(57)【特許請求の範囲】
【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、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。
【請求項２】
請求項１に記載の送信装置において、
前記伝送単位は、
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、それぞれ前記繰り返し符号化手段と前記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。
【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によって生成された木符号列との組み合わせに、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およびガウスの記号［］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、
ガウスの記号［］に対して｛ｍａｘ(Ａ、[ＢＮ/ｒｋ])−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。
【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。
【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。
【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１６５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、ａ３  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（Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  ａｓｐｅｃｔｓ  ｏｆ  ｌｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）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Ｄ１〜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、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３３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、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３４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およびガウスの記号［］に対して｛ｍａｘ(Ａ、[ＢＮ/ｒｋ])−Ａ｝であり、第二の疑似ビットの数は、ガウスの記号［］に対して｛ｍａｘ(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３１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、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およびガウスの記号［］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８０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１６５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９２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８１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ｌｉ  において、最小二乗ユークリッド距離ｄ２Ｅｍｉｎ（ｌｉ）が信号点間距離Δｉ  、符号化レベル（符号の最小距離）ｄｍｉｎ（ｉ）に対して
ｄ２Ｅｍｉｎ（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ｄ２Ｅｍｉｎ  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ｄ２Ｅｍｉｎ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Ｓｊ  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９４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８４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８４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８５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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003634082.tif 000008
【図８】
0003634082.tif 000009
【図９】
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