JPH1075271A - 送信装置および受信装置 - Google Patents

送信装置および受信装置

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JPH1075271A
JPH1075271A JP8228802A JP22880296A JPH1075271A JP H1075271 A JPH1075271 A JP H1075271A JP 8228802 A JP8228802 A JP 8228802A JP 22880296 A JP22880296 A JP 22880296A JP H1075271 A JPH1075271 A JP H1075271A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、符号化変調方式に適応した送信装
置および受信装置に関し、特にフェージング下で周波数
の利用効率と伝送品質とを高めることを目的とする。 【解決手段】 伝送単位の１ヒ゛ットを整数ｒの逆数の符号
化率で繰り返し符号化し、繰り返し符号列を生成する繰
り返し符号化手段１１と、伝送単位の残りの複数ビット
を情報フ゛ロック 長ｋと符号フ゛ロック 長ｎとに対する符号化率
(k/n) で木符号化し、木符号列を生成する木符号化手段
１２と、繰り返し符号列と木符号列とに集合分割に基づ
いてマッピングを施すマッピング手段１３と、そのマッ
ピングの下で搬送波信号を多値変調して生成した送信波
信号を無線伝送路に送信する変調手段１４とを備え、伝
送単位の語長は木符号列の系列のトレリス線図の単位ブ
ランチで示される伝送シンホ゛ル の数Ｎ、整数ｒ、情報フ゛ロッ
ク長ｋに対して(1+rk/N) ヒ゛ットであり、変調手段１４は搬
送波信号を２(1+n/N)値で多値変調することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、符号化変調方式が
適用された送信装置および受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディジタル無線通信システムでは、無線
伝送路に多値伝送方式が多く適用されるがその無線伝送
路は実際には符号理論における理想的なモデルである２
元対象通信路とはならず、特に移動通信システムでは移
動局において消費される電力の低減と有限である無線周
波数の有効利用とを共に実現するために、符号化変調方
式の適用がはかられつつある。
【０００３】図６は、符号化変調方式に適応した送信装
置の構成例を示す図(1) である。図において、伝送情報
はｎビットのブロック毎に分割されると共に、そのブロ
ックに含まれるｎビットの内、１ビットは多値変調器１
６５の一方の入力に与えられ、残りの(ｎ−1) ビットは
符号化器１６６を介して多値変調器１６５の他方の入力
に与えられる。多値変調器１６５の出力には送信波信号
が得られ、その送信波信号は図示されない送信部に与え
られる。
【０００４】このような構成の送信装置では、符号化器
１６６は、上述したブロック毎に主チャネル伝送情報と
して与えられる(ｎ−1) ビットを符号化率Ｒ(＝(ｎ−1)
／ｎ）でトレリス符号化（またはブロック符号化）する
ことにより、符号列を生成する。多値変調器１６５は、
その符号列とそれ以外の伝送情報として与えられる１ビ
ットとをブロック単位に同期をとりつつ取り込み、両者
に基づいて図示されない搬送波信号を多値変調（ここで
は、簡単のため「８相ＰＳＫ」変調方式が適用されてい
ると仮定する。）することにより送信波信号を生成す
る。
【０００５】また、このようにして生成された送信波信
号がとる信号点は、多値変調器１６５によって、図７に
示すように、ｎ(＝３)ビットの長さのシンボルａ1、
ａ2、ａ 3 が集合分割(Set Partitioning)法に基づいて
マッピングされる。したがって、これらのシンボルと信
号点との対応関係は、均一誤り保護がはかられる場合に
は、上述した符号化されない１ビット（以下、「非符号
化ビット」といい、簡単のためａ1 であると仮定す
る。）と他の２ビットａ2、ａ3とについて、それぞれ符
号の最小距離Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3 と信号空間における信号点
間距離の最小値Δ1、Δ2、Δ3とに対して Ｃ1Δ1＝Ｃ2Δ2＝Ｃ3Δ3 の式が成立する値に設定される。
【０００６】さらに、このような送信波信号を受信して
復調する受信端では、その復調の対象となる受信波信号
が単一の符号化レベルで与えられるので、トレリス線図
の構造は単純であり、ビタビ復号法に基づく最尤復号が
効率的に行われる。なお、以下では、図６に示す従来例
の内、符号化器１６６がトレリス符号化を行うものにつ
いては「トレリス符号化変調方式」といい、ブロック符
号化を行うものについては「ブロック符号化変調方式」
という。
【０００７】図８は、符号化変調方式に適応した送信装
置の構成例を示す図(2) である。図において、直−並列
変換部１７０の入力には伝送情報が与えられ、その直−
並列変換部１７０が有するＭ個の出力はそれぞれ符号器
１７１1〜１７１Mを介してマッピング部１７２の対応す
る入力に接続される。マッピング部１７２の出力は変調
器１７３の入力に接続され、その変調器１７３の出力は
送信波信号が得られる。
【０００８】このような構成の送信装置では、直−並列
変換部１７０は伝送情報をＭビット単位に分割して直−
並列変換し、符号器１７１1〜１７１Mはその直−並列変
換の下で並列に与えられるＭ個のグループを個別に所望
の符号化レベルで符号化する。マッピング部１７２およ
び変調器１７３は、その符号化によって生成された個々
のブロック符号に応じて搬送波信号を変調することによ
り、送信波信号を生成する。
【０００９】なお、このようにして生成された送信波信
号がとる信号点とこれらの信号点に対応するシンボルと
の対応関係については、図６に示す従来例と同様である
ので、ここではその説明を省略する。また、このような
従来例では、上述したように、個々のビットレベルの符
号化が並行して行われてその符号化の符号化率等が所望
の値に確実に設定されるので、個々のグループ（ビット
レベル）の信号点間距離の最小値は、図６に示す従来例
より高く確保される。なお、以下では、図８に示す従来
例については、「多レベル符号化変調方式」という。
【００１０】ところで、ＡＴＭは、主にB-ISDN(Broadba
nd aspects of lntegrated Services Digitaｌ Networ
k）を実現するための伝送方式であり、有線、特に光フ
ァイバーによる伝送を前提としており、その要求される
ＢＥＲ(Bit Error Rate:通信品質）が良好な状態におい
て１０-11 以下となることを前提としている。また、通
信品質がよいので、セル廃棄がシステム性能を左右する
ためヘッダに対する要求ＢＥＲは１０-7〜１０-11 以下
であり、データは画像などで１０-6以下程度とすること
が一般的である。
【００１１】一方、無線通信は通信品質が劣悪であり、
要求ＢＥＲが１０-2以上の音声伝送及び数Kbpsの低速デ
ータが主流であった。更に移動を伴う通信ではマルチパ
ス・フュージングの影響を受け、ＢＥＲにその曲線があ
るレベルで横ばいとなるフロアが発生すると言われてい
る。こうしたチャネル容量の小さい通信路で、チャネル
全体を、例えばＢＥＲ＝１０-11 以下の高品質にするこ
とは周波数的にも電力的にも効果的なことではない。こ
のためＡＴＭを無線で実現するには、ヘッダのＢＥＲ＝
１０-7〜１０-11 以下、デー夕のＢＥＲ＝１０-6以下と
いうように２つの異なるチャネルを用意しなければなら
ない。ヘッダを高品質にする理由は、ヘッダに行き先情
報等の制御情報が搭載されているため、ヘッダが損なわ
れたり、順番が入れ替わったりした場合に受信不可能
（セル廃棄）となるからである。
【００１２】また、上述した劣悪な通信路において高速
データ伝送を行うためには符号化変調を含めた誤り訂正
技術は不可欠であり、その技術は衛星通信や一部の移動
通信において実用化されている。更に、フェージング補
償技術として等化、指向性アンテナによる適応アンテナ
制御及びダイバーシチなどがフロアレス化の効果をあげ
ることが知られている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
例の内、トレリス符号化変調方式およびブロック符号化
変調方式と、非符号化ビットレベルを有する多レベル符
号化変調方式とについては、無線伝送路の伝送特性の変
動（フェージング等）に起因してその非符号化ビットレ
ベルについてビット誤りが多く発生し、総合的な伝送特
性が劣化する場合が多かった。
【００１４】また、このような非符号化ビットレベルを
有しない多レベル符号化変調方式については、符号化レ
ベルの数が多いほどトレリス構造が複雑となるために、
受信端では、例えば、図９に示すように、多段にとられ
たタイミングの下で復号器Ｄ 1〜ＤMが逐次的に復号処理
を行い、その結果を並−直列変換する多段復号法が適用
されていた。したがって、このような復号処理は、上述
したタイミングを決定する時間Ｔ1〜ＴMの和に等しい復
号遅延が生じるために、伝送の実時間性が損なわれる。
さらに、上位の符号化レベルは下位の符号化レベルの復
号結果を使えないため、最尤復号とはならず特性も劣化
してしまう。
【００１５】さらに、上述したＡＴＭ網においては、例
えば１５６Mbps等の広帯域伝送をセルを用いて実現する
ため、セルに所定情報量が詰まるまで伝送を待たねばな
らない。したがって、このようなＡＴＭ網では、音声な
どの低速データが伝送される際にはセルに情報が詰まる
のが遅いために伝送遅延が生じ、また、高速データ（画
像）が伝送される際には回線品質を確保するため適用さ
れる誤り訂正及び再送（ＡＲＱ）の処理の過程で同様に
して伝送遅延が生じていた。
【００１６】更に上述したようにＡＴＭを無線で効率よ
く実現するためには、ヘッダのＢＥＲ＝１０-7〜１０
-11 以下、データのＢＥＲ＝１０-6以下というように２
つの異なる通信品質をもつチャネルを用意、即ち２つの
異なる通信方式を用意する方式が考えられる。しかし、
２つの異なるチャネルを用意した場合、物理的に２つの
チャネルを用意するのでは効率が悪い。
【００１７】現在、一つの通信方式で従来より伝送容量
を増大させ、かつ２つの異なる通信品質を提供する技術
は未だ開発されておらす、更に異なる回線を提供するこ
とで伝送遅延を増加させない方法自体は提案すらされて
いない。
【００１８】本発明は、符号化処理および復号化処理を
簡略化し、かつ特にフェージング環境下において周波数
の利用効率と伝送品質とを高く維持できる送信装置およ
び受信装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】図１は、請求項１〜３に
記載の発明の原理ブロック図である。
【００２０】請求項１に記載の発明は、一定の語長で伝
送情報が分割されてなる伝送単位の内、１ビットを予め
決められた整数ｒの逆数に等しい符号化率で繰り返し符
号化し、繰り返し符号列を生成する繰り返し符号化手段
１１と、伝送単位の内、１ビット以外の複数ビットを情
報ブロック長ｋと符号ブロック長ｎとに対して(ｋ/ｎ)
で与えられる符号化率で木符号化し、木符号列を生成す
る木符号化手段１２と、繰り返し符号化手段１１によっ
て生成された繰り返し符号列と木符号化手段１２によっ
て生成された木符号列との組み合わせに、伝送単位との
対応をとりつつ集合分割に基づいてマッピングを施すマ
ッピング手段１３と、マッピング手段１３によってマッ
ピングが施された組み合わせに基づいて搬送波信号を多
値変調して送信波信号を生成し、その送信波信号を無線
伝送路に送信する変調手段１４とを備え、一定の語長
は、木符号列の系列を示すトレリス線図の単一のブラン
チで示される伝送シンボルの数Ｎと、整数ｒと、情報ブ
ロック長ｋとに対して(1＋ｒｋ／Ｎ）ビットであり、変
調手段１４は、搬送波信号を２(1+n/N) 値で多値変調す
ることを特徴とする。
【００２１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の送信装置において、伝送単位は、ビット誤り率の許容
可能な上限値の順に対応した１ビットと複数ビットとの
組み合わせをなす形式で与えられ、伝送単位を形式に基
づいて分割することにより１ビットと複数ビットとに分
離し、それぞれ繰り返し符号化手段１１と木符号化手段
１２とに与える分離処理手段２１を備えたことを特徴と
する。
【００２２】請求項３に記載の発明は、ビット誤り率の
許容可能な上限値の順に対応したＡビットとＢビットと
の和に等しい語長(Ａ＋Ｂ)で伝送情報が分割されてなる
伝送単位を取り込み、その伝送単位の形式に基づいてこ
れらのＡビットとＢビットとを分離してそれぞれに第一
の疑似ビットと第二の疑似ビットとを付加することによ
り、第一のビット列と第二のビット列とを生成する分離
処理手段３１と、分離処理手段３１によって生成された
第一のビット列から１ビットずつ抽出して予め決められ
た整数ｒの逆数に等しい符号化率で繰り返し符号化し、
繰り返し符号列を生成する繰り返し符号化手段３２と、
分離処理手段３１によって生成された第二のビット列か
ら一定の数のビットずつ抽出し、情報ブロック長ｋと符
号ブロック長ｎとに対して（ｋ／ｎ）で与えられる符号
化率で木符号化して木符号列を生成する木符号化手段３
３と、繰り返し符号化手段３２によって生成された繰り
返し符号列と木符号化手段３３によって生成された木符
号列との組み合わせに、伝送単位との対応をとりつつ集
合分割法に基づいてマッピングを施すマッピング手段３
４と、マッピング手段３４によってマッピングが施され
た組み合わせに基づいて搬送波信号を多値変調して送信
波信号を生成し、その送信波信号を無線伝送路に送信す
る変調手段３５とを備え、第一の疑似ビットの数は、木
符号列の系列を示すトレリス線図の単一のブランチで示
される伝送シンボルの数Ｎに対して｛ｍａｘ(Ａ、[ＢＮ/
ｒｋ])−Ａ｝であり、第二の疑似ビットの数は、｛ｍａ
ｘ(Ａ、[ＢＮ/ｒｋ])−ＢＮ/ｒｋ｝・ｒｋ／Ｎであり、
一定の数は、ｒｋ/Ｎであり、変調手段は、搬送波信号
を２(1+n/N) 値で多値変調することを特徴とする。
【００２３】図２は、請求項４、５に記載の発明の原理
ブロック図である。請求項４に記載の発明は、請求項２
に記載の送信装置から無線伝送路を介して到来した受信
波を復調して受信系列を得る復調手段４１と、復調手段
４１によって得られた受信系列を最尤復号化して復号シ
ンボル列を生成する復号化手段４２と、復号化手段４２
によって生成された復号シンボル列を取り込み、その復
号シンボル列に送信装置を構成するマッピング手段１３
によって施された集合分割の形態に適応する逆マッピン
グを施すことにより、伝送単位を復元する逆マッピング
手段４３とを備えたことを特徴とする。
【００２４】請求項５に記載の発明は、請求項３に記載
の送信装置から無線伝送路を介して到来した受信波を復
調して受信系列を得る復調手段５１と、復調手段５１に
よって得られた受信系列を最尤復号化して復号シンボル
列を生成する復号化手段５２と、復号化手段５２によっ
て生成された復号シンボル列を取り込み、その復号シン
ボル列に送信装置を構成するマッピング手段３４によっ
て施された集合分割の形態に適応した逆マッピングを施
すことにより、その送信装置を構成する分離処理手段３
１によって生成された第一のビット列と第二のビット列
とを復元する逆マッピング手段５３と、逆マッピング手
段５３によって得られた第一のビット列と第二のビット
列を取り込み、これらのビット列に分離処理手段３１に
よって付加された疑似ビットを除去して伝送単位を復元
する語長補正手段５４とを備えたことを特徴とする。
【００２５】請求項１に記載の送信装置では、繰り返し
符号化手段１１は、後述する一定の語長で伝送情報が分
割されてなる伝送単位の内、１ビットを予め決められた
整数ｒの逆数に等しい符号化率で繰り返し符号化するこ
とにより、語長がｒビットである繰り返し符号列を生成
する。また、木符号化手段１２は、同様の伝送単位の
内、上述した１ビット以外の複数ビットを情報ブロック
長ｋと符号ブロック長ｎとに対して(ｋ／ｎ)で与えられ
る符号化率で木符号化し、木符号列を生成する。マッピ
ング手段１３はこのようにして生成された繰り返し符号
列と木符号列との組み合わせに前記伝送単位との対応を
とりつつ集合分割に基づくマッピングを施し、変調手段
１４はそのマッピングが施された組み合わせに基づいて
搬送波信号を多値変調することにより送信波信号を生成
して無線伝送路に送信する。
【００２６】また、上述した一定の語長は木符号列の系
列を示すトレリス線図の単一のブランチで示される伝送
シンボルの数Ｎ、既述の整数ｒおよび情報ブロック長ｋ
に対して(1+ｒｋ／Ｎ)ビットであり、かつ変調手段１４
は搬送波信号を２(1+n/N) 値で多値変調する。
【００２７】すなわち、伝送情報を構成する全てのビッ
トが符号化されると共に符号化変調されて送信され、か
つ上述したマッピングの下で与えられる符号の系列を示
すトレリス線図は、くり返し符号の系列がとる論理値に
個別に対応した２つの同じサブトレリス線図の組み合わ
せとして与えられる。したがって、受信端では、従来の
トレリス符号化変調方式およびブロック符号化変調方式
および非符号化ビットレベルを有する多レベル符号化変
調方式とに比べて、無線伝送路の伝送特性の変動に応じ
て非符号化ビットに生じるビット誤りが低減され、かつ
従来の多レベル符号化変調方式に比べて復号遅延が圧縮
されると共に単純な処理手順に基づいて効率的に最尤復
号化が行われる。
【００２８】請求項２に記載の送信装置では、請求項１
に記載の送信装置において、伝送単位は、ビット誤り率
の許容可能な上限値の順に対応した１ビットと複数ビッ
トとの組み合わせをなす形式で与えられる。分離処理手
段２１は、その伝送単位をこのような形式に基づいて分
割することにより上述した１ビットと複数ビットとに分
離し、それぞれ繰り返し符号化手段１１と木符号化手段
１２とに与える。
【００２９】すなわち、伝送単位を構成する各ビットは
所望の符号化レベルに個別に対応した繰り返し符号化と
木符号化とが施され、これらのビットのビット数と符号
化レベルとの組み合わせが整合する限り、受信端では、
請求項１に記載の送信装置と同様にして、従来例よりビ
ット誤りが低減され、かつ単純な処理手順に基づいて効
率的に最尤復号化が行われる。
【００３０】請求項３に記載の発明にかかわる送信装置
では、分離処理手段３１は、ビット誤り率の許容可能な
上限値の順に対応したＡビットとＢビットとの和に等し
い語長（Ａ＋Ｂ）で伝送情報が分割されてなる伝送単位
を取り込み、その伝送単位の形式に基づいてこれらのＡ
ビットとＢビットとを分離してそれぞれ第一の疑似ビッ
トと第二の疑似ビットとを付加することにより、第一の
ビット列と第二のビット列とを生成する。繰り返し符号
化手段３２は、このようにして生成された第一のビット
列から１ビットずつ抽出して予め決められた整数ｒの逆
数に等しい符号化率で繰り返し符号化することにより、
繰り返し符号列を生成する。木符号化手段３３は、分離
処理手段３１によって生成された第二のビット列から一
定の数のビットずつ抽出し、情報ブロック長ｋと符号ブ
ロック長ｎとに対して(ｋ／ｎ)で与えられる符号化率で
木符号化することにより、木符号列を生成する。マッピ
ング手段３４は、これらの繰り返し符号列と木符号列と
の組み合わせに、伝送単位との対応をとりつつ集合分割
法に基づいてマッピングを施す。変調手段３５は、この
ようにしてマッピングが施された組み合わせに基づいて
搬送波信号を２(1+n /N) 値で多値変調して送信波信号を
生成し、その送信波信号を無線伝送路に送信する。
【００３１】また、既述の第一の疑似ビットの数と第二
の疑似ビットの数とは、上述した木符号列の系列を示す
トレリス線図の単一のブランチで示される伝送シンボル
の数Ｎに対して、それぞれ｛ｍａｘ(Ａ、[ＢＮ/ｒｋ])−
Ａ｝と｛ｍａｘ(Ａ、[ＢＮ/ｒｋ])−ＢＮ/ｒｋ｝・ｒｋ/
Ｎとであり、かつ一定の数はｒｋ／Ｎであって変調手段
３５は搬送波信号を２(1+n/N)値で多値変調する。
【００３２】すなわち、伝送単位は、所望の符号化レベ
ル毎に適応した値に語長が補正され、かつ繰り返し符号
化と木符号化との組み合わせが適用された符号化変調が
施されて送信される。したがって、多様な形式の伝送情
報がこのような符号化変調の方式の下で送信され、かつ
受信端では、請求項１および請求項２に記載の送信装置
と同様にして従来例よりビット誤りが低減されると共
に、単純な処理手順に基づいて効率的に最尤復号化が行
われる。
【００３３】請求項４に記載の発明にかかわる受信装置
では、復調手段４１は請求項２に記載の送信装置から無
線伝送路を介して到来した受信波を復調して受信系列を
得る。復号化手段４２はこのようにして得られた受信系
列を最尤復号化して復号シンボル列を生成し、逆マッピ
ング手段４３はその復号シンボル列に、上述した送信装
置を構成するマッピング手段１３によって施されたマッ
ピングの形態に適応した逆マッピングの処理を施す。
【００３４】したがって、請求項２に記載の送信装置に
無線伝送路を介して対向する受信端では、このような無
線伝送路を介して到来した受信波からその受信波によっ
て示される伝送情報（伝送単位）が確実に復元される。
請求項５に記載の発明にかかわる受信装置では、復調手
段５１は、請求項３に記載の送信装置から無線伝送路を
介して到来した受信波を復調して受信系列を得る。復号
化手段５２はこのような受信系列を最尤復号化して復号
シンボル列を生成し、逆マッピング手段５３はその復号
シンボル列に上述した送信装置を構成するマッピング手
段３４によって施されたマッピングの形態に適応した逆
マッピングの処理を施すことにより、第一のビット列と
第二のビット列とを復元する。語長補正手段５４は、こ
れらの第一のビット列と第二のビット列とに分離処理手
段３１によって付加された疑似ビットを除去する。
【００３５】したがって、請求項３に記載の送信装置に
無線伝送路を介して対向する受信端では、このような無
線伝送路を介して到来した受信波からその受信波によっ
て示される伝送情報（伝送単位）が確実に復元される。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態について詳細に説明する。
【００３７】図３は、請求項１〜５に記載の発明に対応
した実施形態を示す図である。図において、送信装置８
０は、無線伝送路を介して受信装置９０に対向して配置
される。送信装置８０では、２５ビット長の語（ビット
ａ1、ｂ1〜ｂ24からなる。）の単位に分割された伝送情
報の内、ビットａ1 は繰り返し符号器８１の入力に与え
られ、ビットｂ1〜ｂ24 は畳み込み符号器８２の入力に
与えられる。繰り返し符号器８１および畳み込み符号器
８２の出力はマッピング回路８３の対応する入力に接続
され、そのマッピング回路８３の出力は多値変調器１６
５の入力に接続される。多値変調器１６５の出力は無線
伝送路に接続される。
【００３８】また、受信装置９０では、図示されない復
調部によって枝メトリック計算部９１に受信系列が与え
られ、その枝メトリック計算部９１の出力がＡＣＳ部９
２の一方の入力に接続される。ＡＣＳ部９２の一方の出
力は、パスメトリックメモリ９３を介してそのＡＣＳ部
９２の他方の入力に接続される。ＡＣＳ部９２の他方の
出力はパスメモリ９４の入力に接続され、そのパスメモ
リ９４の出力には復号結果が得られる。
【００３９】なお、本実施形態と図１および図２に示す
ブロック図との対応関係については、繰り返し符号器８
１は繰り返し符号化手段１１、３２に対応し、畳み込み
符号器は木符号化手段１２、３３に対応し、マッピング
回路８３はマッピング手段１３、３４に対応し、多値変
調器１６５は変調手段１４、３５に対応し、図示されな
い復調器は復調手段４１、５１に対応し、枝メトリック
計算部９１、ＡＣＳ部９２、パスメトリックメモリ９３
およびパスメモリ９４は復号化手段４２、５２および逆
マッピング手段４３、５３に対応する。
【００４０】以下、請求項１に記載の発明に対応した本
実施形態の動作を説明する。送信装置８０では、繰り返
し符号器８１は、予め決められた整数ｒに対する符号化
率１／ｒの繰り返し符号化処理をビットａ1 に施し、ｒ
ビットの符号語（以下、「繰り返し符号語」という。）
を順次生成する。また、畳み込み符号器８２は、トレリ
ス線図の単一のブランチ（枝）によって示されるべきシ
ンボルの数Ｎと上述した整数ｒとに対して ｒ′＝ｒ／Ｎ の式で与えられる実数ｒ′と情報ブロック長ｋとに対し
てビット長ｒ′ｋのビットｂi〜ｂi+r′k-1(ｉ＝1、２、
…) に、符号ブロック長ｎに対する符号化率Ｒ(＝k/n)
と、拘束長Ｋとに基づく畳み込み符号化処理を順次施す
ことにより、語長ｒ′ｎの符号語（以下、「畳み込み符
号語」という。）ｃl〜ｃl+r′n-1(ｌ＝1、ｒ′ｎ、…)
を生成する。
【００４１】マッピング回路８３は、上述した繰り返し
符号語と畳み込み符号語とを集合分割法に基づいてそれ
ぞれ最上位ビットと後続する下位ビットとに割り付ける
ことにより、 ｒ＋ｒ′ｎ＝Ｍｒ の式が成立する数Ｍに対して信号点の数が２M である多
値変調方式によって伝送可能なｒシンボル分のデータを
生成する。
【００４２】さらに、このようにしてデータが生成され
る過程では、マッピング回路８３は、各ビットレベルｌ
i において、最小二乗ユークリッド距離ｄ2 Emin(ｌi)が
信号点間距離Δi 、符号化レベル（符号の最小距離）ｄ
min(i)に対して ｄ2 Emin(ｌi)＝Δi・ｄmin(i) の式が成立する値に設定する。
【００４３】多値変調器１６５は、上述したようにマッ
ピング回路８３によって生成されたシンボルの値に応じ
て搬送波信号を８相ＰＳＫ変調することにより搬送波信
号を生成するが、このような変調方式の下では、信号点
間距離がそれぞれΔ1 ≒0.58、Δ2 ＝２であるから、最
小二乗ユークリッド距離ｄ2 Emin の値は「８」となり、
かつ符号化レベルｄmin(1)、ｄmin(2)の値はそれぞれ
「１４」、「４」となる。
【００４４】これらの条件は、例えば、繰り返し符号化
が「１／１４」の符号化率で行われ、かつ畳み込み符号
化が「３／４」の符号化率と「４」の拘束長とで行われ
る場合に成立する。さらに、このようにして繰り返し符
号化と畳み込み符号化とが行われる場合には、帯域効率
(ｒ′ｋ＋1)／ｒ は、トレリス符号化方式とブロック符
号化方式とにおける同様の帯域効率（＝２ビット／シン
ボル）より２０パーセント程度小さい約1.57ビット／シ
ンボルとなるが、上述した最小二乗ユークリッド距離d2
Eminの値「８」が従来例のトレリス符号化方式とブロッ
ク符号化方式における同様の値の２倍の値となるので、
さらに１．５デシベル程度の符号化利得が得られる。
【００４５】また、本方式は非符号化ビットレベルをも
たず、かつ最尤復号を行うため、特にフェージングチャ
ネルにおける特性劣化が抑えられ、従来方式との性能差
はさらに大きくなる。一方、受信装置９０では、枝メト
リック計算部９１は、上述した送信波信号によって与え
られる符号系列のトレリス線図を示す情報が予め与え
れ、復調部によって得られた受信系列に対して時点ｔi
の各状態Ｓi ないし時点(t＋1)の状態Ｓ j に至る全ての
枝ｂijの枝メトリックを算出する。ＡＣＳ部９２は、こ
のような全ての枝について (1) 枝ｂijについて、時点ｔの状態Ｓi の生き残りパス
ｐi,tのメトリックλi,tとの和をとり、(2) 時点ｔ＋１
の状態Ｓj 毎に、その状態Ｓj に至る全てのパスに対し
て上記(1)で求められた和を比較し、最小値を与える生
き残りパスｐi,t と枝ｂijとの組み合わせを選択すると
共に、(3) その生き残りパスｐi,t と枝ｂijとを連結す
るパスを状態Ｓj の生き残りパスｐi,t+1 として求め、 λi,t+1＝λi,t＋λ（ｙt，ｂij） の式に示す算術演算を行うことによりメトリックを更新
する。なお、このような演算の過程では、パスメモリ９
４は各状態の生き残りパスを記憶し、かつパスメトリッ
クメモリ９３は上述したように更新されたメトリックを
記憶して後続する受信系列に応じてＡＣＳ部９２が行う
同様の演算の対象を与える。
【００４６】すなわち、パスメモリ９４の出力には選択
された枝の列に対応した復号結果が得られるが、枝メト
リック計算部９１およびＡＣＳ部９２が行う演算の基準
となるトレリス線図は、図４に示すように、繰り返し符
号がとる論理値の値に個別に対応した２つの同じサブト
レリス線図の組み合わせとして与えられる。したがっ
て、本実施形態によれば、繰り返し符号化方式と畳み込
み符号化方式との組み合わせからなる簡単な構成により
確実に符号化変調方式が実現され、かつ受信端は復号化
処理に際して確実に最尤復号化（ビタビ復号化）方式が
適用されると共に、図５に○印と□印とで示すように、
伝送品質が異なる２つの伝送チャネルが形成される。
【００４７】以下、請求項２、４に記載の発明に対応し
た実施形態について説明する。請求項２、４に記載の発
明に対応した実施形態と請求項１に記載の発明に対応し
た実施形態との構成の相違点は、送信装置８０は繰り返
し符号器８１と畳み込み符号器８２との前段に分離部８
４が備えられ、受信装置９０にはパスメモリ９４の後段
に合成部９５が備えられた点にある。
【００４８】なお、本実施形態と図１および図２に示す
ブロック図との対応関係については、分離部８４は分離
処理手段２１に対応し、合成部９５は逆マッピング手段
４３に対応し、その他の各部の対応関係については、請
求項１に記載の発明に対応した実施形態における対応関
係と同様であるから、ここではその説明を省略する。以
下、図３を参照して請求項２、４に記載の発明に対応し
た本実施形態の動作を説明する。
【００４９】送信装置８０では、分離部８４は、伝送情
報との同期をとりつつその伝送情報を順次取り込む。さ
らに、分離部８４は、このような伝送情報の形式（例え
ば、フレーム構成）とその形式の下で確保されるべきビ
ット誤り率の上限値の組み合わせとに基づいて個々の伝
送情報に含まれるビットを２つのグループ（ここでは、
簡単のため上述したビットａ1のみからなるグループ
と、ビットｂ1〜ｂ24からなるグループであると仮定す
る。）に分割してそれぞれ繰り返し符号器８１と畳み込
み符号器８２とに与える。なお、繰り返し符号器８１、
畳み込み符号器８２、マッピング回路８３および多値変
調器１６５の動作については、請求項１に記載の発明に
対応した実施形態における動作と同様であるから、ここ
ではその説明を省略する。
【００５０】一方、受信装置９０では、合成部９５は、
パスメモリ９４を介して得られた復号結果を順次取り込
み、上述した形式に基づいてその復号結果を分割するこ
とにより伝送情報を復元する。なお、枝メトリック計算
部９１、ＡＣＳ部９２、パスメトリックメモリ９３およ
びパスメモリ９４の動作については、請求項１に記載の
発明に対応した実施形態における動作と同様であるか
ら、ここではその説明を省略する。
【００５１】このように本実施形態によれば、分離部８
４と合成部９５との連係の下で、伝送情報の形式やその
形式の下で確保されるべきビット誤り率の上限値の組み
合わせに適応しつつ請求項１に記載の発明が確実に適用
される。したがって、伝送情報の形式に柔軟に適応しつ
つ、符号化利得が高められる。以下、請求項３、５に記
載の発明に対応した本実施形態について説明する。
【００５２】請求項３、５に記載の発明に対応した実施
形態と請求項２、４に記載の発明に対応した実施形態と
の構成の相違点は、送信装置８０には分離部８４に代え
て分離部８５が備えられ、受信装置９０には合成部９５
に代えて合成部９６が備えられた点にある。なお、本実
施形態と図１および図２に示すブロック図との対応関係
については、分離部８５は分離処理手段３１に対応し、
合成部９６は逆マッピング手段５３および語長補正手段
５４に対応し、その他の各部の対応関係については、請
求項１に記載の発明に対応した実施形態における対応関
係と同様であるから、ここではその説明を省略する。
【００５３】以下、図３を参照して請求項３、５に記載
の発明に対応した本実施形態の動作を説明する。送信装
置８０では、分離部８５には、ビット誤り率の許容可能
な上限が異なる２つのフィールドからなるフレーム（あ
るいはセル）の単位に伝送情報が分割されて与えられ
る。分離部８５は、これらのフレームを順次同期をとり
つつ取り込むと共に、このようなフレームの個々に以下
の手順に基づいて処理を施す。
【００５４】(1) 上述した２つのフィールドの内容を分
離し、かつそれぞれ配列α、βとして蓄積すると共に、 (2) 繰り返し符号器８１と畳み込み符号器８２とに符号
化の対象として与えられるものとして対応付ける。 (3) このようにして分離された各フィールドについて、
繰り返し符号器８１が行う繰り返し符号化の対象となる
べきビットの数Ａと、畳み込み符号器８２が行う畳み込
み符号化の対象となるべきビットの数Ｂと、既述の実数
ｒ′と、情報ブロック長ｋとに応じてガウスの記号［］
の下で Ｍ＝ｍａｘ（Ａ、［Ｂ／ｒ′ｋ］） の式で示される整数Ｍに対して、（Ｍ−Ａ）ビットの疑
似ビットを配列αの末尾（伝送情報を構成する末尾のビ
ットが格納された領域に隣接する領域）に順次書き込
み、かつ((Ｍ−Ｂ／ｒ′ｋ)・ｒ′ｋ)ビットの疑似ビッ
トを配列βの末尾（伝送情報の末尾のビットが格納され
た領域の隣接領域）に順次書き込む。
【００５５】なお、これらの疑似ビットの論理値につい
ては、簡単のため、何れも「０」であると仮定する。さ
らに、分離部８５は、このような処理の下で配列α、β
の内容が確定すると、これらの配列を昇順に参照しつつ
配列αをからは１ビットずつ、かつ配列βからはｒ′ｋ
ビットずつ読み出して順次繰り返し符号器８１と畳み込
み符号器８２とに与える。
【００５６】なお、繰り返し符号器８１、畳み込み符号
器８２、マッピング回路８３および多値変調器１６５の
動作については、請求項１に記載の発明に対応した実施
形態における動作と同様であるから、ここではその説明
を省略する。一方、受信装置９０では、合成部９６は、
パスメモリ９４を介して得られた復号結果を順次取り込
み、上述したように分離部８５によって施された一連の
処理（手順(1)〜(4)で示される。）と反対の処理を行う
ことにより伝送情報を復元する。なお、枝メトリック計
算部９１、ＡＣＳ部９２、パスメトリックメモリ９３お
よびパスメモリ９４の動作については、請求項１に記載
の発明に対応した実施形態における動作と同様であるか
ら、ここではその説明を省略する。
【００５７】このように本実施形態によれば、分離部８
５と合成部９６との連係の下で、伝送情報を構成するフ
レームに含まれるフィールドの配置やサイズに柔軟に適
応しつつ請求項１に記載の発明と同様にして符号化変調
が行われるので、請求項２、４に記載の発明に対応した
実施形態よりさらに伝送情報の形式に対する柔軟性が高
められ、かつ同様にして帯域効率と符号化利得とが高め
られる。
【００５８】なお、上述した各実施形態では、繰り返し
符号化に併せて畳み込み符号化が行われているが、本発
明はこのような畳み込み符号化方式に限定されず、トレ
リス線図の構成の複雑化が許容されたり復号過程で信号
空間における直交性が利用可能であり、かつ復号処理に
要する処理量の増加が許容可能な程度に抑えられるなら
ば、例えば、木符号化が代わって行われてもよい。
【００５９】また、このような畳み込み符号化および木
符号化については、受信系において十分な線形受信の下
で軟判定が行われるならば、ブロック符号化が代替の符
号化方式として適用されてもよい。さらに、上述した各
実施形態では、ＰＳＫ変調方式が適用されているが、本
発明はこのような変調方式に限定されず、所望の信号配
置に基づいて符号化変調が実現されるならば、例えば、
ＦＳＫ変調方式やＡＳＫ（ＱＡＭ）変調方式が適用され
てもよい。
【００６０】また、上述した各実施形態では、信号配置
については何ら記述されていないが、このような信号配
置については、集合分割法に基づくマッピングが可能で
あり、かつ送信波の先頭電力の増加に起因する伝送効率
の低下が許容可能な範囲に抑えられるならば、如何なる
ものであってもよい。
【００６１】
【発明の効果】上述したように請求項１に記載の発明で
は、従来例に比べてビット誤りが軽減され、かつ復号遅
延が圧縮されると共に単純な処理手順に基づく効率的な
最尤復号化が可能となる。
【００６２】請求項２に記載の発明では、伝送単位を構
成する各ビットは所望の符号化レベルに個別に対応しつ
つ確実に符号化変調され、かつ請求項１に記載の発明と
同様にして、従来例よりビット誤りが抑圧されると共
に、単純な処理手順に基づく効率的な最尤復号化が可能
となる。請求項３に記載の発明では、伝送単位は、所望
の符号化レベル毎に適応した値に語長が補正された後に
確実に符号化変調されるので、多様な形式の伝送情報が
このような符号化変調の方式の下で送信され、かつ受信
端では、請求項１および請求項２に記載の送信装置と同
様にして、従来例よりビット誤りが抑圧されると共に、
単純な処理手順に基づく効率的な最尤復号化が可能とな
る。
【００６３】請求項４、５に記載の発明では、請求項
２、３に記載の送信装置に無線伝送路を介して対向する
受信端において、その無線伝送路を介して到来した受信
波からこのような受信波によって示される伝送情報（伝
送単位）が確実に復元される。したがって、これらの発
明が適用された無線伝送系では、無線周波数の利用効率
が高く維持されると共に、所望の符号化レベルで複数の
無線伝送路が安価にかつ確実に形成され、かつ伝送情報
の内容、形式、伝送容量、伝送品質その他の多様性に柔
軟に適応した伝送が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１〜３に記載の発明の原理ブロック図で
ある。
【図２】請求項４、５に記載の発明の原理ブロック図で
ある。
【図３】請求項１〜５に記載の発明に対応した実施形態
を示す図である。
【図４】本実施形態により生成された符号系列のトレリ
ス線図である。
【図５】本実施形態によって得られる伝送品質を示す図
である。
【図６】符号化変調方式に適応した送信装置の構成例を
示す図(1) である。
【図７】集合分割法に基づく信号点の割り付けを説明す
る図である。
【図８】符号化変調方式に適応した送信装置の構成例を
示す図(2) である。
【図９】従来例において生じる処理遅延を説明する図で
ある。
【符号の説明】
１１、３２ 繰り返し符号化手段 １２、３３ 木符号化手段 １３、３４ マッピング手段 １４、３５ 変調手段 ２１、３１ 分離処理手段 ４１、５１ 復調手段 ４２、５２ 復号化手段 ４３、５３ 逆マッピング手段 ５４ 語長補正手段 ８０ 送信装置 ８１ 繰り返し符号器 ８２ 畳み込み符号器 ８３ マッピング回路 ８４、８５ 分離部 ９０ 受信装置 ９１ 枝メトリック計算部 ９２ ＡＣＳ部 ９３ パスメトリックメモリ ９４ パスメモリ ９５、９６ 合成部 １６５ 多値変調器 １６６ 符号化器 １７０ 直−並列変換部 １７１ 符号器 １７２ マッピング部 １７３ 変調器

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一定の語長で伝送情報が分割されてなる
    伝送単位の内、１ビットを予め決められた整数ｒの逆数
    に等しい符号化率で繰り返し符号化し、繰り返し符号列
    を生成する繰り返し符号化手段と、 前記伝送単位の内、前記１ビット以外の複数ビットを情
    報ブロック長ｋと符号ブロック長ｎとに対して(ｋ／ｎ)
    で与えられる符号化率で木符号化し、木符号列を生成す
    る木符号化手段と、 前記繰り返し符号化手段によって生成された繰り返し符
    号列と前記木符号化手段によって生成された木符号列と
    の組み合わせに、前記伝送単位との対応をとりつつ集合
    分割法に基づいてマッピングを施すマッピング手段と、 前記マッピング手段によって前記マッピングが施された
    組み合わせに基づいて搬送波信号を多値変調して送信波
    信号を生成し、その送信波信号を無線伝送路に送信する
    変調手段とを備え、 前記一定の語長は、 前記木符号列の系列を示すトレリス線図の単一のブラン
    チで示される伝送シンボルの数Ｎと、前記整数ｒと、前
    記情報ブロック長ｋとに対して(１＋ｒｋ／Ｎ)ビットで
    あり、 前記変調手段は、 前記搬送波信号を２(1+n/N)値で多値変調することを特
    徴とする送信装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の送信装置において、 伝送単位は、 ビット誤り率の許容可能な上限値の順に対応した１ビッ
    トと複数ビットとの組み合わせをなす形式で与えられ、 前記伝送単位を前記形式に基づいて分割することにより
    前記１ビットと前記複数ビットに分離し、それぞれ繰り
    返し符号化手段と木符号化手段とに与える分離処理手段
    を備えたことを特徴とする送信装置。
  3. 【請求項３】 ビット誤り率の許容可能な上限値の順に
    対応したＡビットとＢビットとの和に等しい語長(Ａ＋
    Ｂ)で伝送情報が分割されてなる伝送単位を取り込み、
    その伝送単位の形式に基づいてこれらのＡビットとＢビ
    ットとを分離してそれぞれに第一の疑似ビットと第二の
    疑似ビットとを付加することにより、第一のビット列と
    第二のビット列とを生成する分離処理手段と、 前記分離処理手段によって生成された第一のビット列か
    ら１ビットずつ抽出して予め決められた整数ｒの逆数に
    等しい符号化率で繰り返し符号化し、繰り返し符号列を
    生成する繰り返し符号化手段と、 前記分離処理手段によって生成された第二のビット列か
    ら一定の数のビットずつ抽出し、情報ブロック長ｋと符
    号ブロック長ｎとに対して(ｋ／ｎ)で与えられる符号化
    率で木符号化して木符号列を生成する木符号化手段と、 前記繰り返し符号化手段によって生成された繰り返し符
    号列と前記木符号化手段３２によって生成された木符号
    列との組み合わせに、前記伝送単位との対応をとりつつ
    集合分割法に基づいてマッピングを施すマッピング手段
    と、 前記マッピング手段によって前記マッピングが施された
    組み合わせに基づいて搬送波信号を多値変調して送信波
    信号を生成し、その送信波信号を無線伝送路に送信する
    変調手段とを備え、 前記第一の疑似ビットの数は、 前記木符号列の系列を示すトレリス線図の単一のブラン
    チで示される伝送シンボルの数Ｎに対して｛ｍａｘ(Ａ、
    [ＢＮ/ｒｋ])−Ａ｝であり、 前記第二の疑似ビットの数は、｛ｍａｘ(Ａ、[ＢＮ/ｒ
    ｋ])−ＢＮ/ｒｋ｝・ｒｋ／Ｎであり、 前記一定の数は、ｒｋ／Ｎであり、 前記変調手段は、 前記搬送波信号を２(1+n/N)値で多値変調することを特
    徴とする送信装置。
  4. 【請求項４】 請求項２に記載の送信装置から無線伝送
    路を介して到来した受信波を復調して受信系列を得る復
    調手段と、 前記復調手段によって得られた受信系列を最尤復号化し
    て復号シンボル列を生成する復号化手段と、 前記復号化手段によって生成された復号シンボル列を取
    り込み、その復号シンボル列に前記送信装置を構成する
    マッピング手段によって施された集合分割の形態に適応
    する逆マッピングを施すことにより、伝送単位を復元す
    る逆マッピング手段とを備えたことを特徴とする受信装
    置。
  5. 【請求項５】 請求項３に記載の送信装置から無線伝送
    路を介して到来した受信波を復調して受信系列を得る復
    調手段と、 前記復調手段によって得られた受信系列を最尤復号化し
    て復号シンボル列を生成する復号化手段と、 前記復号化手段によって生成された復号シンボル列を取
    り込み、その復号シンボル列に前記送信装置を構成する
    マッピング手段によって施された集合分割の形態に適応
    する逆マッピングを施すことにより、その送信装置を構
    成する分離処理手段によって生成された第一のビット列
    と第二のビット列とを復元する逆マッピング手段と、 前記逆マッピング手段によって得られた第一のビット列
    と第二のビット列を取り込み、これらのビット列に前記
    分離処理手段によって付加された疑似ビットを除去して
    伝送単位を復元する語長補正手段とを備えたことを特徴
    とする受信装置。
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