JPH0697748B2

JPH0697748B2 - 誤り訂正符号化方法

Info

Publication number: JPH0697748B2
Application number: JP60003381A
Authority: JP
Inventors: 敦司深沢; 拓朗佐藤; 晴彦秋山; 学川辺
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1985-01-14
Filing date: 1985-01-14
Publication date: 1994-11-30
Anticipated expiration: 2009-11-30
Also published as: JPS61163727A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は移動体の通信におけるフェージング伝播路など
の極めて悪い伝送路でデータ通信を行う誤り訂正符号化
方法に関する。

（従来技術）バースト誤りを発生する通信路の代表的なものとして、
フェージング通信路がある。この通信路のバースト誤り
を訂正する方式としては日経エレクトロニクス（1975,1
2−15第48〜52頁）「広い分野で盛んに使われ始めた誤
り訂正符号」に詳述されている如くランダム誤り訂正符
号にインタリーブを施し、ランダム化して符号誤りを訂
正する方式がある。第２図は従来のインタリーブ、デイ
ンタリーブを用いた誤り訂正符号化復号化の一構成例を
示すブロック図で、ランダム誤り訂正を行うものであ
る。同図において、11は符号器、12はインタリーブ回
路、13はデインタリーブ回路、14は復号器、15は通信路
である。送信データは符号器11で符号化され、インタリ
ーブ12で交錯化する。該交錯化した送信データは通信路
15を介してデインタリーブ回路13に送られる。この時、
送信データは通信路15でバースト性の誤りを発生する
が、デインタリーブ回路13を通った後ランダムな誤りと
なって復号器14で誤り訂正される。従って符号化復号化
に適用される誤り訂正符号はランダム誤り訂正符号が適
用される。

第３図は従来のバースト誤り訂正を施した符号化器、復
号化器の構成を示す。同図において21はバースト誤り訂
正を施した符号化器、22は変調器、23はバースト誤り訂
正符号を施した復号化器、24は復調器、25は通信路であ
る。該通信路25はフェージング通信路であるから移動無
線への符号の適用として、受信電力レベルが高くフェー
ジングピッチが10〜40Hzでは４ビット長のバースト誤り
訂正符号を適用すれば通信路25の誤りを訂正することが
できる。

第４図は前述した従来の誤り訂正符号化方式と誤り検出
符号によるデータ再送方式を用いた場合の誤り訂正方式
のフローチャートである。

先ず入力データは所定のビット長にブロック化し、各ブ
ロックにブロック番号（Ｋ＝1,2,…,KM）を指定する。
ブロック番号１のデータK1を入力し、誤り訂正符号Ａで
符号化する（ステップ301）。符号化したデータは変調
器22で変調され（ステップ302）、フェージング通信路2
5（ステップ303）を通って受信側の復調器24で復調する
（ステップ304）。該復調信号は誤り訂正の復号化器23
で復号される（ステップ305）。フェージング通信路25
で誤った結果は、前記復号化器23で誤り訂正されるが、
十分誤り訂正できなかった場合は、データの再送を要求
するNAK信号を送出し（ステップ307）、該NAK信号を誤
り訂正符号Ｂで符号化して（ステップ308）、変調し
（ステップ309）、送信側に送り返す。送信側では、前
記NAK信号を復調して（ステップ310）、復号化して（ス
テップ311）、NAK信号であると認識すると（ステップ31
4）、前記データK1を同様な手順に従って再送する。

一方誤り訂正符号で誤りなく訂正した場合は、データを
受信側で蓄積する（ステップ312）と共に、データK1の
次のデータを要求するACK信号を送出し（ステップ31
3）、該ACK信号を誤り訂正符号Ｂで符号化し（ステップ
308）、変調して（ステップ309）送信側に送り返す。送
信側は、前記変調したACK信号を復調し（ステップ31
0）、復号化して（ステップ311）、ACK信号と認識する
と（ステップ314）、前記ブロック番号に１を加えてデ
ータをＫ＝Ｋ＋１として１つ更新する（ステップ31
5）。更新したデータK2は前記手順に従って送信する。
送信データのブロック信号Ｋが最終番号KMになって送信
を終了する（ステップ315）。

（発明が解決しようとする問題点）前述したいづれの方式によっても移動無線では移動体が
停車している状況から時速百数拾km/Hまで大きく変化す
ること、また受信レベルは約−100dBmから−数拾dBmま
で大きく変化することに従い、バースト長が数ビットか
ら数百ビットまで大きく変わるためインタリーブでラン
ダム化するためには数百ビットのインタリーブが必要と
なり、遅延時間が発生する。従ってランダムアクセスメ
モリ（RAM）の容量が大きくなりスループット効率が劣
化する。また数ビットのバースト長、誤り訂正符号のみ
で誤りなく通信するためにはスループット効率が極めて
劣化する。

本発明はかかる欠点に鑑みなされたもので、移動体が停
車している状況から時速百数拾km/Hまで変化しても受信
レベルが低受信レベルから数拾dB変化してもスループッ
ト効率の劣化が少なく、データ通信を行える優れた誤り
訂正符号化方法を提供するものである。

（問題点を解決するための手段）本発明は、送信側で、送信データを一定ビット数のブロ
ックに分割し、各ブロックまたは複数ブロック毎に誤り
訂正符号を用いて符号化して送信し、受信側で、誤り訂
正符号を用いて復号化すると共に誤り検出を行い、誤り
訂正可能で復号化データに誤りがない場合は次ブロック
の送信要求を示すACK信号を送信側へ返送し、且つ誤り
訂正が不可能で復号化データに誤りがある場合は再送要
求を示すNAK信号を送信側へ返送し、送信側で、ACK信号
を受信した場合は次の未送信の１または複数ブロックを
送信し、NAK信号を受信した場合は現状の１または複数
ブロックを再送する誤り訂正符号化方法に関するもので
ある。

そして、本発明では、送信側に複数種類の誤り訂正符号
を用意しておき、受信側で、復号化の際の訂正したビッ
ト誤りの数を計数し、その計数結果に応じて通信路の状
態に適合した１つの誤り訂正符号を選択し、選択した当
該誤り訂正符号を示す選択情報をNAK信号またはACK信号
と共に送信側へ返送する。

また、送信側で、次に送信する現状または未送信の、各
ブロックまたは複数ブロックを、選択情報に応じた１つ
の誤り訂正符号を用いて符号化して送信する。

（作用）送信データを送信端末装置で入力し、符号化器で符号化
し、変調器を介して通信路へ送出する。このとき前記符
号化送信信号は通信路の回線状態に適合した誤り訂正符
号を施して通信路へ送出する。この誤り訂正符号化を行
う符号化データは誤り訂正符号記憶装置に予め記憶され
ており、その中から、受信側からの返送情報を用いて選
択する。

受信側では、受信した信号を復調、復号し、当該復号化
データを誤りビット数計数回路に入力し誤りビットを計
算する。この計算結果を誤り訂正符号選択器に入力し、
誤り訂正符号を選択する番号をデータ化する。当該デー
タを符号化、変調化し、送信側へ返送し、次の送信信号
に適用する誤り訂正符号を選択するデータとする。

（実施例）第１図は本発明の実施例を示すブロック図である。送信
端末装置401からの入力データは符号化器402で誤り訂正
符号化する。符号化する誤り訂正符号は通信路の各条件
に適合するような誤り訂正符号E1〜E4が予め誤り訂正符
号記憶装置403に記憶されている。例えば最初に用いる
誤り訂正符号をE2とする。該誤り訂正符号E2で符号化し
たデータは変調器404で変調信号となって通信路405に送
られる。該通信路405はフェージング通信路で移動体の
走行に従って変調信号にバースト性の誤りが発生する。
前記通信路405を通った変調信号は復調器406で復調さ
れ、復号化器407で復号化する。この復号化の結果から
誤りビット数を誤りビット数計数回路408で計算する。
ここでの誤り検出は巡回符号などによる誤り検出方法が
とられている。

誤りビット数の計算結果から誤り訂正符号の選択器409
によって前記訂正符号の選択が行われる。この時の誤り
訂正符号は、誤り訂正符号記憶装置403に記憶されてい
る誤り訂正符号E1〜E4の内から該当する符号、例えばE3
を選択し、該誤り訂正符号E3に対応する番号（ACK信号
又はNAK信号に付加）をデータとして符号化器410で符号
化して、変調器411で変調する。該変調信号は通信路412
を通って送信側の復調器413で復調し、復号化器414に送
る。復号化器414では受信側で選ばれた誤り訂正符号の
番号を検出し、該誤り訂正符号の番号によって誤り訂正
符号選択器415で誤り訂正符号記憶装置403の中から誤り
訂正符号E3を選び符号化器402へ送る。従って送信端末
装置401からの次のデータは、誤り訂正符号選択器415で
選択した誤り訂正符号E3で符号化し送信する。

第５図は誤り訂正符号E1〜E4の各段階の遷移を示す。誤
り訂正符号E1の状態は、１フレームのビット数をｋビッ
ト（例えば1024ビット）とした時、nkビット（ｎは正の
整数）を１ブロックとし、誤り訂正ビットはなく、誤り
検出用のパリティ検査ビットのみを付加した訂正符号で
ある。誤り訂正符号E2は１フレームのビット数をｋビッ
トとした時、ｋビットを１ブロックとし、誤り訂正用の
ビットはなくパリティ検査ビットのみ付加した訂正符号
である。誤り訂正符号E3は前記同様ｋビットを１ブロッ
クとし、誤り訂正符号が施され情報率1/2の誤り訂正符
号である。誤り訂正符号E4はｋビットを１ブロックと
し、誤り訂正符号が施されており、多数決論理復号法な
どにより符号化率を数分の１まで劣化させても確実にデ
ータを送信する状態である。

前記誤り訂正符号E1〜E4が予め誤り訂正符号記憶装置40
3に記憶されていて回線の状態に応じて選択する。具体
的には、誤り訂正符号E2を用いて通信路405で生ずる誤
りを訂正していた場合、通信路405の状態及び自動車の
速度等がほぼ一定であれば前記誤り訂正符号E2は変更な
く、該符号を用いて送信が継続される。

通信路405の状態が悪くなると、誤りビットが多くな
り、受信側からの情報により誤り訂正符号E3へ遷移す
る。逆に通信路405の状態が良くなると受信側からの情
報により誤り訂正符号E1へ遷移する。

第６図は誤り訂正のフローチャートである。図のフロー
に従って誤り訂正の手順を説明する。

Ｋは送信データのブロック番号を示す。第１ブロックの
データを送信端末装置401で呼び出す（ステップ501）。
次に誤り訂正符号E1〜E4の内１つを選択する（ステップ
502）。誤り訂正された信号（ステップ503）は変調器40
4で変調され（ステップ504）通信回線を介して復調器40
6で復調する（ステップ506）。復調信号は誤り訂正復号
化器407で復号化される（ステップ507）。誤り訂正の復
号化と共に誤り検出を行い、誤り訂正ができたか（復号
化データに誤りなし）、または誤りの検出のみに終わっ
たか（復号化データに誤りあり）を検出する（ステップ
508）。また、誤りビット数計数回路408により復号化の
際に訂正したビット誤りの数を計数する。訂正不可能で
復号化データに誤りがある場合、訂正したビット誤り数
も訂正限度を超えているので、誤り訂正符号選択器409
で誤り訂正能力が１つ上位の誤り訂正符号を選択する
（ステップ509）。この誤り訂正符号の情報によってNAC
信号を発生し（ステップ512）、該NAC信号を誤り訂正符
号化器410で符号化し（ステップ513）、変調器411で変
調してから（ステップ514）通信回線412を介して復調器
413で復調し（ステップ516）、復号化器414で復号化す
る（ステップ517）。復号化の結果から、ACK信号かNAK
信号かの識別を行い（ステップ518）、ACK信号の場合は
ブロック番号Ｋを１つ更新して次のブロックの内容を読
み出す（ステップ519）。NAK信号の場合はブロック番号
Ｋを更新しないで現状のブロックを読み出し符号化す
る。次に受信側で誤り検出を行った結果いステップ50
8）、誤りのない場合はデータを蓄積する（ステップ52
0）。そのとき、誤りビット数計数回路408が計数した訂
正ビット誤り数Ebが所定率Kb以上であれば、誤り訂正符
号選択器409で現状の誤り訂正符号を選択し、所定率Kb
より小さければ、誤り訂正能力が１つ下位の誤り訂正符
号を選択する。この誤り訂正符号の結果によってACK信
号を発生して（ステップ521）、該ACK信号を誤り訂正符
号化器410で符号化する（ステップ513）。ブロック化さ
れた入力データが全て送信されると、即ち最大ブロック
KMに達すると送信はストップする。

第７図は、ビット誤り率に対するスループット効率を示
す。自動車電話および携帯電話は停車時に通信している
場合が比較的多い。説明を簡単にするため、通信路412
の状態を、車が停車している状態と車が時速20km〜100k
m程度で走行している状態を想定してすすめる。

停車して通信している時間をts、走行して通信している
時間をtmとして、各々の割合が全体の通信時間に対して
７対３とする。停車時と走行時の通信回線誤り率をPsと
Pmとする。実験データによればPs＝０、Pm＝10^-3であ
る。前述の条件でスループット効率は（１）式で近似で
きる。

ここでttは通信時間の総和でtsとtmの和で示す。Ks/Ns
およびKm/Nmは誤り訂正の符号化率を示す。停車時は誤
りが発生しないためKs/Ns＝１であり、走行時は誤り訂
正が施されるためKm/Nm＝0.5とする。Nmは情報ビット数
でKmは制御ビット数を示しNm＝100、Km＝50とする。
（１）式に従って求めた結果を第７図に実線で示し、単
一の誤り訂正符号のみを施し選択再送を行った時の結果
を破線で示す。同図から明らかなようにスループット効
率が大幅に改善される。

（発明の効果）以上説明した如く本発明によれば、移動体の通信は、フ
ェージングの影響で無線回線は常に変化する。この様に
変化の激しい回線を用いてデータ通信を行う場合に極め
て有効な誤り訂正技術であり、通信路の状態に応じて最
適な誤り訂正符号が選択されるためスループット効率が
上がることが期待できる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明に係る誤り訂正符号化方法のブロック
図、第２図は従来のインタリーブによる誤り訂正方式の
ブロック図、第３図は従来のバースト誤り訂正方式のブ
ロック図、第４図は従来の誤り訂正手順を示すフローチ
ャート、第５図は本発明の誤り訂正符号の状態遷移図、
第６図は本発明の誤り訂正手順を示すフローチャート、
第７図はスループット効率の説明図である。 11……符号器、12……インタリーブ回路、13……デイン
タリーブ回路、14……復号器、15,25……通信路、21…
…符号化器、22……変調器、23……復号化器、24……復
調器、401……送信端末装置、402……符号化器、403…
…誤り訂正符号記憶装置、404……変調器、405,412……
通信路、406……復調器、407……復号化器、408……誤
りビット数計数回路、409……誤り訂正符号選択器、410
……符号化器、411……変調器、413……復調器、414…
…復号化器、415……誤り訂正符号選択器、416……受信
端末装置。

フロントページの続き (72)発明者秋山晴彦東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内 (72)発明者川辺学東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内 (56)参考文献特開昭56−169952（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−146012（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−149442（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送信側で、送信データを一定ビット数のブ
ロックに分割し、各ブロックまたは複数ブロック毎に誤
り訂正符号を用いて符号化して送信し、受信側で、前記
誤り訂正符号を用いて復号化すると共に誤り検出を行
い、誤り訂正可能で復号化データに誤りない場合は次ブ
ロックの送信要求を示すACK信号を送信側へ返送し、且
つ誤り訂正が不可能で復号化データに誤りがある場合は
再送要求を示すNAK信号を送信側へ返送し、送信側で、A
CK信号を受信した場合は次の未送信の１または複数ブロ
ックを送信し、NAK信号を受信した場合は現状の１また
は複数ブロックを再送する、誤り訂正符号化方法におい
て、送信側に複数種類の誤り訂正符号を用意しておき、受信側で、復号化の際の訂正したビット誤りの数を計数
し、その計数結果に応じて通信路の状態に適合した１つ
の前記誤り訂正符号を選択し、選択した当該誤り訂正符
号を示す情報を前記NAK信号または前記ACK信号と共に送
信側へ返送し、送信側で、次に送信する現状または未送信の、前記各ブ
ロックまたは前記複数ブロックを、前記選択情報に対応
した１つの前記誤り訂正符号を用いて符号化して送信す
る、ことを特徴とした誤り訂正符号化方法。