WO2004086634A1

WO2004086634A1 - 符号化装置および符号化方法

Info

Publication number: WO2004086634A1
Application number: PCT/JP2004/003907
Authority: WO
Inventors: Masayuki Hoshino; Alexander Golitschek
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co. Ltd.
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2004-10-07
Also published as: CN1765056A; JP2004297182A; CN1765056B; EP1619801A4; EP1619801A1; JP4224329B2; US20060077076A1; US7180967B2

Abstract

干渉電力を増大させることなく復調性能の劣化を防止することができる符号化装置。本装置において、ターボ符号化部（１００）は、送信データをターボ符号化し、システマチックビットおよびパリティビットを出力する。選択部（２００）は、ターボ符号化部（１００）から出力された２系列のパリティビットのうちいずれか一方を選択し、マッピング部（３００−２）へ出力する。マッピング部（３００−１）は、システマチックビットを変調してシンボルマッピングを行う。マッピング部（３００−２）は、パリティビットを変調してシンボルマッピングを行う。このとき、マッピング部（３００−１、３００−２）は、変調方式指示部（５００）によって指示された変調方式によって変調を行う。マッピング部（３００−２）に指示される変調方式は、マッピング部（３００−１）に指示される変調方式とは異なっている。

Description

符号化装置およぴ符号化方法

技術分野

本発明は、符号化装置および符号化方法に関し、特に、送信データを時空タ一ボ符号化する符号化装置およぴ符号化方法に関する。

明背景技術

書

近年、無線通信の誤り訂正符号において、誤りなしで送信可能な伝送速度の理論上の限界であるシャノンの限界に迫るターポ符号が注目を浴びている。ターボ符号化では、一般に、情報ビットであるシステマチックビットそのものの系列と、システマチックビットに対して畳み込み符号化して得られる冗長ビットであるパリティビットの系列と、システマチックビットに対してィンタリーブを施した上で畳み込み符号化して得られるパリティビットの系列と、のように複数のビット系列が出力される。

このように出力された複数のビット系列を、それぞれ対応する複数の送信アンテナから送信する技術は、時空ターボ符号化と呼ばれている。時空ターポ符号化は、送信側で複数の信号を空間的に多重する S DM (Space Division Multiplexing) の一種である。

時空ターボ符号化においては、ターポ符号化によって生成された複数のビット系列を変調し、シンボルマッピングを行い、それぞれのビット系列に割り当てられた複数の送信アンテナから送信する。例えば、 IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, VOL. 49, NO. 1, JANUARY 2001 "Space-Time Turbo Codes with Full Antenna Diversity"、および、 IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS, VOL. 19, NO. 5, MAY 2001 "Turbo-Coded Modulation for Systems with Transmit and Receive Antenna Diversity over Block Fading Channels： System Model, Decoding Approaches, and Practical Considerations "を参照。

これにより、複数の送信アンテナを用いて送信することによるダイバーシチ利得と、ターボ符号が有する大きな符号化利得とを両立することができる。

しかしながら、時空ターボ符号化を行う際に、さらに伝送効率を向上させるために多値変調を利用すると、シンボルマッピングにおレ、て信号点の重なり（以下、「縮退」と呼ぶ）が多数発生するという問題がある。

以下、この問題について、図 1 A〜図 1 Cを参照しながら具体的に説明する。図 1 A〜図 1 Cは、時空ターボ符号化の例として、ターボ符号化により得られた複数のビット系列を 2本の送信ァンテナから送信する場合の信号点配置を示す図である。

図 1 Aは、 2本の送信アンテナから送信される各ビット系列に対して B P SK (Binary Phase Shift Keying) 変調を行った場合の信号点配置の一例を示す図である。

それぞれ B P S K変調されたビット系列をシンボルマツビングして多重した場合、本来であれば 4 (=2 X 2) 点の信号点候捕が存在するはずである。しかし、図 1 Aに示すような場合には、図中白点で示す点は、 4点のうち 2 点が重なった点であり縮退が発生している。

同様に、図 1 Bは、 2本の送信アンテナから送信される各ビット系列に対して QP S K (Quadrature Phase Shift Keying) 変調を行った場合の信号点配置の一例を示す図である。

それぞれ Q P S K変調されたビット系列をシンボルマツビングして多重した場合、本来であれば 1 6 (=4 X 4) 点の信号点候捕が存在するはずである。しかし、図 1 Bに示すような場合には、図中黒点で示す 4点以外の点は、 2点または 4点が重なった点であり縮退が発生している。つまり、 QP SK 変調の場合は、全体の 75%の点で縮退が発生していることとなり、 B P S K変調の場合よりも縮退が発生する確率が高い。

さらに、図 1 Cは、 2本の送信アンテナから送信される各ビット系列に対して 1 6 Q AM (16 Quadrature Amplitude Modulation; 変調を trつた場合の信号点配置の一例を示す図である。

それぞれ 1 6 Q AM変調されたビット系列をシンボルマッピングして多重した場合、本来であれば 2 5 6 ( = 1 6 X 1 6 ) 点の信号点候補が存在するはずである。しかし、図 1 Cに示すような場合には、図中黒点で示す 4点以外の点は、 2〜4点が重なった点であり縮退が発生している。つまり、 1 6 Q AM変調の場合は、全体の約 9 8 %の点で縮退が発生していることとなり、 Q P S K変調の場合よりも縮退が発生する確率がさらに高い。

このように時空ターボ符号化において多値変調を行うと、縮退が多数発生するため、受信装置での復調性能が劣化してしまう。復調性能が劣化することを防ぐためには、受信装置での受信品質が高くなるように送信装置が送信電力を高める必要があるが、その結果として、送信対象以外の受信装置に対して与える干渉電力が増大し、無線通信システム全体へ悪影響を及ぼすこととなる。発明の開示

本発明の目的は、干渉電力を増大させることなく復調性能の劣化を防止することができる符号化装置および符号化方法を提供することである。

本発明の主題は、符号化されて得られるシステマチックビットおよびパリティビットを複数の送信アンテナから送信する際に、それぞれのビット系列を互いに異なる変調方式によって変調することである。

本発明の一形態によれば、符号化装置は、送信データを符号化してシステマチックビットおよびパリティビットを出力する符号化手段と、出力されたシステマチックビットおよびパリティビットを互いに異なる変調方式によつて変調する変調手段と、変調されたシステマチックビットおよびパリティビットをそれぞれ対応する複数のアンテナから送信する送信手段とを有する。本発明の他の形態によれば、符号化方法は、送信データを符号化してシステマチックビットおよびパリティビットを出力するステップと、出力したシステマチックビットおよびパリティビットを互いに異なる変調方式によって変調するステップと、変調したシステマチックビットおよびパリティビットをそれぞれ対応する複数のアンテナから送信するステップとを有する。図面の簡単な説明

図 1 Aは、時空ターボ符号化において B P S K変調を適用した場合の信号点配置の例を示す図、

図 1 Bは、時空ターボ符号化において Q P S K変調を適用した場合の信号点配置の例を示す図、

図 1 Cは、時空ターボ符号化において 1 6 Q AM変調を適用した場合の信号点配置の例を示す図、

図 2は、本発明の実施の形態 1に係る時空ターボ符号化装置の要部構成を示すプロック図、

図 3 Aは、実施の形態 1に係る信号点配置の例を示す図、

図 3 Bは、実施の形態 1に係る信号点配置の例を示す図、

図 4は、本発明の実施の形態 2に係る時空ターボ符号化装置の要部構成を示すプロック図、

図 5 Aは、実施の形態 2に係るビット配置の例を示す図、

図 5 Bは、実施の形態 2に係るビット配置の例を示す図、

図 6は、本発明の実施の形態 3に係るビット配置の例を示す図、

図 7は、本発明の実施の形態 4に係る時空ターボ符号化装置の要部構成を示すブロック図、

図 8 Aは、実施の形態 4に係るビット配置の例（初回送信信号）を示す図、図 8 Bは、実施の形態 4に係るビット配置の例（再送時（2回目）の送信信号）を示す図、

図 8 Cは、実施の形態 4に係るビット配置の例（再送時（3回目）の送信信号）を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

(実施の形態 1 )

図 2は、本発明の実施の形態 1に係る時空ターボ符号化装置の要部構成を示すプロック図である。図 2に示す時空ターボ符号化装置は、ターボ符号化部 1 00、選択部 200、マツビング部 3 00— 1、 300— 2、無線送信部 400— 1、 400— 2、および変調方式指示部 500から主に構成されている。また、ターボ符号化部 1 00は、インタリーバ 1 1 0、符号化部 1 20- 1, 1 20— 2、パンクチヤ部 1 30— 1、 1 30— 2、およぴディンタリーバ 140を有している。

ターボ符号化部 1 00は、送信データをターボ符号化し、送信データの情報ビットそのものであるシステマチックビット、およびシステマチックビットに対して畳み込み符号化して得られる冗長ビットであるパリティビットを出力する。

具体的には、ターボ符号化部 1 00は、送信データそのものをシステマチックビットの系列としてマッピング部 300— 1へ出力するとともに、以下に説明するように、 2つのパリティビットの系列を選択部 200へ出力する。すなわち、符号化部 1 20— 1は、送信データを畳み込み符号化する。ノ、° ンクチャ部 1 30— 1は、符号化部 1 20 - 1によって畳み込み符号化されて得られた符号化ビッ 1、系列に対してパンクチヤリングを行い、ビットを間引く。このパンクチヤ部 1 30— 1からの出力は、 1つのパリティビットの系列（以下、「パリティビット 1」という）として選択部 200へ出力される。また、インタリーバ 1 1 0は、送信データのビットの順番を並べ替える (ィンタリーブする) 。符号化部 1 2 0 - 2は、インタリーバ 1 1 0によるインタリーブ後のビット系列を畳み込み符号化する。パンクチヤ部 1 3 0— 2は、符号化部 1 2 0— 2によつて畳み込み符号化されて得られた符号化ビット系列に対してパンクチャリングを行い、ビットを間引く。ディンタリーバ 1 4 0は、パンクチヤ部 1 3 0 - 2から出力されたビット系列について、インタリーバ 1 1 0によって並ぴ替えられたビットの順番を元に戻す (ディンタリーブする）。このディンタリーバ 1 4 0からの出力は、もう 1つのパリティビットの系列（以下、「パリティビット 2」とレ、う）として選択部 2 0 0へ出力される。

なお、パンクチヤ部 1 3 0— 1、 1 3 0— 2は、畳み込み符号化後の符号化ビット系列からビットを間引く際、変調方式指示部 5 0 0から通知される変調方式に基づいてビットを間引くが、この点については後述する。

また、ディンタリーバ 1 4 0がインタリーバ 1 1 0によるインタリーブを元に戻すことにより、ターボ符号化部 1 0 0から同時に出力される 2系列のパリティビットは、いずれも同時に出力されるシステマチックビットに対応するものとなる。

選択部 2 0 0は、ターボ符号化部 1 0 0から出力された 2系列のパリティビットのうちいずれか一方を選択し、マツビング部 3 0 0— 2へ出力する。マッピング部 3 0 0— 1は、ターボ符号化部 1 0 0から出力されたシステマチックビットを変調してシンボルマツビングを行う。このとき、マツピング部 3 0 0— 1は、変調方式指示部 5 0 0によって指示された変調方式でシステマチックビットを変調する。

無線送信部 4 0 0— 1は、システマチックビットに所定の無線送信処理 (D /A変換、アップコンバートなど) を施し、アンテナ 4 5 0— 1を介して送信する。

マッビング部 3 0 0— 2は、選択部 2 0 0から出力されたパリティビットを変調してシンポルマッピングを行う。このとき、マッピング部 3 0 0— 2 は、変調方式指示部 5 0 0によつて指示された変調方式でパリティビットを変調する。マツピング部 3 0 0— 2に指示される変調方式は、マツピング部 3 0 0 - 1に指示される変調方式とは異なっている。換言すれば、システマチックビットとパリティビットはそれぞれ異なる変調方式で変調されることになる。

無線送信部 4 0 0— 2は、パリティビットに所定の無線送信処理（D ZA 変換、アップコンバートなど）を施し、アンテナ 4 5 0 - 2を介して送信する。

変調方式指示部 5 0 0は、パンクチヤ部 1 3 0— 1、 1 3 0— 2、およびマッピング部 3 0 0— 1、 3 0 0 _ 2へ変調方式を指示する。このとき、変調方式指示部 5 0 0は、システマチックビットを変調するための変調方式をマッピング部 3 0 0— 1へ指示し、この変調方式とは異なる変調方式をパリティビットを変調するための変調方式としてマッピング部 3 0 0— 2へ指示する。また、変調方式指示部 5 0 0は、システマチックビットおよびパリティビットに対する変調方式をパンクチヤ部 1 3 0— 1、 1 3 0— 2へ通知する。

次いで、上記のように構成された時空ターボ符号化装置の動作について説明する。

まず、ターボ符号化部 1 0 0によって送信データがターボ符号化される。すなわち、送信データからシステマチックビットがマツビング部 3 0 0— 1 へ出力される。同時に、送信データが符号化部 1 2 0— 1によって畳み込み符号化され、パンクチヤ部 1 3 0— 1によってパンクチヤリングされ、選択部 2 0 0へパリティビット 1が出力される。また、送信データは、インタリーバ 1 1 0によってインタリープされ、符号化部 1 2 0 - 2によって畳み込み符号化され、パンクチヤ部 1 3 0— 2によってパンクチヤリングされ、デインタリーバ 1 4 0によってディンタリーブされ、選択部 2 0 0へパリティビット 2が出力される。

ここで、パンクチヤ部 1 3 0— 1、 1 3 0 - 2におけるパンクチヤリングは、変調方式指示部 5 0 0から通知されるシステマチックビットおよぴパリティビットの変調方式に基づいて行われる。すなわち、システマチックビットとパリティビットの変調方式が互いに異なるため、 1シンボルあたりで伝送されるビット数が異なるが、このためシステマチックビットとパリティビットの対応関係が崩れてしまうことがないように、符号化ビット系列からビットを間引く。

例えば、システマチックビットを B P S K変調し、パリティビットを Q P S K変調する場合には、システマチックビットは 1シンボルで 1 ビット伝送されるのに対し、パリティビットは 1シンボルで 2ビット伝送される。したがって、パンクチヤ部 1 3 0— 1、 1 3 0— 2は、符号化ビット系列から間引くビット数を多くしなくても、システマチックビットとノ、"リティビットの対応関係が崩れることはない。

—方、システマチックビットを Q P S K変調し、パリティビットを B P S K変調する揚合には、システマチックビットは 1シンポルで 2ビット伝送されるのに対し、パリティビットは 1シンポルで 1ビット伝送される。したがつて、パンクチヤ部 1 3 0— 1、 1 3 0— 2は、通常よりも多くのビットを符号化ビット系列から間引く必要が生じる。

このように、システマチックビットとパリティビットの変調方式の違いを吸収できるようにパンクチヤリングが行われ、それぞれパリティビット 1およびパリティビット 2が選択部 2 0 0へ出力される。

そして、選択部 2 0 0によって、パリティビット 1およぴパリティビット 2のいずれか一方が選択され、マッピング部 3 0 0— 2へ出力される。選択部 2 0 0によるパリティビットの選択は、パリティビット 1 とパリティビット 2を交互に選択するようにしても良く、所定の規則に従うようにしても良い。パリティビット 1およびパリティビット 2のいずれを選択する場合でも、マッピング部 3 0 0 - 1 へ出力されるシステマチックビットに対応したパリティビットがマッピング部 3 0 0一 2へ出力される。

そして、マッビング部 3 0 0— 1によって、変調方式指示部 5 0 0から指示された変調方式で、システマチックビットが変調され、シンボルマッピングされる。一方、マッピング部 3 0 0— 2によって、変調方式指示部 5 0 0 から指示された変調方式で、パリティビットが変調され、シンボルマッピングされる。

変調方式指示部 5 0 0は、システマチックビットおよびパリティビットに対して適用する変調方式として、それぞれ異なる変調方式を指示するため、マッビング部 3 0 0— 1およぴマッビング部 3 0 0— 2は、それぞれ異なる変調方式の変調を行う。

例えば、変調方式指示部 5 0 0は、マツビング部 3 0 0— 1へ B P S K変調を行うように指示し、マッピング部 3 0 0— 2へ Q P S K変調を行うように指示する。この場合、システマチックビットに比べてパリティビットの伝送効率が高くなるため、ターボ符号化による誤り符号化利得がさらに大きくなり、受信装置において得られる復調データの精度が高くなる。

また、例えば、変調方式指示部 5 0 0は、マッピング部 3 0 0— 1へ Q P S K変調を行うように指示し、マツビング部 3 0 0— 2へ B P S K変調を行うように指示する。この場合、システマチックビットの伝送効率が高くなり、情報の伝送レートの高速化を図ることができる。

さらに、上記のいずれの場合も、後述するように、システマチックビットおよぴパリティビットの双方に対して Q P S K変調を行う場合よりも、受信装置において縮退が発生しにくい。

このように変調されてシンボルマッピングされたシステマチックビットぉよびパリティビットは、それぞれ無線送信部 4 0 0— 1 、 4 0 0— 2によつて所定の無線送信処理 ( D /A変換、アップコンバートなど）が施され、対応するアンテナ 4 5 0— 1 、 4 5 0— 2から送信される。これらのアンテナ 4 5 0— 1、 4 5 0— 2から送信された信号は、空中で多重された後、受信装置によって受信される。

図 3 Aおよび図 3 Bは、互いに異なる変調方式で変調されたシステマチックビットおよびパリティビットが空中で多重される様子の一例を示す図である。なお、図 3 Aおよび図 3 Bは、受信装置において最も多く縮退が発生する場合の例を示している。

例えば、システマチックビットおよびパリティビットのいずれか一方を Q P S K変調し、他方を B P S K変調した場合は、本来であれば 8 ( = 4 X 2 ) 点の信号点候補が存在するはずである。本実施の形態の時空ターボ符号化装置によれば、図 3 Aに示すように、図中白点で示す点のみが、 8点のうち 2点が重なった点であり縮退が発生しているものの、縮退が発生する確率は 2 5 %である。これは、システマチックビットおょぴパリティビットの双方を Q P S K変調した場合の 7 5 °/₀に比べて非常に小さい確率である。

また、例えば、システマチックビットおよびパリテイビットのいずれか一方を 1 6 Q AM変調し、他方を Q P S K変調した場合は、本来であれば 6 4 ( = 1 6 X 4 ) 点の信号点候捕が存在するはずである。本実施の形態の時空ターボ符号化装置によれば、図 3 Bに示すように、図中黒点で示す 1 6点以. 外の点で、縮退が発生しており、その発生確率は 7 5 %である。この場合も、システマチックビットおよびパリティビットの双方を 1 6 Q AM変調した場合の 9 8 %に比べて小さい。

このように、本実施の形態によれば、システマチックビットおよびパリティビットに対して用いられる互いに異なる変調方式の違いを吸収するようにパリティビットのパンクチャリングを行い、互いに異なる変調方式でシステマチックビットおよびパリティビットを変調し、シンボルマッビングし、システマチックビットおよびパリティビットをそれぞれ異なるアンテナから送信するため、時空ターポ符号化によるダイバーシチ利得と符号化利得とを両立するとともに、受信装置における縮退の発生確率を抑え、干渉電力を増大させることなく復調性能の劣化を防止することができる。

(実施の形態 2 )

本発明の実施の形態 2の特徴は、パリティビット間の干渉を低減するため、パリティビット 1およびパリティビット 2をそれぞれ同相軸と直交軸にマッビングする点である。

図 4は、本実施の形態に係る時空ターボ符号化装置の要部構成を示すプロック図である。同図に示す時空ターボ符号化装置において、図 2に示す時空ターボ符号化装置と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図 4に示す時空ターボ符号化装置は、ターボ符号化部 1 0 0、選択部 2 0 0 、マッビング部 3 0 0— 1 、 3 0 0— 2、無線送信部 4 0 0— 1 、 4 0 0— 2 、変調方式指示部 5 0 0、およびビット配置決定部 6 0 0から主に構成されている。

ビット配置決定部 6 0 0は、変調方式指示部 5 0 0から指示されるパリティビットの変調方式の下で、選択部 2 0 0から出力される 2つのパリティビットが同相軸と直交軸にマッピングされるようにビット配置を決定し、決定したビット配置をマッビング部 3 0 0— 2 へ通知する。

まず、実施の形態 1と同様に、ターボ符号化部 1 0 0によって送信データがターボ符号化される。ターボ符号化の結果、得られたシステマチックビットはマッピング部 3 0 0 - 1 へ出力され、パリティビットは選択部 2 0 0力らマッピング部 3 0 0一 2へ出力される。

そして、マッビング部 3 0 0— 1によって、変調方式指示部 5 0 0によつて指示された変調方式で、かつ、ビット配置決定部 6 0 0によって決定されたビット配置になるように、システマチックビットが変調され、シンボルマッビングされる。一方、マッピング部 3 0 0— 2によって、変調方式指示部 5 0 0によって指示された変調方式で、かつ、ビット配置決定部 6 0 0によつて決定されたビット配置になるように、ノ、。リティビットが変調され、シンボルマッピングされる。

本実施の形態においても、変調方式指示部 5 0 0は、システマチックビットおよびパリティビットに対して適用する変調方式として、それぞれ異なる変調方式を指示するため、マツビング部 3 0 0 - 1およびマッピング部 3 0 0 - 2は、それぞれ異なる変調方式の変調を行う。ただし、本実施の形態においては、パリティビットに対して、より伝送効率が高くなる変調方式を適用するものとする。

また、ビット配置決定部 6 0 0は、図 5 Aおよび図 5 Bに示すように、パリティビットが同相軸と直交軸にマツビングされるようにビット配置を決定する。 '

すなわち、例えば、システマチックビットに B P S K変調を適用し、ノ、リティビットに Q P S K変調を適用するように変調方式指示部 5 0 0から指示された場合、図 5 Aに示すように、 1番目のパリティビット（P 1) を同相軸上に配置し、 2番目のパリティビット（P 2) を直交軸上に配置するようにビット配置を決定する。

また、例えば、システマチックビットに Q P S K変調を適用し、パリティビットに 1 6 Q AM変調を適用するように変調方式指示部 5 0 0から指示された場合、図 5 Bに示すように、符号化部 1 2 0— 1によって畳み込み符号化された 1番目のパリティビット（P 11) および符号化部 1 2 0— 2によつて畳み込み符号化された 1番目のパリティビット（P 12) を同相軸上に配置し、符号化部 1 2 0— 1によって畳み込み符号化された 2番目のパリティビット（P 21) および符号化部 1 2 0— 2によって畳み込み符号化された 2番目のパリティビット ( P 22) を直交軸上に配置するようにビット配置を決定する。

これにより、それぞれ符号化部 1 2 0— 1、 1 2 0— 2によって畳み込み符号化されたパリティビット間での干渉を低減することができる。このようにビット配置が決定されると、 '決定されたビット配置'は、それぞれマッピング眘 |5 3 0 0— 1、 3 0 0— 2へ通知される。そして、マッピング部 3 0 0 _ 1ではシステマチックビットが変調され、シンポ/レマッピングされる。また、'マッピング部 3 0 0— 2ではパリティビットが変調され、シンボルマッピングされる。

変調されてシンボルマツビングされたシステマチックビットおよびパリティビットは、それぞれ無線送信部 4 0 0— 1、 4 0 0— 2によつて所定の無線送信処理（D /A変換、アップコンバートなど）が施され、対応するアンテナ 4 5 0— 1、 4 5 0— 2から送信される。これらのアンテナ 4 5 0— 1、 4 5 0— 2から送信された信号は、空中で多重された後、受信装置によって受信される。

受信装置において信号が受信されるまでの間、伝搬路上でフェージングなどによる位相回転が加わったとしても、図 3 Aおよび図 3 Bに示した場合が最も多くの縮退が発生する最悪の場合であることになる。したがって、システマチックビットおよびパリティビットに同じ変調方式を適用する場合に比ベ、縮退の発生確率は小さくなる。

このように、本実施の形態によれば、互いに異なる変調方式でシステマチックビットおよぴパリティビットを変調し、ノ、。リティビットをそれぞれ同相軸および直交軸に配置するようにシンボルマツビングし、システマチックビットおよびパリティビットをそれぞれ異なるアンテナから送信するため、受信装置における縮退の発生確率を抑え、干渉電力を増大させることなく復調性能の劣化を防止することができ、さらに、パリティビット間の干渉を低減することができる。

(実施の形態 3 )

本発明の実施の形態 3の特徴は、ターボ符号化の結果生成されるパリティビット 1およびパリティビット 2が受信される際の受信品質を均一化するようなビット配置を行う点である。本実施の形態に係る時空ターボ符号化装置の要部構成は、実施の形態 2に係る時空ターボ符号化装置 (図 4 ) と同様であるため、その説明を省略する。ただし、本実施の形態においては、ビット配置決定部 6 0 0の動作が実施の形態 2と異なる。

本実施の形態においては、ビット配置決定部 6 0 0は、変調方式指示部 5 0 0から指示されるパリティビットの変調方式の下で、選択部 2 0 0から出力される 2つのパリティビットが同相軸と直交軸にマツビングされるようにビット配置を決定する。さらに、ビット配置決定部 6 0 0は、符号化部 1 2 0— 1によつて畳み込み符号化されたパリティビット 1と符号化部 1 2 0— 2によって畳み込み符号化されたパリティビット 2との配置が異なるようにビット配置を決定する。

具体的には、ビット配置決定部 6 0 0は、例えば、システマチックビットに Q P S K変調を適用し、パリティビットに 1 6 Q AM変調を適用するように変調方式指示部 5 0 0から指示された場合、図 6に示すように、符号化部 1 2 0— 1によって畳み込み符号化されたパリティビット（P ll、 P 12) については実施の形態 2と同様に同相軸上に配置する。一方、符号化部 1 2 0— 2によって畳み込み符号化されたパリティビット（P 21、 P 22) については、ビットの順番を入れ替えた上で直交軸上に配置する。

実施の形態 2 (図 5 Aおよび図 5 B ) においては、符号化部 1 2 0— 1によって畳み込み符号化されたパリティビット（P ll、 P 21) に関しては、ビットの取る値が異なれば、配置軸からなる座標上の象限が常に異なるのに対し、符号化部 1 2 0— 2によって畳み込み符号化されたパリティビット ( P 12、 P 22) に関しては、ビットが取る値が異なっても座標上の象限が同じ場合がある。したがって、パリティビット P 11、 P 21 については、受信装置における受信品質が比較的良好であるのに対し、パリティビット P 12、 P 22 については、受信装置における受信品質が常に悪くなつてしまう。本実施の形態においては、パリティビット P 21 とパリティビット P 22 とのビット配置を入れ替えるため、符号化部 1 2 0— 2によって畳み込み符号化されたパリティビット P 22 の受信品質が比較的良好となり、符号化部 1 2 0— 1および符号化部 1 2 0— 2のどちらで畳み込み符号化されたかに関わらず、パリティビットの受信品質が均一になる。

このように、本実施の形態によれば、互いに異なる変調方式でシステマチックビットおよびパリティビットを変調し、ノリティビットをそれぞれ同相軸および直交軸に配置するようにシンボルマツビングする際に、パリティビット 1とパリティビット 2との間で一部のビット配置を入れ替え、システマチックビットおよびパリティビットをそれぞれ異なるァンテナから送信するため、受信装置における縮退の発生確率を抑え、干渉電力を増大させることなく復調性能の劣化を防止することができ、さらに、パリティビット間の干渉を低減することができるとともに、複数のパリティビットの系列間で受信品質が均一になる。

(実施の形態 4 )

本発明の実施の形態 4の特徴は、再送回数に応じてシステマチックビットおよびパリティビットのビット配置を変更する点である。

図 7は、本実施の形態に係る時空ターボ符号化装置の要部構成を示すプロック図である。同図に示す時空ターボ符号化装置において、図 2および図 4 に示す時空ターボ符号化装置と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図 7に示す時空ターボ符号化装置は、ターボ符号化部 1 0 0、選択部 2 0 0、マツビング部 3 0 0— 1、 3 0 0— 2、無線送信部 4 0 0— 1、 4 0 0— 2、変調方式指示部 5 0 0、ビット配置決定部 6 0 0、配置軸入替部 7 0 0、および再送制御部 8 0 0から主に構成されている。

ビット配置決定部 6 0 0は、再送制御部 8 0 0の制御に従って、実施の形態 2または実施の形態 3のようにパリティビットのビット配置を決定する。すなわち、ビット配置決定部 6 0 0は、パリティビットをそれぞれ同相軸と直交軸にマッピングするようなビット配置、または、パリティビットをそれぞれ同相軸と直交軸にマッビングするとともにパリティビット 1とパリティビット 2との配置が異なるようなビット配置を決定する。

配置軸入替部 7 0 0は、再送制御部 8 0 0の制御に従って、ビット配置決定部 6 0 0によって決定されたビット配置において、配置軸を入れ替える。再送制御部 8 0 0は、受信装置から同一データに対して再送要求があった回数を示す再送回数情報に応じて、ビット配置決定部 6 0 0および配置軸入替部 7 0 0を制御する。具体的には、再送制御部 8 0 0は、再送回数ごとにシステマチックビットおよぴパリティビットのビット配置が異なるように、ビット配置決定部 6 0 0および配置軸入替部 7 0 0を動作させるか否かを決定する。

一般に、同一データの再送が必要となるのは、伝搬路上におけるフェージングなどの影響により、受信装置において受信されたデータが多くの誤りを含んでしまうようになり、所定の品質を満たさなくなるためである。したがつて、例えばフェージング変動が遅いような場合には、再送時に同じビット配置の信号を送信しても、再度同じように誤る可能性が高いと考えられる。そこで、本実施の形態においては、再送回数ごとにビット配置を異ならせて信号を送信する。

次いで、上記のように構成された時空ターボ符号化装置の動作について説明する。なお、以下の説明では、変調方式指示部 5 0 0によって、システマチックビットには Q P S K変調を適用し、パリティビットには 1 6 Q AM変調を適用する旨の指示が出されているものとする。

まず、実施の形態 1と同様に、ターボ符号化部 1 0 0によって送信データがターボ符号化される。ターボ符号化の結果、得られたシステマチックビッ 1、はマッビング部 3 0 0 - 1へ出力され、パリティビットは選択部 2 0 0からマツビング部 3 0 0 - 2へ出力される。

一方、再送回数情報が再送制御部 8 0 0へ入力されると、再送制御部 8 0 0によって、再送回数が検出され、ビット配置決定部 6◦ 0および配置軸入替部 7 0 0を動作させるか否かが決定される。

ここでは、再送は発生していない（再送回数は 0 ) ものとして説明する。再送回数が 0の場合、ビット配置決定部 6 0 0が再送制御部 8 0 0によつて制御されることにより、システマチックビットおよぴパリティビットがいずれも同相軸と直交軸に配置され、さらに、符号化部 1 2 0— 1および符号化部 1 2 0— 2から 2番目に出力されるパリティビットのビット配置が入れ替えられる（図 8 A参照）。また、配置軸入替部 7 0 0は動作しない。すなわち、再送回数が 0の場合は、上述した実施の形態 3と同様のビット配置が採られる。

このようにビット配置が決定されると、決定されたビット配置は、それぞれマッピング部 3 0 0— 1 、 3 0 0— 2 へ通知される。そして、マッピング部 3 0 0— 1ではシステマチックビットが変調され、シンポルマツビングされる。また、マッピング部 3 0 0— 2ではパリティビットが変調され、シンボルマッビングされる。

変調されてシンボルマッピングされたシステマチックビットおよびパリティビットは、それぞれ無線送信部 4 0 0 _ 1 、 4 0 0— 2によって所定の無線送信処理（D ZA変換、アップコンバートなど）が施され、対応するアンテナ 4 5 0— 1 、 4 5 0— 2力ら送信される。これらのアンテナ 4 5 0— 1 、 4 5 0— 2から送信された信号は、空中で多重された後、受信装置によって受信される。

このとき、受信装置において受信された信号に誤りが多く、所望の品質のデータが得られなかった場合、この受信装置から再送要求が発せられる。再送要求は、図示しない受信部で受信され、再送要求が受信された回数が再送回数情報として再送制御部 8 0 0 へ入力される。

これにより、再送制御部 8 0 0は、再送回数が 1であることを検出する。また、再送要求が図示しない受信部で受信されると、再送が要求された送信データが再ぴターボ符号化部 1 0 0によってターボ符号化される。そして、上記と同様に、得られたシステマチックビットはマッピング部 3 0 0— 1 へ出力され、パリティビットは選択部 2 0 0からマツビング部 3 0 0一 2 へ出力される。

再送回数が 1の場合、ビット配置決定部 6 0 0が再送制御部 8 0 0によつて制御されることにより、システマチックビットおよびパリティビットがいずれも同相軸と直交軸に配置され、さらに、符号化部 1 2 0— 1および符号化部 1 2 0— 2から 1番目に出力されるパリティビットのビット配置が入れ替えられる（図 8 B参照）。また、配置軸入替部 7 0 0は動作しない。このように再送回数が 1の場合には、再送回数が 0の場合とビット配置を変更することにより、伝搬路上で同じ誤りが生じるのを防止する。

ここでは、さらに受信装置において受信された信号に誤りが多く、所望の品質のデータが得られなかったものとして説明を続ける。すなわち、受信装置から 2回目の再送要求が発せられ、再送回数情報が再送制御部 8 0 0 へ入力される。

これにより、再送制御部 8 0 0は、再送回数が 2であることを検出する。そして、再送が要求された送信データが再びターボ符号化部 1 0 0によつてターボ符号化される。そして、上記と同様に、得られたシステマチックビットはマッビング部 3 0 0 _ 1へ出力され、ノ、。リティビットは選択部 2 0 0 からマッピング部 3 0 0— 2 へ出力される。

再送回数が 2の場合、ビット配置決定部 6 0 0が再送制御部 8 0◦によつて制御されることにより、システマチックビットおよびパリティビットがいずれも同相軸と直交軸に配置され、さらに、符号化部 1 2 0— 1および符号化部 1 2 0— 2から 2番目に出力されるパリティビットのビット配置が入れ替えられる。そして、配置軸入替部 7 0 0によって、システマチックビットおよびパリティビットが配置される座標の配置軸が入れ替えられる（図 8 C 参照）。

このように再送回数が 2の場合には、ビット配置を変更するのではなく、ビット配置のための座標において、配置軸の入れ替えを行い、伝搬路上で同じ誤りが生じるのを防止する。

このように、本実施の形態によれば、互いに異なる変調方式でシステマチックビットおよぴパリティビットを変調し、再送が要求されるごとにビット配置を変更し、システマチックビットおよびパリティビットをそれぞれ異なるアンテナから送信するため、受信装置における縮退の発生確率を抑え、干渉電力を増大させることなく復調性能の劣化を防止することができ、また、フージング変動が遅いような場合に、再送をしても同じ誤りが生じることを防止することができ、システム全体のスループットを向上させることができる。

なお、本実施の形態においては、再送回数が 2の場合に配置軸の入れ替えを行うようにしたが、ビット配置の変更と配置軸の入れ替えとの組み合わせに関しては様々に変更して実施することができる。

また、上記各実施の形態においては、 B P S K変調と Q P S K変調の組み合わせ、および Q P S K変調と 1 6 Q AM変調の組み合わせを例にとって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、例えば 1 6 Q AM変調と 6 4 Q AM変調の組み合わせや B P S K変調と 1 6 Q AM変調の組み合わせなど、互いに変調方式が異なっていれば、いかなる変調方式の組み合わせでも良い。

さらに、上記各実施の形態においては、アンテナ数を 2本として説明した力 S、本発明はこれに限定されるものではなく、複数であればアンテナ数は何本でも良い。

以上説明したように、本発明によれば、干渉電力を増大させることなく復調性能の劣化を防止することができる。

すなわち、本発明の符号化装置は、送信データを符号化してシステマチックビットおよびパリティビットを出力する符号化手段と、出力されたシステマチックビットおよびパリティビットを互いに異なる変調方式によって変調する変調手段と、変調されたシステマチックビットおよびパリティビットをそれぞれ対応する複数のアンテナから送信する送信手段と、を有する構成を採る。

この構成によれば、符号化して得られたシステマチックビットおよぴパリティビットに対して互いに異なる変調方式で変調し、それぞれ対応する複数のアンテナから送信するため、送信されたシステマチックビットとパリティビットが多重されても、縮退が発生する確率が低く、干渉電力を増大させることなく復調性能の劣化を防止することができる。

本発明の符号化装置は、上記の構成において、前記変調手段は、前記システマチックビットおよびパリティビットに対して互いに異なる変調方式を適用する変調方式指示部と、適用された変調方式に従って前記システマチックビットおよびパリティビットのビット配置を決定するビット配置決定部と、決定されたビット配置で前記システマチックビットおよびパリティビットをシンボルマツビングするマツビング部と、を有する構成を採る。

この構成によれば、システマチックビットおよびパリティビットに対して互いに異なる変調方式を適用し、ビット配置を決定し、シンボルマッピングするため、システマチックビットおよびパリティビットの変調方式が互いに異なり、例えば時空ターボ符号化において多値変調を適用しても、縮退が発生する確率を小さくすることができる。

本発明の符号化装置は、上記の構成において、前記変調方式指示部は、前記パリティビットに対して前記システマチックビットより変調多値数が大きい変調方式を適用し、前記ビット配置決定部は、前記パリティビットを同相軸および直交軸に配置するビット配置を決定する構成を採る。

この構成によれば、システマチックビットょりノ、。リティビットに対して変調多値数が大きい変調方式を適用し、パリティビットを同相軸および直交軸に配置するため、例えばターボ符号化において生じる 2つのパリティビット間の干渉を低減することができる。本発明の符号化装置は、上記の構成において、前記符号化手段は、 1つのシステマチックビットに対して複数のパリティビッ卜を出力し、前記ビット配置決定部は、前記複数のパリティビットに対して互いに異なるビッ卜配置を決定する構成を採る。

この構成によれば、 1つのシステマチックビットに対して複数のパリティビットを出力し、複数のパリティビットに対して互いに異なるビット配置を決定するため、例えばターボ符号化において生じる 2種類のパリティビットのうち、 1種類のパリティビットのみが常に受信装置における受信品質が悪くなることを防止し、受信品質の均一化を図ることができる。

本発明の符号化装置は、上記の構成において、前記変調手段は、前記ビット配置決定部によって決定されたビッ卜配置を行うための座標の配置軸を入れ替える配置軸入替部、をさらに有し、前記マッピング部は、配置軸の入れ替え後の座標におけるビット配置で前記システマチックピットおよびパリティビットをシンポルマツピングする構成を採る。

この構成によれば、ビット配置の配置軸'を入れ替えてシステマチックビットおよびパリティビットをシンボルマツビングするため、配置軸の入れ替えによってビット配置にバリエーションを加えることができ、伝搬路上で常に同じ誤りが生じることを防止することができる。

本発明の符号化装置は、上記の構成において、送信データの再送回数を検出する検出手段、をさらに有し、前記ビット配置決定部は、検出された再送回数に応じて前記システマチックビットおよびパリティビットのビット配置を変更する構成を採る。 '

この構成によれば、送信データの再送回数に応じてシステマチックビットおよびパリティビットのビット配置を変更するため、再送した送信デー夕に同じ誤りが生じることを防止することができ、システム全体のスループットを向上させることができる。

本明細書は、 2 0 0 3年 3月 2 5日出願の特願 2 0 0 3— 0 8 3 5 0 0に基づく。この内容はすべてここに含めておく。産業上の利用可能性

本発明は、送信装置と受信装置を備える無線通信システム、例えば、移動体通信システムにおける移動局装置や基地局装置などに搭載される無線装置に適用することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 送信データを符号化してシステマチックビットおよびパリティビットを出力する符号化手段と、

出力されたシステマチックビットおよぴパリティビットを互いに異なる変調方式によつて変調する変調手段と、

変調されたシステマチックビットおよびパリテイビットをそれぞれ対応する複数のアンテナから送信する送信手段と、

を有する符号化装置。

2 . 前記変調手段は、

前記システマチックビットおよびパリティビットに対して互いに異なる変調方式を適用する変調方式指示部と、

適用された変調方式に従って前記システマチックビットおよびパリティビットのビット配置を決定するビット配置決定部と、

決定されたビット配置で前記システマチックビットおよびパリティビットをシンポルマッビングするマッピング咅と、

を有する請求の範囲 1記載の符号化装置。

3 . 前記変調方式指示部は、

前記パリティビットに対して前記システマチックビットより変調多値数が大きい変調方式を適用し、

前記ビット配置決定部は、

前記パリティビットを同相軸および直交軸に配置するビット配置を決定する、

請求の範囲 2記載の符号化装置。

4 . 前記符号化手段は、

1つのシステマチックビットに対して複数のパリティビットを出力し、前記ビット配置決定部は、前記複数のパリティビットに対して互いに異なるビット配置を決定する、請求の範囲 2記載の符号化装置。

5 . 前記変調手段は、

前記ビット配置決定部によつて決定されたビット配置を行うための座標の配置軸を入れ替える配置軸入替部、をさらに有し、

前記マッピング部は、

配置軸の入れ替え後の座標におけるビット配置で前記システマチックビットおよぴパリティビットをシンボルマッビングする、

請求の範囲 2記載の符号化装置。

6 . 送信データの再送回数を検出する検出手段、をさらに有し、

前記ビット配置決定部は、

検出された再送回数に応じて前記システマチックビットおよびパリティビットのビット配置を変更する、

請求の範囲 2記載の符号化装置。

7 . 送信データを符号化してシステマチックビットおよびパリティビットを出力するステップと、

出力したシステマチックビットおよびパリティビットを互いに異なる変調方式によって変調するステップと、

変調したシステマチックビットおよびパリティビットをそれぞれ対応する複数のアンテナから送信するステップと、

を有する符号化方法。