。イレージャーが
誤って適用された場合には、つまり誤り位置が誤って特
定された場合には、復号性能はより悪くなる。
【0008】コード設計技術は、与えられたコードの複
雑度について、伝送速度の減少とハミング距離利得との
間の得失を最適化することにまつわる。リードソロモン
コードは、非常に多く用いられている。なぜなら、この
一群のコードは、顧客が、コードの伝送速度とハミング
距離特性を、適合するように調整することができる構造
に基づくからである。さらに、これらのコードのための
効率的な復号器は、設計が容易である。しかし、長いブ
ロック長では、リードソロモンコードの性能は、効率の
損失を被る。これらのコードの有効ブロック長を拡大す
る技術は、1 つのコードワードからの記号のところどこ
ろに他のコードワードからの記号を挟み込む働きをする
インターリーバーを有するリードソロモン符号器に従う
べきものである。これを行う1 つの方法としては、コー
ドワードをメモリー行列中に列状に書き込み、そして完
成された行列を、行状に読み出す。インターリーバーの
後に、たたみ込み符号器が続き、それは記号シーケンス
に冗長性を更に付加する。受信側では、この工程が逆の
順で行われ、まずたたみ込み復号器が受信シーケンスに
適用され、次いでインターリーバー解除器が適用され、
そして最後にリードソロモンブロック復号が遂行され
る。各追加の工程は、システムの性能を顕著に高めなが
ら、システムに若干の複雑性を付加するのみである。
【0009】この構成は、通信路により起こされるコー
ド記号誤りが、ランダムに又はバースト状に起きる傾向
のある環境において、典型的に用いられる。バースト誤
りは、ランダムな、孤立した誤りではなく、むしろ局在
した一群として起こる誤りとして規定される。例えば、
衛星受信システムの場合、通信路での誤りの性質は典型
的にランダムであるが、連結された復号器が用いられた
場合には、たたみ込み復号での誤りは、バースト誤りと
なる傾向がある。たたみ込み復号器のバースト誤りを検
出する方法は、後続するブロック復号を援助する点で利
点となることが分かるであろう。ランダム雑音とは別
に、他の効果も通信信号を転訛させ得る。これらの効果
は、よりバースト的性格である( 例:受信アンテナ近傍
のマイクロ波輻射、稲妻、家庭電器雑音、等) 。デイン
ターリーバーは、与えられたコードワード内で、誤りが
分離され且つより少なく起こるように、一グループ内に
誤りを分布させるように働く。このことは、誤りの数が
リードソロモンコードの訂正能力を超えない可能性を増
大する。それにもかかわらず、バースト誤りに対するそ
れらの抵抗力を維持するのに十分高い誤り訂正能力を保
つために、中程度の長さ及び複雑性のリードソロモンコ
ードを採用することがなお必要である。
【0010】誤り訂正符号化は、データ記号に加えてチ
ェック記号の伝送を必要とするので、データ記号に使用
できる帯域幅は、チェック記号のための余地を作るため
に減じられ、あるいはチェック記号のために追加の帯域
を割り当てることができる。この第1の選択肢は、デー
タが伝送されることができる速度の減少をもたらし、第
2の選択肢は、全体の通信帯域幅を増大する。典型的に
は、これらの選択肢の内の1 つが要求されるが、製造許
容差の増大、装置劣化に対するマージンの増大、要求さ
れる信号/雑音比の減少、及び全体の誤りの確率の減少
の間のトレードオフがある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上述の問題は、バースト
誤りを検出しそしてブロック復号器にイレージャー情報
を与え、それによって、少しのみの複雑性の増大を伴っ
て、ブロック復号器の従来の訂正能力を増大する機構を
有する受信機によって、大部分解決される。1つの実施
態様において、受信機は、受信された記号シーケンス中
の誤りバーストを検出するように改変された復調器を含
む。検出されると、誤りにおける記号位置が、イレージ
ャー標識(erasure flag)の形態でマークされる。誤り訂
正復号器は、イレージャー標識により供給される追加情
報によって、2 倍まで多くの誤りを訂正できる。
【0012】本発明は、受信信号中の誤りを検出し、及
び訂正する受信機を広く企図する。該受信機は、ブロッ
ク復号器に接続された復調器を含む。該復調器は、アナ
ログ通信路からの変調された信号を受信するように接続
される整合フィルターを含む。該整合フィルターの出力
はアナログ−ディジタル変換器に操作可能に接続される
(operatively coupled) 。これら要素の組み合わせは、
雑音で転訛された記号のシーケンスを含む復調された信
号を与える。該復調器は、各記号を転訛させる雑音エネ
ルギーを決定する回路をさらに含む。該雑音エネルギー
は、平均雑音エネルギ−を決定する働きをするフィルタ
ーを通過させられる。次に閾値検出器が、該平均雑音エ
ネルギーが与えられた閾値を超えるか否かを決定するた
めに用いられ、そして該閾値が超されると、該検出器は
イレージャー標識を表明する。イレージャー標識は、
(平均化の後で)雑音閾値を超えるところの誤り信号値
を有する記号と配列させられる(aligned )。それによ
ってイレージャー標識は、復調された信号中の記号誤り
位置を特定するために働く。イレージャー標識は、復調
された信号と共にブロック復号器に送られる。該ブロッ
ク復号器は、復調された信号中の誤りを検出及び訂正
し、復号された記号シーケンスを与える。
【0013】本発明は、以下記載順に総て直列に接続さ
れるところの、符号器、変調器、アナログ通信路、及び
受信機を含む通信システムをも企図する。該符号器はデ
ィジタル信号を受け取り、符号化された信号に変換す
る。符号化された信号は、変調器によって変調され、ア
ナログ通信路を経由して受信機に伝送される。該受信機
は、コードワード中のバースト誤り位置と配列されたイ
レージャー標識を与えるところの雑音閾値検出器を有す
る。イレージャー標識が付されたコードワードは、次い
でブロック復号器の使用を通じて復号される。これによ
って、受信機は、伝送された信号を受け取り、及び伝送
された信号を実質的に元のディジタル信号に変換する。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の他の目的及び利点は以下
の詳細な説明を読むことによって及び付随する図面を参
照することによって明らかとなろう。
【0015】図面を参照すると、図3 は、改良された復
調器を採用するディジタル通信システム30の第1の実施
の態様である。ディジタル通信システム30は、符号器3
2、変調器38、アナログ通信路40、復調器42、及び復号
器36を含み、これらの総ては、記載された順に直列に結
合されている。
【0016】ディジタル通信システム30は、入力データ
を受信し、伝送し、且つ入力データを信頼性高く再構築
する。ディジタル通信システム30は、例えばリードソロ
モンブロックコードなどの誤り訂正符号を実行するため
に符号器‐復号器の対を用いる。誤り訂正符号化の使用
は記号誤りの可能性を減少し、且つそれによってシステ
ムの信頼性を高める。符号器32は、入力データ流(strea
m)を符号化する。変調器38は、符号化されたデータ流
を、アナログ通信路40を通じて伝送されることができる
変調された信号に変換する。アナログ通信路40は、変調
された信号を転訛するところの干渉を受ける。該干渉
は、典型的には付加的な雑音信号として現れる。アナロ
グ通信路40の出力端子で受け取られる信号は、雑音信号
と変調された信号との和である。復調器42は、雑音で転
訛された受信信号を受け入れ、そしてそれを検出された
データ流に変換する。検出されたデータ流は、理想的に
は符号化されたデータ流と同一であるが、雑音による転
訛のために、記号誤りを含み得る。多くの通信路の環境
においては、干渉はバ−スティ(bursty)な挙動、すなわ
ち干渉レベルの短くて強い増加、に従う。この挙動は、
検出されたデータ流の中の記号誤り群をもたらす。復調
器42は、干渉レベルの増加を検出し、イレージャー標識
シーケンスを付与して、検出されるデータ流の中の記号
誤り群を特定する。復号器36は、訂正され得る記号誤り
の数を増加させるためにイレージャー標識シーケンスを
用いて、検出されたデータ流を出力データ流に変換す
る。
【0017】符号器32は、2 つの働き、すなわち誤り訂
正符号化及びインターリーブを行う。これを達成するた
めに、本発明の好ましい符号器は、ブロック符号器44及
びインターリーバー46を含む。ブロック符号器44は、好
ましくはリード‐ソロモン符号化方式を用いて入力デー
タを符号化する。インターリーバー46は、隣接する符号
記号を採取し、それらを符号化されたデータ流中に分散
するために働く。インターリーブ解除操作は、伝送の後
に行われ、分散された記号は、復号器に入る前に、それ
らの当初(インターリーブ操作の前)の位置に再び集め
られる。これは、典型的な雑音バーストが、用いられる
コードの訂正限界を越えるような多くの、1つのコード
ワード中の記号誤りを起こすことを阻止する。
【0018】変調器38は、符号化されたデータ流をアナ
ログ通信路40が伝送可能である変調された信号に変換す
る。対せき点信号(antipodal signaling) 、直交信号(o
rthogonal signaling)、多重振幅信号(multi-amplitude
signaling) 、多重位相信号(multi-phase signaling)
、及び直角信号(quadrature signaling)を含む任意の
公知のディジタル変調技術が使用されることができる。
変調方法は、アナログ通信路40上で干渉をより受け難い
ものが選択される。
【0019】アナログ通信路40は、伝送媒体又は記憶媒
体のいずれをも含むことができ、それによって、変調さ
れた信号が空間及び/又は時間を亙って伝送され得る。
前者を達成するところの伝送媒体には、マイクロ波連
結、導波路、送電線、及び光ファイバーが含まれる。後
者を達成するところの記憶媒体には、磁性媒体、コンパ
クトディスク、及びランダムアクセスメモリーが含まれ
る。通信路の機能とは関係無く、変調された信号は、付
加雑音信号の形態の何らかの干渉を受ける。該干渉は、
復調器42の出力信号に存在するある記号位置に記号誤り
を起こし得る。このことは、本発明において誤り訂正符
号化を用いる動機である。
【0020】復調器42は、雑音で転訛された変調された
信号を復元し、イレージャー標識を伴なう検出されたデ
ータ流に変換する。検出されたデータ流は、理想的には
符号化されたデータ流と同一であるが、雑音による転訛
により、記号誤りが存在し得る。復調器42は、記号誤り
が存在する場所に対してイレージャー標識を表明するこ
とによって、記号誤りを特定する。復調器42は、整合フ
ィルター52、アナログ‐ディジタル(A/D) 変換器54、判
断素子56、及び遅延線58を含み、通信路内においてこれ
らの総ては、記載された順に直列に結合される。復調器
42は、通信路の外で結合されているところの、比較器6
0、ウインドーフィルター62、及び閾値検出器64を更に
含む。
【0021】整合フィルター52は、雑音で転訛された変
調信号をA/D 変換に備えてフィルターする。整合フィル
ター52の目的は、情報を搬送する信号の信号/雑音比を
最大にすることである。多くの標準的な文献( 例えば、
サイモン ヘイキン著、「通信システム、 第2 版」、第530
〜540 頁、1983 年、John Wiley & Sons、New York を参照
されたく、該文献は引用することによって本明細書に含
まれる) に説明されているように、この目的はフィルタ
ーの応答を未変調信号の時間反転複製であるように設計
することによって達成される。整合フィルター52の出力
信号は、A/D 変換器54によってサンプリングされ、次い
でそれは、ディジタルフィルターされた信号を与える。
雑音で転訛された変調信号からディジルフィルターされ
た信号を得るための他の方法は後述され、且つそれらの
方法も本発明の範囲に含まれる。
【0022】すなわち復調器42は、通信路内において整
合フィルター52とA/D 変換器54を含む。加えて2 つの要
素、すなわち判断素子56及び遅延線58が通信路内に置か
れる。判断素子56は、ディジタルフィルターされた信号
サンプルを受け取り、それらの各々について操作して、
最も近いコード記号を決定する。判断素子56によって与
えられたコード記号シーケンスは、遅延線58を通過する
ところの検出された記号流を形成する。遅延線58は、各
コード記号についてのイレージャー標識が決定される
迄、コード記号を緩衝記憶(buffer)する。各記号が、付
随するイレージャー標識を得ると、該記号はそのイレー
ジャー標識と共に復号器36へと渡される。
【0023】イレージャー標識は通信路の外部で、以下
のようにして作られる。比較器60は、判断素子56の入力
と出力とを比較するように接続される。比較器60は、判
断素子56の出力において検出される記号を、判断素子56
の入力におけるディジタルフィルターされた信号サンプ
ルと比較する。仮に、検出された記号が正しいとする
と、判断素子56の入力と出力との相違は、アナログ通信
路40上の干渉に基づく誤り値シーケンスである。一連の
誤り値は、従って誤り信号であるとして規定される。比
較器60は、誤りエネルギー信号を与えるために、誤り信
号を2 乗する。あるいは、誤りエネルギー信号は、誤り
信号の絶対値を取ることによって形成され得る。
【0024】比較器60からの出力ラインは、誤りエネル
ギー信号を、ウインドーフィルター62に接続し、ついで
後者は閾値検出器64と結合される。平均誤りエネルギー
信号は、次いである時間間隔に含まれる誤りエネルギー
信号部分を平均することによって形成される。これを達
成するための一つの方法は、誤りエネルギー信号をウイ
ンドーフィルター62を通過させることである。ウインド
ーフィルター62の一つの実施構成は、誤りエネルギー信
号の過去のサンプルを記憶する特定の長さのシフトレジ
スターと、該シフトレジスターの中身を足しあわせる加
算器である。平均誤りエネルギー信号は、閾値検出器64
によって閾値パラメーターと比較される。閾値パラメー
ターは、平均誤りエネルギー信号が閾値を超える場合、
これが遅延線58にバースト誤り( すなわち、 一群の記号
誤り) があることを示すように選択される。
【0025】閾値検出器64は、遅延線58に含まれる記号
のイレージャー標識を条件的に設定するように接続され
る。閾値検出器64は、閾値より上の平均誤りエネルギー
信号によって示されるように、誤り記号に付随するイレ
ージャー標識を表明する。付随するイレージャー標識を
伴う検出された記号シーケンスは、次に復号器36に送ら
れる。次にイレージャー標識は、遅延線58を通じて、適
切な時間シーケンスにおいて、コードワード中の記号に
帰属される。遅延線58は、コードワードが通信路を経て
到着する時に、それらを記憶するためのバッファーとし
て主として働く。バッファー中の遅延量は、コードワー
ドの各記号が、該記号に付随する標識がその対応する記
号を伴って置かれることを許すべく十分に遅延されるよ
うに調整される。比較処理、ウインドー処理及び閾値判
断処理は、一定の時間を必要とするので、遅延線58の遅
延量は、これらの素子に伴うスループット遅延と等し
い。
【0026】復号器36は2 つの機能、 すなわちインター
リービング解除(de-interleaving)と復号、を有する。
復号器36は、デインターリーバー48とブロック復号器50
を含む。デインターリーバー48は、付随するイレージャ
ー標識を有する検出記号シーケンスを受け取り、且つイ
ンターリーバー46の作用を反対にすることによって、付
随するイレージャー標識を有するインターリーブ解除さ
れた記号シーケンスを作るように結合される。インター
リーブ解除された記号シーケンスは、理想的には符号化
されたデータ流と同一であるが、アナログ通信路上の干
渉によって、インターリーブ解除された記号シーケンス
中に誤りがもたらされ得る。もし、検出された記号シー
ケンス中にバースト誤りが在ると、インターリービング
解除の効果は、記号誤りがもはや互いに隣接しないよう
に、インターリーブ解除された記号シーケンス中に記号
誤りを分散することである。この分散は、改良されたブ
ロック復号器性能を提供する。なぜなら、各コードワー
ドはより少ない記号誤りを含むようにされるからであ
る。
【0027】ブロック復号器50は、付随するイレージャ
ー標識を有するインターリーブ解除された記号シーケン
スを、理想的には入力データ流と同一であるところの出
力データ流に変換する。ブロック復号器50は、好ましく
は、ブロック符号器44の操作を逆転するように選択され
たリードソロモン復号器である.ブロック復号器50は、
1つのコードワード中の訂正され得る誤りの最大数を倍
にするために、イレージャー標識により提供される追加
情報を用いて、記号誤りを訂正するように設計される。
総ての記号誤り位置が既知であるとすると、誤り位置が
全く知られていない場合の2 倍の誤りが訂正できるとい
う従来技術の記載を思い出されたい。イレージャー標識
は、記号誤りの位置を示す働きをするので、ブロック復
号器50は、この情報を利用し且つそれによって、増大さ
れた誤り訂正能力を達成するように設計される。その結
果、ディジタル通信システム30は若干の複雑性の増大の
みで、かなり高められた信頼性を達成する。
【0028】信頼性と複雑性との相応関係が存在する。
相応関係は以下のようにして操作され得る。信頼性の向
上が、要求されるものよりかなり高ければ、誤り訂正能
力がより減じられた、より単純なブロック符号器−復号
器の対が使用され得る。このことは、改良された復調器
の使用によって、システム全体の信頼性を維持しあるい
は僅かに改良しながらシステム全体の複雑度を有効に減
じる。
【0029】判断素子56は、1 以上の比較器の形態を取
ることができ、各比較器はディジタルフィルターされた
信号サンプルが、与えられた値よりも大きいかあるいは
小さいかを単純に決定する。与えられた値は、有効な記
号値の中央であるように選択される。このようにして、
判断素子はディジタルフィルターされた信号サンプルに
最も近い有効な記号値を見出すことができ、その結果、
信号サンプルを丸め、あるいは切り捨てする。最も近い
有効な記号値は、正しい記号として選択される。このこ
とは、困難な決定をすること(making a hard decision)
と呼ばれる。判断素子の働きの一例は以下のようであ
る。有効な記号値を0、1、2、及び3とする。受け取
られたディジタルフィルターされた信号サンプルが1.1
、5.7 及び1.6 であると仮定する。 判断素子により得
られる判断は、それぞれ1 、3 、及び2 である。
【0030】ディジタルフィルターされた信号サンプル
と、有効な信号値との差は、アナログ通信路40上の干渉
によって決定される。アナログ通信路40が完璧であれ
ば、ディジタルフィルターされた信号は、符号化された
データ流と等しい。差の絶対値又は2 乗を取ることによ
って、通信路上の干渉レベルを表す誤りエネルギー信号
が作られる。この誤りエネルギー信号は、いくつかの方
法の内の1 つの方法で処理され得る。推定誤りパワー(e
rror power) は、いくつかの固定された数の過去の雑音
信号の平均を取ることによって得られる。これは、ウイ
ンドーフィルターによって与えられるアプローチであ
る。ウインドーフィルターは、シフトレジスター及び該
シフトレジスターの内容を足しあわせる加算器からなる
ことを思い出されたい。誤りバーストは、現在の誤りパ
ワーと予め推定された誤りパワーとの差における突然の
ジャンプにより特徴付けられるであろうことが予期され
る。閾値検出器64がこの突然のジャンプを検出したと
き、検出された信号流中の対応する記号位置はイレージ
ャー標識をセットする。後続の記号位置について推定さ
れた誤りパワーが閾値より下に戻ると、後続する記号位
置についてはイレージャー標識がリセットされる。
【0031】図4 には、他の実施態様の復調器42を有す
る、ディジタル通信システム30が示される。該他の実施
態様においては、復調器42は判断素子又は比較器が無し
で、前述と同様の働きをする。判断素子及び比較器の除
去は、A/D コンバーター54によって与えられるディジタ
ルフィルターされた信号内のビットを操作することによ
って達成される。
【0032】図5 を参照すると、ディジタルフィルター
された信号内のビットの例が示されている。最も有意な
ビットのセット72は、検出された信号値を表す。次に有
意なビット74は反転ビットである。残りのビットのセッ
ト76は誤り値である。ビットは区分に分けられており、
各区分は別々に方路選択され(routed)ている。図4 及び
5 を組み合わせて参照すると、最も有意なビット72は、
遅延線58に方路選択される。反転ビット74及び残りのビ
ット76は、反転ビット74がフォールス(false)である場
合に限って、残りのビット76を反転することにより、誤
りエネルギー信号を形成する論理ゲートが付加されてい
るところの、ウインドーフィルター62に方路選択され
る。これは、誤り信号の絶対値の近似値を形成する。
【0033】図5 は、このビット操作技術の例を与え
る。この例では、A/D コンバーター出力は5 ビットから
なり、そしてドットで表した4 つの有効な記号値0 、
1、2、及び3がある。2つの最も有意なビットは、記
号値を表すビットペア72を形成する。次に有意なビット
は、反転ビット74である。2つの最も有意でないビット
は誤り信号値76を形成する。誤り信号値の絶対値を見出
すために、誤り信号値76を形成するビットは反転ビット
74がゼロであるときに限って、反転される。例えば、 A
/Dコンバーターから与えられたデジタルフィルターされ
た信号サンプルが、図5 のxで表されているように1000
1 であると仮定する。最も有意なビット72(10)は記号値
2 を表す。 該最も有意なビットは遅延線58に方路選択さ
れる。反転ビット74(0) はフォールスであり、残りのビ
ット76(01)が誤り信号の絶対値を決定するために反転さ
れなければならないことを示す。従って、誤り信号の絶
対値は2 、又は2 進数で10である。反転は、シフトレジ
スターに値を記憶する前にウインドーフィルター32によ
って行われる。
【0034】図6 は、デジタルフィルターされた信号
は、復調器42の機能を損なうこと無く、他の手段によっ
ても作られ得るという事実を示すために用いられる。連
続時間ドメインにおいて行われるフィルタリングは、あ
る一定の基準が満たされる場合にはディジタルドメイン
においても行うことが可能であることが認識されなけれ
ばならない。図6aは、A/Dコンバーター82が後続するとこ
ろの整合フィルター80を示す。これは、雑音で転訛され
た変調信号からデジタルフィルターされた信号を作ると
ころの上記により開示された方法である。 A/Dコンバー
ターのサンプリング頻度が変調された信号の最も高い周
波数成分の2 倍より多いところのある用途においては、
整合フィルターはローパスフィルターで置き換えられ
得、及び整合フィルター操作は、雑音で転訛された変調
信号がディジタル信号に変換された後にデジタル的に行
うことができる。この観察は、サンプリング頻度が、連
続時間信号の最も高い周波数成分の2 倍を超えていれ
ば、連続時間ドメインからディジタルドメインへの変換
においては何の情報も失われないというよく知られた理
論に基づく。もしも、適切なサンプリングが行われれ
ば、整合フィルター操作をディジタルドメインへ移動す
ることは、整合フィルターがA/D 変換の前に行われたか
のような働きをする。図6bは、これを達成する構成を示
し、それは図6aと等価であると考えられる。図6bにおい
て、ローパスフィルター84の後ろにはA/D コンバーター
86が続き、その後ろにはディジタル整合フィルター88が
続く。いくつかの用途においては、望ましいサンプリン
グ周波数は、連続時間信号の最も高い周波数成分の2 倍
ではない。これらの用途においては、 A/Dコンバーター
のサンプリング周波数が、要求に応じて初めに高められ
るならば、図6bの構成がなお使用され得る。そのように
すれば、整合フィルターの後、サンプリング周波数を望
ましいレベルに減じるためにデシメーション操作が行わ
れる。
【0035】本発明は種々な変形及び他の形態を受け得
るが、その特定の実施の態様が図面に例示されて示され
及び本明細書に詳細に記載された。しかし、それらの図
面及び詳細な説明は、本発明を開示された特定の形態に
限定しようと意図されたものではなく、むしろ請求の範
囲により規定される本発明の精神及び範囲内に入る総て
の変形、均等、及び代替を包含すると理解されなければ
ならない。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術;ブロック及び/又は畳み込み符号器
に従い符号化されたところの構造化された一連のデータ
ー記号及びチェック記号を表す。
【図2】従来技術;正しいコードワード、有効であるが
誤ったコードワード、誤りを有する、正しいコードワー
ドの転訛されたもの、及びイレージャーを有する、正し
いコードワードの転訛されたものを例示するコードワー
ドの組を表す。
【図3】誤り訂正復号器に記号イレージャー情報を与え
ることができる改良された復調器を有するディジタル通
信システムの第1の実施の態様のブロック図である。
【図4】誤り訂正復号器に記号イレージャー情報を与え
ることができる改良された復調器を有するディジタル通
信システムの第2の実施の態様のブロック図である。
【図5】それによって判断素子及び比較器の使用を回避
し得るところの2進数の分離スキームを表す。
【図6】復調が達成され得る2つの等価方法のブロック
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バスカラン,ラビ アメリカ合衆国,カリフォルニア州 95051,サンタクララ,ハルフォード ア ベニュー #135 (72)発明者 リー,ドジュン アメリカ合衆国,カリフォルニア州 95134,サンホセ,ビレッジ レーン #228 (72)発明者 モーグレ,アドベット エム アメリカ合衆国,カリフォルニア州 94536,フレモント,サドルバック テラ ス 330

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディジタル信号を受け取り、及びその後、
    前記ディジタル信号を符号化されたディジタル信号に変
    換する符号器、 前記符号化されたディジタル信号を受け取り、及びその
    後、前記符号化されたディジタル信号を変調された信号
    に変換するべく接続された変調器、 前記変調された信号を受け取るべく、及び干渉がそれに
    帰されるべく適合されたアナログ通信路、 及び、復調されたコード記号シーケンスと、前記干渉が
    閾値量を超えた時間において、前記復調されたコード記
    号シーケンスに付随するイレージャー標識を与えるべく
    構成された復調器、を含む通信システム。
  2. 【請求項2】前記復調器が、前記変調された信号をサン
    プルシーケンスに変換するように動作可能に接続された
    アナログ−ディジタル変換器、及び、 前記復調されたコード記号シーケンスを記憶し、及びイ
    レージャー標識を、付随する干渉が前記閾値を超えたと
    ころの前記記号のうちの1つに帰属させるための遅延
    線、を含む請求項1記載の通信システム。
  3. 【請求項3】前記イレージャー標識が、前記干渉が閾値
    を超える前記時間の間、セットされる請求項2記載の通
    信システム。
  4. 【請求項4】前記復調器が、前記サンプルシーケンスの
    セットから、平均誤り値を決定するために前記アナログ
    −ディジタル変換器の出力端子に接続されたディジタル
    フィルター、及び、前記平均誤り値を受け取り、且つ前
    記平均誤り値が前記閾値を超えた時には常にイレージャ
    ー標識を主張するように接続された閾値検出器を、さら
    に含む請求項2記載の通信システム。
  5. 【請求項5】前記復調されたコード記号シーケンスと前
    記イレージャー標識を受け取るように接続され、前記イ
    レージャー標識を伴う前記復調されたコード記号シーケ
    ンス中のイレージャー及び誤りを訂正するように構成さ
    れ、且つ前記復調されたコード記号シーケンスを、実質
    的に前記ディジタル信号に変換するよう構成されたとこ
    ろの復号器をさらに含む請求項1記載の通信システム。
  6. 【請求項6】前記サンプルシーケンスの2 進数表記が、
    整数成分と小数成分とに分離され、前記復調されたコー
    ド記号シーケンスが前記整数成分であり、前記誤りエネ
    ルギー信号が前記小数成分の関数である請求項2記載の
    通信システム。
  7. 【請求項7】前記復調されたコード記号シーケンスが、
    前記サンプルシーケンスを受け取りそして最も近い記号
    値を与えるように接続された判断素子により出力され、
    比較器が、前記サンプルシーケンスと前記復調されたコ
    ード記号シーケンスとの差を取ることによって、前記誤
    りエネルギー信号を与える請求項2記載の通信システ
    ム。
  8. 【請求項8】前記アナログ通信路が電話線を含む請求項
    1記載の通信システム。
  9. 【請求項9】前記符号器が、前記ディジタル信号をイン
    ターリーブされていない符号化ディジタル信号に変換す
    るように構成されるリードソロモン符号器、及び、 前記インターリーブされていない符号化ディジタル信号
    を受け取り、及びその後、前記インターリーブされてい
    ない符号化ディジタル信号中の記号を、標準ブロックイ
    ンターリーバースキームに従い、並べ替えることによっ
    て前記符号化ディジタル信号を与えるように接続された
    インターリーバー、を含む請求項1記載の通信システ
    ム。
  10. 【請求項10】復調された符号化ディジタル信号を、過
    剰な値の干渉信号を有する領域を表示するイレージャー
    標識と共に与える復調器、ここで該復調器が、 変調された信号を受け取り、及びその後、前記変調され
    た信号をフィルターされた信号に変換するように接続さ
    れた整合フィルター、 前記フィルターされた信号を受け取り、及びその後前記
    フィルターされた信号を、前記復調された符号化ディジ
    タル信号がそれから決定されるところのディジタルフィ
    ルターされた信号に変換するように接続されたアナログ
    −ディジタル変換器、 誤りエネルギー信号を受け取り、及びその後平均誤りエ
    ネルギー信号を与えるように接続されたウインドーフィ
    ルター、及び、 前記平均誤りエネルギー信号を受け取り、及び、前記平
    均誤りエネルギー信号が閾値を超えた時には常にイレー
    ジャー標識を主張するように接続された閾値検出器、 を含み、及び付随するイレージャー標識を有する前記復
    調された符号化ディジタル信号を受け取るように接続さ
    れ、付随するイレージャー標識を有する前記復調された
    符号化ディジタル信号中のイレージャー及び誤りを訂正
    するように構成され、且つ前記復調された符号化ディジ
    タル信号を元のディジタル信号に変換するよう構成され
    た復号器、を含むところの、受信された信号の中の誤り
    を検出し、且つ訂正するための受信装置。
  11. 【請求項11】前記ディジタルフィルターされた信号の
    2 進数表記が、整数成分と小数成分とに分離され、前記
    復調された符号化ディジタル信号が前記整数成分であ
    り、及び前記誤りエネルギー信号が前記小数成分の関数
    である請求項10記載の受信装置。
  12. 【請求項12】前記復調された符号化ディジタル信号
    が、前記ディジタルフィルターされた信号を受け取りそ
    して最も近い記号値を与えるように接続された判断素子
    により出力され、及び、比較器が、前記ディジタルフィ
    ルターされた信号と前記復調された符号化ディジタル信
    号との差を取ることによって、前記誤りエネルギー信号
    を与えるところの請求項10記載の受信装置。
  13. 【請求項13】復号器が、付随するイレージャー標識を
    有する前記復調された符号化ディジタル信号を受け取
    り、及びその後、記号とその中の付随するイレージャー
    標識を、標準ブロックデインターリーバースキームに従
    い並べ替えて、付随するイレージャー標識を有するイン
    ターリーブー解除された信号を作るデインターリーバ
    ー、及び付随するイレージャー標識を有する前記インタ
    ーリーブ解除された信号を受け取るように接続され、付
    随するイレージャー標識を有する前記インターリーブー
    解除された信号中のイレージャー及び誤りを訂正するよ
    うに構成され、且つ前記インターリーブー解除された信
    号を実質的に前記ディジタル信号に変換するよう構成さ
    れたブロック復号器、を含むところの請求項10記載の
    受信装置。
  14. 【請求項14】前記イレージャー標識が、前記平均誤り
    エネルギー信号が前記閾値を超える間隔に対応する前記
    復調された符号化ディジタル信号の1つの領域内で、複
    数の位置の各々にセットされる請求項13記載の受信装
    置。
  15. 【請求項15】前記複数の位置が、前記デインターリー
    バーへ入る前においては、前記復調された符号化ディジ
    タル信号の中において隣接しているが、前記デインター
    リーバーから出た後においては、前記符号化ディジタル
    信号の中において分離されている請求項13記載の装
    置。
  16. 【請求項16】イレージャー標識が、コードワードの複
    数位置に、前記イレージャー標識が無い装置が訂正する
    ことができる誤り記号の量の約2 倍量セットされ得る請
    求項15記載の装置。
  17. 【請求項17】アナログフィルターされた信号を2 進数
    値のシーケンスで表されたディジタルフィルターされた
    信号へとアナログ−ディジタル変換を行うこと、前記シ
    ーケンス中の各2 進数値を整数成分と小数成分とに分離
    すること、前記整数成分を前記復調された符号化ディジ
    タル信号として与えること、小数成分より誤りエネルギ
    ー信号を形成すること、前記誤りエネルギー信号を、平
    均誤りエネルギー信号を作るために、ウインドーフィル
    ターの中を通過させること、及び、前記平均誤りエネル
    ギー信号を閾値と比較し、及び前記平均誤りエネルギー
    信号が前記閾値を超えるところの前記復調された符号化
    ディジタル信号の領域にイレージャー標識を表明するこ
    と、を含むところの、復調された符号化ディジタル信号
    中の誤り記号位置を特定する方法。
JP9339343A 1996-11-22 1997-11-25 イレージャー及び誤り訂正を伴うブロック復号を用いた非等化ディジタル受信機 Pending JPH10215189A (ja)

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US08/754,875 US5926489A (en) 1996-11-22 1996-11-22 Non-equalized digital receiver using block decoding with erasure and error correction
US08/754,875 1996-11-22

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