(57)【要約】本発明は、伝送チャンネルを介した送信のための情報シンボル又は受信された信号値を符号化しかつ復号化するための方法及び装置に関し、本方法及び装置では、符号化に使用されるチャンネルシンボルは、予め計算されている推定された受信される信号値によって少なくとも２つの利用可能なチャンネルシンボルから選択される。事前の計算は、伝送チャンネルのエコー特性と、既に送信された送信値とに基づいて達成される。従って、受信機側の計算に対する要求が小さい前置符号化方法が用意され、これにより、情報シンボルは様々なチャンネルシンボルによって送信されることが可能であり、よって様々な送信値が送信されることも可能である。送信エネルギーを最小化するため、及び／又は送信時に発生するシンボル間干渉を介する外乱又は強め合いの効果の最小化を達成するために、可能な選択肢が使用可能である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送チャンネル（２０）を介して送信される情報シンボルを符号化する方法であって、
ａ）上記情報シンボルのアルファベットより少なくとも１つ多い要素を有するチャンネルシンボルのアルファベットを供給するステップと、
ｂ）伝送チャンネル（２０）の後続発振動作を決定するステップと、
ｃ）上記後続発振動作と既に送信されたチャンネルシンボルとに基づいて、複数の選択可能なチャンネルシンボルを送信するときに上記伝送チャンネル（２０）の端末における推定される受信信号値を予め計算するステップと、
ｄ）上記推定された受信信号値を考慮して、上記選択可能なチャンネルシンボルのうちの１つを選択するステップと、
ｅ）上記選択されたチャンネルシンボルを使用して、送信される情報シンボルを符号化するステップと、
ｆ）上記選択されたチャンネルシンボルと上記推定された受信値との関数として送信信号値を計算するステップとを含む方法。
【請求項２】
各情報シンボルに対して少なくとも２つのチャンネルシンボルが供給される請求項１記載の方法。
【請求項３】
上記推定された受信信号値は不確実な領域を画成し、上記選択可能なチャンネルシンボルの選択は、上記不確実な領域に対するその位置に基づいて実行される請求項１記載の方法。
【請求項４】
上記不確実な領域は、上記伝送チャンネル（２０）の先行発振動作を考慮して決定される請求項３記載の方法。
【請求項５】
上記伝送チャンネル（２０）の先行発振動作及び後続発振動作はチャンネルインパルス応答によって決定される請求項４記載の方法。
【請求項６】
受信機側において、測定されたチャンネルインパルス応答と実際のチャンネルインパルス応答との間の偏差を補償する適応型等化器が使用される、先行する請求項のうちの１つに記載の方法。
【請求項７】
上記不確実な領域のコーナーポイントに対する最小の補正値を有する上記選択可能なチャンネルシンボルが選択される請求項３又は４記載の方法。
【請求項８】
上記不確実な領域の最も遠い点に対する最小の補正値を有する上記選択可能なチャンネルシンボルが選択される請求項３又は４記載の方法。
【請求項９】
ＩＳＩによって生じる推定された受信信号値が、受信機側において、送信されるチャンネルシンボルの検出を高い確率でもたらす領域内に位置するとき、チャンネルシンボルを送信するために送信値“０”が使用される、先行する請求項のうちの１つに記載の方法。
【請求項１０】
送信されるチャンネルシンボルに対応する推定された受信信号値が、複数のチャンネルシンボルによって画成されかつ限定された領域内にあるとき、上記選択されたチャンネルシンボルと最悪のケースで推定されたシンボル間干渉との間の差は、送信されるチャンネルシンボルを送信する送信値として使用される、先行する請求項のうちの１つに記載の方法。
【請求項１１】
送信される信号値の複素成分が各々最大値に制限されるように領域の制限が実行される、先行する請求項のうちの１つに記載の方法。
【請求項１２】
複素数値の送信される信号値の振幅が最大値に制限されるように領域の制限が実行される、先行する請求項のうちの１つに記載の方法。
【請求項１３】
上記送信される情報シンボルはＢＰＳＫシンボルであり、上記選択可能なチャンネルシンボルはＱＰＳＫシンボルである、先行する請求項のうちの１つに記載の方法。
【請求項１４】
上記送信値の組は計数可能ではない、先行する請求項のうちの１つに記載の方法。
【請求項１５】
上記送信値の組は計数可能であってかつ離散的である、先行する請求項のうちの１つに記載の方法。
【請求項１６】
チャンネル特性を決定した後、値テーブルの形式で前置符号化器機能が実現される請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
上記前置符号化器機能は、上記チャンネル特性の正確な決定より前であっても、尤度が高いチャンネルインパルス応答のタイプに対する値テーブルの形式で実現される請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
上記送信値は、送信される後続の情報シンボルのために使用されうる、可能なチャンネルシンボルシーケンスを考慮して決定される、先行する請求項のうちの１つに記載の方法。
【請求項１９】
上記チャンネルシンボルの選択はランダムであって、それによってスクランブル機能が達成される、先行する請求項のうちの１つに記載の方法。
【請求項２０】
上記符号化のために、より高位のステージのＰＳＫ変調又はＤＰＳＫ変調が使用される、先行する請求項のうちの１つに記載の方法。
【請求項２１】
伝送チャンネル（２０）を介して受信された受信信号値を復号化する方法であって、
ａ）決定機能を使用することによって上記受信信号値からチャンネルシンボルを決定するステップと、
ｂ）上記決定されたチャンネルシンボルが符号化の間に選択されうる情報シンボルを割り当てるステップとを含む方法。
【請求項２２】
上記受信信号値と、上記決定されたチャンネルシンボルに使用される確実な決定領域の境界との間の距離によって検出の不確実さを決定するステップを含む請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
上記距離はユークリッド距離又はハミング距離である請求項２１又は２２記載の方法。
【請求項２４】
上記チャンネルシンボルはＱＰＳＫシンボルであり、上記チャンネルシンボルの決定は上記受信信号値が発見される象限を使用して行われる請求項２１乃至２３のうちの１つに記載の方法。
【請求項２５】
伝送チャンネル（２０）を介して送信される情報信号を符号化する装置であって、
ａ）送信される情報シンボルのための少なくとも２つの選択可能なチャンネルシンボルを供給する符号化器（１１）と、
ｂ）上記伝送チャンネル（２０）の後続発振動作と既に送信された送信値とに基づいて、上記選択可能なチャンネルシンボルの送信時に上記伝送チャンネル（２０）の端末における推定される受信信号値を予め計算する計算装置（１２、１３、１４、１５）と、
ｃ）上記推定された受信信号値を考慮して上記選択可能なチャンネルシンボルのうちの１つを選択し、上記選択されたチャンネルシンボルを使用して、送信される情報シンボルを符号化する選択装置（１２）と、
ｄ）上記送信値を、上記選択されたチャンネルシンボルと上記推定された受信値との関数として計算する送信値計算装置（１５）とを備えた装置。
【請求項２６】
上記計算装置（１２、１３、１４、１５）は、上記既に送信された送信値を記憶する第１の記憶装置（１４）と、上記伝送チャンネル（２０）の後続発振を表すチャンネル係数を記憶する第２の記憶装置（１３）と、上記既に送信された送信値に、対応する上記チャンネル係数を乗算する乗算装置と、上記乗算の結果を合計する加算装置とを備えた請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
上記推定された受信信号値は、上記計算装置（１２、１３、１４、１５）において、上記加算の結果と、上記選択されたチャンネルシンボルと、上記伝送チャンネル（２０）の先行発振動作を考慮した推定値とにより予め計算される請求項２６記載の装置。
【請求項２８】
上記伝送チャンネルの先行発振動作を低減させるために上記伝送チャンネル（２０）に適合化された前置フィルタが提供される請求項２５乃至２７のうちの１つに記載の装置。
【請求項２９】
伝送チャンネル（２０）を介して受信された受信信号値を復号化する装置であって、
ａ）決定機能を使用することによって上記受信信号値からチャンネルシンボルを決定する決定装置（３１）と、
ｂ）上記決定されたチャンネルシンボルが符号化の間に選択されうる情報シンボルを割り当てる割り当て装置（３２）と、
ｃ）上記受信信号値と、上記決定されたチャンネルシンボルに対して確実であるとされる決定領域の境界との間の距離に基づいて検出の不確実さを決定する誤差評価装置（３２）とを備えた装置。
【請求項３０】
上記決定装置（３１）は、上記受信信号値を有する象限によってチャンネルシンボルが決定される検出器を有する請求項２９記載の装置。
【請求項３１】
現在のチャンネルシンボルを選択するときに、将来に送信される情報シンボルの組が使用される、先行する請求項１乃至２４のうちの１つに記載の方法。
【請求項３２】
平均及び最大の送信値エネルギーは、現在のチャンネルシンボルを選択するときに、送信される将来の情報シンボルを考慮することによって最小化されることを特徴とする、先行する請求項１乃至２４のうちの１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送チャンネルを介して送信される情報シンボル、又は複数の情報シンボルのストリームを符号化しかつ復号化する方法に関する。さらに、本発明は、送信されるシンボルを符号化しかつ受信された信号値を復号化する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
伝送チャンネルは、一般に、エコー、マルチパス伝搬、先行発振及び後続発振に対応する必要がある。これらの影響により、時間的に連続して発生するシンボルの間にシンボル間干渉（ＩＳＩ）が生じる。一般的な場合では、伝送チャンネルの伝達関数の逆関数を計算し、これにより伝送チャンネルの摂動の影響を除去することは不可能である。
【０００３】
伝送チャンネルの摂動の影響は、等化器のような受信機側の装置によって、又は最尤シーケンス推定によって低減され得るということが知られている。
【０００４】
伝送システムの送信側では、前置符号化は、伝送チャンネルによって発生するＩＳＩの摂動の影響を低減させる一つの方法を表している。エム．トムリンソン（Ｍ． Ｔｏｍｌｉｎｓｏｎ）によって“モジュロ算術を使用する新しい自動等化器（Ｎｅｗ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｅｑｕａｌｉｓｅｒ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ Ｍｏｄｕｌｏ Ａｒｉｔｈｍａｔｉｃ），”Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９７１年３月２５日，Ｖｏｌ．７，ｐｐ．１３８−１３９で述べられたようなトムリンソン法に基づいて、前置符号化の主題に対して多くの研究が行われ、様々な前置符号化の変形例が開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
それにも関わらず、トムリンソン法及び他のすべての既知の前置符号化の変形例は共に、送信側での前置符号化に適合化された演算の形式で、受信機側における所定の計算量の消費を必要とする。
【０００６】
従って、本発明の課題は、必要な計算量の消費を特に受信機側において低減させることのできる、情報信号を符号化しかつ復号化するための方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項１乃至２１に記載された方法によって、かつ請求項２５乃至２９に記載された装置によって解決される。
【０００８】
本発明によれば、強い反射を有する伝送チャンネルを介する、先行ひずみ（前置補正）が与えられたシンボルストリームの安定な送信が、受信側で計算量をほとんど消費せずに達成可能である。この目的のために、より強力なチャンネルシンボルのアルファベット、すなわち、転送される情報シンボルのアルファベット（情報シンボルアルファベット）よりも多くの要素を含むチャンネルシンボルアルファベットが定義される。チャンネルシンボルアルファベットは情報シンボルアルファベットより強力であるという事実に起因して、結果的に、情報シンボルが複数の異なるチャンネルシンボルによって送信され得る形式を選択する可能性が存在する。従って、ここで提案される符号化又は前置符号化方法を、以後、多重選択前置符号化（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｃｈｏｉｃｅ−Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ；ＭＣＰ）と呼ぶ。上記選択の可能性は、送信側では最低の可能なエネルギーを有する送信値が送信される一方で、これによって生成されるＩＳＩが最小の摂動を有するかもしくは影響を強め合いさえもするように利用される。
【０００９】
既知の前置符号化方法に比べると、ＭＣＰの優位点は、受信側で追加の計算の演算が必要とされないという事実にある。これは、コストを下げるだけでなく、任意の時間遅延や、あるいは量子化誤差又はパラメータの不正確かさのような誤差の源を減少させる。一種の副次的な効果として、一定のシンボルシーケンスの場合には、ＭＣＰはスクランブラの機能を獲得することが可能であり（ロホマン（Ｌｏｃｈｍａｎｎ）：ディジタル通信技術（Ｄｉｇｉｔａｌｅ Ｎａｃｈｒｉｃｈｔｅｎｔｅｃｈｎｉｋ），Ｖｅｒｌａｇ Ｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ，ベルリン，１９９７年，第２版，ＩＳＢＮ　３−２４１−０１１８４−６を参照）、これにより、高いデータレートのときに、受信側において、ビットシーケンスが独立であるシンボルの同期化を促進する。
【００１０】
米国特許第５，５７０，３８８号の明細書から、非データシンボルの無線送信のために簡単なコードが使用されるような装置の方法が知られている。この公開明細書は“スペアシンボル”を定義しているが、これは本発明とは異なり情報を送信せず、代わりに区切り文字（デリミッタ）の機能を果たす。
【００１１】
独国特許第１９９１２８２５号の明細書から、データシンボルを検出する無線局のための受信装置の方法が知られている。本発明とある程度一致している点は、信号配置位相図（コンステレーション）上の点（又は本発明でのコンステレーション領域）からの距離が決定されて考慮されることにある。しかしながら、本発明とは対照的に、計算は全て受信側で行われ、本発明の場合のように送信側で行われるのではない。独国特許第１９９１２８２５号の明細書の教示内容は、受信側を可能な限り簡単に構成するという目的を全く達成していない。
【００１２】
独国特許出願公開第１９８２４４０８号の明細書から、ディジタル伝送システムのための受信機が知られているが、独国特許第１９９１２８２５号の明細書の場合と同様に、これは、受信側において、必要な計算が実行される特別な等化器を予め備えている。
【００１３】
独国特許出願公開第４４４０９４７号の明細書から、メッセージのディジタル伝送のための方法が知られている。この公開明細書はトムリンソン−ハラシマ法に密接に関連し、これをさらに展開して記述している。この公開明細書は、受信側での信号ダイナミックスの低減には、ごく一般的に言及している。独国特許出願公開第４４４０９４７号の明細書に開示された内容と本発明との間の重要な相違は、トムリンソン−ハラシマ法及び独国特許出願公開第４４４０９４７号の明細書では、受信側で信号振幅に関するモジュロ−Ｎ演算が必要とされることにある。独国特許出願公開第４４４０９４７号の明細書でさらに指摘されているように、トムリンソン−ハラシマ法における振幅の信号配置位相図の実数値軸上での周期的継続に起因して、信号シンボルを表現する信号値や、あるいは独国特許出願公開第４４４０９４７号の明細書に係る送信機シンボルを表現する信号値は多くは存在しない。
【００１４】
これに対して本発明では、本質的に複素平面が使用される。本願で提供される例示の実施形態では、チャンネルシンボルアルファベットは、その要素の可能な位相値の個数においても情報シンボルアルファベットと相違している。複素平面の直接の使用に起因して、本発明では受信側における強められた信号ダイナミックスの問題は発生せず、トムリンソン−ハラシマ法の場合のような“送信値”にてなる無限の予測可能なセットは不要である。
【００１５】
好適には、複素平面における不確実な領域の位置は、チャンネル特性によって、また過去に送信された送信値によって画成され、この不確実な領域の大きさ及び形状は、将来に送信される送信値によって画成される。不確実な領域の位置は、チャンネル特性及び過去に送信された送信値によって予め正確に計算されることが可能なＩＳＩ成分ＥＩＳＩｐｏｓｔによって決定される。チャンネル特性と相互作用する将来の送信値によって生成される追加のＩＳＩ成分ＥＩＳＩｐｒｅは、因果関係の理由により、予め正確には計算され得ない。しかしながら、不確実な領域の形状及び大きさは、その時点で伝送されている信号を検出するときにＥＩＳＩｐｒｅが被る可能性のある影響を見込んだものである。受信側で選択されうる所望のチャンネルシンボルの送信側での選択は、その時点で計算されている不確実な領域に対するそれの位置に基づく。
【００１６】
チャンネル特性、特に伝送チャンネルの先行発振及び後続発振動作は、好適にはチャンネルインパルス応答によって決定されることが可能である。チャンネルインパルス応答は例えば測定技術を用いて発見され、かつ予め決められた時間間隔で更新されることが可能である。
【００１７】
ある好ましい実施形態によれば、複素平面において、選択可能な全てのチャンネルシンボルに対して最小の距離を有し、従ってそれから最も遠く離れた不確実な領域の点に対して最小の補正値を有するチャンネルシンボルを選択することができる。この“最大値が最小になるときの値”を以後、“最小の補正値”と呼ぶ。この選択基準は、受信値に含まれるチャンネルシンボルに対して、受信側において高い確率で正しく決定することを保証し、それと同時に送信値のエネルギーを最小化する。
【００１８】
他の効果的な実施形態によれば、その時点で計算されている不確実な領域が、現在の情報シンボルの送信のために選択されうるチャンネルシンボルに関する受信側での決定を高い確実さでもたらすような領域内にあれば、送信値“０”（物理的には何も送信されない）が生じてもよい。これは、過去の送信値によって生成されるＩＳＩは強め合う効果を有し、現在の情報シンボルのために選択されたチャンネルシンボルを送信するのに十分であるということを意味する。
【００１９】
好適には、送信される送信値の複素成分をその時々の最大値に制限することによって、送信値の領域を画成することができる。これにより、結果的に送信エネルギーが制限される。
【００２０】
復号化の間に使用される距離としては、好適には、ユークリッド距離又はハミング距離を計算することができる。これらの量は、異なる可能なチャンネルシンボル間の決定距離のための尺度を与える。
【００２１】
他の効果的な実施形態によれば、符号化装置に設けられる計算装置は、既に送信された送信値を記憶する第１の記憶装置と、伝送チャンネルの後続発振を記述するチャンネル係数を記憶する第２の記憶装置と、既に送信された送信値に、対応するチャンネル係数を乗算する乗算装置と、乗算結果を合計する加算装置とを備えることが可能である。既に送信された送信値を第１の記憶装置に逐次に記憶し、かつ第２の記憶装置におけるチャンネル係数を時間的に更新することにより、与えられた伝送状況に対する符号化器の簡単な適合化が、少ない計算量の消費で可能になる。次いで、計算装置において、好適には加算結果と、選択されたチャンネルシンボルと、伝送チャンネルの先行発振動作を考慮した推定値とにより、推定される受信信号値を予め計算することができる。これにより、伝送チャンネルの先行発振動作を計算に入れることができるようになる。また、先行発振動作によって生じるＩＳＩを低減させるために、伝送チャンネルに適合化された前置フィルタ（プレフィルタ）を設けてもよい。
【００２２】
本発明は、次に、添付の図面を参照して、好ましい例示的な実施形態によってさらに詳しく説明される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以後、好ましい例示的な実施形態をまずは一般的な形式について説明し、次にＢＰＳＫ変調の特定の例について説明しよう。
【００２４】
図１は、情報シンボルの送信の間にいくつかの選択可能なチャンネルシンボルを利用するベースバンドモデル（ＭＣＰ法）におけるシンボルフローのブロック図である。カー．デー．カマイヤー（Ｋ． Ｄ． Ｋａｍｍａｙｅｒ）の“情報伝送（Ｎａｃｈｒｉｃｈｔｅｎｕｅｂｅｒｔｒａｇｕｎｇ）”，Ｂ． Ｇ． Ｔｅｕｂｎｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，第２版，ＩＳＢＮ　３−５１９−１６１４２−７に従って、ここでは、複素数値を有する信号がブロックの矢印で示されている。送信機側の信号、シンボル及び値は（ｔｘ）によって示され、受信機側の信号、シンボル及び値は（ｒｘ）によって示されている。インデックスｉは、離散的な時間のインデックスとして使用されている。時刻ｉにおいて送信機入力に存在する情報シンボルｖｉ（ｔｘ）∈Ｖについて、前置符号化器（ｆＭＣＰ（・））１０は、受信機入力において望ましいチャンネルシンボルを選択し、この選択に基づいて、送信される送信値ｚｉ（ｔｘ）∈Ｚ（ｔｘ）を計算する。この計算は、チャンネル特性と、過去に送信された送信値との両方を利用する。ここで次式が得られる。
【００２５】
【数１】
2004508770.tif 000003
【００２６】
ここで、ｎは、ｈ０，ｈｎ≠０のときの、次式の特性、すなわち、
【数２】
2004508770.tif 000004
を有する、伝送のために用いられるチャンネル２０のメモリ深度に対応し、従ってチャンネルの次数に対応する。
【００２７】
ＭＣＰ法により送信機１００の前置符号化器１０において生成された送信値ｚｉ（ｔｘ）は、チャンネル２０を介して送信される。所定の時間遅延の後に受信機３０の入力に到着する受信値ｚｉ（ｒｘ）から、決定器３１によって基本的なチャンネルシンボルｙｉ（ｒｘ）が決定される。このチャンネルシンボルｙｉ（ｒｘ）に基づき、割り当て器３２により、単に一意的だが可逆ではないマッピングであるマッピング関数ｆ（・）を利用することで、受信された情報シンボルｖｉ（ｒｘ）が検出され、あるいは決定される。この検出処理のために、以下の数３に従って検出誤差Ｄｅｒｒ（ｚ（ｒｘ），ｙ（ｒｘ），ｖ（ｔｘ））が画成される。これは、送信機側で予め計算されることが可能である。Ｄｅｒｒ（・）は、決定器の入力で予め計算された受信値ｚ（ｒｘ）と、これにより検出されるチャンネルシンボルｙ（ｒｘ）と、受信機の出力に現れるべき所望の情報シンボルｖ（ｔｘ）とに依存する。
【００２８】
【数３】
2004508770.tif 000005
【００２９】
関数ＢｏｒｄＤｉｓｔ（ｚ，ｙ）は、決定距離を提供する（図６を参照）。これにより、値ｚと、決定器３１によって検出されたチャンネルシンボルｙに係る所定の決定領域の境界との間のユークリッド距離が意味される。また、ハミング距離又は他の適切な量が決定距離として用いられてもよい。
【００３０】
このように、検出誤差Ｄｅｒｒ（ｚ（ｒｘ），ｙ（ｒｘ），ｖ（ｔｘ））は不確実さの尺度であり、これを用いて、与えられた受信シンボルｚ（ｒｘ）に対して情報シンボルｖ（ｔｘ）が正確に検出される。検出誤差が小さいほど、検出はより確実になる。負の検出誤差は、受信シンボルｚ（ｒｘ）がチャンネルシンボルｙ（ｒｘ）の所定の決定領域内にあることと、このチャンネルシンボルが、正確な情報シンボルに対してマッピングされていることとを示す。
【００３１】
好ましい例示的な本実施形態によれば、送信機側では、現時点で送信されている送信値に基づいて、後に受信機によって検出される受信値が存在するであろう領域が予め計算される。これは、送信機側において、チャンネル
【数４】
2004508770.tif 000006
の知識を必要とするとともに、受信機側で実行される同期化、ろ波及び検出の動作の全てについての知識を必要とする。好ましくは、受信機はシンボルに対して検出を実行することと、受信値は、その送信時点に対してｍ個のシンボル時間ステップ分の時間遅延でサンプリングされ、その後、チャンネルインパルス応答の振幅の最大値に設定されることと、受信機３０は、時刻ｍでサンプリングされた受信値が適正な位相にあるように位相の同期化を実行することとが仮定されてもよい。チャンネル２０が時間遅延ｍを有していて先行発振も後続発振も持たない歪みのないシステムでは、検出された受信値に対して次の数５が成り立つ。
【００３２】
【数５】
2004508770.tif 000007
【００３３】
ここで、δｉ，ｊはクロネッカーの記号である。従って、ｍ個のシンボル時間ステップの後に受信される受信値は、推定された送信済みの送信値に一致するだろう。これに対して実際の世界のシステムでは、受信値ｚｉ（ｒｘ）は、時間的に近接して位置するシンボルからの干渉成分を含むとともに、チャンネル特性に起因した付加的な雑音を含む。
【００３４】
チャンネルインパルス応答の先行発振及び後続発振を考慮するために、送信機１００と受信機３０との間に位置づけられたチャンネル２０の有効なチャンネルインパルス応答は、次のような特性を有すると仮定されている。
【００３５】
【数６】
2004508770.tif 000008
【数７】
2004508770.tif 000009
【数８】
2004508770.tif 000010
【００３６】
ここで、係数ｈ０，ｈ１，…ｈｍ−１はチャンネルインパルス応答の先行発振を表し、係数ｈｍ＋１，ｈｍ＋２，…ｈｎはチャンネルインパルス応答の後続発振を表している。時間遅延ｍのために、時刻ｉ＝０において受信機入力で検出される受信値ｚ０（ｒｘ）は、次式になる。
【００３７】
【数９】
2004508770.tif 000011
【００３８】
数９の左辺の和の最初の項は、時間的に送信値ｚ−ｍ（ｔｘ）に先行して送信された送信値によって表されることが可能でありかつチャンネルの後続発振（カーソル後）に起因するＩＳＩ成分ＥＩＳＩｐｏｓｔを表し、和の最後の項は、先行発振（カーソル前）によって生じるＩＳＩ成分であって、かつ時間的に送信値ｚ−ｍ（ｔｘ）の後に送信され、よって結果的に送信値ｚ−ｍ（ｔｘ）が送信された時点ではまだ知られていなかった送信値に依存するＩＳＩ成分ＥＩＳＩｐｒｅを表している。上式は、次の数１０で表すことができる。
【００３９】
【数１０】
2004508770.tif 000012
【００４０】
数１０の右辺は、受信値が、送信されたチャンネルシンボルと、干渉によって生じた誤差の値との和として解釈され得ることを示している。
【００４１】
チャンネル２０の先行発振を考慮するために、送信シンボルの期待値Ｅ｛・｝に対して、次式のように、上限値Ｋが確立されている。
【００４２】
【数１１】
2004508770.tif 000013
【００４３】
従って、Ｅ０ＩＳＩｐｒｅは上述のことから推定されうる。数１２を用いて、定義から数１３が得られる（Ａ⇒Ｂ：ＡならばＢである）。
【００４４】
【数１２】
2004508770.tif 000014
【数１３】
2004508770.tif 000015
【００４５】
以下の説明ではＫ＝１を仮定する。数１３の左側は複素平面における円板を表すが、数１３の右側はこの円板を含む正方形を表し、以後の計算では簡単化のためにこの正方形を用いるものとする。
【００４６】
従って、時刻ｉ＝０において検出された受信値ｚ０（ｒｘ）は、時刻ｉ＝−ｍにおいては、予め複素平面内の点として正確に局所化されることは不可能であった。従って、その内部に受信値が存在することが期待される正方形領域Ｓ（ｒｘ）（ｚ）は、次の数１４によって定義される。
【００４７】
【数１４】
2004508770.tif 000016
【００４８】
次式の領域は以後、時刻ｉ＝０における不確実な領域として定義される。
【００４９】
【数１５】
2004508770.tif 000017
【００５０】
これは、時刻ｉ＝０に、受信機入力において、生じたＩＳＩが必ず高確率で存在する領域を示す。従って、領域
【数１６】
2004508770.tif 000018
は、受信値ｚ０（ｒｘ）が高い確率で存在するはずの領域を表す。不確実な領域Ｓ（ｒｘ）（ＥＩＳＩｐｏｓｔ）の大きさは、チャンネル２０の先行発振動作（発振立上り動作）に依存する。最低の可能なシンボルエネルギーを送り出して任意の過変調歪みを低く維持するための一般的な必要条件をさらに考慮する場合は、ｚ−ｍ（ｔｘ）の計算は、次のような最適化問題を導く。
【００５１】
最低の可能な送信エネルギーを要求する、すなわち数１７を満たすｚ−ｍ（ｔｘ）＝ｚｏｐｔを、ｚが可能な送信シンボルの組（集合）に含まれる、すなわち数１８を満たすという付帯条件と、全てのｚ０（ｒｘ）∈Ｓ０（ｒｘ）について、（Ｅ０ＩＳＩｐｏｓｔ＋ｚ）が受信機３０における情報シンボルの正確な検出を導く、すなわち数１９を満たすという付帯条件のもとで発見する。
【００５２】
【数１７】
2004508770.tif 000019
【数１８】
2004508770.tif 000020
【数１９】
2004508770.tif 000021
【００５３】
こうして、非線形な、制限のある最適化問題が得られる。この最適化問題の解決可能性については解析的な証明が得られていないので、上記で定義された最適化問題を少なくとも近似的に解く、実施の容易な例示的な実施形態について以下に説明する。
【００５４】
前置符号化器１０内に提供された前置符号化器の機能は、チャンネル特性が発見された後に、複数の値にてなるテーブル（値テーブル）の形式で実現されることが可能である。値テーブルは、例えばチャンネルインパルス応答の予想されるタイプに対する値テーブルとして実現されることが可能であり、次には、測定されたチャンネル特性を使用して選択を行うことができる。
【００５５】
図２は、好ましい例示的な実施形態に係る前置符号化器１０のブロック図を示し、ここでは、時間シーケンスを識別するために数９に示されたインデックスが用いられる。送信されている情報シンボルｖ−ｍ（ｔｘ）は符号化器１１に取り込まれ、符号化器１１はｖ−ｍ（ｔｘ）に対して選択可能なｐ個のチャンネルシンボルｙ１乃至ｙｐを生成し、これらをシンボル選択器１２に供給する。符号化器１１は、メモリテーブル又はその類似物によって実現されることが可能である。さらに、シンボル記憶装置１４が並列読み取り可能なシフトレジスタの形式で設けられ、ここでは、既に送信された送信値ｚ−ｍ−１（ｔｘ）乃至ｚ−ｎ（ｔｘ）が各送信の間に連続して書き込まれる。従って、記憶された送信値の番号ｎ乃至ｍは、チャンネル２０の後続発振の時刻に対応する。もう一方の並列読み取り可能な係数記憶装置１３は、チャンネル２０の係数ｈｍ乃至ｈｎを記憶する働きをし、係数ｈｍは、送信される情報シンボルｖ−ｍ（ｔｘ）に対するチャンネル２０の直接の作用を計算に入れるために、シンボル選択器１２へ供給される。
【００５６】
離散的な畳み込みを使用して、チャンネル係数ｈｊは、対応する乗算装置において対応する記憶された送信値ｚ−ｊと乗算され、加算装置において互いに加算される。このようにしてチャンネル２０の特定の後続発振に対する特性値が取得される。上記特性値はシンボル選択器１２に供給されて、適正なチャンネルシンボルの選択に使用される、推定される受信値又は値の範囲（すなわち、不確実な領域Ｓ）を計算するために使用される。
【００５７】
シンボル選択器１２によって選択されたチャンネルシンボルｙ、及びシンボル選択器において計算された不確実な領域Ｓ（ｒｘ）（ＥＩＳＩｐｏｓｔ）は、後述のように、現在の送信値ｚ−ｍ（ｔｘ）を計算するために送信値計算機１５によって使用される。
【００５８】
図２に示されたブロックは、当然ながら、送信機１００内に設けられた信号プロセッサ又はその類似物のためのプログラムルーチンとして実現されることも可能である。
【００５９】
図３は、好ましい例示的な実施形態に係る符号化処理のフローチャートを示している。
【００６０】
ステップＳ１００では、まずチャンネル２０の先行発振動作及び後続発振動作が、例えば測定されたチャンネル２０のチャンネルインパルス応答
【数２０】
2004508770.tif 000022
によって決定され、対応する係数がメモリに記憶される。時刻ｉでは、送信されている情報シンボルｖｉ（ｔｘ）とシンボル記憶装置１４に記憶された過去の送信シンボルｚｉ−１（ｔｘ），ｚｉ−２（ｔｘ），…，ｚｉ−ｎ＋ｍ（ｔｘ）とが知られている。ここで、ｎはチャンネルの次数を示し、ｍはチャンネル遅延を示す。
【００６１】
時刻ｉにおいて送られる送信値ｚｉ（ｔｘ）は、次のように決定される。ステップＳ１０１では、時刻ｉ＋ｍにおける受信機３０での受信に関するＩＳＩによって生成される不確実な領域が、数１５に従って計算される。これは、例えば、不確実な領域Ｓ（ｒｘ）（Ｅｉ＋ｍＩＳＩｐｏｓｔ）のコーナーポイントを計算することによって実行可能である。これに続いて、ステップＳ１０２では、不確実な領域に最も近接して存在するチャンネルシンボルが決定される。これは、例えば、次の数２１及び数２２により、ｖｉ（ｔｘ）に対して可能な各チャンネルシンボルｙｊ，ｊ＝１，…，ｐについて、チャンネルシンボルと不確実な領域Ｓのコーナーポイントとの間の差の値であって、最大値になるときの差の値を決定することによって実行可能である。４つのコーナーポイント（ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４）を有する不確実な領域については、次式が成り立つ。
【００６２】
【数２１】
2004508770.tif 000023
（ここで、ａｒｇ（ｍａｘ（ｆｌ））の演算は、ｆｌが最大値である引数ｌを与えることができる。）
【００６３】
【数２２】
2004508770.tif 000024
【００６４】
最小の補正値ｚ（ｄｉｆｆ）を有するチャンネルシンボルが、求められた送信値によって受信機入力で発生される、所望のチャンネルシンボルｙ（ｔｘ）として選択される毎に、その最小の補正値ｚ（ｄｉｆｆ）は、後の計算ステップのためにバッファメモリに記憶される。従って、次式が得られる。
【００６５】
【数２３】
2004508770.tif 000025
【数２４】
2004508770.tif 000026
【数２５】
2004508770.tif 000027
【００６６】
次に、推定されたＩＳＩ成分Ｅｉ＋ｍＩＳＩｐｏｓｔの位置に対する決定が行われる。
【００６７】
ケースＡで、推定されたＩＳＩ成分Ｅｉ＋ｍＩＳＩｐｏｓｔが、従来型のＱＰＳＫ変調の４つのチャンネルシンボルによって構成される正方形のような、チャンネルシンボルで覆われる“内部領域”内に位置している場合は（図７を参照）、数２４及び数２５に従って決定された送信値ｚ（ｄｉｆｆ）が、小さい送信エネルギー及び小さい関連付けられたＩＳＩによる確実な検出を可能にするように送信される（Ｓ１０３）。従ってケースＡでは、次式が得られる。
【００６８】
【数２６】
2004508770.tif 000028
（Ａ−＞Ｂの定義を、ＡであればＢである、とする。）
【００６９】
図４Ａは、ケースＡに対応するＱＰＳＫ変調の信号配置位相図（コンステレーション）を示し、この場合は、送信される情報シンボルはｖｉ（ｔｘ）＝＋１であり、チャンネルシンボルｙ１及びｙ３が選択可能である。不確実な領域Ｓ（ｒｘ）（ＥＩＳＩｐｏｓｔ）は“内部領域”内に位置し、最小の補正値ｚ（ｄｉｆｆ）は、最も遠いコーナーポイントｃ３と、最大のコーナー距離を最小化することに基づいて選択されたチャンネルシンボルｙ１との間の距離に対応している。次に、この最小の補正値ｚ（ｄｉｆｆ）は、所望の受信値を得るための送信値として送信される。
【００７０】
一方、ケースＢにおいて、ＩＳＩ成分Ｅｉ＋ｍＩＳＩｐｏｓｔが既に所望のチャンネルシンボルの決定領域内にあれば、補正値は不要であるため、送信値“０”が送信される（Ｓ１０４）。従って、ケースＢでは、（定義ｓｉｇｎ（ｘ）：Ｓｉｇｎｕｍ（ｘ）により）次式が得られる。
【００７１】
【数２７】
2004508770.tif 000029
【００７２】
図４Ｂは、ケースＢに対応するＱＰＳＫ変調の信号配置位相図を示している。この場合も、送信される情報シンボルはｖｉ（ｔｘ）＝＋１であり、従ってチャンネルシンボルｙ１及びｙ３が選択可能である。不確実な領域Ｓ（ｒｘ）（ＥＩＳＩｐｏｓｔ）は、数２７に従って情報シンボルｖｉ（ｔｘ）＝＋１に対して確立された決定領域の内部に補正値なしで既に位置している。最小の補正値ｚ（ｄｉｆｆ）は、最も遠いコーナーポイントｃ１と、最大のコーナー距離を最小化することに基づいて選択されたチャンネルシンボルｙ１との間の距離に対応している。このケースでは、所望の受信値はＩＳＩ成分のみによって高い確率で得られるので、送信されるのは最小の補正値ｚ（ｄｉｆｆ）ではなく送信値ｚｉ（ｔｘ）＝０である。
【００７３】
他の全ての状況（ケースＣ）では、例えば、Ｅｉ＋ｍＩＳＩｐｏｓｔの成分（ｒｅａｌ（　），ｉｍａｇ（　））（すなわち、実数部と虚数部）のうちの小さい方に対するｚ（ｄｉｆｆ）の成分が送信される（Ｓ１０５）。この場合は、ｚ（ｄｉｆｆ）の１つの成分のみで既に、予め計算された不確実な領域Ｓ（ｒｘ）（ＥＩＳＩｐｏｓｔ）に基づいて受信値に対する確実な検出領域を得るには十分であることから、これが可能である。従って、ケースＣでは次式が得られる。
【００７４】
【数２８】
2004508770.tif 000030
【数２９】
2004508770.tif 000031
【００７５】
図４Ｃは、ケースＣに対応するＱＰＳＫ変調の信号配置位相図を示している。この場合もまた、送信される情報シンボルはｖｉ（ｔｘ）＝＋１であり、従ってチャンネルシンボルｙ１及びｙ３が選択可能である。不確実な領域Ｓ（ｒｘ）（ＥＩＳＩｐｏｓｔ）は、数２７に従って情報シンボルｖｉ（ｔｘ）＝＋１に対して確立された決定領域に水平に隣接して位置している。最小の補正値ｚ（ｄｉｆｆ）は、最も遠いコーナーポイントｃ２と、最大コーナー距離を最小化することに基づいて選択されたチャンネルシンボルｙ１との間の距離に対応している。このケースでは、所望の受信値は実数部を使用する補正のみによって高い尤度で得られるので、水平の矢印として示される最小の補正値ｚ（ｄｉｆｆ）の実数部を送信値ｚｉ（ｔｘ）＝ｒｅａｌ（ｚ（ｄｉｆｆ））として送信するだけで十分である。
【００７６】
ステップＳ１０６では、最大の送信エネルギーを制限するために、次の数３０及び数３１に従って送信される送信値の複素成分を制限することにより、領域の制限を行うことができる。
【００７７】
【数３０】
2004508770.tif 000032
【数３１】
2004508770.tif 000033
【００７８】
領域はまた、複素数値の送信される信号値の振幅を所定の最大値に制限することによっても制限され得る。
【００７９】
最後にステップＳ１０７では、次の送信シンボルの選択のために基準時刻がインクリメントされる。すなわち、ｉ＝ｉ＋１である。
【００８０】
実際には、多くの場合、可能な送信値（離散的な有限数）の組（集合）Ｚを計数することが可能である。こうした場合には、Ｅｉ＋ｍＩＳＩｐｏｓｔ，ｚ（ｍａｘ）（ｋ）のような上述のアルゴリズムで計算された多くの量にてなる値の領域も計数することができる。ゆえに、送信の前であっても、多くの量にてなる可能な値を予め計算して、値テーブルに記憶することが可能である。このことは、送信の間の計算時間の消費量を最小化する。
【００８１】
次に、図４のフローチャートにより、受信機３０において実行される復号化方法が機能する態様について説明する。
【００８２】
ステップＳ２００では、受信値ｚが受信され、決定器３１へ取り込まれる。決定器３１は、利用可能なチャンネルシンボルＹに従って、可能なチャンネルシンボルｙに対して予め決められた決定領域に対して上記受信値を比較し、受信されたシンボルを決定する（Ｓ２０１）。これは数３に従って起きる。ＱＰＳＫ変調の場合、受信側における決定領域は、例えば複素平面における象限であることが可能である。
【００８３】
図６は、複素平面におけるチャンネルシンボルｙに対する決定領域の概略図を示している。決定器３１は、決定領域の内側に位置する信号値ｚに対して、対応するチャンネルシンボルｙを割り当て器３２に出力する。
【００８４】
図５のステップＳ２０２では、割り当て器３２において、発見されたチャンネルシンボルｙと対応する情報シンボルｖとの間の割り当てが、例えば割り当て器３２中のメモリテーブル又はロジック機能として提供されることが可能なマッピング関数ｆを補助として実行される。処理は次にステップＳ２００に戻り、新たな信号値の受信を待機する。
【００８５】
次に、より詳細な例として、情報シンボルアルファベットが２つの文字を含む場合、例えばＢＰＳＫに対して成り立つ次式の場合について考察する。
【００８６】
【数３２】
2004508770.tif 000034
【００８７】
可能な送信シンボルの組（集合）が、次式の定義に従って、複素平面の原点における一辺の長さが２ｒｍａｘである正方形によって与えられるものとする。
【００８８】
【数３３】
2004508770.tif 000035
【００８９】
従って、ＱＰＳＫ変調は次式のようなチャンネルシンボルアルファベットとして定義される。
【数３４】
2004508770.tif 000036
【００９０】
従って、割り当て器３２においてチャンネルシンボルを情報シンボル上にマッピングするマッピング関数ｆ（・）に対して次式が得られる。
【００９１】
【数３５】
2004508770.tif 000037
【数３６】
2004508770.tif 000038
【数３７】
2004508770.tif 000039
【数３８】
2004508770.tif 000040
【００９２】
従って、与えられた情報シンボルの送信のために選択されうるｐ＝２個のチャンネルシンボルが存在する。
【００９３】
図７は、チャンネルシンボルに対して確実であると考えられる決定領域を示している。送信値の計算は、受信値が高い確率で所定の決定領域内に位置するように行われる。受信機側では常に明らかに一意的な決定が下される必要があるので、拡張された決定領域が、完全な象限のようにそこで互いに隣接し合うようにすることができる。
【００９４】
チャンネルは強い先行発振を持たないこと、従って、次式が仮定されている。
【００９５】
【数３９】
2004508770.tif 000041
【００９６】
実際には、このような動作は、チャンネルに適合化された線形前置フィルタを使用することによって保証されることが可能である。
【００９７】
図８は、シンボルパルスにおける小さな先行発振のシステムの複素チャンネルインパルス応答を示している。このチャンネルインパルス応答により、送信機１００に係る計算において適切に考慮される必要があるｎ＝１６のチャンネルの次数及びｍ＝９のチャンネル遅延が得られる。例えば、２０００個のシンボルより成るＢＰＳＫシンボルストリームがこのチャンネルを介して送信されれば、受信機入力では、重畳された雑音又は干渉信号なしに図９に従った信号配置位相図が得られる。明らかに、チャンネルによって生じるＩＳＩにより、追加の補償対策なしには受信機３０における誤りのない検出は不可能である。
【００９８】
これに対して、上述のＭＣＰ符号化方法を使用すれば、受信機入力において図１０に従った信号配置位相図が得られる。これは、複数の点にてなる４つの集団（クラスタ）に対応し、これらの間には図７のような十字形の空き空間が出現する。数３０及び数３１による制限は、ここではｒｍａｘ＝３に設定されている。このシミュレーション処理に続く解析は、２０００個のシンボルのうちの２１個が制限されていることを示している。送信シンボルストリームの波高係数は、約２乃至２．５であった。
【００９９】
この場合、受信シンボルが位置する象限によって本来の情報シンボルｖを検出する簡単な検出器は、受信機出力において、誤りのない受信シンボルのストリームを生成する。
【０１００】
次に、図１１の表示を使用して、ＭＣＰ符号化方法の派生的な利点としてのスクランブル機能について議論する。図１１は、情報シンボルｖｉ＝１にてなる一定のシーケンスが送信されるときに受信機３０で生じる信号配置位相図を示している。図１１によれば、受信側における信号値（受信値）は、情報シンボルｖ＝＋１に割り当てられた両方の象限に存在する。ゆえに、受信信号は、追加のスクランブル除去（デスクランブル）対策を必要とせずに、受信機側での同期化を促進する時間的変化を含んでいる。
【０１０１】
本願明細書において説明されている方法はまた、送信機から受信機へ送信される１つの情報シンボルに対してｐ個の可能な表現（チャンネルシンボル）から選択を行い、選択されたチャンネルシンボルが受信機の入力に出現するために必要な送信値を決定するという表現で要約されることが可能である。送信値のエネルギーの最小化は、選択の基準として役立つ。ゆえに、本発明は、シンボルに対する多重選択前置符号化（ＭＣＰ）として説明されることも可能である。シンボルに対するＭＣＰを拡張する１つの可能性としては、図１２によるフローチャートに示されているような予測型（前方監視型）ＭＣＰがある。この場合は、将来に送信されるＬ個の情報シンボルとｐ個の可能な表現により、合計ｐ（Ｌ＋１）個の表現シーケンスが得られる。従って、このフローチャートは、ｐ（Ｌ＋１）個の表現シーケンスを介する外ループを含んでいる。各表現シーケンスは、（Ｌ＋１）個のチャンネルシンボルと、対応する送信値とで構成される。従って、このフローチャートには内ループが表示されている。この内ループでは、送信値のエネルギー値が累算される。内ループは、（Ｌ＋１）個の値が全て計算されたときか、又はエネルギーの総和が以前の最小値を超えるときかのいずれかに終了する。後者の場合、特定の表現シーケンスの最終的な全体のエネルギーは、少なくとも１つの他の先行して計算された表現シーケンスの最終的な全体のエネルギーより大きいということは確実であるので、早期の中断が可能である。外ループを終了すると、送信エネルギー値の総和が最小である表現シーケンスが分かる。選択基準は送信値のシーケンスの全体のエネルギーの最小化であることから、最小の送信エネルギー値の総和を有する表現シーケンスの最初のチャンネルシンボルが、送信されている現在の情報シンボルのチャンネルシンボルとして選択される。図２について説明した方法と同様に、送信値は選択されたチャンネルシンボルの関数として計算されて送信される。予測型ＭＣＰがシンボルに対するＭＣＰを凌ぐ特別な優位点は、平均及び最大の送信値エネルギーの最小化にある。正式に言えば、予測型ＭＣＰの計算は、費用関数が最小化されるような離散的な決定のシーケンスを行うときに存在する問題として定義されることが可能である。典型的には“最適な決定シーケンスを求めよ”のように記述されるこの種の問題については、１つずつ試験する既に説明した方法よりも計算速度においてより効果的である“動的プログラミング”のような数学的解法が存在するが、それらの実装及び説明はさらにずっと複雑である。ゆえに、ここでは、ＭＣＰ技術が、他の前置符号化方法とは異なり、よく知られていて高度に展開された最適化アルゴリズムの利用を可能にする点を指摘することにする。例えば、ＭＣＰにおいて最小化されている全体のエネルギーが２次関数であるという事実は、送信値の計算を２次方程式の最適化（２次方程式のプログラミング）の問題として定式化するために利用することができる。２次方程式の最適化問題（及び対応する解法アルゴリズム）の一般的形式は、例えばＭＡＴＬＡＢプログラムの最適化ツールボックスにおいて次のように定義されている。
【０１０２】
【数４０】
2004508770.tif 000042
【０１０３】
送信値のシーケンスの実数部及び虚数部をｘに代入し、単位行列をＨに代入し、ゼロベクトルをｆに代入し、既知のチャンネルインパルス応答から形成されることが可能である畳み込み行列をＡに代入し、かつ表現シーケンスの実数部及び虚数部をｂに代入すると、最適化理論の一般的方法を用いて、この表現シーケンスをエネルギー最小化のための最適な送信値のシーケンスとして計算することができる。これには、ある程度の数値計算の支出が含まれる。しかしながら、この技術の優位点は、本発明（ＭＣＰ）と用いることで、ＦＩＲフィルタを使用することを必要とせず、与えられた任意の先行発振を有するチャンネルにも適用可能であるということにある。
【０１０４】
図示されたように、チャンネルがかなりの歪みを有する場合には、説明されたアルゴリズムは暗にスクランブル機能を含んでいる。チャンネルに歪みがない、又は歪みが少ない場合にもスクランブル機能を確保するためには、例えば所望のチャンネルシンボルｙ（ｔｘ）をランダムに選択することができる。こうして、各情報シンボルシーケンスに対し、受信シンボルシーケンスにおける優れたダイナミクスが保証され、従って本方法に係るコードの透過性が保証される。
【０１０５】
本発明に係る符号化方法（ＭＣＰ）は、チャンネルシンボルアルファベットの基本概念に基づいている。チャンネルシンボルアルファベットは情報シンボルアルファベットよりも強力である。すなわち、チャンネルシンボルアルファベットは、情報シンボルアルファベットより少なくとも１つだけ多くの要素を含んでいる。拡張された線形かつ動的な領域を送信側で使用することにより、チャンネルによって生じるシンボル間干渉は、受信機側における最小の支出で、抜本的に低減される。送信機側では、どの値が受信機側でのチャンネル干渉を受けることになるかが予め計算されるので、送信機側ではチャンネルインパルス応答の知識が必要である。また、受信機におけるいかなるろ波動作及び同期化動作も結果的なチャンネルインパルス応答に影響するという事実を考慮すると、これらの動作は容易に予測され得るものである、もしくは少なくとも送信機側では予測され得るものである可能性があり、かつそうでなければならない。シミュレーションにより受信機入力で取得された信号配置位相図は、ＭＣＰ法の性能に関するアイデアをわれわれに与えている。
【０１０６】
実際には、送信時刻ｊにおいて、現在の情報シンボルの他にも、送信されている後続のＬ個の情報シンボルｖｊ，ｖｊ＋１，…，ｖｊ＋Ｌが既に知られているような状況がある。ゆえに、例示的な本実施形態を拡張する１つの方法として、現在の送信値ｚｊ（ｔｘ）を決定するときにその将来のＬ個の情報シンボルについて考察するというものがある。このために、例えば、情報シンボルシーケンスｖｊ，ｖｊ＋１，…，ｖｊ＋Ｌを表現するとみなされる、次式のような全ての可能なチャンネルシンボルシーケンスが予め計算される。
【０１０７】
【数４１】
2004508770.tif 000043
【０１０８】
次に、現在の送信値ｚｊ（ｔｘ）は、数４２のように、次のＬ個のシンボルに対する最小の予測される必要な送信エネルギーが結果的に生じ、かつ、数４３のように、すべてのｚｉが、可能な送信シンボルの組（集合）内に含まれ、かつ、受信機側での検出が、おそらくは全てのｚｉに対して数４４のように誤りなく可能であるように決定される。
【０１０９】
【数４２】
2004508770.tif 000044
【数４３】
2004508770.tif 000045
【数４４】
2004508770.tif 000046
【０１１０】
ＭＣＰが使用される場合、受信機側では等化のための計算パワーが解放されるので、この計算パワーを完全に節約すること、もしくはこれを使用して伝送をさらに改善することのいずれかが可能である。例えば、受信機側においてＭＣＰに加えて適応型等化器を設け、この適応型等化器が、実際には必然的に発生する測定されたチャンネルインパルス応答と実際のチャンネルインパルス応答との間の偏差を追跡して補償することが可能である。ＭＣＰを使用しない解決方法を凌ぐ優位点は、ＭＣＰによる適応型等化器は、測定されたチャンネルインパルス応答と、実際の、又は有効なチャンネルインパルス応答との間の偏差に起因して受信値内に含まれる歪みを補正するだけでよいことにある。これは、より低い数値的な分解能で実行可能であり、よってＭＣＰを使用しない解決方法に比べてコストが低い。
【０１１１】
ＭＣＰ法は、例えば強い反射を有する時間的に不変なチャンネルが主な干渉ソースとして基地局と多くの加入者局との間の通信を中断させるＷＬＬシステムのようなアプリケーションにおいて効果的に使用されることが可能である。当然ながら、ＭＣＰ法は、より高位のステージのＰＳＫ変調方法及びＤＰＳＫ変調方法において、かつ他の適正なタイプの変調においても効果的に使用されることが可能である。
【０１１２】
さらに、ＭＣＰを使用すれば、あらゆるデータレートに対してビットシーケンス独立な同期化が促進され、よってより安価に製造可能になるということも明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】好ましい例示的な実施形態に係る伝送システムのブロック図である。
【図２】好ましい例示的な実施形態に係る符号化器のブロック図である。
【図３】好ましい例示的な実施形態に係る符号化方法のフローチャートである。
【図４Ａ】好ましい例示的な実施形態に説明されているようなケースの決定のための最小の補正値及び計算された送信値の例示的な表現である。
【図４Ｂ】好ましい例示的な実施形態に説明されているようなケースの決定のための最小の補正値及び計算された送信値の例示的な表現である。
【図４Ｃ】好ましい例示的な実施形態に説明されているようなケースの決定のための最小の補正値及び計算された送信値の例示的な表現である。
【図５】好ましい例示的な実施形態に係る復号化方法のフローチャートである。
【図６】復号化の間に使用される決定距離を説明する表現である。
【図７】ＢＰＳＫ符号化において使用される決定領域を表す図である。
【図８】伝送チャンネルの複素インパルス応答の例である。
【図９】本発明に係る符号化を使用しない場合に受信機入力に存在するＢＰＳＫシンボルストリームの信号配置位相図を表す複素平面図である。
【図１０】本発明に係る符号化を使用する場合に受信機入力に存在するＢＰＳＫシンボルストリームの信号配置位相図を表す複素平面図である。
【図１１】本発明に係る符号化を利用する同一情報シンボルの一定シーケンスの場合の受信機入力における信号配置位相図を表す複素平面図である。
【図１２】予測型ＭＣＰにおける送信値の計算を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…前置符号化器、
１１…符号化器、
１２…シンボル選択器、
１３…係数記憶装置、
１４…シンボル記憶装置、
１５…送信値計算機、
２０…チャンネル、
３０…受信機、
３１…決定器、
３２…割り当て器、
１００…送信機。
【図１】
2004508770.tif 000047
【図２】
2004508770.tif 000048
【図３】
2004508770.tif 000049
【図５】
2004508770.tif 000050
【図６】
2004508770.tif 000051
【図７】
2004508770.tif 000052
【図８】
2004508770.tif 000053
【図９】
2004508770.tif 000054
【図１０】
2004508770.tif 000055
【図１１】
2004508770.tif 000056
【図１２】
2004508770.tif 000057
【国際公開パンフレット】
2004508770.tif 000058
2004508770.tif 000059
2004508770.tif 000060
2004508770.tif 000061
2004508770.tif 000062
2004508770.tif 000063
2004508770.tif 000064
2004508770.tif 000065
2004508770.tif 000066
2004508770.tif 000067
2004508770.tif 000068
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【手続補正書】
【提出日】平成14年12月9日(2002.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送チャンネル（２０）を介して送信される情報シンボルを符号化する方法であって、
ａ）上記情報シンボルのアルファベットより少なくとも１つ多い要素を有するチャンネルシンボルのアルファベットを供給するステップと、
ｂ）伝送チャンネル（２０）の後続発振動作を決定するステップと、
ｃ）上記後続発振動作と既に送信されたチャンネルシンボルとに基づいて、複数の選択可能なチャンネルシンボルを送信するときに上記伝送チャンネル（２０）の端末における推定される受信信号値を予め計算するステップと、
ｄ）上記推定された受信信号値を考慮して、上記選択可能なチャンネルシンボルのうちの１つを選択するステップと、
ｅ）上記選択されたチャンネルシンボルを使用して、送信される情報シンボルを符号化するステップと、
ｆ）上記選択されたチャンネルシンボルと上記推定された受信値との関数として送信信号値を計算するステップとを含む方法。
【請求項２】
各情報シンボルに対して少なくとも２つのチャンネルシンボルが供給される請求項１記載の方法。
【請求項３】
上記推定された受信信号値は不確実な領域を画成し、上記選択可能なチャンネルシンボルの選択は、上記不確実な領域に対するその位置に基づいて実行される請求項１記載の方法。
【請求項４】
上記不確実な領域は、上記伝送チャンネル（２０）の先行発振動作を考慮して決定される請求項３記載の方法。
【請求項５】
上記伝送チャンネル（２０）の先行発振動作及び後続発振動作はチャンネルインパルス応答によって決定される請求項４記載の方法。
【請求項６】
受信機側において、測定されたチャンネルインパルス応答と実際のチャンネルインパルス応答との間の偏差を補償する適応型等化器が使用される、先行する請求項のうちの１つに記載の方法。
【請求項７】
上記不確実な領域のコーナーポイントに対する最小の補正値を有する上記選択可能なチャンネルシンボルが選択される請求項３又は４記載の方法。
【請求項８】
上記不確実な領域の最も遠い点に対する最小の補正値を有する上記選択可能なチャンネルシンボルが選択される請求項３又は４記載の方法。
【請求項９】
ＩＳＩによって生じる推定された受信信号値が、受信機側において、送信されるチャンネルシンボルの検出を高い確率でもたらす領域内に位置するとき、チャンネルシンボルを送信するために送信値“０”が使用される、先行する請求項のうちの１つに記載の方法。
【請求項１０】
送信されるチャンネルシンボルに対応する推定された受信信号値が、複数のチャンネルシンボルによって画成されかつ限定された領域内にあるとき、上記選択されたチャンネルシンボルと最悪のケースで推定されたシンボル間干渉との間の差は、送信されるチャンネルシンボルを送信する送信値として使用される、先行する請求項のうちの１つに記載の方法。
【請求項１１】
送信される信号値の複素成分が各々最大値に制限されるように領域の制限が実行される、先行する請求項のうちの１つに記載の方法。
【請求項１２】
複素数値の送信される信号値の振幅が最大値に制限されるように領域の制限が実行される、先行する請求項のうちの１つに記載の方法。
【請求項１３】
上記送信される情報シンボルはＢＰＳＫシンボルであり、上記選択可能なチャンネルシンボルはＱＰＳＫシンボルである、先行する請求項のうちの１つに記載の方法。
【請求項１４】
上記送信値の組は計数可能ではない、先行する請求項のうちの１つに記載の方法。
【請求項１５】
上記送信値の組は計数可能であってかつ離散的である、先行する請求項のうちの１つに記載の方法。
【請求項１６】
チャンネル特性を決定した後、値テーブルの形式で前置符号化器機能が実現される請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
上記前置符号化器機能は、上記チャンネル特性の正確な決定より前であっても、尤度が高いチャンネルインパルス応答のタイプに対する値テーブルの形式で実現される請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
上記送信値は、送信される後続の情報シンボルのために使用されうる、可能なチャンネルシンボルシーケンスを考慮して決定される、先行する請求項のうちの１つに記載の方法。
【請求項１９】
上記チャンネルシンボルの選択はランダムであって、それによってスクランブル機能が達成される、先行する請求項のうちの１つに記載の方法。
【請求項２０】
上記符号化のために、より高位のステージのＰＳＫ変調又はＤＰＳＫ変調が使用される、先行する請求項のうちの１つに記載の方法。
【請求項２１】
伝送チャンネル（２０）を介して受信された受信信号値を復号化する方法であって、
ａ）決定機能を使用することによって上記受信信号値からチャンネルシンボルを決定するステップと、
ｂ）上記決定されたチャンネルシンボルが符号化の間に選択されうる情報シンボルを割り当てるステップとを含み、
ｃ）上記受信信号値と、上記決定されたチャンネルシンボルに使用される確実な決定領域の境界との間の距離によって検出の不確実さを決定するステップを含み、
ｄ）上記距離はユークリッド距離又はハミング距離であり、
ｅ）上記チャンネルシンボルはＱＰＳＫシンボルであり、上記チャンネルシンボルの決定は上記受信信号値が位置している象限によって行われる方法。
【請求項２２】
伝送チャンネル（２０）を介して送信される情報信号を符号化する装置であって、
ａ）送信される情報シンボルのための少なくとも２つの選択可能なチャンネルシンボルを供給する符号化器（１１）と、
ｂ）上記伝送チャンネル（２０）の後続発振動作と既に送信された送信値とに基づいて、上記選択可能なチャンネルシンボルの送信時に上記伝送チャンネル（２０）の端末における推定される受信信号値を予め計算する計算装置（１２、１３、１４、１５）と、
ｃ）上記推定された受信信号値を考慮して上記選択可能なチャンネルシンボルのうちの１つを選択し、上記選択されたチャンネルシンボルを使用して、送信される情報シンボルを符号化する選択装置（１２）と、
ｄ）上記送信値を、上記選択されたチャンネルシンボルと上記推定された受信値との関数として計算する送信値計算装置（１５）とを備えた装置。
【請求項２３】
上記計算装置（１２、１３、１４、１５）は、上記既に送信された送信値を記憶する第１の記憶装置（１４）と、上記伝送チャンネル（２０）の後続発振を表すチャンネル係数を記憶する第２の記憶装置（１３）と、上記既に送信された送信値に、対応する上記チャンネル係数を乗算する乗算装置と、上記乗算の結果を合計する加算装置とを備えた請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
上記推定された受信信号値は、上記計算装置（１２、１３、１４、１５）において、上記加算の結果と、上記選択されたチャンネルシンボルと、上記伝送チャンネル（２０）の先行発振動作を考慮した推定値とにより予め計算される請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
上記伝送チャンネルの先行発振動作を低減させるために上記伝送チャンネル（２０）に適合化された前置フィルタが提供される請求項２２乃至２４のうちの１つに記載の装置。
【請求項２６】
伝送チャンネル（２０）を介して受信された受信信号値を復号化する装置であって、
ａ）決定機能を使用することによって上記受信信号値からチャンネルシンボルを決定する決定装置（３１）と、
ｂ）上記決定されたチャンネルシンボルが符号化の間に選択されうる情報シンボルを割り当てる割り当て装置（３２）と、
ｃ）上記受信信号値と、上記決定されたチャンネルシンボルに対して確実であるとされる決定領域の境界との間の距離に基づいて検出の不確実さを決定する誤差評価装置（３２）とを備え、
ｄ）上記決定装置（３１）は、上記受信信号値を有する象限によって上記チャンネルシンボルが決定される検出器を有する装置。
【請求項２７】
現在のチャンネルシンボルを選択するときに、将来に送信される情報シンボルの組が使用される、先行する請求項１乃至２１のうちの１つに記載の方法。
【請求項２８】
平均及び最大の送信値エネルギーは、現在のチャンネルシンボルを選択するときに、送信される将来の情報シンボルを考慮することによって最小化されることを特徴とする、先行する請求項１乃至２１のうちの１つに記載の方法。
【国際調査報告】
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