(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の要素符号を縦列に連接し、入力されたデータを符号化する符号化装置であって、
入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化手段と、
上記外符号符号化手段から供給されたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ手段と、
上記インターリーブ手段から供給されたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化手段とを備え、
上記外符号符号化手段は、
符号化変調を行う少なくとも２つの符号化変調手段と、
上記少なくとも２つの符号化変調手段それぞれからのバイナリ出力を所定のブロック単位でインターリーブする少なくとも２つのブロック・シンボル・インターリーブ手段と、
上記少なくとも２つのブロック・シンボル・インターリーブ手段から出力されたデータに対して所定の変調方式に基づいて信号点のマッピングを行う少なくとも２つのマッピング手段とを有する符号化装置。
【請求項２】
上記マッピング手段は、４相位相変調方式に基づく信号点のマッピングを行う請求項１記載の符号化装置。
【請求項３】
複数の要素符号を縦列に連接し、入力されたデータを符号化する符号化装置であって、
入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化手段と、
上記外符号符号化手段から供給されたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ手段と、
上記インターリーブ手段から供給されたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化手段とを備え、
上記外符号符号化手段は、
入力したデータに対して所定の変調方式に基づいて信号点のマッピングを行うマッピング手段と、
上記マッピング手段からの情報シンボル系列に対して符号化及び所定の変調方式に基づく信号点のマッピングを行う少なくとも２つの符号化及びマッピング手段と、
上記マッピング手段からの情報シンボル系列をシンボル毎にインターリーブするシンボル・インターリーブ手段と、
上記少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のそれぞれからの出力シンボルをデインターリーブする少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段と、
上記少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のうちの一方と、上記少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段のうちの一方とからの出力シンボルを択一的に選択してパンクチャする第１のシンボル選択及びパンクチャ手段と、
上記少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のうちの一方と、上記少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段のうちの他方とからの出力シンボルを択一的に選択してパンクチャする第２のシンボル選択及びパンクチャ手段と
を有する符号化装置。
【請求項４】
上記マッピング手段、並びに、上記符号化及びマッピング手段は、それぞれ、４相位相変調方式に基づく信号点のマッピングを行う請求項３記載の符号化装置。
【請求項５】
複数の要素符号を縦列に連接し、入力されたデータを符号化する符号化方法であって、
入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化工程と、
上記外符号符号化工程にて符号化されて得られたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ工程と、
上記インターリーブ工程にて並べ替えられたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化工程とを備え、
上記外符号符号化工程では、
少なくとも２つの符号化変調手段により、符号化変調を行い、
上記少なくとも２つの符号化変調手段それぞれからのバイナリ出力を、少なくとも２つのブロック・シンボル・インターリーブ手段により、所定のブロック単位でインターリーブし、
上記少なくとも２つのブロック・シンボル・インターリーブ手段から出力されたデータに対して、少なくとも２つのマッピング手段により、所定の変調方式に基づいて信号点のマッピングを行う符号化方法。
【請求項６】
複数の要素符号を縦列に連接し、入力されたデータを符号化する符号化方法であって、
入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化工程と、
上記外符号符号化工程にて符号化されて得られたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ工程と、
上記インターリーブ工程にて並べ替えられたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化工程とを備え、
上記外符号符号化工程では、
マッピング手段により、入力したデータに対して所定の変調方式に基づいて信号点のマッピングを行い、
上記マッピング手段からの情報シンボル系列に対して、少なくとも２つの符号化及びマッピング手段により、符号化及び所定の変調方式に基づく信号点のマッピングを行い、
上記マッピング手段からの情報シンボル系列を、シンボル・インターリーブ手段により、シンボル毎にインターリーブし、
上記少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のそれぞれからの出力シンボルを、少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段により、デインターリーブし、
上記少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のうちの一方と、上記少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段のうちの一方とからの出力シンボルを、第１のシンボル選択及びパンクチャ手段により、択一的に選択してパンクチャし、
上記少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のうちの一方と、上記少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段のうちの他方とからの出力シンボルを、第２のシンボル選択及びパンクチャ手段により、択一的に選択してパンクチャする符号化方法。
【請求項７】
入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化手段と、上記外符号符号化手段から供給されたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ手段と、上記インターリーブ手段から供給されたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化手段とを備える符号化機器によって符号化された符号の復号を行う復号装置であって、
上記内符号符号化手段に対応して備えられ、入力されたデータに対して、最大事後確率復号又は軟出力ビタビアルゴリズムに基づく軟出力復号を行う内符号復号手段と、
上記インターリーブ手段によってインターリーブされたシンボル系列の配列を、それぞれ、元のシンボル系列の配列に戻すように、上記内符号復号手段から供給された軟入力のシンボル系列にデインターリーブを施すデインターリーブ手段と、
上記外符号符号化手段に対応して備えられ、上記デインターリーブ手段から供給されたシンボル系列に対して、上記最大事後確率復号又はビタビアルゴリズムに基づく復号を行う外符号復号手段とを備え、
さらに上記入力されたデータに基づいて付加信頼性情報を生成し、通信路の状態を予測する通信路状態予測手段を備え、
上記外符号復号手段は、上記通信路状態予測手段から供給された上記付加信頼性情報を用いて復号を行う復号装置。
【請求項８】
入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化工程と、上記外符号符号化工程にて符号化されて得られたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ工程と、上記インターリーブ工程にて並べ替えられたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化工程とを備える符号化方法によって符号化された符号の復号を行う復号方法であって、
上記内符号符号化工程に対応して備えられ、入力されたデータに対して、最大事後確率復号又は軟出力ビタビアルゴリズムに基づく軟出力復号を行う内符号復号工程と、
上記インターリーブ工程にてインターリーブされたシンボル系列の配列を、それぞれ、元のシンボル系列の配列に戻すように、上記内符号復号工程にて符号化されて得られた軟入力のシンボル系列にデインターリーブを施すデインターリーブ工程と、
上記外符号符号化工程に対応して備えられ、上記デインターリーブ工程にて並べ替えられたシンボル系列に対して、上記最大事後確率復号又はビタビアルゴリズムに基づく復号を行う外符号復号工程とを備え、
さらに、上記入力されたデータに基づいて付加信頼性情報を生成し、通信路の状態を予測する通信路状態予測工程を備え、
上記外符号復号工程では、上記通信路状態予測工程にて生成された上記付加信頼性情報を用いて復号が行われる復号方法。
【請求項９】
入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化手段と、上記外符号符号化手段から供給されたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ手段と、上記インターリーブ手段から供給されたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化手段とを有する符号化部と、
上記内符号符号化手段から供給された複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施す拡散変調手段を有する送信部とを備え、
上記外符号符号化手段は、
符号化変調を行う少なくとも２つの符号化変調手段と、
上記少なくとも２つの符号化変調手段それぞれからのバイナリ出力を所定のブロック単位でインターリーブする少なくとも２つのブロック・シンボル・インターリーブ手段と、
上記少なくとも２つのブロック・シンボル・インターリーブ手段から出力されたデータに対して所定の変調方式に基づいて信号点のマッピングを行う少なくとも２つのマッピング手段とを有する送信装置。
【請求項１０】
符号分割多重方式を適用している請求項９記載の送信装置。
【請求項１１】
入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化手段と、上記外符号符号化手段から供給されたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ手段と、上記インターリーブ手段から供給されたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化手段とを有する符号化部と、
上記内符号符号化手段から供給された複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施す拡散変調手段を有する送信部とを備え、
上記外符号符号化手段は、
入力したデータに対して所定の変調方式に基づいて信号点のマッピングを行うマッピング手段と、
上記マッピング手段からの情報シンボル系列に対して符号化及び所定の変調方式に基づく信号点のマッピングを行う少なくとも２つの符号化及びマッピング手段と、
上記マッピング手段からの情報シンボル系列をシンボル毎にインターリーブするシンボル・インターリーブ手段と、
上記少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のそれぞれからの出力シンボルをデインターリーブする少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段と、
上記少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のうちの一方と、上記少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段のうちの一方とからの出力シンボルを択一的に選択してパンクチャする第１のシンボル選択及びパンクチャ手段と、
上記少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のうちの一方と、上記少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段のうちの他方とからの出力シンボルを択一的に選択してパンクチャする第２のシンボル選択及びパンクチャ手段とを有する送信装置。
【請求項１２】
入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化ステップと、上記外符号符号化ステップにて符号化されて得られたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブステップと、上記インターリーブステップにて並べ替えられたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化ステップとを有する符号化工程と、
上記内符号符号化ステップにて符号化されて得られた複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施す拡散変調ステップを有する送信工程とを備え、
上記外符号符号化ステップでは、
少なくとも２つの符号化変調手段により、符号化変調を行い、
上記少なくとも２つの符号化変調手段それぞれからのバイナリ出力を、少なくとも２つのブロック・シンボル・インターリーブ手段により、所定のブロック単位でインターリーブし、
上記少なくとも２つのブロック・シンボル・インターリーブ手段から出力されたデータに対して、少なくとも２つのマッピング手段により、所定の変調方式に基づいて信号点のマッピングを行う送信方法。
【請求項１３】
入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化ステップと、上記外符号符号化ステップにて符号化されて得られたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブステップと、上記インターリーブステップにて並べ替えられたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化ステップとを有する符号化工程と、
上記内符号符号化ステップにて符号化されて得られた複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施す拡散変調ステップを有する送信工程とを備え、
上記外符号符号化ステップでは、
マッピング手段により、入力したデータに対して所定の変調方式に基づいて信号点のマッピングを行い、
上記マッピング手段からの情報シンボル系列に対して、少なくとも２つの符号化及びマッピング手段により、符号化及び所定の変調方式に基づく信号点のマッピングを行い、
上記マッピング手段からの情報シンボル系列を、シンボル・インターリーブ手段により、シンボル毎にインターリーブし、
上記少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のそれぞれからの出力シンボルを、少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段により、デインターリーブし、
上記少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のうちの一方と、上記少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段のうちの一方とからの出力シンボルを、第１のシンボル選択及びパンクチャ手段により、択一的に選択してパンクチャし、
上記少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のうちの一方と、上記少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段のうちの他方とからの出力シンボルを、第２のシンボル選択及びパンクチャ手段により、択一的に選択してパンクチャする送信方法。
【請求項１４】
入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化手段と、上記外符号符号化手段から供給されたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ手段と、上記インターリーブ手段から供給されたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化手段とを有する符号化部と、上記内符号符号化手段から供給された複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施す拡散変調手段を有する送信部とを備える送信機器によって送信されたデータを受信する受信装置であって、
入力されたデータに対して逆拡散を施す逆拡散手段を有する受信部と、
上記内符号符号化手段に対応して備えられ、上記逆拡散手段から供給されたデータに対して、最大事後確率復号又は軟出力ビタビアルゴリズムに基づく軟出力復号を行う内符号復号手段と、上記インターリーブ手段によってインターリーブされたシンボル系列の配列を、それぞれ、元のシンボル系列の配列に戻すように、上記内符号復号手段から供給された軟入力のシンボル系列にデインターリーブを施すデインターリーブ手段と、上記外符号符号化手段に対応して備えられ、上記デインターリーブ手段から供給されたシンボル系列に対して、上記最大事後確率復号又はビタビアルゴリズムに基づく復号を行う外符号復号手段とを有する復号部とを備え、
上記復号部は、さらに上記逆拡散手段から供給されたデータに基づいて付加信頼性情報を生成し、通信路の状態を予測する通信路状態予測手段を有し、
上記外符号復号手段は、上記通信路状態予測手段から供給された上記付加信頼性情報を用いて復号を行う受信装置。
【請求項１５】
符号分割多重方式を適用している請求項１４記載の受信装置。
【請求項１６】
入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化ステップと、上記外符号符号化ステップにて符号化されて得られたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブステップと、上記インターリーブステップにて並べ替えられたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化ステップとを有する符号化工程と、上記内符号符号化ステップにて符号化されて得られた複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施す拡散変調ステップを有する送信工程とを備える送信方法によって送信されたデータを受信する受信方法であって、
入力されたデータに対して逆拡散を施す逆拡散ステップを有する受信工程と、
上記内符号符号化ステップに対応して備えられ、上記逆拡散ステップにて逆拡散が施されたデータに対して、最大事後確率復号又は軟出力ビタビアルゴリズムに基づく軟出力復号を行う内符号復号ステップと、上記インターリーブステップにてインターリーブされたシンボル系列の配列を、それぞれ、元のシンボル系列の配列に戻すように、上記内符号復号ステップにて符号化されて得られた軟入力のシンボル系列にデインターリーブを施すデインターリーブステップと、上記外符号符号化ステップに対応して備えられ、上記デインターリーブステップにて並べ替えられたシンボル系列に対して、上記最大事後確率復号又はビタビアルゴリズムに基づく復号を行う外符号復号ステップとを有する復号工程とを備え、
上記復号工程は、さらに上記逆拡散ステップにて逆拡散が施されたデータに基づいて付加信頼性情報を生成し、通信路の状態を予測する通信路状態予測ステップを有し、
上記外符号復号ステップでは、上記通信路状態予測ステップにて生成された上記付加信頼性情報を用いて復号が行われる受信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力されたデータを符号化する符号化装置及び符号化方法、入力されたデータを復号する復号装置及び復号方法、データを外部へと送信する送信装置及び送信方法、並びに、外部からのデータを受信する受信装置及び受信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば、移動体通信や深宇宙通信といった通信分野、地上波又は衛星ディジタル放送といった放送分野、及び記録媒体に対する記録及び／又は再生を行う磁気、光又は光磁気記録分野の研究が著しく進められているが、それにともない、誤り訂正符号化及び復号の効率化を目的として符号理論の研究も盛んに行われている。そして、近年では、いわゆるシャノン限界に近い性能を示す符号化方法として、C. BerrouらによるU.S. Patent #5,446,747号公報に記載され、ターボ符号化方法と呼ばれる並列連接畳み込み符号（Parallel Concatenated Convolutional Codes；以下、ＰＣＣＣと記す。）による符号化方法や、このＰＣＣＣを応用して多値変調と組み合わせたターボ符号化変調（Turbo Trellis Coded Modulation；ＴＴＣＭ）が知られている。
【０００３】
ここで、例えばセルラ符号分割多重（Code Division Multiple Access；以下、ＣＤＭＡと記す。）方式における高変調フォーマットを考えたとき、２相位相（Binary Phase Shift Keying；以下、ＢＰＳＫと記す。）変調方式や４相位相（Quadrature Phase Shift Keying；以下、ＱＰＳＫと記す。）変調方式から、「D. J. van Wyk, “Four-dimensional Q2PSK modulation and coding for mobile digital communication”, Master's thesis, University of Pretoria, South Africa, April 1996」や「D. J. van Wyk, Emlyn Cilliers and L. P. Linde, “A synchronous Q2PSK DS-CDMA system: System conceptualisation, implementation and performance analysis”, in Proceedings of ISSSTA '98, (Sun City, South Africa), pp. 18-22, September 1998」に記載されているＱ2ＰＳＫ変調方式のような多次元への応用として、トレリス符号化技術及びターボトレリス符号化技術を用いることは不可欠である。
【０００４】
いわゆる符号化変調（Trellis Coded Modulation；以下、ＴＣＭと記す。）は、帯域制限通信路上におけるディジタル伝送のために、符号化と多値変調とを組み合わせた技術として、過去約２０年にわたって発展してきているものである。従来からの符号化方式に対するＴＣＭの主な利点は、トレリス符号化を行うものであるということであり、結果として生じるデータ伝送ストラテジーが伝送帯域幅を広げないことにある。そのため、ＴＣＭは、パワー及び帯域の双方に有効な符号化方式とされる。ＴＣＭは、チャネル上を伝送する信号形態に対応して決定される有限のステート数を有する符号化器と、冗長な非バイナリ変調とを組み合わせて用いる。一方、受信機側では、雑音が重畳された受信値を入力し、例えばいわゆるＭＬ−ビタビアルゴリズムによる復号や最大事後確率（Maximum A Posteriori probability；以下、ＭＡＰと記す。）復号による軟判定復号を行う復号器を用いて復号が行われる。
【０００５】
このようなＴＣＭを適用した場合の性能と符号化しないで変調のみを行った場合の性能とを比較した例として、「G. Ungerboeck, “Channel coding with Multilevel/Phase signals”, IEEE Transactions on Information Theory, vol. IT-28, pp. 55-67, January 1982」、「G. Ungerboeck, “Trellis-Coded Modulation with redundant signal sets -Part I: Introduction”, IEEE Communications Magazine, vol. 25, pp. 5-11, February 1987」及び「G. Ungerboeck, “Trellis-Coded Modulation with redundant signal sets -Part II: State of the art. ”, IEEE Communications Magazine, vol. 25, pp. 12-21, February 1987」に記載されているものがある。これらの文献では、ステート数が“４”である符号化器によるＴＣＭによる性能は、符号化しないで変調のみを行った場合と比較して、付加雑音に対して３ｄＢの改良がみられることが記載されている。さらに、ＴＣＭは、より複合されたものを用いることにより、少なくとも６ｄＢもの符号化利得の改善を図ることもできる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したG. UngerboeckによるＴＣＭは、「G. D. Boudreau, D. D. Falconer and S. A. Mahmoud, “A comparison of trellis coded versus convolutionally coded spread-spectrum multiple-access systems”, IEEE Journal on Selected Areas of Communication, vol. 8, pp. 628-640, May 1990」に記載されているように、ＣＤＭＡ系におけるＲＡＫＥ受信機を用いたシステムに組み合わされた場合には、標準の畳み込み符号に比べてよい性能特性が得られないことがわかっている。この結果は、いわゆるＭＦやＲＡＫＥのように、符号化利得が増加してＭＡＩレベルに達するようなマルチユーザ環境にて用いられるシングルユーザの受信機にとって注意すべき重要な現象である。
【０００７】
低符号化率の符号化を用いることへの限界としては、ＭＡＩがもはやガウシアンのように観察されないようなレベルにまで拡散が減少されるときに起こる。伝送ダイバーシチシグナリングを考えたときには、加法的白色ガウス雑音（Additive White Gaussian Noise；ＡＷＧＮ）チャネルに対して最適化される符号を考慮する必要がある。
【０００８】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、マルチパスフェージング環境下においても高い性能を発揮することができる符号化装置及び符号化方法、並びに、これらの符号化装置及び符号化方法による符号を復号する復号装置及び復号方法を提供することを目的とする。また、本発明は、これらの符号化装置及び符号化方法を適用した送信装置及び送信方法、並びに、復号装置及び復号方法を適用した受信装置及び受信方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明にかかる符号化装置は、複数の要素符号を縦列に連接し、入力されたデータを符号化する符号化装置であって、入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化手段と、この外符号符号化手段から供給されたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ手段と、このインターリーブ手段から供給されたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化手段とを備え、外符号符号化手段は、符号化変調を行う少なくとも２つの符号化変調手段と、少なくとも２つの符号化変調手段それぞれからのバイナリ出力を所定のブロック単位でインターリーブする少なくとも２つのブロック・シンボル・インターリーブ手段と、少なくとも２つのブロック・シンボル・インターリーブ手段から出力されたデータに対して所定の変調方式に基づいて信号点のマッピングを行う少なくとも２つのマッピング手段とを有する。
また、本発明にかかる符号化装置は、複数の要素符号を縦列に連接し、入力されたデータを符号化する符号化装置であって、入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化手段と、この外符号符号化手段から供給されたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ手段と、このインターリーブ手段から供給されたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化手段とを備え、外符号符号化手段は、入力したデータに対して所定の変調方式に基づいて信号点のマッピングを行うマッピング手段と、マッピング手段からの情報シンボル系列に対して符号化及び所定の変調方式に基づく信号点のマッピングを行う少なくとも２つの符号化及びマッピング手段と、マッピング手段からの情報シンボル系列をシンボル毎にインターリーブするシンボル・インターリーブ手段と、少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のそれぞれからの出力シンボルをデインターリーブする少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段と、少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のうちの一方と、少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段のうちの一方とからの出力シンボルを択一的に選択してパンクチャする第１のシンボル選択及びパンクチャ手段と、少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のうちの一方と、少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段のうちの他方とからの出力シンボルを択一的に選択してパンクチャする第２のシンボル選択及びパンクチャ手段とを有する。
【００１０】
このような本発明にかかる符号化装置は、外符号符号化手段により、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行い、インターリーブ手段によってシンボル毎のインターリーブを施した後、内符号符号化手段により、空間・時間符号化変調を行う。
【００１１】
また、上述した目的を達成する本発明にかかる符号化方法は、複数の要素符号を縦列に連接し、入力されたデータを符号化する符号化方法であって、入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化工程と、この外符号符号化工程にて符号化されて得られたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ工程と、このインターリーブ工程にて並べ替えられたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化工程とを備え、外符号符号化工程では、少なくとも２つの符号化変調手段により、符号化変調を行い、少なくとも２つの符号化変調手段それぞれからのバイナリ出力を、少なくとも２つのブロック・シンボル・インターリーブ手段により、所定のブロック単位でインターリーブし、少なくとも２つのブロック・シンボル・インターリーブ手段から出力されたデータに対して、少なくとも２つのマッピング手段により、所定の変調方式に基づいて信号点のマッピングを行う。
また、本発明にかかる符号化方法は、複数の要素符号を縦列に連接し、入力されたデータを符号化する符号化方法であって、入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化工程と、この外符号符号化工程にて符号化されて得られたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ工程と、このインターリーブ工程にて並べ替えられたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化工程とを備え、外符号符号化工程では、マッピング手段により、入力したデータに対して所定の変調方式に基づいて信号点のマッピングを行い、マッピング手段からの情報シンボル系列に対して、少なくとも２つの符号化及びマッピング手段により、符号化及び所定の変調方式に基づく信号点のマッピングを行い、マッピング手段からの情報シンボル系列を、シンボル・インターリーブ手段により、シンボル毎にインターリーブし、少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のそれぞれからの出力シンボルを、少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段により、デインターリーブし、少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のうちの一方と、少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段のうちの一方とからの出力シンボルを、第１のシンボル選択及びパンクチャ手段により、択一的に選択してパンクチャし、少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のうちの一方と、少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段のうちの他方とからの出力シンボルを、第２のシンボル選択及びパンクチャ手段により、択一的に選択してパンクチャする。
【００１２】
このような本発明にかかる符号化方法は、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行い、シンボル毎のインターリーブを施した後、空間・時間符号化変調を行う。
【００１３】
さらに、上述した目的を達成する本発明にかかる復号装置は、入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化手段と、この外符号符号化手段から供給されたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ手段と、このインターリーブ手段から供給されたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化手段とを備える符号化機器によって符号化された符号の復号を行う復号装置であって、内符号符号化手段に対応して備えられ、入力されたデータに対して、最大事後確率復号又は軟出力ビタビアルゴリズムに基づく軟出力復号を行う内符号復号手段と、インターリーブ手段によってインターリーブされたシンボル系列の配列を、それぞれ、元のシンボル系列の配列に戻すように、内符号復号手段から供給された軟入力のシンボル系列にデインターリーブを施すデインターリーブ手段と、外符号符号化手段に対応して備えられ、デインターリーブ手段から供給されたシンボル系列に対して、最大事後確率復号又はビタビアルゴリズムに基づく復号を行う外符号復号手段とを備え、さらに上記入力されたデータに基づいて付加信頼性情報を生成し、通信路の状態を予測する通信路状態予測手段を備え、外符号復号手段は、通信路状態予測手段から供給された付加信頼性情報を用いて復号を行う。
【００１４】
このような本発明にかかる復号装置は、外符号符号化手段により、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行い、インターリーブ手段によってシンボル毎のインターリーブを施した後、内符号符号化手段により、空間・時間符号化変調を行う符号化機器によって符号化されたデータを復号する。
【００１５】
さらにまた、上述した目的を達成する本発明にかかる復号方法は、入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化工程と、この外符号符号化工程にて符号化されて得られたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ工程と、このインターリーブ工程にて並べ替えられたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化工程とを備える符号化方法によって符号化された符号の復号を行う復号方法であって、内符号符号化工程に対応して備えられ、入力されたデータに対して、最大事後確率復号又は軟出力ビタビアルゴリズムに基づく軟出力復号を行う内符号復号工程と、インターリーブ工程にてインターリーブされたシンボル系列の配列を、それぞれ、元のシンボル系列の配列に戻すように、上記内符号復号工程にて符号化されて得られた軟入力のシンボル系列にデインターリーブを施すデインターリーブ工程と、外符号符号化工程に対応して備えられ、デインターリーブ工程にて並べ替えられたシンボル系列に対して、上記最大事後確率復号又はビタビアルゴリズムに基づく復号を行う外符号復号工程とを備え、さらに、入力されたデータに基づいて付加信頼性情報を生成し、通信路の状態を予測する通信路状態予測工程を備え、外符号復号工程では、通信路状態予測工程にて生成された付加信頼性情報を用いて復号が行われる。
【００１６】
このような本発明にかかる復号方法は、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行い、シンボル毎のインターリーブを施した後、空間・時間符号化変調を行う符号化方法によって符号化されたデータを復号する。
【００１７】
また、上述した目的を達成する本発明にかかる送信装置は、入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化手段と、この外符号符号化手段から供給されたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ手段と、このインターリーブ手段から供給されたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化手段とを有する符号化部と、内符号符号化手段から供給された複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施す拡散変調手段を有する送信部とを備え、外符号符号化手段は、符号化変調を行う少なくとも２つの符号化変調手段と、少なくとも２つの符号化変調手段それぞれからのバイナリ出力を所定のブロック単位でインターリーブする少なくとも２つのブロック・シンボル・インターリーブ手段と、少なくとも２つのブロック・シンボル・インターリーブ手段から出力されたデータに対して所定の変調方式に基づいて信号点のマッピングを行う少なくとも２つのマッピング手段とを有する。
また、本発明にかかる送信装置は、入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化手段と、この外符号符号化手段から供給されたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ手段と、このインターリーブ手段から供給されたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化手段とを有する符号化部と、内符号符号化手段から供給された複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施す拡散変調手段を有する送信部とを備え、外符号符号化手段は、入力したデータに対して所定の変調方式に基づいて信号点のマッピングを行うマッピング手段と、マッピング手段からの情報シンボル系列に対して符号化及び所定の変調方式に基づく信号点のマッピングを行う少なくとも２つの符号化及びマッピング手段と、マッピング手段からの情報シンボル系列をシンボル毎にインターリーブするシンボル・インターリーブ手段と、少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のそれぞれからの出力シンボルをデインターリーブする少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段と、少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のうちの一方と、少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段のうちの一方とからの出力シンボルを択一的に選択してパンクチャする第１のシンボル選択及びパンクチャ手段と、少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のうちの一方と、少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段のうちの他方とからの出力シンボルを択一的に選択してパンクチャする第２のシンボル選択及びパンクチャ手段とを有する。
【００１８】
このような本発明にかかる送信装置は、外符号符号化手段により、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行い、インターリーブ手段によってシンボル毎のインターリーブを施した後、内符号符号化手段により、空間・時間符号化変調を行い、さらに、拡散変調手段により、複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施して外部へと送信する。
【００１９】
さらに、上述した目的を達成する本発明にかかる送信方法は、入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化ステップと、この外符号符号化ステップにて符号化されて得られたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブステップと、このインターリーブステップにて並べ替えられたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化ステップとを有する符号化工程と、内符号符号化ステップにて符号化されて得られた複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施す拡散変調ステップを有する送信工程とを備え、外符号符号化ステップでは、少なくとも２つの符号化変調手段により、符号化変調を行い、少なくとも２つの符号化変調手段それぞれからのバイナリ出力を、少なくとも２つのブロック・シンボル・インターリーブ手段により、所定のブロック単位でインターリーブし、少なくとも２つのブロック・シンボル・インターリーブ手段から出力されたデータに対して、少なくとも２つのマッピング手段により、所定の変調方式に基づいて信号点のマッピングを行う。
また、本発明にかかる送信方法は、入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化ステップと、この外符号符号化ステップにて符号化されて得られたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブステップと、このインターリーブステップにて並べ替えられたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化ステップとを有する符号化工程と、内符号符号化ステップにて符号化されて得られた複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施す拡散変調ステップを有する送信工程とを備え、外符号符号化ステップでは、マッピング手段により、入力したデータに対して所定の変調方式に基づいて信号点のマッピングを行い、マッピング手段からの情報シンボル系列に対して、少なくとも２つの符号化及びマッピング手段により、符号化及び所定の変調方式に基づく信号点のマッピングを行い、マッピング手段からの情報シンボル系列を、シンボル・インターリーブ手段により、シンボル毎にインターリーブし、少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のそれぞれからの出力シンボルを、少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段により、デインターリーブし、少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のうちの一方と、少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段のうちの一方とからの出力シンボルを、第１のシンボル選択及びパンクチャ手段により、択一的に選択してパンクチャし、少なくとも２つの符号化及びマッピング手段のうちの一方と、少なくとも２つのシンボル・デインターリーブ手段のうちの他方とからの出力シンボルを、第２のシンボル選択及びパンクチャ手段により、択一的に選択してパンクチャする。
【００２０】
このような本発明にかかる送信方法は、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行い、シンボル毎のインターリーブを施した後、空間・時間符号化変調を行い、さらに、複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施して外部へと送信する。
【００２１】
さらにまた、上述した目的を達成する本発明にかかる受信装置は、入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化手段と、この外符号符号化手段から供給されたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ手段と、このインターリーブ手段から供給されたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化手段とを有する符号化部と、上記内符号符号化手段から供給された複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施す拡散変調手段を有する送信部とを備える送信機器によって送信されたデータを受信する受信装置であって、入力されたデータに対して逆拡散を施す逆拡散手段を有する受信部と、内符号符号化手段に対応して備えられ、逆拡散手段から供給されたデータに対して、最大事後確率復号又は軟出力ビタビアルゴリズムに基づく軟出力復号を行う内符号復号手段と、インターリーブ手段によってインターリーブされたシンボル系列の配列を、それぞれ、元のシンボル系列の配列に戻すように、内符号復号手段から供給された軟入力のシンボル系列にデインターリーブを施すデインターリーブ手段と、外符号符号化手段に対応して備えられ、デインターリーブ手段から供給されたシンボル系列に対して、最大事後確率復号又はビタビアルゴリズムに基づく復号を行う外符号復号手段とを有する復号部とを備え、復号部は、さらに逆拡散手段から供給されたデータに基づいて付加信頼性情報を生成し、通信路の状態を予測する通信路状態予測手段を有し、外符号復号手段は、通信路状態予測手段から供給された付加信頼性情報を用いて復号を行う。
【００２２】
このような本発明にかかる受信装置は、外符号符号化手段により、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行い、インターリーブ手段によってシンボル毎のインターリーブを施した後、内符号符号化手段により、空間・時間符号化変調を行い、さらに、拡散変調手段により、複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施す送信機器によって送信されたデータを受信する。
【００２３】
また、上述した目的を達成する本発明にかかる受信方法は、入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化ステップと、この外符号符号化ステップにて符号化されて得られたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブステップと、このインターリーブステップにて並べ替えられたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化ステップとを有する符号化工程と、上記内符号符号化ステップにて符号化されて得られた複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施す拡散変調ステップを有する送信工程とを備える送信方法によって送信されたデータを受信する受信方法であって、入力されたデータに対して逆拡散を施す逆拡散ステップを有する受信工程と、内符号符号化ステップに対応して備えられ、逆拡散ステップにて逆拡散が施されたデータに対して、最大事後確率復号又は軟出力ビタビアルゴリズムに基づく軟出力復号を行う内符号復号ステップと、インターリーブステップにてインターリーブされたシンボル系列の配列を、それぞれ、元のシンボル系列の配列に戻すように、内符号復号ステップにて符号化されて得られた軟入力のシンボル系列にデインターリーブを施すデインターリーブステップと、外符号符号化ステップに対応して備えられ、デインターリーブステップにて並べ替えられたシンボル系列に対して、最大事後確率復号又はビタビアルゴリズムに基づく復号を行う外符号復号ステップとを有する復号工程とを備え、復号工程は、さらに逆拡散ステップにて逆拡散が施されたデータに基づいて付加信頼性情報を生成し、通信路の状態を予測する通信路状態予測ステップを有し、外符号復号ステップでは、通信路状態予測ステップにて生成された付加信頼性情報を用いて復号が行われる。
【００２４】
このような本発明にかかる受信方法は、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行い、シンボル毎のインターリーブを施した後、空間・時間符号化変調を行い、さらに、複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施す送信方法によって送信されたデータを受信する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
この実施の形態は、図１に示すように、ディジタル情報を送信装置１が備える符号化部により符号化して、その出力を例えば無線等によって雑音のある通信路２を介して受信装置３に対して送信し、この受信装置３が備える復号部により復号する通信モデルに適用したデータ送受信システムである。
【００２７】
このデータ送受信システムにおいて、送信装置１における符号化部は、複数の要素符号化器をインターリーバを介して縦列に連接して構成されるものであり、外符号として、畳み込み符号化等のトレリス符号や、並列連接畳み込み符号（Parallel Concatenated Convolutional Codes；ＰＣＣＣ）、すなわち、ターボ符号や、ターボ符号化変調（Turbo Trellis Coded Modulation；以下、ＴＴＣＭと記す。）を用い、内符号として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調（Space-Time Coded Modulation；以下、ＳＴＣＭと記す。）を用いるものである。このデータ送受信システムは、例えば、乗物等による移動をともなう通信、屋内での通信、都市部での通信といったマルチパスフェージング環境下においても高い性能を発揮することができるものである。
【００２８】
まず、送信装置１及び受信装置３の概要について説明する。
【００２９】
符号分割多重（Code Division Multiple Access；以下、ＣＤＭＡと記す。）方式を適用したシステムにおける送信装置１は、図２に示すように、符号化部と、送信部とに大別されて構成される。符号化部は、外符号の符号化を行う外符号化器１１と、入力したデータの順序を並べ替えるインターリーバ１２と、内符号の符号化を行う内符号化器１３とを備え、送信部は、拡散変調を行う拡散変調器１４と、データを外部へと送信する送信アンテナ１５，１６とを備える。
【００３０】
符号化部における外符号化器１１は、シンボル系列ｂを入力し、詳細は後述するが、例えば、畳み込み符号等のトレリス符号、ターボ符号又はＴＴＣＭ等による符号化を行う。外符号化器１１は、符号化して得られたシンボル系列ｘ＝．．．，ｘ1，ｘ2，ｘ3，．．．，ｘnを後段のインターリーバ１２に供給する。この外符号化器１１から出力されたシンボル系列ｘは、伝送によって生じる誤りに対する誤り検出及び誤り訂正を可能とするものであり、非常に制御された構造を有するものである。
【００３１】
インターリーバ１２は、シンボル系列ｘを入力し、このシンボル系列ｘを構成する各シンボルの順序を所定の置換位置情報に基づいて並べ替え、シンボル系列ｘ’として後段の内符号化器１３に供給する。
【００３２】
なお、データ送受信システムにおいては、送信装置１がインターリーバ１２を備えるとともに、後述する受信装置３がデインターリーバを備えることにより、受信装置３におけるデインターリーバから出力されるシンボル系列を通して、通信路２上で生じる雑音等に起因する誤りをランダム分配することができる。そのため、データ送受信システムにおいては、通信路２上で加法的白色ガウス雑音（Additive White Gaussian Noise；ＡＷＧＮ）が加えられた場合に最適な特性を示す符号化を実現することができ、さらに逆ＭＡＩ（adverse MAI）やマルチパス・フェージング下でも、有効に作用する符号化を実現することができる。
【００３３】
ＳＴＣＭによる符号化を行う内符号化器１３は、受信ダイバーシチを含めるために選択している間、組み合わされた空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証するような方法によって設計される。内符号化器１３は、インターリーバ１２から供給されるシンボル系列ｘ’を入力してＳＴＣＭによる符号化を行い、得られたシンボル系列をＭTストリームに分割し、後段の送信部に供給する。
【００３４】
送信部における拡散変調器１４は、符号化部における内符号化器１３から供給されるＭTストリームの数に対応する乗算器を有する。なお、図２においては、内符号化器１３から供給される２本のストリームが出力され、拡散変調器１４が２つの乗算器を有するものとして示している。拡散変調器１４は、これらの複数のストリームのそれぞれに対して、図示しない拡散符号系列発生器から供給される拡散符号系列を独立に乗積することにより、拡散変調を施す。拡散変調器１４によって拡散変調された複数のストリームは、それぞれ、図示しないＲＦ（Radio Frequency）変調器によって変調された後、送信アンテナ１５，１６を介して外部に送信される。
【００３５】
このような送信装置１は、外符号化器１１、インターリーバ１２及び内符号化器１３を連接した符号化部によって符号化されたデータを、送信部における拡散変調器１４によって拡散変調し、外部に送信する。この送信装置１によって送信されたデータは、通信路２を介して受信装置３に供給される。符号又は時分割伝送ダイバーシチ方式は、データ変調、拡散変調、トレリス符号化及び空間・時間符号化された伝送ダイバーシチ方式の組み合わせに基づくシグナリング波形を生成する。
【００３６】
一方、受信装置３は、図３に示すように、送信装置１に対応して、受信部と、復号部とに大別されて構成される。受信部は、外部から送信されてきたデータを受信する受信アンテナ３１と、逆拡散を行う逆拡散器３２とを備え、復号部は、送信装置１における内符号化器１３に対応する内符号復号器３３と、入力したデータの順序を元に戻すデインターリーバ３４と、送信装置１における外符号化器１１に対応する外符号復号器３５と、通信路２の状態を予測する通信路状態予測器３６とを備える。
【００３７】
受信部における逆拡散器３２は、送信装置１における拡散変調器１４と同様に乗算器を有し、受信アンテナ３１によって受信され、図示しないＲＦ復調器によって復調されたデータに対して、拡散変調器１４における上述した拡散符号系列発生器から供給される拡散符号系列と同様の拡散符号系列を乗積することにより、逆拡散を施す。ここで、受信アンテナ３１によって受信された信号は、Ｋ×ＭTの伝送された直行信号の線形重畳であることから、逆拡散器３２は、対象のユーザに関連するＭTストリームに関して、チップ波形マッチングを実行する。この逆拡散操作は、いかなるスペクトラム拡散システムについての鍵関数であって、正確な同期情報が利用できる場合のみ、達成され得るものである。ここでは、完全な拡散波形同期、キャリア再生、シンボル及びフレーム同期が仮定されている。チャネル予測は、分離されたパス毎に行われ、多重送信アンテナから各ストリームを分離するために、いわゆるＲＡＫＥ結合器によってアシストされたパイロットシンボルの中で用いられる。逆拡散器３２によって逆拡散されたストリームは、ＲＡＫＥ結合された後、後段の復号部に供給される。
【００３８】
復号部における内符号復号器３３は、送信装置１における内符号化器１３に対応して備えられるものである。内符号復号器３３は、受信部から供給されたデータに対して、最大事後確率（Maximum A Posteriori probability；以下、ＭＡＰと記す。）復号や軟出力ビタビアルゴリズム（Soft-Output Viterbi Algorithm；ＳＯＶＡ）に基づく軟出力復号を行う。内符号復号器３３は、復号して得られたシンボル系列ｙ’を後段のデインターリーバ３４に軟出力として供給する。なお、このシンボル系列ｙ’は、送信装置１におけるインターリーバ１２によってインターリーブされたシンボル系列ｘ’に対応するものである。
【００３９】
デインターリーバ３４は、送信装置１におけるインターリーバ１２によってインターリーブされたシンボル系列ｘ’の配列を、それぞれ、元のシンボル系列ｘの配列に戻すように、内符号復号器３３から供給される軟入力のシンボル系列ｙ’にデインターリーブを施す。デインターリーバ３４は、デインターリーブして得られたシンボル系列ｙを後段の外符号復号器３５に供給する。なお、このシンボル系列ｙは、送信装置１におけるインターリーバ１２に入力されるシンボル系列ｘに対応するものである。
【００４０】
外符号復号器３５は、送信装置１における外符号化器１１に対応して備えられるものである。外符号復号器３５は、後述する通信路状態予測器３６から供給される付加信頼性情報を用いて、デインターリーバ３４から供給されたシンボル系列ｙに対して、ＭＡＰ復号やビタビアルゴリズムに基づく復号を行う。外符号復号器３５は、復号して得られたシンボル系列ｂ’を出力する。
【００４１】
通信路状態予測器３６は、外符号復号器３５における復号処理をアシストするために備えられるものである。通信路状態予測器３６は、受信部から供給されたデータに基づいて付加信頼性情報ｚ＝ｚ1，ｚ2，ｚ3，．．．を生成し、外符号復号器３５に供給する。なお、付加信頼性情報ｚjは、いわゆるＣＳＩを測定することによって得られる実数値である。
【００４２】
このような受信装置３は、送信装置１から通信路２を介して送信されてきたデータを受信部における逆拡散器３２によって逆拡散し、得られたデータを内符号復号器３３、デインターリーバ３４及び外符号復号器３５を連接した復号部によって復号する。
【００４３】
データ送受信システムにおいては、空間・時間ダイバーシチチャネルは、チャネル入力系列が“ｘ”であり且つ“ｚ”がＣＳＩである場合に、チャネル出力系列が“ｙ”である確率により、完全に特徴付けられる。すなわち、チャネルは、次式（１）によって完全に特徴付けられる。
【００４４】
【数１】
0004403345.tif 000002
【００４５】
上式（１）において、ｐ（ｙi｜ｘi，ｚi）は、チャネルｉに関して、入力系列が“ｘi”であり且つ“ｚi”がＣＳＩである場合に、復調された出力系列が“ｙi”である確率を示している。
【００４６】
確率ｐ（ｙi｜ｘi，ｚi）は、データ変調又は復調の解析や伝送ダイバーシチを含む波形チャネルによって求められる。復調器の出力が連続的である場合には、上式（１）に示す確率は、連続的な確率密度関数によって置換される。データ送受信システムにおいては、上式（１）を用いてチャネルを特徴付けることにより、前方向誤り訂正（Forward Error Correction；ＦＥＣ）の解析から波形チャネルの解析を切り離すことを可能とする。
【００４７】
さて、以下では、送信装置１における外符号化器１１について詳細に説明していく。
【００４８】
送信装置１においては、外符号化器１１として、一般的な畳み込み符号化器やターボ符号化器を用いることが率直に考えられ、上述したように、容易に実装することができる。ここで、内符号について、Ｐが増加するのにともなって平均的に次式（２）及び次式（３）に示す比が減少することに着目する。
【００４９】
【数２】
0004403345.tif 000003
【００５０】
【数３】
0004403345.tif 000004
【００５１】
このことは、いわゆるAlamouti方式と他の２つの方式との性能の違いが、より長い最小ユークリッド距離を有するより強力な外符号を用いることによって減少することを示す。この目的にともなって、ＳＴＣＭ伝送ダイバーシチにおいて、外符号としてＴＣＭ及びＴＴＣＭの使用が提案される。
【００５２】
ＡＷＧＮチャネルに対する良好なＴＣＭ方式の設計についての適切な基準は、符号系列についてのいかなる２つの異なる情報系列間における最小ユークリッド距離が最大化されることである。例えば、「D. Divsalar and M. K. Simon, “The design of Trellis Coded MPSK for fading channels: Performance Criteria”, IEEE Transactions on Communications, vol. 36, pp. 1004-1012, September 1988」や「D. Divsalar and M. K. Simon, “The design of Trellis Coded MPSK for fading channels: Set Partitioning for optimum code design”, IEEE Transactions on Communications, vol. 36, pp. 1013-1021, September 1988」等に記載されているように、フェージングチャネル上でのＴＣＭ方式の誤り率性能は、誤りを起こすパス（error event path）のうち、有効的又は最短のパスＬminと、誤りを起こすパスに沿った最小積距離（the minimum product distance）λLとによって強く影響される。これらのパラメータは、最小ユークリッド距離よりも重要な役割を果たす。このことから、フェージングチャネル上での優れた性能を達成するために、いわゆるＭＴＣＭ（Multiple Trellis Coded Modulation）が設計され、復号複雑度及びスループットが同一である一般的なＴＣＭ方式によって達成され得る状況と比較されている。
【００５３】
一般的なＭＴＣＭ技術を用いるＴＣＭにおける外符号の設計については、帰納的なアプローチが採用される。後述するアプローチの利点は、マルチレベル、多次元及び非対称符号化変調方式の設計を含むこれらのＳＴＣＭシステムに関する統一された設計手順を提供することである。「V. Tarokh, N. Seshadri and A. R. Calderbank, “Space-time codes for high data rate wireless communication: Performance criterion and code construction”, IEEE Transactions on Information Theory, vol. 44, pp. 744-765, March 1998」において、Tarokhらは、時分割多重（Time Division Multiple Access；ＴＤＭＡ）方式を適用したＳＴＣＭシステムに関して、ランク及び行列式基準（the Rank and Determinant criteria）と称される２つの設計基準を提案している。ここでは、この２つの設計基準が、ＭＴＣＭ符号構造によって緊密に関係付けられるように修正される。この洞察を用いて、「D. J. van Wrk, I. J. Oppermann, E. Pretorius and P. G. W. van Rooyen, “On the construction of layered space-time coded modulation STCM codes employing MTCM code design techniques”, in IEEE VTC'99: Vehicular Technology Conference, (Amsterdam, The Netherlands), pp. 2969-2973, September 1999」においては、ＳＴＣＭシステムの層状２乗ユークリッド距離（the layerd squared Euclidean distance）及び層状２乗ユークリッド距離積（the layerd squared Euclidean distance product）が定義されている。
【００５４】
最も一般的には、ＭＴＣＭは、ｂビットのバイナリ入力とともに、各送信間隔においてｋ×ＱＰＳＫシンボル（ＱＰＳＫ；４相位相（Quadrature Phase Shift Keying））にマッピングされるｓビットのバイナリ出力を行う符号化器によって実装される。図４に送信装置１における外符号化器１１として提案されるＭＴＣＭ符号化器４１を示す。ここで、パラメータｋは、符号の多重性（multiplicity）と称されるものであり、トレリスにおいて各枝毎に割り当てられたＱＰＳＫシンボル数を表現するものである。なお、ｋ＝１は、一般的なＴＣＭに相当する。
【００５５】
ＭＴＣＭ符号化器４１は、図４に示すように、例えば２つのＴＣＭ符号化器４２，４３と、これらのＴＣＭ符号化器４２，４３からのｓビットのバイナリ出力を所定のブロック単位でインターリーブする２つのブロック・シンボル・インターリーバ４４，４５と、これらのブロック・シンボル・インターリーバ４４，４５から出力されたデータに対してＱＰＳＫ変調方式に基づいて信号点のマッピングを行う２つのＱＰＳＫマッピング器４６，４７とを有する。
【００５６】
ＭＴＣＭ符号化器４１は、ｂビットのバイナリ入力を分割してＴＣＭ符号化器４２，４３のそれぞれに供給し、これらのＴＣＭ符号化器４２，４３のそれぞれによって符号化する。ＭＴＣＭ符号化器４１は、ＴＣＭ符号化器４２，４３のそれぞれによって符号化して得られたｓビットのバイナリ出力を、ブロック・シンボル・インターリーバ４４，４５のそれぞれによってシンボルｍ1，ｍ2，．．．，ｍkを含むｋ個のグループに区切りインターリーブする。そして、ＭＴＣＭ符号化器４１は、ブロック・シンボル・インターリーバ４４，４５のそれぞれによってインターリーブして得られた各グループを、ＱＰＳＫマッピング器４６，４７のそれぞれによって信号点のマッピングを行い、ＱＰＳＫシンボルを出力する。このＱＰＳＫシンボルは、内符号化器１３に供給される。
【００５７】
ここで、例えば各枝毎に１シンボルとする一般的なトレリス符号化においては、誤りを起こす最短のパスの長さＬminが当該パスに沿ったトレリス上の枝数に等しいという事実を考える。パラレルパスが存在するトレリスは、Ｌmin＝１となる１本の枝についての誤りを起こす最短のパスを有するために拘束される。これは、「E. Biglieri, D. Divsalar, P. J. McLane and M. K. Simon, “Introduction to Trellis-Coded Modulation with Applications”, Macmillan, 1991」に記載されているように、Ｅs’＝Ｅsであることから、平均ＢＥＰのグラフの漸近領域がＥs’／Ｎ0又はＥs／Ｎ0にともなって線形的に逆変化することを意味する。したがって、誤り確率の観点から、それらのトレリスにおいてパラレルパスを有するために一般的なＴＣＭ符号を設計することは望ましくない。なお、同文献においては、“Ｅs’”は、実際には“’”の代わりに上線が付されて示されている。
【００５８】
送信装置１における外符号化器１１としてＭＴＣＭ符号化器４１を用いるアプローチとしては、空間・時間符号をともなう設計に適用するときには、パラレルパスが存在するトレリス設計の選択を考える必要がある。このことは、より高い有効符号長又は誤りを起こすパスの選択において、より順応したものを提供することになる。この後の理由は、たとえトレリスにパラレルパスが存在しても、長さがＬmin＝１である誤りを起こすパスと関連付けられた非零のユークリッド距離をともなう１つ以上の符号化されたシンボルを有することは可能であるという事実の下に存在する。
【００５９】
空間・時間符号の設計においては、「E. Biglieri, D. Divsalar, P. J. McLane and M. K. Simon, “Introduction to Trellis-Coded Modulation with Applications”, Macmillan, 1991」に記載されているものに類似する手順、すなわち、“Ungerboeck”として知られている“From Root-to-Leaf”アプローチを追随している。集合分割法としては、「G. Ungerboeck, “Channel coding with Multilevel/Phase signals”, IEEE Transactions on Information Theory, vol. IT-28, pp. 55-67, January 1982」に記載されている一般的なトレリス符号に対するUngerboeckのオリジナルの集合分割法から見出した集合のｋ倍デカルト積を利用する。集合分割手順は、完全なＱＰＳＫ信号集合のｋ倍デカルト積から始められる。
【００６０】
上述した多重性因子（multiplicity factor）ｋは、空間・時間符号の設計手順において最も重要なパラメータである。一般に、設計基準は、チャネルパラメータの関数としての多重性因子ｋの選択においていかなる直接の考察も含まないものである。「D. J. van Wyk, M. P. Lotter, L. P. Linde and P. G. W. van Rooyen, “A multiple trellis coded Q2PSK system for wireless local loop”, in PIMRC'97: International Symposium on Personal Indoor and Mobile Radio Communications, (Helsinki, Finland), pp. 624-628, September 1997」において、フェージングチャネルに対するＭＴＣＭ符号についての一般的な設計基準が、バースト誤り長の解析を含むことによってどのように増大され得るのかが示されている。データ送受信システム、すなわち、空間・時間伝送システムに関して、このｋの選択は、有効送信アンテナｎTの数によって自然に決定される。
【００６１】
ここで、Ungerboeckの集合分割法について説明する。なお、デカルト積の演算子を、“＃”と表すものとする。
【００６２】
集合分割法においては、ＭT＝２の符号設計を考慮した場合には、まず第一の手順として、Ａ0＃Ａ0をｉ＝０，１，・・・，Ｍc−１とする順序付けられたデカルト積｛Ａ0＃Ｂi｝によって定義されるＭcシグナル集合に分割する。Ｂiの第２の要素｛ｊ2｝は、Ｍcを法とするｎｊ＋ｉによって定義される。空間・時間マッピングに関しては、上述した層状２乗ユークリッド距離と称される新規の設計パラメータを定義することが適切である。特に、ｋ＝２個の要素からなる集合のいかなる対の間における層状２乗ユークリッド距離は、２個の要素からなる集合に対応するシンボル間距離の和であることから、集合分割は、Ａ0＃Ｂiが同一である全区画のイントラ距離（intra-distance）、すなわち、特定集合又は区画の範囲内の対間距離を保証する。さらに、復号するトレリス上にパラレルパスが存在する可能性の結果、層状２乗ユークリッド距離の最小積は、最大とならなければならない。このパラメータは、上述した層状２乗ユークリッド距離積と称され、Πｄij2で与えられる。したがって、２個の要素からなる集合の全ての対における最小の層状２乗ユークリッド距離積は、Ａ0＃Ｂ0を生成するために、最大とならなければならない。これは、奇数整数乗算器ｎの選択によってなされ、それが要求された最大最小（maxmin）解を生じる。ｎについてのあり得る値を計算した結果、ｎ＝１であるという解を示した。ＱＰＳＫ変調方式におけるＭT＝ｋ＝２についての集合Ａ0＃Ｂi（ｉ＝１，・・・，Ｍ）は、次式（４）で表される。
【００６３】
【数４】
0004403345.tif 000005
【００６４】
ただし、各集合は、４Ｅbの最小イントラ距離を有する点に注目すべきである。これらの集合についてのインター距離（inter-distance）、すなわち、異なる集合からの２個の要素からなる集合の対間の最小距離は、次表１に示すように要約される。なお、次表１においては、Ａ0＃Ｂ0を参照とした場合における分割された部分集合間のインター距離を示している。
【００６５】
【表１】
0004403345.tif 000006
【００６６】
集合分割法においては、次の手順として、Ｍ個の集合Ａ0＃Ｂiのそれぞれを、２つの集合Ｃ0＃Ｄi0，Ｃ0＃Ｄi1に分割する。集合Ｃ0＃Ｄi0は、偶数の要素（ｊ＝０，２，・・・，Ｍ−２）を含むものであり、集合Ｃ0＃Ｄi1は、奇数の要素（ｊ＝１，３，・・・，Ｍ−１）を含むものである。この手順を用いて生成される集合Ｃ0＃Ｄijは、次式（５）で表される。
【００６７】
【数５】
0004403345.tif 000007
【００６８】
ここで、各集合が８Ｅbの最小のイントラ距離を有するとともに、これらの集合についてのインター距離が８Ｅbであることに注目すべきである。
【００６９】
送信装置１及び受信装置３においては、符号化器及び復号器の構成は、容易にトレリスから得ることができる。出力チャネル信号は、解析的に記述されたトレリス符号について無関係な出力符号ビットの中間手順で、入力ビットのスライディングブロックに関して直接的に表現される。
【００７０】
多重性因子がＭT＝ｋ＝２である符号化率が“２／４”の空間・時間トレリス符号の実現が考えられる。したがって、２つのＱＰＳＫシンボルは、符号化器によって受け入れられた２ビット毎に、通信路２を介して伝送される。この符号化システムにおける入出力／ステート接続図（input/output/state connection diagram）は、ステート数が“２”の場合には、図５（Ａ）に示すようになり、ステート数が“４”の場合には、図５（Ｂ）に示すようになる。これは、ソース変数（ｂ1，ｂ2，ｂ3(1)，ｂ4(1)，ｂ3(2)，ｂ4(2)）のスライディングブロックを定義する。ここで、ｚ＝１，２とする出力ビット（ｂ3(z)，ｂ4(z)）は、図示しない変調器によってＱＰＳＫシンボルにマッピングされることに注目すべきである。
【００７１】
濃度が“２”の場合における半接続された符号化率が“２／４”の空間・時間符号の構造は、ステート数が“２”の場合には、図６（Ａ）に示すようになり、ステート数が“４”の場合には、図６（Ｂ）に示すようになる。各ステートに結合する枝数、すなわち、節点から発出している又は節点に到達している枝数は、２2＝４本となる。
【００７２】
さて、上述した議論から、帯域幅に有効なＭＴＣＭを空間・時間・ターボ符号の考え及び概念と組み合わせることが考えられる。「P. Robertson, “Coded modulation scheme employing turbo codes”, Electronics Letters, vol. 31, no. 18, pp. 1546-1547, 1995」や「P. Robertson and T. Worz, “A novel bandwidth efficient coding scheme employing turbo codes”, in ICC'96: International Conference on Communications, (Dallas, Texas, USA), pp. 962-967, June 1996」において、Robertsonは、ＴＣＭとターボ符号との２つの考えを組み合わせてＴＴＣＭとしたストレート・フォワード・アプローチ（a straight forward approach）を提示している。ここでは、後者の概念は、ＳＴＣＭ伝送ダイバーシチシナリオにおける外符号として、ターボＭＴＣＭ（以下、Ｔ−ＭＴＣＭと記す。）に拡張される。
【００７３】
図７に修正されたＴ−ＭＴＣＭ符号化器５１を示す。このＴ−ＭＴＣＭ符号化器５１と、バイナリ空間・時間・ターボ符号方式との間の主な違いは、Ｔ−ＭＴＣＭ符号化器５１がビット上ではなく（多重）シンボル上で動作することである。
【００７４】
Ｔ−ＭＴＣＭ符号化器５１は、入力したデータに対してＱＰＳＫ変調方式に基づいて信号点のマッピングを行うＱＰＳＫマッピング器５２と、このＱＰＳＫマッピング器５２からの情報シンボル系列に対して符号化及びＱＰＳＫ変調方式に基づく信号点のマッピングを行う２つのＭＴＣＭ符号化器及びＱＰＳＫマッピング器５３，５５と、ＱＰＳＫマッピング器５２からの情報シンボル系列をシンボル毎にインターリーブするシンボル・インターリーバ５４と、ＭＴＣＭ符号化器及びＱＰＳＫマッピング器５５からの出力シンボルをデインターリーブする２つのシンボル・デインターリーバ５６，５７と、ＭＴＣＭ符号化器及びＱＰＳＫマッピング器５３とシンボル・デインターリーバ５６とからの出力シンボルを択一的に選択してパンクチャするシンボルセレクタ及びパンクチャ器５８と、ＭＴＣＭ符号化器及びＱＰＳＫマッピング器５３とシンボル・デインターリーバ５７とからの出力シンボルを択一的に選択してパンクチャするシンボルセレクタ及びパンクチャ器５９とを有する。
【００７５】
Ｔ−ＭＴＣＭ符号化器５１は、ｂビットのデータを入力し、ＱＰＳＫマッピング器５２によって１度にｂビットの情報からなる各シンボルによるＮtc情報シンボルのブロックを生成する。情報シンボル系列は、符号化率が“ｂ／ｓ”のＭＴＣＭ符号化器及びＱＰＳＫマッピング器５３，５５のそれぞれにより直接的に処理されるとともに、シンボルワイズ・インターリーブを施すシンボル・インターリーバ５４によって直接的に処理される。
【００７６】
ＭＴＣＭ符号化器及びＱＰＳＫマッピング器５３，５５は、それぞれ、上述したＭＴＣＭ符号化器と同様の設計の下に符号化を行う。そして、ＭＴＣＭ符号化器及びＱＰＳＫマッピング器５３，５５は、それぞれ、符号語を２次元のシンボル平面に直ちにマッピングする。これらのＭＴＣＭ符号化器及びＱＰＳＫマッピング器５３，５５からの出力シンボルは、異なる送信アンテナから伝送されるシンボルストリームを形成するために、後段のシンボルセレクタ及びパンクチャ器５８，５９によって交互にパンクチャされる。
【００７７】
ここで、図７から、ＭＴＣＭ符号化器及びＱＰＳＫマッピング器５５からの出力シンボルに対するパンクチャ処理は、符号シンボルの組織部分の元々の順序の配列に戻すために、シンボル・デインターリーバ５６，５７の後段で行われる点に注目すべきである。この手順は、各情報シンボルが伝送シンボルの１つのみに含まれることを確実にするとともに、パリティビットがＭＴＣＭ符号化器及びＱＰＳＫマッピング器５３，５５の双方から交互に選択されることを確実にする。したがって、最終的に出力される符号は、組織的なものとみなされる。
【００７８】
Ｔ−ＭＴＣＭ符号化器５１においては、インターリーブ処理及びデインターリーブ処理として、１つの例外を除いては、バイナリターボ符号化方式に類似して実行されるべきである。この例外とは、Ｔ−ＭＴＣＭの場合には、入力系列がビット毎ではなくシンボル毎にインターリーブ及びデインターリーブされる必要があるということである。そこで、Ｔ−ＭＴＣＭ符号化器５１は、シンボル・インターリーバ５４及びシンボル・デインターリーバ５６，５７を有することにより、シンボル毎のインターリーブ処理及びデインターリーブ処理を実現する。Ｔ−ＭＴＣＭ符号化器５１においては、インターリーブ処理及びデインターリーブ処理に関する他の全ての特性はバイナリターボ符号化方式と同一であり、特に、上述したように、ＭＴＣＭ符号化器及びＱＰＳＫマッピング器５３，５５からの出力シンボルのパンクチャパターンにしたがって、副次的にインターリーブすることはバイナリターボ符号化方式と同一である。後者は、パリティビットがシンボル・インターリーバ５４及びシンボル・デインターリーバ５６，５７の組み合わせに対して一様に分布されることを確実にする。
【００７９】
また、Ｔ−ＭＴＣＭ符号化器５１においては、ＱＰＳＫマッピング器５２及びＭＴＣＭ符号化器及びＱＰＳＫマッピング器５３，５５におけるマッピング処理として、通常のＴＣＭの場合と全く同様の動作を行い、集合分割されたフェーザ（phasors）に対して、非バイナリ符号シンボルを割り当てる。
【００８０】
さらに、Ｔ−ＭＴＣＭ符号化器５１においては、シンボルセレクタ及びパンクチャ器５８，５９におけるパンクチャ処理として、ＭＴＣＭ符号化器及びＱＰＳＫマッピング器５３，５５からの出力シンボルが交互に選択されるようにパンクチャされる。より具体的には、シンボルセレクタ及びパンクチャ器５８は、ＭＴＣＭ符号化器及びＱＰＳＫマッピング器５３からの出力シンボルと、シンボル・デインターリーバ５６からの出力シンボルとを交互に選択してパンクチャを行い、シンボルセレクタ及びパンクチャ器５９は、ＭＴＣＭ符号化器及びＱＰＳＫマッピング器５３からの出力シンボルと、シンボル・デインターリーバ５７からの出力シンボルとを交互に選択してパンクチャを行う。Ｔ−ＭＴＣＭ符号化器５１においては、異なるパンクチャパターンを適用することにより、あらゆる符号化率を実現することができる。
【００８１】
このようなＴ−ＭＴＣＭ符号化器５１に対応する受信装置３における外符号復号器３５は、例えば２つの復号器を用いていわゆる繰り返し復号を行うものとして構成される。外符号復号器３５は、一方の復号器から他方の復号器へと供給される情報の性質と、最初の復号処理の扱いとが異なる点を除いては、バイナリターボ復号器と類似する。これは、バイナリの場合と相違しないが、同じ変調シンボルにおいて組織情報がパリティ情報とともに伝送されることによる。したがって、組織成分（systematic component）は、外部成分（extrinsic one）から分離されることができない。そしてまた、外符号復号器３５は、ビット毎ではなくシンボル毎に処理を行う。
【００８２】
バイナリターボ復号器において、繰り返し復号を行う複数の復号器間の情報の受け渡しは、全ての他の入力に依存して、各情報ビットに対する３つの付加的な部分に分けられる。すなわち、各復号器間の情報の受け渡しは、各ビットについて受信した組織成分の値に対応する内部（intrinsic）又は組織成分がかかわること、事前確率情報（a priori probability information）が他方の復号器から与えられること、及び、外部情報（extrinsic information）がその復号器自体から得られることに分けられる。外部情報は、異なる復号工程において同一情報の多重利用を回避するために、事前確率情報として次段の復号器へと供給される。いわゆるＲＳＣ符号を利用することの大きな利点の１つは、組織部分が１度伝送されることだけを必要とすることであり、符号化器と復号器との双方の組み合わせについて同一であるためである。２相位相（Binary Phase Shift Keying；ＢＰＳＫ）変調方式が用いられた場合には、組織情報とパリティ情報とが別個に伝送されることから、これらは分離することができる。一方、高いスペクトル効率を達成するためにＱＰＳＫ変調方式が用いられた場合には、１つのシンボルは組織ビットとパリティ情報との双方を含むことから、これらの分離は、パリティ成分に影響を及ぼすＭＡＩやノイズが組織成分にも影響を及ぼすために不可能となる。したがって、Ｔ−ＭＴＣＭ符号化器５１に対応する外符号復号器３５における各復号器からの出力は、事前確率情報と、組織成分と外部情報との組み合わせとの２つの異なる成分に分けることができる。組織成分と外部情報との組み合わせは、次段の復号工程へと供給され、各復号器において組織情報を少なくとも１回以上用いないことに注意を払う必要がある。
【００８３】
さて、以上のような外符号の性能評価は、以下のように行うことができる。ここまで、ＢＥＰ性能評価は、内符号の最小自由ユークリッド距離における改良によって測定されるので、焦点とされてきた。スーパーステート図（superstate diagrams）とＢＥＰの上限とを用いて、これらの図の変換関数から性能を計算し、外符号の性能の向上を評価した。
【００８４】
ＭＴＣＭのＢＥＰ性能の上限は、「D. Divsalar and M. K. Simon, “The design of Trellis Coded MPSK for fading channels: Performance Criteria”, IEEE Transactions on Communications, vol. 36, pp. 1004-1012, September 1988」、「D. Divsalar and M. K. Simon, “The design of Trellis Coded MPSK for fading channels: Set Partitioning for optimum code design”, IEEE Transactions on Communications, vol. 36, pp. 1013-1021, September 1988」、「D. Divsalar and M. K. Simon, “Multiple Trellis Coded Modulation (MTCM)”, IEEE Transactions on Communications, vol. 36, pp. 410-419, April 1988」及び「E. Biglieri, D. Divsalar, P. J. McLane and M. K. Simon, “Introduction to Trellis-Coded Modulation with Applications”, Macmillan, 1991」に記載されている次式（６）によって与えられる。なお、次式（６）において、Ｚは、Bhttacharyyaパラメータであって、次式（７）によって定義される。また、次式（７）において、Ｅsは、トレリス符号シンボル毎のエネルギであり、Ｔ（Ｉ，Ｄ）は、多重トレリス符号と関連付けられるスーパーステート図の変換関数である。
【００８５】
【数６】
0004403345.tif 000008
【００８６】
【数７】
0004403345.tif 000009
【００８７】
先に図６（Ａ）にトレリスとして示した内符号を用いたステート数が“２”であり且つ符号化率が“２／４”のＴＣＭの場合の性能を考える。これに対応する状態遷移図は、図８（Ａ）に示すようになり、Ｔ（Ｉ，Ｄ）を計算するための等価なスーパーステート図は、図８（Ｂ）に示すようになる。なお、図８（Ｂ）における各枝に付されたラベルは、次式（８）に示すものである。
【００８８】
【数８】
0004403345.tif 000010
【００８９】
図８（Ｂ）から、変換関数は、次式（９）として容易に計算される。
【００９０】
【数９】
0004403345.tif 000011
【００９１】
要求されたＢＥＰの上限は、上式（９）を上式（６）に代入して微分することによって求められ、次式（１０）で表される。
【００９２】
【数１０】
0004403345.tif 000012
【００９３】
つぎに、以上のようなデータ送受信システムの性能評価について示す。空間・時間トレリス符号伝送ダイバーシチを採用したセルラＣＤＭＡシステムのＢＥＰ性能は、上式（１０）を用いることによって決定することができる。２−パス・レイリー・ファースト・フェージング（2-path Rayleigh fast-fading）環境下におけるＳＴＣＭ伝送ダイバーシチシステムに関するシステム負荷の関数Ｖとして、データ送受信システムにおける性能を求めると、図９に示すようになる。動作点は、Ｅb／Ｎ0＝２０ｄＢとしている。また、シンボル・インターリーバのサイズが２００ＱＰＳＫシンボルであり、外符号としてステート数が“２”のＴＣＭ符号を用い、内符号としてAlamouti符号を用いた符号化率が“１／２”であるＳＴＣＭシステムが仮定されている。なお、図９には、比較のために、伝送ダイバーシチをともなわない無符号化及び符号化された性能曲線も示している。これから明らかなように、ＳＴＣＭ伝送ダイバーシチ方式は、大幅に性能の向上を図ることができる。
【００９４】
以上説明したように、本発明においては、符号伝送ダイバーシチに対してチャネル符号に空間・時間符号を連接することを提案した。解析は、チャネルが定常且つ均一であるという仮定の下で、全連接符号・マトリックス（the overall concatenated code matrices）間の積距離のペアワイズ比較に基づいて、実施された。この結果、内符号としてのＡＣＴＤがＤＴＤ方式及びＯＴＤ方式よりも良好な距離特性を有することが示された。ＡＣＴＤは他の２つの方式よりも上位ではあるが、それは２つのアンテナ系だけに限られている。一方、ＯＴＤ及びＤＴＤは、２つ以上のアンテナ系に容易に拡張することができる。本発明においては、ＳＴＣＭストラテジーにおける外符号として、トレリス符号及びターボトレリス符号を可能な候補として採用し、議論した。ここで提示された解析結果は、ＣＤＭＡのためにより高い変調フォーマットの使用が考えられる場合には、ＳＴＣＭ伝送ダイバーシチがセルラＣＤＭＡのダウンリンクシステム容量を増加する際には不可欠なものであることを示している。このように、本発明は、マルチパスフェージング環境下においても高い性能を発揮することができる強力な符号を提供するものであり、ユーザに高い利便・信頼性を提供することができるものである。
【００９５】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば、上述した実施の形態では、符号化部及び復号部をデータ送受信システムにおける送信装置１及び受信装置３に適用して説明したが、本発明は、例えばフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ又はＭＯ（Magneto Optical）といった磁気、光又は光磁気ディスク等の記録媒体に対する記録及び／又は再生を行う記録及び／又は再生装置に適用することもできる。この場合、符号化部により符号化されたデータは、通信路に等価とされる記録媒体に記録され、復号部により復号されて再生される。
【００９６】
また、上述した実施の形態では、送信装置１及び受信装置３ともハードウェアにより構成された装置であるものとして説明したが、これらの送信装置１及び受信装置３とも、例えばワークステーションやパーソナルコンピュータといったコンピュータ装置において実行可能なソフトウェアとして実現することが可能である。
【００９７】
さらに、上述した実施の形態では、送信装置１及び受信装置３は、それぞれ別個の装置であるものとして説明したが、本発明は、これらの送信装置１及び受信装置３を１つの装置として提供する場合にも適用可能である。
【００９８】
このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【００９９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかる符号化装置は、複数の要素符号を縦列に連接し、入力されたデータを符号化する符号化装置であって、入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化手段と、この外符号符号化手段から供給されたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ手段と、このインターリーブ手段から供給されたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化手段とを備える。
【０１００】
したがって、本発明にかかる符号化装置は、外符号符号化手段により、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行い、インターリーブ手段によってシンボル毎のインターリーブを施した後、内符号符号化手段により、空間・時間符号化変調を行うことにより、マルチパスフェージング環境下においても高い性能を発揮することができる強力な符号化を行うことができる。
【０１０１】
また、本発明にかかる符号化方法は、複数の要素符号を縦列に連接し、入力されたデータを符号化する符号化方法であって、入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化工程と、この外符号符号化工程にて符号化されて得られたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ工程と、このインターリーブ工程にて並べ替えられたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化工程とを備える。
【０１０２】
したがって、本発明にかかる符号化方法は、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行い、シンボル毎のインターリーブを施した後、空間・時間符号化変調を行うことにより、マルチパスフェージング環境下においても高い性能を発揮することができる強力な符号化を行うことが可能となる。
【０１０３】
さらに、本発明にかかる復号装置は、入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化手段と、この外符号符号化手段から供給されたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ手段と、このインターリーブ手段から供給されたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化手段とを備える符号化機器によって符号化された符号の復号を行う復号装置であって、内符号符号化手段に対応して備えられ、入力されたデータに対して、最大事後確率復号又は軟出力ビタビアルゴリズムに基づく軟出力復号を行う内符号復号手段と、インターリーブ手段によってインターリーブされたシンボル系列の配列を、それぞれ、元のシンボル系列の配列に戻すように、内符号復号手段から供給された軟入力のシンボル系列にデインターリーブを施すデインターリーブ手段と、外符号符号化手段に対応して備えられ、デインターリーブ手段から供給されたシンボル系列に対して、最大事後確率復号又はビタビアルゴリズムに基づく復号を行う外符号復号手段とを備える。
【０１０４】
したがって、本発明にかかる復号装置は、外符号符号化手段により、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行い、インターリーブ手段によってシンボル毎のインターリーブを施した後、内符号符号化手段により、空間・時間符号化変調を行う符号化機器によって符号化されたデータを復号することにより、マルチパスフェージング環境下においても高い性能を発揮することができる。
【０１０５】
さらにまた、本発明にかかる復号方法は、入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化工程と、この外符号符号化工程にて符号化されて得られたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ工程と、このインターリーブ工程にて並べ替えられたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化工程とを備える符号化方法によって符号化された符号の復号を行う復号方法であって、内符号符号化工程に対応して備えられ、入力されたデータに対して、最大事後確率復号又は軟出力ビタビアルゴリズムに基づく軟出力復号を行う内符号復号工程と、インターリーブ工程にてインターリーブされたシンボル系列の配列を、それぞれ、元のシンボル系列の配列に戻すように、内符号復号工程にて符号化されて得られた軟入力のシンボル系列にデインターリーブを施すデインターリーブ工程と、外符号符号化工程に対応して備えられ、デインターリーブ工程にて並べ替えられたシンボル系列に対して、最大事後確率復号又はビタビアルゴリズムに基づく復号を行う外符号復号工程とを備える。
【０１０６】
したがって、本発明にかかる復号方法は、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行い、シンボル毎のインターリーブを施した後、空間・時間符号化変調を行う符号化方法によって符号化されたデータを復号することにより、マルチパスフェージング環境下においても高い性能を発揮することが可能となる。
【０１０７】
また、本発明にかかる送信装置は、入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化手段と、この外符号符号化手段から供給されたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ手段と、このインターリーブ手段から供給されたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化手段とを有する符号化手段と、内符号符号化手段から供給された複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施す拡散変調手段を有する送信手段とを備える。
【０１０８】
したがって、本発明にかかる送信装置は、外符号符号化手段により、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行い、インターリーブ手段によってシンボル毎のインターリーブを施した後、内符号符号化手段により、空間・時間符号化変調を行い、さらに、拡散変調手段により、複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施して外部へと送信することにより、マルチパスフェージング環境下においても高い性能を発揮して、データの送信を行うことができる。
【０１０９】
さらに、本発明にかかる送信方法は、入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化工程と、この外符号符号化工程にて符号化されて得られたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ工程と、このインターリーブ工程にて並べ替えられたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化工程とを有する符号化工程と、内符号符号化工程にて符号化されて得られた複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施す拡散変調工程を有する送信工程とを備える。
【０１１０】
したがって、本発明にかかる送信方法は、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行い、シンボル毎のインターリーブを施した後、空間・時間符号化変調を行い、さらに、複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施して外部へと送信することにより、マルチパスフェージング環境下においても高い性能を発揮して、データの送信を行うことが可能となる。
【０１１１】
さらにまた、本発明にかかる受信装置は、入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化手段と、この外符号符号化手段から供給されたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ手段と、このインターリーブ手段から供給されたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化手段とを有する符号化手段と、内符号符号化手段から供給された複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施す拡散変調手段を有する送信手段とを備える送信機器によって送信されたデータを受信する受信装置であって、入力されたデータに対して逆拡散を施す逆拡散手段を有する受信部と、内符号符号化手段に対応して備えられ、逆拡散手段から供給されたデータに対して、最大事後確率復号又は軟出力ビタビアルゴリズムに基づく軟出力復号を行う内符号復号手段と、インターリーブ手段によってインターリーブされたシンボル系列の配列を、それぞれ、元のシンボル系列の配列に戻すように、内符号復号手段から供給された軟入力のシンボル系列にデインターリーブを施すデインターリーブ手段と、外符号符号化手段に対応して備えられ、デインターリーブ手段から供給されたシンボル系列に対して、最大事後確率復号又はビタビアルゴリズムに基づく復号を行う外符号復号手段とを有する復号手段とを備える。
【０１１２】
したがって、本発明にかかる受信装置は、外符号符号化手段により、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行い、インターリーブ手段によってシンボル毎のインターリーブを施した後、内符号符号化手段により、空間・時間符号化変調を行い、さらに、拡散変調手段により、複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施す送信機器によって送信されたデータを受信することにより、マルチパスフェージング環境下においても高い性能を発揮して、データの受信を行うことができる。
【０１１３】
また、本発明にかかる受信方法は、入力されたシンボル系列に対して、外符号の符号化として、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行う外符号符号化工程と、この外符号符号化工程にて符号化されて得られたシンボル系列を構成する各シンボルの順序を並べ替えるインターリーブ工程と、このインターリーブ工程にて並べ替えられたシンボル系列に対して、内符号の符号化として、空間的及び時間的な特性が最大伝送ダイバーシチを保証する符号である空間・時間符号化変調を行う内符号符号化工程とを有する符号化工程と、この内符号符号化工程にて符号化されて得られた複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施す拡散変調工程を有する送信工程とを備える送信方法によって送信されたデータを受信する受信方法であって、入力されたデータに対して逆拡散を施す逆拡散工程を有する受信工程と、内符号符号化工程に対応して備えられ、逆拡散工程にて逆拡散が施されたデータに対して、最大事後確率復号又は軟出力ビタビアルゴリズムに基づく軟出力復号を行う内符号復号工程と、インターリーブ工程にてインターリーブされたシンボル系列の配列を、それぞれ、元のシンボル系列の配列に戻すように、内符号復号工程にて符号化されて得られた軟入力のシンボル系列にデインターリーブを施すデインターリーブ工程と、外符号符号化工程に対応して備えられ、デインターリーブ工程にて並べ替えられたシンボル系列に対して、最大事後確率復号又はビタビアルゴリズムに基づく復号を行う外符号復号工程とを有する復号工程とを備える。
【０１１４】
したがって、本発明にかかる受信方法は、トレリス符号化、ターボ符号化又はターボ符号化変調を行い、シンボル毎のインターリーブを施した後、空間・時間符号化変調を行い、さらに、複数のストリームのそれぞれに対して拡散変調を施す送信方法によって送信されたデータを受信することにより、マルチパスフェージング環境下においても高い性能を発揮して、データの受信を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態として示すデータ送受信システムを適用する通信モデルの構成を説明するブロック図である。
【図２】同データ送受信システムにおける送信装置の構成を説明するブロック図である。
【図３】同データ送受信システムにおける受信装置の構成を説明するブロック図である。
【図４】同送信装置における外符号化器として提案されるＭＴＣＭ符号化器の構成を説明するブロック図である。
【図５】入出力／ステート接続を説明する図であって、（Ａ）は、ステート数が“２”の場合を示し、（Ｂ）は、ステート数が“４”の場合を示す図である。
【図６】トレリスを説明する図であって、（Ａ）は、ステート数が“２”の場合を示し、（Ｂ）は、ステート数が“４”の場合を示す図である。
【図７】同送信装置における外符号化器として提案されるＴ−ＭＴＣＭ符号化器の構成を説明するブロック図である。
【図８】状態遷移を説明する図であって、（Ａ）は、図６（Ａ）に示すトレリスに対応する状態遷移を示し、（Ｂ）は、変換関数Ｔ（Ｉ，Ｄ）を計算するための等価なスーパーステートを示す図である。
【図９】データ送受信システムにおける性能曲線を説明する図である。
【符号の説明】
１  送信装置、  ３  受信装置、  １１  外符号化器、  １２  インターリーバ、  １３  内符号化器、  １４  拡散変調器、  １５，１６  送信アンテナ、３１  受信アンテナ、  ３２  逆拡散器、  ３３  内符号復号器、  ３４  デインターリーバ、  ３５  外符号復号器、  ３６  通信路状態予測器、  ４１  ＭＴＣＭ符号化器、  ４２，４３  ＴＣＭ符号化器、  ４４，４５  ブロック・シンボル・インターリーバ、  ４６，４７，５２  ＱＰＳＫマッピング器、  ５１  Ｔ−ＭＴＣＭ符号化器、  ５３，５５  ＭＴＣＭ符号化器及びＱＰＳＫマッピング器、  ５４  シンボル・インターリーバ、  ５６，５７  シンボル・デインターリーバ、  ５８，５９  シンボルセレクタ及びパンクチャ器
【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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