JPWO2019176147A1 - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

送信装置から受信装置へ無線により信号を送信する無線通信システムの所要Ｃ／Ｎを改善する。ＢＣＪＲ復号器２２が、復調器２１により得られた符号化ビットに対する対数尤度比と、情報ビットに対する事前情報とに基づいて、事後確率が最大化するように情報ビットの復号を行う。選択部２ａが、ＮパターンのパケットのＲＳ復号結果の中から、各パケットのシンドロームの計算結果に基づいて、復号結果として出力するものを選択する。インターリーブ２ｂが、選択部２ａによる選択結果に基づく情報に対して、送信機のインターリーブ１２と同じ順序の並べ替えを施す。インターリーブ２ｂによる並べ替え後の情報は、情報ビットに対応する事前情報としてＢＣＪＲ復号器２２にフィードバックされる。

Description

本発明は、無線通信システムにおける繰り返し誤り訂正処理技術に関する。

地上デジタル放送や放送番組素材無線伝送装置（ＦＰＵ：Field Pick-up Unit）では、無線伝送方式として、直交周波数分割多重（以下、ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Div ision Multiplexing）方式が採用されている。このような無線伝送方式の誤り訂正では、連接符号方式が採用されている。連接符号方式では、外符号としてＲＳ（Reed Solomon）符号、内符号として畳込み符号が用いられ、これらはインターリーバを介して接続される。受信機側では、復調信号に対して、内符号に対する誤り訂正としてビタビ復号、外符号に対する誤り訂正としてＲＳ復号が用いられている。

図１は、このような無線伝送方式を採用した無線通信システムの一例を示している。以下の説明において、ブロック１１〜１４の処理は、送信機側で行われ、ブロック１６〜１９の処理は、受信機側で行われる。

画像、データなどの伝送対象となる情報信号は、ＲＳ符号器１１に入力される。ＲＳ符号器１１は、入力された情報信号を所定の長さの単位でパケット化し、当該パケットに対してＲＳ符号化を施す。例えば、地上デジタル放送やＦＰＵで用いられているＲＳ符号は、符号長２０４バイト、組織長１８８バイトの（２０４，１８８）符号が採用されている。ＲＳ符号器１１によるＲＳ符号化後の信号は、受信機での誤り訂正能力を改善するため、インターリーブ１２により順序が並べ替えられる。インターリーブ１２による並べ替え後の信号は、畳込み符号器１３により畳込み符号化される。畳込み符号化は、情報ビット系列の所定の位置の組み合わせに対して排他的論理和を演算することにより行われる。畳込み符号の構成は、例えば、非特許文献１，２に開示されている。畳込み符号器１３による畳込み符号化後の信号は、変調器１４により無線信号に変換される。このときの変調方式は、ＯＦＤＭ等の変調方式が用いられることが多いが、シングルキャリア方式などを用いることも可能であり、本発明では本質的には変調方式に制約はない。

変調器１４で変調された信号は、伝搬路１５を経由して、復調器１６に入力される。復調器１６では、変調器１４での変調に対応する復調処理を行い、復調器１６からＬＬＲ（Log Likelihood Ratio）と称する符号化ビットに対する信頼度情報を出力する。ビタビ復号器１７では、復調器１６で得られたＬＬＲ信号をトレリスダイアグラム上に展開して、最尤のＬＬＲ系列を選択し、その系列に対応する硬判定復号結果を出力する。ビタビ復号器１７から出力される信号は、デインターリーブ１８によりインターリーブ１２とは逆の並べ替えが行われ、順序が元に戻される。デインターリーブ１８の結果はＲＳ復号器１９に入力され、ＲＳ復号処理が施される。（２０４，１８８）符号の場合には、ＲＳ復号前のビット誤り率が２×１０^-4以下であれば、ＲＳ復号により疑似エラーフリーとすることができ、放送波を視聴することが可能となる。

１．２ＧＨｚ／２．３ＧＨｚ帯テレビジョン放送番組素材伝送用可搬形ＯＦＤＭ方式デジタル無線伝送システム標準規格 ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ５７ ２．０版． テレビジョン放送番組素材伝送用可搬形ＯＦＤＭ方式デジタル無線伝送システム標準規格 ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３３ １．２版． 特許庁：標準技術集 ［分類］２−４−１ 周辺要素技術／誤り制御技術／誤り訂正技術，＜http://www.jpo.go.jp/shiryou/s_sonota/hyoujun_gijutsu/mi mo/2-4-1.pdf＞（参照 ２０１ ４−０７−１４）．

地上デジタル放送やＦＰＵでは、受信レベルが低くＣ／Ｎが低下しているような環境や、高速移動に伴い受信信号品質が低下するような環境で受信が行われることも多い。このような劣悪な環境では、ビット誤り率が多くなり、ビタビ復号後の誤り率が２×１０^-4を上回ってしまい、正しい視聴ができなくなってしまうことがある。正しく視聴するために必要な（外復号後のビット誤り率が０となる）Ｃ／Ｎは、所要Ｃ／Ｎと称される。誤り訂正能力を改善することにより所要Ｃ／Ｎを改善することは、無線機の恒久的な課題の一つである。

本発明は、上記のような従来の事情に鑑みて為されたものであり、送信装置から受信装置へ無線により信号を送信する無線通信システムの所要Ｃ／Ｎを改善することを目的とする。

本発明では、上記の目的を達成するために、送信装置から受信装置へ無線により信号を送信する無線通信システムを以下のように構成した。
すなわち、送信装置において、以下のような処理を行う。ＲＳ符号化手段が、伝送対象の信号を所定の長さの単位でパケット化し、該パケットをＲＳ符号化する。インターリーブ手段が、ＲＳ符号化手段によるＲＳ符号化後の順序を並べ替える。畳込み符号化手段が、インターリーブ手段によって得られた情報ビット系列に対して畳込み符号化を行う。変調手段が、畳込み符号化手段により得られた符号化ビットに対して変調処理を行う。

また、受信装置において、以下のような処理を行う。復調手段が、送信装置から受信した信号に対して復調処理を行い、符号化ビットに対する対数尤度比を算出する。最大事後確率復号手段が、復調手段により得られた符号化ビットに対する対数尤度比と、情報ビットに対する事前情報とに基づいて、事後確率が最大化するように情報ビットの復号を行うと共に、復号結果の対数尤度比を算出する。変換手段が、最大事後確率復号手段により算出された復号結果の対数尤度比を信頼度に変換する。デインターリーブ手段が、最大事後確率復号手段による復号結果と、変換手段による変換結果の信頼度とに対して、送信装置のインターリーブ手段と逆順の並べ替えを施す。消失手段が、デインターリーブ手段による並べ替え後の復号結果をパケット化し、パケット内における信頼度が低い順にＮパターン（Ｎは複数）でパケット内の信号を消失させる。ＲＳ復号手段が、消失手段により得られたＮパターンのパケットの各々に対してＲＳ復号を行う。シンドローム計算手段が、ＲＳ復号手段により復号されたＮ個のパケットの各々に対してシンドロームを計算し、正しく復号できたパケットであるか、誤りが残留したパケットであるかを判断する。選択手段が、シンドローム計算手段による判断結果に基づいて、ＲＳ復号手段により復号されたＮ個のパケットの中から復号結果として出力するパケットを選択する。インターリーブ手段が、選択手段による選択結果に基づく情報に対して、送信装置のインターリーブ手段と同じ順序の並べ替えを施す。そして、インターリーブ手段による並べ替え後の情報を、情報ビットに対応する事前情報として最大事後確率復号手段にフィードバックする。

このような構成によれば、受信装置において、最大事後確率復号とＲＳ復号が反復的に繰り返されることになる。その結果、各々の誤り訂正能力を徐々に改善できるので、所定の反復回数を経た後には大きな改善効果を得ることができる。したがって、所要Ｃ／Ｎを改善できる無線通信システムを提供することができる。

また、本発明は、受信装置において、以下のような処理を行う構成としてもよい。すなわち、復調手段が、送信装置から受信した信号に対して復調処理を行い、符号化ビットに対する対数尤度比を算出する。最大事後確率復号手段が、復調手段により得られた符号化ビットに対する対数尤度比と、情報ビットに対する事前情報とに基づいて、事後確率が最大化するように情報ビットの復号を行うと共に、復号結果の対数尤度比を算出する。変換手段が、最大事後確率復号手段により算出された復号結果の対数尤度比を信頼度に変換する。デインターリーブ手段が、最大事後確率復号手段による復号結果と、変換手段による変換結果の信頼度とに対して、送信装置のインターリーブ手段と逆順の並べ替えを施す。消失手段が、デインターリーブ手段による並べ替え後の復号結果をパケット化し、パケット内における信頼度が低い順にＮパターン（Ｎは複数）でパケット内の信号を消失させる。ＲＳ復号手段が、消失手段により得られたＮパターンのパケットの各々に対してＲＳ復号を行う。シンドローム計算手段が、ＲＳ復号手段により復号されたＮ個のパケットの各々に対してシンドロームを計算し、正しく復号できたパケットであるか、誤りが残留したパケットであるかを判断する。選択手段が、シンドローム計算手段による判断結果に基づいて、ＲＳ復号手段により復号されたＮ個のパケットの中から復号結果として出力するパケットを選択する。インターリーブ手段が、選択手段による選択結果に基づく情報に対して、送信装置のインターリーブ手段と同じ順序の並べ替えを施す。ＢｏｘＰｌｕｓ畳込み手段が、インターリーブ手段による並べ替え後の情報に対してＢｏｘＰｌｕｓ畳込み演算を行う。そして、ＢｏｘＰｌｕｓ畳込み手段によるＢｏｘＰｌｕｓ畳込み演算の結果を、符号化ビットに対する事前情報として復調手段にフィードバックする。復調手段は、算出した符号化ビットに対する対数尤度比に、フィードバックされた符号化ビットに対する事前情報を加算したものを、復調結果として出力する。

このような構成によっても、受信装置において、最大事後確率復号とＲＳ復号が反復的に繰り返されることになる。その結果、各々の誤り訂正能力を徐々に改善できるので、所定の反復回数を経た後には大きな改善効果を得ることができる。したがって、所要Ｃ／Ｎを改善できる無線通信システムを提供することができる。

ここで、最大事後確率復号手段としては、例えば、ＢＣＪＲ復号処理を行うＢＣＪＲ復号手段を用いることができる。また、別の例として、ＳＯＶＡ復号処理を行うＳＯＶＡ復号手段を用いることができる。

本発明によれば、送信装置から受信装置へ無線により信号を送信する無線通信システムの所要Ｃ／Ｎを改善することができる。

無線通信システムの構成の一例を示す図である。 本発明の第１実施例に係る無線通信システムの受信機の構成例を示す図である。 ＢＣＪＲ復号結果のＣ／Ｎ対ビット誤り率特性を示す図である。 本発明の第２実施例に係る無線通信システムの受信機の構成例を示す図である。 Ｂｏｘ Ｐｌｕｓ畳込み部の構成を示す図である。

本発明の一実施形態に係る無線通信システムについて、図面を参照して説明する。
まず、本発明の第１実施例に係る無線通信システムの受信機の構成について、図２を用いて詳細に説明する。なお、送信機側は図１で示した構成と同一であるため、詳細な説明は省略する。
図１で説明したように、送信機側で誤り訂正符号化及び変調処理がなされた信号が伝搬路１５に送出され、受信機に到達する。

受信機で受信された信号は、復調器２１に入力される。復調器２１では、送信機側の変調処理に対応した復調処理を行う。
受信機側での誤り訂正復号について説明する前に、誤り訂正符号と変復調の対応付けについて説明する。送信機側の畳込み符号器１３の出力である符号化ビットは‘０’と‘１’であるが、変復調や軟判定誤り訂正処理では、ビット‘０’を＋１、ビット‘１’を−１に置き換えている。

復調器２１では、受信信号ｙ_j に基づいて、（式１）に示す、送信側の畳込み符号器２１の出力である符号化ビットに対する対数尤度比ＬＬＲ_j ^cを算出する。ここで、ｊは順序番号を示している。

ＬＬＲ_j ^cの算出方法は、ＺＦ（Zero Forcing）やＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Erro r）といった波形等化を行った後に、等化後の信号からＬＬＲ_j ^cを算出する方法や、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）のように受信信号レプリカを算出して、受信信号と比較することで直接ＬＬＲ_j ^cを算出する方法などがある。本発明は、このＬＬＲ_j ^cの算出方式に依存しないため、詳細な説明は省略する。
復調器２１で得られた対数尤度比ＬＬＲ_j ^cは、ＢＣＪＲ復号器２２に入力される。ＢＣＪＲの名称は発明者であるＢａｈｌ，Ｃｏｃｋｅ，Ｊｅｌｉｎｅｋ，Ｒａｖｉｖの頭文字から命名されている。

以下に、ＢＣＪＲアルゴリズムに基づいた最大事後確率復号について説明する。詳細な説明は、非特許文献３等を参照されたい。畳込み符号器１３に対応するトレリス線図において、時刻ｊの状態をＳ_j 、時刻ｊ＋１の状態をＳ_j+1 とすると、畳込み符号器への入力情報ビットｕ_j は、Ｓ_j からＳ_j+1 への状態遷移に対応している。そのため、受信系列ｙに対する情報ビットの事後確率ｐ（ｕ_j ｜ｙ）は、（式２）となる。

ここで、ｙ_1〜j-1 は、１〜ｊ−１までの受信系列、ｙ_j+1〜N は、ｊ＋１〜Ｎまでの受信系列を示している。

この（式２）に対して、以下の置換を行う。

（式３）を（式２）に代入して書き換えると、（式４）となる。

ここで、α（Ｓ_j-1 ）は前向きメトリック、β（Ｓ_j ）は後向きメトリックと称されることが多い。このα（Ｓ_j-1 ）、β（Ｓ_j ）は、（式５）、（式６）のように再帰的に表現される。

（式５）、（式６）に対して対数をとると、（式７）、（式８）となる。

また、演算量を削減するために、（式５）、（式６）のΣ（ ）の処理を最大値選択ｍａｘ（ ）に置き換えて、（式９）、（式１０）としても、大きな特性劣化は生じない。

また、（式３）の２番目の式に対して対数をとると、（式１１）となる。

ここで、Γ（Ｓ_j-1 ，Ｓ_j ）は、（式１２）で表される。

ＬＬＲ_j ^cは、（式１）で示した対数尤度比であり、ＬＬＲ_j ^ua は、情報ビットｕに対する事前情報である。

以上の処理により、ＢＣＪＲ復号器２２では、上記のＢＣＪＲアルゴリズムに従ってＭａｘ−Ｌｏｇ−ＭＡＰ復号と呼ばれる最大事後確率復号に近似の復号処理を行い、情報ビットｕに対する事後情報ＬＬＲ_j ^up を出力する。事後情報ＬＬＲ_j ^up は、ＢＣＪＲ復号結果である情報ビットｕの信頼度を示している。

本発明の目的は、ＢＣＪＲ復号器２２とＲＳ復号器２８の結果をインターリーブ２ｂを介して反復処理することにより、所要Ｃ／Ｎの改善を図ることにあるが、反復処理の初回では情報ビットｕに対する知見が得られていないため、事前情報ＬＬＲ_j ^ua は０となり、（式１２）に対応するΓ（Ｓ_j-1 ，Ｓ_j ）は（式１４）となる。

事後情報ＬＬＲ_j ^up は、硬判定器２３−１に入力される。硬判定器１３−１は、ＬＬＲ_j ^up の符号が正の場合には情報ビット‘０’を出力し、負の場合には情報ビット‘１’を出力する。これは、前述した誤り訂正符号と変復調の対応付けによるものである。
硬判定の結果は、Ｓ／Ｐ変換器２４−１に入力される。Ｓ／Ｐ変換器２４−１は、シリアルビットをＲＳ符号に応じたビット数（一般的には１バイト＝８ビット）にパラレル変換する。

また、事後情報ＬＬＲ_j ^up は、ＬＬＲ／確率変換器２３−２に入力される。ＬＬＲ／確率変換器２３−２は、（式１５）に示す演算を行う。

これは、ＬＬＲ_j ^up ＝ｌｎ｛Ｐ（ｕ＝＋１）／Ｐ（ｕ＝−１）｝を逆変換して導出している。このＬＬＲ／確率変換器１３の出力Ｐ_u,j は、ＢＣＪＲ復号後の情報ビットｕに関する誤り確率である。

また、演算処理のダイナミックレンジを低減するために、（式１６）に示す変換であっても良い。

この情報ビット確率Ｐ_u,j は、バイト確率変換器２４−２に入力される。バイト確率変換器２４−２は、（式１７）に従い、情報ビット確率Ｐ_u,j をバイト単位の確率Ｐ_{u_byte} に変換する。

また、演算処理のダイナミックレンジを低減するために、（式１８）を用いることで、積を和に変換することができる。

これらバイト確率Ｐ_{u_byte}は、そのバイトの信頼性を示し、値が小さいほど信頼性が低く、誤りが生じている可能性が高いことを示している。
Ｓ／Ｐ変換２４−１により得られたバイト単位の情報信号と、バイト確率変換器２４−２により得られたバイト確率Ｐ_{u_byte}は、それぞれデインターリーブ２５に入力される。デインターリーブ２５は、インターリーブ１２の並び替えと逆の並び替えを行い、元の順序に戻す。

バイト確率Ｐ_{u_byte}のデインターリーブ結果は、昇順並べ替え処理２６−２に入力される。昇順並替え処理２６−２は、ＲＳ復号器で処理するＲＳパケット内のバイト確率が小さい順にその位置を把握する。昇順並替え処理２６−２ではＲＳパケット長の遅延が生じるので、遅延器２６−１では昇順並替え処理２６−２にタイミングを合わせるための遅延処理を設けている。

消失部２７では、後続する複数のＲＳ復号に対する消失パターンを算出するが、消失部２７の処理を説明する前に、消失復号の簡単な説明を行っておく。
前述したＲＳ（２０４，１８８）符号の最小距離ｄ_min は、ｄ_min ＝２０４−１８８＝１６である。

ＲＳ復号の特徴として、（式１９）であれば正しい復号が可能となる。

ここで、ｅは、誤りの位置が予め分かっている場合の消失訂正バイト数を示しており、ｔは、誤り位置が不明な場合の誤り訂正バイト数を示している。

全ての誤りの位置が不明な場合には、（式１９）を満たすためにはｔ≦８であり、ＲＳパケット（２０４バイト）中の８バイトまで誤り訂正が可能となる。また、全ての誤り位置が分かっている場合には、ｅ≦１６であり、１６バイトまで訂正可能である。このように、誤り位置をＲＳ復号器に提示することで、提示しない場合と比較して誤り訂正能力は最大２倍まで増加する。

消失部２７では、昇順並替え処理２６−２から得られた信号に基づいて、誤り位置を示す消失パターンを複数作成する。具体的には、第一の消失パターンは、消失バイト数ｅを０とし、誤り位置は無しとする。第二の消失パターンは、例えば、消失バイト数ｅを１とし、その消失バイトの位置は昇順並替え処理２６−２の結果の中から最も値の小さいバイト確率Ｐ_{u_byte}となる位置とする。第三の消失パターンは、例えば、消失バイト数ｅを３とし、昇順並替え処理２６−２の結果の中からバイト確率Ｐ_{u_byte}が小さい順に３バイトを消失バイトの位置とする。同様に第四の消失パターン以降では、消失バイト数ｅを５，７，９，１１，１５とし、消失バイトの位置は昇順並替え処理２６−２の結果から値が小さい順に割当てる。

消失部２７で算出した消失パターンは、第一の消失パターンから順にＲＳ復号器２８−１、ＲＳ消失復号器２８−２、ＲＳ消失復号器２８−３、ＲＳ消失復号器２８−４、・・・、ＲＳ消失復号器２８−Ｎに入力する。ＲＳ復号器２８−１および各ＲＳ消失復号器２８−２〜２８−Ｎは、提示された消失パターンに対してＲＳ復号を実施する。

ＲＳ復号器２８−１および各ＲＳ消失復号器２８−２〜２８−Ｎからの復号結果Ｄ_k （ｋ＝１〜最大消失パターン数）は、それぞれ、シンドローム計算部２９−１〜２９−Ｎに入力される。シンドローム計算部２９では、各復号結果Ｄ_k に対してシンドロームＳ_k を計算する。シンドロームは、ＲＳ符号器により生成された符号はＲＳ符号生成多項式で除算すると除算結果が０となることを利用して、誤り検出に用いられる。すなわち、ＲＦ復号結果からシンドロームＳ_k を計算し、シンドロームＳ_k が０であれば正しく復号されたことを意味しており、シンドロームＳ_k が０でなければ誤りが残留しているものと判断する。

各シンドロームＳ_k は、選択部２ａに入力される。選択部２ａでは、以下に示すように、シンドロームＳ_k に基づいて復号結果Ｄ_k を選択する。
選択部２ａは、シンドローム計算部２９で得られたシンドロームＳ_k がＳ_k ＝０となるｋが存在する場合に、そのパケットの正復号結果Ｗとして、Ｗ＝ωを出力すると共に、Ｓ_k ＝０となる復号結果Ｄ_kを選択して出力する。ここで、ωは事前情報係数であり、０より大きい所定の係数とし、例えばω＝０．８とする。Ｓ_k ＝０となる復号結果が存在しない場合には、正しい復号ができなかったものとして、Ｗ＝０とする。

ここで、（式１）の定義に従い、復号結果Ｄ_k を構成するビットが‘０’の場合には＋１に置換え、‘１’の場合には−１に置換える。また、その結果に対してパケット全体に正復号結果Ｗを乗じる。すなわち、正しく復号された結果が無い場合には、０に置き換える。

これら処理の具体例について説明する。
正しく復号できた結果Ｄ_k が、｛“１０１１００１０”，“００１１１１００”，・・・｝であったとすると、ω＝０．８の場合には、置き換えた結果Ｄ・Ｗは、｛“−０．８
＋０．８ −０．８ −０．８ ＋０．８ ＋０．８ −０．８ ＋０．８”，“＋０．８ ＋０．８ −０．８ −０．８ −０．８ −０．８ ＋０．８ ＋０．８”，・・・｝となる。また、正しい復号結果が存在しない場合には、そのパケットは全て０｛“０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０”，“０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０”，・・・｝となる。

この結果は、インターリーブ２ｂに入力される。インターリーブ２ｂは、送信機側のインターリーブ１２と同様の順序並べ替えを行う。インターリーブ２ｂの結果は、Ｐ／Ｓ変換器２ｃを経由して、バイト単位のパラレル信号からビット単位のシリアル信号に変換され、ＢＣＪＲ復号器２２に事前情報ＬＬＲ_j ^ua として入力される。

（式１２）で述べたように、Γ（Ｓ_j-1 ，Ｓ_j ）は対数尤度比ＬＬＲ_j ^c と事前情報ＬＬＲ_j ^ua の和であり、ＲＳ復号可否の情報は事前情報ＬＬＲ_j ^ua としてＢＣＪＲ復号器２２に入力される。これら事前情報は、インターリーブ２ｂによりパケット単位のまとまった信号が分散される。すなわち、正しく復号できなかった場合の事前情報０と正しく復号できた場合の事前情報±ωとが分散されてＢＣＪＲ復号に入力されることになる。

これら処理を（式２０）で示す。ＲＳ復号結果Ｄと正復号結果Ｗを乗じた信号に対してインターリーブ関数Π［ ］により並べ替えを行い、その後｛ ｝_P→Sによりパラレルシリアル変換して、事前情報ＬＬＲ_j ^ua として加算する。

ＢＣＪＲ復号では、初回の処理では誤った系列推定を行ってしまった場合であっても、（式２０）のように事前情報ＬＬＲ_j ^ua を入力することで正しい系列推定を行うことができるようになり、ビット誤り率を低減することができる。

以上、説明した処理を複数回繰り返すことにより、ＢＣＪＲ復号とＲＳ復号が反復処理を繰り返す毎に、各々の誤り訂正能力を徐々に改善することで、所定の反復回数を経た後には大きな改善効果を得ることができる。

図３は、拘束長７、符号化率１／２の畳み込み符号に対するＢＣＪＲ復号とＲＳ（２０４，１８８）復号を繰り返し処理した場合のＢＣＪＲ復号結果のＣ／Ｎ対ビット誤り率特性を示した図である。変調方式は、６４ＱＡＭを用いている。前述したように、ＢＣＪＲ後のビット誤り率が２×１０^-4が、後続のＲＳ復号でエラーフリーとなるビット誤り率である。この結果から分かるように、繰り返し処理を行うことで、約２ｄＢの所要Ｃ／Ｎの改善を実現することができる。

次に、本発明の第２実施例に係る無線通信システムの受信機の構成について、図４を用いて詳細に説明する。なお、第１実施例と同様に、送信器側は図１で示した構成と同一であり、詳細な説明は省略する。また、第２実施例は、第１実施例に対して、復調器２１を復調器２ｅに置換え、ＢｏｘＰｌｕｓ畳込み部２ｄを追加した構成である。それ以外の図１で示した符号と同一の符号については処理も同じであるため、その説明を省略する。

復調器２ｅは、初回の繰り返し処理では、復調器２１と同一の処理を行い、受信信号ｙ_j に基づいて、（式１）に示す対数尤度比ＬＬＲ_j ^cを算出する。
復調器２ｅの出力は、ＢＣＪＲ復号器２２に入力される。第２実施例では、ＢＣＪＲ復号器２２の事前情報は常に０とし、情報ビットに対する信頼度ＬＬＲ_j ^cを出力する。この処理はＳＯＶＡ（Soft Output Viterbi Algorithm）と同様であり、ＢＣＪＲ復号器２ｅはＳＯＶＡ復号器であっても良い。
ＢＣＪＲ復号器２２からデインターリーブ、ＲＳ復号、インターリーブまでの一連の処理は第１実施例と同様であるため、説明は省略する。

Ｐ／Ｓ変換器２ｃの出力は、ＢｏｘＰｌｕｓ畳込み部２ｄに入力される。ＢｏｘＰｌｕｓ畳込み部２ｄの構成を図５に示す。信頼度ＬＬＲ_j ^cは、サイクル毎に遅延させるシフトレジスタ２ｄ１に入力される。シフトレジスタ２ｄ１の特定の要素からの出力信号は、ＢｏｘＰｌｕｓ２ｄ２に入力される。ＢｏｘＰｌｕｓ２ｄ２へ入力するシフトレジスタ２ｄ１の要素番号は、送信側の畳込み符号器１３に対応している。

ＢｏｘＰｌｕｓ２ｄ２では、（式２１）に示す処理を実施する。（式２１）のｓｉｇｎ（ｘ）は、ｘ＞０の時に＋１、ｘ＜０の時に−１、ｘ＝０の時に０を出力する関数である。

第２実施例では、ＢｏｘＰｌｕｓ畳込み部２ｄからの出力は、符号ビットｃに対する事前情報ＬＬＲ_j ^ua である。
符号ビットｃに対する事前情報ＬＬＲ_j ^ua は、復調器２ｅに入力される。復調器２ｅは、復調器２１と同じ処理で算出した尤度情報ＬＬＲ_j ^cに対して、符号ビットｃに対する事前情報ＬＬＲ_j ^ua を加算する。

第１実施例と第２実施例において、第１実施例ではＲＳ復号結果を情報ビットｕに対する事前情報ＬＬＲ_j ^ua としてフィードバックするのに対して、第２実施例ではＲＳ復号結果をＢｏｘＰｌｕｓ畳込みにより符号ビットｃに対する事前情報ＬＬＲ_j ^ua に変換してフィードバックしている。両者については本質的な違いはないが、符号器の種類やハードウェアの構成により使い分けることが望ましい。

以上説明したように、第１，第２実施例では、送信機および受信機は次のように動作する。
第１，第２実施例に係る送信機では、ＲＳ符号器１１が、伝送対象の信号を所定の長さの単位でパケット化し、該パケットをＲＳ符号化する。次に、インターリーブ１２が、ＲＳ符号器１１によるＲＳ符号化後の順序を並べ替える。次に、畳込み符号器１３が、インターリーブ１２によって得られた情報ビット系列に対して畳込み符号化を行う。次に、変調器１４が、畳込み符号器１３により得られた符号化ビットに対して変調処理を行う。
変調器１４により変調処理された信号は、送信機から受信機へ伝搬路１５を介して送信される。

第１実施例に係る受信機では、復調器２１が、送信機から受信した信号に対して復調処理を行い、符号化ビットに対する対数尤度比を算出する。次に、ＢＣＪＲ復号器２２が、復調器２１により得られた符号化ビットに対する対数尤度比と、情報ビットに対する事前情報とに基づいて、事後確率が最大化するように情報ビットの復号を行うと共に、復号結果の対数尤度比を算出する。次に、ＬＬＲ／確率変換器２３−２およびバイト確率変換器２４−２が、ＢＣＪＲ復号器２２により算出された復号結果の対数尤度比を信頼度に変換する。次に、デインターリーブ２５が、ＢＣＪＲ復号器２２による復号結果と、ＬＬＲ／確率変換器２３−２およびバイト確率変換器２４−２による変換結果の信頼度とに対して、送信機側のインターリーブ１２と逆順の並べ替えを施す。次に、消失部２７が、デインターリーブ２５による並べ替え後の復号結果をパケット化し、パケット内における信頼度が低い順にＮパターン（Ｎは複数）でパケット内の信号を消失させる。次に、ＲＳ復号器２８−１および各ＲＳ消失復号器２８−２〜２８−Ｎが、消失部２７により得られたＮパターンのパケットの各々に対してＲＳ復号を行う。次に、シンドローム計算部２９−１〜２９−Ｎが、ＲＳ復号器２８−１および各ＲＳ消失復号器２８−２〜２８−Ｎにより復号されたＮ個のパケットの各々に対してシンドロームを計算し、正しく復号できたパケットであるか、誤りが残留したパケットであるかを判断する。次に、選択部２ａが、シンドローム計算部２９−１〜２９−Ｎによる判断結果に基づいて、ＲＳ復号器２８−１および各ＲＳ消失復号器２８−２〜２８−Ｎにより復号されたＮ個のパケットの中から復号結果として出力するパケットを選択する。次に、インターリーブ２ｂが、選択部２ａによる選択結果に基づく情報に対して、送信機側のインターリーブ１２と同じ順序の並べ替えを施す。そして、インターリーブ１２による並べ替え後の情報を、情報ビットに対応する事前情報としてＢＣＪＲ復号器２２にフィードバックする。

第２実施例に係る受信機では、復調器２ｅが、送信機から受信した信号に対して復調処理を行い、符号化ビットに対する対数尤度比を算出する。次に、ＢＣＪＲ復号器２２が、復調器２ｅにより得られた符号化ビットに対する対数尤度比と、情報ビットに対する事前情報とに基づいて、事後確率が最大化するように情報ビットの復号を行うと共に、復号結果の対数尤度比を算出する。次に、ＬＬＲ／確率変換器２３−２およびバイト確率変換器２４−２が、ＢＣＪＲ復号器２２により算出された復号結果の対数尤度比を信頼度に変換する。次に、デインターリーブ２５が、ＢＣＪＲ復号器２２による復号結果と、ＬＬＲ／確率変換器２３−２およびバイト確率変換器２４−２による変換結果の信頼度とに対して、送信機側のインターリーブ１２と逆順の並べ替えを施す。次に、消失部２７が、デインターリーブ２５による並べ替え後の復号結果をパケット化し、パケット内における信頼度が低い順にＮパターン（Ｎは複数）でパケット内の信号を消失させる。次に、ＲＳ復号器２８−１および各ＲＳ消失復号器２８−２〜２８−Ｎが、消失部２７により得られたＮパターンのパケットの各々に対してＲＳ復号を行う。次に、シンドローム計算部２９−１〜２９−Ｎが、ＲＳ復号器２８−１および各ＲＳ消失復号器２８−２〜２８−Ｎにより復号されたＮ個のパケットの各々に対してシンドロームを計算し、正しく復号できたパケットであるか、誤りが残留したパケットであるかを判断する。次に、選択部２ａが、シンドローム計算部２９−１〜２９−Ｎによる判断結果に基づいて、ＲＳ復号器２８−１および各ＲＳ消失復号器２８−２〜２８−Ｎにより復号されたＮ個のパケットの中から復号結果として出力するパケットを選択する。次に、インターリーブ２ｂが、選択部２ａによる選択結果に基づく情報に対して、送信機側のインターリーブ１２と同じ順序の並べ替えを施す。ＢｏｘＰｌｕｓ畳込み部２ｄが、インターリーブ２ｂによる並べ替え後の情報に対してＢｏｘＰｌｕｓ畳込み演算を行う。そして、ＢｏｘＰｌｕｓ畳込み部２ｄによるＢｏｘＰｌｕｓ畳込み演算の結果を、符号化ビットに対応する事前情報として復調器２ｅにフィードバックする。復調器２ｅは、算出した符号化ビットに対する対数尤度比に、フィードバックされた符号化ビットに対する事前情報を加算したものを、復調結果として出力する。

このような構成により、受信機において、ＢＣＪＲ復号とＲＳ復号が反復的に繰り返されることになる。その結果、各々の誤り訂正能力を徐々に改善できるので、所定の反復回数を経た後には大きな改善効果を得ることができる。したがって、所要Ｃ／Ｎを改善できる無線通信システムを提供することができる。

ここで、上記の各実施例では、送信機が本発明に係る送信装置に対応し、受信機が本発明に係る受信装置に対応している。なお、送信機および受信機を一体的に備えた無線通信装置が互いに無線通信する構成であってもよい。
なお、ＢＣＪＲ復号処理を行うＢＣＪＲ復号器２２に代えて、ＳＯＶＡ復号処理を行うＳＯＶＡ復号器を用いてもよく、最大事後確率復号に近似の復号処理を行えればよい。

以上、本発明について実施例に基づいて説明したが、本発明はここに記載された無線通信システムに限定されるものではなく、他の無線通信システムに広く適用することができることは言うまでもない。
また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法や方式、そのような方法や方式を実現するためのプログラム、そのプログラムを記憶する記憶媒体などとして提供することも可能である。

本発明は、送信装置から受信装置へ無線により信号を送信する無線通信システムに利用することができる。この出願は、２０１８年３月１６日に出願された日本出願特願２０１８−０４９２０３を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。

１１：ＲＳ符号器、 １２：インターリーブ、 １３：畳込み符号器、 １４：変調器、 １５：伝搬路、 １６：復調器、 １７：ビタビ復号器、 １８：デインターリーブ、 １９：ＲＳ復号器、
２１：復調器、 ２２：ＢＣＪＲ復号器、 ２３−１：硬判定器、 ２３−２：ＬＬＲ／確率変換器、 ２４−１：Ｓ／Ｐ変換器、 ２４−２：バイト確率変換器、 ２５：デインターリーブ、 ２６−１：遅延器、 ２６−２：昇順並替え部、 ２７：消失部、 ２８−１：ＲＳ復号器、 ２８−２〜２８−Ｎ：ＲＳ消失復号器、 ２９−１〜２９−Ｎ：シンドローム計算部、 ２ａ：選択部、 ２ｂ：インターリーブ、 ２ｃ：Ｐ／Ｓ変換器、 ２ｄ：ＢｏｘＰｌｕｓ畳込み部、 ２ｅ：復調器

Claims (5)

1. 送信装置から受信装置へ無線により信号を送信する無線通信システムにおいて、
   前記送信装置は、
   伝送対象の信号を所定の長さの単位でパケット化し、該パケットをＲＳ符号化するＲＳ符号化手段と、
   前記ＲＳ符号化手段によるＲＳ符号化後の順序を並べ替えるインターリーブ手段と、
   前記インターリーブ手段によって得られた情報ビット系列に対して畳込み符号化を行う畳込み符号化手段と、
   前記畳込み符号化手段により得られた符号化ビットに対して変調処理を行う変調手段とを備え、
   前記受信装置は、
   前記送信装置から受信した信号に対して復調処理を行い、符号化ビットに対する対数尤度比を算出する復調手段と、
   前記復調手段により得られた符号化ビットに対する対数尤度比と、情報ビットに対する事前情報とに基づいて、事後確率が最大化するように情報ビットの復号を行うと共に、復号結果の対数尤度比を算出する最大事後確率復号手段と、
   前記最大事後確率復号手段により算出された復号結果の対数尤度比を信頼度に変換する変換手段と、
   前記最大事後確率復号手段による復号結果と、前記変換手段による変換結果の信頼度とに対して、前記送信装置のインターリーブ手段と逆順の並べ替えを施すデインターリーブ手段と、
   前記デインターリーブ手段による並べ替え後の復号結果をパケット化し、パケット内における信頼度が低い順にＮパターン（Ｎは複数）でパケット内の信号を消失させる消失手段と、
   前記消失手段により得られたＮパターンのパケットの各々に対してＲＳ復号を行うＲＳ復号手段と、
   前記ＲＳ復号手段により復号されたＮ個のパケットの各々に対してシンドロームを計算し、正しく復号できたパケットであるか、誤りが残留したパケットであるかを判断するシンドローム計算手段と、
   前記シンドローム計算手段による判断結果に基づいて、前記ＲＳ復号手段により復号されたＮ個のパケットの中から復号結果として出力するパケットを選択する選択手段と、
   前記選択手段による選択結果に基づく情報に対して、前記送信装置のインターリーブ手段と同じ順序の並べ替えを施すインターリーブ手段とを備え、
   前記受信装置は、前記インターリーブ手段による並べ替え後の情報を、情報ビットに対する事前情報として前記最大事後確率復号手段にフィードバックすることを特徴とする無線通信システム。
2. 送信装置から受信装置へ無線により信号を送信する無線通信システムにおいて、
   前記送信装置は、
   伝送対象の信号を所定の長さの単位でパケット化し、該パケットをＲＳ符号化するＲＳ符号化手段と、
   前記ＲＳ符号化手段によるＲＳ符号化後の順序を並べ替えるインターリーブ手段と、
   前記インターリーブ手段によって得られた情報ビット系列に対して畳込み符号化を行う畳込み符号化手段と、
   前記畳込み符号化手段により得られた符号化ビットに対して変調処理を行う変調手段とを備え、
   前記受信装置は、
   前記送信装置から受信した信号に対して復調処理を行い、符号化ビットに対する対数尤度比を算出する復調手段と、
   前記復調手段により得られた符号化ビットに対する対数尤度比と、情報ビットに対する事前情報とに基づいて、事後確率が最大化するように情報ビットの復号を行うと共に、復号結果の対数尤度比を算出する最大事後確率復号手段と、
   前記最大事後確率復号手段により算出された復号結果の対数尤度比を信頼度に変換する変換手段と、
   前記最大事後確率復号手段による復号結果と、前記変換手段による変換結果の信頼度とに対して、前記送信装置のインターリーブ手段と逆順の並べ替えを施すデインターリーブ手段と、
   前記デインターリーブ手段による並べ替え後の復号結果をパケット化し、パケット内における信頼度が低い順にＮパターン（Ｎは複数）でパケット内の信号を消失させる消失手段と、
   前記消失手段により得られたＮパターンのパケットの各々に対してＲＳ復号を行うＲＳ復号手段と、
   前記ＲＳ復号手段により復号されたＮ個のパケットの各々に対してシンドロームを計算し、正しく復号できたパケットであるか、誤りが残留したパケットであるかを判断するシンドローム計算手段と、
   前記シンドローム計算手段による判断結果に基づいて、前記ＲＳ復号手段により復号されたＮ個のパケットの中から復号結果として出力するパケットを選択する選択手段と、
   前記選択手段による選択結果に基づく情報に対して、前記送信装置のインターリーブ手段と同じ順序の並べ替えを施すインターリーブ手段と、
   前記インターリーブ手段による並べ替え後の情報に対してＢｏｘＰｌｕｓ畳込み演算を行うＢｏｘＰｌｕｓ畳込み手段とを備え、
   前記受信装置は、前記ＢｏｘＰｌｕｓ畳込み手段によるＢｏｘＰｌｕｓ畳込み演算の結果を、符号化ビットに対する事前情報として前記復調手段にフィードバックし、
   前記復調手段は、前記算出した符号化ビットに対する対数尤度比に、前記フィードバックされた符号化ビットに対する事前情報を加算したものを、復調結果として出力することを特徴とする無線通信システム。
3. 請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
   前記最大事後確率復号手段は、ＢＣＪＲ復号処理を行うＢＣＪＲ復号手段であることを特徴とする無線通信システム。
4. 請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
   前記最大事後確率復号手段は、ＳＯＶＡ復号処理を行うＳＯＶＡ復号手段であることを特徴とする無線通信システム。
5. 請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
   前記最大事後確率復号手段は、ＢＣＪＲ復号処理を行うＢＣＪＲ復号手段であることを特徴とする無線通信システム。

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