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JP2002044047A - 通信装置および通信方法 - Google Patents

通信装置および通信方法

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Publication number
JP2002044047A
JP2002044047A JP2000219782A JP2000219782A JP2002044047A JP 2002044047 A JP2002044047 A JP 2002044047A JP 2000219782 A JP2000219782 A JP 2000219782A JP 2000219782 A JP2000219782 A JP 2000219782A JP 2002044047 A JP2002044047 A JP 2002044047A
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JP
Japan
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path
bits
tone
turbo
allocated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000219782A
Other languages
English (en)
Inventor
Wataru Matsumoto
渉 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2000219782A priority Critical patent/JP2002044047A/ja
Priority to CN01802617.6A priority patent/CN1389038A/zh
Priority to PCT/JP2001/006046 priority patent/WO2002007357A1/ja
Priority to EP01947989A priority patent/EP1209837A1/en
Priority to US10/088,262 priority patent/US20020163880A1/en
Publication of JP2002044047A publication Critical patent/JP2002044047A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 BER特性および伝送効率を大幅に向上させ
ることが可能な通信装置を得ること。 【解決手段】 ファーストデータバッファ経路の処理と
インタリーブドデータバッファ経路の処理とをトーン単
位に分離し、たとえば、通話ができる程度の伝送レート
をファーストデータバッファで確保し、当該通話データ
を符号化せずに出力し、一方、残りのトーンをインタリ
ーブドデータバッファで確保し、当該トーン上のビット
をターボ符号化して出力する送信部と、フーリエ変換処
理後の周波数データを、トーン単位に、ファーストデー
タバッファ経路とインタリーブドデータバッファ経路と
にそれぞれ振り分け、この状態で、ファーストデータバ
ッファ経路に振り分けられたトーン上のビットを硬判定
し、一方、インタリーブドデータバッファ経路に振り分
けられたトーン上のビットをターボ復号する受信部と、
を備える構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マルチキャリア変
復調方式を採用する通信装置に関するものであり、特
に、DMT(Discrete Multi Tone)変復調方式やOF
DM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)変
復調方式等により、既存の通信回線を用いたデータ通信
を実現可能とする通信装置および通信方法に関するもの
である。ただし、本発明は、DMT変復調方式によりデ
ータ通信を行う通信装置に限らず、通常の通信回線を介
して、マルチキャリア変復調方式およびシングルキャリ
ア変復調方式により有線通信および無線通信を行うすべ
ての通信装置に適用可能である。
【0002】
【従来の技術】以下、従来の通信装置について説明す
る。たとえば、SS(Spread Spectrum)方式を用いた
広帯域CDMA(W−CDMA:Code Division Multip
le Access)においては、畳込み符号の性能を大きく上
回る誤り訂正符号として、ターボ符号が提案されてい
る。このターボ符号は、情報ビット系列にインタリーブ
を施した系列を既知の符号化系列と並列に符号化するも
ので、シャノン限界に近い特性が得られると言われてお
り、現在最も注目されている誤り訂正符号の1つであ
る。上記W−CDMAにおいては、誤り訂正符号の性能
が、音声伝送やデータ伝送における伝送特性を大きく左
右するため、ターボ符号の適用により伝送特性を大幅に
向上させることができる。
【0003】ここで、上記ターボ符号を用いた従来の通
信装置の送信系および受信系の動作を具体的に説明す
る。図31は、送信系において使用されるターボ符号器
の構成を示す図である。図31(a)において、101
は情報ビット系列を畳込み符号化して冗長ビットを出力
する第1の再帰的組織畳込み符号化器であり、102は
インタリーバであり、103はインタリーバ102によ
り入れ替え後の情報ビット系列を畳込み符号化して冗長
ビットを出力する第2の再帰的組織畳込み符号化器であ
る。図31(b)は、第1の再帰的組織畳込み符号化器
101および第2の再帰的組織畳込み符号化器103の
内部構成を示す図であり、2つの再帰的組織畳込み符号
化器は、それぞれ冗長ビットのみを出力する符号化器で
ある。また、上記ターボ符号器で用いられるインタリー
バ102では、情報ビット系列をランダムに入れ替える
処理を行う。
【0004】上記のように構成されるターボ符号器で
は、同時に、情報ビット系列:x1と、第1の再帰的組
織畳込み符号化器101の処理により情報ビット系列:
1を符号化した冗長ビット系列:x2と、第2の再帰的
組織畳込み符号化器103の処理によりインタリーブ処
理後の情報ビット系列を符号化した冗長ビット系列:x
3と、を出力する。
【0005】図32は、受信系において使用されるター
ボ復号器の構成を示す図である。図32において、11
1は受信信号:y1と受信信号:y2とから対数尤度比を
算出する第1の復号器であり、112および116は加
算器であり、113および114はインタリーバであ
り、115は受信信号:y1と受信信号:y3とから対数
尤度比を算出する第2の復号器であり、117はデイン
タリーバであり、118は第2の復号器115の出力を
判定して元の情報ビット系列の推定値を出力する判定器
である。なお、受信信号:y1,y2,y3は、それぞれ
情報ビット系列:x1,冗長ビット系列:x2,x3に伝
送路のノイズやフェージングの影響を与えた信号であ
る。
【0006】上記のように構成されるターボ復号器で
は、まず、第1の復号器111が、受信信号:y1kと受
信信号:y2kから推定される推定情報ビット:x1k´の
対数尤度比:L(x1k´)を算出する(kは時刻を表
す)。ここでは、情報ビット:x 1kが0である確率に対
する情報ビット:x1kが1である確率を求めることとな
る。なお、図示のLe(x1k)は外部情報を表し、La
(x1k)は1つ前の外部情報である事前情報を表す。
【0007】つぎに、加算器112では、前記算出結果
である対数尤度比から、第2の復号器115に対する外
部情報を算出する。なお、1回目の復号においては、事
前情報が求められていないため、La(x1k)=0であ
る。
【0008】つぎに、インタリーバ113および114
では、受信信号:y1kと外部情報:Le(x1k)を、受
信信号:y3の時刻にあわせるために、信号の並べ替え
を行う。その後、第2の復号器115では、第1の復号
器111と同様に、受信信号:y1と受信信号:y3、お
よび先に算出しておいた外部情報:Le(x1k)に基づ
いて、対数尤度比:L(x1k´)を算出する。そして、
加算器116では、外部情報:Le(x1k)を算出す
る。このとき、デインタリーバ117にて並べ替えられ
た外部情報は、事前情報:La(x1k)として前記第1
の復号器111にフィードバックされる。
【0009】最後に、このターボ復号器では、上記処理
を、所定の回数にわたって繰り返し実行することで、よ
り精度の高い対数尤度比を算出し、そして、判定器11
8が、この対数尤度比に基づいて判定を行い、もとの情
報ビット系列を推定する。具体的にいうと、たとえば、
対数尤度比が“L(x1k´)>0”であれば、推定情報
ビット:x1k´を1と判定し、“L(x1k´)≦0”で
あれば、推定情報ビット:x1k´を0と判定する。
【0010】また、図33,図34,および図35は、
上記ターボ符号器で用いられるインタリーバ102の処
理を示す図である。ここで、インタリーバ102により
情報ビット系列をランダムに入れ替える処理について説
明する。
【0011】たとえば、W−CDMAにおいては、イン
タリーバとして、一般的に、複素インタリーバ(以降、
PILと呼ぶ)が用いられている。このPILは、以下
の3つの特徴をもつ。 N(縦軸:自然数)×M(横軸:自然数)バッファに
おける行と列の入れ替えを行う。 行内のビット入れ替えにおいて、素数を用いた擬似ラ
ンダムパターンを使用する。 行の入れ替えによりクリティカルパターンを回避す
る。
【0012】ここで、従来のインタリーバであるPIL
の動作について説明する。たとえば、インタリーバ長:
turbo=512bit,N=10,M=P=53(L
turbo/N≦P+1),原始根:g0=2とした場合、マ
ッピングパターン:c(i)は、下記の(1)式のよう
に作成される。 c(i)=(g0×c(i−1))modP …(1) ただし、i=1,2,…,(P−2)とし、c(0)=
1とする。
【0013】上記(1)により、マッピングパターンC
(i)は、{1,2,4,8,16,32,11,2
2,44,35,17,34,15,30,7,14,
28,3,6,12,24,48,43,33,13,
26,52,51,49,45,37,21,42,3
1,9,18,36,19,38,23,46,39,
25,50,47,41,29,5,10,20,4
0,27}となる。
【0014】また、PILにおいては、上記マッピング
パターンC(i)を、飛ばし読みパターン:pPIP(j)
に飛ばし読みすることでビットの入れ替えを行い、j行
のマッピングパターン:Cj(i)を生成する。まず、
ここでは、{pPIP(j)}を得るために、{qj(j=0
〜N−1)}を以下の式(2),(3),(4)の条件
で決定する。 q0=1 …(2) g.c.d{qj,P−1}=1 (ただし、g.c.dは最大公約数) …(3) qj>6,qj>qj-1 (ただし、j=1〜N−1) …(4)
【0015】したがって、{qj}は、{1,7,1
1,13,17,19,23,29,31,37}とな
り、{pPIP(j)}は、{37,31,29,23,1
9,17,13,11,7,1}(ただし、PIP=N
−1〜0)となる。
【0016】図33は、この飛ばし読みパターン:p
PIP(j)に基づいてマッピングパターンC(i)をそれぞ
れ飛ばし読みした結果、すなわち、各飛ばし読みパター
ンを用いて各行を並べ替えた結果、を示す図である。
【0017】そして、図34は、上記並び替え後のマッ
ピングパターンに、インタリーバ長:Lturbo=512
bitのデータをマッピングした場合のデータ配列を示
す図である。ここでは、1行目にデータ{0〜52}
を、2行目にデータ{53〜105}を、3行目にデー
タ{106〜158}を、4行目にデータ{159〜2
11}を、5行目にデータ{212〜264}を、6行
目にデータ{265〜317}を、7行目にデータ{3
18〜370}を、8行目にデータ{371〜423}
を、9行目にデータ{424〜476}を、10行目に
データ{477〜529}を、それぞれマッピングす
る。
【0018】最後に、図35は、最終的な並べ替えパタ
ーンを示す図である。ここでは、所定の規則にしたがっ
て、図35のデータ配列に示すような行間の入れ替えを
行い、最終的な並べ替えパターンを生成する(ここで
は、各行の順番を逆にしている)。そして、PILで
は、生成した並べ替えパターンを、列単位、すなわち、
縦に読み出す。
【0019】このように、インタリーブとしてPILを
用いることで、広範囲なインタリーブ長(たとえば、L
turbo=257〜8192bit)において、良好な重
み分布となる符号語を生成するターボ符号を、提供する
ことが可能となる。
【0020】図36は、上記PILを含む従来のターボ
符号器およびターボ復号器を用いた場合のBER(ビッ
トエラーレート)特性を示す図である。図示のとおり、
SNRが高くなるにしたがってBER特性が向上する。
【0021】以上、従来の通信装置においては、誤り訂
正符号として、ターボ符号を適用することにより、変調
方式の多値化に応じて信号点間距離が近くなるような場
合においても、音声伝送やデータ伝送における伝送特性
を大幅に向上させることが可能となり、既知の畳込み符
号よりも優れた特性を得ていた。
【0022】また、従来の通信装置においては、すべて
の入力情報系列に対して(複数本の情報ビット系列があ
る場合にはそのすべての系列に対して)ターボ符号化を
実施し、さらに、受信側にて、符号化されたすべての信
号に対してターボ復号化を実施し、その後、軟判定を行
っている。具体的にいうと、たとえば、16QAMであ
れば4ビットのすべてのデータ(0000〜1111:
4ビットコンスタレーション)に対して、256QAM
であれば8ビットのすべてのデータに対して、判定を行
うことになる。
【0023】つぎに、DMT変復調方式を用いてデータ
通信を行う従来の通信装置において、ターボ符号を用い
たものがないため、トレリス符号を用いた従来の通信装
置の動作を簡単に説明する。図37は、従来の通信装置
で使用されるトレリス符号器の構成を示す図である。図
37において、201は既知のトレリス符号器であり、
たとえば、トレリス符号器201では、2ビットの情報
ビットの入力に対して、2ビットの情報ビットと1ビッ
トの冗長ビットを出力する。
【0024】たとえば、電話回線等の既存の伝送路を用
いてDMT変復調方式によるデータ通信を行う場合、送
信側では、トーンオーダリング処理、すなわち、伝送路
のS/N(signal-to-noise ratio:信号対雑音比)比
に基づいて、予め設定された周波数帯の複数のトーン
(マルチキャリア)に、それぞれが伝送可能なビット数
の伝送データを割り振る処理(この処理により、伝送レ
ートが決定する)、を行う。
【0025】具体的にいうと、たとえば、図38(a)
に示すように、各周波数のtone0〜tone5に、
それぞれS/N比に応じたビット数の伝送データを割り
振っている。ここでは、tone0とtone5に2ビ
ット、tone1とtone4に3ビット、tone2
に4ビット、tone3に5ビット、の伝送データが割
り振られ、この19ビット(情報ビット:16ビット、
冗長ビット:3ビット)にて1フレームが形成されてい
る。なお、図示のデータフレームバッファと比較して各
トーンに割り振られるビット数が多くなっているのは、
誤り訂正に必要な冗長ビットが加わることに起因してい
る。
【0026】このように、トーンオーダリング処理され
た伝送データの1フレームは、たとえば、図38(b)
に示すように構成されることになる。具体的にいうと、
割り振られたビット数の少ないトーン順、すなわち、t
one0(b0´),tone5(b1´),tone
1(b2´),tone4(b3´),tone2(b
4´),tone3(b5´)の順に、並べられ、to
ne0とtone5、tone1とtone4、ton
e2とtone3が、それぞれ1トーンセットとして構
成されている。
【0027】そして、上記図37のように処理されたフ
レームの符号化は、1トーンセット毎に行われる。ま
ず、最初のトーンセット(tone0,tone5)の
データd0とd1とd2をトレリス符号器201の端子
1,u2と端子u3に入力すると、2ビットの情報ビッ
ト(u1,u2)と1ビットの冗長ビット(u)、すな
わち、3ビットのトレリス符号と、その他の1ビット
(u3)のデータが出力される。多くなっている1ビッ
ト分は、この冗長ビットに相当する。
【0028】つぎに、2つ目のトーンセット(tone
4,tone1)のデータd3,d4,d5,d6,d
7を、トレリス符号器201の端子u1,u2と端子
3,u4,…に入力すると、2ビットの情報ビット(u
1,u2)と1ビットの冗長ビット(u)、すなわち、
3ビットのトレリス符号と、その他の3ビット(u3
4,…)のデータが出力される。多くなっている1ビ
ット分は、この冗長ビットに相当する。
【0029】最後に、3つ目のトーンセット(tone
3,tone2)のデータd0,d1,d2,d3,d
4,d5,d6,d7を、トレリス符号器201の端子
1,u2と端子u4,u5,…に入力すると、2ビットの
情報ビット(u1,u2)と1ビットの冗長ビット
(u)、すなわち、3ビットのトレリス符号と、その
他の7ビットのデータ(u3,u4,…)が出力される。
多くなっている1ビット分は、この冗長ビットに相当す
る。
【0030】上記のように、S/N比に基づいてトーン
オーダリング処理、および符号化処理が行われることに
より、1フレーム毎に伝送データが多重化される。さら
に、送信側では、多重化された伝送データに対して高速
逆フーリエ変換(IFFT)を行い、その後、D/Aコ
ンバータを通してディジタル波形をアナログ波形に変換
し、最後にローパスフィルタをかけて、最終的な伝送デ
ータを電話回線上に送信する。
【0031】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記、
図31(b)に示すターボ符号器を採用する従来の通信
装置においては、たとえば、エンコーダ(再帰的組織畳
込み符号化器に相当)およびインタリーバに改善の余地
があり、このような従来のエンコーダおよびインタリー
バを用いたターボ符号化が、シャノン限界に近い最適な
伝送特性、すなわち、最適なBER特性を得ているとは
いえない、という問題があった。
【0032】また、上記、図31(b)に示すターボ符
号器は、SS方式を用いた広帯域CDMAに採用されて
いるものであり、また、図37ではDMT変復調方式に
ついて説明しているが、ここでは、トレリス符号を用い
てデータ通信を行う通信装置について記載している。こ
のように、たとえば、電話回線等の既存の伝送路を用い
たデータ通信にDMT変復調方式を採用する従来の通信
装置においては、誤り訂正にターボ符号を採用したもの
がない、という問題があった。
【0033】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
って、マルチキャリア変復調方式およびシングルキャリ
ア変復調方式を用いたすべての通信に適用可能とし、さ
らに、誤り訂正制御にターボ符号を採用することで、従
来技術と比較して、BER特性および伝送効率を大幅に
向上させることが可能な通信装置、およびその通信方法
を得ることを目的とする。
【0034】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明にかかる通信装置にあっ
ては、遅延の小さい第1の経路(後述する本実施の形態
のファーストデータバッファ経路に相当)と、前記第1
の経路よりも大きな遅延が発生する第2の経路(後述す
る本実施の形態のインタリーブドデータバッファ経路に
相当)と、を備え、さらに、前記第1の経路の処理と前
記第2の経路の処理をトーン単位に分離し、通話ができ
る程度の伝送レートを前記第1の経路のバッファで確保
し、その後、当該通話データを符号化せずに出力し、一
方、残りのトーンを前記第2の経路のバッファで確保
し、その後、当該トーン上のビットをターボ符号化して
出力する送信部と、フーリエ変換処理後の周波数データ
を、トーン単位に、前記第1の経路と、前記第2の経路
と、にそれぞれ振り分け、前記第1の経路に振り分けら
れたトーン上のビットを硬判定し、一方、前記第2の経
路に振り分けられたトーン上のビットをターボ復号する
受信部と、を備えることを特徴とする。
【0035】つぎの発明にかかる通信装置にあっては、
遅延の小さい第1の経路(ファーストデータバッファ経
路に相当)と、前記第1の経路よりも大きな遅延が発生
する第2の経路(インタリーブドデータバッファ経路に
相当)と、を備え、さらに、前記第1の経路のバッファ
と前記第2の経路のバッファに配分するビット数を予め
決めておき、トーンオーダリング処理により前記第1の
経路のバッファに振り分けられたトーン上のビットを符
号化せずに出力し、一方、前記第2の経路のバッファに
振り分けられたトーン上のビットをターボ符号化して出
力し、振り分けられたトーンが2つのバッファにまたが
るような場合には、そのトーンを両方の経路で個別に処
理する送信部と、フーリエ変換処理後の周波数データ
を、トーン単位に、前記第1の経路と、前記第2の経路
と、に振り分け、前記第1の経路に振り分けられたトー
ン上のビットを硬判定し、一方、前記第2の経路に振り
分けられたトーン上のビットをターボ復号し、前記2つ
のバッファにまたがるトーンについては、両方の経路で
個別に処理する受信部と、を備えることを特徴とする。
【0036】つぎの発明にかかる通信装置にあっては、
遅延の小さい第1の経路(ファーストデータバッファ経
路に相当)と、前記第1の経路よりも大きな遅延が発生
する第2の経路(インタリーブドデータバッファ経路に
相当)と、を備え、さらに、S/N比に基づいて得られ
るビットマップから、各トーンの下位2ビット以外を前
記第1の経路のバッファに割り振り、その後、当該バッ
ファに割り振られたビットを符号化せずに出力し、一
方、残りの下位2ビットを前記第2の経路のバッファに
割り振り、その後、当該バッファに割り振られたビット
をターボ符号化して出力する送信部と、フーリエ変換処
理後の周波数データ内の、符号化されていないビットを
含むトーンを前記第1の経路に、ターボ符号化されたビ
ットを含むトーンを前記第2の経路に、それぞれ振り分
け、その後、前記第1の経路に振り分けられたトーン上
のビットを硬判定し、一方、前記第2の経路に振り分け
られたトーン上のビットをターボ復号する受信部と、を
備えることを特徴とする。
【0037】つぎの発明にかかる通信装置にあっては、
1系統の情報ビット系列を畳込み符号化して第1の冗長
データを出力する第1の再帰的組織畳込み符号化器と、
インタリーブ処理後の前記情報ビット系列を畳込み符号
化して第2の冗長データを出力する第2の再帰的組織畳
込み符号化器と、各冗長データを所定のタイミングで間
引いていずれか1つの冗長ビットを出力するパンクチャ
リング回路と、を備えるターボ符号器を採用することを
特徴とし、拘束長が「5」かつメモリ数が「4」、また
は拘束長が「4」かつメモリ数が「3」、の再帰的組織
畳込み符号化器を想定した場合に、当該符号化器を構成
するすべての接続パターンを検索し、ある特定のブロッ
ク長において自己終結パターンの2つのビット‘1’の
間隔が最大となり、かつ、前記最大間隔となるパターン
内で重みの合計が最大となる、最適条件を満たす符号化
器を、前記第1および第2の再帰的組織畳込み符号化器
として具備することを特徴とする。
【0038】つぎの発明にかかる通信装置にあっては、
遅延の小さい第1の経路(ファーストデータバッファ経
路に相当)と、前記第1の経路よりも大きな遅延が発生
する第2の経路(インタリーブドデータバッファ経路に
相当)と、を備え、さらに、前記第1の経路の処理と前
記第2の経路の処理をトーン単位に分離し、通話ができ
る程度の伝送レートを前記第1の経路のバッファで確保
し、その後、当該通話データを符号化せずに出力し、一
方、残りのトーンを前記第2の経路のバッファで確保
し、その後、当該トーン上のビットをターボ符号化して
出力する送信部、を備えることを特徴とする。
【0039】つぎの発明にかかる通信装置にあっては、
遅延の小さい第1の経路(ファーストデータバッファ経
路に相当)と、前記第1の経路よりも大きな遅延が発生
する第2の経路(インタリーブドデータバッファ経路に
相当)と、を備え、さらに、フーリエ変換処理後の周波
数データを、トーン単位に、前記第1の経路と、前記第
2の経路と、にそれぞれ振り分け、前記第1の経路に振
り分けられたトーン上のビットを硬判定し、一方、前記
第2の経路に振り分けられたトーン上のビットをターボ
復号する受信部、を備えることを特徴とする。
【0040】つぎの発明にかかる通信装置にあっては、
遅延の小さい第1の経路(ファーストデータバッファ経
路に相当)と、前記第1の経路よりも大きな遅延が発生
する第2の経路(インタリーブドデータバッファ経路に
相当)と、を備え、さらに、前記第1の経路のバッファ
と前記第2の経路のバッファに配分するビット数を予め
決めておき、トーンオーダリング処理により前記第1の
経路のバッファに振り分けられたトーン上のビットを符
号化せずに出力し、一方、前記第2の経路のバッファに
振り分けられたトーン上のビットをターボ符号化して出
力し、振り分けられたトーンが2つのバッファにまたが
るような場合には、そのトーンを両方の経路で個別に処
理する送信部、を備えることを特徴とする。
【0041】つぎの発明にかかる通信装置にあっては、
遅延の小さい第1の経路(ファーストデータバッファ経
路に相当)と、前記第1の経路よりも大きな遅延が発生
する第2の経路(インタリーブドデータバッファ経路に
相当)と、を備え、さらに、フーリエ変換処理後の周波
数データを、トーン単位に、前記第1の経路と、前記第
2の経路と、に振り分け、前記第1の経路に振り分けら
れたトーン上のビットを硬判定し、一方、前記第2の経
路に振り分けられたトーン上のビットをターボ復号し、
2つのバッファにまたがるトーンについては、両方の経
路で個別に処理する受信部、を備えることを特徴とす
る。
【0042】つぎの発明にかかる通信装置にあっては、
遅延の小さい第1の経路(ファーストデータバッファ経
路に相当)と、前記第1の経路よりも大きな遅延が発生
する第2の経路(インタリーブドデータバッファ経路に
相当)と、を備え、さらに、S/N比に基づいて得られ
るビットマップから、各トーンの下位2ビット以外を前
記第1の経路のバッファに割り振り、その後、当該バッ
ファに割り振られたビットを符号化せずに出力し、一
方、残りの下位2ビットを前記第2の経路のバッファに
割り振り、その後、当該バッファに割り振られたビット
をターボ符号化して出力する送信部、を備えることを特
徴とする。
【0043】つぎの発明にかかる通信装置にあっては、
遅延の小さい第1の経路(ファーストデータバッファ経
路に相当)と、前記第1の経路よりも大きな遅延が発生
する第2の経路(インタリーブドデータバッファ経路に
相当)と、を備え、さらに、フーリエ変換処理後の周波
数データ内の、符号化されていないビットを含むトーン
を前記第1の経路に、ターボ符号化されたビットを含む
トーンを前記第2の経路に、それぞれ振り分け、その
後、前記第1の経路に振り分けられたトーン上のビット
を硬判定し、一方、前記第2の経路に振り分けられたト
ーン上のビットをターボ復号する受信部、を備えること
を特徴とする。
【0044】つぎの発明にかかる通信装置にあっては、
遅延の小さい第1の経路(ファーストデータバッファ経
路に相当)と、前記第1の経路よりも大きな遅延が発生
する第2の経路(インタリーブドデータバッファ経路に
相当)と、を用い、さらに、前記第1の経路の処理と前
記第2の経路の処理をトーン単位に分離し、通話ができ
る程度の伝送レートを前記第1の経路のバッファで確保
し、その後、当該通話データを符号化せずに出力し、一
方、残りのトーンを前記第2の経路のバッファで確保
し、その後、当該トーン上のビットをターボ符号化して
出力する送信ステップと、フーリエ変換処理後の周波数
データを、トーン単位に、前記第1の経路と、前記第2
の経路と、にそれぞれ振り分け、前記第1の経路に振り
分けられたトーン上のビットを硬判定し、一方、前記第
2の経路に振り分けられたトーン上のビットをターボ復
号する受信ステップと、を含むことを特徴とする。
【0045】つぎの発明にかかる通信装置にあっては、
遅延の小さい第1の経路(ファーストデータバッファ経
路に相当)と、前記第1の経路よりも大きな遅延が発生
する第2の経路(インタリーブドデータバッファ経路に
相当)と、を用い、前記第1の経路のバッファと前記第
2の経路のバッファに配分するビット数を予め決めてお
き、トーンオーダリング処理により前記第1の経路のバ
ッファに振り分けられたトーン上のビットを符号化せず
に出力し、一方、前記第2の経路のバッファに振り分け
られたトーン上のビットをターボ符号化して出力し、振
り分けられたトーンが2つのバッファにまたがるような
場合には、そのトーンを両方の経路で個別に処理する送
信ステップと、フーリエ変換処理後の周波数データを、
トーン単位に、前記第1の経路と、前記第2の経路と、
に振り分け、前記第1の経路に振り分けられたトーン上
のビットを硬判定し、一方、前記第2の経路に振り分け
られたトーン上のビットをターボ復号し、前記2つのバ
ッファにまたがるトーンについては、両方の経路で個別
に処理する受信ステップと、を含むことを特徴とする。
【0046】つぎの発明にかかる通信装置にあっては、
遅延の小さい第1の経路(ファーストデータバッファ経
路に相当)と、前記第1の経路よりも大きな遅延が発生
する第2の経路(インタリーブドデータバッファ経路に
相当)と、を用い、S/N比に基づいて得られるビット
マップから、各トーンの下位2ビット以外を前記第1の
経路のバッファに割り振り、その後、当該バッファに割
り振られたビットを符号化せずに出力し、一方、残りの
下位2ビットを前記第2の経路のバッファに割り振り、
その後、当該バッファに割り振られたビットをターボ符
号化して出力する送信ステップと、フーリエ変換処理後
の周波数データ内の、符号化されていないビットを含む
トーンを前記第1の経路に、ターボ符号化されたビット
を含むトーンを前記第2の経路に、それぞれ振り分け、
その後、前記第1の経路に振り分けられたトーン上のビ
ットを硬判定し、一方、前記第2の経路に振り分けられ
たトーン上のビットをターボ復号する受信ステップと、
を含むことを特徴とする。
【0047】
【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかる通信装置
の実施の形態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。
【0048】実施の形態1.図1は、本発明にかかる通
信装置の実施の形態1の構成を示す図であり、詳細に
は、図1(a)が本実施の形態における送信側の構成を
示す図であり、図1(b)が本実施の形態における受信
側の構成を示す図である。
【0049】本実施の形態における通信装置において
は、上記送信側および受信側の両方の構成を備えること
とし、さらに、ターボ符号器およびターボ復号器による
高精度なデータ誤り訂正能力をもつことにより、データ
通信および音声通信において優れた伝送特性を得る。な
お、本実施の形態においては、説明の便宜上、上記両方
の構成を備えることとしたが、たとえば、送信側の構成
だけを備える送信機を想定することとしてもよいし、一
方、受信側の構成だけを備える受信機を想定することと
してもよい。
【0050】たとえば、図1(a)の送信側において、
1はトーンオーダリング部であり、2はコンスタレーシ
ョンエンコーダ/ゲインスケーリング部であり、3は逆
高速フーリエ変換部(IFFT)であり、4はファース
トデータバッファ経路用の第1のマッパであり、5はイ
ンタリーブドデータバッファ経路用の第2のマッパであ
り、6はマルチプレクサである。
【0051】一方、図1(b)の受信側において、11
は高速フーリエ変換部(FFT)であり、12は周波数
ドメインイコライザ(FEQ)であり、13はコンスタ
レーションデコーダ/ゲインスケーリング部であり、1
4はトーンオーダリング部であり、15はデマルチプレ
クサであり、16はファーストデータバッファ経路用の
第1のデマッパであり、17はインタリーブドデータバ
ッファ経路用の第2のデマッパであり、18はファース
トデータバッファ経路用の第1のトーンオーダリング部
であり、19はインタリーブドデータバッファ経路用の
第2のトーンオーダリング部である。
【0052】ここで、上記本発明の特徴となる送信側の
動作、および受信側の動作を説明する前に、本発明にか
かる通信装置の基本動作を図面に基づいて簡単に説明す
る。たとえば、DMT(Discrete Multi Tone)変復調
方式を用いて、データ通信を行う有線系ディジタル通信
方式としては、既設の電話回線を使用して数メガビット
/秒の高速ディジタル通信を行うADSL(Asymmetric
Digital SubscriberLine)通信方式、およびHDSL
(high-bit-rate Digital Subscriber Line)通信方式
等のxDSL通信方式がある。なお、この方式は、AN
SIのT1.413等において標準化されている。以
降、本実施の形態の説明については、たとえば、上記A
DSLに適応可能な通信装置を用いることとする。
【0053】図2は、本発明にかかる通信装置の送信系
の全体構成を示す図である。図2において、送信系で
は、送信データをマルチプレックス/シンクコントロー
ル(図示のMUX/SYNC CONTROLに相当)41にて多重化
し、多重化された送信データに対してサイクリックリダ
ンダンシィチェック(CRC:Cyclic redundancy chec
kに相当)42、43にて誤り検出用コードを付加し、
さらに、フォワードエラーコレクション(SCRAM&FECに
相当)44、45にてFEC用コードの付加およびスク
ランブル処理を行う。
【0054】なお、マルチプレックス/シンクコントロ
ール41から、トーンオーダリング49に至るまでには
2つの経路があり、一つはインタリーブ(INTERLEAVE)
46が含まれるインタリーブドデータバッファ(Interl
eaved Data Buffer)経路であり、もう一方はインタリ
ーブを含まないファーストデータバッファ(Fast Data
Buffer)経路であり、ここでは、インタリーブ処理を行
うインタリーブドデータバッファ経路の方の遅延が大き
くなる。
【0055】その後、送信データは、レートコンバータ
(RATE-CONVERTORに相当)47、48にてレートコンバ
ート処理を行い、トーンオーダリング(TONE ORDERING
に相当、上記図1に示すトーンオーダリング部1に対
応)49にてトーンオーダリング処理を行う。そして、
トーンオーダリング処理後の送信データに基づいて、コ
ンスタレーションエンコーダ/ゲインスケーリング(CO
NSTELLATION AND GAIN SCALLNGに相当、上記図1に示す
コンスタレーションエンコーダ/ゲインスケーリング部
2に対応)50にてコンスタレーションデータを作成
し、逆高速フーリエ変換部(IFFT:Inverse Fast Fouri
er transformに相当、上記図1に示す逆高速フーリエ変
換部3に対応)51にて逆高速フーリエ変換を行う。
【0056】最後に、インプットパラレル/シリアルバ
ッファ(INPUT PARALLEL/SERIAL BUFFERに相当)52に
てフーリエ変換後のパラレルデータをシリアルデータに
変換し、アナログプロセッシング/ディジタル−アナロ
グコンバータ(ANALOG PROCESSING AND DACに相当)5
3にてディジタル波形をアナログ波形に変換し、フィル
タリング処理を実行後、送信データを電話回線上に送信
する。
【0057】図3は、本発明にかかる通信装置の受信系
の全体構成を示す図である。図3において、受信系で
は、受信データ(前述の送信データ)に対し、アナログ
プロセッシング/アナログ−ディジタルコンバータ(図
示のANALOG PROCESSING AND ADCに相当)141にてフ
ィルタリング処理を実行後、アナログ波形をディジタル
波形に変換し、タイムドメインイコライザ(TEQに相
当)142にて時間領域の適応等化処理を行う。
【0058】時間領域の適応等化処理が実行されたデー
タについては、インプットシリアル/パラレルバッファ
(INPUT SERIAL / PARALLEL BUFFERに相当)143にて
シリアルデータからパラレルデータに変換され、そのパ
ラレルデータに対して高速フーリエ変換部(FFT:Fast
Fourier transformに相当、上記図1に示す高速フーリ
エ変換部11に対応)144にて高速フーリエ変換を行
い、その後、周波数ドメインイコライザ(FEQに相当、
上記図1に示す周波数ドメインイコライザ12に対応)
145にて周波数領域の適応等化処理を行う。
【0059】そして、周波数領域の適応等化処理が実行
されたデータについては、コンスタレーションデコーダ
/ゲインスケーリング(CONSTELLATION DECODER AND GA
IN SCALLNGに相当、上記図1に示すコンスタレーション
デコーダ/ゲインスケーリング部13に対応)146お
よびトーンオーダリング(TONE ORDERINGに相当、上記
図1に示すトーンオーダリング部14に対応)147に
て行われる復号処理(最尤復号法)およびトーンオーダ
リング処理により、シリアルデータに変換される。その
後、レートコンバータ(RATE-CONVERTORに相当)14
8,149によるレートコンバート処理、デインタリー
ブ(DEINTERLEAVEに相当)150によるデインタリーブ
処理、フォワードエラーコレクション(DESCRAM&FECに
相当)151,152によるFEC処理およびデスクラ
ンブル処理、およびサイクリックリダンダンシィチェッ
ク(cyclic redundancy checkに相当)153,154
による巡回冗長検査等の処理が行われ、最終的にマルチ
プレックス/シンクコントロール(MUX/SYNC CONTROLに
相当)155から受信データが再生される。
【0060】上記に示すような通信装置においては、受
信系と送信系においてそれぞれ2つの経路を備え、この
2つの経路を使い分けることにより、またはこの2つの
経路を同時に動作させることにより、低伝送遅延および
高レートのデータ通信を実現可能としている。
【0061】以下、本実施の形態における符号器(送信
系)および復号器(受信系)の動作を図面にしたがって
詳細に説明する。図4は、本発明にかかる通信装置で使
用される符号器(ターボ符号器)、および復号器(ター
ボ復号器と硬判定器とR/S(リードソロモン符号)デ
コーダの組み合わせ)の構成を示す図であり、詳細に
は、図4(a)が本実施の形態における符号器の構成を
示す図であり、図4(b)が本実施の形態における復号
器の構成を示す図である。
【0062】たとえば、図4(a)の符号器において、
21は誤り訂正符号としてターボ符号を採用することに
よりシャノン限界に近い性能を得ることが可能なターボ
符号器であり、たとえば、ターボ符号器21では、2ビ
ットの情報ビットの入力に対して、2ビットの情報ビッ
トと2ビットの冗長ビットとを出力する。さらに、ここ
では、受信側において各情報ビットに対する訂正能力が
均一になるように、各冗長ビットを生成する。
【0063】一方、図4(b)の復号器において、22
は受信信号:Lcy(後述の受信信号:y2,y1,ya
に相当)から対数尤度比を算出する第1の復号器であ
り、23および27は加算器であり、24および25は
インタリーバであり、26は受信信号:Lcy(後述の
受信信号:y2,y1,ybに相当)から対数尤度比を算
出する第2の復号器であり、28はデインタリーバであ
り、29は第1の復号器22の出力を判定して元の情報
ビット系列の推定値を出力する第1の判定器であり、3
0はリードソロモン符号を復号してより精度の高い情報
ビット系列を出力する第1のR/Sデコーダであり、3
1は第2の復号器26の出力を判定して元の情報ビット
系列の推定値を出力する第2の判定器であり、32はリ
ードソロモン符号を復号してさらに精度の高い情報ビッ
ト系列を出力する第2のR/Sデコーダであり、33は
Lcy(後述の受信信号:y3,y4…に相当)を硬判定
して元の情報ビット系列の推定値を出力する第3の判定
器である。
【0064】まず、図4(a)に示す符号器の動作につ
いて説明する。なお、本実施の形態では、多値直交振幅
変調(QAM:Quadrature Amplitude Modulation)と
して、たとえば、16QAM方式を採用する。また、本
実施の形態の符号器においては、すべての入力データ
(4ビット)に対してターボ符号化を実行する従来技術
と異なり、下位2ビットの入力データに対してのみター
ボ符号化を実施し、他の上位ビットについては入力デー
タをそのままの状態で出力する。
【0065】ここで、下位2ビットの入力データについ
てのみターボ符号化を実行する理由を説明する。図5
は、各種ディジタル変調の信号点配置を示す図であり、
詳細には、図5(a)が4相PSK(Phase Shift Keyi
ng)方式の信号点配置であり、(b)が16QAM方式
の信号点配置であり、(c)が64QAM方式の信号点
配置である。
【0066】たとえば、上記すべての変調方式の信号点
配置において、受信信号点がaまたはbの位置である場
合、通常、受信側では、軟判定により情報ビット系列
(送信データ)として最も確からしいデータを推定す
る。すなわち、受信信号点との距離が最も近い信号点を
送信データとして判定することになる。しかしながら、
このとき、たとえば、図5の受信信号点aおよびbに着
目すると、いずれの場合(図5(a)(b)(c)に相
当)においても、受信信号点に最も近い4点の下位2ビ
ットが、(0,0)(0,1)(1,0)(1,1)で
あることがわかる。そこで、本実施の形態においては、
特性が劣化する可能性のある4つの信号点(すなわち、
信号点間距離が最も近い4点)の下位2ビットに対し
て、優れた誤り訂正能力をもつターボ符号化を実施し、
受信側で軟判定を行う。一方、特性が劣化する可能性の
低いその他の上位ビットについては、そのままの状態で
出力し、受信側で硬判定を行う構成とした。
【0067】これにより、本実施の形態においては、多
値化に伴って劣化する可能性のある特性を向上させるこ
とができ、さらに、送信信号の下位2ビットに対しての
みターボ符号化を実施するため、すべてのビットをター
ボ符号化の対象とする従来技術(図31参照)と比較し
て、演算量を大幅に削減することができる。
【0068】続いて、入力された下位2ビットの送信デ
ータ:u1,u2に対してターボ符号化を実施する、図4
(a)に示すターボ符号器21の動作の一例について説
明する。たとえば、図6は、ターボ符号器21の構成例
を示す図であり、詳細には、図6(a)がターボ符号器
21のブロック構成を示す図であり、図6(b)が再帰
的組織畳込み符号器の回路構成の一例を示す図である。
なお、ここでは、再帰的組織畳込み符号器として図6
(b)の構成を用いることとしたが、これに限らず、た
とえば、従来と同一の再帰的組織畳込み符号器や、その
他の既知の再帰的組織畳込み符号器を用いることとして
もよい。
【0069】図6(a)において、35は情報ビット系
列に相当する送信データ:u1,u2を畳込み符号化して
冗長データ:uを出力する第1の再帰的組織畳込み符
号化器であり、36および37はインタリーバであり、
38はインタリーブ処理後のデータ:u1t,u2tを畳込
み符号化して冗長データ:uを出力する第2の再帰的
組織畳込み符号化器である。ターボ符号器21では、同
時に、送信データ:u 1,u2と、第1の再帰的組織畳込
み符号化器35の処理により送信データ:u1,u2を符
号化した冗長データ:uと、第2の再帰的組織畳込み
符号化器38の処理によりインタリーブ処理後のデー
タ:u1t,u2tを符号化した(他のデータとは時刻の異
なる)冗長データ:uと、を出力する。
【0070】また、図6(b)に示す再帰的組織畳込み
符号化器において、61,62,63,64は遅延器で
あり、65,66,67,68,69は加算器である。
この再帰的組織畳込み符号化器においては、1段目の加
算器65が、入力される送信データ:u2(またはデー
タ:u1t)とフィードバックされた冗長データ:u
(または冗長データ:u)とを加算出力し、2段目
の加算器66が、入力される送信データ:u1(または
データ:u2t)と遅延器61の出力とを加算出力し、3
段目の加算器67が、入力される送信データ:u1(ま
たはデータ:u2t)と送信データ:u2(またはデー
タ:u1t)と遅延器62の出力とを加算出力し、4段目
の加算器68が、入力される送信データ:u1(または
データ:u2t)と送信データ:u2(またはデータ:u
1t)と遅延器63の出力とフィードバックされた冗長デ
ータ:u(または冗長データ:u)とを加算出力
し、最終段の加算器69が、入力される送信データ:u
2(またはデータ:u1t)と遅延器64の出力とを加算
し、最終的に冗長データ:u(冗長データ:u)を
出力する。
【0071】そして、ターボ符号器21においては、冗
長データ:u,uを用いた受信側での送信データ:
1とu2の推定精度が、均一になるように、各冗長ビッ
トにおける重みに偏りが発生しないようにしている。す
なわち、送信データ:u1とu2の推定精度を均一化する
ために、たとえば、送信データ:u2を、第1の再帰的
組織畳込み符号化器35における加算器65,67,6
8,69(図6(b)参照)に入力し、インタリーブ実
施後のデータ:u2tを、第2の再帰的組織畳込み符号化
器38における加算器66〜68に入力し、一方、送信
データ:u1を、第1の再帰的組織畳込み符号化器35
における加算器66〜68に入力し、インタリーブ実施
後のデータ:u1tを、第2の再帰的組織畳込み符号化器
38における加算器65,67,68,69に入力する
ことで、送信データ:u1の系列と送信データ:u2の系
列との間で、出力までに通る遅延器の数を同一にしてい
る。
【0072】このように、図4(a)に示す符号器を用
いた場合には、インタリーブの効果として、バースト的
なデータの誤りに対して誤り訂正能力を向上させること
が可能となり、さらに、送信データ:u1の系列の入力
と送信データ:u2の系列の入力とを、第1の再帰的組
織畳込み符号化器35と第2の再帰的組織畳込み符号化
器38との間で入れ替えることにより、受信側における
送信データ:u1とu2の推定精度の均一化が可能とな
る。
【0073】つぎに、図4(b)に示す復号器の動作に
ついて説明する。なお、本実施の形態では、多値直交振
幅変調(QAM)として、たとえば、16QAM方式を
採用する場合について説明する。また、本実施の形態の
復号器においては、受信データの下位2ビットに対して
ターボ復号を実施し、軟判定により元の送信データを推
定し、他の上位ビットについては、受信データを第3の
判定器33で硬判定することにより、元の送信データを
推定する。ただし、受信信号Lcy:y4,y3,y2
1,ya,ybは、それぞれ前記送信側の出力:u4,u
3,u2,u1,u ,uに伝送路のノイズやフェージ
ングの影響を与えた信号である。
【0074】まず、受信信号Lcy:y2,y1,ya
bを受け取ったターボ復号器では、第1の復号器22
が、受信信号Lcy:y2,y1,yaを抽出し、これら
の受信信号から推定される情報ビット(元の送信デー
タ:u1k,u2kに相当):u1k´,u2k´の対数尤度
比:L(u1k´),L(u2k´)を算出する(kは時刻
を表す)。すなわち、ここでは、u2kが0である確率に
対するu2kが1である確率と、u1kが0である確率に対
するu1kが1である確率と、を求めることとなる。な
お、以降の説明では、u1k,u2kのことを単にukと呼
び、u1k´,u2k´のことを単にuk´と呼ぶ。
【0075】ただし、図4(b)において、Le
(uk)は外部情報を表し、La(uk)は1つ前の外部
情報である事前情報を表す。また、対数尤度比を算出す
る復号器としては、たとえば、既知の最大事後確率復号
器(MAPアルゴリズム:MaximumA-Posteriori)が用
いられることとが多いが、たとえば、既知のビタビ復号
器を用いることとしてもよい。
【0076】つぎに、加算器23では、前記算出結果で
ある対数尤度比から、第2の復号器26に対する外部情
報:Le(uk)を算出する。ただし、1回目の復号に
おいては、事前情報が求められていないため、La(u
k)=0である。
【0077】つぎに、インタリーバ24および25で
は、受信信号Lcyと外部情報:Le(uk)に対して
信号の並べ替えを行う。そして、第2の復号器26で
は、第1の復号器22と同様に、受信信号Lcy、およ
び先に算出しておいた事前情報:La(uk)に基づい
て、対数尤度比:L(uk´)を算出する。
【0078】その後、加算器27では、加算器23と同
様に、外部情報:Le(uk)を算出する。このとき、
デインタリーバ28にて並べ替えられた外部情報は、事
前情報:La(uk)として、前記第1の復号器22に
フィードバックされる。
【0079】そして、上記ターボ復号器では、上記処理
を、所定の回数(イテレーション回数)にわたって繰り
返し実行することにより、より精度の高い対数尤度比を
算出し、そして、第1の判定器29および第2の判定器
31が、この対数尤度比に基づいて信号の判定を行い、
もとの送信データを推定する。具体的にいうと、たとえ
ば、対数尤度比が“L(uk´)>0”であれば、推定
情報ビット:uk´を1と判定し、“L(uk´)≦0”
であれば、推定情報ビット:uk´を0と判定する。な
お、同時に受信する受信信号Lcy:y3,y4…につい
ては、第3の判定器33を用いて硬判定される。
【0080】最後に、第1のR/Sデコーダ30および
第2のR/Sデコーダ32では、所定の方法でリードソ
ロモン符号を用いたエラーのチェックを行い、推定精度
がある特定の基準を超えたと判断された段階で上記繰り
返し処理を終了させる。そして、リードソロモン符号を
用いて、各判定器にて前記推定されたもとの送信データ
の誤り訂正を行い、より推定精度の高い送信データを出
力する。
【0081】ここで、第1のR/Sデコーダ30および
第2のR/Sデコーダ32によるもとの送信データの推
定方法を具体例にしたがって説明する。ここでは、具体
例として、3つの方法をあげる。第1の方法としては、
たとえば、第1の判定器29または第2の判定器31に
てもとの送信データが推定される毎に、対応する第1の
R/Sデコーダ30、または第2のR/Sデコーダ32
が、交互にエラーのチェックを行い、いずれか一方のR
/Sデコーダが「エラーがない」と判断した段階でター
ボ符号器による上記繰り返し処理を終了させ、そして、
リードソロモン符号を用いて前記推定されたもとの送信
データの誤り訂正を行い、より推定精度の高い送信デー
タを出力する。
【0082】また、第2の方法としては、第1の判定器
29または第2の判定器31にてもとの送信データが推
定される毎に、対応する第1のR/Sデコーダ30、ま
たは第2のR/Sデコーダ32が、交互にエラーのチェ
ックを行い、両方のR/Sデコーダが「エラーがない」
と判断した段階でターボ符号器による上記繰り返し処理
を終了させ、そして、リードソロモン符号を用いて前記
推定されたもとの送信データの誤り訂正を行い、より推
定精度の高い送信データを出力する。
【0083】また、第3の方法としては、上記第1およ
び第2の方法にて誤って「エラーがない」と判断され、
繰り返し処理が実施されなかった場合に誤訂正をしてし
まうという問題を改善し、たとえば、予め決めておいた
所定回数分の繰り返し処理を実施し、ある程度、ビット
誤り率を低減しておいてから、リードソロモン符号を用
いて前記推定されたもとの送信データの誤り訂正を行
い、より推定精度の高い送信データを出力する。
【0084】このように、図4(b)に示す復号器を用
いた場合には、変調方式の多値化に伴ってコンスタレー
ションが増大する場合においても、特性劣化の可能性が
ある受信信号の下位2ビットに対する軟判定処理および
リードソロモン符号による誤り訂正を実施するターボ復
号器と、受信信号におけるその他のビットに対して硬判
定を行う判定器と、を備えることで、計算量の多い軟判
定処理の削減と、良好な伝送特性と、を実現することが
可能となる。
【0085】また、第1のR/Sデコーダ30および第
2のR/Sデコーダ32を用いて送信データを推定する
ことにより、イテレーション回数を低減することがで
き、計算量の多い軟判定処理およびその処理時間をさら
に削減することが可能となる。なお、ランダム誤りとバ
ースト誤りが混在するような伝送路においては、シンボ
ル単位での誤り訂正を行うR−S符号(リードソロモ
ン)や他の既知の誤り訂正符号等との併用により優れた
伝送特性が得られることが一般的に知られている。
【0086】つぎに、上記図6に示すターボ符号器を用
いて送信データを復号した場合のBER(ビットエラー
レート)特性と、図31に示す従来のターボ符号器を用
いて送信データを復号した場合のBER特性と、を比較
する。図7は、両者のBER特性を示す図である。たと
えば、BERを用いてターボ符号の性能を判断した場
合、高Eb/No領域、すなわち、エラーフロア領域で
は、図6に示すターボ符号器の方が、従来の符号器より
もビット誤り率が低い。図7における比較検討結果か
ら、エラーフロア領域のBER特性が低い図6に示すタ
ーボ符号器の性能の方が、図31に示す従来技術より明
らかに優れているといえる。
【0087】なお、ここまでの説明では、通信装置が、
図6に示すような、 g=[h0,h1,h2] =[10011,01110,10111] …(5) のターボ符号器を採用した場合を前提とし((5)の表
現については後述する)、たとえば、このターボ符号器
に入力する2つの情報ビット系列の少なくともいずれか
一方の系列を最終段の加算器に入力する構成を採用する
ことで、受信側における復調特性を向上させていた。以
降の説明では、上記とは構成の異なる再帰的組織畳込み
符号化器を採用したターボ符号器を用いて、BER特性
をさらに向上させる。
【0088】ここで、本実施の形態における最適な再帰
的組織畳込み符号化器の検索方法について説明する。こ
こでは、再帰的組織畳込み符号化器の一例として、拘束
長:5(加算器の数)、メモリ数:4の符号化器を想定
する。まず、最適な再帰的組織畳込み符号化器を検索す
る場合は、情報ビット:u1,u2を入力した場合にとり
うるすべての再帰的組織畳込み符号化器の接続パターン
を検索し、下記の最適条件を満たす再帰的組織畳込み符
号化器を検出する。
【0089】図8は、拘束長:5,メモリ数:4を想定
した場合における、再帰的組織畳込み符号化器の表現方
法を示す図であり、たとえば、情報ビット:u1,u2
すべての加算器に入力し、かつ冗長ビット:u(また
はu)を最終段以外の各加算器にフィードバックした
場合は、式(6)のように表現できる。 g=[h0,h1,h2] =[11111,11111,11111] …(6)
【0090】また、再帰的組織畳込み符号化器の検索に
おける最適条件は、下記のように表すことができる。 (1)ブロック長:L,入力重み:2で、自己終結(遅
延器61,62,63,64がオール0となる状態)す
るパターンの2つのビット‘1’の間隔:deが最大と
なるパターン(例:間隔de=10)。具体的にいう
と、 自己終結パターンの発生数:K=L/de(ただし、小数点以下切り捨て) …(7) が最小のとき。 (2)かつ、重みの合計(total weight)が上記パター
ン内で最大となるパターン(例:total weight=8)。
【0091】図9および図10は、本実施の形態の検索
方法により求められた最適な再帰的組織畳込み符号化器
である。拘束長:5,メモリ数:4を想定した場合は、
図9および図10に示す、間隔de=10およびtotal
weight=8(後述の図11および図12参照)の再帰的
組織畳込み符号化器が、上記最適条件を満たすことにな
る。
【0092】具体的にいうと、図9は、 g=[h0,h1,h2] =[10011,11101,10001] …(8) の再帰的組織畳込み符号化器であり、図10は、 g=[h0,h1,h2] =[11001,10001,10111] …(9) の再帰的組織畳込み符号化器である。なお、図11およ
び図12は、上記最適条件を満たす図9および図10の
再帰的組織畳込み符号化器の、自己終結パターンと、ト
ータル重み:total weightと、を示す図である。
【0093】図13は、上記図6に示すターボ符号器を
用いて送信データを復号した場合のBER特性と、図9
および図10に示す再帰的組織畳込み符号化器を採用し
たターボ符号器を用いて送信データを復号した場合のB
ER特性と、を示す図である。たとえば、BERを用い
てターボ符号の性能を判断した場合、高Eb/No領域で
は、図9および図10に示す再帰的組織畳込み符号化器
を採用したターボ符号器の方が、図6のターボ符号器よ
りもビット誤り率が低い。すなわち、図13における比
較検討結果から、高Eb/NoのBER特性が低い本実施
の形態におけるターボ符号器の方が、図6に示すターボ
符号器よりも性能が優れている、といえる。
【0094】このように、拘束長:5,メモリ数:4の
再帰的組織畳込み符号化器を想定した場合は、ブロック
長:L,入力重み:2で自己終結するパターンのビット
‘1’の間隔:deが最大となり、かつ、前記間隔de
が最大となるパターン内で重みの合計(total weight)
が最大となるように、最適な再帰的組織畳込み符号化器
を決定する。
【0095】なお、上記図9および図10に示す再帰的
組織畳込み符号化器をターボ符号器に用いる場合、テイ
ルビットは、以下のように処理する。
【0096】たとえば、図9の再帰的組織畳込み符号化
器は、 u1 (1)=S0(0)+S3(0)2 (1)=S0(0)+S2(0)1 (2)=S3(0)2 (2)=S0(0)+S1(0) …(10) となり、図10の再帰的組織畳込み符号化器は、 u1 (1)=S0(0)+S1(0)+S3(0)2 (1)=S2(0)1 (2)=1(0)+S2(0)+S3(0)2 (2)=S1(0)+S2(0) …(11) となる。ただし、ここでいう‘+’は排他的論理和を表
す。
【0097】一方、本実施の形態では、安価な通信装置
を提供する、という観点から、拘束長:4、メモリ数:
3の再帰的組織畳込み符号化器を採用するターボ符号器
を用いることとしてもよい。この場合も、上記同様、情
報ビット:u1,u2を入力した場合にとりうるすべての
再帰的組織畳込み符号化器の接続パターンを検索し、上
記最適条件を満たす再帰的組織畳込み符号化器を検出す
る。
【0098】なお、図14は、拘束長:4,メモリ数:
3を想定した場合における、再帰的組織畳込み符号化器
の表現方法を示す図であり、たとえば、情報ビット:u
1,u2をすべての加算器に入力し、かつ冗長ビット:u
(またはu)を最終段以外の各加算器にフィードバ
ックした場合は、式(14)のように表現できる。 g=[h0,h1,h2] =[1111,1111,1111] …(14)
【0099】図15、図16、図17および図18は、
上記検索方法(1)(2)により求めたれた最適な再帰
的組織畳込み符号化器である。拘束長:4,メモリ数:
3を想定した場合は、図15〜図18に示す間隔de=
5およびtotal weight=5(後述の図19〜図22参
照)の再帰的組織畳込み符号化器が、上記最適条件を満
たすことになる。
【0100】具体的にいうと、図15は、 g=[h0,h1,h2] =[1011,1101,0101] …(15) の再帰的組織畳込み符号化器であり、図16は、 g=[h0,h1,h2] =[1011,1110,1001] …(16) の再帰的組織畳込み符号化器であり、図17は、 g=[h0,h1,h2] =[1101,1001,0111] …(17) の再帰的組織畳込み符号化器であり、図18は、 g=[h0,h1,h2] =[1101,1010,1011] …(18) の再帰的組織畳込み符号化器である。なお、図19、図
20、図21および図22は、上記最適条件を満たす図
15〜図18の再帰的組織畳込み符号化器の自己終結パ
ターンと、トータル重み:total weightと、を示す図で
ある。
【0101】このように、拘束長:4,メモリ数:3の
再帰的組織畳込み符号化器を想定した場合においても、
上記同様、ブロック長:L,入力重み:2で自己終結す
るパターンのビット‘1’の間隔:deが最大となり、
かつ、前記間隔deが最大となるパターン内で重みの合
計(total weight)が最大となるように、最適な再帰的
組織畳込み符号化器を決定する。
【0102】なお、上記図15から図18に示す再帰的
組織畳込み符号化器をターボ符号器に用いる場合、テイ
ルビットは、以下のように処理する。
【0103】たとえば、図15の再帰的組織畳込み符号
化器は、 u1 (1)+u2 (1)+u2 (2)=S1(0)+S2(0)2 (1)+u1 (2)+u2 (2)=S2(0)1 (2)+u2 (2)=S0(0)+S1(0)+S2(0) …(19) となり、図16の再帰的組織畳込み符号化器は、 u1 (1)+u2 (1)+u1(2)=S1(0)+S2(0)1 (1)+u1 (2)=S2(0)2 (1)+u1 (2)+u2 (2)=S0(0)+S1(0)+S2(0) …(20) となり、図17の再帰的組織畳込み符号化器は、 u2 (1)+u2 (2)=S1(0)1 (2)=S1(0)+S2(0)1 (1)+u2 (2)=S0(0)+S2(0) …(21) となり、図18の再帰的組織畳込み符号化器は、 u1 (1)+u2 (1)+u1 (2)=S1(0)2 (1)+u2 (2)=S1(0)+S2(0)2 (1)+u1 (2)+u2 (2)=S0(0)+S2(0) …(22) となる。ただし、ここでいう‘+’は排他的論理和を表
す。
【0104】以上、ここまでの説明では、誤り訂正制御
にターボ符号を適用した場合の、通信装置内の符号器と
復号器の構成、および動作について説明した。以降の説
明では、本発明の特徴となる送信側の動作(復号器の動
作も含む)、および受信側の動作(復号器の動作も含
む)、を詳細に説明する。なお、符号器および復号器の
構成については、先に説明した図4の構成を用いること
とする。また、ターボ符号器の構成については、図6
(a)の構成を用いることとし、さらに、再帰的組織畳
込み符号化器の構成については、図6(b),図9,図
10,図15〜図18のなかからいずれか1つを適用す
る。
【0105】たとえば、電話回線等の既存の伝送路を用
いてDMT変復調方式によるデータ通信を行う場合、送
信側では、トーンオーダリング処理、すなわち、伝送路
のS/N(signal-to-noise ratio:信号対雑音比)比
に基づいて、予め設定された周波数帯の複数のトーン
(マルチキャリア)に、それぞれが伝送可能なビット数
の伝送データを割り振る処理(この処理により、伝送レ
ートが決定する)、を行う。
【0106】具体的にいうと、たとえば、図23(a)
に示すように、各周波数のtone0〜tone9に、
それぞれS/N比に応じたビット数の伝送データを割り
振っている。ここでは、tone9に0ビット、ton
e0とtone1とtone7とtone8に1ビッ
ト、tone6に2ビット、tone2に3ビット、t
one5に4ビット、tone3に5ビット、tone
4に6ビット、の伝送データが割り振られ、この24ビ
ット(情報ビット:16ビット、冗長ビット:8ビッ
ト)で1フレームを形成している。なお、図示のバッフ
ァ(ファーストデータバッファ+インタリーブドデータ
バッファ)と比較して各トーンに割り振られるビット数
が多くなっているのは、誤り訂正に必要な冗長ビットが
加わることに起因している。
【0107】そして、トーンオーダリング処理された伝
送データの1フレームは、たとえば、図23(b)に示
すように構成される。具体的にいうと、割り振られたビ
ット数の少ないトーン順、すなわち、tone9(b0
´),tone0(b1´),tone1(b2´),
tone7(b3´),tone8(b4´),ton
e6(b5´),tone2(b6´),tone5
(b7´),tone3(b8´),tone4(b9
´)の順に、並べられ、tone9とtone0とto
ne1とtone7、tone8とtone6、ton
e2とtone5、およびtone3とtone4が、
それぞれ1トーンセットとして構成される。
【0108】このように、ここでは、トーンオーダリン
グ処理によって割り振られたビット数の少ないトーン順
かつ2つあるいは4つのトーンで、トーンセットを形成
する。そして、少なくとも3ビット(3ビットは情報ビ
ットが1系列の場合である)で構成される前述のターボ
符号を、各トーンセットに割り振る。
【0109】その後、図23のように構成されたバッフ
ァ内のデータは、1トーンセット毎に符号化される。ま
ず、最初のトーンセット(tone9,tone0,t
one1,tone7)のデータd0,ダミーデータd
_dummy(情報ビットが1系列であるため)を、タ
ーボ符号器21の端子u1,u2に入力すると、2ビット
の情報ビット(u1,u2)と2ビットの冗長ビット(u
,u)、すなわち、4ビットのターボ符号が出力さ
れる。多くなっている2ビット分は、この冗長ビットに
相当する。なお、情報ビットu2は、ダミーデータであ
るので、実際に符号化されるのはu1,u,uの3
ビットとなる。
【0110】つぎに、2つ目のトーンセット(tone
8,tone6)のデータd1,ダミーデータd_du
mmyを、ターボ符号器21の端子u1,u2に入力する
と、2ビットの情報ビット(u1,u2)と2ビットの冗
長ビット(u,u)、すなわち、4ビットのターボ
符号が出力される。多くなっている2ビット分は、この
冗長ビットに相当する。なお、情報ビットu2は、ダミ
ーデータであるので、上記同様、実際に符号化されるの
はu1,u,uの3ビットとなる。
【0111】つぎに、3つ目のトーンセット(tone
2,tone5)のデータd2,d3,d4,d5,d
6を、ターボ符号器21の端子u1,u2と端子u4
5,…に入力すると、2ビットの情報ビット(u1,u
2)と2ビットの冗長ビット(u ,u)、すなわ
ち、4ビットのターボ符号と、その他の3ビットのデー
タ(u3,u4,…)が出力される。多くなっている2ビ
ット分は、この冗長ビットに相当する。
【0112】最後に、4つ目のトーンセット(tone
3,tone4)のデータd7,d0,d1,d2,d
3,d4,d5,d6,d7を、ターボ符号器21の端
子u 1,u2と端子u4,u5,…に入力すると、2ビット
の情報ビット(u1,u2)と2ビットの冗長ビット(u
,u)、すなわち、4ビットのターボ符号と、その
他の7ビットのデータ(u3,u4,…)が出力される。
多くなっている2ビット分は、この冗長ビットに相当す
る。
【0113】そして、上記のように、S/N比に基づい
てトーンオーダリング処理、および符号化処理が行われ
ることにより、1フレーム毎に伝送データが多重化さ
れ、さらに、送信側では、多重化された伝送データに対
して高速逆フーリエ変換(IFFT)を行い、その後、
D/Aコンバータを通してディジタル波形をアナログ波
形に変換し、最後に、ローパスフィルタをかけて、最終
的な伝送データを電話回線上に送信する。
【0114】このように、ターボ符号を用いた通信装置
では、トーンオーダリング処理にて割り振られたビット
数の少ないトーン順かつ2つあるいは4つのトーンで、
トーンセットを形成し、さらに、少なくとも3ビットで
構成されるターボ符号を各トーンセットに割り振ること
により、無駄のない良好な伝送効率を得ている。
【0115】しかしながら、「インタリーブドデータバ
ッファ経路を用いて高レート/高信頼性のデータ通信を
実現し、ファーストデータバッファを用いて低伝送遅延
を実現する」、という観点から言えば、すべてのトーン
セットに対してターボ符号化を実施する上記の通信方法
では、低伝送遅延を実現できなくなってしまう、という
問題があった。具体的にいうと、ターボ符号器21内部
のインタリーバ(図6(a)参照)では、ある程度のブ
ロック長(たとえば、8DMTシンボル)のデータをバ
ッファ内に蓄積する必要があるため、その蓄積に要する
時間分だけ遅延が発生する。
【0116】そこで、本実施の形態においては、たとえ
ば、図1に示すように、コンスタレーションエンコーダ
/ゲインスケーリング部2において、ファーストデータ
バッファ経路とインタリーブドデータバッファ経路で処
理をトーン単位に分けることで、すなわち、ファースト
データバッファ経路についてはターボ符号化を実施しな
いことで、ファーストデータバッファ経路における低伝
送遅延を実現する。
【0117】以下、本実施の形態の送信側および受信側
の動作を図1および図24を用いて詳細に説明する。た
とえば、電話回線等の既存の伝送路を用いてDMT変復
調方式によるデータ通信を行う場合、送信側では、トー
ンオーダリング部1が、トーンオーダリング処理、すな
わち、伝送路のS/N比に基づいて、予め設定された周
波数帯の複数のトーンに、それぞれが伝送可能なビット
数の伝送データを割り振る処理(この処理により、伝送
レートが決定する)、を行う。
【0118】たとえば、図24(a)に示すように、各
周波数のtone0〜tone9に、それぞれS/N比
に応じたビット数の伝送データを割り振っている。な
お、本実施の形態では、通話ができる程度の伝送レート
をファーストデータバッファで確保し、すなわち、64
kbpsの伝送レートで通話可能な回線を2回線使用す
るような場合には、128kbpsの伝送レートが実現
できるようなビット数をファーストデータバッファで確
保し、一方、残りのビットをインタリーブドデータバッ
ファで確保する。
【0119】具体的にいうと、ファーストデータバッフ
ァ用のデータとして、tone0に0ビット、tone
1とtone2とtone8とtone9に1ビット、
tone3とtone4とtone7に2ビット、を割
り振り、インタリーブドデータバッファ用のデータとし
て、tone5とtone6に4ビット、を割り振り、
この18ビット(情報ビット:16ビット、冗長ビッ
ト:2ビット)で1フレームを形成する。なお、図示の
バッファ(ファーストデータバッファ+インタリーブド
データバッファ)と比較して各トーンに割り振られるビ
ット数が多くなっているのは、ターボ符号化に必要な冗
長ビット(2ビット)が加わっていることに起因してい
る。
【0120】また、トーンオーダリング処理された伝送
データの1フレームは、たとえば、図24(b)に示す
ように構成される。具体的にいうと、割り振られたビッ
ト数の少ないトーン順、すなわち、tone0(b0
´),tone1(b1´),tone2(b2´),
tone8(b3´),tone9(b4´),ton
e3(b5´),tone4(b6´),tone7
(b7´),tone5(b8´),tone6(b9
´)の順に、並べられ、tone0とtone1、to
ne2とtone8、tone9とtone3、ton
e4とtone7、およびtone5とtone6が、
それぞれ1トーンセットとして構成される。
【0121】その後、図24のように構成されたバッフ
ァ内のデータは、ファーストデータバッファ経路では、
そのままの状態で出力され、インタリーブドデータバッ
ファ経路では、1トーンセット毎に符号化される。ま
ず、ファーストデータバッファに配分されたトーンセッ
ト(tone0,tone1,tone2,tone
8,tone9,tone3,tone4,tone
7)のデータd0〜d9を、第1のマッパ4に入力する
と、10ビットの情報ビットがそのままの状態で出力さ
れる。
【0122】つぎに、インタリーブドデータバッファに
配分されたトーンセット(tone5,tone6)の
データd0,d1,d2,d3,d4,d5を、第2の
マッパ5内のターボ符号器21の端子u1,u2と端子u
4,u5,…に入力すると、2ビットの情報ビット
(u1,u2)と2ビットの冗長ビット(u,u)、
すなわち、4ビットのターボ符号と、その他の4ビット
のデータ(u3,u4,…)が出力される。多くなってい
る2ビット分は、この冗長ビットに相当する。
【0123】そして、マルチプレクサ6では、第1のマ
ッパ4からの情報ビットおよび第2のマッパ5からの符
号化データを、受け取った順に、上記各トーン(ton
e0〜tone9)に分けることで、コンスタレーショ
ンデータを生成する。なお、以降の説明については、図
2の送信系の動作と同様であるためその説明を省略す
る。
【0124】一方、受信側では、まず、コンスタレーシ
ョンデコーダ/ゲインスケーリング部13内のデマルチ
プレクサ15が、トレーニングにて得られる各バッファ
とトーンとの対応関係に基づいて、フーリエ変換処理後
の周波数データを、ファーストデータバッファ経路のト
ーンと、インタリーブドデータバッファ経路のトーン
と、に振り分ける処理を行う。
【0125】そして、第1のデマッパ16では、振り分
けられたファーストデータバッファ経路のトーン上のビ
ットを硬判定し、その硬判定データを出力する。また、
第2のデマッパ17では、振り分けられたインタリーブ
ドデータバッファ経路のトーン上の下位2ビットをター
ボ復号(図4(b)のターボ復号器参照)し、残りの上
位ビットを硬判定(図4(b)の第3の判定器33参
照)し、これらの判定値を出力する。
【0126】最後に、第1のトーンオーダリング部18
および第2のトーンオーダリング部19では、上記各出
力を受け取り、ファーストデータバッファ経路とインタ
リーブドデータバッファ経路とで個別にトーンオーダリ
ング処理を実施する。なお、以降の説明については、図
3の受信系の動作と同様であるためその説明を省略す
る。
【0127】このように、本実施の形態においては、送
信側および受信側において、ファーストデータバッファ
経路の処理とインタリーブドデータバッファ経路の処理
とをトーン単位に分離し、さらに、ファーストデータバ
ッファ経路においてターボ符号化を実施せず、インタリ
ーブドデータバッファ経路においてターボ符号化を実施
する構成とした。これにより、インタリーブドデータバ
ッファ経路を用いた場合には、高レート/高信頼性のデ
ータ通信を実現することができ、さらに、ファーストデ
ータバッファ経路を用いた場合には、インタリーブ処理
に要する時間を削減できるため、低伝送遅延を実現する
ことができる。
【0128】実施の形態2.前述の実施の形態1では、
送信側および受信側の両方において、ファーストデータ
バッファ経路の処理とインタリーブドデータバッファ経
路の処理とをトーン単位に分離することで、ファースト
データバッファ経路における低伝送遅延を実現した。
【0129】本実施の形態においては、ファーストデー
タバッファとインタリーブドデータバッファに配分する
ビット数を予め決めておき(本実施の形態では8ビット
単位)、たとえば、トーンセットが2つのバッファにま
たがるような場合には、そのトーンセットを両方の経路
で処理し、ファーストデータバッファに対応するビット
を硬判定し、インタリーブドデータバッファに対応する
ビットをターボ復号することで、ファーストデータバッ
ファ経路における低伝送遅延を実現する。なお、本実施
の形態の構成については、前述の実施の形態1と同様で
あるため、同一の符号を付してその説明を省略する。
【0130】以下、本実施の形態の送信側および受信側
の動作を図1および図25を用いて詳細に説明する。た
とえば、電話回線等の既存の伝送路を用いてDMT変復
調方式によるデータ通信を行う場合、送信側では、トー
ンオーダリング処理部1が、トーンオーダリング処理、
すなわち、伝送路のS/N比に基づいて、予め設定され
た周波数帯の複数のトーンに、それぞれが伝送可能なビ
ット数の伝送データを割り振る処理(この処理により、
伝送レートが決定する)、を行う。
【0131】たとえば、図25(a)に示すように、各
周波数のtone0〜tone9に、それぞれS/N比
に応じたビット数の伝送データを割り振っている。な
お、本実施の形態では、予めファーストデータバッファ
およびインタリーブドデータバッファの大きさ(ビット
数)を決めておく。
【0132】具体的にいうと、ファーストデータバッフ
ァ用のデータとして、tone0に0ビット、tone
1とtone2とtone8とtone9に1ビット、
tone3とtone4とtone7に2ビット、を割
り振り、インタリーブドデータバッファ用のデータとし
て、tone4とtone7に2ビット、tone5と
tone6に4ビット、を割り振り、この18ビット
(情報ビット:16ビット、冗長ビット:2ビット)で
1フレームを形成する。なお、図示のバッファ(ファー
ストデータバッファ+インタリーブドデータバッファ)
と比較して各トーンに割り振られるビット数が多くなっ
ているのは、ターボ符号化に必要な冗長ビット(2ビッ
ト)が加わっていることに起因している。
【0133】また、トーンオーダリング処理された伝送
データの1フレームは、たとえば、図25(b)に示す
ように構成される。具体的にいうと、割り振られたビッ
ト数の少ないトーン順、すなわち、tone0(b0
´),tone1(b1´),tone2(b2´),
tone8(b3´),tone9(b4´),ton
e3(b5´),tone4(b6´),tone7
(b7´),tone5(b8´),tone6(b9
´)の順に、並べられ、tone0とtone1、to
ne2とtone8、tone9とtone3、ton
e4とtone7、およびtone5とtone6が、
それぞれ1トーンセットとして構成される。
【0134】その後、図25のように構成されたバッフ
ァ内のデータは、ファーストデータバッファ経路では、
そのままの状態で出力され、インタリーブドデータバッ
ファ経路では、1トーンセット毎に符号化される。ま
ず、ファーストデータバッファに配分されたトーンセッ
ト(tone0,tone1,tone2,tone
8,tone9,tone3,tone4,tone
7)のデータd0〜d7を、第1のマッパ4に入力する
と、8ビットの情報ビットがそのままの状態で出力され
る。
【0135】つぎに、インタリーブドデータバッファに
配分されたトーンセット(tone4,tone7)の
データd6,d7,d0,d1を、第2のマッパ5内の
ターボ符号器21の端子u1,u2と端子u4,u5に入力
すると、2ビットの情報ビット(u1,u2)と2ビット
の冗長ビット(u,u)、すなわち、4ビットのタ
ーボ符号と、その他の2ビットのデータ(u3,u4)が
出力される。多くなっている2ビット分は、この冗長ビ
ットに相当する。
【0136】最後に、インタリーブドデータバッファに
配分されたトーンセット(tone5,tone6)の
データd2,d3,d4,d5,d6,d7を、第2の
マッパ5内のターボ符号器21の端子u1,u2と端子u
4,u5,…に入力すると、2ビットの情報ビット
(u1,u2)と2ビットの冗長ビット(u,u)、
すなわち、4ビットのターボ符号と、その他の4ビット
のデータ(u3,u4,…)が出力される。多くなってい
る2ビット分は、この冗長ビットに相当する。
【0137】そして、マルチプレクサ6では、第1のマ
ッパ4からの情報ビットおよび第2のマッパ5からの符
号化データを、受け取った順に、上記各トーン(ton
e0〜tone9)に分けることで、コンスタレーショ
ンデータを生成する。なお、以降の説明については、図
2の送信系の動作と同様であるためその説明を省略す
る。
【0138】一方、受信側では、まず、コンスタレーシ
ョンデコーダ/ゲインスケーリング部13内のデマルチ
プレクサ15が、トレーニングにて得られる各バッファ
とトーンとの対応関係に基づいて、フーリエ変換処理後
の周波数データを、ファーストデータバッファ経路のト
ーンと、インタリーブドデータバッファ経路のトーン
と、に振り分ける処理を行う。
【0139】そして、第1のデマッパ16では、振り分
けられたファーストデータバッファ経路のトーン(to
ne0,tone1,tone2,tone8,ton
e9,tone3,tone4,tone7)上のビッ
トを硬判定し、その硬判定データを出力する。ここで
は、ファーストデータバッファに対応するビット:d0
〜d7に対して硬判定結果を割り当てる。なお、ton
e4とtone7で構成されるトーンセットが両バッフ
ァにまたがっているため、tone4とtone7のト
ーンセットを硬判定したときに得られるビット:d0,
d1は削除される。
【0140】また、第2のデマッパ17では、振り分け
られたインタリーブドデータバッファ経路のトーンセッ
ト(tone4とtone7,tone5とtone
6)上の下位2ビットをターボ復号(図4(b)のター
ボ復号器参照)し、残りの上位ビットを硬判定(図4
(b)の第3の判定器33参照)し、これらの判定値を
出力する。ここでは、インタリーブドデータバッファに
対応するビット:d0〜d7に対してターボ復号結果を
割り当てる。なお、tone4とtone7で構成され
るトーンセットが両バッファにまたがっているため、t
one4とtone7のトーンセットをターボ復号した
ときに得られるビット:d0,d1は削除される。
【0141】最後に、第1のトーンオーダリング部18
および第2のトーンオーダリング部19では、上記各出
力を受け取り、ファーストデータバッファ経路とインタ
リーブドデータバッファ経路とで個別にトーンオーダリ
ング処理を実施する。なお、以降の説明については、図
3の受信系の動作と同様であるためその説明を省略す
る。
【0142】このように、本実施の形態においては、フ
ァーストデータバッファとインタリーブドデータバッフ
ァに配分するビット数を予め決めておき(本実施の形態
では8ビット単位)、たとえば、トーンセットが2つの
バッファにまたがるような場合には、そのトーンセット
を両方の経路で処理し、ファーストデータバッファに対
応するビットを硬判定し、インタリーブドデータバッフ
ァに対応するビットをターボ復号する構成とした。これ
により、インタリーブドデータバッファ経路を用いた場
合には、高レート/高信頼性のデータ通信を実現するこ
とができ、さらに、ファーストデータバッファ経路を用
いた場合には、インタリーブ処理に要する時間を削減で
きるため、低伝送遅延を実現することができる。
【0143】実施の形態3.前述の実施の形態2では、
ファーストデータバッファとインタリーブドデータバッ
ファに配分するビット数を予め決めておくことで、ファ
ーストデータバッファ経路における低伝送遅延を実現し
た。
【0144】本実施の形態においては、送信側が、S/
Nに基づいて得られるビットマップから、各トーンの下
位2ビット以外をファーストデータバッファに割り振
り、残りの下位2ビットをインタリーブドデータバッフ
ァに割り振り、受信側が、ファーストデータバッファに
対応するビットを硬判定し、インタリーブドデータバッ
ファに対応するビットをターボ復号することで、ファー
ストデータバッファ経路における低伝送遅延を実現す
る。なお、前述の実施の形態1および2と同様の構成に
ついては、同一の符号を付してその説明を省略する。こ
こでは、実施の形態1および2と異なり、送信側が、マ
ルチプレクサによるトーンの振り分けを行わない。
【0145】以下、本実施の形態の送信側および受信側
の動作を図1および図26を用いて詳細に説明する。た
とえば、電話回線等の既存の伝送路を用いてDMT変復
調方式によるデータ通信を行う場合、送信側では、トー
ンオーダリング処理部1が、トーンオーダリング処理、
すなわち、伝送路のS/N比に基づいて、予め設定され
た周波数帯の複数のトーンに、それぞれが伝送可能なビ
ット数の伝送データを割り振る処理(この処理により、
伝送レートが決定する)、を行う。
【0146】ここでは、たとえば、図25(a)に示す
ような、tone0〜tone9のビットマップから、
各トーンの下位2ビット以外をファーストデータバッフ
ァに割り振り、残りの下位2ビットをインタリーブドデ
ータバッファに割り振る。
【0147】具体的にいうと、ファーストデータバッフ
ァ用のデータとして、tone3の1ビット、tone
4の上位1ビット、tone7の上位1ビット、ton
e5の上位2ビット、tone6の上位2ビット、を割
り当て、インタリーブドデータバッファ用のデータとし
て、tone0の1ビット、tone1とtone2と
tone8とtone9の2ビット、tone3とto
ne4とtone5とtone6とtone7の下位2
ビット、を割り当て、この26ビット(情報ビット:1
6ビット、冗長ビット:10ビット)で1フレームを形
成する。なお、図示のバッファ(ファーストデータバッ
ファ+インタリーブドデータバッファ)と比較して各ト
ーンに割り振られるビット数が多くなっているのは、タ
ーボ符号化に必要な冗長ビット(2ビット)が加わって
いることに起因している。
【0148】また、トーンオーダリング処理された伝送
データの1フレームは、たとえば、図26(b)に示す
ように構成される。具体的にいうと、tone3の1ビ
ット,tone4の1ビット,tone7の1ビット,
tone5の2ビット,tone6の2ビット,ton
e0の1ビット,tone1〜9の2ビットの順に、並
べられ、tone0の1ビットとtone1の2ビッ
ト、tone2の2ビットとtone3の2ビット、t
one4の2ビットとtone5の2ビット、tone
6の2ビットとtone7の2ビット、およびtone
8の2ビットとtone9の2ビットが、それぞれ1ト
ーンセットとして構成される。
【0149】その後、図26のように構成されたバッフ
ァ内のデータは、ファーストデータバッファ経路では、
そのままの状態で出力され、インタリーブドデータバッ
ファ経路では、1トーンセット毎に符号化される。ま
ず、ファーストデータバッファに配分されたトーン(t
one3,tone4,tone7,tone5,to
ne6)のデータd0〜d6を、第1のマッパ4に入力
すると、8ビットの情報ビットがそのままの状態で出力
される。
【0150】つぎに、インタリーブドデータバッファに
配分されたトーンセット:tone0,tone1のデ
ータd0,ダミーデータd_dummy(情報ビットが
1系列であるため)を、第2のマッパ5内のターボ符号
器21の端子u1,u2に入力すると、2ビットの情報ビ
ット(u1,u2)と2ビットの冗長ビット(u
)、すなわち、4ビットのターボ符号が出力され
る。多くなっている2ビット分は、この冗長ビットに相
当する。なお、情報ビットu2は、ダミーデータである
ので、実際に符号化されるのはu1,u,uの3ビ
ットとなる。
【0151】つぎに、インタリーブドデータバッファに
配分されたトーンセット:tone2,tone3のデ
ータd1,d2を、第2のマッパ5内のターボ符号器2
1の端子u1,u2に入力すると、2ビットの情報ビット
(u1,u2)と2ビットの冗長ビット(u,u)、
すなわち、4ビットのターボ符号が出力される。多くな
っている2ビット分は、この冗長ビットに相当する。
【0152】つぎに、インタリーブドデータバッファに
配分されたトーンセット:tone4,tone5のデ
ータd3,d4を、第2のマッパ5内のターボ符号器2
1の端子u1,u2に入力すると、2ビットの情報ビット
(u1,u2)と2ビットの冗長ビット(u,u)、
すなわち、4ビットのターボ符号が出力される。多くな
っている2ビット分は、この冗長ビットに相当する。
【0153】つぎに、インタリーブドデータバッファに
配分されたトーンセット:tone6,tone7のデ
ータd5,d6を、第2のマッパ5内のターボ符号器2
1の端子u1,u2に入力すると、2ビットの情報ビット
(u1,u2)と2ビットの冗長ビット(u,u)、
すなわち、4ビットのターボ符号が出力される。多くな
っている2ビット分は、この冗長ビットに相当する。
【0154】最後に、インタリーブドデータバッファに
配分されたトーンセット:tone8,tone9のデ
ータd7,d8を、第2のマッパ5内のターボ符号器2
1の端子u1,u2に入力すると、2ビットの情報ビット
(u1,u2)と2ビットの冗長ビット(u,u)、
すなわち、4ビットのターボ符号が出力される。多くな
っている2ビット分は、この冗長ビットに相当する。
【0155】一方、受信側では、まず、コンスタレーシ
ョンデコーダ/ゲインスケーリング部13内のデマルチ
プレクサ15が、トレーニングにて得られる各バッファ
とトーンとの対応関係に基づいて、フーリエ変換処理後
の周波数データを、ファーストデータバッファ経路のト
ーンと、インタリーブドデータバッファ経路のトーン
と、に振り分ける処理を行う。なお、上位ビットがファ
ーストデータバッファに割り振られ、下位ビットがイン
タリーブドデータバッファに割り振られているトーンに
ついては、両方の経路にそのトーンを振り分ける。
【0156】そして、第1のデマッパ16では、振り分
けられたファーストデータバッファ経路のトーン(to
ne3,tone4,tone5,tone6,ton
e7)上のビットを硬判定し、その硬判定データを出力
する。ここでは、ファーストデータバッファに対応する
ビット:d0〜d6に対して硬判定結果を割り当てる。
【0157】また、第2のデマッパ17では、振り分け
られたインタリーブドデータバッファ経路のトーンセッ
ト(tone0とtone1,tone2とtone
3,tone4とtone5,tone6とtone
7,tone8とtone9)をターボ復号(図4
(b)のターボ復号器参照)し、そのターボ符合結果を
出力する。ここでは、インタリーブドデータバッファに
対応するビット:d0〜d8に対してターボ復号結果を
割り当てる。
【0158】最後に、第1のトーンオーダリング部18
および第2のトーンオーダリング部19では、上記各出
力を受け取り、ファーストデータバッファ経路とインタ
リーブドデータバッファ経路とで個別にトーンオーダリ
ング処理を実施する。なお、以降の説明については、図
3の受信系の動作と同様であるためその説明を省略す
る。
【0159】このように、本実施の形態においては、送
信側が、S/Nに基づいて得られるビットマップから、
各トーンの下位2ビット以外をファーストデータバッフ
ァに割り振り、残りの下位2ビットをインタリーブドデ
ータバッファに割り振り、受信側が、ファーストデータ
バッファに対応するビットを硬判定し、インタリーブド
データバッファに対応するビットをターボ復号する構成
とした。これにより、インタリーブドデータバッファ経
路を用いた場合には、高レート/高信頼性のデータ通信
を実現することができ、さらに、ファーストデータバッ
ファ経路を用いた場合には、インタリーブ処理に要する
時間を削減できるため、低伝送遅延を実現することがで
きる。
【0160】実施の形態4.前述までの実施の形態にお
いては、2入力のターボ符号器、すなわち、2ビットの
情報ビットと2ビットの冗長ビットで構成される4ビッ
トのターボ符号を出力するターボ符号器、を前提として
いた。
【0161】本実施の形態においては、1入力のターボ
符号器、すなわち、1ビットの情報ビットと1ビットの
冗長ビットで構成される2ビットのターボ符号を出力す
るターボ符号器、についても対応する。
【0162】図27は、本実施の形態のターボ符号器の
構成例を示す図である。図27において、71は情報ビ
ット系列に相当する送信データ:u1を畳込み符号化し
て冗長データ:uを出力する第1の再帰的組織畳込み
符号化器であり、72はインタリーバであり、73はイ
ンタリーブ処理後のデータ:u1tを畳込み符号化して冗
長データ:uを出力する第2の再帰的組織畳込み符号
化器であり、74はいずれか一方の冗長データを選択
し、その選択結果を冗長データ:uとして出力するパ
ンクチャリング回路である。このターボ符号器では、同
時に、送信データ:u1と、冗長データ:uと、を出
力する。
【0163】ここで、本実施の形態における最適な再帰
的組織畳込み符号化器の検索方法について説明する。こ
こでは、再帰的組織畳込み符号化器の一例として、拘束
長:4(加算器の数),メモリ数:3の符号化器と、拘
束長:5(加算器の数),メモリ数:4の符号化器と、
を想定する。まず、最適な再帰的組織畳込み符号化器を
検索する場合は、情報ビット:u1を入力した場合にと
りうるすべての再帰的組織畳込み符号化器の接続パター
ンを検索し、下記の最適条件を満たす再帰的組織畳込み
符号化器を検出する。
【0164】図28は、拘束長:4,メモリ数:3を想
定した場合における、再帰的組織畳込み符号化器の表現
方法を示す図であり、たとえば、情報ビット:u1をす
べての加算器に入力し、かつ冗長ビット:uを最終段
以外の各加算器にフィードバックした場合は、式(2
3)のように表現できる。 g=[h0,h1] =[1111,1111] …(23)
【0165】また、再帰的組織畳込み符号化器の検索に
おける最適条件は、下記のように表すことができる。 (1)ブロック長:L,入力重み:2で、自己終結(遅
延器61,62,63がオール0となる状態)するパタ
ーンの2つのビット‘1’の間隔:deが最大となるパ
ターン。具体的にいうと、前述の式(7)が最小のと
き。 (2)入力重み:2で、重みの合計(total weight)が
上記パターン内で最大となるパターン。 (3)ブロック長:L,入力重み:3で、自己終結する
パターンの両端のビット‘1’の間隔:deが最大とな
るパターン。具体的にいうと、前述の式(7)が最小の
とき。 (4)入力重み:3で、重みの合計(total weight)が
上記パターン内で最大となるパターン。
【0166】図29および図30は、本実施の形態の検
索方法により求められた最適な再帰的組織畳込み符号化
器である。拘束長:4,メモリ数:3を想定した場合
は、入力重み:2のときに間隔de=7およびtotal we
ight=8、入力重み:3のときに間隔de=5およびto
tal weight=7、の再帰的組織畳込み符号化器が、上記
最適条件を満たすことになる。また、拘束長:5,メモ
リ数:4を想定した場合は、入力重み:2のときに間隔
de=15およびtotal weight=12、入力重み:3の
ときに間隔de=9およびtotal weight=8、の再帰的
組織畳込み符号化器が、上記最適条件を満たすことにな
る。
【0167】具体的にいうと、図29は、 g=[h0,h1] =[1101,1111] …(24) の再帰的組織畳込み符号化器であり、図30は、 g=[h0,h1] =[11001,11111] …(25) の再帰的組織畳込み符号化器である。
【0168】このように、拘束長:4,メモリ数:3、
または拘束長:5,メモリ数:4の再帰的組織畳込み符
号化器を想定した場合は、ブロック長:L,入力重み:
2で自己終結するパターンのビット‘1’の間隔:de
が最大となり、かつ、前記間隔deが最大となるパター
ン内で重みの合計(total weight)が最大となるよう
に、さらに、ブロック長:L,入力重み:3で自己終結
するパターンのビット‘1’の間隔:deが最大とな
り、かつ、前記間隔deが最大となるパターン内で重み
の合計が最大となるように、最適な再帰的組織畳込み符
号化器を決定する。これにより、本発明にかかる通信装
置は、1入力のターボ符号器、すなわち、1ビットの情
報ビットと1ビットの冗長ビットで構成される2ビット
のターボ符号を出力するターボ符号器、についても対応
でき、さらに、このターボ符号器を用いれば、受信側に
おけるBER特性を大幅に向上させることができる。
【0169】なお、本実施の形態のターボ符号器を、実
施の形態1〜3の送信側の構成に適用することも可能で
ある。この場合、冗長ビットが1ビットとなるため、2
つまたは4つで構成されていたトーンセットを、1つの
トーンで構成できる。
【0170】
【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明によれ
ば、送信側および受信側において、ファーストデータバ
ッファ経路の処理とインタリーブドデータバッファ経路
の処理とをトーン単位に分離し、さらに、ファーストデ
ータバッファ経路においてターボ符号化を実施せず、イ
ンタリーブドデータバッファ経路においてターボ符号化
を実施する構成とした。これにより、インタリーブドデ
ータバッファ経路を用いた場合には、高レート/高信頼
性のデータ通信を実現することができ、さらに、ファー
ストデータバッファ経路を用いた場合には、インタリー
ブ処理に要する時間を削減できるため、低伝送遅延を実
現することができる、という効果を奏する。
【0171】つぎの発明によれば、ファーストデータバ
ッファとインタリーブドデータバッファに配分するビッ
ト数を予め決めておき、たとえば、トーンセットが2つ
のバッファにまたがるような場合には、そのトーンセッ
トを両方の経路で処理し、ファーストデータバッファに
対応するビットを硬判定し、インタリーブドデータバッ
ファに対応するビットをターボ復号する構成とした。こ
れにより、インタリーブドデータバッファ経路を用いた
場合には、高レート/高信頼性のデータ通信を実現する
ことができ、さらに、ファーストデータバッファ経路を
用いた場合には、インタリーブ処理に要する時間を削減
できるため、低伝送遅延を実現することができる、とい
う効果を奏する。
【0172】つぎの発明によれば、送信側が、S/N比
に基づいて得られるビットマップから、各トーンの下位
2ビット以外をファーストデータバッファに割り振り、
残りの下位2ビットをインタリーブドデータバッファに
割り振り、受信側が、ファーストデータバッファに対応
するビットを硬判定し、インタリーブドデータバッファ
に対応するビットをターボ復号する構成とした。これに
より、インタリーブドデータバッファ経路を用いた場合
には、高レート/高信頼性のデータ通信を実現すること
ができ、さらに、ファーストデータバッファ経路を用い
た場合には、インタリーブ処理に要する時間を削減でき
るため、低伝送遅延を実現することができる、という効
果を奏する。
【0173】つぎの発明によれば、拘束長:4,メモリ
数:3、または拘束長:5,メモリ数:4の再帰的組織
畳込み符号化器を想定した場合、ブロック長:L,入力
重み:2で自己終結するパターンのビット‘1’の間
隔:deが最大となり、かつ、前記間隔deが最大とな
るパターン内で重みの合計(total weight)が最大とな
るように、さらに、ブロック長:L,入力重み:3で自
己終結するパターンのビット‘1’の間隔:deが最大
となり、かつ、前記間隔deが最大となるパターン内で
重みの合計が最大となるように、最適な再帰的組織畳込
み符号化器を決定する。これにより、1入力のターボ符
号器、すなわち、1ビットの情報ビットと1ビットの冗
長ビットで構成される2ビットのターボ符号を出力する
ターボ符号器、についても対応することができ、さら
に、このターボ符号器を用いれば、受信側におけるBE
R特性を大幅に向上させることができる、という効果を
奏する。
【0174】つぎの発明によれば、送信側において、フ
ァーストデータバッファ経路の処理とインタリーブドデ
ータバッファ経路の処理とをトーン単位に分離し、さら
に、ファーストデータバッファ経路においてターボ符号
化を実施せず、インタリーブドデータバッファ経路にお
いてターボ符号化を実施する構成とした。これにより、
ファーストデータバッファ経路において、インタリーブ
処理に要する時間を削減できるため、伝送遅延を大幅に
削減できる、という効果を奏する。
【0175】つぎの発明によれば、受信側において、フ
ァーストデータバッファ経路の処理とインタリーブドデ
ータバッファ経路の処理とをトーン単位に分離する構成
とした。これにより、ファーストデータバッファ経路に
おいて、インタリーブ処理に要する時間を削減できるた
め、伝送遅延を大幅に削減できる、という効果を奏す
る。
【0176】つぎの発明によれば、ファーストデータバ
ッファとインタリーブドデータバッファに配分するビッ
ト数を予め決めておき、たとえば、トーンセットが2つ
のバッファにまたがるような場合には、そのトーンセッ
トを両方の経路で処理する構成とした。これにより、フ
ァーストデータバッファ経路において、インタリーブ処
理に要する時間を削減できるため、伝送遅延を大幅に削
減できる、という効果を奏する。
【0177】つぎの発明によれば、送信側においてトー
ンセットが2つのバッファにまたがるような場合、その
トーンセットを両方の経路で処理し、ファーストデータ
バッファに対応するビットを硬判定し、インタリーブド
データバッファに対応するビットをターボ復号する構成
とした。これにより、ファーストデータバッファ経路に
おいて、インタリーブ処理に要する時間を削減できるた
め、伝送遅延を大幅に削減できる、という効果を奏する
【0178】つぎの発明によれば、S/N比に基づいて
得られるビットマップから、各トーンの下位2ビット以
外をファーストデータバッファに割り振り、残りの下位
2ビットをインタリーブドデータバッファに割り振る構
成とした。これにより、ファーストデータバッファ経路
において、インタリーブ処理に要する時間を削減できる
ため、伝送遅延を大幅に削減できる、という効果を奏す
る。
【0179】つぎの発明によれば、ファーストデータバ
ッファに対応するビットを硬判定し、インタリーブドデ
ータバッファに対応するビットをターボ復号する構成と
した。これにより、ファーストデータバッファ経路にお
いて、インタリーブ処理に要する時間を削減できるた
め、伝送遅延を大幅に削減できる、という効果を奏す
る。
【0180】つぎの発明によれば、送信ステップおよび
受信ステップにおいて、ファーストデータバッファ経路
の処理とインタリーブドデータバッファ経路の処理とを
トーン単位に分離し、さらに、ファーストデータバッフ
ァ経路においてターボ符号化を実施せず、インタリーブ
ドデータバッファ経路においてターボ符号化を実施する
ようにした。これにより、インタリーブドデータバッフ
ァ経路を用いた場合には、高レート/高信頼性のデータ
通信を実現することができ、さらに、ファーストデータ
バッファ経路を用いた場合には、インタリーブ処理に要
する時間を削減できるため、低伝送遅延を実現すること
ができる、という効果を奏する。
【0181】つぎの発明によれば、ファーストデータバ
ッファとインタリーブドデータバッファに配分するビッ
ト数を予め決めておき、たとえば、トーンセットが2つ
のバッファにまたがるような場合には、そのトーンセッ
トを両方の経路で処理し、ファーストデータバッファに
対応するビットを硬判定し、インタリーブドデータバッ
ファに対応するビットをターボ復号する構成とした。こ
れにより、インタリーブドデータバッファ経路を用いた
場合には、高レート/高信頼性のデータ通信を実現する
ことができ、さらに、ファーストデータバッファ経路を
用いた場合には、インタリーブ処理に要する時間を削減
できるため、低伝送遅延を実現することができる、とい
う効果を奏する。
【0182】つぎの発明によれば、送信ステップにおい
て、S/N比に基づいて得られるビットマップから、各
トーンの下位2ビット以外をファーストデータバッファ
に割り振り、残りの下位2ビットをインタリーブドデー
タバッファに割り振り、受信ステップにて、ファースト
データバッファに対応するビットを硬判定し、インタリ
ーブドデータバッファに対応するビットをターボ復号す
るようにした。これにより、インタリーブドデータバッ
ファ経路を用いた場合には、高レート/高信頼性のデー
タ通信を実現することができ、さらに、ファーストデー
タバッファ経路を用いた場合には、インタリーブ処理に
要する時間を削減できるため、低伝送遅延を実現するこ
とができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる通信装置の実施の形態1の構
成を示す図である。
【図2】 本発明にかかる通信装置の送信系の構成を示
す図である。
【図3】 本発明にかかる通信装置の受信系の構成を示
す図である。
【図4】 本発明にかかる通信装置で使用される符号器
および復号器の構成を示す図である。
【図5】 各種ディジタル変調の信号点配置を示す図で
ある。
【図6】 ターボ符号器の構成を示す図である。
【図7】 本発明のターボ符号器を用いて送信データを
復号した場合のBER特性、および従来のターボ符号器
を用いて送信データを復号した場合のBER特性を示す
図である
【図8】 拘束長:5,メモリ数:4を想定した場合に
おける再帰的組織畳込み符号化器の接続の一例を示す図
である。
【図9】 所定の検索方法により求められた最適な再帰
的組織畳込み符号化器を示す図である。
【図10】 所定の検索方法により求められた最適な再
帰的組織畳込み符号化器を示す図である。
【図11】 図9の再帰的組織畳込み符号化器における
自己終結パターンのビット‘1’の間隔:deと、トー
タル重み:total weightと、を示す図である。
【図12】 図10の再帰的組織畳込み符号化器におけ
る自己終結パターンのビット‘1’の間隔:deと、ト
ータル重み:total weightと、を示す図である。
【図13】 図6に示すターボ符号器を用いて送信デー
タを復号した場合のBER特性と、図9および図10に
示す再帰的組織畳込み符号化器を採用したターボ符号器
を用いて送信データを復号した場合のBER特性と、を
示す図である。
【図14】 拘束長:4,メモリ数:3を想定した場合
における再帰的組織畳込み符号化器の接続の一例を示す
図である。
【図15】 所定の検索方法により求められた最適な再
帰的組織畳込み符号化器を示す図である。
【図16】 所定の検索方法により求められた最適な再
帰的組織畳込み符号化器を示す図である。
【図17】 所定の検索方法により求められた最適な再
帰的組織畳込み符号化器を示す図である。
【図18】 所定の検索方法により求められた最適な再
帰的組織畳込み符号化器を示す図である。
【図19】 図15の再帰的組織畳込み符号化器におけ
る自己終結パターンのビット‘1’の間隔:deと、ト
ータル重み:total weightと、を示す図である。
【図20】 図16の再帰的組織畳込み符号化器におけ
る自己終結パターンのビット‘1’の間隔:deと、ト
ータル重み:total weightと、を示す図である。
【図21】 図17の再帰的組織畳込み符号化器におけ
る自己終結パターンのビット‘1’の間隔:deと、ト
ータル重み:total weightと、を示す図である。
【図22】 図18の再帰的組織畳込み符号化器におけ
る自己終結パターンのビット‘1’の間隔:deと、ト
ータル重み:total weightと、を示す図である。
【図23】 トーンオーダリング処理の一例を示す図で
ある。
【図24】 実施の形態1のトーンオーダリング処理を
示す図である。
【図25】 実施の形態2のトーンオーダリング処理を
示す図である。
【図26】 実施の形態3のトーンオーダリング処理を
示す図である。
【図27】 実施の形態4のターボ符号器の構成を示す
図である。
【図28】 拘束長:4,メモリ数:3を想定した場合
における、再帰的組織畳込み符号化器の表現方法を示す
図である。
【図29】 実施の形態4の検索方法により求められた
最適な再帰的組織畳込み符号化器の構成を示す図であ
る。
【図30】 実施の形態4の検索方法により求められた
最適な再帰的組織畳込み符号化器の構成を示す図であ
る。
【図31】 送信系において使用される従来のターボ符
号器の構成を示す図である。
【図32】 受信系において使用される従来のターボ復
号器の構成を示す図である。
【図33】 従来のターボ符号器で用いられるインタリ
ーバの処理を示す図である。
【図34】 従来のターボ符号器で用いられるインタリ
ーバの処理を示す図である。
【図35】 従来のターボ符号器で用いられるインタリ
ーバの処理を示す図である。
【図36】 従来のターボ符号器およびターボ復号器を
用いた場合のBER特性を示す図である。
【図37】 従来の通信装置で使用されるトレリス符号
器の構成を示す図である。
【図38】 従来のトーンオーダリング処理を示す図で
ある。
【符号の説明】 1 トーンオーダリング部、2 コンスタレーションエ
ンコーダ/ゲインスケーリング部、3 逆高速フーリエ
変換部(IFFT)、4 第1のマッパ、5第2のマッ
パ、6 マルチプレクサ、11 高速フーリエ変換部
(FFT)、12 周波数ドメインイコライザ(FE
Q)、13 コンスタレーションデコーダ/ゲインスケ
ーリング部、14 トーンオーダリング、15 デマル
チプレクサ、16 第1のデマッパ、17 第2のデマ
ッパ、18 第1のトーンオーダリング部、19 第2
のトーンオーダリング部、21 ターボ符号器、22
第1の復号器、23,27,65,66,67,68,
69 加算器、24,25,36,37 インタリー
バ、26 第2の復号器、28 デインタリーバ、29
第1の判定器、30 第1のR/Sデコーダ、31 第
2の判定器、32 第2のR/Sデコーダ、33 第3
の判定器、35 第1の再帰的組織畳込み符号化器、3
8 第2の再帰的組織畳込み符号化器、41 マルチプ
レックス/シンクコントロール、42,43 サイクリ
ックリダンダンシィチェック(CRC)、44,45
フォワードエラーコレクション(FEC)、46 イン
タリーブ、47,48 レートコンバータ、49 トー
ンオーダリング、50 コンスタレーションエンコーダ
/ゲインスケーリング、51 逆高速フーリエ変換部
(IFFT)、52 インプットパラレル/シリアルバ
ッファ、53 アナログプロセッシング/ディジタル−
アナログコンバータ、61,62、63,64 遅延
器、71 第1の再帰的組織畳込み符号化器、72 イ
ンタリーバ、73 第2の再帰的組織畳込み符号化器、
74 パンクチャリング回路、141 アナログプロセ
ッシング/アナログ−ディジタルコンバータ、142
タイムドメインイコライザ(TEC)、143 インプ
ットシリアル/パラレルバッファ、144高速フーリエ
変換部(FFT)、145 周波数ドメインイコライザ
(FEC)、146 コンスタレーションエンコーダ/
ゲインスケーリング、147 トーンオーダリング、1
48,149 レートコンバータ、150 デインタリ
ーブ、151,152 フォワードエラーコレクショ
ン、153,154 サイクリックリダンダンシィチェ
ック(CRC)、155 マルチプレックス/シンクコ
ントロール。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 遅延の小さい第1の経路と、前記第1の
    経路よりも大きな遅延が発生する第2の経路と、を備え
    る通信装置において、 前記第1の経路の処理と前記第2の経路の処理をトーン
    単位に分離し、通話ができる程度の伝送レートを前記第
    1の経路のバッファで確保し、その後、当該通話データ
    を符号化せずに出力し、一方、残りのトーンを前記第2
    の経路のバッファで確保し、その後、当該トーン上のビ
    ットをターボ符号化して出力する送信部と、 フーリエ変換処理後の周波数データを、トーン単位に、
    前記第1の経路と、前記第2の経路と、にそれぞれ振り
    分け、前記第1の経路に振り分けられたトーン上のビッ
    トを硬判定し、一方、前記第2の経路に振り分けられた
    トーン上のビットをターボ復号する受信部と、 を備えることを特徴とする通信装置。
  2. 【請求項2】 遅延の小さい第1の経路と、前記第1の
    経路よりも大きな遅延が発生する第2の経路と、を備え
    る通信装置において、 前記第1の経路のバッファと前記第2の経路のバッファ
    に配分するビット数を予め決めておき、トーンオーダリ
    ング処理により前記第1の経路のバッファに振り分けら
    れたトーン上のビットを符号化せずに出力し、一方、前
    記第2の経路のバッファに振り分けられたトーン上のビ
    ットをターボ符号化して出力し、振り分けられたトーン
    が2つのバッファにまたがるような場合には、そのトー
    ンを両方の経路で個別に処理する送信部と、 フーリエ変換処理後の周波数データを、トーン単位に、
    前記第1の経路と、前記第2の経路と、に振り分け、前
    記第1の経路に振り分けられたトーン上のビットを硬判
    定し、一方、前記第2の経路に振り分けられたトーン上
    のビットをターボ復号し、前記2つのバッファにまたが
    るトーンについては、両方の経路で個別に処理する受信
    部と、 を備えることを特徴とする通信装置。
  3. 【請求項3】 遅延の小さい第1の経路と、前記第1の
    経路よりも大きな遅延が発生する第2の経路と、を備え
    る通信装置において、 S/N比に基づいて得られるビットマップから、各トー
    ンの下位2ビット以外を前記第1の経路のバッファに割
    り振り、その後、当該バッファに割り振られたビットを
    符号化せずに出力し、一方、残りの下位2ビットを前記
    第2の経路のバッファに割り振り、その後、当該バッフ
    ァに割り振られたビットをターボ符号化して出力する送
    信部と、 フーリエ変換処理後の周波数データ内の、符号化されて
    いないビットを含むトーンを前記第1の経路に、ターボ
    符号化されたビットを含むトーンを前記第2の経路に、
    それぞれ振り分け、その後、前記第1の経路に振り分け
    られたトーン上のビットを硬判定し、一方、前記第2の
    経路に振り分けられたトーン上のビットをターボ復号す
    る受信部と、 を備えることを特徴とする通信装置。
  4. 【請求項4】 1系統の情報ビット系列を畳込み符号化
    して第1の冗長データを出力する第1の再帰的組織畳込
    み符号化器と、インタリーブ処理後の前記情報ビット系
    列を畳込み符号化して第2の冗長データを出力する第2
    の再帰的組織畳込み符号化器と、各冗長データを所定の
    タイミングで間引いていずれか1つの冗長ビットを出力
    するパンクチャリング回路と、を備えるターボ符号器を
    採用する通信装置において、 拘束長が「5」かつメモリ数が「4」、または拘束長が
    「4」かつメモリ数が「3」、の再帰的組織畳込み符号
    化器を想定した場合に、当該符号化器を構成するすべて
    の接続パターンを検索し、 ある特定のブロック長において自己終結パターンの2つ
    のビット‘1’の間隔が最大となり、かつ、前記最大間
    隔となるパターン内で重みの合計が最大となる、最適条
    件を満たす符号化器を、前記第1および第2の再帰的組
    織畳込み符号化器として具備することを特徴とする通信
    装置。
  5. 【請求項5】 遅延の小さい第1の経路と、前記第1の
    経路よりも大きな遅延が発生する第2の経路と、を備え
    る通信装置において、 前記第1の経路の処理と前記第2の経路の処理をトーン
    単位に分離し、通話ができる程度の伝送レートを前記第
    1の経路のバッファで確保し、その後、当該通話データ
    を符号化せずに出力し、一方、残りのトーンを前記第2
    の経路のバッファで確保し、その後、当該トーン上のビ
    ットをターボ符号化して出力する送信部、 を備えることを特徴とする通信装置。
  6. 【請求項6】 遅延の小さい第1の経路と、前記第1の
    経路よりも大きな遅延が発生する第2の経路と、を備え
    る通信装置において、 フーリエ変換処理後の周波数データを、トーン単位に、
    前記第1の経路と、前記第2の経路と、にそれぞれ振り
    分け、前記第1の経路に振り分けられたトーン上のビッ
    トを硬判定し、一方、前記第2の経路に振り分けられた
    トーン上のビットをターボ復号する受信部、 を備えることを特徴とする通信装置。
  7. 【請求項7】 遅延の小さい第1の経路と、前記第1の
    経路よりも大きな遅延が発生する第2の経路と、を備え
    る通信装置において、 前記第1の経路のバッファと前記第2の経路のバッファ
    に配分するビット数を予め決めておき、トーンオーダリ
    ング処理により前記第1の経路のバッファに振り分けら
    れたトーン上のビットを符号化せずに出力し、一方、前
    記第2の経路のバッファに振り分けられたトーン上のビ
    ットをターボ符号化して出力し、振り分けられたトーン
    が2つのバッファにまたがるような場合には、そのトー
    ンを両方の経路で個別に処理する送信部、 を備えることを特徴とする通信装置。
  8. 【請求項8】 遅延の小さい第1の経路と、前記第1の
    経路よりも大きな遅延が発生する第2の経路と、を備え
    る通信装置において、 フーリエ変換処理後の周波数データを、トーン単位に、
    前記第1の経路と、前記第2の経路と、に振り分け、前
    記第1の経路に振り分けられたトーン上のビットを硬判
    定し、一方、前記第2の経路に振り分けられたトーン上
    のビットをターボ復号し、2つのバッファにまたがるト
    ーンについては、両方の経路で個別に処理する受信部、 を備えることを特徴とする通信装置。
  9. 【請求項9】 遅延の小さい第1の経路と、前記第1の
    経路よりも大きな遅延が発生する第2の経路と、を備え
    る通信装置において、 S/N比に基づいて得られるビットマップから、各トー
    ンの下位2ビット以外を前記第1の経路のバッファに割
    り振り、その後、当該バッファに割り振られたビットを
    符号化せずに出力し、一方、残りの下位2ビットを前記
    第2の経路のバッファに割り振り、その後、当該バッフ
    ァに割り振られたビットをターボ符号化して出力する送
    信部、 を備えることを特徴とする通信装置。
  10. 【請求項10】 遅延の小さい第1の経路と、前記第1
    の経路よりも大きな遅延が発生する第2の経路と、を備
    える通信装置において、 フーリエ変換処理後の周波数データ内の、符号化されて
    いないビットを含むトーンを前記第1の経路に、ターボ
    符号化されたビットを含むトーンを前記第2の経路に、
    それぞれ振り分け、その後、前記第1の経路に振り分け
    られたトーン上のビットを硬判定し、一方、前記第2の
    経路に振り分けられたトーン上のビットをターボ復号す
    る受信部、 を備えることを特徴とする通信装置。
  11. 【請求項11】 遅延の小さい第1の経路と、前記第1
    の経路よりも大きな遅延が発生する第2の経路と、を用
    いた通信方法において、 前記第1の経路の処理と前記第2の経路の処理をトーン
    単位に分離し、通話ができる程度の伝送レートを前記第
    1の経路のバッファで確保し、その後、当該通話データ
    を符号化せずに出力し、一方、残りのトーンを前記第2
    の経路のバッファで確保し、その後、当該トーン上のビ
    ットをターボ符号化して出力する送信ステップと、 フーリエ変換処理後の周波数データを、トーン単位に、
    前記第1の経路と、前記第2の経路と、にそれぞれ振り
    分け、前記第1の経路に振り分けられたトーン上のビッ
    トを硬判定し、一方、前記第2の経路に振り分けられた
    トーン上のビットをターボ復号する受信ステップと、 を含むことを特徴とする通信方法。
  12. 【請求項12】 遅延の小さい第1の経路と、前記第1
    の経路よりも大きな遅延が発生する第2の経路と、を用
    いた通信方法において、 前記第1の経路のバッファと前記第2の経路のバッファ
    に配分するビット数を予め決めておき、トーンオーダリ
    ング処理により前記第1の経路のバッファに振り分けら
    れたトーン上のビットを符号化せずに出力し、一方、前
    記第2の経路のバッファに振り分けられたトーン上のビ
    ットをターボ符号化して出力し、振り分けられたトーン
    が2つのバッファにまたがるような場合には、そのトー
    ンを両方の経路で個別に処理する送信ステップと、 フーリエ変換処理後の周波数データを、トーン単位に、
    前記第1の経路と、前記第2の経路と、に振り分け、前
    記第1の経路に振り分けられたトーン上のビットを硬判
    定し、一方、前記第2の経路に振り分けられたトーン上
    のビットをターボ復号し、前記2つのバッファにまたが
    るトーンについては、両方の経路で個別に処理する受信
    ステップと、 を含むことを特徴とする通信方法。
  13. 【請求項13】 遅延の小さい第1の経路と、前記第1
    の経路よりも大きな遅延が発生する第2の経路と、を用
    いた通信方法において、 S/N比に基づいて得られるビットマップから、各トー
    ンの下位2ビット以外を前記第1の経路のバッファに割
    り振り、その後、当該バッファに割り振られたビットを
    符号化せずに出力し、一方、残りの下位2ビットを前記
    第2の経路のバッファに割り振り、その後、当該バッフ
    ァに割り振られたビットをターボ符号化して出力する送
    信ステップと、 フーリエ変換処理後の周波数データ内の、符号化されて
    いないビットを含むトーンを前記第1の経路に、ターボ
    符号化されたビットを含むトーンを前記第2の経路に、
    それぞれ振り分け、その後、前記第1の経路に振り分け
    られたトーン上のビットを硬判定し、一方、前記第2の
    経路に振り分けられたトーン上のビットをターボ復号す
    る受信ステップと、 を含むことを特徴とする通信方法。
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