(57)【要約】  通信回線（２０）を介して、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号を用いて符号化されたデータを受信する工程を含む通信方法。符号化されたデータは、数的指標を生成する反復復号化プロセスを用いて復号化される。この数的指標に応答して、通信回線の状態が評価される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信回線を介して、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号を用いて符号化されたデータを受信する工程と、
数的指標を生成する反復復号化プロセスを用いて、符号化されたデータを復号化する工程と、
数的指標に応答して通信回線の状態を評価する工程と
を含む通信方法。
【請求項２】
順方向誤り訂正符号は、低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）符号を有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
順方向誤り訂正符号は、ターボ符号を有する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
データを受信する工程は、一連のシンボルを受信する工程を含み、各受信されたシンボルは、データの１つまたは複数のビットを表し、数的指標は、各受信されたシンボル中の１つまたは複数のビットの少なくとも一部分を介して定義された、ビットに関連する数的指標を有する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ビットに関連する数的指標は、１つまたは複数のビットの少なくとも一部分の、尤度比（ＬＲ）および対数尤度比（ＬＬＲ）の少なくとも１つを有する請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
ビットに関連する数的指標を記憶するために用いられるメモリサイズを低減させるために、各受信シンボル中の１つまたは複数のビットの一部分のみを介して、ビットに関連する数的指標が定義される請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
通信回線の状態を評価する工程は、数的指標の統計関数の値を求める工程を含む請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
通信回線の状態を評価する工程は、仮の復調決定を生成するために、ＦＥＣを復号化することなく、データを仮に復調する工程と、仮の復調決定に基づいて、数的指標関数の値を求める工程とを含む請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
数的指標関数は、仮の復調決定に基づいた、雑音のない数的指標の値からの数的指標の差に依存する請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
通信回線の状態を評価する工程は、反復復号化プロセスの行われた反復回数に基づいて状態を評価する工程を含む請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
通信回線の状態を評価する工程は、反復復号化プロセスにより生成された復号化データに基づいて、数的指標関数の値を求める工程を含む請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
数的指標関数は、復号化されたデータとの間、および、ＦＥＣを復号化することなく生成された仮の決定に基づいたデータの予測との間のハミング距離に依存する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
数的指標関数は、ＦＥＣの復号化の前に生成された対数尤度比（ＬＬＲ）の間、および、復号化されたデータに基づく雑音のない各対数尤度比（ＬＬＲ）の値の間のソフト距離に依存する請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
数的指標を記憶するために用いられるメモリサイズを低減させるために、数的指標の量子化における分解能を低減させる工程を含む請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
数的指標は、データブロックが成功裡に復号化された際に反復復号化プロセスにより生成された印を有する請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記印は、各一連のデータブロックに応答して生成された一連の印を有し、通信回線の状態を評価する工程は、前記印に応答して通信回線のエラー率を予測する工程を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
通信回線の状態を評価する工程は、前記印に応答して通信回線のロック状態を評価する工程を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
通信回線の状態を評価する工程は、印が生成されず復号化が成功しなかったデータブロックの数を測定する工程を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記印に応答して反復復号化プロセスを中止する工程を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
評価された状態に応答して、通信回線の動作モードを修正する工程を含む請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
動作モードを修正する工程は、データを伝送する送信機の出力電力レベルを修正する工程を含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
通信回線は、適応型符号化/変調（ＡＣＭ）を用い、動作モードを修正する工程は、データを変調するために用いられるＦＥＣの符号レートおよび信号配列のうちの少なくとも１つを修正することにより、通信回線のＡＣＭ設定を修正する工程を含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
通信回線は、主通信回線およびバックアップ通信回線を有し、動作モードを修正する工程は、主通信回線からバックアップ通信回線へと切り替える工程を含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
バックアップ通信回線は、主通信回線からバックアップ通信回線へと切り替えられる前は不活性であり、主通信回線からバックアップ通信回線へと切り替える工程は、バックアップ通信回線を介してデータ伝送を開始する工程を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
データは、主通信回線とバックアップ通信回線との双方を介して伝送され、主通信回線からバックアップ通信回線へと切り替える工程は、バックアップ通信回線からデータブロックを読み取るための選択を行う工程を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
通信回線は、２つ以上の主通信回線および１つのバックアップ通信回線を有し、動作モードを修正する工程は、２つ以上の主通信回線のうちの１つをバックアップ通信回線により保護するために選択する工程を含む請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
通信回線の性能監視、および、その通信回線を含む複数の通信回線の状態監視のうちの少なくとも１つを可能にするために、評価された状態を外部のアプリケーションに報告する工程を含む請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
通信回線を介して、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号を用いて符号化されたデータを受信するように配されているフロントエンドと、
受信したデータに応答して数的指標を演算するように配されている数的指標演算モジュールと、
前記数的指標を用いた反復復号化プロセスを用いて、符号化されたデータを復号化するように配されているデコーダと、
数的指標に応答して通信回線の状態を評価するように配されているコントローラと
を有する通信受信機。
【請求項２９】
順方向誤り訂正符号は、低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）符号を有する請求項２８に記載の通信受信機。
【請求項３０】
順方向誤り訂正符号は、ターボ符号を有する請求項２８に記載の通信受信機。
【請求項３１】
前記フロントエンドは、一連のシンボルを受信するように配され、各受信されたシンボルは、データの１つまたは複数のビットを表し、数的指標は、各受信されたシンボル中の１つまたは複数のビットの少なくとも一部分を介して定義された、ビットに関連する数的指標を有する請求項２８に記載の通信受信機。
【請求項３２】
ビットに関連する数的指標は、１つまたは複数のビットの少なくとも一部分の、尤度比（ＬＲ）および対数尤度比（ＬＬＲ）の少なくとも１つを有する請求項２８〜３１のいずれかに記載の通信受信機。
【請求項３３】
ビットに関連する数的指標を記憶するために用いられるメモリサイズを低減させるために、各受信シンボル中の１つまたは複数のビットの一部分のみを介して定義された、ビットに関連する数的指標を用いて回線状態を評価するように、コントローラが配されている請求項２８〜３１のいずれかに記載の通信受信機。
【請求項３４】
通信回線の状態を評価するために、数的指標の統計関数の値を求めるようにコントローラが配されている請求項２８〜３１のいずれかに記載の通信受信機。
【請求項３５】
仮の復調決定を生成するために、ＦＥＣを復号化することなく、データを仮に復調するように、かつ仮の復調決定に基づいて数的指標関数の値を求めるように、数的指標演算モジュールが配されている請求項２８〜３１のいずれかに記載の通信受信機。
【請求項３６】
数的指標関数は、仮の復調決定に基づいた、雑音のない数的指標の値からの数的指標の差に依存する請求項３５に記載の通信受信機。
【請求項３７】
反復復号化プロセスの行われた反復回数に基づいて、状態を評価するように、コントローラが配されている請求項２８〜３１のいずれかに記載の通信受信機。
【請求項３８】
反復復号化プロセスにより生成された復号化データに基づいて、数的指標関数の値を求めることにより、通信回線の状態を評価するように、コントローラが配されている請求項２８〜３１のいずれかに記載の通信受信機。
【請求項３９】
数的指標関数は、復号化されたデータとの間、および、ＦＥＣを復号化することなく生成された仮の決定に基づいたデータの予測との間のハミング距離に依存する請求項３８に記載の通信受信機。
【請求項４０】
数的指標関数は、ＦＥＣの復号化の前に生成された対数尤度比（ＬＬＲ）との間、および、復号化されたデータに基づく雑音のない各対数尤度比（ＬＬＲ）との間のソフト距離に依存する請求項３８に記載の通信受信機。
【請求項４１】
数的指標を記憶するために用いられるメモリサイズを低減させるために、数的指標の量子化の分解能を低減させるように、数的指標演算モジュールが配されている請求項２８〜３１のいずれかに記載の通信受信機。
【請求項４２】
数的指標は、データブロックが成功裡に復号化された際に反復復号化プロセスにより生成された印を有する請求項２８〜３１のいずれかに記載の通信受信機。
【請求項４３】
前記印は、各一連のデータブロックに応答して生成された一連の印を有し、かつ、コントローラが、前記印に応答して通信回線のエラー率を予測するように、配されている請求項４２に記載の通信受信機。
【請求項４４】
前記印に応答して通信回線のロック状態を評価するように、コントローラが配されている請求項４２に記載の通信受信機。
【請求項４５】
印が生成されず復号化が成功しなかったデータブロックの数を測定するように、コントローラが配されている請求項４２に記載の通信受信機。
【請求項４６】
データブロックを成功裡に復号化した際に、反復復号化プロセスを中止するように、デコーダが配されている請求項４２に記載の通信受信機。
【請求項４７】
評価された状態に応答して、通信回線の動作モードを修正するように、コントローラが配されている請求項２８〜３１のいずれかに記載の通信受信機。
【請求項４８】
データを伝送する送信機の出力電力レベルを修正するように、コントローラが配されている請求項４７に記載の通信受信機。
【請求項４９】
通信回線は、適応型符号化/変調（ＡＣＭ）を用い、データを変調するために用いられるＦＥＣの符号レートおよび信号配列のうちの少なくとも１つを修正することにより、通信回線のＡＣＭ設定を修正するように、コントローラが配されている請求項４７に記載の通信受信機。
【請求項５０】
通信回線は主通信回線およびバックアップ通信回線を有し、かつ、コントローラが、主通信回線からバックアップ通信回線へと切り替えるように、配されている請求項４７に記載の通信受信機。
【請求項５１】
バックアップ通信回線は、主通信回線からバックアップ通信回線へと切り替えられる前は不活性であり、かつ、コントローラが、バックアップ通信回線を介してデータ伝送を開始するように、配されている請求項５０に記載の通信受信機。
【請求項５２】
データは、主通信回線とバックアップ通信回線との双方を介して伝送され、かつ、コントローラが、バックアップ通信回線からデータブロックを読み取るための選択を行うように、配されている請求項５０に記載の通信受信機。
【請求項５３】
通信回線は、２つ以上の主通信回線および１つのバックアップ通信回線を有し、かつ、コントローラが、この２つ以上の主通信回線の各状態を評価し、この評価された各状態に応答して、２つ以上の主通信回線のうちの１つをバックアップ通信回線により保護するために選択できるように、配されている請求項２８〜３１のいずれかに記載の通信受信機。
【請求項５４】
通信回線の性能監視、および、前記通信回線を含む複数の通信回線の状態監視のうちの少なくとも１つを可能にするために、評価された状態を外部のアプリケーションに報告するように、コントローラが配されている請求項２８〜３１のいずれかに記載の通信受信機。
【請求項５５】
順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号を用いてデータを符号化するように、かつ通信路を介してデータを伝送するように配されている送信機と、
データを受信し、受信したデータに応答して数的指標を演算し、数的指標を用いた反復復号化プロセスを用いて符号化データを復号化し、数的指標に応答してシステムの状態を評価する受信機と
を有する通信システム。
【請求項５６】
順方向誤り訂正符号は、低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）符号およびターボ符号の少なくとも１つを有する請求項５５に記載のシステム。
【請求項５７】
受信機はさらに、送信機および受信機の少なくとも１つの動作モードを、評価された状態に応答して修正するように配されている請求項５５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体として通信システムに関連し、とりわけ、通信回線動作モードの適応制御の方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）符号は、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号の１つのクラスであり、非特許文献１により初めて紹介され、この文献は本明細書中に参照されている。ＬＤＰＣ符号は、非特許文献２にも記載され、この文献は本明細書中に参照されている。
【０００３】
ＬＤＰＣ符号、およびこれ以外の符号クラス、例えばターボ符号などは、反復復号化プロセスを用いて復号化されることがしばしばある。反復復号化プロセスは、例えば、非特許文献３および非特許文献４に記載され、これらの文献は本明細書中に参照されている。
【非特許文献１】ギャラガー（Ｇａｌｌａｇｅｒ）著、情報理論におけるＩＲＥトランザクション（ＩＲＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ）１９６２年１月、第７巻、２１−２８頁「低密度パリティチェック符号（Ｌｏｗ−Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐａｒｉｔｙ−Ｃｈｅｃｋ  Ｃｏｄｅｓ）」
【非特許文献２】２００３年１２月５日、カリフォルニア州、サンフランシスコ開催の、グローブコム（ＧｌｏｂｅＣｏｍ）２００３における、リャン（Ｒｙａｎ）およびベイシック（Ｖａｓｉｃ）著、「ＬＤＰＣ符号の紹介（Ａｎ  Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  ＬＤＰＣ  Ｃｏｄｅｓ）」
【非特許文献３】ウォーゼン（Ｗｏｒｔｈｅｎ）およびスターク（Ｓｔａｒｋ）著、情報理論におけるＩＥＥＥトランザクション（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ）２００１年２月、（４７:２）８４３−８４９頁「因子グラフを用いた反復受信機の統一的な設計（Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ  ｕｓｉｎｇ  Ｆａｃｔｏｒ  Ｇｒａｐｈｓ）」
【非特許文献４】数学およびその応用協会（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｆｏｒ  Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ  ａｎｄ  ｉｔｓ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  （ＩＭＡ））、１９９９年８月２−６日、ミネソタ州、ミネアポリス開催の夏のプログラム「符号、システムおよびグラフモデル」の１９９９年版論文集中の、リチャードソン（Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ）およびウルバンケ（Ｕｒｂａｎｋｅ）著、「反復符号化システムの分析の紹介（Ａｎ  Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）」
【発明の開示】
【０００４】
反復ＦＥＣ復号化法では、復号化プロセスの一部分として受信したビットおよび／またはシンボルの数的指標を生成し、使用することがしばしばある。数的指標の中には、例えば、受信したシンボル中の各ビットの尤度比（ＬＲ）および対数尤度比（ＬＬＲ）のような、ビットに関連しているものもある。また、復号化プロセスにより生成された「パリティが満たされた」印に基づく、または、このプロセスにより実行された反復回数に基づくものであってもよい。
【０００５】
本発明の実施形態は、反復ＦＥＣ復号化プロセスにより生成された数的指標を用いて、またはこのような数的指標を介して定義された関数を用いて、通信回線の状態を評価する方法およびシステムを提供する。
【０００６】
実施形態によっては、通信回線の動作モードは、評価された状態に応答して修正される。動作モードを修正する工程は、例えば、送信機の出力電力レベルを修正する工程、回線の適応型符号化/変調（ＡＣＭ）設定を変更する工程、保護された構成内でバックアップ回線への切り替えを行う工程、または、これらの修正の組み合わせを含みうる。この種の修正を用いた回線の保護構成の数例を以下に示す。
【０００７】
これに加えてまたはこれに代えて、評価された回線状態は、外部のユーザまたはアプリケーションに、例えば、多重通信回線の状態および性能を追跡するネットワーク管理システムなどに報告されうる。さらにこれに加えてまたはこれに代えて、評価された回線状態は、長期にわたって通信回線の性能に関する統計値を監視し、訂正するために用いられうる。
【０００８】
ＦＥＣ復号化と回線状態評価との双方に対して同様の数的指標を用いることにより、演算の複雑さを低減し、システムのハードウェア要件を低減させることができる。多くの場合、ビットに関連する数的指標のほうが、シンボルに関連する数的指標に比較して、回線の真のビットエラー性能とより一致している。したがって、動作モードを修正する決定をビットに関連する数的指標に基づいて行うことにより、回線のエラー終端間性能を改善することができる。さらに、誤った警告の可能性（すなわち、動作モードを不必要に修正する可能性）も減らすことができる。
【０００９】
したがって、本発明の一実施形態によれば、
通信回線を介して、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号を用いて符号化されたデータを受信する工程と、
数的指標を生成する反復復号化プロセスを用いて、符号化されたデータを復号化する工程と、
数的指標に応答して通信回線の状態を評価する工程と
を含む通信方法が提供される。
【００１０】
ある実施形態では、順方向誤り訂正符号は、低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）符号を有する。あるいは、順方向誤り訂正符号は、ターボ符号を有する。
【００１１】
別の実施形態では、データを受信する工程は、一連のシンボルを受信する工程を含み、各受信されたシンボルは、データの１つまたは複数のビットを表し、数的指標は、各受信されたシンボル中の１つまたは複数のビットの少なくとも一部分を介して定義された、ビットに関連する数的指標を有する。さらに別の実施形態では、ビットに関連する数的指標は、１つまたは複数のビットの少なくとも一部分の、尤度比（ＬＲ）および対数尤度比（ＬＬＲ）の少なくとも１つを有する。
【００１２】
さらに別の実施形態では、ビットに関連する数的指標を記憶するために用いられるメモリサイズを低減させるために、各受信シンボル中の１つまたは複数のビットの一部分のみを介して、ビットに関連する数的指標が定義される。
【００１３】
ある実施形態によれば、通信回線の状態を評価する工程は、数的指標の統計関数の値を求める工程を含む。
【００１４】
別の実施形態では、通信回線の状態を評価する工程は、仮の復調決定を生成するために、ＦＥＣを復号化することなく、データを仮に復調する工程と、仮の復調決定に基づいて、数的指標関数の値を求める工程とを含む。
【００１５】
さらに別の実施形態では、数的指標関数は、仮の復調決定に基づいた、雑音のない数的指標の値からの数的指標の差に依存する。
【００１６】
さらに別の実施形態では、通信回線の状態を評価する工程は、反復復号化プロセスの行われた反復回数に基づいて状態を評価する工程を含む。
【００１７】
ある実施形態によれば、通信回線の状態を評価する工程は、反復復号化プロセスにより生成された復号化データに基づいて、数的指標関数の値を求める工程を含む。数的指標関数は、復号化されたデータとの間、および、ＦＥＣを復号化することなく生成された仮の決定に基づいたデータの予測との間のハミング距離に依存しうる。これに加えてまたはこれに代えて、数的指標関数は、ＦＥＣの復号化の前に生成された対数尤度比（ＬＬＲ）の間、および、復号化されたデータに基づく雑音のない各対数尤度比（ＬＬＲ）の値の間のソフト距離に依存する。
【００１８】
さらに別の実施形態では、数的指標を記憶するために用いられるメモリサイズを低減させるために、数的指標の量子化における分解能を低減させる工程を含む。
【００１９】
さらに別の実施形態では、数的指標は、データブロックが成功裡に復号化された際に反復復号化プロセスにより生成された印を有する。ある実施形態では、この印は、各一連のデータブロックに応答して生成された一連の印を有し、通信回線の状態を評価する工程は、この印に応答して通信回線のエラー率を予測する工程を含む。通信回線の状態を評価する工程は、この印に応答して通信回線のロック状態を評価する工程を含みうる。これに加えてまたはこれに代えて、通信回線の状態を評価する工程は、印が生成されず復号化が成功しなかったデータブロックの数を測定する工程を含む。ある実施形態では、この方法は、この印に応答して反復復号化プロセスを中止する工程を含む。
【００２０】
ある実施形態によれば、この方法は、評価された状態に応答して、通信回線の動作モードを修正する工程を含む。動作モードを修正する工程は、データを伝送する送信機の出力電力レベルを修正する工程を含んでもよい。別の実施形態では、通信回線は、適応型符号化/変調（ＡＣＭ）を用い、動作モードを修正する工程は、データを変調するために用いられるＦＥＣの符号レートおよび信号配列のうちの少なくとも１つを修正することにより、通信回線のＡＣＭ設定を修正する工程を含む。
【００２１】
これに加えてまたはこれに代えて、通信回線は、主通信回線およびバックアップ通信回線を有し、動作モードを修正する工程は、主通信回線からバックアップ通信回線へと切り替える工程を含む。
【００２２】
さらに別の実施形態では、バックアップ通信回線は、主通信回線からバックアップ通信回線へと切り替えられる前は不活性であり、主通信回線からバックアップ通信回線へと切り替える工程は、バックアップ通信回線を介してデータ伝送を開始する工程を含む。あるいは、データは、主通信回線とバックアップ通信回線との双方を介して伝送され、主通信回線からバックアップ通信回線へと切り替える工程は、バックアップ通信回線からデータブロックを読み取るための選択を行う工程を含む。
【００２３】
さらに別の実施形態では、通信回線は、２つ以上の主通信回線および１つのバックアップ通信回線を有し、動作モードを修正する工程は、２つ以上の主通信回線のうちの１つをバックアップ通信回線により保護するために選択する工程を含む。
【００２４】
ある実施形態では、この方法は、通信回線の性能監視、および、その通信回線を含む複数の通信回線の状態監視のうちの少なくとも１つを可能にするために、評価された状態を外部のアプリケーションに報告する工程を含む。
【００２５】
本発明の一実施形態によれば、さらに、
通信回線を介して、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号を用いて符号化されたデータを受信するように配されているフロントエンドと、
受信したデータに応答して数的指標を演算するように配されている数的指標演算モジュールと、
この数的指標を用いた反復復号化プロセスを用いて、符号化されたデータを復号化するように配されているデコーダと、
数的指標に応答して通信回線の状態を評価するように配されているコントローラと
を有する通信受信機が提供される。
【００２６】
本発明の一実施形態によれば、さらに、
順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号を用いてデータを符号化するように、かつ通信路を介してデータを伝送するように配されている送信機と、
データを受信し、受信したデータに応答して数的指標を演算し、数的指標を用いた反復復号化プロセスを用いて符号化データを復号化し、数的指標に応答してシステムの状態を評価するように配されている受信機と
を有する通信システムが提供される。
【００２７】
本発明は、以下の実施形態の詳細な説明を図面とともに参照することにより、より完全に理解されるであろう。
【００２８】
（図面の簡単な説明）
図１は、本発明の一実施形態による通信システムを概略図示したブロック図である。
図２は、本発明の一実施形態による、受信シンボルを概略図示した信号空間ダイヤグラムである。
図３は、本発明の一実施形態による、反復ＬＤＰＣデコーダの性能をシュミレーションしたグラフである。
図４は、本発明の一実施形態による回線保護を備えた通信システムを概略図示したブロック図である。
図５は、本発明の一実施形態による通信システムの動作モードを制御する方法を概略図示したフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は、本発明の一実施形態による通信システム２０を概略図示したブロック図である。システム２０は、通信路３２を介して、送信機２４から受信機２８へとデータを伝送する。通信機、受信機および通信路を、本明細書中ではまとめて、通信回線と称する。システム２０は、マイクロ波２地点間接続、携帯電話回線またはこれ以外の適切なワイヤレス回線などのワイヤレス通信システムを用いてもよい。あるいは、システム２０は、ケーブル通信システムなどの、有線通信システムを有してもよい。
【００３０】
送信機２４は、通信回線の誤り性能を改善するために、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号を用いて、データを符号化する。送信機はある符号を用いるが、この符合は、次に受信機において、反復復号化プロセスにより復号化される。これに関しては、後述する。図１の例示的な実施形態では、送信機２４は、ＬＤＰＣ符号を用いているが、反復プロセスを用いて復号化可能なこれ以外の順方向誤り訂正符号、例えばターボ符号などを用いることも可能である。
【００３１】
ＬＤＰＣエンコーダ３６は、入力データを受け取り、ＬＤＰＣ符号語を生成する。ＬＤＰＣ符号語は、データビットとパリティビットとを有する。パリティビットは、冗長ビットとも称される。パリティビットは、当該技術分野で公知のように、エラーを訂正するために用いられる。各ＬＤＰＣ符号語は、通常は数千ビットの長さの二進語を有する。任意の適切なＬＤＰＣエンコーダを用いて、データを符号化することができる。実施形態によっては、パンクチュラー４０を用いて、システムの符号レートを大きくするために（すなわち、冗長量を減らすために）、パリティビットの数を減らしてもよい。
【００３２】
ＬＤＰＣ符号語のビットは、配列マッパー４４により、変調され、すなわち、送信シンボルにマッピングされる。一般に、システム２０は、二相位相偏移変調方式（ＢＰＳＫ）、四相位相偏移変調方式（ＱＰＳＫ）および直交振幅変調（ＱＡＭ）またはこれ以外の適切な変調方法である変調スキームを用いる。用いられる変調スキームに応じて、マッパー４４は、複数のビットまたはビット群を、所定の信号配列から選ばれたシンボルにマッピングする。例えば、システム２０が、ＱＰＳＫを用いている場合、信号配列は４つの配列シンボルを用い、マッパー４４は、各２ビットを送信シンボルにマッピングする。１６ＱＡＭでは、配列は１６個の配列シンボルを有し、マッパー４４は、各４ビットを１つの送信シンボルにマッピングする。下の図２は、例となるＱＰＳＫ信号配列の例およびこれに対応するビットマッピングを示す。
【００３３】
実施形態によっては、ＬＤＰＣ符号語中のいくつかのビットのみが、エンコーダ３６により符号化され、残りのビットは符号化されないままである。図よりわかるように、マッパー４４は、符号化されたビットと符号化されないビットとの組み合わせを受け取り、これらを送信シンボルにマッピングする。
【００３４】
マッパー４４によって生成されたベースバンドシンボルは、送信機のフロントエンド（ＴＸ  ＦＥ）４８に送られる。送信機のフロントエンドは、パルス整形、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換、フィルタリング、適切な無線周波数へのアップコンバージョン、電力増幅および電力制御などの機能を実行する。送信機のフロントエンドは、変調された無線信号を生成し、これが、送信アンテナ５２を介して、通信路３２を介して伝送される。送信機コントローラ５６は、送信機２４の動作を管理し、制御する。
【００３５】
実施形態によっては、システム２０は、適応型符号化/変調（ＡＣＭ）を用いる。ＡＣＭでは、ＦＥＣの符号レートおよび信号配列は、通信路の状態、所望のデータレートおよび／またはサービスの品質に合わせるために、共に選択される。通常、２つ以上の符号レートと信号配列との組み合わせが予設定されている。送信機は、多くの場合受信機において行われた受信品質測定に基づいて、適切な組み合わせを選択する。各符号レートと信号配列との組み合わせは、ＡＣＭ設定と称される。
【００３６】
送信機２４により伝送された無線信号は、受信アンテナ６０により受信機２８において受信され、受信機フロントエンド（ＲＸ  ＦＥ）６４に送られる。受信機フロントエンドは、適切な中間周波数（ＩＦ）またはベースバンドへのダウンコンバージョン、フィルタリング、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換、利得制御、これに合うフィルタリング、均等化、搬送波再生および同期化などの機能を実行する。ＲＸ  ＦＥ６４は、通常複素デジタル標本ストリームとして表される受信シンボルを生成する。受信されたシンボルは、送信機により伝送されたシンボルを表し、これに加えて通常雑音および／または歪み成分を有する。通常、この雑音および／または歪みは、送信機、通信路および／または受信機により引き起こされうる。受信されたシンボルは、ソフトシンボルとも称され、すなわち、雑音および歪みを含有し、かつ特定の配列シンボルとはまだ関連づけられていないシンボルである。
【００３７】
受信機２８は、数的指標演算モジュール６８と、反復デコーダ７２とを有し、これらは、共同して受信シンボルにより搬送されたＬＤＰＣ符号化データを復号化する。このために、任意の反復復号化プロセスを使用可能である。このための方法および受信機構成の数例が、上述の文献に、記載されている。原則的には、数的指標演算モジュール６８は、受信したソフトシンボルを受け取り、これは、同相／直交位相（Ｉ／Ｑ）平面内の複数の点とみなされうる。受信した各ソフトシンボルに対して、モジュール６８は、ビットに関連する数的指標を生成し、この数的指標は、対応する伝送されたシンボル中の所定の符号化されたビットが「１」または「０」であった可能性を予測する。モジュール６８により演算された数的指標がビットに関連し、シンボルに関連しているのでないことが重要である。各数的指標は、シンボルの特定のビットに関連し、全体として信号空間シンボルに関連するのではない。ビットに関連する数的指標の概念については、以下の図２に関する説明において説明する。
【００３８】
実施形態によっては、モジュール６８が、受信シンボルに基づいて仮の決定を生成することもある。各受信シンボルに対して、モジュール６８は、送信機から伝送された可能性が高い配列シンボルを、現在使用中の信号配列の中から選択する。例えば、モジュール６８は、受信したシンボルから、Ｉ／Ｑ平面中でもっとも小さいユークリッド距離を有する配列シンボルを決定してもよい。モジュール６８によりなされたこの決定は、仮の決定と称されるが、これは、ＦＥＣから得られうる改善された信頼性を考慮していないからである。実施形態によっては、仮の決定自身が、モジュール６８により演算された数的指標に基づくものでもよい。受信されたシンボルが、符号化されたビットおよび符号化されないビットの双方に基づく際には、仮のシンボル決定を生成するために、モジュール６８は、符号化されないビットの値を通知あるいはそれ以外の方法で知っているべきである点に注意するべきである。
【００３９】
反復デコーダ７２は、ビットに関連する数的指標を用いた反復復号化プロセスを行う。この反復復号化プロセスは、通常、ビットに関連する数的指標のセット（例えば、ＬＬＲ）を用いて始まり、ビットに関連する数的指標に最もよくマッチングする有効なＬＤＰＣ符号語に収束しようとする。
【００４０】
実施形態によっては、デコーダ７２は、反復復号化プロセスによりマッチングする符号語が見つかったことを示す印を生成する。この印は、「パリティが満たされた」印と称されるが、これは、出力された符号語に対して、デコーダにより行われた全てのパリティチェックが、満たされたことを、この印が示すからである。さもなければ（例えば、所定の反復回数内に、反復復号化プロセスがある符号語に収束できなかった際に）、デコーダは、通常満たされていないパリティチェックの最小限数（これは通常、訂正されていないエラーの最小限数を意味する）を含む符号語を出力する。実施形態によっては、デコーダ７２はマッチングする符号語に至るために行われた反復回数を出力する。反復回数も、「パリティが満たされた」印も、本明細書中では、数的指標と称される。
【００４１】
通常、マッチング符号語が見つかった際には、所定の反復回数が定義されている場合でさえも、デコーダ７２は、反復復号化プロセスを終了する。マッチングが見つかるとすぐに反復プロセスを終了することにより、受信機の電力消費を低減することができる。受信機制御機８４は、受信機２８の動作を管理し、制御する。
【００４２】
上述したように、データビットのいくらかは、符号化しないで伝送されてもよい。このような実施形態では、受信機２８は、符号化されていないビットを遅延させる遅延線８０を有する。当該技術分野で公知のコセットデコーダ７６は、符号化されたビットと符号化されていないビットとを受け取り、符号化されていないビットの信頼できる予測を提供する。符号化されたビットと符号化されないビットとの組み合わせを用いた技術と、これ以外の多重符号化方法とに関しては、例えば、米国特許出願２００５/００１０８５３  Ａ１号中に記載されている。この開示は、本明細書中に参照されている。コセット符号は、ポッティー（Ｐｏｔｔｉｅ）およびテイラー（Ｔａｙｌｏｒ）著、情報理論におけるＩＥＥＥトランザクション（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ）１９８９年１月、（３５:１）８７−９８頁「分割に基づく多重符号（Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ  Ｃｏｄｅｓ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ）」にも記載されており、この文献は本明細書中に参照されている。
【００４３】
コセットデコーダ７６の出力は、受信機２８の出力データとして提供される。全ビットが符号化されている実施形態では、デコーダ７２により生成される復号化されたＬＤＰＣ符号語は、受信機の出力データとして提供される。これらの実施形態では、遅延線８０およびコセットデコーダ７６は省略されている。
【００４４】
数的指標および数的指標関数は、反復復号化プロセスの前、途中および／または後に生成されうる。上述の数的指標のいくつか、例えばＬＬＲなどは、通常反復復号化プロセスの前および／または途中で生成される。これ以外の数的指標、例えば「パリティが満たされた」印および反復回数は、反復プロセスの終了時に生成される。
【００４５】
本明細書中に記載した方法およびシステムは、通信回線の状態を評価するためにモジュール６８および／または反復デコーダ７２により生成された数的指標を使用し、必要な場合、動作モードを修正している。本特許出願および請求項の文脈中では、通信回線の動作モードの修正とは、送信機、受信機、またはその両方の任意の動作特性の修正を意味する。
【００４６】
下に記載し、示すように、受信機２８中の受信機コントローラ８４は、動作モードを制御するために数的指標を使用する。これは、例えば、バックアップ回線への切り替え、異なるＡＣＭ設定への切り替え、および、送信機の電力レベルの変更をなどである。動作モードは、例えば、通信路３２の減衰が増えた際、または、送信機２４または受信機２８中に不具合または性能劣化が生じた際に修正されてもよい。
【００４７】
通常、回線状態の評価は、本来ＦＥＣの反復復号化プロセスの一部として演算された数的指標を用いる。ＦＥＣ復号化と回線評価との両方に同様の数的指標を用いることにより、演算の複雑さを減らし、システムのハードウェア要件を低減させる。多くの場合、ビットに関連する数的指標に基づいた回線評価の方が、シンボルに関連する数的指標に基づいた回線評価と比較して、回線の真のビットエラー性能とより一致している。その結果、ビットエラー劣化を、信頼性をもって感知し、動作モードを変更することにより訂正し、回線のエラー終端間性能を改善することができる。さらに、誤った警告の可能性（すなわち、動作モードを不必要に修正する可能性）も減らすことができる。
【００４８】
図２は、本発明の一実施形態による、ビットに関連する数的指標を用いた概念を示すために、受信シンボルを概略図示した信号空間ダイヤグラムである。図２の例では、システム２０は、ＱＰＳＫ変調を用い、すなわち、シンボル毎に２ビットを用いている。９０Ａ〜９０Ｄの参照符号をつけた４つのＱＰＳＫ配列シンボルが、それぞれのＩ／Ｑ座標においてプロットされている。９０Ａ〜９０Ｄの配列シンボルは、｛０，０｝｛０，１｝｛１，０｝｛１，１｝のビット対にそれぞれ対応している。多重受信シンボル９４が、それらのＩ／Ｑ座標に対して、信号点としてプロットされている。図からわかるように、信号点の多くが、配列シンボル９０Ａ〜９０Ｄの近くにある。これ以外の信号点は通常より高い雑音および歪みを有するが、これらは、配列シンボルからより離れたところにある。
【００４９】
各受信シンボル９４は、２つの伝送ビットに対応するが、これは、送信機２４が、対応する伝送シンボルを生成するために変調したビットである。実施形態によっては、モジュール６８により生成された、ビットに関連する数的指標は、受信シンボルのビットの尤度比（ＬＲ）またはその予測を有する。ビットｘのＬＲは以下のように定義される。
【００５０】
【数１】
2009543420.tif 000003
【００５１】
上記式中、ｘは伝送されたシンボルの所定のビットを示し、ｙは信号空間中の受信シンボル信号点を示す。例えば、最初のビットのＬＲは、与えられた受信シンボルｙに対して、この受信シンボルｙを生成した伝送シンボルの最初のビットが「１」であった可能性を、これが「０」であった可能性により除算した値に等しい。全てのビットが符号化されていると、シンボル変調毎のＭビットに対して、Ｍ個のＬＲが演算されうる、すなわち、シンボル内の各ビットに対して１つのＬＲが演算されうる。図２の例では、シンボル中の最初のビットのＬＲは、以下で与えられる。
【００５２】
【数２】
2009543420.tif 000004
【００５３】
換言すれば、最初のビットのＬＲは、受信信号がｙの際に、この受信シンボルｙを生成した伝送シンボルが９０Ｃまたは９０Ｄであった可能性を、伝送シンボルが９０Ａまたは９０Ｂであった可能性で割ったものに等しい。モジュール６８は、例えば、問題となる受信シンボルの、異なる配列シンボルからのユークリッド距離に基づいて、ＬＲ値を予測することができる。
【００５４】
これも、符号化されたビットと符号化されていないビットとの使用を示す別の例として、１２８ＱＡＭすなわち、１２８個のシンボルの信号配置を用いたシステムが考えられる。各シンボルは、合計７ビットを表し、このうち４ビットは符号化され、３ビットは符号化されていない。この場合、モジュール６８は、各受信シンボルに対して、４つの異なるＬＲを演算する。最初のビットのＬＲを演算するために、モジュール６８は、特定の受信シンボル（Ｉ／Ｑ）の信号点に対して、伝送シンボル中の第１ビットが「１」であった可能性と、そのビットが「０」であった可能性とを予測する。これらの２つの可能性の割合から、ＬＲが生成される。シンボル中のその他の３ビットのＬＲも、同様に演算される。上述のように、ＬＲは、符号化されたビットに対してのみ演算される。これに代わる実施形態では、符号化されていないビットのＬＲも演算され、用いられてもよい。
【００５５】
あるいは、モジュール６８は、受信シンボルのビットの対数尤度比（ＬＬＲ）を演算してもよい。このＬＬＲ数的指標は、以下のように定義される。
【００５６】
【数３】
2009543420.tif 000005
【００５７】
受信機２８中の受信機コントローラ８４は、回線状態を評価するために、モジュール６８により生成されたビットに関連する数的指標を用いる。この受信機コントローラは、ＬＲ、ＬＬＲまたはビットに関連するこれ以外の任意の適切な数的指標を用いて、回線状態を評価することができる。あるいは、コントローラ８４は、ＬＲおよび／またはＬＬＲを介して定義された数的指標関数の値を求めることにより、回線状態を評価してもよい。実施形態によっては、反復ＦＥＣ復号化プロセスが全ＬＲまたはＬＬＲを用いることができる場合でも、ＬＲまたはＬＬＲのサブセットのみが用いられる。例えば、回線状態の評価は、シンボル中の特定のビットまたはビットサブセットに対応するＬＲまたはＬＬＲにのみ基づくこともでき、またはこのサブセットを介して定義された数的指標関数に基づくことも可能である。以下に説明する数的指標関数は、説明を明確にするためにＬＬＲについて言及する。しかしながら、これらの関数は、ＬＲを用いて、またはＬＲとＬＬＲとの組み合わせを用いて同様に定義可能である。（上述のとおり、コントローラ８４は、反復デコーダ７２により生成された数的指標も用いてもよい。このような数的指標の使用に関しては、以下にさらに説明する。）
【００５８】
ＬＬＲを介して数的指標関数を定義する工程には、有効なＬＬＲの範囲を定義する工程と、この範囲内でのＬＬＲのみを考慮する工程とを含んでもよい。この関数は、例えば、特定の符号語または符号語セットに渡るＬＬＲ値の変異量または平均値などの統計関数を含みうる。例えば、ＬＬＲの変異量がより大きい場合、回線状態がより悪いことを示しうる。逆も然りである。ＬＬＲの絶対値の変異量または平均値が、数的指標関数として用いられることも時にありうる。
【００５９】
これに代わる数的指標関数は、雑音のない近似的なＬＬＲ値からの、ＬＬＲ値の差（すなわち、ソフト差）に基づきうる。雑音のないＬＬＲ値は、受信シンボルが全て、まさに正しい配列シンボル中にある場合の、雑音またはゆがみのない伝送シンボルの完全な受信を想定したＬＬＲ値として定義される。
【００６０】
雑音およびゆがみのない場合、ＬＬＲは、伝送されたのが「１」あるいは「０」であるかに応じて、それぞれ、無限（∞）またはマイナス無限（−∞）の値をとりうる。受信機２８中では、∞および−∞は、受信機中で用いられる数字表現の約束に応じて、最大の正の値および最小の負の値によりそれぞれ近似される。したがって、数的指標関数は、ＬＬＲ値と最小または最大表現可能な数字のより近い方の値との間の差に基づきうる。例えば、この関数は、雑音のないＬＬＲの近似値からの距離の二乗の合計でありうる。これらの関数は、雑音のないＬＬＲ値に依存しているので、これらの関数は、通常、モジュール６８により決定された仮の決定に依存している。
【００６１】
上述の数的指標関数は、数的指標演算モジュール６８の出力にのみ依存している。これに代えて、受信機コントローラは、反復デコーダ７２の出力、すなわち、ＬＤＰＣ符号語の復号化されたビットにも依存する数的指標関数を用いることも可能である。一般には、モジュール６８の出力にのみ依存する数的指標関数は、待ち時間がより短く、システムの動作モードを修正するための応答時間をより短くすることができる。他方、復号化された符号語に依存する数的指標関数は、より精確であろうとする傾向があるが、これは、デコーダ７２の出力が、モジュール６８の仮の決定に比較して、エラーが少ないからである。
【００６２】
受信機コントローラ８４が、配列シンボルに依存する任意の数的指標関数を演算する際には、これは、モジュール６８により行われた仮の決定というよりは、むしろデコーダ７２により生成された復号化ビットを言及している。例えば、コントローラ８４は、予測された雑音のないＬＬＲからのＬＬＲ値の差に基づいて、関数を演算することができる。しかし、この例では、雑音のないＬＬＲは、デコーダ７２により生成された復号化ビットを考慮している。
【００６３】
さらに別の数的指標関数は、反復デコーダ７２により生成された復号化ビットと、モジュール６８が出した仮の決定との差に依存しうる。例えば、コントローラ８４は、復号化ビットと、仮の決定との間のハミング距離を演算しうる。ハミング距離がより大きいということは、ＦＥＣにより訂正されたビットの数がより多いことを示し、これは、回線状態が悪いことを示す。数的指標関数の精度を上げるために、数個の符号語におけるハミング距離の平均値をとってもよい。
【００６４】
別の例では、コントローラ８４は、仮の決定を用いて、伝送シンボルを予測し、これらの予測シンボルに対応するビットを引き出してもよい。これらのビットと、デコーダ７２により生成された復号化ビットとの間のハミング距離を、数的指標関数として用いてもよい。数個の符号語におけるハミング距離の平均値をとってもよい。
【００６５】
さらにあるいは、コントローラ８４は、受信シンボルとの間、および、復号化されたビットにより表されるシンボルとの間のユークリッド距離に基づいて、数的指標関数を演算してもよい。
【００６６】
実施形態によっては、ＬＤＰＣ符号語中の数個のビットのみを用いて、数的指標関数の値を求める。数個のビットのみを用いることにより、コントローラ８４が必要とするメモリを減らすことができるが、これは、ＬＬＲ値が、通常、デコーダ７２により対応する復号化ビットが生成されるまで、メモリ中にキャッシングされるからである。これに加えてまたはこれに代えて、ＬＬＲ値および／または数的指標関数の値を、少ない量子化分解能で表すことにより、コントローラ８４により使用されるメモリの数を減らすことができる。
【００６７】
実施形態によっては、反復復号化プロセスにより生成される数的指標を、回線設定段階、例えば初期獲得の間に、用いることができる。例えば、上述のように、実施形態によっては、デコーダ７２は、デコーダが行った全てのパリティチェックが、出力復号語に対して満たされた際には、「パリティが満たされた」印を生成する。これらの実施形態では、「パリティが満たされた」印は、回線状態を示す数的指標として用いられうる。例えば、一連の符号語に対して、高い割合で「パリティが満たされた」印があるということは、通信回線が成功裡にロックされていることを示す印として用いられうる。回線がロックされていない場合、例えば、送信機２４と受信機２８との間の周波数オフセットがあまりにも高い場合、受信機は、伝送シンボルを精確に復調および復号化することができず、デコーダ７２は、「パリティが満たされた」印を生成しない。
【００６８】
このように、受信機コントローラ８４は、多重符号語の「パリティが満たされた」印をデコーダ７２から受け取り、かつ回線がロックされた印を出力するための適切な回路、例えば、カウンター、状態機械および／またはこれ以外のロジックなどを有しうる。同様のメカニズムは、ソフトウェア、または、ハードウェアおよびソフトウェア要素の組み合わせとして実装されてもよい。
【００６９】
「パリティが満たされた」印に基づく数的指標は、通常の回線動作の際にも用いることができる。例えば、「パリティが満たされた」印を一連の符号語から集めることにより、回線の実際のエラー率を予測することができる。例えば、コントローラ８４は、パケットエラー率（ＰＥＲ）、すなわちエラーを含む符号語の部分を、デコーダ７２から「パリティが満たされた」印が受け取られない符号語の部分の数を勘定することにより予測することができる。符号語毎のエラーの数と、符号語内のビットの数との割合に、ＰＥＲ予測を掛け合わせることにより、ＰＥＲ予測を、ビットエラー率（ＢＥＲ）予測に変換することができる。コントローラ８４は、符号語毎のエラーの平均数に関する、これ以前に記憶された値または統計値、例えばシステム設計中に測定またはシミュレーションされた値を用いてもよい。
【００７０】
あるいは、一連の符号語中で満たされないパリティチェックの総数を勘定することもできる。符号語毎の満たされないパリティチェックの平均数を演算し、かつこの値を、満たされないパリティチェック毎の誤ったビットの平均数で乗算することにより、ＢＥＲを予測することもできる。コントローラ８４は、符号語毎の満たされないパリティチェックの平均数の、および、満たされないパリティチェック毎のエラービットの平均数の、これ以前に記憶された値または統計値を用いてもよい。
【００７１】
これに加えてまたはこれに代えて、数的指標関数は、マッチングする符号語が見つかるまでに（すなわち、「パリティが満たされた」印が生成されるまでに）、反復デコーダ７２により行われた反復回数を考慮することもできる。
【００７２】
図３は、本発明の一実施形態による、反復ＬＤＰＣデコーダの性能をシュミレーションしたグラフである。曲線９８は、反復デコーダにより行われた反復回数を、雑音密度に対するビットエネルギーの割合（Ｅｂ／Ｎ０）の関数として示す。シミュレーションされたシステム構成は、ＱＰＳＫ変調を用い、１６１２８個のビット語を有する、割合が０．７５であるＬＤＰＣ符号を用いている。図から明らかなように、反復回数は、Ｅｂ／Ｎ０との相関性が高く、したがって、回線状態を示す印として用いることができる。
【００７３】
上述の種々の数的指標および数的指標関数は、回線状態の量子化の印となる。これらの数的指標に基づいて、受信機コントローラ８４は、回線の動作モードを修正するのが望ましいか否かを決定する。コントローラは、数的指標値を、所定の閾値と比較してもよいし、あるいは、モード修正を開始すべきか否か決定するために、任意のこれ以外の適切なロジックを、この数的指標値に適応してもよい。モード修正自体が、受信機、送信機またはその双方に関与しうる。
【００７４】
例えば、実施形態によっては、回線の動作モードを修正する工程は、送信機２４の出力電力レベルを変更する工程を含む。これらの実施形態では、受信機コントローラ８４は、ＴＸ  ＦＥ４８に対して、数的指標値に基づいて、送信機の出力電力を修正するように要請する。通常、受信機コントローラ８４は、通常、この要請を、管理通信回線（不図示）を介して、送信機コントローラ５６に伝送する。このような送信機電力レベルの修正は、例えば、通信路３２の減衰が変った場合、受信機にある干渉レベルが変更された場合、あるいは、受信機の感度が、ハードウェアの不具合またはその他の理由により劣化した場合に、行われうる。受信機コントローラは、送信機の電力が、数的指標が示すように大きく、あるいは、小さくするべきであると要請しうる。
【００７５】
別の例として、回線の動作モードを修正する工程は、種々のＡＣＭ設定を選択する工程を含みうる。この例では、受信機コントローラ８４は、現在用いられているＡＣＭ設定が、現在の回線状態と合わないことを感知する。受信機コントローラ８４は、新しく評価された回線状態の下で用いられるべき適切な設定を選択する。受信機コントローラは、受信機中に新しいＡＣＭ設定を設定し、また、送信機コントローラ５６に対して、これに応じて送信機のＡＣＭ設定を変更するように要請する。
【００７６】
実施形態によっては、主通信回線は、バックアップ通信回線により保護されている。このような実施形態では、回線の動作モードを修正する工程は、主通信回線からバックアップ通信回線へと切り替える工程を含みうる。この点に関して以下に説明を行う。
【００７７】
図４は、本発明の一実施形態による回線保護を備えた通信システム１１０を概略図示したブロック図である。システム１１０は、保護された送信機１１４を有し、この通信機は、主送信機１１８とバックアップ送信機１２２とを有する。送信機１１８・１２２の構造および機能は、上述の図１の送信機２４のそれと同様のものである。主送信機とバックアップ送信機とは、それぞれ、主送信アンテナ１２６と、バックアップ送信アンテナ１３０を介して、無線信号を伝送する。
【００７８】
主送信機とバックアップ送信機とによりそれぞれ伝送された信号は、通信路１３４・１３８を通って、それぞれ、主受信アンテナ１４２およびバックアップ受信アンテナ１４６により受信される。信号は、保護された受信機１４８に渡される。この受信機は、それぞれ主受信機１５０とバックアップ受信機１５４とを有する。受信機１５０・１５４の構造および機能は、上述の図１の受信機２８のそれと同様のものである。送信機１１８、アンテナ１２６、通信路１３４、アンテナ１４２および受信機１５０は、主回線と称される。主回線は、バックアップ回線により保護されている。バックアップ回線は、送信機１２２、アンテナ１３０、通信路１３８、アンテナ１４６および受信機１５４を有する。
【００７９】
保護された受信機は、主回線とバックアップ回線とのうちの１つからデータを選択し、それを出力データとして提供する、切り替え／選択モジュール１５８を有する。送信機１１４、受信機１４８または任意のこれ以外の適切な場所に存在しうるシステムコントローラ１６０が、システム１１０の動作を、とりわけ制御モジュール１５８の動作を管理し、制御する。
【００８０】
図４の構成では、主回線とバックアップ回線とを介して、同じデータが伝送される。コントローラ１６０は、主回線またはバックアップ回線のいずれのデータを用いるべきかを選択し、それに応じてモジュール１５８を制御する。データがブロックに分割されている場合は、選択は、通常、ブロック毎ベースで行われる。
【００８１】
実施形態によっては、各ＬＤＰＣ符号語は、この目的のためのデータブロックとして定義され、ＬＤＰＣ符号語用に生成された「パリティが満たされた」印は、主回線とバックアップ回線との間の選択基準として用いられる。主受信機およびバックアップ受信機は、上述のように、反復デコーダにより生成されたＬＤＰＣ符号語の「パリティが満たされた」印を監視する。（２つの受信機により同時に復号化される）各ＬＤＰＣ符号語に対して、もし、「パリティが満たされた」印が主受信機から生成されれば、コントローラ１６０は、出力データとして主受信機により提供されたデータの各ブロックを選択するように、モジュール１５８を制御する。もし、「パリティが満たされた」印がバックアップ受信機から生成され、主受信機からは提供されないのであれば、コントローラ１６０は、バックアップ受信機により提供されたデータブロックを選択するように、モジュール１５８を制御する。
【００８２】
図４の実施形態は、概念を明確化するためにのみ選択した、システム構成の例である。これ以外の任意の適切な構成を用いて、上述の数的指標および／または数的指標関数に基づいて、主回線とバックアップ回線との間を切り替えることができる。
【００８３】
例えば、ある代替となる実施形態では、主回線およびバックアップ回線は、異なる受信機、アンテナおよび受信機を有する。名目上、データは、主回線のみを介して伝送され、バックアップ回線は不活性である。主回線の受信機は、上述のように、数的指標および／または数的指標関数を用いて、回線の状態を監視する。主回線の受信機が、この回線状態は容認できないと判断すれば、システムコントローラが、バックアップ回線を活性化する。この時点から、データは、バックアップ回線を介して伝送される。回線が改善されれば、システムコントローラは、主回線に戻るように決定することもできる。あるいは、コントローラが、主回線とバックアップ回線との役割を切り替え、新たに活性化されたバックアップ回線が主回線となることもできる。この逆も可能である。
【００８４】
さらに、あるいは、主回線およびバックアップ回線は、異なる送信機を有し、受信機を共有してもよく、あるいは、異なる受信機を有するが、送信機を共有してもよい。
【００８５】
実施形態によっては、しばしば１：Ｎ保護と称される構成で、２つ以上の主回線が、１つのバックアップ回線により保護されてもよい。このような実施形態では、システムコントローラが、主回線の反復デコーダにより生成された数的指標または数的指標関数を用いて、どの主回線がバックアップ回線により保護されるべきかを決定する。保護されるべき主回線を選択したら、上述した構成などの任意の保護方法や保護構成を用いることができる。
【００８６】
図５は、本発明の一実施形態による通信システムの動作モード制御する方法を概略図示したフローチャートである。この方法は、上述の図１のシステム２０に言及しているが、これ以外のシステム構成、例えば上述の図４の構成などと共に、同様に用いることができる。
【００８７】
この方法は、送信機２４が、受信機２８に伝送されるべき入力データを受け取る工程から始まる（データ入力工程１７０）。送信機は、データを符号化し、変調し、伝送する（伝送工程１７２）。とりわけ、送信機は、ＬＤＰＣ符号を用いてデータを符号化する。上述のように、反復プロセスを用いて復号化されうる任意のこれ以外の符号、例えばターボ符号を用いてもよい。
【００８８】
受信機２８は、送信信号を受信する（受信工程１７４）。受信機のフロントエンドは、受信シンボルを生成し、これは、通常、雑音および歪みを含有する。受信機２８のモジュール６８は、受信シンボルのＬＬＲを演算する（ＬＬＲ演算工程１７６）。反復デコーダ７２は、ＬＬＲを用いてＬＤＰＣ符号化データを復号化する（復号化工程１７８）。デコーダは、復号化されたＬＤＰＣ符号語を出力データとして生成する(あるいは、これらをコセットデコーダ７６へ渡し、これが、符合語と符号化されていないビットに基づいて出力データを生成する)。この方法は、上のデータ入力工程１７０に戻り、送信機２４で、データを受け取り続ける。
【００８９】
受信機２８の受信機コントローラ８４は、上述の工程１７６で生成されたＬＬＲを用いて、回線状態を評価する（回線評価工程１８２）。受信機コントローラは、上述の関数などの任意の適切な数的指標または数的指標関数を用いることができる。実施形態によっては、数的指標関数は、上述の工程１７８においてデコーダ７２により生成された復号化されたＬＤＰＣ符号語を考慮する。
【００９０】
受信機コントローラ８４は、評価された回線状態に基づいて、動作モードの修正が望ましいか否かをチェックする（チェック工程１８４）。モードの修正が望ましい場合、コントローラ８４は、モード修正を開始する（モード修正工程１８６）。そうでない場合、工程１８６は迂回され、方法は、上のデータ入力工程１７０に戻る。
【００９１】
実施形態によっては、２つ以上の動作モードを修正可能であり、例えば、ＡＣＭ設定と送信機電力レベルとを共に修正する。種々の動作モードを、同じ数的指標に基づいて修正することも可能であるし、異なるモードに関して異なる数的指標を用いて修正することも可能である。
【００９２】
上述の実施形態では、評価された回線状態を、通信回線の動作モードを修正するために用いた形態に言及したが、評価された回線状態を別の目的のために用いることも可能である。例えば、評価された回線状態を、外部のユーザまたはアプリケーション、例えば、多重通信回線の状態および性能を追跡するネットワーク管理システムなどに報告することも可能である。さらに、これに加えてまたはこれに代えて、評価された回線状態を用いて、長期に渡って通信回線の性能を監視し、およびこれに関する統計値を集めることも可能である。
【００９３】
上述の実施形態は例として挙げられ、本発明は上述の特定的に示しおよび説明したものに限定されないことは、理解されるであろう。むしろ、本発明の範囲は、上述の説明を読んだ当業者が思いつき、かつ先行技術中には開示されていない、上述の様々な特徴の組み合わせおよび副結合、ならびに、これらの変形および修正をも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の一実施形態による通信システムを概略図示したブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による、受信シンボルを概略図示した信号空間ダイヤグラムである。
【図３】本発明の一実施形態による、反復ＬＤＰＣデコーダの性能をシュミレーションしたグラフである。
【図４】本発明の一実施形態による回線保護を備えた通信システムを概略図示したブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態による通信システムの動作モードを制御する方法を概略図示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００９５】
２０  通信システム、２４  送信機、２８  受信機、３２  通信回線、
３６  ＬＤＰＣエンコーダ、６８  数的指標演算モジュール、７２  反復デコーダ、
８４  受信機コントローラ、１１８  主送信機、１２２  バックアップ送信機
【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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【手続補正書】
【提出日】平成21年6月19日(2009.6.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信回線を介して、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号を用いて符号化されたデータを受信する工程と、
数的指標を生成する反復復号化プロセスを用いて、符号化されたデータを復号化する工程と、
数的指標に応答して通信回線の状態を評価する工程と
を含む通信方法。
【請求項２】
順方向誤り訂正符号は、低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）符号を有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
順方向誤り訂正符号は、ターボ符号を有する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
データを受信する工程は、一連のシンボルを受信する工程を含み、各受信されたシンボルは、データの１つまたは複数のビットを表し、数的指標は、各受信されたシンボル中の１つまたは複数のビットの少なくとも一部分を介して定義された、ビットに関連する数的指標を有する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ビットに関連する数的指標は、１つまたは複数のビットの少なくとも一部分の、尤度比（ＬＲ）および対数尤度比（ＬＬＲ）の少なくとも１つを有する請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
ビットに関連する数的指標を記憶するために用いられるメモリサイズを低減させるために、各受信シンボル中の１つまたは複数のビットの一部分のみを介して、ビットに関連する数的指標が定義される請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
通信回線の状態を評価する工程は、数的指標の統計関数の値を求める工程を含む請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
通信回線の状態を評価する工程は、仮の復調決定を生成するために、ＦＥＣを復号化することなく、データを仮に復調する工程と、仮の復調決定に基づいて、数的指標関数の値を求める工程とを含む請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
数的指標関数は、仮の復調決定に基づいた、雑音のない数的指標の値からの数的指標の差に依存する請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
通信回線の状態を評価する工程は、反復復号化プロセスの行われた反復回数に基づいて状態を評価する工程を含む請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
通信回線の状態を評価する工程は、反復復号化プロセスにより生成された復号化データに基づいて、数的指標関数の値を求める工程を含む請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
数的指標を記憶するために用いられるメモリサイズを低減させるために、数的指標の量子化における分解能を低減させる工程を含む請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
数的指標は、データブロックが成功裡に復号化された際に反復復号化プロセスにより生成された印を有する請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記印は、各一連のデータブロックに応答して生成された一連の印を有し、通信回線の状態を評価する工程は、前記印に応答して通信回線のエラー率を予測する工程を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
通信回線の状態を評価する工程は、前記印に応答して通信回線のロック状態を評価する工程を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
通信回線の状態を評価する工程は、印が生成されず復号化が成功しなかったデータブロックの数を測定する工程を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記印に応答して反復復号化プロセスを中止する工程を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
評価された状態に応答して、通信回線の動作モードを修正する工程を含む請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
動作モードを修正する工程は、データを伝送する送信機の出力電力レベルを修正する工程を含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
通信回線は、適応型符号化/変調（ＡＣＭ）を用い、動作モードを修正する工程は、データを変調するために用いられるＦＥＣの符号レートおよび信号配列のうちの少なくとも１つを修正することにより、通信回線のＡＣＭ設定を修正する工程を含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
通信回線は、主通信回線およびバックアップ通信回線を有し、動作モードを修正する工程は、主通信回線からバックアップ通信回線へと切り替える工程を含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
通信回線を介して、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号を用いて符号化されたデータを受信するように配されているフロントエンドと、
受信したデータに応答して数的指標を演算するように配されている数的指標演算モジュールと、
前記数的指標を用いた反復復号化プロセスを用いて、符号化されたデータを復号化するように配されているデコーダと、
数的指標に応答して通信回線の状態を評価するように配されているコントローラと
を有する通信受信機。
【請求項２３】
順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号を用いてデータを符号化するように、かつ通信路を介してデータを伝送するように配されている送信機と、
データを受信し、受信したデータに応答して数的指標を演算し、数的指標を用いた反復復号化プロセスを用いて符号化データを復号化し、数的指標に応答してシステムの状態を評価する受信機と
を有する通信システム。
【国際調査報告】
2009543420.tif 000011