JP4188769B2

JP4188769B2 - 送信方法および装置ならびに受信方法および装置およびこれらを利用した通信システム

Info

Publication number: JP4188769B2
Application number: JP2003200725A
Authority: JP
Inventors: 健一郎島田; 吉雅草野; 智洋鈴木
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2023-07-23
Also published as: JP2005045376A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は送信技術ならびに受信技術に関する。特に、データの伝送速度を向上させ、さらにデータの伝送品質も向上させる送信方法および装置ならびに受信方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル無線通信システムにおいて、データの伝送速度を向上させるひとつの手段は、変調多値数の増加であり、例えば、ＱＰＳＫ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）から多値直交変調方式の１６ＱＡＭ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＡｍｐｌｉｔｕｄＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）や６４ＱＡＭにすれば、データの伝送速度はそれぞれ２倍と３倍増加する。一方、変調多値数が増加すれば、一般的に雑音等に対してデータが誤りやすくなる、すなわちデータの伝送品質が低くなる傾向にある。データの伝送品質を向上させるための手段として、誤り訂正があるが、その反面、誤り訂正で付加されるビットによって、データの伝送速度を低下させる。データの伝送速度と伝送品質のトレードオフを図り、両者を共にある程度向上させる手段に、多値変調方式の一部のビットに対して誤り訂正を行い、残りのビットは誤り訂正を行わない伝送方法がある。
【０００３】
例えば、１６ＱＡＭではひとつの情報シンボルあたり４ビットのデータを伝送するが、そのうちの２ビットに誤り訂正を行い、残りの２ビットは誤り訂正を行わない。図９は、このような手段によって配置した１６ＱＡＭのコンスタレーションを示す。図９において、○で示したシンボルは下位２ビットが「００」のシンボルであり、△で示したシンボルは「１１」のシンボルであり、□で示したシンボルは「０１」のシンボルであり、◎で示したシンボルは「１０」のシンボルである。このような配置により、下位２ビットのみが異なるシンボル間の符号間距離は短く、一方上位２ビットのみが異なるシンボル間の符号間距離が長くなっている。そこで、誤り訂正を行ったビットを下位２ビットに配置し、誤り訂正を行っていないビットを上位２ビットに配置すれば、上位２ビットは誤り訂正されないが、符号間距離が大きくなって誤り耐性が強くなる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−３２６７１３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
誤り訂正を行っていないビットは、伝送品質を高めるため、符号間距離が大きくなるようにコンスタレーション上で配置されているが、さらに伝送品質を高めるためには、誤り訂正を行っていないビットにも誤り訂正を行う必要がある。しかし、伝送速度を考慮すれば、既に誤り訂正を行っているビットより冗長度が小さくなるような誤り訂正、一般的にはより誤り訂正能力の小さい誤り訂正の方が望ましい。また、新たな誤り訂正の付加によって送信側の処理が増加するが、さらに受信側では、一般的に受信信号を軟判定したビット数の多い信号にもとづいて復調するため、送信側よりも処理量の増加が大きい。そのため、受信側での処理を低減する必要がある。
【０００６】
本発明者はこうした状況を認識して、本発明をなしたものであり、その目的は、高い伝送速度と伝送品質を実現しながら、処理量の増加を抑えた送信方法および装置ならびに受信方法および装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のある態様は、送信装置である。この装置は、処理対象の原情報信号を第１情報信号と第２情報信号に分割する分割部と、第１情報信号から第１冗長信号を生成する第１冗長信号生成部と、第１情報信号と第２情報信号から第２冗長信号を生成する第２冗長信号生成部と、第２情報信号と生成した第２冗長信号を畳み込み符号化する畳み込み符号化部と、ひとつの情報シンボルの一部に第１情報信号と生成した第１冗長信号を配置し、ひとつの情報シンボルの残りの部分に畳み込み符号化した信号を配置した形で変調する変調部とを含む。
【０００８】
以上の装置により、第１情報信号に第１冗長信号をあわせてひとつの情報シンボルに配置するため、誤りの検出が容易になり、さらに第２冗長信号を第２情報信号と共に畳み込み符号化するため、第１情報信号の伝送効率を低下させずに、誤り訂正能力の向上が可能になる。
【０００９】
第１冗長信号生成部は、第１情報信号のうちの所定の周期を有した信号の偶奇性にもとづいて、第１冗長信号を生成し、第２冗長信号生成部は、第１情報信号と第２情報信号から巡回符号方式によって、第２冗長信号を生成してもよい。
「所定の周期」は、受信側が認識できればよく、必ずしも一定の周期でなくてもよい。
【００１０】
本発明の別の態様は、受信装置である。この装置は、畳み込み符号化された信号と、ブロック符号化された非畳み込み符号化の信号を含んだ信号を入力する入力部と、入力した信号のうち、畳み込み符号化された信号を最尤復号して、第２情報信号を導出する最尤復号部と、導出した第２情報信号にもとづいて、入力した信号から非畳み込み符号化の信号を推定する推定部と、入力した信号を硬判定する硬判定部と、推定した非畳み込み符号化の信号に対する硬判定した信号の誤りの程度を計算する誤り計算部と、計算した誤りの程度に応じて、推定した非畳み込み符号化の信号をブロック復号して、第１情報信号を導出するブロック復号部と、導出した第２情報信号と導出した第１情報信号をもとにした原情報信号を出力する出力部とを含む。
【００１１】
「誤りの程度」には、誤り率、誤り数、誤差などが含まれ、誤りが多い場合と少ない場合が区別できるものであればよい。
以上の装置により、誤りの程度に応じてブロック復号を実行するため、処理量の削減が可能になる。
【００１２】
ブロック復号部は、予め第１のしきい値と第１のしきい値より大きい第２のしきい値を備え、計算した誤りの程度が、第１のしきい値以上でかつ第２のしきい値以下であれば、推定した非畳み込み符号化の情報信号をブロック復号して、第１情報信号を導出してもよい。
「以上」や「以下」は、「より上」や「より下」であってもよい。
【００１３】
導出した第２情報信号には巡回冗長信号が統合され、推定した非畳み込み符号化の信号にはパリティ冗長信号が統合されており、ブロック復号部は、巡回冗長信号によって、推定した非畳み込み符号化の信号と導出した第２情報信号をもとにした合成信号を巡回冗長検査する巡回冗長検査部と、巡回冗長検査した合成信号に誤りが存在する場合に、パリティ冗長信号によって、推定した非畳み込み符号化の信号をパリティ検査するパリティ検査部と、パリティ検査した非畳み込み符号化の信号に誤りが存在する場合に、推定した非畳み込み符号化の信号のうち、所定の信号を反転させる反転部とを含み、反転部は、巡回冗長検査した合成信号に誤りが存在しなくなるまで、推定した非畳み込み符号化の信号のうちの反転させる信号を繰返し変更して、巡回冗長検査部とパリティ検査部の処理が再度行われてもよい。
【００１４】
「反転させる信号を繰返し変更」について、変更する順番は任意のものでかまわず、結果的に誤った信号が検出できればよく、あるいは検出できない場合にすべての信号を反転して巡回冗長検査部とパリティ検査部の処理が行われればよい。
【００１５】
巡回冗長検査部で、巡回冗長検査した合成信号に誤りが存在し、パリティ検査部で、パリティ検査した非畳み込み符号化の信号に誤りが存在しない場合、反転部は、推定した非畳み込み符号化の信号のうちの所定の信号を反転させずに、推定した非畳み込み符号化の信号から第１情報信号を導出してもよい。
【００１６】
本発明のさらに別の態様も、受信装置である。この装置は、巡回冗長信号を含んだ畳み込み符号化された信号と、パリティ冗長信号を含んだ非畳み込み符号化の信号を組み合わせた信号を入力する入力部と、入力した信号のうち、畳み込み符号化された信号を最尤復号して、第２情報信号を導出する最尤復号部と、導出した第２情報信号にもとづいて、入力した信号から非畳み込み符号化の信号を推定する推定部と、巡回冗長信号によって、推定した非畳み込み符号化の信号と導出した第２情報信号をもとにした合成信号を巡回冗長検査する巡回冗長検査部と、巡回冗長検査した合成信号に誤りが存在する場合に、パリティ冗長信号によって、推定した非畳み込み符号化の信号をパリティ検査するパリティ検査部と、パリティ検査した非畳み込み符号化の信号に誤りが存在する場合に、巡回冗長検査した合成信号に誤りが存在しなくなるまで、推定した非畳み込み符号化の信号のうち、所定の信号を反転させる反転部と、推定した非畳み込み符号化の信号から第１情報信号を導出し、導出した第２情報信号と当該第１情報信号をもとにした原情報信号を出力する出力部とを含む。
【００１７】
本発明のさらに別の態様は、通信システムである。この通信システムは、送信装置と、送信装置からの信号を入力する受信装置を含む。この通信システムにおいて、送信装置は、処理対象の原情報信号を第１情報信号と第２情報信号に分割し、第１情報信号から冗長信号を生成するともに、ひとつの情報シンボルの一部に第１情報信号と生成した冗長信号を配置し、ひとつの情報シンボルの残りの部分に第２情報信号を畳み込み符号化した信号を配置した形で送信し、受信装置は、畳み込み符号化された信号を最尤復号して、第２情報信号を導出し、導出した第２情報信号をもとに入力した信号から推定した非畳み込み符号化の信号に対して、入力した信号を硬判定した信号の誤りの程度を計算し、計算した誤りの程度に応じて、推定した非畳み込み符号化の信号に含まれた冗長信号を処理し、推定した非畳み込み符号化の信号から第１情報信号を導出する。
【００１８】
本発明のさらに別の態様は、送信方法である。この方法は、処理対象の原情報信号を第１情報信号と第２情報信号に分割し、第１情報信号から第１冗長信号を生成するとともに、第１情報信号と第２情報信号から第２冗長信号を生成し、第２情報信号と生成した第２冗長信号を畳み込み符号化し、ひとつの情報シンボルの一部に第１情報信号と生成した第１冗長信号を配置し、ひとつの情報シンボルの残りの部分に畳み込み符号化した信号を配置した形で送信する。
【００１９】
本発明のさらに別の態様は、受信方法である。この方法は、第１情報信号および冗長信号を含んだ非畳み込み符号化の信号と、畳み込み符号化された信号とを入力し、畳み込み符号化された信号を最尤復号して、第２情報信号を導出し、導出した第２情報信号をもとに入力した信号から推定した非畳み込み符号化の信号に対して、入力した信号を硬判定した信号の誤りの程度を計算し、冗長信号の処理に先立って計算した誤りの程度に応じた処理方法を決定し、当該処理方法に応じて推定した非畳み込み符号化の信号から第１情報信号を導出する。
【００２０】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
実施の形態１は、１６ＱＡＭの変調方式を使用し、かつひとつの情報シンボルに含まれた４ビットのうち２ビットを畳み込み符号化した信号を送受信する送信装置と受信装置に関する。本実施の形態に係る送信装置は、送信すべき原情報信号を最終的に畳み込み符号化しない第１情報信号と、畳み込み符号化する第２情報信号に分割し、第１情報信号の伝送誤りを検出するために、第１情報信号からパリティビットを生成する。一方、第１情報信号の伝送誤り耐性を高くするために、第１情報信号と第２情報信号をＣＲＣ（ＣｙｃｌｉｃＲｅｄｕｎｄａｎｃｙＣｈｅｃｋ）符号化して、ＣＲＣビットを生成する。第１情報信号の伝送効率を低下させず、かつＣＲＣ符号化による誤り訂正能力を高くするために、ＣＲＣビットを第２情報信号に付加して、畳み込み符号化する。このように畳み込み符号化した信号（以下、「畳み込み符号化信号」という）と畳み込み符号化しない信号（以下、「非畳み込み符号化信号」という）をひとつの情報シンボルに配置して送信する。
【００２２】
本実施の形態に係る受信装置は、受信信号をビタビ復号して、第２情報信号とＣＲＣビットを導出すると共に、非畳み込み符号化信号を推定する。また、受信信号を硬判定し、推定した非畳み込み符号化信号に対する硬判定した受信信号の誤り率を計算して、受信信号の品質を推定する。誤り率が第１のしきい値より小さければ、誤りの影響はほとんど無視できるため、非畳み込み符号化信号からパリティビットを除去して第１情報信号を導出する。また、第１のしきい値より大きな第２のしきい値も設けられており、誤り率が第２のしきい値以上であれば、ＣＲＣビットによる誤り訂正もできないため、非畳み込み符号化信号をＣＲＣ復号処理しない。そのため、誤り率が第１のしきい値以上で第２のしきい値より小さい場合のみ、非畳み込み符号化信号からＣＲＣビットとパリティビットを使用して第１情報信号を導出し、処理量の低減を図る。
【００２３】
図１は、実施の形態１に係る送信装置１００の構成を示す。送信装置１００は、分割部１０、パリティビット付加部１２、ＣＲＣビット付加部１４、速度変換部１６、畳み込み符号部１８、変調部２０、無線部２２、送信用アンテナ２６、制御部２４を含む。
【００２４】
分割部１０は、送信すべき原情報信号を第１情報信号と第２情報信号に分割する。第１情報信号と第２情報信号の割合は、畳み込み符号化の符号化率等に応じて決定される。
【００２５】
パリティビット付加部１２は、第１情報信号を所定のビット数単位で構成されるブロックに分け、各ブロックの偶奇性が予め定めた偶数あるいは奇数になるようにパリティビットを生成する。さらに、第１情報信号にパリティビットを付加した非畳み込み符号化信号を出力する。
【００２６】
ＣＲＣビット付加部１４は、巡回符号方式であるＣＲＣ符号化によって、第１情報信号と第２情報信号からＣＲＣビットを生成する。さらに、第２情報符号にＣＲＣビットを付加して出力する。
【００２７】
速度変換部１６は、パリティビット付加部１２の出力信号とＣＲＣビット付加部１４の出力信号の速度を変換する。すなわち、第１情報信号と第２情報信号には、パリティビットとＣＲＣビットがそれぞれ付加されて、第１情報信号と第２情報信号自体の伝送速度が低下しているため、伝送速度を増加させる。
【００２８】
畳み込み符号部１８は、第２情報符号とＣＲＣビットを組み合わせた信号を畳み込み符号化して、畳み込み符号化信号を生成する。畳み込み符号化の符号化率は任意のものとする。
【００２９】
変調部２０は、畳み込み符号化信号と非畳み込み符号化信号を１６ＱＡＭにマッピングして変調する。１６ＱＡＭの情報シンボルにおける畳み込み符号化信号と非畳み込み符号化信号の配置は、図９に示したとおりであり、上位２ビットに非畳み込み符号化信号を配置し、下位２ビットに畳み込み符号化信号を配置する。
【００３０】
無線部２２は、１６ＱＡＭ変調した信号を無線周波数の信号に周波数変換し、さらに増幅して送信用アンテナ２６から出力する。
制御部２４は、送信装置１００のタイミングの制御と制御信号の生成等を行う。
【００３１】
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリのロードされた予約管理機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００３２】
図２は、実施の形態１に係る受信装置１１０の構成を示す。受信装置１１０は、受信用アンテナ３０、無線部３２、軟判定部３４、領域判定部３６、シフトレジスタ３８、非畳み込み信号推定部４０、畳み込み信号処理部４２、統合部４４、硬判定部４６、比較部４８、冗長信号除去部５０、ブロック復号部５２、選択部５４、制御部５６を含む。また、畳み込み信号処理部４２は、ビタビ復号部５８、再符号化部６０を含み、ブロック復号部５２は、ＣＲＣ照合部６２、パリティ照合部６４、ビット反転部６６を含む。
【００３３】
無線部３２は、受信用アンテナ３０で受信した無線周波数の信号をベースバンドの信号に周波数変換、復調処理する。
軟判定部３４は、ベースバンドの受信信号を軟判定して、ディジタル信号に変換する（以下、軟判定されたベースバンドの受信信号を「ディジタル受信信号」という）。なお、軟判定のビット数は、任意でよい。
【００３４】
ビタビ復号部５８は、ディジタル受信信号をビタビ復号して、第２情報符号とＣＲＣビットを組み合わせた信号を導出する。すなわち、畳み込み符号化された信号は、図９に示したごとく、ひとつの情報シンボルの中の下位２ビットのみに配置されているため、ディジタル受信信号からビタビ復号によって、下位２ビットの信号が導出される。そのため、上位２ビットの信号に関しては不確定性を有しており、次のとおり処理する。ビタビ復号では、パスメトリックを比較して、最も確からしい情報信号、ここでは第２情報符号とＣＲＣビットを組み合わせた信号を推定するが、このようなパスメトリックは、それまでのパスメトリックにブランチメトリックを加算して更新される。
【００３５】
１６ＱＡＭで配置される４ビットの信号のうち、下位２ビットが「００」となる信号には、「００００」、「０１００」、「１０００」、「１１００」があり、それぞれ１６進数で「０」、「４」、「８」、「Ｃ」と示される。これらは、図９の○印で示された信号にそれぞれ相当する。ブランチメトリックは、ディジタル受信信号と○印で示された信号との差分によって計算されるので、○印に対して４種類のブランチメトリックが計算される。なお、それまでのパスメトリックは、共通であるため、更新されたパスメトリック間の差は、そのまま４種類のブランチメトリック間の差になり、その大小関係は逆転しない。つまり、ブランチメトリックを求める際に、４種類のブランチメトリックの中から最も値の小さいブランチメトリックの値のみを考慮して、残りは無視すればよい。これを別の言い方で表現すれば、図９の中で、もっともディジタル受信信号に近接した○印のひとつだけを選択して、ブランチメトリックを計算する。このように選択されたひとつの○印の信号を代表信号と呼ぶ。
【００３６】
再符号化部６０は、ビタビ復号部５８でビタビ復号された第２情報符号とＣＲＣビットを組み合わせた信号を再び畳み込み符号化する。
領域判定部３６は、１６ＱＡＭにおけるひとつの情報シンボルの４ビットのうち、非畳み込み符号化信号に対応した上位２ビットの信号と下位２ビットの信号を関連付ける。図３に領域判定部３６の出力とディジタル受信信号の位置関係を示す。この場合、９つの領域があり、それぞれ４ビットの値を割当てている。さらに、それぞれの領域意は、９通りの代表信号の組と１対１で対応している。例えば、ディジタル受信信号の位置が×印の場合、領域判定部３６の出力は（００１０）であり、これは代表信号の組（９、Ｃ，６，３）に対応する。すなわち、ディジタル受信信号がどの領域にあるかを判定し、その領域を判定するビットを出力する。
【００３７】
シフトレジスタ３８は、領域判定部３６から出力された領域を判定するビットを、ビタビ復号部５８と再符号化部６０の処理時間に相当した期間遅延させる。
非畳み込み信号推定部４０は、再符号化部６０から出力された下位２ビットの信号をもとに、領域を判定するビットに含まれた４つの代表信号からひとつを選択して、上位２ビットの信号、すなわち非畳み込み符号化信号を推定する。例えば、領域を判定するビットが（００１０）であり、下位２ビットの信号が（１０）ならば、上位２ビットを（００）と特定できる。
【００３８】
硬判定部４６は、ベースバンドの受信信号を硬判定し、直交座標系での４つの象限のいずれかにベースバンドの受信信号を割当てる。
比較部４８は、非畳み込み信号推定部４０で推定した非畳み込み符号化信号に対する硬判定部４６で硬判定した信号の誤り率を計算する。これを詳細に説明するために、図４において、比較部４８での誤りの検出原理を示す。ここでは、説明の容易化のために、１６ＱＡＭにおけるひとつの情報シンボルのうち、下位２ビットが「１１」である△印の信号のみを示した。図中の丸印がディジタル受信信号であり、これを硬判定部４６で硬判定すれば、第１象限に属するため「Ｆ」と判定される。一方、非畳み込み信号推定部４０で推定した非畳み込み符号化信号では、最も距離の近い「３」と判定される。
【００３９】
すなわち、両者の値が異なるため、この場合は誤りと判定される。領域判定部３６で詳細な領域でディジタル受信信号を判定し、さらに下位２ビットはビタビ復号した信号を使用した非畳み込み符号化信号は、単に硬判定したのみの信号よりも正確である。すなわち、推定した非畳み込み符号化信号は硬判定した信号に対して参照信号とみなせ、硬判定したのみの信号が推定した非畳み込み符号化信号と同一になるような環境では推定した非畳み込み符号化自体に誤りはないと予想できるため、このふたつの信号をもとに、実際の復号を実行する前に、受信信号の品質を推定できる。
【００４０】
図５は、比較部４８で誤り率を判定するデータの構造を示す。「誤り率」は、前述のとおりの判定を複数のシンボルに対して実行し、その結果から計算された誤り率である。「選択」とは、誤り率に対応した非畳み込み符号化信号の処理内容である。ここでは、ふたつの設定されるしきい値のうち、値が小さい方を第１しきい値とし、値が大きい方を第２しきい値とする。図５では、第２しきい値を０．１に、第１しきい値を０．００１に設定する。誤り率が第２しきい値以上で、第１しきい値より下、ここでは「０．１以上」と「０．００１より下」では、ＣＲＣビットをもとにしたブロック復号を実行しない。前者では、ブロック復号で誤り訂正ができないほど非畳み込み符号化信号が誤っているためであり、後者では、ブロック復号をしなくても影響がないほどの誤りしかないためである。誤り率が第２しきい値より下で、第１しきい値以上、ここでは「０．１より下で、０．００１以上」では、ブロック復号による効果が得られるため、ブロック復号する。
【００４１】
図１に戻る。統合部４４は、非畳み込み信号推定部４０で導出した非畳み込み符号化信号、すなわち第１情報信号とパリティビットと、ビタビ復号部５８で導出した第２情報信号とＣＲＣビットを統合する。
【００４２】
ＣＲＣ照合部６２は、ＣＲＣビットをもとに、導出した第１情報信号と第２情報信号を巡回冗長検査する。誤りがなければ、後述する選択部５４に導出した第１情報信号と第２情報信号を出力するが、誤りがあれば、導出した第２情報信号とパリティビットをパリティ照合部６４に出力する。
【００４３】
パリティ照合部６４は、パリティビットをもとに、導出した第２情報信号の偶奇性を検査する。誤っていれば、導出した第２情報信号とパリティビットをビット反転部６６に出力する。
【００４４】
ビット反転部６６は、導出した第２情報信号をパリティビット挿入のブロックに分割して、そのうちのひとつのブロックにおける所定のビットの値を反転させる。所定のビットの値を反転させた第２情報信号（以下、「反転第２情報信号」という）の偶奇性が再び検査され、巡回符号検査に誤りがなくなるまで反転させるビットを変更して反転第２情報信号が生成され続ける。その際、反転させるビットはひとつのブロック内の最初のビットから最後のビットに変更していく。さらに、ひとつのブロックが終了すると、次のブロックで同一の処理を行う。
【００４５】
冗長信号除去部５０は、導出した第１情報信号、第２情報信号、ＣＲＣビット、パリティビットを統合した信号からＣＲＣビット、パリティビットを除去する。比較部４８での誤り率の判定によって、ブロック復号を実行しない場合に、冗長信号除去部５０からの信号が最終的に出力される。なお、このような処理が可能な理由は、第１情報信号と第２情報信号に対して畳み込み符号化ではなく、ＣＲＣ符号化に例示されるブロック符号化がなされているためである。
【００４６】
選択部５４は、比較部４８での誤り率の判定に応じて、出力信号を切り替える。図５の場合では、誤り率が「０．１以上」と「０．００１より下」の場合、選択部５４は、冗長信号除去部５０からの第１情報信号と第２情報信号を出力する。また、誤り率が「０．１より下で、０．００１以上」の場合、選択部５４は、ブロック復号部５２からの第１情報信号と第２情報信号を出力する。
制御部５６は、受信装置１１０のタイミングの制御と制御信号の生成等を行う。
【００４７】
図６（ａ）−（ｌ）は、送信装置１００と受信装置１１０で処理されるデータを示す。図中の「Ｐ１」等は、図１と図２に示された「Ｐ１」等に対応し、ここでは、「Ｐ１」等でのデータ構成を示す。なお、Ｐ１からＰ６までが、送信装置１００に示され、Ｐ７からＰ１２が、受信装置１１０に示されている。図６（ａ）は、Ｐ１でのデータであり、第２情報信号を示す。図６（ｂ）は、Ｐ２でのデータであり、第１情報信号を示す。図６（ｃ）は、Ｐ３のデータであり、第１情報信号のブロック「ｂ１、ｂ２、ｂ３」にパリティビット「ｐ１」が付加され、それらが繰り返し配置されている。図６（ｄ）は、Ｐ４のデータであり、第２情報信号「ａ１、ａ２、・・・、ａｍ」にＣＲＣビット「Ｃ１、・・・、Ｃｉ」が付加されている。図６（ｅ）は、Ｐ５のデータであり、畳み込み符号化信号である。図６（ｆ）は、Ｐ６のデータであり、１６ＱＡＭにマッピングされている。
【００４８】
図６（ｇ）は、Ｐ７のデータであり、軟判定されている。なお、軟判定部３４から領域判定部３６への信号線と軟判定部３４からビタビ復号部５８への信号線は、同一の信号が伝送されるため、共にＰ７とした。図６（ｈ）は、Ｐ８のデータであり、ビタビ復号によって導出した第２情報信号とＣＲＣビットが配置されている。図６（ｉ）は、Ｐ９のデータであり、畳み込み符号化信号である。図６（ｊ）は、Ｐ１０のデータであり、推定された非畳み込み符号化信号として、第１情報信号とパリティ信号が配置されている。図６（ｋ）は、Ｐ１１のデータであり、導出した第１情報信号、第２情報信号、ＣＲＣビット、パリティビットが配置されている。なお、統合部４４から冗長信号除去部５０への信号線と統合部４４からＣＲＣ照合部６２への信号線は、同一の信号が伝送されるため、共にＰ１１とした。図６（ｌ）は、Ｐ１２のデータであり、導出した第１情報信号、パリティビットが配置されている。
【００４９】
図７は、受信装置１１０の復号手順を示すフローチャートである。比較部４８は、誤り率が第１しきい値以上であり（Ｓ１０のＹ）、誤り率が第２しきい値より下であって（Ｓ１２のＹ）、ＣＲＣ照合部６２は、ＣＲＣ誤りがあれば（Ｓ１４のＹ）、ブロック復号部５２は、エラー数Ｅを０に設定して、パリティ符号の対象とするブロック番号Ｎを１に設定する（Ｓ１６）。パリティ照合部６４は、Ｎブロックにパリティ誤りがあれば（Ｓ１８のＹ）、データ番号Ｄを１に設定する（Ｓ２０）。ビット反転部６６は、ＮブロックのデータＤのビットを反転する（Ｓ２２）。それにもかかわらず、Ｎブロックにパリティ誤りがあれば（Ｓ２４のＹ）、ＮブロックのデータＤのビットを反転し（Ｓ２６）、Ｄが、最大値Ｄｍａｘでなければ（Ｓ２８のＮ）、Ｄに１を加算し（Ｓ３０）、ステップ２２以降の処理を繰り返す。Ｄが、最大値Ｄｍａｘになれば（Ｓ２８のＹ）、Ｅに１加算する（Ｓ３２）。
【００５０】
なお、データＤのビットを反転した結果、Ｎブロックにパリティ誤りがなくなれば（Ｓ２４のＮ）、ステップ２６からステップ３２までの処理をスキップする。Ｎが最大値Ｎｍａｘでなければ（Ｓ３４のＮ）、Ｎに１を加算し（Ｓ３６）、ステップ１８以降の処理を繰り返す。Ｎが最大値Ｎｍａｘになり（Ｓ３４のＹ）、Ｅが最大値Ｅｍａｘであれば（Ｓ３８のＹ）、制御部５６は、フレームの削除を決定し、再送を指示する（Ｓ４０）。一方、Ｅが最大値Ｅｍａｘでなければ（Ｓ３８のＹ）、そのまま処理を終了する。また、誤り率が第１しきい値以上でない場合（Ｓ１０のＮ）、ＣＲＣ誤りがない場合（Ｓ１４のＮ）、そのまま処理を終了する。さらに、誤り率が第２しきい値より下でない場合（Ｓ１２のＮ）、フレームを削除し、再送を指示する（Ｓ４０）。なお、ここでは、ＣＲＣ誤りがあり、かつパリティ誤りがある場合に、所定のビットを反転させてパリティ誤りがなければ（Ｓ１４のＮ）、ＣＲＣ誤りもないと推定して処理を実行したが、パリティ誤りがなくなった後さらに、ＣＲＣ誤りの有無を検出してもよい。
【００５１】
以上の構成による送信装置１００と受信装置１１０の動作を説明する。分割部１０は、原情報信号を第１情報信号と第２情報信号に分割する。パリティビット付加部１２は、第１情報信号からパリティビットを生成し、それらを組み合わせて非畳み込み符号化信号とする。ＣＲＣビット付加部１４は、第１情報信号と第２情報信号からＣＲＣビットを生成する。畳み込み符号部１８が、第２情報信号とＣＲＣビットを組み合わせて畳み込み符号化して畳み込み符号化信号を生成する。変調部２０は、畳み込み符号化信号と非畳み込み符号化信号を１６ＱＡＭにマッピングして、送信信号を生成する。無線部２２は、送信信号を無線周波数に変換して、送信用アンテナ２６から送信する。
【００５２】
無線部３２は、受信用アンテナ３０が受信した信号をベースバンドに周波数変換し、軟判定部３４がベースバンドの受信信号を軟判定してディジタル受信信号を生成する。ビタビ復号部５８は、ディジタル受信信号をビタビ復号し、第２情報信号とＣＲＣビットを導出する。領域判定部３６、非畳み込み信号推定部４０は、再符号化部６０で生成された畳み込み符号化信号にもとづいて、ディジタル受信信号から非畳み込み符号化信号を導出する。硬判定部４６は、ベースバンドの信号を硬判定し、比較部４８は、硬判定した信号と導出した非畳み込み符号化信号との誤り率を計算し、誤り率が第１しきい値と第２しきい値との間の値であったため、ブロック復号を決定する。ＣＲＣ照合部６２は、ＣＲＣビットをもとに、導出した第１情報信号と第２情報信号を巡回冗長検査して誤りがあったため、パリティ照合部６４とビット反転部６６でパリティビットによる偶奇性をもとに、巡回冗長検査に誤りがなくなるまで、導出した第１情報信号内の信号をビット反転し、導出した第１情報信号の誤りを訂正する。最終的に、選択部５４から第１情報信号と第２情報信号が出力される。
【００５３】
本実施の形態によれば、送信装置において、畳み込み符号化しない信号をブロック符号化するが、ブロック符号自体は畳み込み符号化するため、ブロック符号の精度を高め、かつ畳み込み符号化しない信号の伝送効率の低下を防止できる。また、畳み込み符号化しない信号には、パリティ符号を付加するため、誤りの検出が容易になる。受信装置において、ブロック復号に先立って、最尤復号をもとにした信号に対する硬判定の信号の誤り率にもとづいて、ブロック復号の中止を決定するため、処理数が削減可能である。また、ブロック復号と偶奇性による誤り検出を組み合わせることによって、高精度な誤り訂正が可能である。
【００５４】
（実施の形態２）
実施の形態２は、実施の形態１と同様に、１６ＱＡＭの変調方式を使用し、かつひとつの情報シンボルに含まれた４ビットのうち２ビットを畳み込み符号化した信号を受信する受信装置に関するが、パリティビットの検査結果にもとづいてビットを反転させる順番が実施の形態１と異なる。実施の形態１では、非畳み込み符号化信号を複数のブロックに分割して、ブロック内の最初のビットから順にビットを反転させてパリティビットの照合を行っていた。一方、実施の形態２では、推定した非畳み込み符号化信号に対する硬判定した受信信号の誤差を予め計算しておき、誤差が大きい部分に対応したビットから順にビットを反転させてパリティビットの照合を行う。その結果、誤ったビットの訂正が速くなり、処理の高速化につながる。
【００５５】
実施の形態２における送信装置１００と受信装置１１０として、図１と図２に示されるものが有効である。比較部４８とビット反転部６６の機能が一部異なる。
比較部４８は、実施の形態１での比較部４８の動作に加えて、非畳み込み信号推定部４０で推定した非畳み込み符号化信号と硬判定部４６で硬判定した信号間の誤差、すなわち信号間のユークリッド距離を計算する。この計算は情報シンボル単位で実行し、その結果をビット反転部６６に出力する。
【００５６】
ビット反転部６６は、実施の形態１と同様に第２情報信号内の所定のビットを反転させるが、最初のビットから順にビットを反転させることは行わずに、比較部４８で計算した誤差が大きいビットから順にビットを反転させていく。
【００５７】
図８は、実施の形態２に係る復号手順を示すフローチャートである。ステップ６２以外は、図７のフローチャートほぼ同一であるため、説明を省略する。ビット反転部６６は、ＮブロックのＤ番目に誤差が大きいビットの値を反転する（Ｓ６２）。その後の処理も図７と同一である。
【００５８】
以上の構成による受信装置１１０の動作を説明する。無線部３２は、受信用アンテナ３０が受信した信号をベースバンドに周波数変換し、軟判定部３４がベースバンドの受信信号を軟判定してディジタル受信信号を生成する。ビタビ復号部５８は、ディジタル受信信号をビタビ復号し、第２情報信号とＣＲＣビットを導出する。領域判定部３６、非畳み込み信号推定部４０は、再符号化部６０で生成された畳み込み符号化信号にもとづいて、ディジタル受信信号から非畳み込み符号化信号を導出する。硬判定部４６は、ベースバンドの硬判定し、比較部４８は、硬判定した信号と導出した非畳み込み符号化信号との誤り率を計算し、誤り率が第１しきい値と第２しきい値との間の値であったため、ブロック復号を決定する。また、硬判定した信号と導出した非畳み込み符号化信号との誤差も計算する。ＣＲＣ照合部６２は、ＣＲＣビットをもとに、導出した第１情報信号と第２情報信号を巡回冗長検査して誤りがあったため、パリティ照合部６４とビット反転部６６でパリティビットによる偶奇性をもとに、巡回冗長検査に誤りがなくなるまで、導出した第１情報信号内の信号を比較部４８で計算した誤差が大きいビットから順に値を反転し、導出した第１情報信号の誤りを訂正する。最終的に、選択部５４から第１情報信号と第２情報信号が出力される。
【００５９】
本実施の形態によれば、硬判定した受信信号と最尤復号をもとにした信号の誤差に応じて、ビット反転する順番を決定するため、誤っているビットをより高い確率で推定でき、処理期間の短縮が可能である。
【００６０】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００６１】
実施の形態１と２において、ＣＲＣビット付加部１４とブロック復号部５２は、ブロック符号、ブロック復号として、ＣＲＣ符号を使用した。しかしこれに限らず例えば、ＢＣＨ符号（Ｂａｓｅ−Ｃｈａｕｄｈｕｒｉ−Ｈｏｃｑｕｅｎｇｈｅｍｃｏｄｅ）やリードソロモン符号であってもよい。本変形例によれば、想定される信号の誤りパターンに応じて、最適な誤り訂正が得られる。つまり、ブロック符号であればよい。
【００６２】
実施の形態１と２において、比較部４８は、誤り率を計算している。しかしこれに限らず例えば、一定期間における誤り数をカウントして、同様の処理を実行してもよい。本変形例によれば、処理がより簡易になる。つまり、誤りの程度が推測できればよい。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、高い伝送速度と伝送品質を実現しながら、処理量の増加を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る送信装置の構成を示す。
【図２】実施の形態１に係る受信装置の構成を示す。
【図３】図２の領域判定部の出力とディジタル受信信号の位置関係を示す
【図４】図２の比較部での誤りの検出原理を示す図である。
【図５】図２の比較部で誤り率を判定するデータの構造を示す図である。
【図６】図６（ａ）−（ｌ）は、図１と図２で処理されるデータを示す図である。
【図７】図２の復号手順を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態２に係る復号手順を示すフローチャートである。
【図９】従来の技術に係るコンスタレーションを示す図である。
【符号の説明】
１０分割部、１２パリティビット付加部、１４ＣＲＣビット付加部、１６速度変換部、１８畳み込み符号部、２０変調部、２２無線部、２４制御部、２６送信用アンテナ、３０受信用アンテナ、３２無線部、３４軟判定部、３６領域判定部、３８シフトレジスタ、４０非畳み込み信号推定部、４２畳み込み信号処理部、４４統合部、４６硬判定部、４８比較部、５０冗長信号除去部、５２ブロック復号部、５４選択部、５６制御部、５８ビタビ復号部、６０再符号化部、６２ＣＲＣ照合部、６４パリティ照合部、６６ビット反転部、１００送信装置、１１０受信装置。

Claims

処理対象の原情報信号を第１情報信号と第２情報信号に分割する分割部と、
前記第１情報信号から第１冗長信号を生成する第１冗長信号生成部と、
前記第１情報信号と前記第２情報信号から第２冗長信号を生成する第２冗長信号生成部と、
前記第２情報信号と前記生成した第２冗長信号を畳み込み符号化する畳み込み符号化部と、
ひとつの情報シンボルの一部に前記第１情報信号と前記生成した第１冗長信号を配置し、前記ひとつの情報シンボルの残りの部分に前記畳み込み符号化した信号を配置した形で変調する変調部と、
を含むことを特徴とする送信装置。
前記第１冗長信号生成部は、前記第１情報信号のうちの所定の周期を有した信号の偶奇性にもとづいて、前記第１冗長信号を生成し、
前記第２冗長信号生成部は、前記第１情報信号と前記第２情報信号から巡回符号方式によって、前記第２冗長信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
畳み込み符号化された信号と、ブロック符号化された非畳み込み符号化の信号を含んだ信号を入力する入力部と、
前記入力した信号のうち、前記畳み込み符号化された信号を最尤復号して、第２情報信号を導出する最尤復号部と、
前記導出した第２情報信号にもとづいて、前記入力した信号から非畳み込み符号化の信号を推定する推定部と、
前記入力した信号を硬判定する硬判定部と、
前記推定した非畳み込み符号化の信号に対する前記硬判定した信号の誤りの程度を計算する誤り計算部と、
前記計算した誤りの程度に応じて、前記推定した非畳み込み符号化の信号をブロック復号して、第１情報信号を導出するブロック復号部と、
前記導出した第２情報信号と前記導出した第１情報信号をもとにした原情報信号を出力する出力部と、
を含むことを特徴とする受信装置。
前記ブロック復号部は、予め第１のしきい値と前記第１のしきい値より大きい第２のしきい値を備え、前記計算した誤りの程度が、前記第１のしきい値以上でかつ前記第２のしきい値以下であれば、前記推定した非畳み込み符号化の情報信号をブロック復号して、前記第１情報信号を導出することを特徴とする請求項３に記載の受信装置。
前記導出した第２情報信号には巡回冗長信号が統合され、前記推定した非畳み込み符号化の信号にはパリティ冗長信号が統合されており、
前記ブロック復号部は、
前記巡回冗長信号によって、前記推定した非畳み込み符号化の信号と前記導出した第２情報信号をもとにした合成信号を巡回冗長検査する巡回冗長検査部と、
前記巡回冗長検査した合成信号に誤りが存在する場合に、前記パリティ冗長信号によって、前記推定した非畳み込み符号化の信号をパリティ検査するパリティ検査部と、
前記パリティ検査した非畳み込み符号化の信号に誤りが存在する場合に、前記推定した非畳み込み符号化の信号のうち、所定の信号を反転させる反転部とを含み、
前記反転部は、前記巡回冗長検査した合成信号に誤りが存在しなくなるまで、前記推定した非畳み込み符号化の信号のうちの反転させる信号を繰返し変更して、前記巡回冗長検査部と前記パリティ検査部の処理が再度行われることを特徴とする請求項４に記載の受信装置。
前記巡回冗長検査部で、前記巡回冗長検査した合成信号に誤りが存在し、
前記パリティ検査部で、前記パリティ検査した非畳み込み符号化の信号に誤りが存在しない場合、
前記反転部は、前記推定した非畳み込み符号化の信号のうちの所定の信号を反転させずに、前記推定した非畳み込み符号化の信号から前記第１情報信号を導出することを特徴とする請求項５に記載の受信装置。
巡回冗長信号を含んだ畳み込み符号化された信号と、パリティ冗長信号を含んだ非畳み込み符号化の信号を組み合わせた信号を入力する入力部と、
前記入力した信号のうち、前記畳み込み符号化された信号を最尤復号して、第２情報信号を導出する最尤復号部と、
前記導出した第２情報信号にもとづいて、前記入力した信号から非畳み込み符号化の信号を推定する推定部と、
前記巡回冗長信号によって、前記推定した非畳み込み符号化の信号と前記導出した第２情報信号をもとにした合成信号を巡回冗長検査する巡回冗長検査部と、
前記巡回冗長検査した合成信号に誤りが存在する場合に、前記パリティ冗長信号によって、前記推定した非畳み込み符号化の信号をパリティ検査するパリティ検査部と、
前記パリティ検査した非畳み込み符号化の信号に誤りが存在する場合に、前記巡回冗長検査した合成信号に誤りが存在しなくなるまで、前記推定した非畳み込み符号化の信号のうち、所定の信号を反転させる反転部と、
前記推定した非畳み込み符号化の信号から第１情報信号を導出し、前記導出した第２情報信号と当該第１情報信号をもとにした原情報信号を出力する出力部と、
を含むことを特徴とする受信装置。
送信装置と、
前記送信装置からの信号を入力する受信装置を含み、
前記送信装置は、処理対象の原情報信号を第１情報信号と第２情報信号に分割し、前記第１情報信号から冗長信号を生成するともに、ひとつの情報シンボルの一部に前記第１情報信号と前記生成した冗長信号を配置し、前記ひとつの情報シンボルの残りの部分に前記第２情報信号を畳み込み符号化した信号を配置した形で送信し、
前記受信装置は、前記畳み込み符号化された信号を最尤復号して、第２情報信号を導出し、前記導出した第２情報信号をもとに前記入力した信号から推定した非畳み込み符号化の信号に対して、前記入力した信号を硬判定した信号の誤りの程度を計算し、前記計算した誤りの程度に応じて、前記推定した非畳み込み符号化の信号に含まれた冗長信号を処理し、前記推定した非畳み込み符号化の信号から第１情報信号を導出することを特徴とする通信システム。
処理対象の原情報信号を第１情報信号と第２情報信号に分割し、前記第１情報信号から第１冗長信号を生成するとともに、前記第１情報信号と前記第２情報信号から第２冗長信号を生成し、前記第２情報信号と前記生成した第２冗長信号を畳み込み符号化し、ひとつの情報シンボルの一部に前記第１情報信号と前記生成した第１冗長信号を配置し、前記ひとつの情報シンボルの残りの部分に前記畳み込み符号化した信号を配置した形で送信することを特徴とする送信方法。
第１情報信号および冗長信号を含んだ非畳み込み符号化の信号と、畳み込み符号化された信号とを入力し、前記畳み込み符号化された信号を最尤復号して、第２情報信号を導出し、前記導出した第２情報信号をもとに前記入力した信号から推定した非畳み込み符号化の信号に対して、前記入力した信号を硬判定した信号の誤りの程度を計算し、前記冗長信号の処理に先立って前記計算した誤りの程度に応じた処理方法を決定し、当該処理方法に応じて前記推定した非畳み込み符号化の信号から前記第１情報信号を導出することを特徴とする受信方法。