(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報ビットを符号化率に基づいて畳み込み符号化することにより、第１のビット列を生成する符号化部と、
前記第１のビット列からあらかじめ定められた第１のビット数ごとに１つ以上のビットを消去することで、第２のビット列を生成するビット消去部と、
前記第２のビット列を用いて変調することによりシンボルを生成する変調部と、
を備える送信装置と、
前記シンボルが取り得る複数のビット列の信頼度である複数の第１の信頼度を算出する復調部と、
前記第１のビット数のビットで構成されるビット列である複数の拡張ビット列を生成し、前記複数の拡張ビット列の信頼度に、複製した複数の第１の信頼度をそれぞれ割り当てることで、前記複数の拡張ビット列の信頼度である複数の第２の信頼度を生成する尤度拡張部と、
前記符号化率と前記複数の拡張ビット列とを用いてトレリス線図を作成し、前記複数の第２の信頼度を前記トレリス線図の複数のブランチにそれぞれ割り当てることで復号する復号部と、
を備える受信装置と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記ブランチのビット数は、
前記符号化率の逆数と前記第１のビット数との公倍数であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記ブランチのビット数は、
前記符号化率の逆数と前記第１のビット数との最小公倍数であることを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記シンボルのビット数は、
前記第１のビット数の倍数であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記シンボルのビット数は、
前記第１のビット数と同じであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の無線通信システム。
【請求項６】
情報ビットを符号化率に基づいて畳み込み符号化することにより、第１のビット列を生成する符号化部と、
前記第１のビット列からあらかじめ定められた第１のビット数ごとに１つ以上のビットを消去することで、第２のビット列を生成するビット消去部と、
前記第２のビット列を用いて変調することによりシンボルを生成する変調部と、
を備える送信装置と、
前記シンボルが取り得る複数のビット列の信頼度である複数の第１の信頼度を算出する復調部と、
前記第１のビット数のビットで構成されるビット列である複数の拡張ビット列を生成し、前記複数の拡張ビット列の信頼度に、複製した複数の第１の信頼度をそれぞれ割り当てることで、前記複数の拡張ビット列の信頼度である複数の第２の信頼度を生成する尤度拡張部と、
前記符号化率と前記複数の拡張ビット列とを用いてトレリス線図を作成し、前記複数の第２の信頼度を前記トレリス線図の複数のブランチにそれぞれ割り当てることで復号する復号部と、
を備える受信装置と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項７】
情報ビットを符号化率に基づいて畳み込み符号化することにより、第１のビット列を生成する符号化部と、前記第１のビット列からあらかじめ定められた第１のビット数ごとに１つ以上のビットを消去することで、第２のビット列を生成するビット消去部と、前記第２のビット列を用いて変調することにより送信シンボルを生成する変調部と、を備える送信装置が送信するシンボルが取り得る複数のビット列の信頼度である複数の第１の信頼度を算出する復調部と、
あらかじめ定められたビット数のビットで構成されるビット列である複数の拡張ビット列を生成し、前記複数の拡張ビット列の信頼度に、複製した複数の第１の信頼度をそれぞれ割り当てることで、前記複数の拡張ビット列の信頼度である複数の第２の信頼度を生成する尤度拡張部と、
前記複数の拡張ビット列を用いてトレリス線図を作成し、前記複数の第２の信頼度を前記トレリス線図の複数のブランチにそれぞれ割り当てることで復号する復号部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項８】
送信装置と受信装置とを制御する制御回路であって、
情報ビットを符号化率に基づいて畳み込み符号化することにより、第１のビット列を生成する第１のステップと、
前記第１のビット列からあらかじめ定められた第１のビット数ごとに１つ以上のビットを消去することで、第２のビット列を生成する第２のステップと、
前記第２のビット列を用いて変調することによりシンボルを生成する第３のステップと、
を前記送信装置に実施させ、
前記シンボルが取り得る複数のビット列の信頼度である複数の第１の信頼度を算出する第４のステップと、
前記第１のビット数のビットで構成されるビット列である複数の拡張ビット列を生成し、前記複数の拡張ビット列の信頼度に、複製した複数の第１の信頼度をそれぞれ割り当てることで、前記複数の拡張ビット列の信頼度である複数の第２の信頼度を生成する第５のステップと、
前記符号化率と前記複数の拡張ビット列とを用いてトレリス線図を作成し、前記複数の第２の信頼度を前記トレリス線図の複数のブランチにそれぞれ割り当てることで復号する第６のステップと、
を前記受信装置に実施させることを特徴とする制御回路。
【請求項９】
送信装置と受信装置とを制御するプログラムであって、
情報ビットを符号化率に基づいて畳み込み符号化することにより、第１のビット列を生成する第１のステップと、
前記第１のビット列からあらかじめ定められた第１のビット数ごとに１つ以上のビットを消去することで、第２のビット列を生成する第２のステップと、
前記第２のビット列を用いて変調することによりシンボルを生成する第３のステップと、
を前記送信装置に実施させ、
前記シンボルが取り得る複数のビット列の信頼度である複数の第１の信頼度を算出する第４のステップと、
前記第１のビット数のビットで構成されるビット列である複数の拡張ビット列を生成し、前記複数の拡張ビット列の信頼度に、複製した複数の第１の信頼度をそれぞれ割り当てることで、前記複数の拡張ビット列の信頼度である複数の第２の信頼度を生成する第５のステップと、
前記符号化率と前記複数の拡張ビット列とを用いてトレリス線図を作成し、前記複数の第２の信頼度を前記トレリス線図の複数のブランチにそれぞれ割り当てることで復号する第６のステップと、
を前記受信装置に実施させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トレリス線図を用いて復号する無線通信システム、無線通信装置、送信装置、および受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、端末から遠隔に設置される機器への制御、または端末から遠隔に設置される機器へのデータ収集が行われている。これらを行うために、無線通信を用いたセンサネットワーク、または無線通信を用いたＭ２Ｍ（Machine-To-Machine）通信が普及してきている。センサネットワークまたはＭ２Ｍ通信では、コストおよびネットワーク構築の柔軟性の観点から、無線通信する端末間は長距離で通信できることが望ましい。【０００３】
長距離の無線通信を実現するためには、長距離の伝搬によって減衰した微弱電波でも受信可能な感度性能の良い通信方式を用いる必要がある。感度性能の良い通信方式として、直交ＦＳＫ（Frequency  Shift  Keying）方式が挙げられる。直交ＦＳＫ方式とは、周波数の異なる互いに直交した搬送波にデータを割り当てて信号を変調する方式である。また、長距離の無線通信を実現するためには、長距離の伝搬路を介することによってデータに誤りが発生しても、誤ったデータの訂正ができるように、データが誤り訂正符号化されて送信されることが望ましい。誤り訂正符号化されたデータは、受信装置が備える復号装置によって復号される。特許文献１は、誤り訂正符号化として畳み込み符号化され、Ｍ値ＦＳＫ方式によって変調されたデータを復号する復号装置を開示する。Ｍは変調多値数である。【０００４】
特許文献１に記載の復号装置は、変調多値数Ｍと、畳み込み符号の符号化率Ｒとを用いて、１シンボル当たりのビット数ｌｏｇ２Ｍと符号化率Ｒの逆数１／Ｒとの公倍数Ｃを算出する。特許文献１に記載の復号装置は、１ブランチ当たりの符号化ビット数が公倍数Ｃとなるように構成したトレリス線図を用いて復号する。これにより、特許文献１に記載の復号装置は、Ｍ値ＦＳＫ方式によって変調された信号のように、１ビット当たりの尤度を正確に算出できない場合であっても１シンボル当たりの尤度を用いて復号を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５５８６５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載される復号装置では、トレリス線図における１ブランチ当たりの符号化ビットのビット数が、１シンボル当たりのビット数と符号化率の逆数との公倍数Ｃとなるように構成されたトレリス線図を用いる必要がある。このため、例えば、符号化率Ｒ＝３／４のような符号化率Ｒの逆数１／Ｒが自然数とならない場合には、特許文献１に記載される復号装置を用いることができない。このように、特許文献１に記載の復号装置を用いる場合、畳み込み符号の符号化率に制約が生じる。符号化率に制約が生じるため、特許文献１に記載の復号装置を用いると、伝送速度を柔軟に設定できないという問題があった。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、伝送速度を柔軟に設定することができる無線通信システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる無線通信システムは、情報ビットを符号化率に基づいて畳み込み符号化することにより、第１のビット列を生成する符号化部と、第１のビット列からあらかじめ定められた第１のビット数ごとに１つ以上のビットを消去することで、第２のビット列を生成するビット消去部と、第２のビット列を用いて変調することによりシンボルを生成する変調部と、を備える送信装置と、シンボルが取り得る複数のビット列の信頼度である複数の第１の信頼度を算出する復調部と、第１のビット数のビットで構成されるビット列である複数の拡張ビット列を生成し、複数の拡張ビット列の信頼度に、複製した複数の第１の信頼度をそれぞれ割り当てることで、複数の拡張ビット列の信頼度である複数の第２の信頼度を生成する尤度拡張部と、符号化率と複数の拡張ビット列とを用いてトレリス線図を作成し、複数の第２の信頼度をトレリス線図の複数のブランチにそれぞれ割り当てることで復号する復号部と、を備える受信装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、伝送速度を柔軟に設定することができる無線通信システムを得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態にかかる無線通信システムの構成を示す図
【図２】実施の形態にかかる送信装置の構成を示す図
【図３】実施の形態にかかる変調部が第２のビット列と対応付ける、周波数の異なる信号を周波数領域で示した図
【図４】実施の形態にかかる受信装置の構成を示す図
【図５】実施の形態にかかる無線通信システムの一連の処理を示すフローチャート
【図６】実施の形態にかかる制御回路を示す図
【図７】拘束長が３、符号化率Ｒ＝１／２の一般的なトレリス線を示す図
【図８】実施の形態にかかる復号部が用いるトレリス線を示す図
【図９】実施の形態にかかる尤度拡張部が第１の信頼度を複製する処理を適用したときのトレリス線を示す図
【図１０】図８のトレリス線図に対して、最短でマージする２つのパスを一点鎖線で表した図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態にかかる無線通信システム、無線通信装置、送信装置、および受信装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態．
図１は、実施の形態にかかる無線通信システムの構成を示す図である。無線通信システム１は、送信装置１００と、受信装置２００とを備える。送信装置１００と受信装置２００とは、無線通信を行う。送信装置１００は、データを畳み込み符号化し、畳み込み符号化したデータを変調し受信装置２００に送信する。受信装置２００は、送信装置１００から送信されたデータを受信する。なお、本実施の形態では、無線通信システム１が送信装置１００と受信装置２００とを備えるとしているが、無線通信装置が送信装置１００と受信装置２００とを備える構成としてもよい。
【００１３】
図２は、実施の形態にかかる送信装置１００の構成を示す図である。送信装置１００は、符号化部１０１と、ビット消去部１０２と、変調部１０３と、送信処理部１０４と、送信アンテナ１０５と、を備える。
【００１４】
符号化部１０１は、情報ビットをあらかじめ定められた符号化率に基づいて畳み込み符号化することにより、第１のビット列を生成する。また、符号化部１０１は、第１のビット列をビット消去部１０２へ出力する。本実施の形態では、畳み込み符号の具体例として、拘束長が３、符号化率Ｒ＝１／２の畳み込み符号を用いて説明する。符号化率Ｒ＝１／２であるため、符号化部１０１は、情報ビット１ビット当たり、２ビットの符号化されたビット列を出力する。
【００１５】
ビット消去部１０２は、第１のビット列から、あらかじめ定められた連続する第１のビット数ごとに１つ以上のビットを消去することで第２のビット列を生成し、変調部１０３に出力する。ビット消去部１０２がビットを周期的に消去することで、第１のビット列は、符号化部１０１にて用いられた符号化率Ｒよりも符号化率が高い新たな符号化率Ｖの第２のビット列に変換される。例えば、ビット消去部１０２は、連続した４ビットの第１のビット列の中の１ビットを消去して第２のビット列を出力することで、符号化率Ｒ＝１／２の第１のビット列を符号化率Ｖ＝２／３の第２のビット列に変換する。連続した４ビットの符号化ビット列を［ａ，ｂ，ｃ，ｄ］と表した場合、ビット消去部１０２は、［ａ，ｂ，ｃ，ｄ］の３ビット目のｃを消去し、［ａ，ｂ，ｄ］である３ビットを変調部１０３に出力する。符号化ビット列の１周期内の定められた位置のビットを周期的に消去することで、単位時間および単位周波数当たりのデータの伝送効率を、ビットを消去しない場合に比べて高くすることができる。第１のビット列は、１周期分のビット列であり、上記具体例を用いて表すと、［ａ，ｂ，ｃ，ｄ］で表されるビット列である。第２のビット列は、第１のビット列から１ビット以上消去された１周期分のビット列であり、上記具体例を用いて表すと、［ａ，ｂ，ｄ］で表されるビット列である。符号化ビット列は、第１のビット数のビットで構成される符号化されたビット列である。
【００１６】
変調部１０３は、第２のビット列を１つ以上用いて、直交信号を用いた変調処理を行い、シンボルを生成する。一例として、変調部１０３が生成する１つのシンボルが、１周期分の第２のビット列から生成される場合を例に挙げて説明する。第２のビット列が［ａ，ｂ，ｄ］で表されるとすると、変調部１０３が生成する１つのシンボルは［ａ，ｂ，ｄ］を示すシンボルとなる。変調部１０３が行う直交信号を用いた変調処理の例として、例えば、周波数の異なる互いに直交した８つの信号を用いる直交８ＦＳＫを用いて変調処理を行うことが挙げられる。変調部１０３は、第２のビット列を構成する３ビットが取り得る８つのビットパターンと直交した周波数の異なる８つの信号との対応付けを、ビットパターンと周波数の信号との１対１の組み合わせとして、８つの組み合わせをあらかじめ決めておく。また、変調部１０３は、自身に入力された第２のビット列のビットパターンに対応する周波数の信号を、あらかじめ決められた８つの組み合わせを用いて選択し、選択された周波数の信号を、送信処理部１０４に出力する。変調部１０３が生成する１つのシンボルによって伝送されるビットの数は、第２のビット列を構成する３ビット、言い換えればあらかじめ定められた周期のビット数と同じ３ビットである。
【００１７】
図３は、実施の形態にかかる変調部１０３が第２のビット列と対応付ける、周波数の異なる信号を周波数領域で示した図である。図３では、横軸を周波数、縦軸を信号の強さとして表す。信号１１〜１８はそれぞれ周波数の異なる互いに直交した信号である。例えば、変調部１０３は、ビット列［０，０，０］と信号１１とを対応付ける。また、変調部１０３は、ビット列［０，０，１］と信号１２とを対応付ける。同様に変調部１０３は、ビット列［０，１，０］、［０，１，１］、［１，０，０］、［１，０，１］、［１，１，０］、［１，１，１］をそれぞれ信号１３〜１８と対応付ける。また、変調部１０３は、自身に入力された第２のビット列のビットパターンに対応する信号１１〜１８のいずれか１つを送信処理部１０４に出力する。変調部１０３が生成するシンボルは、信号１１〜１８のいずれか１つの信号である。
【００１８】
信号１１〜１８のいずれか１つを生成する処理を１周期とする場合の２周期分の送信装置１００の処理について説明する。前述したように、ビット消去部１０２は、入力された４ビットに対して１ビットを消去した３ビットを変調部１０３に出力する。このビット消去部１０２の処理は、連続した第１のビット列に対して周期的に行われる。変調部１０３は、ビット消去部１０２から周期的に出力される３ビットの信号を信号１１〜１８のいずれか１つに対応付ける。例えば、符号化部１０１から８ビットの２つの第１のビット列［ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ］が得られ、ビット消去部１０２において［ａ，ｂ，ｄ，ｅ，ｆ，ｈ］のようにビットを周期的に消去し、２つの第２のビット列を生成したとする。このビット消去部１０２の処理は、ビット消去部１０２がビットを消去する処理を２周期分行ったことに相当する。このとき、変調部１０３は、１周期目の処理結果に相当する［ａ，ｂ，ｄ］に対応する信号１１〜１８のいずれか１つを選択し、選択した信号の周波数のシンボルを１つ生成する。また、変調部１０３は、２周期目の処理結果に相当する［ｅ，ｆ，ｈ］に対応する信号１１〜１８のいずれか１つを選択し、選択した信号の周波数のシンボルを１つ生成する。
【００１９】
送信処理部１０４は、変調部１０３によって選択された周波数の信号を用いて、あらかじめ定められた波形整形処理、ＤＡ（Digital/Analog）変換処理、アップコンバート処理、電力増幅処理などを行い、あらかじめ定められたキャリア周波数を用いた高周波アナログ信号を生成する。高周波アナログ信号は、送信アンテナ１０５から送信される。
【００２０】
受信装置２００の動作について説明する。図４は、実施の形態にかかる受信装置２００の構成を示す図である。受信装置２００は、受信アンテナ２０１と、受信処理部２０２と、復調部２０３と、尤度拡張部２０４と、復号部２０５と、を備える。
【００２１】
受信アンテナ２０１は、送信装置１００が送信した信号を受信する。受信処理部２０２は、受信アンテナ２０１が受信した受信信号にフィルタ処理、ダウンコンバート処理、ＡＤ（Analog/Digital）処理などを施し、ベースバンド信号に変換する。また、受信処理部２０２は、変換したベースバンド信号を復調部２０３に出力する。
【００２２】
復調部２０３は、受信したベースバンド信号を用いて、受信装置２００が受信した信号のシンボルが取り得る複数のビット列の信頼度である複数の第１の信頼度を算出する。復調部２０３は、例えば、変調部１０３で用いた周波数の異なる８つの信号と同一の信号の情報を復調部２０３に保持しておき、ベースバンド信号に、周波数の異なる８つの信号のそれぞれと相関処理を行うことで算出された相関電力値を信頼度とする。周波数の異なる８つの信号は互いに直交しているため、変調部１０３が出力した信号の周波数と一致する周波数の信号の相関電力値は、復調部２０３で算出された８通りの相関電力値のなかで最も大きくなり、変調部１０３が出力した信号の周波数と一致しない７通りの相関電力値は、雑音に近い小さな値をとることが期待される。復調部２０３の処理は、送信装置１００から送信されるシンボルの個数に応じたベースバンド信号に対して実施することとなる。復調部２０３は、算出した１つのシンボル当たり８通りの複数の信頼度を、尤度拡張部２０４に出力する。復調部２０３が算出した８通りの信頼度は複数の第１の信頼度とも呼ばれる。
【００２３】
尤度拡張部２０４は、複数の第１の信頼度を用いて、復号部２０５が畳み込み符号を復号する処理を行うときに必要な複数の第２の信頼度を算出する。尤度拡張部２０４と復号部２０５との処理内容を詳細に説明する。
【００２４】
復号部２０５は、符号化部１０１による符号化で用いられた拘束長が３、符号化率Ｒ＝１／２の畳み込み符号を復号する処理を行う。前述したように、ビット消去部１０２は、第１のビット列から１ビットを消去している。一方、復調部２０３が尤度拡張部２０４に出力する第１の信頼度は、１ビットを消去した後の第２のビット列を用いて変調処理が行われたシンボルに対する信頼度であるため、復号部２０５は、第１の信頼度をこのまま用いても消去された１ビットを考慮した復号処理を行うことができない。
【００２５】
復号部２０５は、ビット消去部１０２が第１のビット列からビットを消去するときに用いた第１のビット数と、符号化部１０１が用いた符号化率の逆数１／Ｒとの間の最小公倍数Ｘを算出する。また、復号部２０５は、最小公倍数Ｘと１ブランチ当たりの符号化ビット列のビット数とが一致するように構成したトレリス線図を用いて復号を行う。本実施の形態の場合、ビット消去部１０２が用いた第１のビット数は４であり、符号化部１０１が用いた符号化率は１／２であるため、最小公倍数Ｘは４となる。このため、復号部２０５は、１ブランチ当たりの符号化ビット列のビット数が４となるようにトレリス線図を構成する。１ブランチ当たりの符号化ビット列は拡張ビット列とも呼ばれる。復号部２０５は、構成したトレリス線図を用いてビタビ復号を行うことで、符号化部１０１が用いた情報ビットを生成することができる。
【００２６】
図５は、実施の形態にかかる無線通信システム１の一連の処理を示すフローチャートである。符号化部１０１は、情報ビットをあらかじめ定められた符号化率に基づいて畳み込み符号化することにより、第１のビット列を生成する（ステップＳ１）。ビット消去部１０２は、第１のビット列を用いて、あらかじめ定められた連続する第１のビット数ごとに１つ以上のビットを消去して第２のビット列を生成し、変調部１０３に出力する（ステップＳ２）。変調部１０３は、第２のビット列を用いて、直交信号を用いた変調処理を行い、シンボルを生成する（ステップＳ３）。送信処理部１０４は、シンボルを用いて高周波アナログ信号を生成する（ステップＳ４）。送信アンテナ１０５は、高周波アナログ信号を受信アンテナ２０１に送信する（ステップＳ５）。受信アンテナ２０１は、送信アンテナ１０５が送信した信号を受信する（ステップＳ６）。受信処理部２０２は、受信した信号をベースバンド信号に変換する（ステップＳ７）。復調部２０３は、ベースバンド信号を用いて、複数の第１の信頼度を算出する（ステップＳ８）。尤度拡張部２０４は、複数の第１の信頼度を用いて複数の第２の信頼度を算出する（ステップＳ９）。復号部２０５は、複数の第２の信頼度を用いてトレリス線図を構成し、ビタビ復号を用いて復号する（ステップＳ１０）。
【００２７】
無線通信システム１のハードウェア構成について説明する。符号化部１０１、ビット消去部１０２、変調部１０３、送信処理部１０４、受信処理部２０２、復調部２０３、尤度拡張部２０４、および復号部２０５は、各処理を行う電子回路である処理回路により実現される。
【００２８】
本処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリ及びメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central  Processing  Unit、中央演算装置）を備える制御回路であってもよい。ここでメモリとは、例えば、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリなどの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスクなどが該当する。図６は、実施の形態にかかる制御回路を示す図である。本処理回路がＣＰＵを備える制御回路である場合、この制御回路は例えば、図６に示す構成の制御回路３００となる。
【００２９】
図６に示すように、制御回路３００は、ＣＰＵであるプロセッサ３００ａと、メモリ３００ｂとを備える。図６に示す制御回路３００により実現される場合、プロセッサ３００ａがメモリ３００ｂに記憶された、各処理に対応するプログラムを読みだして実行することにより実現される。また、メモリ３００ｂは、プロセッサ３００ａが実施する各処理における一時メモリとしても使用される。
【００３０】
図７は、拘束長が３、符号化率Ｒ＝１／２の一般的なトレリス線を示す図である。図７は、４回分の状態遷移に対応した一般的なトレリス線図を示す。図７の状態番号４０１〜４０４はそれぞれトレリス線図における状態番号「００」，「０１」，「１０」，「１１」を示す。なお、図７の各ブランチに付記される０または１の数値は、それぞれ情報ビットと符号化ビット列との対応付けを示している。例えば、「０／００」と付したブランチは、情報ビットとしてビット０が符号化部１０１に入力されており、第１のビット列として、ビットが００である２ビットが符号化部１０１から出力されることを示す。なお、図７のトレリス線図は、一般的なトレリス線図を説明するものであり、復号部２０５が用いるトレリス線図ではない。
【００３１】
図８は、実施の形態にかかる復号部２０５が用いるトレリス線を示す図である。図８は、図７における２回分の状態遷移を１回分にまとめたものに相当する。図８では、状態番号は図の左端にのみ付している。復号部２０５が行う復号処理は、図８の左端から右端に向かって、状態番号を接続しているブランチに沿って状態遷移することで行われる。図８において、状態番号５０１〜５０４は、図７と同様にトレリス線図における状態番号を示している。このため、図７では１回の状態遷移当たり、情報ビット１ビット、符号化ビット２ビットが各ブランチに割当たっているのに対し、図８では１回の状態遷移当たり、情報ビット２ビット、符号化ビット４ビットが各ブランチに割当たっている。つまり、図８は、復号部２０５が用いる最小公倍数Ｘと１ブランチ当たりの符号化ビット列のビット数とが一致するように構成したトレリス線図である。
【００３２】
図８のトレリス線図が示すように、復号部２０５では、１回の状態遷移当たり、４ビット分の符号化ビット列に対する信頼度が必要となることがわかる。すなわち、復号部２０５は、１回の状態遷移あたり、１６通りの信頼度が必要である。一方、復調部２０３は、ビット消去部１０２で１ビットが消去された後に変調されたシンボルに対応する８通りの信頼度しか出力することができない。尤度拡張部２０４は、復調部２０３が出力する８つの第１の信頼度を用いて、以下のように復号部２０５が必要とする１６通りの第２の信頼度を生成する処理を行う。
【００３３】
尤度拡張部２０４は、第２のビット列と、８通りの第１の信頼度とを用いて１６通りの第２の信頼度を生成する。前述した、符号化部１０１が８ビットの第１のビット列［ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ］を生成し、ビット消去部１０２が［ａ，ｂ，ｄ，ｅ，ｆ，ｈ］のように第１のビット列である４ビットから１ビットを周期的に消去し、第２のビット列を生成する場合を例にして説明する。
【００３４】
ビット消去部１０２が出力する第２のビット列［ａ，ｂ，ｄ，ｅ，ｆ，ｈ］は、変調部１０３でそれぞれ、［ａ，ｂ，ｄ］の３ビットと、［ｅ，ｆ，ｈ］の３ビットとに対応した２シンボル分のシンボルに変換される。これに対して復調部２０３では、［ａ，ｂ，ｄ］に基づいて生成されたシンボルと、［ｅ，ｆ，ｈ］に基づいて生成されたシンボルの各々に対して、それぞれ、８通りの第１の信頼度を算出する。つまり、復調部２０３が、８通りの第１の信頼度を尤度拡張部２０４に出力する時点では、ビット消去部１０２で用いた第１のビット数である４ビット分の符号化ビット列のうち、シンボルで構成された３ビット分にのみ対応した信頼度が得られていることになる。
【００３５】
尤度拡張部２０４は、複数の第１の信頼度を複製する。また、尤度拡張部２０４は、第１のビット数のビットで構成されるビット列である複数の拡張ビット列を生成し、複数の拡張ビット列の信頼度に、複製した複数の第１の信頼度をそれぞれ割り当てることで、複数の拡張ビット列の信頼度である、複数の第２の信頼度を生成する。第１のビット数は４であり、拡張ビット列は、［ａ，ｂ，ｃ，ｄ］であるため、例えば、尤度拡張部２０４は、［ａ，ｂ，ｃ，ｄ］＝［０，０，０，０］、および［ａ，ｂ，ｃ，ｄ］＝［０，０，１，０］の信頼度に、第１の信頼度のうち、［ａ，ｂ，ｄ］＝［０，０，０］の第１の信頼度をそれぞれ割り当て、第２の信頼度を生成し復号部２０５に出力する。
【００３６】
図９は、実施の形態にかかる尤度拡張部２０４が第１の信頼度を複製する処理を適用したときのトレリス線を示す図である。図９において、破線で示した１回の状態遷移当たり２本のブランチは、復調部２０３で算出した［ａ，ｂ，ｄ］＝［０，０，０］に対する信頼度が複製される先のブランチを示す。
【００３７】
復号部２０５は、符号化率Ｒと複数の拡張ビット列とを用いてトレリス線図を作成し、１６通りの第２の信頼度をそれぞれ対応するブランチに割り当てて、ビタビアルゴリズムを動作させることで復号処理を行い、符号化部１０１が用いた情報ビットを生成する。
【００３８】
本実施の形態にかかる発明の特徴を詳細に説明する。畳み込み符号の復号の性能を左右する要素として、トレリス線図上でマージするパス同士の関係性が挙げられる。図１０は、図８のトレリス線図に対して、最短でマージする２つのパスを一点鎖線で表した図である。図１０において、ブランチ７０１およびブランチ７０２は、最短でマージする２つのパスの一方（以降、パスＡと呼ぶ）を形成するブランチを示す。ブランチ７０３およびブランチ７０４は、最短でマージする２つのパスの他方（以降、パスＢと呼ぶ）を形成するブランチを示している。また、図１０には、ブランチ７０１〜７０４と同一の信頼度のブランチを、ブランチ８０１〜８０４として破線で示している。ブランチ７０１と同一の信頼度のブランチはブランチ８０１である。同様に、ブランチ７０２〜７０４と同一の信頼度のブランチは、それぞれブランチ８０２〜８０４である。
【００３９】
パスＡおよびパスＢは、左端の状態番号００から出発し、２回の状態遷移を経て再度状態番号００でマージする遷移を経ている。したがって、パスＡおよびパスＢは復号誤りが生じやすいパスの組み合わせの一つである。ビタビアルゴリズムでは、パスＡの信頼度は、符号化ビット列００００に対応するブランチ７０１の信頼度と、符号化ビット列００００に対応するブランチ７０２の信頼度との和として求められる。また、パスＢの信頼度は、符号化ビット列１１０１に対応するブランチ７０３の信頼度と、符号化ビット列１１００に対応するブランチ７０４の信頼度との和として求められる。一方、本実施の形態では、尤度拡張部２０４が、復調部２０３で算出した８通りの信頼度を複製して、１６通りの信頼度を生成する処理を行っている。つまり、尤度拡張部２０４が、第１の信頼度を用いて第２の信頼度を生成している。このため、復号部２０５は、同一の信頼度を割り当てられたブランチ間で確からしさが判別できなくなり、信頼度を複製しない復号方法に比べて復号誤りが増大するおそれがある。
【００４０】
しかしながら、図１０の破線で示される、ブランチ７０１〜７０４と同一の信頼度が割り当てられたブランチ８０１〜８０４は、いずれもパスＡとパスＢの判別に関与しない全く別な状態遷移を形成するブランチに割り当てられている。これは、最短でマージするパスＡとパスＢとの間の復号誤りに対して尤度拡張部２０４の処理が影響しないことを表している。尤度拡張部２０４で複製した第２の信頼度が、トレリス線図のどのブランチに割り当てられるかは、符号化部１０１で用いる誤り訂正符号の構造と、ビット消去部１０２が行うビットの消去パターンとに依存する。本実施の形態では、符号化部１０１は、誤り訂正符号として畳み込み符号を用いており、パスＡとパスＢのような誤りが発生しやすいパスの判別に関与しない誤り訂正符号の構造となっている。すなわち、本実施の形態におけるトレリス線図の構成方法を用いることで、ビット消去部１０２で行ったビット消去による復号性能の劣化を抑制することができることがわかる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、ビット消去部１０２が、４ビットごとに１ビットを消去することで符号化率Ｖ＝２／３とする場合について例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、６ビットごとに２ビットを消去することで符号化率Ｖ＝３／４とするような場合でも本発明は適用できる。この場合、例えば、ビット消去部１０２は、符号化部１０１の出力［ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ］から、２ビット［ｄ，ｅ］を消去して［ａ，ｂ，ｃ，ｆ］のビットを出力することが考えられる。変調部１０３は、４ビットが１シンボルとなる１６ＦＳＫを用いてシンボルを構成する。復調部２０３では、１６ＦＳＫに対応した１６通りの信頼度を算出し、尤度拡張部２０４では、１６通りの信頼度から、６４通りの信頼度を計算して復号部２０５へ出力する。復号部２０５では、ビット消去部１０２で用いている第１のビット数６と、符号化部１０１で用いる符号化率の逆数３／２との最小公倍数Ｘ＝６を求め、これと一致するようにブランチ当たりの符号化ビット列のビット数が６となるように構成したトレリス線図を用いて復号する。
【００４２】
また、本実施の形態では、変調部１０３は、ビット消去部１０２で用いた第１のビット数と、１シンボル当たりのビット数が一致するように構成したが、本発明はこれに限定されず、ビット消去部１０２で用いた第１のビット数が、１シンボル当たりのビット数の倍数の関係となれば、これらの値は一致しなくてもよい。例えば、変調部１０３は、本実施の形態で例示した３ビットの出力ビットを８ＦＳＫで構成するのに代えて、２周期分の６ビットを６４ＦＳＫでシンボルを構成してもよい。この場合、復号部２０５において、ブランチ当たりの符号化ビット列のビット数が８となるように構成したトレリス線図を用いて復号すればよい。この場合、復調部２０３は、６４通りの信頼度を算出する。尤度拡張部２０４は、６４通りの信頼度に基づいて、２５６通りの信頼度を算出し、復号部２０５に出力する。
【００４３】
また、本実施の形態では、変調部１０３の変調方式としてＦＳＫを用いる構成としたが、本発明はこれに限定されず、シンボル単位で信頼度を算出可能な方式であればＦＳＫに限られない。本発明は、特にビット当たりの信頼度を正確に算出することが困難なＦＳＫ、Ｍ−ａｒｙ伝送方式などの直交信号に基づいて変調信号を生成する方式に適用されることが好ましい。変調信号を生成する方式について、例えば、本実施の形態で用いた８ＦＳＫに代えて、長さ８のアダマール系列を用いるＭ−ａｒｙ伝送方式（Ｍ＝８）を適用した場合について説明する。Ｍ−ａｒｙ伝送方式を適用する場合、変調部１０３は、周波数の異なる互いに直交した８つの信号に代えて、アダマール行列から生成される互いに直交した８つの直交系列を用いてシンボルを生成する。また、変調部１０３は、８ＦＳＫを用いる場合と同様に、第２のビット列と８つの直交系列との対応付けをあらかじめ決めておき、入力された第２のビット列に応じて直交系列を選択出力する。復調部２０３は、変調部１０３で用いる８つの直交系列と同じものを保持しておき、ベースバンド信号に、８つの直交系列のそれぞれと相関処理を行うことで相関電力値を算出する。また、復調部２０３は、８ＦＳＫの場合と同様に、相関電力値を信頼度として出力する。その他の処理は実施の形態１と同様である。
【００４４】
また、本実施の形態では、復号部２０５は、ビット消去部１０２における第１のビット数と、符号化部１０１で用いる符号化率の逆数１／Ｒとの最小公倍数Ｘを求め、最小公倍数Ｘと１ブランチ当たりのビット数とが一致するブランチのトレリス線図を構成するようにしたが、復号部２０５は、１ブランチ当たりのビット数が最小公倍数Ｘ以外の公倍数のトレリス線図を構成しても同等の効果を得ることができる。
【００４５】
また、本実施の形態では、復調部２０３が第１の信頼度を生成する方法として、ベースバンド信号と、周波数の信号との相関電力値を用いるように構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、復調部２０３は、ベースバンド信号と、周波数の信号との複素相関値を算出し、算出された複素相関値の実数成分を第１の信頼度として出力することが挙げられる。この複素相関値を用いて第１の信頼度を算出する処理は、同期検波ＦＳＫ処理に相当し、相関電力値を用いる場合と比較して雑音に強い信頼度を生成することができる。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態では、ビット消去部１０２は、あらかじめ定められた第１のビット数に従って第１のビット列から少なくとも１つのビットを消去し、第２のビット列を生成する。変調部１０３は、第２のビット列を用いて、シンボルを生成する。復調部２０３は、変調部１０３が出力したシンボルに対する第１の信頼度を求める。尤度拡張部２０４は、第１の信頼度を用いて、復号部２０５が復号処理で用いる第２の信頼度を生成する。復号部２０５は、第２の信頼度を用いて１ブランチ当たりの符号化ビット列のビット数と、最小公倍数Ｘとが一致するトレリス線図を作成し、トレリス線図を用いて畳み込み符号の復号処理を行う。このため、送信装置１００が符号化率Ｖ＝２／３のような符号化率の逆数が自然数とならないような符号化率で符号化した場合でも、受信装置２００は、シンボル単位の信頼度を用いた復号が可能となる。したがって、受信装置２００は、柔軟な伝送速度の設定をすることができる。
【００４７】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１  無線通信システム、１１〜１８  信号、１００  送信装置、１０１  符号化部、１０２  ビット消去部、１０３  変調部、１０４  送信処理部、１０５  送信アンテナ、２００  受信装置、２０１  受信アンテナ、２０２  受信処理部、２０３  復調部、２０４  尤度拡張部、２０５  復号部、３００  制御回路、３００ａ  プロセッサ、３００ｂ  メモリ、４０１〜４０４，５０１〜５０４  状態番号、７０１〜７０４，８０１〜８０４  ブランチ。
【要約】
無線通信システム（１）は、情報ビットを符号化率に基づいて畳み込み符号化することにより、第１のビット列を生成する符号化部と、第１のビット列からあらかじめ定められた第１のビット数ごとに１つ以上のビットを消去し、第２のビット列を生成するビット消去部と、第２のビット列を用いて変調することでシンボルを生成する変調部と、を備える送信装置（１００）と、シンボルが取り得る複数のビット列の信頼度である複数の第１の信頼度を算出する復調部と、第１のビット数のビットで構成されるビット列である複数の拡張ビット列を生成し、複数の拡張ビット列の信頼度に、複製した複数の第１の信頼度を割り当てることで、複数の第２の信頼度を生成する尤度拡張部と、符号化率と複数の拡張ビット列とを用いてトレリス線図を作成し、複数の第２の信頼度をトレリス線図の複数のブランチにそれぞれ割り当てる復号部と、を備える受信装置（２００）と、を備える。【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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