(57)【要約】  本発明は、少なくとも２つの符号の連結を使用して少なくとも２つの送信機と少なくとも１つの受信機間にディジタル信号を送信する方法であって、−該送信機において、少なくとも２つの第１の符号語を出力する第１の符号化ステップと、−少なくとも２つの異なる送信チャネルを介する該第１の符号語の第１の送信ステップと、−少なくとも１つの中継デバイスにおける、中間符号語として既知の該第１の符号語のうちの少なくとも２つの受信ステップと、−インタリーブされたビットを出力する該中間符号語の該ビットの少なくとも一部をインタリーブするステップと、−該中継器において、該中間符号語を考慮して、少なくとも１つの第２の符号語を出力する該インタリーブされたビットを符号化する第２のステップと、−該中継デバイスを介して該第２の符号語を送信する第２のステップとを備え、該受信器において、該第１の符号語と、該第２の符号語によって形成された冗長性とを考慮して反復復号を可能にすることを特徴とする方法に関する。
2011517199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの送信機と少なくとも１つの受信機間にディジタル信号を送信して、少なくとも２つの符号の連結を実施する方法であって、
−前記送信機において、少なくとも２つの第１の符号語を送出する第１の符号化ステップと、
−前記第１の符号語を送信する第１のステップと、
−少なくとも１つの中継デバイスにおいて、中間符号語と称される前記第１の符号語のうちの少なくとも２つを受信するステップと、
−前記中間符号語の前記ビットの少なくとも一部をインタリーブして、インタリーブされたビットを送出するステップと、
−前記１つまたは複数の中継器において、前記インタリーブされたビットを符号化して、前記中間符号語を考慮する少なくとも１つの第２の符号語を送出する第２のステップと、
−前記１つまたは複数の中継デバイスによって前記１つまたは複数の第２の符号語を送信する第２のステップと、
を備え、
前記１つまたは複数の受信機において、前記第１の符号語と、前記１つまたは複数の第２の符号語によって形成された冗長性とを考慮して反復復号を実行できるようにすることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記インタリーブステップが疑似ランダムインタリーブを実現することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記インタリーブステップが積符号の行／列の行列を実現することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の符号語が行情報ビットおよび行冗長性ビットを含むことができ、前記第２の符号語が列冗長性ビットから冗長性符号語を形成して、前記１つまたは複数の受信機で積符号行列の構築を可能にすることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１および第２の送信ステップが時間分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）技術、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）技術および／または符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）技術を実装する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記中継デバイスのうちの１つにおける前記受信ステップが、前記中継器で受信された前記ビットの各々の値について硬判定を実現して、前記中間符号語を形成することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記中継デバイスのうちの１つにおける前記受信ステップが、前記中継デバイスで受信された前記ビットの各々の値を閾値化して、閾値化データを送出するサブステップと、前記閾値化データのエラーを訂正して前記中間符号語を形成するサブステップとを実行することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記中継デバイスのうちの１つにおける前記受信ステップには、前記中継器で受信された前記ビットの各々のソフト値をソフト復号して、前記中間符号語を形成するステップが続くことを特徴とする、請求項１〜５のうちの１つに記載の方法。
【請求項９】
前記ソフト復号ステップが、前記受信されたソフト値に対する平均二乗誤差を最小化する符号語を検索するステップを実現することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
中継デバイスにおいて、前記第２の符号語の前記ビットのうちの少なくとも１つに信頼性情報を割り当てるステップを備えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記信頼性情報が、前記第２の符号語における少なくとも１つの低信頼性ビットの位置を示す少なくとも１つのシグナリングビットを備えることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の符号化ステップおよび／または前記第２の符号化ステップが、
−畳込み符号と、
−ＢＣＨ符号と、
−ＲＳ符号と、
−ターボ符号と、
−バイナリまたは非バイナリＬＤＰＣ符号と、
−パリティ符号と
を備える群に属する線形符号を実現することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの第１の中継デバイスが、第２の中継デバイスによって送信された少なくとも１つの中間符号語を受信することを特徴とする、請求項１〜１２のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
通信ネットワークからダウンロード可能な、および／またはコンピュータ読み取り可能な担体に記録されている、および／またはプロセッサによって実行可能なコンピュータプログラム製品であって、請求項１〜１２の少なくとも一項に記載の送信方法を実現するプログラム符号命令を備えることを特徴とするコンピュータプログラム製品。
【請求項１５】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法を実施する中継デバイスであって、
−少なくとも２つの送信デバイスおよび／または少なくとも１つの中継デバイスによって送出された少なくとも２つの中間符号語を受信する手段と、
−前記中間符号語の前記ビットの少なくとも一部をインタリーブして、インタリーブされたビットを送出する手段と、
−前記中間符号語を考慮して少なくとも１つの第２の符号語を形成するように前記インタリーブされたビットを符号化する手段と、
−前記１つまたは複数の第２の符号語を送信する手段と
を備えることを特徴とする中継デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つの送信機から少なくとも１つの受信機への符号化されたデータの送信に関する。より具体的には、本発明は、このようなデータの送信の、とりわけ受信機におけるエラー訂正復号性能の品質を改良することに関する。
【０００２】
本発明は、例えばリアルタイム用途について、無線またはモバイルネットワークを介するデータの送信に特に適用可能であるが、これに限られない。
【背景技術】
【０００３】
これらの無線またはモバイルネットワークは、容量、信頼性および消費などに関して相当の利得を求めている。有線ネットワークとは異なり、無線ネットワークやモバイルネットワークの送信チャネルは困難であるとされており、送信に関する信頼性は比較的凡庸ななものとなっている。近年、符号化および変調の分野、とりわけ消費および容量に関して主要な進歩がみられた。実際、複数の送信機／受信機が（時間、周波数および空間の）同一のリソースを共有している無線ネットワークにおいて、送信電力は最大限削減されるべきである。
【０００４】
通信を信頼性のあるものとするために、一般的に使用されている技術は、受信機がエラーの存在を検出した場合に情報が再送信されるＡＲＱ（自動再送要求）技術である。この技術はエラー検出機構およびシグナリング専用チャネルを必要とする。この技術の主要な欠点は、送信時間が増大することと、それにより、リアルタイム用途（例えば電話通信）とほとんど互換性がないことである。さらに、センサネットワークなどの新たな用途や、モバイルユニットへのテレビ信号の放送にも、これらの手段と両立不可能な複雑さおよび／または消費の制約が課される。
【０００５】
第２の最新のアプローチは、送信効率を改良するために中継器に依拠している。中継器は、ストリームを「復号および転送する」か、受信信号を「増幅および転送する」かのいずれかが可能である。
【０００６】
最終的に、この中継技術を、「ネットワーク符号化」として既知の技術と組み合わせることが提案されている。このアプローチは、例えばS. YangおよびR. Koetterによる「Network Coding over a Noisy Relay: a Belief Propagation Approach」、in Proc. IEEE ISIT ‘07, Nice, France, June 2007において説明されている。中継器は、２つのソースによってそれぞれ送信された２つの受信符号語を復号し、次いでこの２つの符号語のビット単位の合計についての２を法とした剰余の対数尤度比（ＬＬＲ）を計算および送信する。従って、受信機は利用可能な３つの観測対象、つまり２つのソースおよびＬＬＲを有する。この手段は複数の欠陥を有している、つまり、中継器のエラーにかなり影響されやすく、とりわけＬＬＲのアナログ値は、ソースによって送信されたストリームのビットごとに中継器と受信機間で極めて正確に（少なくとも４ビット）送信されなければならず、このことはネットワークの容量に対する損害となる。類似のアプローチが、S. Zhang, Y. Zhu, S.-C. LiewおよびK. Ben Letaiefによる「Joint Design of Netwrok Coding and Channel Decoding for Wireless Networks」in Proc. IEEE WCNC ‘07, pp. 779-784, 11-15 March 2007によって提案されている。しかしながら、著者らは、受信機における復号に触れることなく中継器における複雑さの削減を研究してきた。
【０００７】
これらの様々な場合において、復号は困難であり、受信機での処理に対する簡単かつ効率的な手段はない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、少なくとも２つの符号の連結を実現する、少なくとも２つの送信機と少なくとも１つの受信機間でディジタル信号を送信する方法であって、
−該送信機において、少なくとも２つの第１の符号語を送出する第１の符号化ステップと、
−該第１の符号語を送信する第１のステップと、
−少なくとも１つの中継デバイスにおいて、中間符号語と称される該第１の符号語のうちの少なくとも２つを受信するステップと、
−該中間符号語の該ビットのうちの少なくとも一部をインタリーブして、インタリーブされたビットを送出するステップと、
−該１つまたは複数の中継器において該インタリーブされたビットを符号化し、該中間符号語を考慮する少なくとも１つの第２の符号語を送出する第２のステップと、
−該１つまたは複数の中継デバイスによって該１つまたは複数の第２の符号語を送信する第２のステップとを備える方法であって、
該１つまたは複数の受信機において、該第１の符号語と、次いで該１つまたは複数の第２の符号語によって形成された冗長性とを考慮する反復復号を実行可能にする方法を提案する。
【０００９】
該第１の送信ステップは、ダイバーシティを増大させるように、少なくとも２つの異なる送信チャネルを介して実現可能である。これらのチャネルは、例えば送信機が異なるということ、該少なくとも２つの送信機の少なくとも一方が複数の送信アンテナを実装すること、中継器が複数の受信アンテナを実装すること、もしくは該少なくとも２つの送信機および／または該中継器が、時間の経過中に送信チャネルの変動を取得する手段（例えば可変遅延を適用する手段）を備えることによって異なることもある。
【００１０】
従って、本発明は、１つまたは複数の中継デバイスにおけるインタリーブおよび符号化の導入にとりわけ依拠しており、すべての分散送信機がターボ符号の符号化利得を享受できる。該符号化はとりわけ、該中継器によって受信された該中間符号語のうちの少なくとも２つのビット単位の組み合わせとすることができる。実際、本発明のアプローチは、該送信機の該ターボ符号化の実装を必要とすることなく、該中継器で生成される冗長性に依拠する反復復号を受信機で実現することができる。
【００１１】
このアプローチはまた、各送信機において実現され、かつリアルタイム用途と両立しない従来のターボ符号化動作と比較して符号化遅延を削減する一方で、これらの送信機の処理および複雑さを簡略化することができる。
【００１２】
言い換えると、本発明は、エラー訂正符号またはターボ符号化のネットワーク分散を提案する新規のアプローチに依拠している。
【００１３】
実現に関する多数の代替実施形態が、インタリーブのタイプ、符号化のタイプ、（カスケード接続可能な）送信機および中継器の数、および符号の連結（並列、直列など）に応じて想定可能である。
【００１４】
第１の実施形態によると、該インタリーブステップは疑似ランダムインタリーブを実施する。
【００１５】
第２の実施形態において、このインタリーブステップは積符号の行／列の行列を実現する。
【００１６】
この場合、該第１の符号語は行情報ビットおよび行冗長性ビットを含んでもよく、また該第２の符号語は列冗長性ビットから冗長性符号語を形成し、該１つまたは複数の受信機における積符号行列の構築を可能にする。
【００１７】
従って、例えば、ブロック符号のＣｈａｓｅ−Ｐｙｎｄｉａｈアルゴリズムや、検討された符号の他の適合的復号方法を使用して反復的に復号可能な積符号を受信機において有する。
【００１８】
該第１および第２の送信ステップは、時間分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）技術、または周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）技術および／または符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）技術、もしくは受信機において異なる寄与を分離するために使用される他の多重アクセス技術を実装可能である。
【００１９】
第１のアプローチにおいて、該中継器における該受信ステップは、該中継器で受信された該ビットの各々の値に関する硬判定を実施して、該中間符号語を形成する。
【００２０】
このアプローチは簡単かつ高速に実装できる。
【００２１】
第２のアプローチによると、該中継デバイスのうちの１つにおける該受信ステップは、該中継デバイスで受信された該ビットの各々の値を閾値化して閾値化データを送出するサブステップと、該閾値化データのエラーを訂正して該中間符号語を形成するサブステップとを実装する。
【００２２】
第３のアプローチによると、該中継デバイスのうちの１つにおける該受信ステップには、該中間符号語を形成するために、該中継器で受信された該ビットの各々のソフト値についてソフト復号するステップが続く。
【００２３】
この場合、該ソフト復号ステップは特に、該受信された該ソフト値に対する平均二乗誤差を最小化する符号語を検索するステップを実現する。
【００２４】
このことは、該中継器におけるエラー数を削減するため、該第１のアプローチよりも高い効率をもたらす。
【００２５】
本発明の少なくとも１つの実施形態において、該方法はまた、該中継器において、該第２の符号語の該ビットの少なくとも１つに信頼性情報を割り当てるステップを備える。
【００２６】
従って、重み付け動作を導入することによって復号の品質をさらに改良することが可能である。
【００２７】
該信頼性情報は特に、該第２の符号語における少なくとも１つの低信頼性ビットの位置を示す少なくとも１つのシグナリングビットを備える。
【００２８】
上記のように、本発明は多数のタイプの符号によって実現可能である。該第１の符号化ステップおよび／または該第２の符号化ステップは、例えば、
−畳込み符号と、
−ＢＣＨ符号と、
−ＲＳ符号と、
−ターボ符号と、
−バイナリまたは非バイナリＬＤＰＣ符号と、
−パリティ符号と
を備える群に属する線形符号を実現可能である。
【００２９】
少なくとも１つの具体的な実施形態において、少なくとも１つの第１の中継デバイスは、第２の中継デバイスによって送信された少なくとも１つの中間符号語を受信する。
【００３０】
言い換えると、中継デバイスをカスケード接続することができる。より一般的には、該復号の品質を改良するように該送信機と該中継器を組み合わせるために、場合によっては時間および／または空間において可変的な多数の配置を想定可能である。
【００３１】
本発明はまた、上記送信方法を実現するためのプログラム符号命令を備える、通信ネットワークからダウンロード可能な、および／またはコンピュータ読み取り可能な担体に記憶されている、および／またはプロセッサによって実行可能なコンピュータプログラム製品に関する。
【００３２】
本発明はまた、本方法を実現するための中継デバイスに関する。このような方法は特に、
−少なくとも２つの送信デバイスおよび／または少なくとも１つの中継デバイスによって送出される少なくとも２つの中間符号語を受信する手段と、
−該中間符号語の該ビットの少なくとも一部をインタリーブし、インタリーブされたビットを送出する手段と、
−該中間符号語を考慮する少なくとも１つの第２の符号語を形成するように、該インタリーブされたビットを符号化する手段と、
−該１つまたは複数の第２の符号語を送信する手段と
を備える。
【００３３】
本発明の実施形態の他の特徴および利点は、例示的かつ非制限的例として、添付の図面を参照して付与された具体的な実施形態に関する以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の方法を実現する送信システムの第１の例である。
【図２】図２は、図１のシステムで実現される送信方法の簡略化フローチャートである。
【図３】図３は、具体的な実施形態において本発明によって取得される積符号を図示している。
【図４】図４は、本発明にしたがった中継デバイスにある主要リソースを説明している。
【図５】図５は、４つの送信機、１つの中継器および１つの受信機を含む本発明に従ったシステムの第２の例を示している。
【図６Ａ】図６Ａは、図５のシステムで得られた性能を図示している。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図５のシステムで得られた性能を図示している。
【図６Ｃ】図６Ｃは、図５のシステムで得られた性能を図示している。
【図６Ｄ】図６Ｄは、図５のシステムで得られた性能を図示している。
【図７】図７は、３つの送信機、２つの中継器および１つの受信機を含む本発明にしたがったシステムの第３の例を示している。
【図８】図８は、異なるタイプの符号化によって、図７のシステムで得られた信号対雑音比に対するエラーレートを示している。
【図９】図９は、アドホックネットワークにおける本発明にしたがったシステムの第４の例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
６．１  一般的ポイント
本発明は、従って、受信機における簡単かつ効率的な復号を可能にしつつ送信品質を改良するために中継デバイス（または中継器）を使用する新規のアプローチを提案している。
【００３６】
このために、１つまたは複数の中継器は、送信機（または少なくともこの一部）によって生成された符号語（または少なくともこの一部）を受信し、受信された符号語の関数として少なくとも１つの追加符号語を生成する。これらの符号語は、アプローチ自体が既知の反復復号に従い、全体として、送信機および１つまたは複数の中継器から、全受信符号語を処理する１つの受信機（または複数の受信機）に送信される。
【００３７】
異なる実施形態によると、１つ以上の送信アンテナを備える１つ以上の送信機のみの場合もある。多くの場合、１つまたは複数の中継器（および１つまたは複数の受信機）が、異なる送信チャネルで送信された符号語を受信可能である。
【００３８】
各中継デバイスは、従って、復号を改良する冗長性符号語を付与する。これらの冗長性符号語は、受信符号語へのインタリーブおよびインタリーブされたビットの符号化を適用することによって形成される。本発明の興味深いアプローチでは、インタリーブは、受信された符号語を行列の行に配置して、この行列の列を符号化することによって得られる。列冗長性ビットは次いで、従来の積符号のように受信機で復号されることになる追加符号語を形成することができる。
【００３９】
このアプローチによると、受信機側から見て、一連の符号連結が実行される。冗長性ビットに対応する列を処理せずに並列連結を実行可能である。
【００４０】
不特定のインタリーブ、例えば疑似ランダムインタリーブ、および場合によっては時間可変的なインタリーブ（シグナリングは、実行されたインタリーブについて受信機に通知するように設計されるべきである）を適用することも可能である。
【００４１】
受信ビットは、閾値化によって（インタリーブの前または後に）、もしくはハードまたはソフトモードで、新たな符号化を施される前に復号される。ソフト復号は、例えば、受信値に対する平均二乗誤差を最小化する符号語の検索を実行可能である。この場合、信頼性や確実性に関する情報を符号化データと関連付けることが可能である。とりわけ、これは、第２の符号語のうちの１つにおける少なくとも１つの低信頼性ビットの位置を示すシグナリングビットであってもよい。
【００４２】
線形符号であれば、多数のタイプの符号が送信機および中継器で使用可能である。これらの符号は特に、
−畳込み符号と、
−ＢＣＨ符号と、
−ＲＳ符号と、
−ターボ符号と、
−バイナリまたは非バイナリＬＤＰＣ符号と、
−パリティ符号と
とすることができる。
【００４３】
これらの送信機および中継器において同一の符号を使用することも、異なる符号を使用することも可能である。
【００４４】
多重アクセス方法は、受信機が異なる符号語を別個に受信できるようにするために使用される。以下、時間分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）技術の実現について検討する。しかしながら、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）技術や符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）技術、および場合によってはこれらの組み合わせも可能である。
【００４５】
６．２  第１の実施形態
６．２．１  原理
２つの送信機Ｔ１、Ｔ２、１つの中継器Ｒ、および１つの受信機ＢＳ（実装例では基地局）を実装する、図１に示されている単純な送信システムの場合、中継器はＣ１およびＣ２を受信し、シーケンスＣ’３を送出する。
【００４６】
従って、基地局は反復復号方法に従って復号可能な、使用可能な３つの符号語、つまりシーケンスＣ１、Ｃ２およびＣ’３を有している。
【００４７】
実現されている方法は簡略した形態で図２に示されている。
【００４８】
各送信機は１つの符号語Ｃ１、Ｃ２を送信する（２１、２２）。実施形態に応じて、送信機に複数の符号語を同時に、場合によっては異なるビットレートおよび／または時間可変的に送信させることは当然可能である。再び、この場合、適合されたシグナリングが好ましくは実装される。
【００４９】
中継器はこれらの符号語を受信し（２３）、観測結果のビット単位の閾値化を適用してＣ’１およびＣ’２を付与する。Ｃ’１およびＣ’２は、場合によってはエラーゆえに、必ずしも初期符号語ではない点に注目すべきである。
【００５０】
これらの中間符号語はインタリーブされて（２４）、インタリーブされたデータは符号化されて（２５）Ｃ’３を付与する。上記のように、インタリーブ２４は特に、行列の行への書き込み動作からなり、符号化２５は行列の列に適用されなければならない。
【００５１】
ｎ１個の列およびｎ２個の行の一般的形態で図３に示されているような積符号を取得する。積符号は、各々が送信機から受信された符号語に対応し、かつｋ１個の情報ビットおよびｎ１−ｋ１個の冗長性またはパリティ行ビットを備えるｋ２個の行を有する。
【００５２】
ｎ２−ｋ２個の残りの行は、中継器で構築され、かつ列パリティビットに対応する冗長性符号語である。
【００５３】
積符号を構築する本実施形態では、符号化２５は、Ｃ’３を形成するためのＣ’１およびＣ’２のビット単位の合計についての２を法とする剰余に対応可能な点に注目すべきである。
【００５４】
中継器は次いでバイナリシーケンスＣ’３を基地局ＢＳに送信する（２６）。
【００５５】
このような中継器の一実施形態の構造は図４に示されている。この構造は、送信機によって送信された符号語を受信する手段４１と、これらの符号語を復号して復号ビットを回復する手段４２とを備える。復号手段は、閾値化による硬判定手段４２１と、場合によっては硬判定の信頼値を関連付ける軟判定手段４２２とを備える。 
【００５６】
中間アプローチは、上記中間符号語を形成するための、中継器における閾値化データに対するエラー訂正（ハード復号）からなってもよい。中継器における符号化が物理層上で実行されると、軟判定はないが、閾値化に対する性能はハード復号動作によって改良可能である。
【００５７】
復号ビットは、次いで、例えば行列の行ごとにインタリーブされ４３、列ごとに読み出される。１つ以上の冗長性符号語が、１つ以上のパリティビットを各列と関連付ける符号化手段４４によって判断される。
【００５８】
このように形成された冗長性符号語は次いで受信機に送信される（４５）。
【００５９】
この基地局ＢＳは従ってＣ１、Ｃ２およびＣ’３の観測結果を受信する。基地局は、Ｃ１、Ｃ２およびＣ’３の観測結果からＣ１、Ｃ２を復号しなければならない。
【００６０】
Ｃ１、Ｃ２およびＣ’３は、詳細に後述されるように、ターボ復号によって復号可能な（２７）積符号を形成することが分かる。
【００６１】
６．２．２  ターボ復号
C. BerrouおよびA. Glavieuxによって、特に「Near Shannon limit error-correcting coding and decoding: Turbo-codes (1)」、IEEE Int. Conf. on Comm. ICC'93, pp. 1064-1071, vol2/3, May 1993に示されているターボ符号は、不均一インタリーブによって並列に連結された２つの再帰的システマティック畳込み符号の実現に依拠している。復号は、例えば、外部情報を使用するソフト入力ソフト出力（ＳＩＳＯ）の反復復号である。
【００６２】
R. Pyndiahは、ターボ符号は符号をブロックするように適合可能であることを示した。このアプローチは、均一行／列インタリーブによって２つのブロック符号を直列に連結することである。この技術は積符号として知られている（P. Elias、「Error-free coding」、IRE Trans. on Inf. Theory, pp. 29-37, vol. IT-4, September 1954を参照）。復号はまた、「Near optimum decoding of product codes: block turbo-codes」（IEEE, Trans. on Communications, vol.46, n°8, August 1998）に記載されている、例えばＣｈａｓｅ−Ｐｙｎｄｉａｈアルゴリズムを使用するソフト入力ソフト出力（ＳＩＳＯ）の反復復号を実現可能である。
【００６３】
積符号の実現は、図３に示されているように、ｎ１個の行およびｎ２個の列の行列の形態をとることができる点が想起可能である。積符号は、
−パラメータ行符号（ｎ１、ｋ１、δ１）を使用して、ｋ２個の第１の行の情報ビットを符号化することと、
−パラメータ列符号（ｎ２、ｋ２、δ２）を使用して、ｎ１個の列を符号化することと
によって取得される。
【００６４】
ｎ２個の行およびｎ１個の列はそれぞれ、符号Ｃ１、Ｃ２の符号語を形成する。対応する積符号のパラメータは（Ｎ＝ｎ１＊ｎ２、Ｋ＝ｋ１＊ｋ２、Δ＝δ１＊δ２）である。このような符号は最小距離を有しており、これは非常に大きい。これらの符号はすべて、（上記の記事「Near optimum decoding of product codes: block turbo-codes」に提案されているような）ＢＣＨ符号などのシステマティック線形ブロック符号、より具体的には、畳込み符号、ゴレイ符号、パリティ符号などの線形符号の組み合わせであってもよい。
【００６５】
行および列は、Ｃｈａｓｅ−Ｐｙｎｄｉａｈアルゴリズムによって連続的に復号される。
【００６６】
図１の実施形態の場合、２つの端末Ｔ１およびＴ２は同一符号（ｎ、ｋ、δ）を使用しているものと思われ、符号語はＡＷＧＮ（加法的白色ガウス雑音）チャネルのＢＳＰＫ（バイナリ位相シフトキーイング）変調によって送信されるものと思われる。
【００６７】
端末Ｔ１は符号語Ｃ１を送信し、端末Ｔ２は符号語Ｃ２を送信する。中継器Ｒは対応する信号を受信し、推定Ｃ’１およびＣ’２を送出する。この推定は、例えば、硬判定の場合、復調器の出力における対数尤度比（ＬＬＲ）に対する閾値化によって取得される。各符号語のＬＬＲ値のエラー訂正ソフト復号を実行することも可能である。
【００６８】
中継器Ｒは次いで、Ｃ’１およびＣ’２のビット単位の組み合わせをなし、請求項において理解されるような受信機の機能を満たす基地局ＢＳに送信される符号語Ｃ’３を付与する。
【００６９】
以下のように記述することができる。
【数１】
2011517199.tif 000003
ここでＥ１およびＥ２は、Ｃ１およびＣ２の推定時に中継器に導入されるエラーである。
【００７０】
Ｃ’３は以下のように記述可能である。
【数２】
2011517199.tif 000004
ここでＣ３は、Ｃ１およびＣ２の線形組み合わせによって取得された符号語であり、Ｅは、Ｅ１およびＥ２の線形組み合わせに対応するエラーである。
【００７１】
基地局ＢＳは次いで、Ｃ１、Ｃ２およびＣ’３にそれぞれ対応する３つの信号を受信する。この基地局では、本発明に従い、これらの信号は積符号として復号されることになる。シーケンスＣ１、Ｃ２およびＣ’３は次いで、３＊ｎ行列に配置されて、これらのシーケンスの３つの行をそれぞれ形成する。
【数３】
2011517199.tif 000005
【００７２】
この行列は、エラーＥがヌルの場合、つまり中継器によってエラーが導入されなかった場合は、積符号である。
【００７３】
エラーＥが非ヌルの場合、上記少なくとも２つの送信機の一方はエラーのある符号語を送信することになる。受信された行列は、中継器に導入されたエラーが追加される可能性がある、（中継器へ、および／または中継器から基地局への、上記少なくとも２つの送信機の一方の）送信によって導入されたエラーを備える積符号符号語とみなされることもある。
【００７４】
後者の場合、中継器からのビットの信頼性は高くなく（信頼性の高い偽ビット）、このことはデコーダの性能を損なう。ブロックターボ符号は、（並列連結によるＲＳＣ畳込み符号などの）先行スキームよりはかなり堅固であるため、この状況では主要な利点を有する。実際、ＲＳＣ符号は、ブロック符号とは異なり、入力における分離エラーごとに長いエラーシーケンスを生成する。さらに、並列連結によって、冗長性ビットは、積符号とは異なり、外部情報から利益を享受することはない。反復復号時に、中継器で生成されたエラーは訂正可能であるため、劣化の誘導を制限することができる。
【００７５】
この行列の行はブロック符号（ｎ、ｋ、δ）の符号語であり、列はパリティ符号（３、２、２）の符号語である。この積符号は。従って、Ｃｈａｓｅ−Ｐｙｎｄｉａｈアルゴリズムや他の適切な方法に従い、反復して復号可能である。
【００７６】
本発明にしたがった本アプローチは、分散チャネル符号化による無線ネットワークにおいては、ターボ符号と類似の性能をもたらす点に注目する。
【００７７】
６．３  第２の実施形態
図５は、４つの送信機、１つの中継器および１つの受信機による本発明の実現の一例を示している。図６Ａ〜６Ｄは、この種のシステムについて得られたシミュレーション結果を示している。
【００７８】
従って、４つの端末Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３およびＴ４が、中継器Ｒを使用して基地局ＢＳ（請求項で理解されるような受信機）に送信中の場合について検討する。端末はＢＣＨ符号（６４、５１、６）の符号語を送信し、中継器Ｒは４つの受信符号語Ｃ１〜Ｃ４の線形組み合わせを作成し、上記と同じ方法で第５の符号語Ｃ’５を送信する。
【００７９】
基地局は、最小距離１２を有する、対応する積符号（ＢＣＨ（６４、５１、６）＊パリティ（５、４、２））の反復復号を実行する。
【００８０】
信号対雑音比ＳＮＲｉは、単一のサイドバンド雑音の電力スペクトルによって分割された受信ビット（データビットまたはパリティビット）ごとのエネルギーとして定義される。ＳＮＲ１は端末と基地局間のリンクに対応し、ＳＮＲ２は端末と中継器間のリンクに対応し、ＳＮＲ３は中継器と基地局間のリンクに対応する。図６Ａのシミュレーションについて、以下のことが確定されている。
ＳＮＲ２＝ＳＮＲ１＋３ｄＢ
ＳＮＲ３＝ＳＮＲ１
中継器は端末と基地局間に配置されるため、上記は妥当である。
【００８１】
図６Ａは、ＳＮＲ１に対するＢＥＲ（ビットエラーレート−インデックスＢ）とＦＥＲ（フレームエラーレート−インデックスＦ）を示している。３つの状況はそれぞれ以下に対応するものとして示されている。
−基地局が、端末によって送信された４つのＢＣＨ符号語のみを処理する中継器なしの復号：曲線６１Ｂ、６１Ｆ。
−中継器におけるＬＬＲ値による硬判定復号：曲線６２Ｂ、６２Ｆ。
−中継器におけるＬＬＲ値への軟判定復号：曲線６３Ｂ、６３Ｆ。
【００８２】
当然、最良の結果は、この最後に記されたアプローチによって得られる。ブロックターボ復号タイプの復号６４Ｂ、６４Ｆと類似の性能は、ＢＣＨ積符号（６４、５１、６）＊パリティ（５、４、２）によって取得され、この場合各端末は積符号を実現し、リアルタイム用途と両立しない実質的な符号化遅延を導入することになる。
【００８３】
従って、本発明は、端末におけるこのようなターボ符号の実現を必要とせずに、ターボ符号によって取得されるのと類似の効率的な復号を取得可能である。
【００８４】
硬判定のみを使用することによって中継器における処理を簡略化することがさらに可能である。性能の損失は、ビットエラーレートＢＥＲ１０−５に対して０．５ｄＢ程度と小さい。
【００８５】
図６Ｂは、端末および中継器によって使用されている符号がＢＣＨ（６４、５１、６）符号である場合の性能特徴を示しており、この場合以下の通りである。
ＳＮＲ２＝ＳＮＲ１＋６ｄＢ
ＳＮＲ３＝ＳＮＲ１
【００８６】
曲線はそれぞれ以下を表している。
−中継器なしの復号：６５Ｂ、６５Ｆ。
−硬判定の中継器：６６Ｂ、６６Ｆ。
−軟判定の中継器：６７Ｂ、６７Ｆ。
−比較用のターボ復号：６８Ｂ、６８Ｆ。
【００８７】
ビットエラーレートＢＥＲ１０−５に対して４ｄＢより高い利得が取得されることと、中継器におけるハード復号とソフト復号の差は、０．２ｄＢの範囲と低いことが注目される。これは、中継器が極めて少数のエラーしか導入しないことに起因する。
【００８８】
図６Ｃは、硬判定の場合のＳＮＲ２およびＳＮＲ３の異なる値に従った、ＳＮＲ１に対するエラーレートを示している。中継器によって導入されたエラーはより小さいため、ＳＮＲ２の増加は受信機の性能を高める点に注目する。すべての送信機は、本発明による信号対雑音比ＳＮＲ３の利点を享受する。
【００８９】
曲線はそれぞれ以下を表している。
−  ６９Ｂ、６９Ｆ：ＳＮＲ２＝ＳＮＲ１＋６ｄＢ、ＳＮＲ３＝ＳＮＲ１
−  ６１０Ｂ、６１０Ｆ：ＳＮＲ２＝ＳＮＲ１＋６ｄＢ、ＳＮＲ３＝ＳＮＲ１＋３ｄＢ
−  ６１１Ｂ、６１１Ｆ：ＳＮＲ２＝ＳＮＲ１＋８ｄＢ、ＳＮＲ３＝ＳＮＲ１
−  ６１２Ｂ、６１２Ｆ：ＳＮＲ２＝ＳＮＲ１＋８ｄＢ、ＳＮＲ３＝ＳＮＲ１＋３ｄＢ
【００９０】
従って、基地局が、基地局におけるエラーレートをコントロールするように中継器の電力を適合可能である点が理解される。 
【００９１】
図６Ｄは、中継器の軟判定の場合に利得変動が類似していることを示している。しかしながら、基地局の性能は、ＳＮＲ２が６ｄＢより高くなると中継器にエラーはないため、ＳＮＲ２に左右されないものと思われる。
【００９２】
曲線はそれぞれ以下を表している。
−  ６１３Ｂ、６１３Ｆ：ＳＮＲ２＝ＳＮＲ１＋６ｄＢ、ＳＮＲ３＝ＳＮＲ１
−  ６１４Ｂ、６１４Ｆ：ＳＮＲ２＝ＳＮＲ１＋６ｄＢ、ＳＮＲ３＝ＳＮＲ１＋３ｄＢ
−  ６１５Ｂ、６１５Ｆ：ＳＮＲ２＝ＳＮＲ１＋８ｄＢ、ＳＮＲ３＝ＳＮＲ１
−  ６１６Ｂ、６１６Ｆ：ＳＮＲ２＝ＳＮＲ１＋８ｄＢ、ＳＮＲ３＝ＳＮＲ１＋３ｄＢ
【００９３】
６．４  分散エラー訂正符号化 
上記アプローチは当然、分散エラー訂正符号化またはターボネットワーク符号化と称されるものを形成するために一般化可能である。
【００９４】
各端末、つまり、より具体的には各送信機は、ＴＤＭＡ分散の場合、各時間スロットで、例えばＢＣＨ（ｎ、ｋ、δ）タイプの符号語を送信可能である。
【００９５】
異なる端末によって送信される符号語数のように、端末数は場合によっては時間によって変動する可能性があり、これは端末によって異なってもよい。ｎ個の時間スロットによって形成された所与のフレームでは、端末はｋ個のスロットを使用することによって、ｋ個の符号語を送信する。
【００９６】
中継器Ｒはこれらｋ個の符号語を受信および推定し、この推定をｋ＊ｎ行列で配置する。次いで、この行列の列を第２のＢＣＨ（ｎ、ｋ、δ）符号で符号化して、このように形成されたｎ−ｋ個の冗長性符号語を送信する。
【００９７】
基地局、つまりより具体的には、受信機は、信号対雑音比ＳＮＲ１のｋ個の符号語と、信号対雑音比ＳＮＲ３のｎ−ｋ個の冗長性符号語を受信する。
【００９８】
６．５  複数の中継器の実装例
本発明は、図７に示されているように複数の中継器が実装される場合にも当然適用可能である。本実施形態は、基地局（受信機）に送信する３つの端末Ｔ１、Ｔ２およびＴ３と２つの中継器Ｒ１およびＲ２を提供する。
【００９９】
各端末は符号語Ｃｉ（ｉ＝１〜３）を送信する。中継器Ｒ１はＣ１およびＣ２を受信し、中継器Ｒ２はＣ２およびＣ３を受信する。中継器はそれぞれ、硬判定を実施し、Ｃ’４およびＣ’５を送出する。
【０１００】
基地局ＢＳは、従って、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ’４およびＣ’５を受信し、パリティ式によって定義されている行およびブロック符号（５、３）に従い、符号語ＢＣＨ（ｎ、ｋ、δ）によって形成された積符号の反復復号を実行する。
【数４】
2011517199.tif 000006
【０１０１】
この符号は最小距離２を有し、また８個の符号語によって構成される。ソフト入力およびソフト出力復号は、従って、実装するのが非常に容易である。図８は、ＳＮＲ３＝ＳＮＲ１で端末ＢＣＨ（３２、２１、６）によって送信された符号語の場合の信号対雑音比ＳＮＲ２の関数としてのエラーレートを示している。
【０１０２】
曲線はそれぞれ以下を表している。
−  中継器なしの復号：８１Ｂ、８１Ｆ。
−  ＳＮＲ２＝ＳＮＲ１＋３ｄｂおよびＳＮＲ３＝ＳＮＲ１の本発明にしたがった復号：８２Ｂ、８２Ｆ。
−  ＳＮＲ２＝ＳＮＲ１＋６ｄＢおよびＳＮＲ３＝ＳＮＲ１の本発明にしたがった復号：８３Ｂ、８３Ｆ。
−  比較用のターボ復号：８４Ｂ、８４Ｆ。
【０１０３】
ＳＮＲ２＝ＳＮＲ１＋６ｄＢの場合、性能はターボ符号化と同様である。
【０１０４】
６．６  「アドホック」ローカルネットワーク
本発明はまた、例えば図９に示されているようなアドホックローカルネットワークで実現可能である。このようなネットワークは例えば、効率を改善し、かつ送信遅延を制限することを求められる緊急ネットワークとすることができる。
【０１０５】
端末Ｔ１〜Ｔ４およびＴ／Ｒは区切られた区域に分散される。端末Ｔ／Ｒのうちの１つは中継器として選択される（これは専用中継器であってもよい）。各端末Ｔ１〜Ｔ４は符号語Ｃ１〜Ｃ４を送信し、中継器Ｔ／Ｒはこれを復号および処理して符号語Ｃ’５を送信する。このＣ’５は、４つの符号語Ｃ１〜Ｃ４の線形組み合わせである。各端末は、自身が送信した以外のすべての符号語を復調し、５つの符号語によって形成された行列のターボ復号を実行する。
【０１０６】
６．７  ２つの閾値の使用
中継器において１つの閾値のみを使用する代わりに、２つの閾値＋Ｓおよび−Ｓを中継器で使用することが可能である。この場合、ＬＬＲの値がＳの絶対値未満の場合には無視することによって、この処理は改良可能である。ＬＬＲの値がＳの絶対値より大きい場合、硬判定が用いられる。
【０１０７】
第１のアプローチによると、中継器は、重要ではない符号語のビットを識別する情報を、シグナリングチャネルを介して送信するように設計可能である。パリティ式に関与するビットがＳ未満の信頼性と関連付けられている場合、このパリティビットは信頼性なしと明言される。 
【０１０８】
第２のアプローチによると、中継器は３つの状態｛−１、０、１｝によってデータを送信する。この最後に記されたアプローチは、さらなる帯域幅や特殊シグナリングを必要とせず、また情報ビットごとの平均エネルギーを削減するという利点を有している。対照的に、これら３つのセットを考慮するために、送信機および受信機では適合が最小であるという想定を伴う。 
【０１０９】
６．８  一般化および変形例
本発明は従来技術との主要な違いを表している。中継器における符号化動作の導入によって、ターボ符号の符号化利得の利点をすべての分散送信機に提供することができる。これは多数の可能性を示している。
−異なるタイプの符号を、線形（畳込み、ＢＣＨ、ＲＳ、ターボ符号、ＬＤＰＣなど）の場合、送信機で使用することができる。
−中継器において、列を符号化するために使用されるパリティ符号は任意の線形符号（畳込み、ＢＣＨ、ＲＳ、ターボ符号、ＬＤＰＣなど）と置換可能である。
−中継器において、３つのオプションが想定されている：受信時のエラー訂正ありまたはなしの符号化、もしくは、信頼性の低いパリティビットの位置を示すシグナリングビットの送信によって中継器レベルでの訂正なしの符号化。
−複数の符号化層が想定可能である。
【０１１０】
上記実施形態は行／列のインタリーブに依拠しているが、（例えば、ターボ符号化に使用されるタイプの）他のタイプのインタリーブが端末で使用可能である。
【０１１１】
中継器は冗長性情報の全部または一部（および、例えば情報ビットの列と関連付けられた冗長性のみ）を送信可能である。
【０１１２】
本発明は、もちろん、３次元以上の積符号に拡張することができる。
【図１】
2011517199.tif 000007
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2011517199.tif 000018
【国際調査報告】
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2011517199.tif 000020
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