(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線により情報の伝送を行う送信器および受信器を備え、上記送信器は、送信データに対してシリアル／パラレル変換を行うシリアル／パラレル変換器と、シリアル／パラレル変換後の一方のデータ列に対し畳み込み符号化を施す畳み込み符号器と、シリアル／パラレル変換後の他方のデータ列に対しブロック符号化を施すブロック符号器と、上記両符号器出力の符号語に対し信号点を配置するとともに、上記畳み込み符号器の出力に対しては最小ユークリッド距離が最大となるように信号点を配置する信号点マッピング回路と、上記信号点マッピング回路によって配置された信号点により信号の変調を行う変調器を備えることを特徴とする符号化変調装置。
【請求項２】
ブロック符号器として畳み込み符号と符号化率の同じブロック符号器を備え、変調器としてＱＰＳＫ（４相位相シフトキーイング）方式を用いる変調器を備え、ブロック符号器出力の０、１に対してＱＰＳＫの信号平面上において２組存在する対角位置の２点より１組を選択し、さらに畳み込み符号器出力の０、１に対して対角上のいずれかに信号点を配置する信号点マッピング回路を備えることを特徴とする請求項１記載の符号化変調装置。
【請求項３】
シリアル／パラレル変換器のかわりに、要求伝送品質の高いデータ系列を畳み込み符号器に入力し、比較的要求伝送品質の低いデータ系列をブロック符号器に入力するデータ選択回路を備えた請求項１記載の符号化変調装置
【請求項４】
シリアル／パラレル変換器のかわりに、要求伝送品質の高いデータ系列を畳み込み符号器に入力し、比較的要求伝送品質の低いデータ系列をブロック符号器に入力するデータ選択回路を備えた請求項２記載の符号化変調装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車電話・携帯電話等のディジタル無線通信に用いる符号化変調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
符号化変調は、誤り訂正符号化技術とディジタル変復調技術を統合して、誤り率特性の改善を図る技術である。トレリス符号化変調は、多値変調方式と畳み込み符号を組み合わせ、ビタビアルゴリズムによって復号する方式である。この方式では、多値化によって信号点距離が減少し、伝送品質が劣化するのをさけるために、信号点のユークリッド距離を符号語間の最小自由距離として定義し、かつ信号点間の最大ユークリッド距離が等価的に大きくなるように信号点配置およびデータ判定方式を工夫した誤り訂正符号を適用することにより信号対雑音特性の改善を図っている。
【０００３】
従来の符号化変調方式における符号器の構成図を図５に示す。入力データ１７のａ１  ，ａ２  ，ａ３  に対して符号化率３／４の符号化を行い、ｃ１  ，ｃ２  ，ｃ３  ，ｃ４  のデータ１８を出力する。ａ１  ，ａ２  に対しては３段のシフトレジスタ１９で構成される畳み込み符号器で符号化を行い、ａ３  は冗長度を付加せずにそのままｃ４  として出力する。図５の符号器による符号語の信号点配置を図６に示す。信号点の括弧内の数字は（ｃ４  ，ｃ３  ，ｃ２  ，ｃ１  ）の内容である。冗長度がなく伝送路誤りに耐性のないｃ４  の０、１いずれかによる信号点間のユークリッド距離を最大にするよう（  例えばＤ３０とＤ３１）  に配置している。受信側においては、復調し信号平面上の受信点を確定した後ビタビアルゴリズムにより復号を行う。ブランチメトリックとしては受信点と送信候補点とのユークリッド距離を用いる。ここで、信号点Ｄ３０を送信候補とした場合に対応するトレリス線図上のパスは、信号点Ｄ３１の場合のパスと同一であり、Ｃ４  の値が０か１かのみ異なる。これをパラレルパスという。パラレルパスの選択はＤ３０と受信点の距離とＤ３１と受信点の距離によって行い、距離の小さい方を選択する。パラレルパスの選択によりそのパスにおいてｃ４  を１、０のいずれかを選択したかを記憶し、トレースバック処理においてａ１  ，ａ２  の復号処理を行うと同時に、最終パスの各時刻において記憶したｃ４  の選択情報によりａ３  の復号を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のトレリス符号化変調に用いている畳み込み符号は、ランダム誤りに対する訂正能力は高いが、バースト誤りに対しては訂正能力が低い。従って、移動通信における伝搬環境では、トレリス符号化変調は、フェージング、特に遅いフェージングによるバースト誤りに対して誤り訂正能力が低いという問題があった。これに対して、インタリーブによって誤り位置を時間的に分散させる方法があるが、音声伝送のように、遅延に対し許容が少ないシステムにおいてはインタリーブサイズを大きくとることができない。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するもので、移動通信環境等のバースト誤りに対して訂正能力の高い符号化変調装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、無線により情報の伝送を行う通信装置の送信器に設けられる符号化変調装置を、送信データに対してシリアル／パラレル変換を行うシリアル／パラレル変換器と、シリアル／パラレル変換後の一方のデータ列に対し畳み込み符号化を施す畳み込み符号器と、シリアル／パラレル変換後の他方のデータ列に対しブロック符号化を施すブロック符号器と、上記両符号器出力の符号語に対し信号点を配置するとともに、上記畳み込み符号器の出力に対しては最小ユークリッド距離が最大となるように信号点を配置する信号点マッピング回路と、上記信号点マッピング回路によって配置された信号点により信号の変調を行う変調器とで構成し、符号化変調のビタビ復号処理におけるパラレルパスを与える信号データ系列に対して、畳み込み符号と比較してバースト誤り訂正能力の高いブロック符号を用いて符号化を施すようにしたことを要旨とする。
【０００７】
本発明は、上記構成により、畳み込み符号化後の信号に対する信号点のユークリッド距離を最大とし、符号化変調のビタビ復号処理におけるパラレルパスを与える信号データ系列に対して、畳み込み符号と比較してバースト誤り訂正能力の高いブロック符号を用いて符号化を施すようにすることで、バースト誤り環境下においても誤り訂正能力を高くできるという効果を有する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施例における符号化変調装置の構成を示したものである。図１において、符号１は送信器、２は送信データ系列で、この送信データ系列２はシリアル／パラレル変換器３に入力される。シリアル／パラレル変換器３の出力は畳み込み符号器４とブロック符号器の一種であるゴーレイ（１８，６）符号器５においてそれぞれ符号化率１／３の符号化が施され、信号点マッピング回路６に入力される。信号点マッピング回路６の出力はインタリーブ回路７によってインタリーブが施され、さらに変調器８に入力される。変調器８の出力は送信アンテナ９より送信される。
【０００９】
１５は受信器であり、この受信器１５において、受信アンテナ１０で受信された信号は復調器１１に入力される。復調器１１の出力はデインタリーブ回路１２、メトリック演算回路１３、ビタビ復号器１４を通り、受信データ系列１６を得る。そして、上記送信器１および受信器１５により、全体として無線により情報の伝送を行う通信装置を構成する。
【００１０】
以上の構成を有する通信装置において、以下動作を説明する。送信器１において、送信データ系列２はシリアル／パラレル変換器３に入力される。シリアル／パラレル変換器３ではデータ系列を２つのデータ系列に分け、それぞれのデータ系列を畳み込み符号器４とゴーレイ（１８，６）符号器５に入力する。畳み込み符号器４とゴーレイ符号器５では、入力されたデータ系列にそれぞれ符号化率１／３の畳み込み符号化、ゴーレイ符号化（ブロック符号化の一種）を施し、ともに信号点マッピング回路６に入力する。ゴーレイ（１８，６）符号は６ビット入力に対し１８ビット（入力６ビット＋検査ビット１２ビット）出力する符号である。信号点マッピング回路６では入力された畳み込み符号１ビットとゴーレイ符号１ビットに対し図２で示されるように信号点配置を定める。本実施例では、変調方式としてＱＰＳＫ方式を用いている。図２より、畳み込み符号器出力側の信号の０、１による信号点を対角線上に配置することによりユークリッド距離を最大としている。また、ゴーレイ符号器出力の信号の０、１に対しては、ＱＰＳＫの信号平面上において２組存在する対角位置のどちらの１組を選択するかを決定する。インタリーブ回路７では送信信号点の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）とをペアとしてインタリーブを行い、変調器８に出力する。変調器８では、信号点マッピング回路６において決定された信号点配置によりＱＰＳＫ変調を行い、変調器８の出力は送信アンテナより送信される。
【００１１】
受信器１５において、受信アンテナ１０で受信された信号はＱＰＳＫ復調器１１に入力される。復調器１１において、受信信号は搬送波のＩ成分とＱ成分に分離され、受信ビット毎の軟判定値として取り出され、デインタリーブ回路１２に出力される。デインタリーブ回路１２では、Ｉ，Ｑペアとしてデインタリーブを行い、メトリック演算回路１３に入力する。メトリック演算回路１３およびビタビ復号器１４の動作を以下に説明する。本実施例において、畳み込み符号として拘束長７の畳み込み符号を用いた。図３はビタビ復号におけるトレリス線図を、図４はブランチメトリックの付与方法を示したものである。図３（１）では、６  ビット入力につき２６  ＝６４通りの候補があるゴーレイ符号語（Ｇ０  〜Ｇ６３）のそれぞれを受信符号語と仮定し、６ブランチ長（ゴーレイ（１８，６）の符号語長）のパスについて、各状態に至る最も尤度の大きいパスおよびそのパスメトリックをＧ＝Ｇ０  〜Ｇ６３のそれぞれに対して求める。
【００１２】
ここで、ブランチメトリックの求め方を以下に述べる。図４で示されるように、ゴーレイの符号化ビットを０と仮定した場合、受信信号点と（０，０）および（１，０）とのユークリッド距離の小さい方、ゴーレイの符号化ビットを１と仮定した場合、受信信号点と（０，１）および（１，１）とのユークリッド距離の小さい方をブランチメトリックとして与える。上記の結果より、各状態に至るパスについて、それぞれどのゴーレイ符号を受信符号語としてメトリック付与方法を与えたときに最も尤度が高くなるかを求め、このときのパス、ゴーレイの符号語、パスメトリックを図３（２）のように記憶する。以上の処理を、あらかじめ定めてある畳み込み符号の終端まで繰り返し、さらに、図３（３）のように畳み込み符号の終端からトレースバックを行い、パス遷移から畳み込み符号器側のデータの復号を行う。また、ゴーレイ符号器側データは選択パスに記憶したゴーレイ符号語の番号（  Ｇ０  〜Ｇ６３のどれか）  により復号を行い、受信データ系列１６を得る。
【００１３】
以上の処理を行うことにより、最尤復号を実現している。ここで、畳み込み符号の信号による信号点のユークリッド距離を最大としているので、畳み込み符号の復号においてこの効果により誤り訂正能力が高まっている。また、パラレルパスの選択においてブロック符号の冗長度を持たせているため、バースト誤りに対して誤り訂正能力が高い。さらに、畳み込み符号だけでなく、ゴーレイ符号の復号も軟判定で行っていることとなり、符号化利得を向上させている。
【００１４】
また、本実施例では、信号点間距離か拡大している畳み込み符号の誤り特性が良好であることから、シリアル／パラレル変換器のかわりに、要求伝送品質の高いデータ系列を畳み込み符号器に入力し、比較的要求伝送品質の低いデータ系列をブロック符号器に入力するデータ選択回路を用いることで、要求品質の異なるデータ伝送を容易に実現することができる。
【００１５】
【発明の効果】
上記実施例から明らかなように、本発明によれば、畳み込み符号化後の信号に対する信号点のユークリッド距離を最大とし、符号化変調のビタビ復号処理におけるパラレルパスを与える信号データ系列に対して、畳み込み符号と比較してバースト誤り訂正能力の高いブロック符号を用いて符号化を施すようにすることで、バースト誤り環境下においても誤り訂正能力の高い符号化変調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における符号化変調回路を示すブロック図
【図２】本発明の実施例における信号点配置図
【図３】本発明の実施例の復号アルゴリズムにおけるトレリス遷移の概念図
【図４】本発明の実施例におけるブランチメトリックの概念図
【図５】従来例における符号化変調装置の符号器を示すブロック図
【図６】従来例における信号点配置図
【符号の説明】
１  送信器
２  送信データ系列
３  シリアル／パラレル変換器
４  畳み込み符号器
５  ゴーレイ（１８，６）符号器
６  信号点マッピング回路
７  インタリーブ回路
８  変調器
９  送信アンテナ
１０  受信アンテナ
１１  復調器
１２  デインタリーブ回路
１３  メトリック演算回路
１４  ビタビ復号器
１５  受信器
１６  復号データ系列
【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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