(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間とともに変化する特性を有するチャネルを介して符号化信号を送信するための送信器であって、
情報を受信するソースインタフェースと、
前記チャネルの特性を検出し、同一の符号化率を有する異なる符号である第１の符号及び第２の符号の一方を前記チャネルの特性に基づいて選択し、前記情報を前記選択した第１及び第２の符号の一方において符号化し、符号化信号を生成する符号選択回路と、
前記符号化信号をチャネルを介して送信する送信回路とを有することを特徴とする送信器。
【請求項２】
前記符号選択回路が、
選択された場合、前記情報を前記第１の符号で符号化する第１の符号化回路と、
選択された場合、前記情報を前記第２の符号で符号化する第２の符号化回路及び、
前記第１の符号化回路及び前記第２の符号化回路の１つを前記チャネルの特性に基づいて選択する符号スイッチを有することを特徴とする請求項１記載の送信器。
【請求項３】
前記第１の符号化回路が、
前記情報を畳み込み符号を用いて符号化する畳み込み符号化回路を有することを特徴とする請求項２記載の送信器。
【請求項４】
前記第２の符号化回路が、
前記情報を繰り返し符号を用いて符号化する繰り返し符号化回路を有することを特徴とする請求項３記載の送信器。
【請求項５】
前記符号選択回路が、
前記情報を前記符号スイッチによって受信する前に前記情報を符号化する巡回冗長検査回路を有することを特徴とする請求項４記載の送信器。
【請求項６】
前記第２の符号化回路が、
前記情報を繰り返し符号を用いて符号化する繰り返し符号化回路を有することを特徴とする請求項２記載の送信器。
【請求項７】
前記チャネル回路が、
前記チャネルの特性を推定するチャネル推定回路を有することを特徴とする請求項１記載の送信器。
【請求項８】
前記符号選択回路が、
前記情報を符号化する巡回冗長検査回路を有することを特徴とする請求項１記載の送信器。
【請求項９】
時間とともに変化する特性を有するチャネルを介して符号化信号を送信するための送信方法であって、
情報を受信するステップと、
前記チャネルの特性を検出するステップと、
前記チャネルの特性に基づいて、同一の符号化率を有する異なる符号である第１の符号及び第２の符号の一方を選択するステップと、
前記情報を前記選択した第１及び第２の符号の一方において符号化し、符号化信号を生成するステップと、
前記符号化信号をチャネルを介して送信するステップとを有することを特徴とする送信方法。
【請求項１０】
前記送信するステップの前に前記符号化信号を巡回冗長検査符号とともに符号化するステップをさらに有することを特徴とする請求項９記載の送信方法。
【請求項１１】
前記選択するステップが、畳み込み符号を第１の符号として供給することを特徴とする請求項９記載の送信方法。
【請求項１２】
前記選択するステップが、繰り返し符号を第２の符号として供給することを特徴とする請求項１１記載の送信方法。
【請求項１３】
前記送信するステップの前に、前記符号化信号を変調するステップをさらに有することを特徴とする請求項９記載の送信方法。
【請求項１４】
前記検出するステップが、前記チャネルの特性を推定するステップをさらに有することを特徴とする請求項９記載の送信方法。
【請求項１５】
前記検出するステップが、前記チャネルの信号対雑音比を検出するステップをさらに有することを特徴とする請求項９記載の送信方法。
【請求項１６】
時間とともに変化する特性を有するチャネルを介して符号化信号を送信するための送信システムであって、
前記チャネルを介して送信すべき情報を受信し、前記チャネルの特性を検出し、前記チャネルの特性に基づいて、前記情報を、同一の符号化率を有する複数の異なる符号の１つに従って符号化して符号化信号を生成し、前記チャネルを介して前記符号化信号を送信するための送信器と、
前記符号化信号を受信する受信器とを有することを特徴とする送信システム。
【請求項１７】
前記送信器が、
前記チャネルの特性に基づき第１及び第２の符号の１つを選択し、前記情報を前記選択された第１及び第２の符号の１つによって符号化する符号選択回路を有することを特徴とする請求項１６記載の送信システム。
【請求項１８】
前記送信器が、
前記チャネルの特性を推定するチャネル推定回路を有することを特徴とする請求項１６記載の送信システム。
【請求項１９】
前記符号選択回路が、
前記第１の符号によって前記情報を符号化する第１の符号化回路と、
前記第２の符号によって前記情報を符号化する第２の符号化回路及び
前記チャネルの特性に基づき、前記情報を符号化するために前記第１の符号化回路及び前記第２の符号化回路の１つを選択する符号スイッチを有することを特徴とする請求項１７記載の送信システム。
【請求項２０】
前記受信器が、
前記送信された符号化信号の符号化に選択された第１及び第２の符号の１つを検出する復号選択回路と、
前記復号選択回路に応答して、前記符号化信号を復号化する復号化回路を有することを特徴とする請求項１９記載の送信システム。
【請求項２１】
前記復号選択回路が、
符号化信号の不適正な受信を表す誤り信号を発生し、前記送信器に前記誤り信号を送信する通知回路を有し、
前記符号スイッチが前記誤り信号に基づき前記第１及び第２の符号化回路の他方を選択することを特徴とする請求項２０記載の送信システム。
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は時間とともに変化する特性を有するチャネルを介して符号化信号を送信するための送信器及び方法に関する。特に、チャネル特性が実質的に連続的に検出され、符号化方法がチャネル特性によって選択され、信号が選択された符号化方法によって符号化される送信器、送信システム及び送信方法に関する。
背景技術
現在の通信システムにおいて、情報は送信器のような、システムの発信端(originating end)において処理され、電気信号に変換される。その後電気信号は通信回線を介して、受信器のようなシステムの受信端(receiving end)へ送信される。受信器は電気信号を処理し、信号を情報に変換して情報に戻す。多くの要因が通信プロセスの速度、効率及び信頼性に影響を及ぼす。１つの重要な要因は通信チャネルが経時変化するか否かである。送信器、受信器のいずれか又は両方が移送する場合、特にチャネルの特性は変化しやすい。
チャネル特性の変化による誤りを削減するための取り組みとして、電気信号を特別な誤り検出及び訂正情報とともに符号化することがしばしばなされる。誤り訂正技術としてよく知られている一例として、巡回冗長検査符号（ＣＲＣコード）がある。また、別の２つの誤り訂正（しばしば前方向誤り訂正又はＦＥＣと呼ばれる）技術としてよく知られているものに、畳み込み符号化(convolutionalcoding)及び繰り返し符号化(repitation coding)がある。この他にもこの技術分野において多くの符号化技術が知られている。説明を簡単かつ明快にするため、本発明をＣＲＣ符号化及びＦＥＣ符号化のみを用いて説明する。しかしながら、当該技術分野に属する者であれば、他のいかなる符号化技術をも本発明に有利に用いることが可能であることを容易に理解できる。
各符号化技術のパフォーマンスレベルはチャネルの特性に依存する。言い換えると、いくつかの符号化技術は雑音の多いチャネル(noisy channel)でより良好な性能を発揮し、他の技術はノイズの少ないチャネル(quiet channel)でより良好な性能を発揮する。残念ながら、特に移動通信及び類似の通信においては、上述の通りチャネルの特性は時間とともに変化する。従来の送信器は情報の送信中ある１つのあらかじめ定められた符号化方法を実施するように設計されていた。そのため、これら従来の送信器は上述したチャネル特性の変化に適応することができず、最適な、又は望まれる性能よりも低い性能で動作していた。
従って、この技術分野において、情報を送信するための送信器、送信方法及び送信システムであって、チャネルの特性を検出し、検出したチャネル特性に基づいて適切な符号化方法を選択し、選択した符号化方法を用いて情報を符号化して符号化情報を送信する送信器、送信方法及び送信システムへの要求がある。
発明の概要
この要求は、本発明による送信器、送信システム及び送信方法によって満たされる。本発明による送信器、送信システム及び送信方法においては、チャネル特性がモニタされ、モニタされた特性に基づいて符号化方法が選択され、選択した符号化方法に基づいて情報の符号化がなされる。
本発明の第１の見地によれば、送信器がソースインタフェース(source interface)において、チャネルを介して送信されるべき情報を受信する。符号選択回路は総ノイズ、干渉など、変化し得るチャネル特性を検出又はモニタする。これらの検出された特性に基づき、符号選択回路は情報の符号化に適切な符号を選択し、それによって情報を符号化する。そして、結果として得られた符号化信号がチャネルを介して送信される。
符号選択回路は情報を第１又は第２の符号のいずれかによって符号化するための第１及び第２の符号化回路を有していて良い。そして、符号スイッチがチャネルの特性に基づいて符号化回路の１つを選択する。用いることのできる符号の例としては畳み込み符号と繰り返し符号がある。さらに、巡回冗長検査の様な誤り訂正符号化を、巡回冗長検査回路によって情報の送信前に行っても良い。チャネル特性を検出するために、チャネル推定回路がチャネルの特性変化を推定すること及び所定の受信器からチャネル特性を表すフィードバックを受信することの両方又はいずれかを行っても良い。
本発明の別の見地によれば、チャネルによって符号化信号を送信する方法が開示される。その方法は、情報の受信、チャネル特性の検出、決定されたチャネル特性に基づく第１又は第２の符号の１つの選択、符号化信号を生成するために選択した第１及び第２の符号の１つを用いた情報信号の符号化及び、符号化信号のチャネルによる送信の各ステップを有する。
本発明のさらに別の見地によれば、時間とともに変化し得る特性を有するチャネルによって符号化信号を送信する送信システムが開示される。送信器はチャネルによって送信すべォ情報を受信する。チャネル特性が検出され、符号化信号を生成するため、チャネルの特性に基づいて情報が符号化される。そして、これらの符号化信号は送信器によってチャネルに送信され、受信器によって受信される。本発明によるこれらの、及びそのほかの構成及び利点は、以下の詳細な説明及び付随する図面並びに請求範囲によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明による送信器の構成を示すブロック図である。
図２は、図１に示される本発明による送信器によって送信された符号化信号の受信に用いることのできる受信器の構成例を示すブロック図である。
好ましい実施の形態
図１及び図２に、本発明の第１の見地による、チャネル１０１を介して通信する送信器１００及び受信器２００を有する送信システムがブロック図の形式で示す。送信器１００は情報信号又は情報シーケンスを情報インタフェース１０３を介して情報源１０２から受信する。情報源１０２はたとえば、コンピュータ、ファクシミリ装置、音声ボコーダ又は情報シーケンスを発生する他の装置で良い。当業者に容易に明らかであるように、本発明に関連した具体的な詳細のみを示す、容易に理解可能なブロック表現及び模式的な図解によって一般的な部品や回路の構成、制御及び配置のほとんどが図に示されている。説明を明瞭にするため、この中の説明の利益を享受する当業者にとって容易に明らかである構成の詳細は説明しない。
符号選択回路１０４は情報信号を受信し、受信器２００へ送信するために情報信号を符号化する。多くの符号化方法又は形式が情報信号の正確な送信及び受信を保証するために開発されてきた。既知の符号化方法はそれぞれ利点と欠点及び、送信が行われるチャネル特性に依存した良好又は劣った信頼性を有する。残念ながら、特に移動通信及び類似の通信においては、チャネル特性が時間とともに変化する。従来の送信器は情報信号を予め定められた符号化方法によって符号化するため、送信はそのチャネル特性に最適でない（最適に満たない）符号化方法を用いざるを得なかった。従って、従来の送信器を用いた送信システムは所望の性能より劣る状況を経験するであろう。
本発明による符号選択回路１０４は、送信中、チャネル１０１の決定された特性に基づいて符号化方法を動的に選択することによって従来の送信器におけるこの欠点を克服する。巡回冗長検査（ＣＲＣ）回路１０６は情報信号をＣＲＣコードとともに符号化する。ＣＲＣ回路１０６は情報信号の各ｋシンボルをＣＲＣコードのｎシンボルにマップする。ＣＲＣ処理において付加されるｎ−ｋシンボルはパリティシンボルと呼ばれる。これらのパリティシンボルはＣＲＣ回路１０６の入力で、ｋシンボルの個々のブロックに基づいて決定される。受信器２００について以下に述べるように、ＣＲＣコードは復号化処理中に誤り訂正符号化が失敗したことを検出するために用いられる。ＣＲＣ符号化方法はこの分野でよく知られているため、ここでのこれ以上の説明は行わない。
ＣＲＣ回路１０６からのＣＲＣ符号化された情報信号は、ＣＲＣ符号化情報信号のさらなる符号化のための第１の符号化回路１１０又は第２の符号化回路１１２の１つを選択する符号スイッチ１０８へ送信される。符号スイッチ１０８はチャネル１０１の決定された、又は検出された特性に基づいて選択を行う。符号スイッチ１０８は例えばチャネル推定回路１１４及び受信器２００からの情報を受信するものとして図１に示されている。
チャネル推定回路１１４はチャネル１０１の特性推定値を生成する。チャネル特性の推定を行う方法の１つは送信器において時々物理チャネルをサンプリングし、これらのサンプルをよく知られた方法によってチャネル推定回路１１４で処理することである。そして、チャネル推定回路１１４は符号スイッチ１０８に、チャネル１０１が信頼できるか否かを信号Ｉ２によって指示する。チャネル１０１が信頼できるか否かの判定には多くの特性が用いられる。例えば、信頼できるチャネルは高い信号対雑音比（ＳＮＲ）を有するであろう。符号スイッチ１０８の制御にはチャネルの他の特性が用いられても良いが、ここでは説明を簡単にするためＳＮＲが高いか低いかのみについて述べることにする。
チャネル推定回路１１４がチャネル１０１が信頼できる（高ＳＮＲ）であると指示すると、符号スイッチ１０８はＣＲＣ符号化信号をさらに符号化するための第１符号化回路１１０を選択する。例を示す目的において、第１の符号化回路１１０は前方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号１をＣＲＣ符号化情報信号の送信に用いる。一方、チャネル推定回路１１４がチャネル１０１が信頼できない（低ＳＮＲ）であると指示すると、符号スイッチ１０８はＣＲＣ符号化信号をさらに符号化するための第２符号化回路１１２を選択する。第２の符号化回路１１２は前方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号２をＣＲＣ符号化情報信号の送信に用いる。
知られているように、ＦＥＣ符号化は受信端で誤り検出が可能なように、送信前に符号化ビット列に冗長情報を含ませる。ＦＥＣ符号１は好ましくは符号化率１／ｎの畳み込み符号であり、ＦＥＣ符号２は好ましくは符号化率１／ｎの繰り返し符号である。ＦＥＣ符号１（１／ｎ畳み込み符号）は高ＳＮＲにおいてＦＥＣ符号２（１／ｎ繰り返し符号）よりも良い性能を発揮する。反対に、ＦＥＣ符号２は、チャネルが深いフェードの中にある場合のように、低ＳＮＲを有するチャネルにおいてＦＥＣ符号１よりも良い性能を発揮する。情報レートを変化させないよう、例に示されるように、ＦＥＣ符号１及びＦＥＣ符号２は同じ符号化率を有することが好ましい。
符号スイッチ１０８はまた信号Ｉ３によって受信器２００から直接情報を受信する。誤り信号Ｉ３は受信器２００からのフィードバック信号であり、受信器２００が送信された符号化信号を信頼できる程度に複合化できないことを示すものである。従って、受信器２００は異なるＦＥＣ符号を用いるように要求する。誤り信号Ｉ３はチャネル推定回路１１４がチャネル１０１の特性を推定できない場合に用いても良い。その代わりに、誤り信号Ｉ３を信号Ｉ２とを合わせて適切なＦＥＣ符号の選択に用いてもよい。
選択された符号化回路１１０又は１１２によって生成された符号化信号は、受信器２００へ送信するために送信回路１１６へ供給される。送信回路１１６は、符号化信号に対してよく知られた種々の機能を実行する。例えば、符号化信号は（振幅、周波数又は位相）変調及びフィルタされる。送信回路１１６は符号化信号をチャネル１０１に送信するためのアンテナや他のデバイスをさらに有しても良い。
符号化信号はチャネル１０１から受信器２００に受信される。符号化信号はフィルタ２０２によってフィルタされ、復調器２０４によって復調される。そして、符号化信号は符号化信号を復号するための第１復号化回路２０８又は第２復号化回路２１０の一方を選択する第１受信器スイッチ２０６へ供給される。上述した符号選択回路１０４の例に従って、第１復号化回路２０８はＦＥＣ符号１を復号化し、第２復号化回路２１０はＦＥＣ符号２を復号化する。第２受信器スイッチ２１２は第１復号化回路２０８又は第２復号化回路２１０の一方をＣＲＣ復号化回路２１４に接続する。
第１及び第２の受信器スイッチ２０６及び２１２は適正な復号化回路２０８又は２１０がＣＲＣ復号化回路２１４に接続されるように同期させられている。よく知られているように、ＣＲＣ復号化回路は復号化された情報に含まれる誤りの非常に信頼できる検出器である。受信器２００はどちらのＦＥＣ符号が用いられているのかを知る必要がないので、ＣＲＣ復号化回路２１４は正しくない復号化回路が使用されると、フィードバック信号Ｉ４によって第１及び第２の復号化器スイッチ２０６及び２１２にそれを伝える。例えば、スイッチ２０６及び２１２が正しい復号化回路２０８又は２１０に接続している場合、ＣＲＣ復号化回路２１４は復号結果として生じる情報を復号化し、その出力は送信された符号化信号の正確な再生物であると考えられる。一方、もしスイッチ２０６及び２１２が間違った復号化回路２０８又は２１０に接続している場合、ＣＲＣ復号化回路２１４は（高い確率で）復号化結果を復号化できないであろう。従って、ＣＲＣ復号化回路２１４はスイッチ２０６及び２１２に他の復号化回路２０８又は２１０へ接続するよう、信号Ｉ４によって指示する。複数の符号を復号化する類似の構成を有する受信器は例えば１９９３年７月２０日にデント等(Dent et al.)に発行された米国特許第5,230,003号、”異なる形式の畳み込み符号化された信号を識別するための復号化システム(Decoding System for Distinguishing Different Types of Convolutionally-Encoded Signals)”に開示され、この特許に開示された内容は引用文としてこの明細書に組み込まれる。
その好ましい実施形態を参照して本発明の詳細を説明したが、添付した請求範囲に規定された発明の範囲を離れることなく他の改造や変更が可能であることは明らかであろう。例えば、受信器２００はここで説明されたものとは異なる構成であっても良い。従って、添付された請求範囲の精神及び範囲はここに含まれる好ましい形態に限定されるべきものではない。
【図１】
0003715656.tif 000002
【図２】
0003715656.tif 000003