(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星を介して通信を行うためのＶＳＡＴ衛星通信システムにおいて、複数のＶＳＡＴ局を有し、各々のＶＳＡＴ局が、
並列連結関係に接続された複数のコンポーネント符号化器を有していて、情報源から受信したデータ・ビットのブロックに並列連結符号を適用して、コンポーネント符号ワードを発生する並列連結符号化器であって、コンポーネント符号ワードのビットをフォーマッティングして合成符号ワードを供給するする符号ワード・フォーマッタを有する並列連結符号化器、
送信のためにデータ・パケットを組み合わせるパケット・フォーマッタであって、各々のデータ・パケットが少なくとも１つの合成符号ワードからのビットを有しているパケット・フォーマッタ、
データ・パケットを受け取って、変調された信号を供給する変調器、
変調された信号を搬送波周波数まで移すアップコンバータ、
変調された信号を衛星へ送信し且つ衛星からの変調された信号を受信するためにアンテナに各々のＶＳＡＴ局を接続するインターフェイス、
受信信号を搬送波周波数から中間周波数へ移すダウンコンバータ、
受信信号に同期化して該受信信号を復調する復調器、
復調された信号から受信合成符号ワードを形成するパケット−符号ワード・フォーマッタ、および
複数のコンポーネント復号器を有していて、受信合成符号ワードを復号する合成復号器、
を含んでいることを特徴とするＶＳＡＴ衛星通信システム。
【請求項２】
前記並列連結符号化器を構成する前記コンポーネント符号化器は、データ・ビットのブロックにコンボリューション符号を適用する請求項１記載のＶＳＡＴ衛星通信システム。
【請求項３】
並列連結コンボリューション符号が再帰的系統的符号を有する請求項２記載のＶＳＡＴ衛星通信システム。
【請求項４】
並列連結コンボリューション符号がテイルバイティング非再帰的系統的符号を有する請求項２記載のＶＳＡＴ衛星通信システム。
【請求項５】
前記コンポーネント復号器は円形ＭＡＰ復号器で構成されている請求項４記載のＶＳＡＴ衛星通信システム。
【請求項６】
前記変調器はスペクトル拡散変調器で構成され、前記復調器は逆拡散復調器で構成されている請求項１記載のＶＳＡＴ衛星通信システム。
【請求項７】
並列連結符号が外部符号と直列連結状態に接続された内部並列連結符号を有し、前記復号器が内部並列連結符号と関連する内部復号器および外部直列連結符号と関連する外部復号器を有する請求項１記載のＶＳＡＴ衛星通信システム。
【請求項８】
前記符号化器および前記復号器が、スイッチを介して複数の符号化オプションを選択可能であるプログラマブル符号化器／復号器システムを構成している請求項１記載のＶＳＡＴ衛星通信システム。
【請求項９】
符号化／復号オプションとして、（１）並列連結符号化、（２）内部並列連結符号と直列連結した外部符号、（３）外部符号化器および内部単一コンポーネント符号化器を有する直列連結符号化、および（４）ただ一つのコンポーネント符号化器が利用されるような単一符号を含んでいる請求項８記載のＶＳＡＴ衛星通信システム。
【請求項１０】
更に少なくとも１つの中心局が設けられており、各々のＶＳＡＴ局の前記変調器が送信すべき各データ・パケットに複数の拡散系列の内の１つを適用するスペクトル拡散変調器で構成され、該拡散系列は複数の集合にグループ分けされ、各集合は少なくとも１つの拡散系列を有し、拡散系列の各集合は符号化オプションの１つと関連しており、前記中心局は、各々の拡散系列に対して少なくとも１つの逆拡散復調器および複数の復号器を含み、前記中心局は衛星から受信した複数の信号を復調および復号し、該信号は時間的に重なり合う期間に送信され、且つその各々の信号は符号化オプションの１つを利用すると共にそれに関連する拡散系列を利用し、前記復号器は前記逆拡散復調器によって識別された拡散系列に基づいて各々の受信信号に対して構成されている請求項８記載のＶＳＡＴ衛星通信システム。
【請求項１１】
更に、星形結合を構成するように少なくとも１つの中心局が設けられている請求項１記載のＶＳＡＴ衛星通信システム。
【請求項１２】
前記並列連結符号化器が更に、所定のパンクチャリング・パターンに従ってコンポーネント符号ワードから符号ビットを削除するパンクチャリング機能を有し、また前記合成復号器が、符号ワード内のパンクチャリングされたビットに対してニュートラル値を挿入する逆パンクチャリング機能を有する請求項１記載のＶＳＡＴ衛星通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に衛星通信システムに関するものであり、更に詳しくは入りのリンクおよび出のリンクの一方または両方で並列連結符号化を利用するＶＳＡＴ衛星通信システムに関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
衛星を介して低コストの超小型地上局（ＶＳＡＴ；Ｖｅｒｙ  Ｓｍａｌｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）使用するマルチメディア通信に対する需要が出現している。現在産業上で一般に実用されているものよりも小さい開口のアンテナを利用する利点には、反射器のコストの低減、運送コストの低減、取付け用装置および労力の低減、並びに余り目立たない外観による顧客への受け入れ易さが挙げられる。しかしながら、小さい開口のパラボラ・アンテナを使用すると、ネットワーク容量の望ましくない減少を招くことがある。その理由は、アンテナ寸法の減少に関連して、（１）アンテナ利得の減少に伴って受信および送信信号パワーが減少すること、および（２）米国連邦通信委員会（ＦＣＣ）規則により、隣接の衛星軌道スロットにおける干渉パワーフラックス密度を制限するために規定寸法よりも小さいアンテナを利用するＶＳＡＴによって送信されるパワーが制限されているからである。また、ＶＳＡＴのコストを低減するために同じか又はより低いパワー出力のＶＳＡＴパワー増幅器が使用されると、パワー制限のためにネットワーク容量が更に減少する。
【０００３】
残念なことに、これらの問題を解決するために（ある種のＶＳＡＴ伝送では代表的である）短いデータ・ブロックで所望の大きな符号化利得を得ることは、従来の符号化技術を使用すると必要な帯域幅効率および復号器の複雑さにより、困難である。
従って、アンテナ開口を小さくしたＶＳＡＴを使用するとき、スペクトル効率のよい技術を用いて必要な１ビット当たりのエネルギ（Ｅｂ）と雑音パワースペクトル密度（Ｎｏ）との比を低減することによって、ネットワーク容量を増大するようにした衛星通信システムが要望される。
【０００４】
【発明の概要】
本発明によれば、ＶＳＡＴ衛星通信ネットワークはその入りのリンクおよび出のリンクの一方または両方で並列連結符号化を利用する。一態様では、パケット伝送、クレジットカード処理および音声圧縮通信で典型的である短いデータ・ブロックの場合、この様な並列連結符号化方式におけるコンポーネント（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）符号として非再帰的系統的テイルバイティング（ｔａｉｌ−ｂｉｔｉｎｇ）コンボリューション符号が使用される。ファイル伝送で典型的である長いデータ・ブロックの場合、ＶＳＡＴおよびネットワーク中心局は再帰的系統的コンボリューション符号を利用する。
【０００５】
本発明の好ましい態様では、上記の並列連結符号化技術がスペクトル拡散変調に関連して使用され、その結果、送信信号の全パワースペクトル密度に関するＦＣＣ規則を満足し且つ隣接の衛星からの干渉を軽減するシステムが得られる。
本発明の一態様によれば、衛星を介して通信を行うために複数のＶＳＡＴ局を有するＶＳＡＴ衛星通信システムが提供される。各々のＶＳＡＴ局は、（１）並列連結関係に接続された複数のコンポーネント符号化器を有していて、情報源から受信したデータ・ビットのブロックに並列連結符号を適用して、コンポーネント符号ワードを発生する並列連結符号化器であって、コンポーネント符号ワードのビットをフォーマッティングして合成符号ワードを供給するする符号ワード・フォーマッタを有する並列連結符号化器、（２）送信のためにデータ・パケットを組み合わせるパケット・フォーマッタであって、各々のデータ・パケットが少なくとも１つの合成符号ワードからのビットを有しているパケット・フォーマッタ、（３）データ・パケットを受け取って、変調された信号を供給する変調器、（４）変調された信号を搬送波周波数まで移すアップコンバータ、（５）変調された信号を衛星へ送信し且つ衛星からの変調された信号を受信するためにアンテナに各々のＶＳＡＴ局を接続するインターフェイス、（６）受信信号を搬送波周波数から中間周波数へ移すダウンコンバータ、（７）受信信号に同期化して該受信信号を復調する復調器、（８）復調された信号から受信合成符号ワードを形成するパケット−符号ワード・フォーマッタ、および（９）複数のコンポーネント復号器を有していて、受信合成符号ワードを復号する合成復号器を含む。
【０００６】
一実施態様では、並列連結符号化器を構成するコンポーネント符号化器は、データ・ビットのブロックにコンボリューション符号を適用する。この並列連結コンボリューション符号は再帰的系統的符号で構成される。或いは、並列連結コンボリューション符号はテイルバイティング非再帰的系統的符号で構成される。コンポーネント復号器は円形ＭＡＰ復号器で構成される。
【０００７】
本発明の一実施態様では、変調器はスペクトル拡散変調器で構成され、復調器は逆拡散復調器で構成される。並列連結符号が外部符号と直列連結状態に接続された内部並列連結符号を有し、復号器が内部並列連結符号と関連する内部復号器および外部直列連結符号と関連する外部復号器を有する。符号化器および復号器は、スイッチを介して複数の符号化オプションを選択可能であるプログラマブル符号化器／復号器システムを構成する。符号化／復号オプションとして、（１）並列連結符号化、（２）内部並列連結符号と直列連結した外部符号、（３）外部符号化器および内部単一コンポーネント符号化器を有する直列連結符号化、および（４）ただ一つのコンポーネント符号化器が利用されるような単一符号が含まれる。
【０００８】
更に別の実施態様では、少なくとも１つの中心局が設けられ、各々のＶＳＡＴ局の変調器が送信すべき各データ・パケットに複数の拡散系列の内の１つを適用するスペクトル拡散変調器で構成される。該拡散系列は複数の集合にグループ分けされ、各集合は少なくとも１つの拡散系列を有し、拡散系列の各集合は符号化オプションの１つと関連している、中心局は、各々の拡散系列に対して少なくとも１つの逆拡散復調器および複数の復号器を含む。中心局は衛星から受信した複数の信号を復調および復号し、該信号は時間的に重なり合う期間に送信され、且つその各々の信号は符号化オプションの１つを利用すると共にそれに関連する拡散系列を利用する。復号器は逆拡散復調器によって識別された拡散系列に基づいて各々の受信信号に対して構成される。中心局は、ＶＳＡＴ局と星形結合を構成するように設けられる。別の実施態様では、並列連結符号化器が更に、所定のパンクチャリング・パターンに従ってコンポーネント符号ワードから符号ビットを削除するパンクチャリング機能を有し、また合成復号器が、符号ワード内のパンクチャリングされたビットに対してニュートラル値を挿入する逆パンクチャリング（ｄｅｐｕｎｃｔｕｒｉｎｇ）機能を有する。
【０００９】
本発明の特徴および利点は添付の図面を参照した以下の説明から明らかになろう。
【００１０】
【発明の詳しい説明】
本発明は、例えば並列連結テイルバイティング・コンボリューション符号および並列連結再帰的系統的コンボリューション符号（いわゆる「ターボ・コード」）を含む並列連結符号化技術、並びにそれらの復号を利用するＶＳＡＴ衛星通信システムである。具体的には、並列連結テイルバイティング・コンボリューション符号の場合、復号器は１９９６年４月１９日出願の米国特許第０８／６３６，７４２号明細書に記載されているような円形ＭＡＰ復号を行う復号器が利用される。
【００１１】
並列連結符号化は、ＶＳＡＴ衛星通信ネットワークの入りのリンク（ＶＳＡＴから中心局へ）の伝送または出のリンク（中心局からＶＳＡＴへ）の伝送で使用される。更に、並列連結符号化は、直接的なピア・ツウ・ピア（ＶＳＡＴ相互間）伝送の場合の誤り訂正／検出符号化を構成するために利用することが出来る。一実施態様では、パケット伝送、クレジットカード処理および音声圧縮通信で典型的である短いデータ・ブロックの場合、この様な並列連結符号化方式におけるコンポーネント符号として非再帰的系統的テイルバイティング・コンボリューション符号が使用される。ファイル伝送で典型的である長いデータ・ブロックの場合、ＶＳＡＴおよびネットワーク中心局は再帰的系統的コンボリューション符号を有する並列連結符号化を利用する。
【００１２】
本発明によれば、スペクトル拡散変調に関連してこれらの並列連結符号化技術を使用して、送信信号の所要の有効放射パワーおよびパワースペクトル密度を低減することにより、上述のＦＣＣ規則を遵守するための非常に有効な解決策が得られる。その上、この組合せにより、隣接の衛星からの干渉が軽減される。
図１は、本発明に従って並列連結符号化を利用するＶＳＡＴ衛星通信システムのブロック図である。このシステムは基本的には多数のＶＳＡＴ局、および通信用トランスポンダを有する衛星１２で構成され、それに中心局１４が含まれることがある。ＶＳＡＴネットワーク内の通信は一方向または二方向のいずれかでもよく、また（１）ＶＳＡＴ相互間で直接に（すなわち、環状結合構成で）および（２）ＶＳＡＴから中心局へおよび／または中心局からＶＳＡＴへ（すなわち、星形結合構成で）、種々の経路で行うことができる。
【００１３】
図１に示すように、ＶＳＡＴ局１０は、送信器信号処理装置２０、受信器信号処理装置２２およびアンテナ２４を有する。本発明によれば、ＶＳＡＴの送信器信号処理装置２０は、情報源２６からデータを受ける入力ポート２５、情報源から受信したデータ・ビットのブロックに並列連結符号を適用する符号化器２８、データ・パケット（符号化器２８からの１つ以上の符号ワードを有する）と同期化ビット・パターンと制御信号ビットとを作成するパケット・フォーマッタ（ｆｏｒｍａｔｔｅｒ）３０、変調器３２、変調された信号を搬送波周波数まで移すアップコンバータ３４、パワー増幅器（ＰＡ）３６、および適当なインターフェイス（例えば、スイッチまたはフィルタ送受切換器）を介したアンテナ２４への接続部を含んでいる。ＶＳＡＴの受信器信号処理装置２２は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）４０、受信信号を搬送波周波数から中間周波数へ移すダウンコンバータ４２、同期化および復調を行う復調器４４、パケット−符号ワード・フォーマッタ４６、送信器で利用された並列連結符号に適した復号器４８、および受信したメッセージ（すなわち、データ・ビットのブロック）を情報終端装置５０へ伝達する出力ポート４９を含んでいる。図１で、図面の簡単化のために、詳しいブロック図は１つのＶＳＡＴについてだけ示してある。
【００１４】
復調器によって行われる同期化機能は、搬送波周波数同期化、フレーム同期化、シンボル同期化、および必要な場合は搬送波位相同期化を含む。シンボル同期化は、シンボル決定エラーの確率を最小にするために復調器出力に対して最良のサンプリング時間（すなわち、シンボル・エポック）を推定するプロセスである。フレーム同期化は、受信したデータ・フレーム（連続送信の場合）またはパケット（不連続な送信の場合）内の第１のシンボルに対するシンボル・エポックを推定するプロセスである。
【００１５】
スペクトル拡散信号がＶＳＡＴによって送信される場合、図１のＶＳＡＴの変調器は拡散機能を含み、且つＶＳＡＴの復調器は逆拡散（ｄｅｓｐｒｅａｄｉｎｇ）減縮機能を含む。スペクトル拡散技術は、データ信号とは独立で疑似ランダムであるチップ（ｃｈｉｐ：直接拡散変調方式の場合）およびホップ（ｈｏｐ：周波数ホッピング拡散変調方式の場合）を有する拡散信号を加えることによって、変調されるデータ信号の帯域幅に比べて信号帯域幅を増大する。直接拡散変調方式の場合、＋１または−１の値を持つチップの疑似ランダム系列に対応する信号がデータ信号に乗算される。チップ・パルスの持続期間は変調されるデータ信号のシンボル期間よりも短く、従って、その結果得られる信号の帯域幅は元の変調される信号の帯域幅よりも大きくなる。周波数ホッピング変調方式の場合、変調される信号の搬送波周波数が疑似ランダム・パターンに従って周期的に変更される。この場合も、拡散信号の帯域幅は元の変調される信号の帯域幅よりも大きくなる。
【００１６】
復調器における逆拡散は、受信した信号から拡散を取り除くプロセスである。代表的には、復調器は、直接拡散変調の場合は受信信号を拡散信号のレプリカとの相関をとって、スペクトル拡散信号の逆拡散を行い、また周波数ホッピング拡散変調の場合は、送信局で用いられたのと同じパターンを使用して受信器のダウンコンバータ内の発振器の周波数をホッピングして、周波数ホッピングされたスペクトル拡散信号を逆拡散する。典型的には、逆拡散の後で受信信号にフィルタが適用されて、受信信号中の広帯域雑音および干渉成分を減衰させる。
【００１７】
図２は中心局のブロック図を示す。本発明によれば、中心局は、１つ以上の情報源５２からデータを受ける入力ポート５１、受信したメッセージ（すなわち、データ・ビットのブロック）を１つ以上の情報終端装置５４へ伝達する出力ポート５３、一群の送信器チャンネル処理装置５６、一群の受信器チャンネル処理装置５８、各々の有効な情報源を送信器チャンネル処理装置に接続し且つ各々の有効な受信器チャンネル処理装置を適切な終端装置または送信器チャンネル処理装置へ接続するための論理スイッチ６０、メモリ６２、スイッチを通るデータの流れを制御する制御器６０、各々の送信器チャンネル処理装置により発生された信号を１つの信号に組み合わせる組合せ器６６、この組合せ信号を搬送波周波数へ移すアップコンバータ６８、適当なインターフェイス（例えば、スイッチまたはフィルタ送受切換器）を介してアンテナ７２に接続されたパワー増幅器７０、上記のインターフェイスを介してアンテナに接続された低雑音増幅器（ＬＮＡ）７４、受信信号を搬送波周波数から中間周波数（ＩＦ）へ移すダウンコンバータ７６、およびＩＦ受信信号またはフィルタに通した後のＩＦ受信信号を一群の受信器チャンネル処理装置に供給する分割器７８を含んでいる。
【００１８】
図２に示す送信器チャンネル処理装置は、情報源から受信したデータ・ビットのブロックに並列連結符号を適用する符号化器８０、データ・パケット（符号化器８０からの１つ以上の符号ワードを有する）と同期化ビット・パターンと制御信号ビットとを作成するパケット・フォーマッタ８２、および変調器８４を有する。ＶＳＡＴと同様に、中心局の変調器は、中心局からスペクトル拡散信号を送信する場合は拡散機能を含んでいる。図２の受信器チャンネル処理装置は、復調器８６、復調器の出力からのサンプルを選択して、並列連結符号用の復号器へ入力される受信符号ワードを形成するパケット−符号ワード変換器８８、および送信器で利用された並列連結符号に適した復号器９０を有する。中心局の復調器は、同期化、復調、および中心局がスペクトル拡散信号を受信する場合は逆拡散などの幾つかの機能を含む。
【００１９】
中心局のメモリは、メッセージがスイッチ６０に到達したときに全ての送信器チャンネル処理装置または出力ポートが使用中で塞がっている場合に、情報源または受信器チャンネル処理装置から受け取ったデータを一時的に記憶する。メモリはまた、必要なネットワーク構成パラメータおよび演算データを記憶する。
本発明の代わりの実施態様では、（内部）並列連結符号（ＰＣＣ）と直列連結して外部符号が使用され、関連する外部復号器が内部ＰＣＣ用の復号器と直列連結状態に接続される。
【００２０】
その上、（１）上述したような並列連結符号化、（２）上述したような内部並列連結符号（ＰＣＣ）と直列連結した外部符号、（３）外部符号化器とＰＣＣ符号化器の唯一つのコンポーネント符号化器とを有する直列連結符号化、（４）従来のコンボリューション符号またはブロック符号のみ（すなわち、直列または並列連結なし）のような、幾つかのオプションを実現するために、ＶＳＡＴおよび中心局で融通性のあるプログラマブル符号化／復号器システムを利用することが出来る。
【００２１】
図３は、これらの４つの符号化のオプションを実現する融通性のあるプログラマブル符号化器を例示する。図示のように、融通性のあるプログラマブル符号化器は、並列連結符号用の符号化器１００、外部符号用の符号化器１０２、および５個のスイッチＳ１−Ｓ５を有する。並列連結符号用の符号化器１００は、Ｎ個の符号化器、Ｎ−１個のインターリーブ装置および符号ワード・フォーマッタ１０６を有する。下記の表１は符号化器の種々の動作モードに対するスイッチ位置を示している。
【００２２】
【表１】
0003833783.tif 000002
【００２３】
図４は、上記の４つの符号化器モードに対する復号器を実現する融通性のあるプログラマブル復号器のブロック図である。このプログラマブル復号器は、並列連結符号用の復号器１１０、外部符号用の復号器１１４、および６個のスイッチＳ１−Ｓ６を有する。復号器１１０の出力を、復号ビットの値がゼロに等しい確率であると仮定すると、典型的な決定規則は次のようになる。すなわち、出力が１／２より大きい場合は復号ビットがゼロであると決定し、１／２より小さい場合は１の値を割り当て、１／２に等しい場合は値を任意に割り当てる。
【００２４】
並列連結符号用の復号器１１０は、合成符号ワード−コンポーネント符号ワード変換器、Ｎ個のコンポーネント復号器、Ｎ−１個のインターリーブ装置および２個の同一の逆インターリーブ（ｄｅｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）装置１１８を有する。各々の逆インターリーブ装置は、直列に接続されたＮ−１個のインターリーブ装置によって並べ換えられた一連のデータ要素を元の順序に戻す並べ直し機能を有する。下記の表２は、復号器の種々の動作モードに対するスイッチ位置を示している。（この表において、Ｘは「ドント・ケア」状態、すなわちスイッチがどの位置にあってもかまわない状態を表す。）
【００２５】
【表２】
0003833783.tif 000003
【００２６】
ＶＳＡＴは、通信用途および所要の送信速度に応じて、異なる符号（例えば、ＰＣＣＣ、テイルバイティングＰＣＣＣ、再帰的系統的コンボリューション符号、非再帰的系統的コンボリューション符号、ブロック符号）を異なる組合せ（例えば、モード１、２、３および４）で利用する。
上記のモードのいずれかでコンボリューション符号が利用されるとき、図３のプログラマブル符号化器は、既知のパターンによるパンクチャリング（ｐｕｎｃｔｕｒｅｒｉｎｇ）を行って、得られる符号の速度を増大することができ、また図４のプログラマブル復号器は関連する逆パンクチャリング（ｄｅｐｕｎｃｔｕｒｅｒｉｎｇ）機能を含むことができる。パンクチャリングされたコンボリューション符号が並列連結符号化におけるコンポーネント符号として使用されるとき、図３の符号ワード・フォーマッタは所望のパンクチャリング・パターンに従ってコンポーネント符号から符号ビットを削除する。この場合、ＰＣＣ復号器の合成符号ワード−コンポーネント符号ワード変換器は、コンポーネント符号ワード内のパンクチャリングされたビットに対してニュートラル値を挿入して、それをコンポーネント復号器に出力する。ここで、モード３またはモード４において、符号化器のスイッチＳ４およびＳ５並びに復号器のＳ１およびＳ２の全てが位置０にセットされていることに注意されたい。従って、図３および図４には、パンクチャリングされたコンボリューション符号がモード３またはモード４において使用されるとき、これらのパンクチャリング機能および逆パンクチャリング機能をそれぞれ実現するパンクチャリング装置１４０および逆パンクチャリング装置１４２がそれぞれ示されている。
【００２７】
本発明の好ましい実施態様では、パンクチャリングされたコンボリューション符号が内部並列連結符号におけるコンポーネント符号として使用され、またブロック符号（例えば、リード・ソロモン符号またはＢＣＨ符号）が直列連結における外部符号として使用される。
ＶＳＡＴがスペクトル拡散信号を送信する好ましい実施態様では、ＡＬＯＨＡの様なランダム・チャンネル・アクセス・プロトコルが符号分割多重アクセスと関連して使用される。中心局の受信器は各々の拡散符号に対して多数の復調器を利用して、時間的に重なり合う信号を受信し、同じ拡散系列の時間遅延したものを利用する。所与の拡散系列に対する各々の復調器は、その拡散系列の異なる時間シフトを使用して信号を復調する。
【００２８】
また好ましい実施態様では、１つ以上の拡散系列が、より大きなスループットを持つより高品質のチャンネルを提供するために割り当てられた基準の下に特定の期間にわたってＶＳＡＴによって使用するためにリザーブされる。ＶＳＡＴからのリザーブ要求および割り当てが、中心局に接続されているネットワーク制御器によって処理される。
【００２９】
スペクトル拡散信号を利用し且つ上述のプログラマブル符号化器および復号器を利用する好ましい実施態様では、システムは所与の拡散系列を特定の誤り訂正符号と関連付けて、異なる信号が異なる誤り訂正符号を同時に利用できるようにする。各々の検出された信号の拡散系列は対応する復調器によって識別されるので、受信器は各々の検出された信号に対してプログラマブル復号器を適切に構成することが出来る。このモードのネットワーク動作は、付加的な制御信号を必要とすることなく異なる誤り訂正符号化要件を幾つかの用途を同時に支持するために有用である。
【００３０】
図４のコンポーネント復号器として有効な円形ＭＡＰ復号器が米国特許出願第０８／６３６，７４２号明細書に記載されている。この円形ＭＡＰ復号器は、符号化データ・ブロックの推定値および信頼性情報の両方をデータ終端装置へ送出し、例えば、送信エラー隠蔽に使用するために音声合成信号処理装置へ送出し、または繰り返し要求決定に使用するためのブロック・エラー確率の測度としてパケット・データに対するプロトコル処理装置へ送出する。１９９６年４月１９日出願の米国特許第０８／６３６，７３２号明細書に記載されているように、円形ＭＡＰ復号器は、特にテイルバイティング・コンボリューション符号が並列連結符号化方式におけるコンポーネント符号として使用されているとき、テイルバイティング・コンボリューション符号を復号するのに有用である。
【００３１】
米国特許出願第０８／６３６，７４２号明細書の記載に従ってテイルバイティングを採用する誤り訂正用トレリス（ｔｒｅｌｌｉｓ）符号に対する円形ＭＡＰ復号器は、ソフト決定出力を生じる。円形ＭＡＰ復号器はトレリスの第１段における状態の確率の推定値を与え、該確率は従来のＭＡＰ復号器における開始状態の先験的知識に置き換わる。円形ＭＡＰ復号器は２方向のいずれかにおいて初期状態確率分布を提供する。第１のものは、固有値問題に対する解を含み、その結果の固有ベクトルは所望の初期状態確率分布である。開始状態の知識により、円形ＭＡＰ復号器は従来のＭＡＰ復号アルゴリズムに従って残りの復号を行う。第２はリカージョン（ｒｅｃｕｒｓｉｏｎ）に基づくものであり、反復により開始状態分布に収斂する。充分な反復の後、状態の円形系列上の一状態が高確率で知られ、円形ＭＡＰ復号器は従来のＭＡＰ復号アルゴリズムに従って残りの復号を行い、これは、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ、１９７４年３月、２８４−２８７頁に所載のバール、コック、ジェリネックおよびラビブによる論文「Ｏｐｔｉｍａｌ  Ｄｅｃｏｄｉｎｇ  ｏｆ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｃｏｄｅｓ  ｆｏｒ  Ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇ  Ｓｙｍｂｏｌｉｃ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ」に記載されている。
【００３２】
従来のＭＡＰ復号アルゴリズムの目的は、条件付き確率を見付けることである。
Ｐ｛時刻ｔにおける状態ｍ／受信チャンネル出力ｙ1 ,....,ｙL｝
ここで、Ｌは符号化器シンボルの数の単位でデータ・ブロックの長さを表す。（ｎ，ｋ）符号に対する符号化器はｋ−ビット入力シンボルについて演算して、ｎ−ビット出力シンボルを発生する）。また、ｙt は時刻ｔにおけるチャンネル出力（シンボル）である。
【００３３】
ＭＡＰ復号アルゴリズムは実際に最初に次の確率
λt（ｍ）＝Ｐ｛Ｓt＝ｍ；Ｙ1L｝                            （１）
すなわち、時刻ｔにおける符号化器の状態Ｓt がｍであり且つチャンネル出力の集合Ｙ1L＝｛ｙ1 ,....,ｙL ｝が受信される結合確率を見出す。これらは所望の確率に定数（Ｐ｛Ｙ1L｝：チャンネル出力の集合｛ｙ1 ,....,ｙL ｝を受信する確率）を乗算したものである。
【００３４】
ここで、行列Γt の要素を次のように定義する。
Γt（ｉ，ｊ）＝Ｐ｛時刻ｔにおける状態ｊ；ｙt ／時刻ｔ−１における状態ｉ｝
行列Γt は、符号化器の前の状態をｍ’とし且つ符号化器の現在の状態をｍとして、チャンネル遷移確率Ｒ（Ｙt ，Ｘ）と、符号化器が時刻ｔに状態ｍ’から状態ｍに遷移する確率ｐt （ｍ／ｍ’）と、符号化器の出力シンボルがＸである確率ｑt （Ｘ／ｍ’，ｍ）との関数として計算される。特に、行列Γt の各要素は次のように全ての起こり得る符号化器出力Ｘにわたって加算することによって計算される。
【００３５】
【数１】
0003833783.tif 000004
【００３６】
ＭＡＰ復号器は、各トレリス段に対して１つずつ、これらの行列のＬを計算する。それらは受信したチャンネル出力シンボルおよび所与の符号に対するトレリス・ブランチの性質から形成される。
次に、Ｍを符号化器の状態の数として、ｊ＝０，１,....,Ｍ−１について、行ベクトルαt のＭ結合確率要素を次のように定義し、
αt（ｊ）＝Ｐ｛時刻ｔにおける状態ｊ；出力ｙ1 ,....,ｙt｝      （３）
また、列ベクトルβt のＭ条件付き確率要素を次のように定義する。
【００３７】
βt（ｊ）＝Ｐ｛ｙt+1 ,....,ｙL ／時刻ｔにおける状態ｊ｝       （４）
ここで、以下の記載で、行列およびベクトルが太字で示されていることに注意されたい。
ＭＡＰ復号アルゴリズムのステップは次の通りである。
【００３８】
【外１】
0003833783.tif 000005
【００３９】
λt（ｉ）＝αt（ｉ）βt（ｉ），  全てのｉ，ｔ＝１,....,Ｌ   （７）
（ニ）必要とされる関連する量を見出す。例えば、Ａtjを、Ｓt のｊ番目の要素Ｓtjがゼロに等しい様な状態Ｓt ＝｛Ｓt1，Ｓt2 ,....,Ｓtkm｝の集合であるとする。通常の非再帰的トレリス符号の場合、Ｓtj＝ｄtj（時刻ｔにおけるｊ番目のデータ・ビット）。従って、復号器のソフト決定出力は
【００４０】
【数２】
0003833783.tif 000006
【００４１】
ｍは状態Ｓt に対応する指標である。
復号器のハード決定または復号ビット出力はＰ｛ｄtj＝０／Ｙ1L｝を次の決定規則に当てはめることによって求められる。
【００４２】
【数３】
0003833783.tif 000007
【００４３】
【外２】
0003833783.tif 000008
【００４４】
を任意に割り当てる。
【００４５】
【外３】
0003833783.tif 000009
【００４６】
うに定義された要素を有する。
【００４７】
【数４】
0003833783.tif 000010
【００４８】
これらの確率は、符号化器出力ビットの事後確率を決定することが望ましいときに有用である。これらの確率はまた、再帰的コンボリューション符号の復号に有用である。
ＭＡＰ復号アルゴリズムの標準的な用途では、フォワード・リカージョンはベ
【００４９】
【外４】
0003833783.tif 000011
【００５０】
の初期条件は、符号化器の初期状態Ｓ0 ＝０およびその終期状態ＳL ＝０とした仮定に基づいている。
一実施態様の円形ＭＡＰ復号器は、次のように固有値問題を解くことによって初期状態確率分布を決定する。
【００５１】
【外５】
0003833783.tif 000012
【００５２】
未知の（ベクトル）変数とする。そこで
【００５３】
【外６】
0003833783.tif 000013
【００５４】
クトルを正規化して、そのコンポーネントの和が１になるようにする。このベク
【００５５】
【外７】
0003833783.tif 000014
【００５６】
（ハ）式（５）に記述されているフォワード・リカージョンによってその後に続
【００５７】
【外８】
0003833783.tif 000015
【００５８】
する。
【００５９】
【外９】
0003833783.tif 000016
【００６０】
積はＰ｛Ｙ1L｝に等しい最も大きい固有値を持ち、対応する固有ベクトルは確率ベルトルでなければならない。
【００６１】
【外１０】
0003833783.tif 000017
【００６２】
って、このバックワード・リカージョンを繰り返し適用することににより全ての
【００６３】
【外１１】
0003833783.tif 000018
【００６４】
号器における全ての計算は通常のＭＡＰ復号アルゴリズムに従って行われる。
代わりの実施態様の円形ＭＡＰ復号器がリカージョン法によって状態確率分布を決定する。特に、一実施態様（動的収斂法）では、復号器の収斂が検出されるまでリカージョンが継続する。このリカージョン法（すなわち動的収斂法）では、上述した固有ベクトル法のステップ（ロ）および（ハ）が次のように置き換えられる。
（ロ−ａ）Ｍをトレリスにおける状態の数として、（ｌ／Ｍ,....,ｌ／Ｍ）に等
【００６５】
【外１２】
0003833783.tif 000019
【００６６】
すなわち、Ｌw-min をトレリス段の適当な最小数として、ｍ＝０，１,....,Ｍ−１およびｔ＝１,....,Ｌについて下記の式に従った計算を行う。
【００６７】
【数５】
0003833783.tif 000020
【００６８】
前と同様に正規化を行う。ステップ（ロ−ａ）および（ロ−ｂ）におけるリカー
【００６９】
【外１３】
0003833783.tif 000021
【００７０】
応する要素が許容範囲内にある場合には、前に述べたステップ（ニ）に進む。そうでない場合は、次のステップ（ロ−ｄ）に続く。
【００７１】
【外１４】
0003833783.tif 000022
【００７２】
プ（ニ）に進む。そうでなくて、２つの最も新しいベクトルが許容範囲内に無く且つリカージョンの数が特定の最大値（典型的には、２Ｌ）を越えていない場合は、ステップ（ロ−ｄ）に続き、それ以外はステップ（ニ）に進む。
この方法は、固有ベクトル法について上述したステップ（ニ）および（ホ）に続き、円形ＭＡＰ復号器のソフト決定出力および復号出力ビットを生じる。
【００７３】
米国特許出願第０８／６３６，７４２号明細書に記載されている円形ＭＡＰ復号器の別の代わりの実施態様では、リカージョン法は、復号器が第２回に対し所定の一定の数のトレリス段を処理、すなわち所定のラップ（ｗｒａｐ）深さを処理することのみ必要とするように変更される。これは、復号のために必要な計算の数が各々の符号化メッセージ・ブロックの場合と同じであるので、実現の目的のために有利である。その結果、ハードウエアおよびソフトウエアの複雑さが低減される。
【００７４】
テイルバイティング・コンボリューション符号のＭＡＰ復号のための所要のラップ深さを推定する１つの方法は、ハードウエアまたはソフトウエアの実験からそれを決定することであり、それには可変のラップ深さを持つ円形ＭＡＰ復号器を実現し、ラップ深さを順次増大して復号ビット誤り率対Ｅｂ／Ｎｏを測定する実験を行うことである。特定のＥｂ／Ｎｏに対して復号ビット誤りの最小確率を与える復号器の最小ラップ深さが、ラップ深さを更に増大しても誤り確率が減少しないときに見付けられる。
【００７５】
特定のＥｂ／Ｎｏにおいて達成し得る最小値よりも大きい復号ビット誤り率が許容し得る場合、円形ＭＡＰ復号器で処理するトレリス段の所要数を少なくすることが可能である。特に、上述したラップ深さの探索は、ビット誤りの所望の平均確率が得られるときに単に終了することが出来る。
所与の符号についてラップ深さを決定する別の方法は、符号の距離特性を用いるものである。このため、２つの明確な復号器決定深さを定義することが必要である。ここで使用する用語「正しいパス」とは、データ・ビットのブロックを符号化することにより生じる、トレリスを通る状態の系列すなわちパスを表す。また、用語「ノードの不正なサブセット」とは、正しいパスのノードから出た全ての不正な（トレリス）分岐の集合およびそれらから派生したものを表す。以下に定義する決定深さは両方ともコンボリューション符号化器に左右される。
【００７６】
決定深さは次のように定義される。
（ｉ）ｅ誤り訂正に対するフォワード決定深さＬＦ（ｅ）を、正しいパスの最初のノードの不正なサブセット内の全てのパス（後で正しいパスに併合するか否かに拘わりなく）が正しいパスからハミング（Ｈａｍｍｉｎｇ）距離２ｅよりも遠くに位置しているトレリス内の第１の深さであると定義する。ＬＦ（ｅ）の意義は、最初のノードの前方にｅ以下の誤りがあり、且つ符号化がそこから始まっている場合、復号器が正しく復号しなければならないことである。コンボリューション符号に対するフォワード決定深さの形式的な表が、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ、ＩＴ−３５巻、１９８９年３月、４５５−４５９頁に所載のジェー・ビー・アンダーソンおよびケー・バラチャンドランによる論文「Ｄｅｃｉｓｉｏｎ  Ｄｅｐｔｈｓ  ｏｆ  Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏａｎｌ  Ｃｏｄｅｓ」に記載されている。ＬＦ（ｅ）の多数の特性がこの文献に開示されていると共に、ジェー・ビー・アンダーソンおよびエス・モーハンの著書「Ｓｏｕｒｃｅ  ａｎｄ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｃｏｄｉｎｇ−Ａｎ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｃ  Ａｐｐｒｏａｃｈ」、Ｋｌｕｅｗｅｒ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，Ｎｏｒｗｅｌｌ，ＭＡ、１９９１に開示されている。これらの特性の中で主なものは、簡単な線形関係がＬＦとｅとの間に存在すること、例えば、率１／２符号の場合、ＬＦはほぼ９．０８ｅであることである。
（ｉｉ）つぎに、ｅ誤り訂正に対する非併合決定深さＬＵ（ｅ）を、正しいパスに決して接触しないトレリス内の全てのパスが正しいパスから２ｅのハミング距離よりも遠くに位置しているトレリス内の第１の深さであると定義する。
ソフト決定円形ＭＡＰ復号に対するＬＵ（ｅ）の意義は、実際の送信されたパス上の状態を識別する確率が復号器によるＬＵ（ｅ）トレリス段の処理後に高いということである。従って、円形ＭＡＰ復号に対する最小ラップ深さはＬＵ（ｅ）である。深さＬＵ（ｅ）の計算は、それがＬＦ（ｅ）より常に大きいが、同じ近似則に従うことを示す。これは、符号の非併合決定深さが未知の場合、最小ラップ深さがフォワード決定深さＬＦ（ｅ）として推定できることを意味している。
【００７７】
所与の符号化器に対して最小非併合決定深さを見付けることにより、ソフト決定出力を発生する実際の円形復号器によって処理しなければならないトレリス段の数を最も少なくすることができる。フォワード決定深さＬＦ（ｅ）を求めるためのアルゴリズムは前掲の論文「Ｄｅｃｉｓｉｏｎ  Ｄｅｐｔｈｓ  ｏｆ  Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏａｎｌ  Ｃｏｄｅｓ」に記載されている。
【００７８】
ＬＵ（ｅ）を見付けるためには、
（ｉ）ゼロ状態を除いて、全てのトレリスのノードから開始して、符号トレリスを左から右へ延長する。
（ｉｉ）各々のレベルで、正しい（全てゼロ）パスに併合するパスを削除し、正しい（ゼロ）状態のノードからのパスを延長しない。
（ｉｉｉ）レベルｋにおいて、このレベルのノードで終端するパスの間の最小ハミング距離または重さを見付ける。
（ｉｖ）この最小ハミング距離が２ｅを越える場合は停止する。そのとき、ＬＵ（ｅ）＝ｋ。
【００７９】
米国特許出願第０８／６３６，７４２号明細書に述べられているように、コンピュータ・シミュレーションによる実験によって２つの予想外の結果が得られる。すなわち、（１）βt のラップ処理により復号器の性能が改善されること、および（２）ＬＵ（ｅ）＋ＬＦ（ｅ）≒２ＬＦ（ｅ）のラップ深さの使用により性能が著しく改善されることである。従って、リカージョンに基づいた円形ＭＡＰ復号アルゴリズムの好ましい実施態様は次のステップを有する。
【００８０】
【外１５】
0003833783.tif 000023
【００８１】
（ｉｉ）Ｍをトレリスにおける状態の数とし、（ｌ／Ｍ,....,ｌ／Ｍ）に等しい
【００８２】
【外１６】
0003833783.tif 000024
【００８３】
ワード・リカージョンを（Ｌ＋Ｌw ）回計算する。ここで、Ｌw は復号器のラップ深さである。トレリス・レベル指標が値（（ｕ−１）ｍｏｄＬ）＋１を取る。復号器がチャンネルからの受信したシンボルの系列をラップ・アラウンドすると
【００８４】
【外１７】
0003833783.tif 000025
【００８５】
の要素の和が１になるようにする。このリカージョンにより得られたＬ個の最も
【００８６】
【外１８】
0003833783.tif 000026
【００８７】
..（Ｌ＋Ｌw ）について式（６）のバックワード・リカージョンを（Ｌ＋Ｌw ）回計算する。トレリス・レベル指標が値（（ｕ−１）ｍｏｄＬ）−１を取る。復
【００８８】
【外１９】
0003833783.tif 000027
【００８９】
このリカージョン法の次のステップは、固有ベクトル法に関して述べた上記のステップ（ホ）と同じであり、円形ＭＡＰ復号器によってソフト決定および復号ビット出力を生じる。
本発明の好ましい実施態様を図示し説明したが、この様な実施態様は例として示されたものであることは明らかであろう。当業者には本発明の範囲内で種々の変形、変更および置換をなし得よう。従って、本発明は請求の範囲に記載の精神および範囲によって定められるものと意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って並列連結符号化を利用するＶＳＡＴ衛星通信システムを例示する簡略ブロック図である。
【図２】本発明に従って並列連結符号化を利用するＶＳＡＴ衛星通信システムの中心局を例示する簡略ブロック図である。
【図３】本発明に従って並列連結符号化を利用するＶＳＡＴ衛星通信システムにおいて有用なプログラマブル符号化器を例示する簡略ブロック図である。
【図４】本発明に従って並列連結符号化を利用するＶＳＡＴ衛星通信システムにおいて有用なプログラマブル復号器を例示する簡略ブロック図である。
【符号の説明】
１０    超小型地上局
１２    衛星
１４    中心局
２０    送信器信号処理装置
２２    受信器信号処理装置
２４、７２    アンテナ
【図１】
0003833783.tif 000028
【図２】
0003833783.tif 000029
【図３】
0003833783.tif 000030
【図４】
0003833783.tif 000031