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JP3684562B2 - Data receiving apparatus and method - Google Patents
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JP3684562B2 - Data receiving apparatus and method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ受信装置および方法に関し、特に、誤り訂正符号として、パンクチャド符号が用いられ、符号系列に対してビット拡散が行われ、かつ、多値多位相方式でデジタル変調されて伝送されたデータを受信し、復号することができるようにしたデータ受信装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
米国においては、デジタル放送が既に開始されている。ヨーロッパでも、デジタルテレビ放送を導入するために、標準化組織Digital Video Broadcasting(DVB)が結成され、その標準方式がまとめられようとしている。このデジタル放送については、例えば、日経エレクトロニクス1996.1.15(no.653)ページ139乃至151に、「ディジタル放送,米国についで欧州も実用へ」として紹介されている。
【0003】
ディジタル放送を行う場合、その消費電力ができるだけ少なくなるようにすることが望まれる。このような電力制限の厳しいこのような通信路においては、一般的に、誤り訂正符号を用いて符号化利得を得て電力の低減図られている。この様なシステムにおいては、送信側で誤り訂正符号化を行い、受信側で誤り訂正復号を行うのが一般的である。特に信号電力対雑音電力比(C/N比)の小さい通信路においては、畳み込み符号が有利であり、この符号はビタビ復号法を用いることにより、容易に軟判定復号を行うことができ、高利得を得ることができる。
【0004】
さらに、畳み込み符号化器の符号出力の系列を、ある一定の規則に従って、間引くことにより、同一の復号器を用いて、複数の符号化率を容易に実現できるパンクチャド符号が知られている。また、パンクチャド符号化器の符号出力の系列をある一定の規則に従って、ビット毎に拡散することによって、伝送路上で重畳される雑音に対する耐性を向上させることができる。
【0005】
図11は、DVBの地上波テレビジョン放送のための規格DVB−Tにおいて提案されている送信装置の構成例を表している。この装置では、パンクチャド畳み込み符号、ビット拡散、QPSK変調方式が用いられている。
【0006】
すなわち、図11の例においては、情報源1より出力された1ビットシリアルデータは、畳み込み符号化器2に入力され、パンクチャド符号の母符号系列X,Yが生成される。この例では、符号化率が1/2とされている。X,Yは、それぞれ1ビットの符号系列を表している。
【0007】
この符号系列X,Yは、ビット消去回路3に入力され、所定の規則に従って、ビット消去処理が行われるようになされている。ビット消去回路3より出力されたシリアル化されたパンクチャド符号系列は、直並列変換器4に入力され、1系列のデータから2系列のデータに変換されるようになされている。
【0008】
直並列変換器4より出力された2系列のデータx,yは、ビット拡散回路5−1,5−2にそれぞれ入力され、ビットの順番が拡散(交錯)されるビット拡散処理が行われるようになされている。ビット拡散回路5−1,5−2より出力されたビット拡散後のデータx’,y’は、信号点割り当て回路6に入力され、伝送路上のシンボルへ割り当てられる。信号点割り当て回路6は、相互に直交する同相成分(I成分)と直交成分(Q成分)で表される信号点の座標データI’,Q’を出力する。
【0009】
シンボル拡散回路7は、信号点割り当て回路6より出力された座標データI’,Q’により規定されるシンボルの順番を拡散するシンボル拡散処理を実行し、拡散後のシンボルのI成分とQ成分を出力する。変調器8は、例えば、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)方式で、I成分とQ成分をデジタル変調し、アンテナ9を介して電波で出力するようになされている。
【0010】
図12は、畳み込み符号化器2の構成例を表している。但し、この構成例は、DVB−Tで規定されているものではなく、畳み込み処理の説明のための原理的構成を示すものである。この例においては、情報源1より出力された1ビットのシリアルデータが端子21から入力され、遅延回路22,23により、それぞれ1クロック分ずつ順次遅延された後、加算回路24と25に出力されている。加算回路24にはまた、端子21の出力と遅延回路22の出力とが供給されており、加算回路24は、これらのデータを加算(排他的論理和演算)した後、端子26からデータXとして出力するようになされている。また、加算回路25は、端子21の出力と遅延回路23の出力を加算(排他的論理和演算)して、端子27からデータYとして出力するようになされている。
【0011】
すなわち、この実施例においては、1ビットの入力に対して、遅延回路22と23の内部状態から定まる2ビットの母符号が出力されることになる。この例の場合、拘束長が3、内部遅延素子が2、状態数が4、符号化率が1/2となる。
【0012】
図13は、この畳み込み符号化器2の状態遷移図を表している。この畳み込み符号化器2の状態遷移は、次のようになる。
【0013】
すなわち、例えば、状態00(遅延素子22の出力と遅延素子23の出力が共に0の状態)において、端子21から0が入力されると、端子26,27から、(XY)=(00)が出力され、状態00に遷移する。状態00から1が入力されると、(XY)=(11)が出力され、状態は10に遷移する。状態01から0が入力されると、(XY)=(11)が出力され、状態00に遷移する。状態01から1が入力されると、(XY)=(00)が出力され、状態10に遷移する。
【0014】
他の状態においても、図13に示すように、0または1の入力に対して、図示した出力が出され、図示した状態に遷移する。
【0015】
ビット消去回路3では、ある規則に従って、母符号系列(XY)から適当な位置のデータを消去することによって、結果として符号化率を変えることができる。以下に、例えば、
X:10
Y:11
のような消去マップに従ってビットが消去される場合について説明する。
【0016】
消去マップの1に対応するビットは伝送され、0に対応するビットは伝送されない(消去される)。消去マップによれば、ある時点での畳み込み符号化器2の出力X(=X1)とY(=Y1)は、X1Y1の順で伝送され、次の時点では、畳み込み符号化器2の出力X(=X2)は消去されて伝送されず、Y(=Y2)のみ伝送されることになる。すなわち、この2つの時点で伝送されるビットは、X1Y1Y2となる。この操作で畳み込み符号化器2に入力されるビット数は2ビット、ビット消去回路3から出力されるビット数は3ビットとなるので、符号化率Rは2/3となる。この操作は2単位時間ごとに繰り返される。
【0017】
直並列変換器4では、入力される1系列のデータX1,Y1,Y2,・・・が2系列のデータ(x,y)に変換される。
【0018】
ビット拡散回路5−1,5−2は、入力データ系列x,yの順番を所定の規則に従って入れ替えることによって、ビットを拡散する。このとき、一般にビット拡散器5−1と5−2の拡散方法は異なるものとされる。
【0019】
以下にビット拡散の例を示す。Mビットの入力データを1ブロックとし、適当な数値sを定める。ビット拡散は、Mビットの入力系列からなるベクトル
(B0,B1,・・・,Bk,・・・,BM−1)から、
拡散後のMビットの出力系列からなるベクトル
(B’0,B’1,・・・,B’n,・・・,B’M−1)への置換を意味する。このとき、B’n=Bk(n=k+s mod M)である。
【0020】
ビット拡散回路5−1,5−2で異なるsを用いることによって、同じアルゴリズムで異なるビット拡散回路を構成することができる。
【0021】
信号点割り当て回路6では、入力されたデータ(x’,y’)を伝送路上のシンボルへ割り当てる。割り当ては、例えば図14に示すように、QPSK方式に従って行われる。すなわち、
(x’,y’)=(0,0)のとき、(I’,Q’)=(1/√2,1/√2)、
(x’,y’)=(0,1)のとき、(I’,Q’)=(1/√2,−1/√2)、
(x’,y’)=(1,0)のとき、(I’,Q’)=(−1/√2,1/√2)、
(x’,y’)=(1,1)のとき、(I’,Q’)=(−1/√2,−1/√2)
のように割り当てが行われる。
【0022】
シンボル拡散回路7は、(I’,Q’)で表されるシンボルS’の順番を所定の規則に従って入れ替えることによって、シンボルの拡散を行い、シンボルS(I,Q)を得るものであり、これによって、伝送路上で受けたバースト的な誤りを拡散することができる。
【0023】
具体的な例(DVB−Tとは異なる)を示すと、N−1個のシンボルを拡散の単位ブロックとして、N未満の、Nと互いに素な数Gを定めたとき、拡散は、拡散前のシンボルを要素とするベクトル
(S’1,S’2,・・・,S’k,・・・,S’N−1)から
拡散後のシンボルを要素とするベクトル
(S1,S2,・・・,Sn,・・・,SN−1)への置換として実行される。このとき、Sn=S’k(n=G^k mod N)である。
【0024】
変調器8では、入力されるシンボルSのI成分とQ成分に従って、搬送波を変調し、アンテナ9を介して送信する。
【0025】
図15は、図11の送信装置より送信されたデータを受信する受信装置の構成例を表している。復調器32は、アンテナ31を介して受信した電波を復調し、I成分信号とQ成分信号を出力する。シンボル逆拡散回路33は、図11のシンボル拡散回路7におけるシンボル拡散処理と逆の処理、すなわち、シンボル拡散回路7において入れ替えたシンボルの順番を元の順番に戻す処理を行い、I信号成分I’とQ信号成分Q’を出力する。
【0026】
ビット逆拡散回路34−1,34−2は、シンボル逆拡散回路33より出力されたI’信号とQ’信号に対して、図11のビット拡散回路5−1,5−2において変更したビットの順番を、元の順番に戻す処理を実行する。
【0027】
ビット逆拡散回路34−1,34−2より出力されたI’信号成分に対応するデータxと、Q’信号成分に対応するデータyは、並直列変換器35に入力され、2系列のデータ(x,y)から1系列のデータに変換され、ビット挿入回路36に供給される。
【0028】
ビット挿入回路36においては、図11のビット消去回路3におけるビット消去処理と反対に、ビット挿入処理が行われる。ビット挿入回路36により、ビットが挿入されたI信号成分のデータxとQ信号成分のデータyは、ビタビ復号器37に入力され、ビタビ復号され、再生情報38として出力されるようになされている。
【0029】
次に、その動作について説明する。
【0030】
アンテナ31で受けた受信信号は、復調器32で復調されて、各シンボルのI成分とQ成分のデータが得られる。このI成分とQ成分のデータは、シンボル逆拡散回路33に入力され、そこで、シンボル拡散回路7における場合と逆の操作が行なわれ、逆拡散されたデータI’とQ’が得られる。
【0031】
すなわち、この逆拡散の操作は、シンボル拡散回路7で用いた場合と同じ値N,Gを用いて表すと、逆拡散前のシンボルを要素とするベクトル
(S1,S2,・・・,Sn,・・・,SN−1)を、
逆拡散後のシンボルを要素とするベクトル
(S’1,S’2,・・・,S’k,・・・,S’N−1)へ置換する処理となる。このとき、Sn=S’k(n=G^k mod N)である。
【0032】
シンボル逆拡散回路33から供給されたI成分データI’と、Q成分データQ’は、それぞれビット逆拡散回路34−1,34−2に供給される。
【0033】
ビット逆拡散回路34−1,34−2は、それぞれ、ビット拡散回路5−1,5−2に対応し、それぞれ、ビット拡散回路5−1,5−2と逆の操作を行う。
【0034】
すなわち、M個の入力データを1ブロックとし、適当な数値sを定め、M個の入力系列からなるベクトル
(B’0,B’1,・・・,B’n,・・・,B’M−1)から、
逆拡散後のM個の出力系列からなるベクトル
(B0,B1,・・・,Bk,・・・,BM−1)が求められる。このとき、B’n=Bk(n=k+s mod M)である。
【0035】
ここで、ビット逆拡散回路34−1,34−2のビット逆拡散で用いる数値sは、それぞれ、ビット拡散回路5−1,5−2で用いる数値sと同じ値を用いる。
【0036】
こうしてビット逆拡散されたデータ系列(x,y)は、次段の並直列変換器35に供給され、そこで直並列変換器4と逆の操作が行なわれ、2系列のデータ(x,y)から1系列のデータに変換される。
【0037】
ビット挿入回路36では、ビット消去回路3と逆の操作が行われる。すなわち、前述の例の消去マップ
X:10
Y:11
を用いたビット消去回路3の処理に対応して、ビット挿入回路36は、
X1,Y1,Y2(いまの場合、x1,y1,y2)
の順で入力されるデータに対して、消去されているデータX2(x2)に相当する位置で任意のダミーデータ(ここでは0とする)を挿入して、
Xデータとして、X1(x1),0を、
Yデータとして、Y1(y1),Y2(y2)を、
この順で出力する。また、ダミーデータを挿入した位置を示す挿入フラグをビタビ復号器37に供給する。
【0038】
ビタビ復号器37では、畳み込み符号化器2の状態遷移(図13)に従ってビタビ復号を行う。図16にビタビ復号器37の例を示す。入力端子62−1,62−2には、ビット挿入回路36より出力されたデータX,Yが、それぞれ入力される。これらのデータX,Yは、ブランチメトリック演算回路63−1乃至63−4に入力されている。ブランチメトリック演算回路63−1においては、入力データ(X,Y)と図14に示した座標点(1/√2,1/√2)との距離を、ブランチメトリックとして演算する。同様に、ブランチメトリック演算回路63−2乃至63−4においては、入力データ(X,Y)と座標点(1/√2,−1/√2),(−1/√2,1/√2)または(−1/√2,−1/√2)との距離が演算されるようになされている。
【0039】
ブランチメトリック演算回路63−1,63−4の出力(ブランチメトリック)BM00は、ACS(Add Compare Select)回路64−1に入力されている。同様に、ブランチメトリック演算回路63−2の出力(ブランチメトリック)BM01とブランチメトリック演算回路63−3の出力(ブランチメトリック)BM10が、ACS回路64−2に入力され、ブランチメトリック演算回路63−1の出力(ブランチメトリック)BM00とブランチメトリック演算回路63−4の出力(ブランチメトリック)BM11が、ACS回路64−3に入力され、ブランチメトリック演算回路63−2の出力(ブランチメトリック)BM01とブランチメトリック演算回路63−3の出力(ブランチメトリック)BM10が、ACS回路64−4に入力されている。
【0040】
ACS回路64−1にはまた、ステートメトリック記憶装置66−1の出力(ステートメトリック)SM00とステートメトリック記憶装置66−2の出力(ステートメトリック)SM01が入力されており、ACS回路64−2には、ステートメトリック記憶装置66−3の出力(ステートメトリック)SM10とステートメトリック記憶装置66−4の出力(ステートメトリック)SM11が入力されている。同様に、ACS回路64−3には、ステートメトリック記憶装置66−1の出力(ステートメトリック)SM00とステートメトリック記憶装置66−2の出力(ステートメトリック)SM01が入力されており、ACS回路64−4には、ステートメトリック記憶装置66−3の出力(ステートメトリック)SM10とステートメトリック記憶装置66−4の出力(ステートメトリック)SM11が入力されている。
【0041】
ACS回路64−1乃至64−4は、入力された一方のブランチメトリックBMとそれに対応するステートメトリックSMを加算するとともに、他方のブランチメトリックBMとそれに対応するステートメトリックSMを加算する。そして、2つの加算結果を比較し、その比較結果に対応して、小さい方の加算値をステートメトリック記憶装置66−1乃至66−4に、新たなステートメトリックSMとして出力するとともに、その選択結果を表す信号SEL00乃至SEL11をパスメモリ65に出力している。パスメモリ65にはまた、ステートメトリック記憶装置66−1乃至66−4に記憶されている、ステートメトリックSM00乃至SM11が入力されている。
【0042】
ステートメトリック記憶装置66−1乃至66−4は、端子61から入力される信号によりリセットされるようになされている。パスメモリ65は、端子67から復号結果を出力するようになされている。
【0043】
次に、その動作について説明する。
【0044】
ブランチメトリック演算回路63−1では、入力データ(X,Y)と座標点(1/√2,1/√2)との距離がブランチメトリックBM00として計算される。同様にブランチメトリック演算回路63−2では入力データ(X,Y)と座標点(1/√2,−1/√2)との距離、ブランチメトリック演算回路63−3では入力データ(X,Y)と座標点(−1/√2,1/√2)との距離、ブランチメトリック演算回路63−4では入力データ(X,Y)と座標点(−1/√2,−1/√2)との距離が、ブランチメトリックBM01,BM10,BM11としてそれぞれ計算される。なお、ここでは、前段のビット挿入回路36から供給される挿入フラグに従って、挿入されたダミーデータに関する距離計算は省略される。すなわち、挿入されたビットと比較すべき座標との距離は、すべて同じ(例えば0)とされる。
【0045】
ACS回路64−1では畳み込み符号化器2の状態遷移に従って次の2つの式が計算され、尤度の大きい方、すなわち、計算結果の小さい方が選択され、その選択情報SELは後段のパスメモリ65に、その計算結果SMはステートメトリック記憶装置66−1に、それぞれ供給される。
【0046】
SM00+BM00 (1)
SM01+BM11 (2)
【0047】
ここで、SM00は、1単位時間前のステートメトリック記憶装置66−1の値、SM01は、1単位時間前のステートメトリック記憶装置66−2の値、BM00は、ブランチメトリック演算回路63−1の演算結果、BM11は、ブランチメトリック演算回路63−4の演算結果を、それぞれ表している。
【0048】
式(1)の計算結果の方が小さければSEL00=0が、式(2)の計算結果の方が小さければSEL00=1が、後段のパスメモリ65に供給される。そして、前者の場合、SM00+BM00が、後者の場合、SM01+BM11が、それぞれステートメトリック記憶装置66−1に、新たなステートメトリックSM00として記憶される。
【0049】
この計算を図13にそって説明する。状態00に到達するパスは2本あり、1本目は状態00で0が入力され、00を出力するパスで、比較される計算式は式(1)のようになり、2本目は状態01で0が入力され、11を出力するパスで、比較される計算式は式(2)のようになる。計算結果のうち小さいほうが新たなステートメトリックSM00としてステートメトリック記憶装置66−1に供給される。
【0050】
同様の動作が、ACS回路64−2乃至64−4においても行われる。なお、ステートメトリック記憶装置66−1乃至66−4は、システムが動作する初期段階で0にリセットされる。この制御は図には示していない制御装置から端子61を介して行われる。
【0051】
パスメモリ65では、図13の状態遷移図に従って、ACS回路64−1乃至64−4からの選択情報SEL00乃至SEL11を用いて、入力データすなわち復号データの選択、記憶、伝搬を行う。
【0052】
図17は、ブランチメトリック演算回路63−1の構成例を表している。端子62−1より入力されたデータXは、減算回路51に入力され、発生回路52が出力する1/√2が減算されるようになされている。減算回路51の出力は、乗算回路53に分岐して入力され、乗算される(すなわち、自乗される)ようになされている。セレクタ203は、乗算回路53の出力と、発生回路202の出力の供給を受け、端子201を介してXに対するダミーフラグがビット挿入回路36より入力されたとき、発生回路202が発生する0を選択し、その他のとき、乗算回路53の出力を選択し、加算回路54に出力する。
【0053】
同様に、端子62−2より入力されたデータYは、減算回路55に入力され、発生回路56が出力する1/√2が減算されるようになされている。減算回路55の出力は、乗算回路57に分岐して入力され、乗算(自乗)されるようになされている。セレクタ206は、乗算回路57の出力と、発生回路205の出力の供給を受け、端子204を介してYに対するダミーフラグがビット挿入回路36より入力されたとき、発生回路205が発生する0を選択し、その他のとき、乗算回路57の出力を選択し、加算回路54に出力している。加算回路54は、セレクタ203の出力と、セレクタ206の出力とを加算し、ブランチメトリックBM00として出力するようになされている。
【0054】
すなわち、この例においては、フラグが入力されていないとき、減算回路51が、X−1/√2を出力し、これが乗算回路53において自乗され、乗算回路53から(X−1/√2)2が出力される。同様に、減算回路55が、Y−1/√2を出力し、この値が乗算回路57により自乗され、乗算回路57は(Y−1/√2)2を出力する。加算回路54は、乗算回路53の出力と乗算回路57の出力の加算値(X−1/√2)2+(Y−1/√2)2をブランチメトリックBM00として出力する。一方、Xのダミーフラグが入力されたとき、セレクタ203は、0を出力するので、加算回路54の出力は、(Y−1/√2)2となり、Yのダミーデータが入力されたとき、セレクタ206は0を出力するので、加算回路54の出力は、(X−1/√2)2となる。
【0055】
ブランチメトリック演算回路63−2乃至63−4においても、図17に示した場合と同様の構成の回路により、同様の演算が行われる。但し、ブランチメトリック演算回路63−2においては、発生回路52の出力は1/√2、発生回路56の出力は−1/√2とされる。また、ブランチメトリック演算回路63−3においては、発生回路52と56の出力は、それぞれ−1/√2と1/√2とされ、ブランチメトリック演算回路63−4においては、それぞれ−1/√2と−1/√2とされる。
【0056】
図18にパスメモリ65のブロック図を示す。端子71−1乃至71−4には、ACS回路64−1乃至64−4より出力された選択情報SEL00乃至SEL11が入力されている。これらの選択情報SEL00乃至SEL11は、それぞれ2入力1出力のセレクタ73−1乃至73−4に制御信号として入力されている。また、セレクタ73−1には、2つの入力として、端子72−1から固定データ0が入力されている。同様に、セレクタ73−2乃至73−4には、端子72−2乃至72−4から、それぞれ2入力として固定データ0,1または1が入力されている。
【0057】
セレクタ73−1乃至73−4は、選択情報SEL00乃至SEL11に対応して、2つの入力のうちの一方を選択し、後段のレジスタ81−1乃至81−4に出力する。但し、この第1列目のセレクタ73−1乃至73−4には、上述したように、端子72−1乃至72−4から2入力として同一のデータが入力されているため、レジスタ81−1乃至81−4には、それぞれ0,0,1または1が記憶されることになる。
【0058】
以下、同様に、n列(図18の例の場合、4列)のセレクタとレジスタからなる構成が設けられている。すなわち、第2列目においては、セレクタ74−1乃至74−4とレジスタ82−1乃至82−4が設けられている。セレクタ74−1には、前列のレジスタ81−1の出力とレジスタ81−2の出力が供給されている。セレクタ74−2には、レジスタ81−3の出力とレジスタ81−4の出力が入力され、セレクタ74−3には、レジスタ81−1の出力とレジスタ81−2の出力が入力され、セレクタ74−4には、レジスタ81−3の出力とレジスタ81−4の出力が入力されている。そして、セレクタ74−1乃至74−4は、選択情報SEL00乃至SEL11の値に対応して、2入力のうちの一方を選択し、後段のレジスタ82−1乃至82−4に出力する処理を行う。例えば、レジスタ74−1は、選択情報SEL00が0であるとき、レジスタ81−1の出力を選択し、選択情報SEL00が1であるとき、レジスタ81−2の出力を選択し、出力するようになされている。
【0059】
最終列のレジスタ84−1乃至84−4の出力は、4入力1出力のセレクタ85に入力されている。
【0060】
最小値比較回路88には、端子87−1乃至87−4から、図16のステートメトリック記憶装置66−1乃至66−4より出力されたステートメトリックSM00乃至SM11が入力されている。最小値比較回路88は、4つのステートメトリックの大きさを比較し、最小のものを選択する。そして、ステートメトリックSM00が最小であったとき、データ00を出力し、ステートメトリックSM01が最小であったとき、データ01を出力し、ステートメトリックSM10が最小であったとき、データ10を出力し、ステートメトリックSM11が最小であったとき、データ11を出力する。セレクタ85は、最小値比較回路88からの入力が00であるとき、レジスタ84−1の出力を選択し、01であるとき、レジスタ84−2の出力を選択し、10であるとき、レジスタ84−3の出力を選択し、11であるとき、レジスタ84−4の出力を選択し、端子86から復号結果として出力するようになされている。端子72−1乃至72−4の固定値は、それぞれの状態に対応する復号情報を意味する。
【0061】
このような、パスメモリ65の結線は、図13の状態遷移図に基づいている。パスメモリ65の構成のうち、最上行は状態00に、第2行目は状態01に、第3行目は状態10に、最下行は状態11に、それぞれ対応する。また、第1列目は復号情報の取り込みを行う。図13によれば、状態00に到達するパスは、状態00と状態01からの2本存在する。それぞれのパスに対応する入力ビットすなわち復号情報は、いずれの場合も0である。そこで、状態00(最上行)における第1列では、選択情報SEL00によってそれに対応する復号情報0が選択されるように、セレクタ73−1の入力端子が配線されている。
【0062】
第1列目においては、状態01、状態10、状態11に対しても同様にして結線されている。
【0063】
第2列目以降においては、復号系列の選択、伝搬および記憶が行われる。図13によれば、状態00に到達するパスは、状態00、状態01からの2本存在する。そこで、状態00における第2列では、選択情報SEL00によって、それに対応する状態からのデータが選択されるように、セレクタ74−1の入力端子が配線されている。
【0064】
第2列目の第2行乃至第3行の状態01、状態10、状態11においても同様にして結線されている。
【0065】
パスメモリ65の最終列では、記憶された4つの復号データから、最も尤度の大きいパスに対応するデータが最終的な復号データとして出力される。「最も尤度の大きいパス」とは、4つのステートメトリックSM00乃至SM11のうち、最小の値を持つものに対応するパスであり、セレクタ85で、その時点におけるステートメトリックの最小値に対応するパス、すなわち、最も尤度の大きいパスが選択されることになる。
【0066】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、高速(高ビットレート)の伝送が叫ばれる中、前述のデジタルデータ伝送システムの変調方式を、QPSKから16QAM、64QAM、256QAM等に拡張することが考えられる。こうすると、伝送できるビット数は、QPSKの2ビットに対してそれぞれ、4ビット、6ビット、または8ビットとなり、QPSKに対して2倍、3倍、6倍に増加することになる。
【0067】
図19に16QAMによるデータ送信装置のブロック図を示す。図19において、図11における場合と対応する部分には、同一の符号を付してある。すなわち、この例においては、直並列変換器4において、ビット消去回路3より出力されたシリアルデータが、4ビットを単位とするデータu,v,x,yに変換される。そして、各データ毎に、ビット拡散回路91−1乃至91−4において、ビット拡散処理が行われ、データu’,v’,x’,y’として、信号点割り当て回路6に供給されるようになされている。その他の構成は、図11における場合と同様である。
【0068】
すなわち、この例においては、直並列変換器4において、1系列のデータが16QAMに対応する4系列のデータ(u,v,x,y)に変換され、それぞれがビット拡散回路91−1乃至91−4において、所定の規則に従って、ビットの順番を入れ替えることにより、ビット拡散処理が行われる。その処理は、図11におけるビット拡散回路5−1,5−2における処理と同様の処理であり、それぞれが異なる数値sを用いて、異なるビット拡散処理を実行する。
【0069】
信号点割り当て回路6では、入力された4ビットのデータ(u’,v’,x’,y’)を伝送路上のシンボルへ割り当てる。割り当ては、例えば図20に従って行われる。すなわち、例えば、
(u’,v’,x’,y’)=(0,0,0,0)のとき、
(I’,Q’)=(3/√10,3/√10)、
(u’,v’,x’,y’)=(0,0,0,1)のとき、
(I’,Q’)=(3/√10,1/√10)、
のように割り当てが行われる。
【0070】
他の入力に関しても同様に割り当てが行われる。
【0071】
以下、図11における場合と同様の処理が行われ、データが送信される。
【0072】
図19に示す送信装置で、図20に示すような16QAM方式で信号点割り当てを行い、送信したデータを受信する場合、受信装置は、図15に対応して、図21に示すように構成することが考えられる。しかしながら、実際には、図21に示すように構成することはできない。
【0073】
すなわち、上述したように、シンボル逆拡散回路33に復調器32より入力されるデータ(I,Q)のそれぞれの成分I,Qは、QPSK方式の場合、それぞれが1ビットを表していたが、16QAM方式の場合、それぞれが2ビットを表すことになる。例えば、図20に示す信号点配置の場合、Iは、第1ビット目と第3ビット目の情報を含み、Qは、第2ビット目と第4ビット目の情報を含んでいる。例えば、Iは、1/√10,3/√10といった1つの値であり、Qも同様に1つの値である。従って、これを図21に示すように、u’,v’に分割したり、x’,y’に分割することはできない。その結果、16QAM方式の場合におけるデータ受信装置は、やはり図15に示すように構成されることになる。
【0074】
その結果、図15のビット挿入回路36において行われる処理は、次のようなものとなる。
【0075】
すなわち、いま、ビット挿入回路36に、図22(A)に示すように、x1,y1,x2,y2,x3,y3,・・・のようにデータが入力されたとすると、同図(B)に示すように、x1,y1が、データX1,Y1として出力され、次にダミーデータdが、データX2として出力され、データx2が、データY2として出力される。また、同様に、データy2,x3が、データX3,Y3として出力された後、ダミーデータdが、データX4として出力され、次に、データy3が、データY4として出力される。
【0076】
しかしながら、この処理は、図19のビット消去回路3における処理と逆の処理を実行していることにはならない。すなわち、ビット消去回路3において行っていたビット消去(ビット操作)処理は、1ビット単位で行っていたものである。これに対して、図22(B)に示すデータx1,y2などは、それぞれが2ビットのデータに対応しているものであり、その後に1ビットのダミーデータdを挿入し、さらにその次に2ビットのデータx2を出力すると、結局、元のデータ配列とは全く異なるデータ配列が出力されてしまうことになる。
【0077】
その結果、ビット挿入回路36の出力を、ビタビ復号器37でビタビ復号すると、復号結果は、性能が若干劣化するといった類のものではなく、全く復号が不可能となる。
【0078】
これに対して、例えば図21に示すデータ受信装置のシンボル逆拡散回路33において、硬判定を行うようにすれば、図21に示すように、(I,Q)から、u’,v’,x’,y’を生成することができる。すなわち、この場合、(I,Q)の座標と図20に示す各信号点との距離が計算され、(I,Q)が最も距離の短い信号点に対応されるので、この信号点から、u’,v’,x’,y’を生成することが可能である。しかしながら、このような硬判定を行うと、正確なデータの復号が困難になる。
【0079】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、16QAM、64QAM、256QAMなどの多値多位相変調方式でパンクチャドの誤り訂正復号を伝送した場合においても、データを正確に復号化することができるようにするものである。
【0080】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1のデータ受信装置は、多値多位相方式でデジタル変調されて伝送された伝送データのシンボルに付随する情報を、シンボルを構成するビットに応じた規則の逆の規則に従ってそれぞれ逆拡散する逆拡散手段と、逆拡散手段によりそれぞれ逆拡散されたシンボルに付随する情報から、シンボルを構成するビットに対する条件付き事後確率を、前記ビットに対応するメトリックとして計算するメトリック計算手段と、メトリック計算手段の出力に対して復号処理を行う復号手段とを備えることを特徴とする。
【0081】
データのシンボルを、逆拡散するシンボル逆拡散手段を更に備えることができる。
【0082】
本発明の第2のデータ受信装置は、データのビット毎に、値0に対する条件付き事後確率、または値1に対する条件付き事後確率のいずれか一方のみをメトリックとして計算し、一方の値と所定の基準値とから、他方のメトリックを計算するメトリック計算手段と、メトリック計算手段により計算されたメトリックを、逆拡散するビット逆拡散手段と、ビット逆拡散手段による逆拡散の結果得られたデータの復号処理を行う復号手段とを備えることを特徴とする。
【0083】
データのシンボルを、逆拡散するシンボル逆拡散手段を更に備えることができる。
【0084】
本発明の第1の受信方法は、多値多位相方式でデジタル変調されて伝送された伝送データのシンボルに付随する情報を、シンボルを構成するビットに応じた規則の逆の規則に従ってそれぞれ逆拡散する逆拡散ステップと、逆拡散ステップの処理でそれぞれ逆拡散されたシンボルに付随する情報から、シンボルを構成するビットに対する条件付き事後確率を、そのビットに対応するメトリックとして計算するメトリック計算ステップと、メトリック計算ステップでの処理結果に対して復号処理を行う復号ステップとを含むことを特徴とする。
【0085】
本発明の第2のデータ受信方法は、データのビット毎に、値0に対する条件付き事後確率、または値1に対する条件付き事後確率のいずれか一方のみをメトリックとして計算し、一方の値と所定の基準値とから、他方のメトリックを計算するメトリック計算ステップと、メトリック計算ステップの処理で計算されたメトリックを、逆拡散するビット逆拡散ステップと、ビット逆拡散ステップの処理での逆拡散の結果得られたデータの復号処理を行う復号ステップとを含むことを特徴とする。
【0086】
本発明の第1の受信装置および方法においては、多値多位相方式でデジタル変調されて伝送された伝送データのシンボルに付随する情報が、シンボルを構成するビットに応じた規則の逆の規則に従ってそれぞれ逆拡散され、それぞれ逆拡散されたシンボルに付随する情報から、シンボルを構成するビットに対する条件付き事後確率が、前記ビットに対応するメトリックとして計算され、計算されたメトリックに対して復号処理が行われる。
【0087】
本発明の第2のデータ受信装置および方法においては、データのビット毎に、値0に対する条件付き事後確率、または値1に対する条件付き事後確率のいずれか一方のみがメトリックとして計算され、一方の値と所定の基準値とから、他方のメトリックが計算され、計算されたメトリックが、逆拡散され、逆拡散の結果得られたデータの復号処理が行われる。
【0088】
【発明の実施の形態】
図11(19)のデータ送信装置においては、ビット消去を行うようにしたが、ビット消去を行わないでデータを伝送することも可能である。図1は、このような場合のデータ送信装置の構成の一例を示すブロック図である。この図において、図11(19)と同一の部分には同一の符号を付してあるので、その説明は省略する。この実施例では、ビット消去回路3と直並列変換器4が除外されている。また、畳み込み符号化器2の出力が2系列(X,Y)から、4系列(u,v,x,y)に変更されている。その他の構成は、図11(19)の場合と同様である。
【0089】
図2は、図1に示す畳み込み符号化器2の詳細な構成の一例を示すブロック図である。畳み込み符号化器2は、入力されたデータを1クロック分遅延し、出力する遅延回路92−1乃至92−3、および、入力されたデータの排他的論理和を演算する加算回路93−1乃至93−4により構成されている。
【0090】
情報源1から入力されたデータIは、遅延回路92−1と加算回路93−1乃至93−4にそれぞれ入力されている。遅延回路92−1の出力は、遅延回路92−2と加算回路93−1,93−2に入力されている。遅延回路92−2の出力は、遅延回路92−3と加算回路93−1,93−3に入力されている。遅延回路92−3は、加算回路93−1乃至93−4に入力されている。加算回路93−1乃至93−4の出力は、4系列のデータ(u,v,x,y)として出力される。
【0091】
次に、図2の実施例の動作を図3を参照して説明する。
【0092】
図3は、この畳み込み符号化器2の状態遷移図を表している。この畳み込み符号化器2の状態遷移は、次のようになる。
【0093】
すなわち、例えば、状態000(遅延回路92−1乃至92−3の状態が全て0の状態)において、0が入力されると、加算回路93−1乃至93−4から、(uvxy)=(0000)が出力され、状態000に遷移する。状態000から1が入力されると、(uvxy)=(1111)が出力され、状態100に遷移する。状態001から0が入力されると、(uvxy)=(1111)が出力され、状態000に遷移する。また、状態001から1が入力されると、(uvxy)=(0000)が出力され、状態100に遷移する。
【0094】
他の状態においても、図3に示すように、0または1の入力に対して、図示した信号が出力され、図示した状態に遷移する。従って、図2に示す畳み込み符号化器2では、情報源1から出力される情報に応じて対応する4系列のデータ(u,v,x,y)が出力されることになる。
【0095】
畳み込み符号化器2から出力された4系列のデータは、ビット拡散回路91−1乃至91−4において、所定の規則に従って、ビットの順番が入れ換えられることにより、ビット拡散処理が施される。その処理は、図11におけるビット拡散回路5−1,5−2における処理と同様であり、ビット拡散回路91−1乃至91−4のそれぞれが異なる数値sを用いて、ビット拡散を実行する。
【0096】
信号点割り当て回路6では、図11を参照して説明したように、入力された4系列のデータ(u’,v’,x’,y’)を伝送路上のシンボルへ割り当てる。なお、その他の動作は、図11の場合と同様である。
【0097】
図4は、図1に示すデータ送信装置から伝送されたデータを受信する、本発明のデータ受信装置の第1の実施例の構成を示すブロック図である。この図において、図15と対応する部分には同一の符号が付してあるので、その説明は省略する。
【0098】
シンボル逆拡散回路33は、図1に示すシンボル拡散回路7と逆の操作により、シンボルの逆拡散を実行し、受信された信号のI成分とQ成分を、それぞれI’成分とQ’成分に変換するようになされている。
【0099】
ビット逆拡散回路101−1乃至101−4は、シンボル逆拡散回路33の出力するI’信号とQ’信号に対して、ビット逆拡散処理を行うようになされている。ビット逆拡散回路101−1は、I’信号とQ’信号により規定されるシンボルの第1のビットの逆拡散処理を行い、ビット逆拡散回路101−2乃至101−4は、それぞれ第2乃至第4のビットの逆拡散処理を行う。
【0100】
ビット逆拡散回路101−1乃至101−4より出力された第1のビット乃至第4のビットのI信号成分とQ信号成分は、それぞれ対応するメトリック計算回路102−1乃至102−4に入力され、それぞれ第1乃至第4のビットに対応するメトリックが計算されるようになされている。メトリック計算回路102−1乃至102−4より出力されたデータ(メトリック)u,v,x,yは、ビタビ復号器103に入力されるようになされている。ビタビ復号器103は、入力されたデータ(メトリック)を復号し、再生情報38を出力するようになされている。
【0101】
なお、メトリック計算回路102−1は、図5に示すように構成される。
【0102】
即ち、図4のビット逆拡散回路101−1より出力されたI’信号とQ’信号は、n個の確率計算回路111−1乃至111−nに入力される。いまの場合、図20に示すように、16QAMで信号点割り当て処理が行われているので、このnは16とされる。確率計算回路111−1は、図20に示す16QAMの0000に対応するシンボルS0000が送信され、受信信号Rを受信する確率P(S0000∩R)が計算される。以下、同様に、確率計算回路111−2においては、16QAMの0001に対応するシンボルS0001が送信され、受信信号Rが受信される確率P(S0001∩R)が計算され、確率計算回路111−3においては、16QAMの0010に対応するシンボルS0010が送信され、受信信号Rが受信される確率P(S0010∩R)が計算される。そして、確率計算回路111−16においては、16QAMの1111に対応するシンボルS1111が送信され、受信信号Rが受信される確率P(S1111∩R)が計算される。
【0103】
加算回路112は、第1のビットが0であるシンボル、すなわち、S0000,S0001,S0010,S0011,S0100,S0101,S0110,S0111に対する確率を計算する確率計算回路111−iの出力の入力を受け、その和を演算する。これに対して、加算回路113は、16QAMの全てのシンボル、すなわち、S0000乃至S1111に対する確率を計算する確率計算回路111−iの出力の入力を受け、その和を演算する。割算回路114は、加算回路112の出力を加算回路113の出力で割り算するようになされている。
【0104】
なお、メトリック計算回路102−2乃至102−4も、基本的にはメトリック計算回路102−1と同様に構成されているが、図5における加算回路112が、第2乃至第4ビットが0であるシンボルに対する確率の和を演算するように構成されている。
【0105】
図6は、ビタビ復号器103の構成の一例を示すブロック図である。
【0106】
入力端子62−1乃至62−4には、図4に示すメトリック計算回路102−1乃至102−4がそれぞれ出力するデータu,v,x,yが入力されるようになされている。反転回路140−1乃至140−4は、入力されたデータの全てのビットを反転して出力するようになされている。乗算回路141−1乃至141−16は、入力端子62−1乃至62−4と反転回路140−1乃至140−4より出力されたデータのうち、所定のデータを乗算してそれぞれ、BM0000乃至BM1111として出力するようになされている。
【0107】
ACS回路142−1乃至142−8は、入力された一方のブランチメトリックBMとそれに対応するステートメトリックSMを乗算するとともに、他方のブランチメトリックBMとそれに対応するステートメトリックSMを乗算する。そして、2つの加算結果を比較し、その比較結果に対応して、大きい方の乗算値をステートメトリック記憶装置143−1乃至143−8に、新たなステートメトリックSMとして出力するとともに、その選択結果を表す信号SEL000乃至SEL111をパスメモリ144に出力している。パスメモリ144にはまた、ステートメトリック記憶装置143−1乃至143−8に記憶されている、ステートメトリックSM000乃至SM111が入力されている。
【0108】
ステートメトリック記憶装置143−1乃至143−8は、端子61から入力される信号によりリセットされるようになされている。パスメモリ144は、端子145から復号結果を出力するようになされている。
【0109】
乗算回路141−1は、入力端子62−1乃至入力端子62−4からそれぞれ入力されたメトリックu,v,x,yを乗算し、演算結果をブランチメトリックBM0000として出力するようになされている。乗算回路141−2は、入力端子62−1乃至62−3からそれぞれ入力されたメトリックu,v,xと、反転回路140−4によって反転されたメトリックyを乗算し、演算結果をブランチメトリックBM0001として出力している。同様に、乗算回路141−3は、入力端子62−1,62−2,62−4より入力されたメトリックu,v,yと反転回路140−3より出力される反転されたメトリックxを乗算し、演算結果をブランチメトリックBM0010として出力し、乗算回路141−16は、反転回路140−1乃至140−4から出力される反転されたメトリックu,v,x,yを乗算し、その演算結果をブランチメトリックBM1111として出力するようになされている。
【0110】
すなわち、反転回路140−1乃至140−4から出力されるデータを(u’,v’,x’,y’)とすると、乗算回路141−1乃至141−8からの出力BM0000乃至BM1111と、入力端子62−1乃至62−4から入力されるデータと、反転回路140−1乃至140−4から出力されるデータとの間の関係は以下のようになる。
【0111】
BM0000=u・v・x・y
BM0001=u・v・x・y’
BM0010=u・v・x’・y


BM1111=u’・v’・x’・y’
【0112】
ACS(Accumulate Compare Select)回路142−1には、乗算回路141−1の出力(ブランチメトリック)BM0000と、乗算回路141−16の出力(ブランチメトリック)BM1111が入力されている。同様に、ACS回路142−2には、乗算回路141−6の出力BM0101と、乗算回路141−11の出力BM1010が入力されている。また、ACS回路142−3には、乗算回路141−4の出力BM0011と、乗算回路141−13から出力されるBM1100とが入力されている。更に、ACS回路142−8には、乗算回路141−10の出力BM1001と、乗算回路141−7の出力BM0110とが入力されている。
【0113】
ACS回路142−1にはまた、ステートメトリック記憶装置143−1の出力(ステートメトリック)SM000とステートメトリック記憶装置143−2の出力(ステートメトリック)SM001が入力されており、ACS回路142−2には、ステートメトリック記憶装置143−3の出力(ステートメトリック)SM010とステートメトリック記憶装置143−4の出力(ステートメトリック)SM011が入力されている。同様に、ACS回路142−3には、ステートメトリック記憶装置143−5の出力(ステートメトリック)SM100とステートメトリック記憶装置143−6の出力(ステートメトリック)SM101が入力されており、ACS回路142−8には、ステートメトリック記憶装置143−7の出力(ステートメトリック)SM110とステートメトリック記憶装置143−8の出力(ステートメトリック)SM111が入力されている。
【0114】
ACS回路142−1乃至142−8は、入力された一方のブランチメトリックBMとそれに対応するステートメトリックSMを乗算するとともに、他方のブランチメトリックBMとそれに対応するステートメトリックSMを乗算する。そして、2つの加算結果を比較し、その比較結果に対応して、大きい方の乗算値をステートメトリック記憶装置143−1乃至143−8に、新たなステートメトリックSMとして出力するとともに、その選択結果を表す信号SEL000乃至SEL1111をパスメモリ144に出力している。パスメモリ144にはまた、ステートメトリック記憶装置143−1乃至143−8に記憶されている、ステートメトリックSM000乃至SM111が入力されている。
【0115】
ステートメトリック記憶装置143−1乃至143−8は、端子61から入力される信号(RST)によりリセットされるようになされている。パスメモリ144は、端子145から復号結果を出力するようになされている。
【0116】
図7は、パスメモリ144の詳細な構成例を示すブロック図である。
【0117】
入力端子150−1乃至150−8には、ACS回路142−1乃至142−8より出力された選択情報SEL000乃至SEL111がそれぞれ入力されている。これらの選択情報SEL000乃至SEL111は、それぞれ2入力1出力のセレクタ151−1乃至151−8に制御信号として入力されている。また、セレクタ151−1には、2つの入力として、端子161−1から固定データ0が入力されている。同様に、セレクタ151−2乃至151−4には、端子161−2乃至161−4から、それぞれ2つの入力として固定データ0が入力されており、また、セレクタ151−5乃至151−8には、端子161−5乃至161−8から、それぞれ2つの入力として固定データ1が入力されている。
【0118】
セレクタ151−1乃至151−8は、選択情報SEL000乃至SEL111に対応して、2つの入力のうちの一方を選択し、後段のレジスタ152−1乃至152−8に出力する。但し、この第1列目のセレクタ151−1乃至151−8には、上述したように、端子161−1乃至161−8から2入力として同一のデータが入力されているため、レジスタ152−1乃至152−8には、それぞれ0,0,1または1が記憶されることになる。
【0119】
以下、同様に、n列(図7の例の場合、4列)のセレクタとレジスタからなる構成が設けられている。すなわち、第2列目においては、セレクタ153−1乃至153−8とレジスタ154−1乃至154−8が設けられている。セレクタ153−1には、前列のレジスタ152−1の出力とレジスタ152−2の出力が供給されている。セレクタ153−2には、レジスタ152−3の出力とレジスタ152−4の出力が入力され、セレクタ153−3には、レジスタ152−5の出力とレジスタ152−6の出力が入力され、セレクタ153−8には、レジスタ152−7の出力とレジスタ152−8の出力が入力されている。そして、セレクタ153−1乃至153−8は、選択情報SEL000乃至SEL111の値に対応して、2入力のうちの一方を選択し、後段のレジスタ154−1乃至154−8に出力する。例えば、レジスタ153−1は、選択情報SEL000が0であるとき、レジスタ152−1の出力を選択し、選択情報SEL000が1であるとき、レジスタ152−2の出力を選択し、出力するようになされている。
【0120】
最終列のレジスタ158−1乃至158−8の出力は、8入力1出力のセレクタ159に入力されている。
【0121】
最小値比較回路(CMP)160には、端子162−1乃至162−8を介して、図6のステートメトリック記憶装置143−1乃至143−8より出力されたステートメトリックSM000乃至SM111が入力されている。最小値比較回路160(CMP)は、8つのステートメトリックの大きさを比較し、最小のものを選択する。例えば、ステートメトリックSM000が最小であったとすると、データ000を出力し、ステートメトリックSM001が最小であったとすると、データ001を出力し、ステートメトリックSM010が最小であったとすると、データ010を出力し、ステートメトリックSM111が最小であっとすると、データ111を出力する。セレクタ159は、最小値比較回路160からの入力が000であるとき、レジスタ158−1の出力を選択し、001であるとき、レジスタ158−2の出力を選択し、010であるとき、レジスタ158−3の出力を選択し、111であるとき、レジスタ158−8の出力を選択し、端子163から復号結果として出力するようになされている。なお、最小値比較回路160の出力が011乃至110の場合も同様である。また、入力端子161−1乃至161−8の固定値は、それぞれの状態に対応する復号情報を意味している。
【0122】
このようなパスメモリ144の結線は、図3の状態遷移図に基づいている。すなわち、パスメモリ144の構成のうち、最上行は状態000に、第2行目は状態001に、第3行目は状態010に、最下行は状態111に、それぞれ対応する。また、第1列目は復号情報の取り込みを行う。図3によれば、状態000に到達するパスは、状態000と状態001からの2本存在する。それぞれのパスに対応する入力ビットすなわち復号情報は、いずれの場合も0である。そこで、状態000(最上行)における第1列では、選択情報SEL000によってそれに対応する復号情報0が選択されるように、セレクタ151−1の入力端子が配線されている。
【0123】
第1列目の、状態001、状態010、・・・、状態111に対しても同様にして結線されている。
【0124】
第2列目以降においては、復号系列の選択、伝搬および記憶が行われる。図3によれば、状態000に到達するパスは、状態000、状態001からの2本存在する。そこで、状態000における第2列では、選択情報SEL000によって、それに対応する状態からのデータが選択されるように、セレクタ153−1の入力端子が配線されている。
【0125】
第2列目の状態001、状態010、・・・、状態111においても同様にして結線されている。
【0126】
パスメモリ144の最終列では、記憶された8つの復号データから、最も尤度の大きいパスに対応するデータが最終的な復号データとして出力される。「最も尤度の大きいパス」とは、8つのステートメトリックSM000乃至SM111のうち、最小の値を持つものに対応するパスであり、セレクタ159で、その時点におけるステートメトリックの最小値に対応するパス、すなわち、最も尤度の大きいパスが選択されることになる。
【0127】
次に、その動作について説明する。
【0128】
アンテナ31で受けた受信信号は、復調器32で復調されて、シンボルのI成分とQ成分のデータが得られる。このI成分とQ成分のデータは、シンボル逆拡散回路33で、図1のシンボル拡散回路7と逆の操作(並べ換えられたシンボルの順番を元の順番に戻す処理)が行なわれ、逆拡散されたI’信号とQ’信号が得られる。
【0129】
このシンボル逆拡散の操作は、シンボル拡散回路7と同じ値の数N,Gを用いて、逆拡散前のシンボルを要素とするベクトル
(S1,S2,・・・,Sn,・・・,SN−1)を、
逆拡散後のシンボルを要素とするベクトル
(S’1,S’2,・・・,S’k,・・・,S’N−1)へ置換する処理である。このとき、Sn=S’k(n=G^k mod N)である。
【0130】
シンボル逆拡散回路33から供給されたI’信号とQ’信号は、それぞれビット逆拡散回路101−1乃至101−4に供給される。
【0131】
第1のビットのビット逆拡散回路101−1では、シンボルとしての座標(I’とQ’の組み合わせ)を保持したまま、図1の第1のビットのビット拡散回路91−1と逆の操作が行なわれる。すなわち、B’i(I’,Q’)を1つの組として、図1のビット拡散回路91−1に対応する、M組のB’iのデータを要素とするベクトル
(B’0,B’1,・・・,B’n,・・・,B’M−1)が、
Bi(I,Q)を1つの組として、M組のBiを要素とするベクトル
(B0,B1,・・・,Bk,・・・,BM−1)へ置換される。
【0132】
このとき、B’n=Bk(n=k+s mod M)であり、sはビット拡散回路91−1で用いられたものと同一の値とされる。
【0133】
同様に、他のビット逆拡散回路101−2乃至101−4では、それぞれ、第2乃至第4のビットに関するビット逆拡散処理が、シンボルの座標を保持したまま行われる。このとき、ビット逆拡散回路101−2乃至101−4のビット逆拡散で用いる数値sは、それぞれ、ビット拡散回路91−2乃至91−4で用いる数値sと同じ値を用いる。
【0134】
こうしてビット逆拡散回路101−1乃至101−4より出力されたビット逆拡散されたデータ系列(I’u,Q’u),(I’v,Q’v),(I’x,Q’x),(I’y,Q’y)は、メトリック計算回路102−1乃至102−4にそれぞれ供給される。
【0135】
次に、メトリック計算回路102−1乃至102−4におけるメトリック計算について説明する。ここにおけるメトリックとは、次式によって規定される、所定の受信信号を受信したときに、その受信信号を構成するビットに対する条件付き事後確率を意味する。
P(bi=0|R)=P(bi=0∩R)/P(R) (3)
【0136】
ここで、P(bi=0|R)は、受信信号R(Ir,Qr)(Ir=I’u,I’v,I’x,またはI’y:Qr=Q’u,Q’v,Q’x,またはQ’y)を受信したとき、送信シンボルのiビット目が0である条件付き事後確率を、P(R)は、受信信号R(Ir,Qr)を受信する確率を、P(bi=0∩R)は、iビット目が0であるシンボルが送信され、受信信号R(Ir,Qr)が受信される確率を、それぞれ表している。
【0137】
同様に、次式(4)によって、受信信号R(Ir,Qr)を受信したとき、送信シンボルのiビット目が1である条件付き事後確率を求めることができる。
P(bi=1|R)=P(bi=1∩R)/P(R) (4)
【0138】
ここで、P(bi=1|R)は、受信信号R(Ir,Qr)を受信したとき、送信シンボルのiビット目が1である条件付き事後確率を、P(R)は、受信信号R(Ir,Qr)を受信する確率を、P(bi=1∩R)は、iビット目が1であるシンボルが送信され、受信信号R(Ir,Qr)が受信される確率を、それぞれ表している。
【0139】
また、次式(5)によっても、受信信号R(Ir,Qr)を受信したとき、送信シンボルのiビット目が1である条件付き事後確率を求めることができる。
P(bi=1|R)=1−P(bi=0|R) (5)
【0140】
メトリック計算回路102−1乃至102−4では、入力のI成分IrとQ成分Qrから、16QAMを構成する第1乃至第4のビットに対するメトリックをそれぞれ計算し、
第1のビットに対するメトリックP(b1=0|R)をu、
第2のビットに対するメトリックP(b2=0|R)をv、
第3のビットに対するメトリックP(b3=0|R)をx、
第4のビットに対するメトリックP(b4=0|R)をy
として出力する。
【0141】
各々のメトリックの計算は、前述の式(3)に従って行われる。すなわち、

Figure 0003684562
【0142】
ここで、P(Sj∩R)は、シンボルSjが送信され、受信信号Rが受信される確率を表し、ΣP(Sj∩R)は、i番目のビットが0であるすべてのシンボルSjについての確率P(Sj∩R)の和を表している。
【0143】
一方、P(Sk∩R)は、シンボルSkが送信され、受信信号Rが受信される確率を表し、ΣP(Sk∩R)は、16QAMで定義されるすべてのシンボルSkについての確率P(Sk∩R)の和を表している。
【0144】
図4の、第1のビットに対するメトリック(P(b1=0|R))のメトリック計算回路102−1において、確率計算回路111−1は、P(S0000∩R)、すなわち、16QAMの0000に対応するシンボルS0000が送信され、受信信号Rを受信する確率を計算する。
【0145】
確率計算回路111−2は、P(S0001∩R)、すなわち、16QAMの0001に対応するシンボルS0001が送信され、受信信号Rを受信する確率を計算する。
【0146】
確率計算回路111−3は、P(S0010∩R)、すなわち、16QAMの0010に対応するシンボルS0010が送信され、受信信号Rを受信する確率を計算する。
【0147】
以下、同様にして、16QAMの残りのシンボルに対しても、それぞれ確率を計算し、全部で16個の確率の計算結果を得る。
【0148】
加算回路112は、式(8)の分子を計算する回路で、第1のビットが0のシンボル、すなわち、
S0000、S0001、S0010、S0011、
S0100、S0101、S0110、S0111、
に対する確率の和を求める。
【0149】
加算回路113は、式(8)の分母を計算するブロックで、16QAMすべてのシンボル、すなわち、
S0000、S0001、S0010、S0011、
S0100、S0101、S0110、S0111、
S1000、S1001、S1010、S1011、
S1100、S1101、S1110、S1111、
に対する確率の和を求める。
【0150】
割算回路114は、加算回路112の出力を加算回路113の出力で割り算する計算器であり、式(8)を計算する。
【0151】
第2のビットに対するメトリックの計算も同様に行うことができる。すなわち、第2のビットに対するメトリックは、メトリック計算回路102−2において計算される。そこでは、式(8)の分子を計算する加算回路112に対応するメトリック計算回路102−2の加算回路(図示せず)への入力として、各々のシンボルに対する確率の計算結果の中から、第2のビットが0であるすべてのシンボル、すなわち、
S0000、S0001、S0010、S0011、
S1000、S1001、S1010、S1011、
に対する確率の計算結果を選択し、加算を行う。式(8)の分母を計算する加算回路113に対応するメトリック計算回路102−2の加算回路(図示せず)への入力として、前述の第1のビットに対する場合と同様に、すべてのシンボル、すなわち、
S0000、S0001、S0010、S0011、
S0100、S0101、S0110、S0111、
S1000、S1001、S1010、S1011、
S1100、S1101、S1110、S1111、
に対する確率の計算結果を選択し、加算を行う。
【0152】
第3のビットと第4のビットに関しても同様の演算が行われる。
【0153】
各々のメトリック計算回路102−1乃至102−4の演算結果u,v,x,yは、ビタビ復号器103に供給される。
【0154】
図6に示す乗算回路141−1では、メトリックu,v,x,y(第1乃至第4ビット目が0である確率)の積を計算し、ブランチメトリックBM0000として出力する。このブランチメトリックBM0000は、畳み込み符号化器2の符号出力0000に対応している。
【0155】
同様にして、乗算回路141−2は、メトリックu,v,x(第1乃至第3ビット目が0である確率)と、メトリックy’(第4ビット目が1である確率)との積を計算し、ブランチメトリックBM0001として出力する。このブランチメトリックBM0001は、畳み込み符号化器2の符号出力0001に対応している。
【0156】
乗算回路141−3は、メトリックu,v,y(第1ビット目、第2ビット目、第4ビット目が0である確率)と、メトリックx’(第3ビット目が1である確率)の積を計算し、ブランチメトリックBM0010として出力する。このブランチメトリックBM0010は、畳み込み符号化器2の符号出力0010に対応している。同様にして、乗算回路141−8は、メトリックu’,v’,x’,y’(第1ビット目乃至第4ビット目が1である確率)の積を計算し、ブランチメトリックBM1111として出力する。このブランチメトリックBM1111は、畳み込み符号化器2の符号化出力1111に対応している。
【0157】
ACS回路142−1は、畳み込み符号化器2の状態遷移(図3)に従って、次の2つの式の計算を行う。
SM000×BM0000 (9)
SM001×BM1111 (10)
【0158】
ここでSM000は、1単位時間前のステートメトリック記憶装置143−1の値、SM001は、1単位時間前のステートメトリック記憶装置143−2の値、BM0000は、乗算回路141−1の演算結果、BM1111は、乗算回路141−8の演算結果をそれぞれ表している。
【0159】
そして、ACS回路142−1は、尤度の大きい方、すなわち、上記(9)式と(10)式のうち、計算結果の大きい方を選択し、その選択情報SEL000を後段のパスメモリ144に出力するとともに、式(9)と式(10)を計算して得られた結果のうち大きい方を、後段のステートメトリック記憶装置143−1に供給し、記憶させる。すなわち式(9)の計算結果の方が大きければ、SEL000=0とし、式(10)の計算結果の方が大きければ、SEL000=1とする。また、前者の場合、SM000×BM0000が、後者の場合、SM001×BM1111が、それぞれステートメトリック記憶装置143−1に、新たなステートメトリックSM000として記憶される。
【0160】
この計算を図3にそって説明する。状態000に到達するパスは2本あり、1本目は状態000で0が入力され、0000を出力するパスで、比較される計算式は式(9)のようになり、2本目は状態001で0が入力され、1111を出力するパスで、比較される計算式は式(10)のようになる。計算結果のうち大きい方が新たなステートメトリックSM000としてステートメトリック記憶装置143−1に供給される。
【0161】
同様の動作が、ACS回路142−2乃至142−8においても行われる。なお、ステートメトリック記憶装置143−1乃至143−8は、システムが動作する初期段階で0にリセットされる。この制御は図には示していない制御装置から端子61を介して行われる。
【0162】
パスメモリ144では、図3の状態遷移図に従って、ACS回路142−1乃至142−8からの選択情報SEL000乃至SEL111を用いて、入力データすなわち復号データの選択、記憶、伝搬を行う。
【0163】
次に、図7を参照して、パスメモリ144の動作を説明する。
【0164】
ACS回路142−1乃至142−8より出力された選択情報SEL000乃至SEL111は、端子150−1乃至150−8に入力され、各列のセレクタに制御信号として供給される。
【0165】
第1列目のセレクタ151−1乃至151−4には、2つの入力として0が入力されており、また、セレクタ151−5乃至151−8には、2つの入力として1が入力されている。従って、セレクタ151−1乃至151−4からは、選択情報の状態に拘わらず、0が出力され、また、セレクタ151−5乃至151−8からは、1が出力される。このような構成は、図3に示すように、状態000乃至状態011に至るパスでは、全て0が入力され、また、状態100乃至状態111に至るパスでは全て1が入力されていることに対応している。
【0166】
セレクタ151−1乃至151−8より出力されたデータは、後段のレジスタ152−1乃至152−8に供給され、記憶された後、出力される。
【0167】
レジスタ152−1乃至152−8から出力されたデータは、第2列目のセレクタ153−1乃至153−8に供給される。すなわち、セレクタ153−1には、前列のレジスタ152−1の出力とレジスタ152−2の出力が供給され、セレクタ153−2には、レジスタ152−3の出力とレジスタ152−4の出力が入力され、セレクタ153−3には、レジスタ152−5の出力とレジスタ152−6の出力が入力され、セレクタ153−8には、レジスタ152−7の出力とレジスタ152−8の出力が入力されている。セレクタ153−4乃至153−7は、前述の通りである。
【0168】
各セレクタ153−1乃至153−8は、選択情報SEL000乃至SEL111の状態に応じて、2入力のうちの一方を選択し、後段のレジスタ154−1乃至154−8に出力する。例えば、選択情報SEL000が0である場合には、セレクタ153−1は、レジスタ152−1の出力を選択し、また、選択情報SEL000が1である場合には、レジスタ152−2の出力を選択し、出力する。
【0169】
第3列目および最終列のレジスタにおいても同様の処理が施され、選択情報SEL000乃至SEL111の状態に応じて、前段からの2つの入力のうちの何れかが選択され、後段のレジスタに出力される。
【0170】
最終列のレジスタ158−1乃至158−8から出力されたデータは、セレクタ159に入力される。セレクタ159は、最小値比較回路160からの出力に応じてレジスタ158−1乃至158−8から出力されるデータの何れかを選択し、出力する。すなわち、最小値比較回路160は、図6に示すステートメトリック記憶回路143−1乃至143−8から出力されるステートメトリックSM000乃至SM111のうち、最小のステートメトリックを選択し、対応するデータを出力する。たとえば、ステートメトリックSM000が最小であった場合は、データ000を出力する。セレクタ159は、最小値比較回路160から出力されるデータに応じてレジスタ158−1乃至158−8の何れかの出力を選択して出力する。例えば、最小値比較回路160からの出力データが000であるとき、セレクタ159は、レジスタ158−1の出力を選択して出力する。出力データが001乃至111の場合は、それぞれ、レジスタ158−2乃至158−8が選択されることになる。
【0171】
換言すると、パスメモリ144では、記憶された8つの復号データから、最も尤度の大きいパスに対応するデータが最終的な復号データとして出力される。「最も尤度の大きいパス」とは、8つのステートメトリックSM000乃至SM111のうち、最小の値を持つものに対応するパスであり、セレクタ159で、その時点におけるステートメトリックの最小値に対応するパス、すなわち、最も尤度の大きいパスが選択される。
【0172】
なお、図5において、確率計算回路111−1乃至111−16における計算方法として、伝送路によって様々な計算法が考えられるが、ガウス伝送路を仮定した場合には、例えば、確率計算回路111−1において、以下のように確率を計算することができる。
Figure 0003684562
【0173】
ここで、σは伝送路の雑音電力の1/2の平方根を表す。すなわち、2σ2が伝送路の雑音電力を表す。||S0000−R||は、シンボルS0000とRとのユークリッド距離である。
【0174】
確率計算回路111−2乃至111−16においても、同様にして、確率を計算することができる。
【0175】
図8は、データ受信装置の第2の実施例を表している。この実施例においては、図4における場合と比較して、ビット逆拡散回路とメトリック計算回路の順序が逆になっている。その他の構成は図4の場合と同様である。
【0176】
シンボル逆拡散回路33より出力された受信信号のI’およびQ’成分は、メトリック計算回路120に入力され、メトリックの計算が実行された後、メトリックデータu’,v’,x’,y’としてビット逆拡散回路95−1乃至95−8にそれぞれ供給される。ビット逆拡散回路95−1乃至95−8は、図1に示すビット拡散回路91−1乃至91−8における場合と逆の操作を実行し、ビットの逆拡散を行う。
【0177】
その他の構成は、図4における場合と同様である。
【0178】
次に、その動作について説明する。この実施例においては、シンボル逆拡散回路33より出力された受信信号のI’とQ’成分は、メトリック計算回路120に入力され、それぞれ第1乃至第4のビットに対応するメトリックが計算されるようになされている。
【0179】
すなわち、図8のメトリック計算回路120は、例えば図9に示すように構成される。この実施例においては、確率計算回路111−1乃至111−16に、シンボル逆拡散回路33より出力されたI’とQ’成分が入力されている。加算回路112−1乃至112−8は、上記した式(8)の分子を計算する回路であり、加算回路112−1は、第1のビットの0のシンボルに対する確率の和を計算し、加算回路112−2乃至112−8は、それぞれ第2乃至第3のビットの0のシンボルの確率の和を計算する。加算回路113は、上記した式の分母を計算する回路であり、16QAMすべてのシンボルに対する確率の和を計算する。割算回路114−1乃至114−8は、それぞれ加算回路112−1乃至112−8の出力を加算回路113の出力で割り算し、それぞれ第1のビット乃至第4のビットに対するメトリックの計算を行い、それぞれ、出力信号u’,v’,x’,y’として出力する。
【0180】
メトリック計算回路120より出力されたデータ(メトリック)u’,v’,x’,y’は、ビット逆拡散回路95−1乃至95−8にそれぞれ供給される。ビット逆拡散回路95−1乃至95−8は、メトリック計算回路120から出力されたメトリックデータu’,v’,x’,y’に対して、図1のビット拡散回路91−1乃至91−8における場合と逆の操作によりビット逆拡散を実行し、データu,v,x,yを出力する。
【0181】
図8の実施例のその他の動作は、図4における場合と同様である。
【0182】
図10は、データ受信装置の第3の実施例を表している。この実施例においては、復調回路32から出力された受信信号のI成分とQ成分は、メトリック計算回路120に供給され、メトリックの計算が実行されて得られたメトリックデータu’,v’,x’,y’がシンボル逆拡散回路140に対して出力される。シンボル逆拡散回路140は、図1のシンボル拡散回路7におけるシンボル拡散処理と逆の処理、すなわち、シンボル拡散回路7において入れ替えたシンボルの順番を元の順番に戻す処理を行い、出力データu’’,v’’,x’’,y’’を出力する。
【0183】
シンボル逆拡散器140が出力したデータu’’,v’’,x’’,y’’は、ビット逆拡散回路95−1乃至95−8に供給され、図1のビット拡散回路91−1乃至91−8における場合と逆の処理が実行され、得られたデータu,v,x,yが出力される。その他の構成は、図8における場合と同様であるので、その説明は省略する。
【0184】
次に、その動作について説明する。
【0185】
復調器32から出力された受信信号のI成分とQ成分は、メトリック計算回路120に供給される。メトリック計算回路120では、入力されたI成分とQ成分から、16QAMを構成する第1乃至第4のビットに対するメトリックをそれぞれ計算し、
第1のビットに対するメトリックをu’、
第2のビットに対するメトリックをv’、
第3のビットに対するメトリックをx’、
第4のビットに対するメトリックをy’
として出力する。
【0186】
このメトリック計算回路120は、図8(図9)におけるメトリック計算回路120と同様の構成とされている。
【0187】
16QAMを構成する第1乃至第4のビットに対するメトリックの計算結果u’,v’,x’,y’は、シンボル逆拡散回路140に入力される。
【0188】
シンボル逆拡散回路140では、図1に示すシンボル拡散回路7における場合と逆の操作が実行され、シンボルの逆拡散が行われる。即ち、逆拡散は、Si(u’,v’,x’,y’)を1つの組として、図1に示すシンボル拡散回路7に対応する、(N−1)組のSiデータを要素とするベクトル
(S1,S2,・・・,Sn,・・・,SN−1)から、
S’i(u’’,v’’,x’’,y’’)を1つの組として、(N−1)組のS’iを要素とする逆拡散後のベクトル
(S’1,S’2,・・・,S’k,・・・,S’N−1)への置換となる。
【0189】
なお、このとき、Sn=S’k(n=G^k mod N)である。
【0190】
そして、得られたデータu’’,v’’,x’’,y’’は、ビット逆拡散回路95−1乃至95−8にそれぞれ供給される。
【0191】
ビット逆拡散回路95−1乃至95−8は、図1のビット拡散回路91−1乃至91−8の場合と逆の操作により、ビットの逆拡散を行い、得られたデータu,v,x,yをビタビ復号器103に対して出力する。
【0192】
その後の処理は、図4における場合と同様である。
【0193】
以上のように、いずれの実施例においても、データのビット毎にビットに対するメトリックを計算し、データのビットに対して予め定められている規則に従って、ビット挿入処理を行うようにしたので、誤り訂正符号として畳み込み符号が用いられ、符号系列に対してビット拡散が行われ、かつ、16QAM方式でデータ変調して伝送されたデータを軟判定処理することができ、その結果、受信したデータを座標上最も近いシンボルとして硬判定処理する場合に較べて、正確に復号処理を行うことができる。
【0194】
なお、以上の実施例では、ビタビ復号器103として、図6に示すように乗算回路141−1乃至141−8を備える構成を用いたが、これらの乗算回路141−1乃至141−8を、例えば、入力データのlogを演算し、得られた値に(−1)を乗算するような構成とすることも可能である。
【0195】
上記実施例においては、16QAM方式でデータを変調し、復調するようにしたが、このほか、64QAM、256QAMなどの、I成分とQ成分が、それぞれ2以上のビットに対応する多値多位相変調方式を採用する場合においても、本発明は適用することが可能である。
【0196】
【発明の効果】
第1の本願発明によれば、多値多位相方式でデジタル変調されて伝送されたデータを確実に復号することができる。
【0197】
第2の本願発明によれば、データ受信装置の構成を簡単なものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】データ送信装置の構成例を示すブロック図である。
【図2】図1に示す畳み込み符号化器2の詳細な構成の一例を示すブロック図である。
【図3】図2に示す畳み込み符号化器2の状態の変遷を示す図である。
【図4】本発明のデータ受信装置の第1の実施例の構成を示すブロック図である。
【図5】図4に示すメトリック計算回路の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図6】図4に示すビタビ復号器の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図7】図6に示すパスメモリ144の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図8】本発明のデータ受信装置の第2の実施例の構成を示すブロック図である。
【図9】図8に示すメトリック計算回路の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図10】本発明のデータ受信装置の第3の実施例の構成を示すブロック図である。
【図11】従来のデータ送信装置の構成例を示すブロック図である。
【図12】図11の畳み込み符号化器の構成例を示すブロック図である。
【図13】図12の畳み込み符号化器の状態遷移を説明する図である。
【図14】QPSKの信号点配置を説明する図である。
【図15】従来のデータ受信装置の構成例を示すブロック図である。
【図16】図15のビタビ復号器の構成例を示すブロック図である。
【図17】図16のブランチメトリック演算回路の構成例を示すブロック図である。
【図18】図16のパスメモリの構成例を示すブロック図である。
【図19】16QAMを用いた場合のデータ送信装置の構成例を示すブロック図である。
【図20】16QAMの信号点配置を説明する図である。
【図21】図19の装置で送信したデータを受信するデータ受信装置の構成例を示す図である。
【図22】図21の実施例の動作を説明する図である。
【符号の説明】
32 復調器, 33 シンボル逆拡散回路, 38 再生情報, 101−1乃至101−4 ビット逆拡散回路, 102−1乃至102−4 メトリック計算回路, 103 ビタビ復号器, 111−1乃至111−16 確率計算回路, 112,113 加算回路, 114 割算回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a data receiving apparatus and method, and in particular, a punctured code is used as an error correction code, bit spreading is performed on a code sequence, and digital modulation is performed using a multi-value multiphase system. The present invention relates to a data receiving apparatus and method capable of receiving and decoding received data.
[0002]
[Prior art]
In the United States, digital broadcasting has already started. In Europe, a standardization organization Digital Video Broadcasting (DVB) has been formed to introduce digital television broadcasting, and the standard system is being compiled. This digital broadcasting is introduced, for example, in Nikkei Electronics 1996.1.15 (no. 653) pages 139 to 151 as “Digital broadcasting, Europe will be put into practical use after the United States”.
[0003]
When performing digital broadcasting, it is desirable to reduce the power consumption as much as possible. In such a communication channel with severe power limitation, generally, an error correction code is used to obtain a coding gain to reduce power. In such a system, error correction coding is generally performed on the transmission side, and error correction decoding is performed on the reception side. In particular, a convolutional code is advantageous in a communication channel with a small signal power to noise power ratio (C / N ratio), and this code can easily perform soft decision decoding by using the Viterbi decoding method. Gain can be obtained.
[0004]
Further, there is known a punctured code that can easily realize a plurality of coding rates using the same decoder by thinning out a code output sequence of a convolutional encoder according to a certain rule. Further, by spreading the code output sequence of the punctured encoder for each bit according to a certain rule, it is possible to improve resistance to noise superimposed on the transmission path.
[0005]
FIG. 11 shows a configuration example of a transmission apparatus proposed in the standard DVB-T for DVB terrestrial television broadcasting. In this apparatus, a punctured convolutional code, bit spreading, and a QPSK modulation method are used.
[0006]
In other words, in the example of FIG. 11, the 1-bit serial data output from the information source 1 is input to the convolutional encoder 2 to generate punctured code mother code sequences X and Y. In this example, the coding rate is ½. X and Y each represent a 1-bit code sequence.
[0007]
The code sequences X and Y are input to the bit erasure circuit 3 so that bit erasure processing is performed according to a predetermined rule. The serialized punctured code sequence output from the bit erasure circuit 3 is input to the serial / parallel converter 4 so as to be converted from one series of data to two series of data.
[0008]
The two series of data x and y output from the serial / parallel converter 4 are input to the bit spreading circuits 5-1 and 5-2, respectively, so that bit spreading processing is performed in which the order of bits is spread (interlaced). Has been made. Bit spread data x 'and y' output from the bit spreading circuits 5-1 and 5-2 are input to the signal point assignment circuit 6 and assigned to symbols on the transmission path. The signal point assignment circuit 6 outputs coordinate data I ′ and Q ′ of signal points represented by an in-phase component (I component) and a quadrature component (Q component) that are orthogonal to each other.
[0009]
The symbol spreading circuit 7 executes symbol spreading processing for spreading the order of symbols defined by the coordinate data I ′ and Q ′ output from the signal point assigning circuit 6, and obtains the I and Q components of the spread symbols. Output. The modulator 8 is configured to digitally modulate the I component and the Q component by, for example, an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) method, and output the radio wave via the antenna 9.
[0010]
FIG. 12 illustrates a configuration example of the convolutional encoder 2. However, this configuration example is not defined by DVB-T, and shows a principle configuration for explaining the convolution process. In this example, 1-bit serial data output from the information source 1 is input from the terminal 21, and sequentially delayed by one clock by the delay circuits 22 and 23, and then output to the adder circuits 24 and 25. ing. The adder circuit 24 is also supplied with the output of the terminal 21 and the output of the delay circuit 22. The adder circuit 24 adds these data (exclusive OR operation) and then outputs the data X from the terminal 26. It is designed to output. The adder circuit 25 adds the output of the terminal 21 and the output of the delay circuit 23 (exclusive OR operation) and outputs the result as data Y from the terminal 27.
[0011]
That is, in this embodiment, for a 1-bit input, a 2-bit mother code determined from the internal state of the delay circuits 22 and 23 is output. In this example, the constraint length is 3, the internal delay element is 2, the number of states is 4, and the coding rate is 1/2.
[0012]
FIG. 13 shows a state transition diagram of the convolutional encoder 2. The state transition of the convolutional encoder 2 is as follows.
[0013]
That is, for example, when 0 is input from the terminal 21 in the state 00 (the output of the delay element 22 and the output of the delay element 23 are both 0), (XY) = (00) is output from the terminals 26 and 27. Is output and transitions to state 00. When 1 is input from state 00, (XY) = (11) is output and the state transitions to 10. When 0 is input from state 01, (XY) = (11) is output and the state transitions to state 00. When 1 is input from the state 01, (XY) = (00) is output, and the state transitions to the state 10.
[0014]
Also in other states, as shown in FIG. 13, the illustrated output is output with respect to the input of 0 or 1, and the state transits to the illustrated state.
[0015]
The bit erasing circuit 3 can change the coding rate as a result by erasing data at an appropriate position from the mother code sequence (XY) according to a certain rule. Below, for example,
X: 10
Y: 11
A case where bits are erased according to the erase map as described above will be described.
[0016]
The bit corresponding to 1 in the erasure map is transmitted, and the bit corresponding to 0 is not transmitted (erased). According to the erasure map, the outputs X (= X1) and Y (= Y1) of the convolutional encoder 2 at a certain time are transmitted in the order of X1Y1, and at the next time, the output X of the convolutional encoder 2 is transmitted. (= X2) is erased and not transmitted, and only Y (= Y2) is transmitted. That is, the bits transmitted at these two times are X1Y1Y2. With this operation, the number of bits input to the convolutional encoder 2 is 2 bits, and the number of bits output from the bit erasure circuit 3 is 3 bits, so that the coding rate R is 2/3. This operation is repeated every two unit times.
[0017]
In the serial-parallel converter 4, the input one series of data X1, Y1, Y2,... Is converted into two series of data (x, y).
[0018]
The bit spreading circuits 5-1 and 5-2 spread the bits by changing the order of the input data series x and y according to a predetermined rule. At this time, generally, the spreading methods of the bit spreaders 5-1 and 5-2 are different.
[0019]
An example of bit diffusion is shown below. An M-bit input data is defined as one block, and an appropriate numerical value s is determined. Bit spread is a vector consisting of an M-bit input sequence
From (B0, B1, ..., Bk, ..., BM-1),
Vector consisting of M-bit output sequence after spreading
Meaning substitution to (B′0, B′1,..., B′n,..., B′M−1). At this time, B′n = Bk (n = k + s mod M).
[0020]
By using different s in the bit spreading circuits 5-1 and 5-2, different bit spreading circuits can be configured with the same algorithm.
[0021]
The signal point assignment circuit 6 assigns the input data (x ′, y ′) to symbols on the transmission path. The assignment is performed according to the QPSK method, for example, as shown in FIG. That is,
When (x ′, y ′) = (0, 0), (I ′, Q ′) = (1 / √2, 1 / √2),
When (x ′, y ′) = (0, 1), (I ′, Q ′) = (1 / √2, −1 / √2),
When (x ′, y ′) = (1, 0), (I ′, Q ′) = (− 1 / √2, 1 / √2),
When (x ′, y ′) = (1, 1), (I ′, Q ′) = (− 1 / √2, −1 / √2)
Allocation is performed as follows.
[0022]
The symbol spreading circuit 7 performs symbol spreading by replacing the order of the symbols S ′ represented by (I ′, Q ′) according to a predetermined rule to obtain the symbols S (I, Q). As a result, burst errors received on the transmission line can be diffused.
[0023]
When a specific example (different from DVB-T) is shown, when N−1 symbols are used as a unit block of spreading and a number G that is less than N and relatively prime to N is determined, spreading is performed before spreading. Vector whose elements are symbols
From (S'1, S'2, ..., S'k, ..., S'N-1)
A vector whose elements are the symbols after spreading
It is executed as a replacement to (S1, S2,..., Sn,..., SN-1). At this time, Sn = S′k (n = G ^ k mod N).
[0024]
In the modulator 8, the carrier wave is modulated according to the I component and Q component of the input symbol S and transmitted via the antenna 9.
[0025]
FIG. 15 illustrates a configuration example of a receiving device that receives data transmitted from the transmitting device in FIG. 11. The demodulator 32 demodulates the radio wave received via the antenna 31 and outputs an I component signal and a Q component signal. The symbol despreading circuit 33 performs a process reverse to the symbol spreading process in the symbol spreading circuit 7 of FIG. 11, that is, a process of returning the order of the symbols replaced in the symbol spreading circuit 7 to the original order, and the I signal component I ′ And Q signal component Q ′ is output.
[0026]
The bit despreading circuits 34-1 and 34-2 are the bits changed in the bit spreading circuits 5-1 and 5-2 in FIG. 11 with respect to the I ′ signal and the Q ′ signal output from the symbol despreading circuit 33. The process of returning the order to the original order is executed.
[0027]
The data x corresponding to the I ′ signal component output from the bit despreading circuits 34-1 and 34-2 and the data y corresponding to the Q ′ signal component are input to the parallel-serial converter 35, and two series of data (X, y) is converted into one series of data and supplied to the bit insertion circuit 36.
[0028]
In the bit insertion circuit 36, a bit insertion process is performed opposite to the bit erase process in the bit erase circuit 3 of FIG. The bit insertion circuit 36 inputs the bit I data component data x and the Q signal component data y to the Viterbi decoder 37, which is Viterbi decoded and output as reproduction information 38. .
[0029]
Next, the operation will be described.
[0030]
The received signal received by the antenna 31 is demodulated by the demodulator 32 to obtain I component and Q component data of each symbol. The data of the I component and the Q component are input to the symbol despreading circuit 33, where the reverse operation to that in the symbol spreading circuit 7 is performed, and despread data I 'and Q' are obtained.
[0031]
That is, when the despreading operation is expressed using the same values N and G as those used in the symbol spreading circuit 7, a vector whose elements are symbols before despreading
(S1, S2,..., Sn,..., SN-1)
A vector whose elements are symbols after despreading
(S′1, S′2,..., S′k,..., S′N−1). At this time, Sn = S′k (n = G ^ k mod N).
[0032]
The I component data I 'and Q component data Q' supplied from the symbol despreading circuit 33 are supplied to the bit despreading circuits 34-1 and 34-2, respectively.
[0033]
The bit despreading circuits 34-1 and 34-2 correspond to the bit spreading circuits 5-1 and 5-2, respectively, and perform operations reverse to those of the bit spreading circuits 5-1 and 5-2, respectively.
[0034]
That is, M input data is set as one block, an appropriate numerical value s is determined, and a vector composed of M input sequences
(B'0, B'1, ..., B'n, ..., B'M-1)
Vector consisting of M output sequences after despreading
(B0, B1,..., Bk,..., BM-1) are obtained. At this time, B′n = Bk (n = k + s mod M).
[0035]
Here, the numerical value s used in the bit despreading of the bit despreading circuits 34-1 and 34-2 is the same value as the numerical value s used in the bit spreading circuits 5-1 and 5-2, respectively.
[0036]
The data sequence (x, y) that has been bit-despread in this way is supplied to the parallel-to-serial converter 35 of the next stage, where the reverse operation of the serial-to-parallel converter 4 is performed, and two series of data (x, y). To one series of data.
[0037]
In the bit insertion circuit 36, an operation reverse to that of the bit erasure circuit 3 is performed. That is, the erase map in the previous example
X: 10
Y: 11
In response to the processing of the bit erasing circuit 3 using
X1, Y1, Y2 (in this case, x1, y1, y2)
For the data input in this order, arbitrary dummy data (here, 0) is inserted at a position corresponding to the erased data X2 (x2),
As X data, X1 (x1), 0 is
As Y data, Y1 (y1), Y2 (y2) are
Output in this order. Further, an insertion flag indicating the position where the dummy data is inserted is supplied to the Viterbi decoder 37.
[0038]
The Viterbi decoder 37 performs Viterbi decoding according to the state transition of the convolutional encoder 2 (FIG. 13). FIG. 16 shows an example of the Viterbi decoder 37. Data X and Y output from the bit insertion circuit 36 are input to the input terminals 62-1 and 62-2, respectively. These data X and Y are input to the branch metric calculation circuits 63-1 to 63-4. In the branch metric calculation circuit 63-1, the distance between the input data (X, Y) and the coordinate point (1 / √2, 1 / √2) shown in FIG. 14 is calculated as a branch metric. Similarly, in the branch metric calculation circuits 63-2 to 63-4, input data (X, Y) and coordinate points (1 / √2, −1 / √2), (−1 / √2, 1 / √). 2) or (−1 / √2, −1 / √2) is calculated.
[0039]
The outputs (branch metrics) BM00 of the branch metric calculation circuits 63-1 and 63-4 are input to an ACS (Add Compare Select) circuit 64-1. Similarly, the output (branch metric) BM01 of the branch metric calculation circuit 63-2 and the output (branch metric) BM10 of the branch metric calculation circuit 63-3 are input to the ACS circuit 64-2, and the branch metric calculation circuit 63-1. Output (branch metric) BM00 and the output (branch metric) BM11 of the branch metric calculation circuit 63-4 are input to the ACS circuit 64-3, and the output (branch metric) BM01 and branch metric of the branch metric calculation circuit 63-2 The output (branch metric) BM10 of the arithmetic circuit 63-3 is input to the ACS circuit 64-4.
[0040]
The ACS circuit 64-1 is also supplied with the output (state metric) SM00 of the state metric storage device 66-1 and the output (state metric) SM01 of the state metric storage device 66-2. The output (state metric) SM10 of the state metric storage device 66-3 and the output (state metric) SM11 of the state metric storage device 66-4 are input. Similarly, the output (state metric) SM00 of the state metric storage device 66-1 and the output (state metric) SM01 of the state metric storage device 66-2 are input to the ACS circuit 64-3, and the ACS circuit 64- 4, the output (state metric) SM10 of the state metric storage device 66-3 and the output (state metric) SM11 of the state metric storage device 66-4 are input.
[0041]
The ACS circuits 64-1 to 64-4 add one input branch metric BM and the corresponding state metric SM, and add the other branch metric BM and the corresponding state metric SM. Then, the two addition results are compared, and the smaller addition value corresponding to the comparison result is output to the state metric storage devices 66-1 to 66-4 as a new state metric SM, and the selection result Are output to the path memory 65. State metrics SM00 to SM11 stored in the state metric storage devices 66-1 to 66-4 are also input to the path memory 65.
[0042]
The state metric storage devices 66-1 to 66-4 are reset by a signal input from the terminal 61. The path memory 65 is configured to output a decoding result from a terminal 67.
[0043]
Next, the operation will be described.
[0044]
In the branch metric calculation circuit 63-1, the distance between the input data (X, Y) and the coordinate point (1 / √2, 1 / √2) is calculated as the branch metric BM00. Similarly, in the branch metric calculation circuit 63-2, the distance between the input data (X, Y) and the coordinate point (1 / √2, −1 / √2), and in the branch metric calculation circuit 63-3, the input data (X, Y). ) And the coordinate point (−1 / √2, 1 / √2), the branch metric calculation circuit 63-4 uses the input data (X, Y) and the coordinate point (−1 / √2, −1 / √2). ) Are calculated as branch metrics BM01, BM10, and BM11, respectively. Here, the distance calculation for the inserted dummy data is omitted according to the insertion flag supplied from the bit insertion circuit 36 at the preceding stage. That is, the distance between the inserted bit and the coordinate to be compared is all the same (for example, 0).
[0045]
The ACS circuit 64-1 calculates the following two expressions according to the state transition of the convolutional encoder 2, and selects the one with the highest likelihood, that is, the one with the smaller calculation result. In 65, the calculation result SM is supplied to the state metric storage device 66-1.
[0046]
SM00 + BM00 (1)
SM01 + BM11 (2)
[0047]
Here, SM00 is a value of the state metric storage device 66-1 one unit time ago, SM01 is a value of the state metric storage device 66-2 one unit time ago, and BM00 is a value of the branch metric calculation circuit 63-1. The calculation result, BM11, represents the calculation result of the branch metric calculation circuit 63-4.
[0048]
If the calculation result of Expression (1) is smaller, SEL00 = 0 is supplied to the subsequent path memory 65, and if the calculation result of Expression (2) is smaller, SEL00 = 1 is supplied. In the former case, SM00 + BM00 is stored, and in the latter case, SM01 + BM11 is stored as a new state metric SM00 in the state metric storage device 66-1.
[0049]
This calculation will be described with reference to FIG. There are two paths that reach state 00. The first is a path that receives 0 in state 00 and outputs 00, and the calculation expression to be compared is as shown in equation (1), and the second is in state 01. In a path in which 0 is input and 11 is output, a calculation expression to be compared is as shown in Expression (2). The smaller of the calculation results is supplied as new state metric SM00 to state metric storage device 66-1.
[0050]
Similar operations are performed in the ACS circuits 64-2 to 64-4. Note that the state metric storage devices 66-1 to 66-4 are reset to 0 at the initial stage when the system operates. This control is performed via a terminal 61 from a control device (not shown).
[0051]
The path memory 65 selects, stores, and propagates input data, that is, decoded data, using selection information SEL00 to SEL11 from the ACS circuits 64-1 to 64-4 according to the state transition diagram of FIG.
[0052]
FIG. 17 illustrates a configuration example of the branch metric calculation circuit 63-1. Data X input from the terminal 62-1 is input to the subtraction circuit 51, and 1 / √2 output from the generation circuit 52 is subtracted. The output of the subtracting circuit 51 is branched and input to the multiplying circuit 53 and is multiplied (that is, squared). The selector 203 receives the output of the multiplication circuit 53 and the output of the generation circuit 202, and selects 0 generated by the generation circuit 202 when a dummy flag for X is input from the bit insertion circuit 36 via the terminal 201. In other cases, the output of the multiplier circuit 53 is selected and output to the adder circuit 54.
[0053]
Similarly, the data Y input from the terminal 62-2 is input to the subtraction circuit 55, and 1 / √2 output from the generation circuit 56 is subtracted. The output of the subtracting circuit 55 is branched and input to the multiplying circuit 57, and is multiplied (squared). The selector 206 receives the output of the multiplication circuit 57 and the output of the generation circuit 205, and selects 0 generated by the generation circuit 205 when a dummy flag for Y is input from the bit insertion circuit 36 through the terminal 204. At other times, the output of the multiplication circuit 57 is selected and output to the addition circuit 54. The adder circuit 54 adds the output of the selector 203 and the output of the selector 206 and outputs the result as a branch metric BM00.
[0054]
That is, in this example, when the flag is not input, the subtracting circuit 51 outputs X−1 / √2, which is squared by the multiplying circuit 53, and from the multiplying circuit 53 (X−1 / √2).2Is output. Similarly, the subtraction circuit 55 outputs Y−1 / √2, and this value is squared by the multiplication circuit 57, and the multiplication circuit 57 is (Y−1 / √2).2Is output. The adder circuit 54 is an addition value (X−1 / √2) of the output of the multiplier circuit 53 and the output of the multiplier circuit 57.2+ (Y-1 / √2)2Is output as the branch metric BM00. On the other hand, when the X dummy flag is input, the selector 203 outputs 0, so the output of the adder circuit 54 is (Y-1 / √2).2When the dummy data of Y is input, the selector 206 outputs 0, so that the output of the adder circuit 54 is (X−1 / √2)2It becomes.
[0055]
In the branch metric calculation circuits 63-2 to 63-4, the same calculation is performed by a circuit having the same configuration as that shown in FIG. However, in the branch metric calculation circuit 63-2, the output of the generation circuit 52 is 1 / √2, and the output of the generation circuit 56 is −1 / √2. In the branch metric calculation circuit 63-3, the outputs of the generation circuits 52 and 56 are -1 / √2 and 1 / √2, respectively. In the branch metric calculation circuit 63-4, -1 / √√ respectively. 2 and -1 / √2.
[0056]
FIG. 18 shows a block diagram of the path memory 65. The selection information SEL00 to SEL11 output from the ACS circuits 64-1 to 64-4 is input to the terminals 71-1 to 71-4. These selection information SEL00 to SEL11 are input as control signals to the two-input one-output selectors 73-1 to 73-4, respectively. The selector 73-1 receives fixed data 0 from the terminal 72-1 as two inputs. Similarly, fixed data 0, 1 or 1 is input to the selectors 73-2 to 73-4 as two inputs from the terminals 72-2 to 72-4, respectively.
[0057]
The selectors 73-1 to 73-4 select one of the two inputs corresponding to the selection information SEL00 to SEL11 and output the selected input to the subsequent registers 81-1 to 81-4. However, since the same data is input to the first column selectors 73-1 to 73-4 as two inputs from the terminals 72-1 to 72-4 as described above, the register 81-1 Through 81-4, 0, 0, 1 or 1 is stored, respectively.
[0058]
Similarly, a configuration including selectors and registers of n columns (four columns in the case of FIG. 18) is provided. That is, in the second column, selectors 74-1 to 74-4 and registers 82-1 to 82-4 are provided. The selector 74-1 is supplied with the output of the register 81-1 and the output of the register 81-2 in the previous row. The selector 74-2 receives the output of the register 81-3 and the output of the register 81-4. The selector 74-3 receives the output of the register 81-1 and the output of the register 81-2. -4 receives the output of the register 81-3 and the output of the register 81-4. Then, the selectors 74-1 to 74-4 select one of the two inputs corresponding to the values of the selection information SEL00 to SEL11, and perform processing to output to the subsequent registers 82-1 to 82-4. . For example, the register 74-1 selects the output of the register 81-1 when the selection information SEL00 is 0, and selects and outputs the output of the register 81-2 when the selection information SEL00 is 1. Has been made.
[0059]
The outputs of the registers 84-1 to 84-4 in the final column are input to the selector 85 having four inputs and one output.
[0060]
State metrics SM00 to SM11 output from the state metric storage devices 66-1 to 66-4 in FIG. 16 are input to the minimum value comparison circuit 88 from terminals 87-1 to 87-4. The minimum value comparison circuit 88 compares the sizes of the four state metrics and selects the smallest one. When the state metric SM00 is minimum, the data 00 is output. When the state metric SM01 is minimum, the data 01 is output. When the state metric SM10 is minimum, the data 10 is output. When the state metric SM11 is minimum, the data 11 is output. The selector 85 selects the output of the register 84-1 when the input from the minimum value comparison circuit 88 is 00, selects the output of the register 84-2 when it is 01, and selects the register 84 when it is 10. -3 is selected. When the output is 11, the output of the register 84-4 is selected and output from the terminal 86 as a decoding result. The fixed values of the terminals 72-1 to 72-4 mean the decoding information corresponding to each state.
[0061]
Such connection of the path memory 65 is based on the state transition diagram of FIG. In the configuration of the path memory 65, the top row corresponds to the state 00, the second row corresponds to the state 01, the third row corresponds to the state 10, and the bottom row corresponds to the state 11. In the first column, decoding information is fetched. According to FIG. 13, there are two paths from state 00 and state 01 to reach state 00. The input bit corresponding to each path, that is, the decoding information is 0 in all cases. Therefore, in the first column in the state 00 (top row), the input terminal of the selector 73-1 is wired so that the corresponding decoding information 0 is selected by the selection information SEL00.
[0062]
In the first column, connection is made in the same manner for the state 01, the state 10 and the state 11.
[0063]
In the second and subsequent columns, selection, propagation, and storage of decoded sequences are performed. According to FIG. 13, there are two paths from state 00 and state 01 to reach state 00. Therefore, in the second column in the state 00, the input terminal of the selector 74-1 is wired so that the data from the corresponding state is selected by the selection information SEL00.
[0064]
In the second column to the third row, the state 01, the state 10, and the state 11 in the second column are connected in the same manner.
[0065]
In the last column of the path memory 65, data corresponding to the path with the highest likelihood is output as final decoded data from the four stored decoded data. The “maximum likelihood path” is a path corresponding to the one having the minimum value among the four state metrics SM00 to SM11. The selector 85 uses the path corresponding to the minimum value of the state metric at that time. That is, the path with the highest likelihood is selected.
[0066]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, while high-speed (high bit rate) transmission is screamed, it is conceivable to expand the modulation method of the digital data transmission system from QPSK to 16QAM, 64QAM, 256QAM, and the like. In this way, the number of bits that can be transmitted is 4 bits, 6 bits, or 8 bits for 2 bits of QPSK, respectively, and increases 2 times, 3 times, and 6 times that of QPSK.
[0067]
FIG. 19 shows a block diagram of a 16QAM data transmission apparatus. 19, parts corresponding to those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals. That is, in this example, the serial / parallel converter 4 converts the serial data output from the bit erasure circuit 3 into data u, v, x, y in units of 4 bits. Then, bit diffusion processing is performed for each data in the bit diffusion circuits 91-1 to 91-4, and the data is supplied to the signal point assignment circuit 6 as data u ′, v ′, x ′, y ′. Has been made. Other configurations are the same as those in FIG.
[0068]
That is, in this example, in the serial-parallel converter 4, one series of data is converted into four series of data (u, v, x, y) corresponding to 16QAM, and the respective bit spreading circuits 91-1 to 91 are used. In -4, bit diffusion processing is performed by changing the order of bits according to a predetermined rule. The processing is the same as the processing in the bit spreading circuits 5-1 and 5-2 in FIG. 11, and different bit spreading processing is executed using different numerical values s.
[0069]
The signal point assignment circuit 6 assigns the input 4-bit data (u ′, v ′, x ′, y ′) to the symbols on the transmission path. The assignment is performed according to FIG. 20, for example. That is, for example,
When (u ′, v ′, x ′, y ′) = (0, 0, 0, 0),
(I ', Q') = (3 / √10, 3 / √10),
When (u ′, v ′, x ′, y ′) = (0, 0, 0, 1),
(I ', Q') = (3 / √10, 1 / √10),
Allocation is performed as follows.
[0070]
Similar assignments are made for other inputs.
[0071]
Thereafter, the same processing as in FIG. 11 is performed, and data is transmitted.
[0072]
When the transmitting apparatus shown in FIG. 19 performs signal point assignment by the 16QAM system as shown in FIG. 20 and receives the transmitted data, the receiving apparatus is configured as shown in FIG. 21 corresponding to FIG. It is possible. However, actually, it cannot be configured as shown in FIG.
[0073]
That is, as described above, the components I and Q of the data (I and Q) input from the demodulator 32 to the symbol despreading circuit 33 each represent 1 bit in the case of the QPSK system. In the case of the 16QAM system, each represents 2 bits. For example, in the signal point arrangement shown in FIG. 20, I includes information on the first bit and the third bit, and Q includes information on the second bit and the fourth bit. For example, I is one value such as 1 / √10, 3 / √10, and Q is also one value. Therefore, as shown in FIG. 21, it cannot be divided into u 'and v' or divided into x 'and y'. As a result, the data receiving apparatus in the case of the 16QAM system is also configured as shown in FIG.
[0074]
As a result, the processing performed in the bit insertion circuit 36 in FIG. 15 is as follows.
[0075]
That is, if data is input to the bit insertion circuit 36 as shown in FIG. 22A, as shown in FIG. 22A, x1, y1, x2, y2, x3, y3,. , X1 and y1 are output as data X1 and Y1, then dummy data d is output as data X2, and data x2 is output as data Y2. Similarly, after data y2 and x3 are output as data X3 and Y3, dummy data d is output as data X4, and then data y3 is output as data Y4.
[0076]
However, this process does not execute the reverse process of the process in the bit erasing circuit 3 of FIG. That is, the bit erasure (bit operation) processing performed in the bit erasure circuit 3 is performed in units of 1 bit. On the other hand, the data x1, y2, etc. shown in FIG. 22B each correspond to 2-bit data, after which 1-bit dummy data d is inserted, and then When 2-bit data x2 is output, a data array that is completely different from the original data array is output.
[0077]
As a result, when the output of the bit insertion circuit 36 is Viterbi-decoded by the Viterbi decoder 37, the decoding result is not such that performance is slightly degraded, and decoding is impossible at all.
[0078]
On the other hand, if a hard decision is made in the symbol despreading circuit 33 of the data receiving apparatus shown in FIG. 21, for example, from (I, Q), u ′, v ′, x ′ and y ′ can be generated. That is, in this case, the distance between the coordinates of (I, Q) and each signal point shown in FIG. 20 is calculated, and (I, Q) corresponds to the signal point with the shortest distance. It is possible to generate u ′, v ′, x ′, and y ′. However, if such a hard decision is made, accurate data decoding becomes difficult.
[0079]
The present invention has been made in view of such a situation. Even when punctured error correction decoding is transmitted by multi-level multi-phase modulation schemes such as 16QAM, 64QAM, and 256QAM, the data is accurately decoded. It is something that can be done.
[0080]
[Means for Solving the Problems]
  The first data receiving apparatus of the present invention reverses information associated with a symbol of transmission data that is digitally modulated and transmitted by the multi-level / multi-phase method in accordance with a rule opposite to the rule corresponding to the bits constituting the symbol.diffusionReversediffusionMeans and vice versadiffusionReverse by meansdiffusionFrom the information accompanying the generated symbol to the bits making up the symbolThe conditional posterior probability for the bitCorresponding metricAsMetric calculation means for calculating and metric calculation meansThe decryption process on the output ofAnd a decoding means.
[0081]
  Symbol despreading means for despreading the data symbols may be further provided.
[0082]
  The second data receiving apparatus of the present invention provides a value 0 for each bit of data.Conditional posterior probabilityOr for value 1Conditional posterior probabilityOnly one ofAs a metricFrom one value and a given reference value,MetricsA metric calculation means for calculating the metric, a bit despreading means for despreading the metric calculated by the metric calculation means, and a decoding means for decoding the data obtained as a result of the despreading by the bit despreading means It is characterized by that.
[0083]
  Symbol despreading means for despreading the data symbols may be further provided.
[0084]
  According to the first receiving method of the present invention, information associated with a symbol of transmission data that is digitally modulated and transmitted by the multi-value / multi-phase method is reversed according to a rule opposite to a rule corresponding to a bit constituting the symbol.diffusionReversediffusionStep and reversediffusionReverse each step processingdiffusionFrom the information accompanying the generated symbol to the bits making up the symbolThe conditional posterior probability for that bitCorresponding metricAsMetric calculation step to calculate and metric calculation stepPerform decryption on the processing resultA decoding step.
[0085]
  In the second data receiving method of the present invention, for each bit of data, a value of 0 is obtained.Conditional posterior probabilityOr for value 1Conditional posterior probabilityOnly one ofAs a metricFrom one value and a given reference value,MetricsThe metric calculation step for calculating the metric, the metric calculated in the metric calculation step processing, the bit despreading step for despreading, and the decoding processing of the data obtained as a result of the despreading in the bit despreading step processing A decoding step.
[0086]
  In the first receiving apparatus and method of the present invention, the information attached to the symbol of the transmission data that is digitally modulated and transmitted by the multi-value / multi-phase method is in accordance with the reverse rule of the rule corresponding to the bits constituting the symbol. Reverse eachdiffusionAnd reverse eachdiffusionFrom the information accompanying the generated symbol to the bits making up the symbolThe conditional posterior probability for the bitCorresponding metricAsCalculated and calculated metricDecryption processingIs done.
[0087]
  In the second data receiving apparatus and method of the present invention, for each bit of data, the value 0Conditional posterior probabilityOr for value 1Conditional posterior probabilityOnly one ofAs a metricFrom one value and a predetermined reference value,MetricsAre calculated, the calculated metric is despread, and the data obtained as a result of the despreading is decoded.
[0088]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the data transmission device of FIG. 11 (19), bit erasure is performed, but it is also possible to transmit data without performing bit erasure. FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the data transmission apparatus in such a case. In this figure, the same parts as those in FIG. 11 (19) are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In this embodiment, the bit erasing circuit 3 and the serial-parallel converter 4 are excluded. Further, the output of the convolutional encoder 2 is changed from 2 series (X, Y) to 4 series (u, v, x, y). Other configurations are the same as those in the case of FIG. 11 (19).
[0089]
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a detailed configuration of the convolutional encoder 2 shown in FIG. The convolutional encoder 2 delays input data by one clock and outputs the delay circuits 92-1 to 92-3, and addition circuits 93-1 to 93-1 that calculate exclusive OR of the input data. 93-4.
[0090]
Data I input from the information source 1 is input to the delay circuit 92-1 and the adder circuits 93-1 to 93-4, respectively. The output of the delay circuit 92-1 is input to the delay circuit 92-2 and the adder circuits 93-1, 93-2. The output of the delay circuit 92-2 is input to the delay circuit 92-3 and the adder circuits 93-1, 93-3. The delay circuit 92-3 is input to the adder circuits 93-1 to 93-4. The outputs of the adder circuits 93-1 to 93-4 are output as four series of data (u, v, x, y).
[0091]
Next, the operation of the embodiment of FIG. 2 will be described with reference to FIG.
[0092]
FIG. 3 shows a state transition diagram of the convolutional encoder 2. The state transition of the convolutional encoder 2 is as follows.
[0093]
That is, for example, when 0 is input in state 000 (the states of delay circuits 92-1 to 92-3 are all 0), (uvxy) = (0000) from addition circuits 93-1 to 93-4. ) Is output, and the state transitions to state 000. When 1 is input from the state 000, (uvxy) = (1111) is output, and the state transitions to the state 100. When 0 is input from the state 001, (uvxy) = (1111) is output, and the state transitions to the state 000. When 1 is input from the state 001, (uvxy) = (0000) is output, and the state transitions to the state 100.
[0094]
Also in other states, as shown in FIG. 3, the illustrated signal is output in response to an input of 0 or 1, and the state transits to the illustrated state. Therefore, the convolutional encoder 2 shown in FIG. 2 outputs four series of data (u, v, x, y) corresponding to the information output from the information source 1.
[0095]
The four sequences of data output from the convolutional encoder 2 are subjected to bit spreading processing by the bit spreading circuits 91-1 to 91-4 changing the order of bits according to a predetermined rule. The processing is the same as the processing in the bit spreading circuits 5-1 and 5-2 in FIG. 11, and each of the bit spreading circuits 91-1 to 91-4 performs bit spreading using a different numerical value s.
[0096]
As described with reference to FIG. 11, the signal point assignment circuit 6 assigns four series of input data (u ′, v ′, x ′, y ′) to symbols on the transmission path. Other operations are the same as those in FIG.
[0097]
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment of the data receiving apparatus of the present invention, which receives data transmitted from the data transmitting apparatus shown in FIG. In this figure, portions corresponding to those in FIG. 15 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0098]
The symbol despreading circuit 33 performs symbol despreading by the reverse operation of the symbol spreading circuit 7 shown in FIG. 1, and converts the I component and Q component of the received signal into an I ′ component and a Q ′ component, respectively. It has been made to convert.
[0099]
The bit despreading circuits 101-1 to 101-4 are configured to perform bit despreading processing on the I ′ signal and Q ′ signal output from the symbol despreading circuit 33. The bit despreading circuit 101-1 performs despreading processing on the first bit of the symbol defined by the I ′ signal and the Q ′ signal, and the bit despreading circuits 101-2 through 101-4 respectively perform the second through A fourth bit despreading process is performed.
[0100]
The I signal component and Q signal component of the first bit to the fourth bit output from the bit despreading circuits 101-1 to 101-4 are input to the corresponding metric calculation circuits 102-1 to 102-4, respectively. , Metrics corresponding to the first to fourth bits are calculated. Data (metric) u, v, x, and y output from the metric calculation circuits 102-1 to 102-4 are input to the Viterbi decoder 103. The Viterbi decoder 103 decodes input data (metric) and outputs reproduction information 38.
[0101]
The metric calculation circuit 102-1 is configured as shown in FIG.
[0102]
That is, the I ′ signal and the Q ′ signal output from the bit despreading circuit 101-1 in FIG. 4 are input to n probability calculation circuits 111-1 to 111-n. In this case, as shown in FIG. 20, since signal point allocation processing is performed with 16QAM, n is set to 16. Probability calculation circuit 111-1 transmits symbol S0000 corresponding to 0000 of 16QAM shown in FIG. 20 and calculates probability P (S00000R) of receiving reception signal R. Similarly, in the probability calculation circuit 111-2, the probability P (S0001∩R) that the symbol S0001 corresponding to 0001 of 16QAM is transmitted and the received signal R is received is calculated, and the probability calculation circuit 111-3. , The probability P (S0010∩R) that the symbol S0010 corresponding to 0010 of 16QAM is transmitted and the received signal R is received is calculated. Then, the probability calculation circuit 111-16 transmits a symbol S1111 corresponding to 16QAM 1111 and calculates a probability P (S1111∩R) that the received signal R is received.
[0103]
The adder circuit 112 receives an input of an output of a probability calculation circuit 111-i that calculates a probability for a symbol whose first bit is 0, that is, S0000, S0001, S0010, S0011, S0100, S0101, S0110, and S0111. Calculate the sum. On the other hand, the adder circuit 113 receives the input of the output of the probability calculation circuit 111-i for calculating the probabilities for all symbols of 16QAM, that is, S0000 to S1111 and calculates the sum thereof. The division circuit 114 divides the output of the addition circuit 112 by the output of the addition circuit 113.
[0104]
The metric calculation circuits 102-2 to 102-4 are basically configured in the same manner as the metric calculation circuit 102-1, but the addition circuit 112 in FIG. The sum of probabilities for a certain symbol is calculated.
[0105]
FIG. 6 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of the Viterbi decoder 103.
[0106]
Data u, v, x, and y output from the metric calculation circuits 102-1 to 102-4 shown in FIG. 4 are input to the input terminals 62-1 to 62-4, respectively. The inverting circuits 140-1 to 140-4 invert all the bits of the input data and output them. The multiplication circuits 141-1 to 141-16 multiply the predetermined data among the data output from the input terminals 62-1 to 62-4 and the inverting circuits 140-1 to 140-4, respectively, BM0000 to BM1111. As output.
[0107]
The ACS circuits 142-1 through 142-8 multiply one input branch metric BM by the corresponding state metric SM, and multiply the other branch metric BM by the corresponding state metric SM. Then, the two addition results are compared, and the larger multiplication value corresponding to the comparison result is output to the state metric storage devices 143-1 to 143-8 as a new state metric SM, and the selection result The signals SEL000 through SEL111 representing the above are output to the path memory 144. State metrics SM000 to SM111 stored in the state metric storage devices 143-1 to 143-8 are also input to the path memory 144.
[0108]
The state metric storage devices 143-1 to 143-8 are reset by a signal input from the terminal 61. The path memory 144 is configured to output the decoding result from the terminal 145.
[0109]
The multiplier circuit 141-1 multiplies the metrics u, v, x, and y input from the input terminals 62-1 to 62-4, and outputs the calculation result as a branch metric BM0000. The multiplier circuit 141-2 multiplies the metrics u, v, and x input from the input terminals 62-1 to 62-3 and the metric y inverted by the inverter circuit 140-4, and the operation result is the branch metric BM0001. As output. Similarly, the multiplier circuit 141-3 multiplies the metrics u, v, and y input from the input terminals 62-1, 62-2, and 62-4 and the inverted metric x output from the inverter circuit 140-3. Then, the calculation result is output as the branch metric BM0010, and the multiplication circuit 141-16 multiplies the inverted metrics u, v, x, and y output from the inverting circuits 140-1 to 140-4, and the calculation result. Is output as a branch metric BM1111.
[0110]
That is, assuming that the data output from the inverting circuits 140-1 to 140-4 is (u ′, v ′, x ′, y ′), the outputs BM0000 to BM1111 from the multiplying circuits 141-1 to 141-8, The relationship between the data input from the input terminals 62-1 to 62-4 and the data output from the inverting circuits 140-1 to 140-4 is as follows.
[0111]
BM0000 = u, v, x, y
BM0001 = u, v, x, y '
BM0010 = u ・ v ・ x ′ ・ y
:
:
BM1111 = u ', v', x ', y'
[0112]
An output (branch metric) BM0000 of the multiplication circuit 141-1 and an output (branch metric) BM1111 of the multiplication circuit 141-16 are input to an ACS (Accumulate Compare Select) circuit 142-1. Similarly, the ACS circuit 142-2 receives the output BM0101 of the multiplication circuit 141-6 and the output BM1010 of the multiplication circuit 141-11. Further, the output BM0011 of the multiplication circuit 141-4 and the BM1100 output from the multiplication circuit 141-13 are input to the ACS circuit 142-3. Further, the output BM1001 of the multiplication circuit 141-10 and the output BM0110 of the multiplication circuit 141-7 are input to the ACS circuit 142-8.
[0113]
The ACS circuit 142-1 also receives the output (state metric) SM000 of the state metric storage device 143-1 and the output (state metric) SM001 of the state metric storage device 143-2. The output (state metric) SM010 of the state metric storage device 143-3 and the output (state metric) SM011 of the state metric storage device 143-4 are input. Similarly, an output (state metric) SM100 of the state metric storage device 143-5 and an output (state metric) SM101 of the state metric storage device 143-6 are input to the ACS circuit 142-3, and the ACS circuit 142- 8, the output (state metric) SM110 of the state metric storage device 143-7 and the output (state metric) SM111 of the state metric storage device 143-8 are input.
[0114]
The ACS circuits 142-1 through 142-8 multiply one input branch metric BM by the corresponding state metric SM, and multiply the other branch metric BM by the corresponding state metric SM. Then, the two addition results are compared, and the larger multiplication value corresponding to the comparison result is output to the state metric storage devices 143-1 to 143-8 as a new state metric SM, and the selection result The signals SEL000 to SEL1111 representing the above are output to the path memory 144. State metrics SM000 to SM111 stored in the state metric storage devices 143-1 to 143-8 are also input to the path memory 144.
[0115]
The state metric storage devices 143-1 to 143-8 are reset by a signal (RST) input from the terminal 61. The path memory 144 is configured to output the decoding result from the terminal 145.
[0116]
FIG. 7 is a block diagram illustrating a detailed configuration example of the path memory 144.
[0117]
Selection information SEL000 through SEL111 output from the ACS circuits 142-1 through 142-8 are input to the input terminals 150-1 through 150-8, respectively. These selection information SEL000 to SEL111 are input as control signals to the 2-input 1-output selectors 151-1 to 151-8, respectively. The selector 151-1 receives the fixed data 0 from the terminal 161-1 as two inputs. Similarly, fixed data 0 is input to the selectors 151-2 to 151-4 from the terminals 161-2 to 161-4 as two inputs, respectively, and to the selectors 151-5 to 151-8. The fixed data 1 is input as two inputs from the terminals 161-5 to 161-8.
[0118]
The selectors 151-1 to 151-8 select one of the two inputs corresponding to the selection information SEL000 to SEL111, and output the selected input to the subsequent registers 152-1 to 152-8. However, since the same data is input to the selectors 151-1 to 151-8 in the first column as two inputs from the terminals 161-1 to 161-8 as described above, the register 152-1 Through 152 to 8 are stored 0, 0, 1 or 1, respectively.
[0119]
Hereinafter, similarly, a configuration including selectors and registers of n columns (four columns in the example of FIG. 7) is provided. That is, in the second column, selectors 153-1 to 153-8 and registers 154-1 to 154-8 are provided. The selector 153-1 is supplied with the output of the register 152-1 in the previous row and the output of the register 152-2. The selector 153-2 receives the output of the register 152-3 and the output of the register 152-4. The selector 153-3 receives the output of the register 152-5 and the output of the register 152-6. The selector 153 The output of the register 152-7 and the output of the register 152-8 are input to -8. Then, the selectors 153-1 to 153-8 select one of the two inputs corresponding to the values of the selection information SEL000 to SEL111, and output them to the subsequent registers 154-1 to 154-8. For example, the register 153-1 selects the output of the register 152-1 when the selection information SEL000 is 0, and selects and outputs the output of the register 152-2 when the selection information SEL000 is 1. Has been made.
[0120]
The outputs of the registers 158-1 to 158-8 in the last column are input to the 8-input 1-output selector 159.
[0121]
State metrics SM000 to SM111 output from the state metric storage devices 143-1 to 143-8 in FIG. 6 are input to the minimum value comparison circuit (CMP) 160 via the terminals 162-1 to 162-8. Yes. The minimum value comparison circuit 160 (CMP) compares the magnitudes of the eight state metrics and selects the smallest one. For example, if the state metric SM000 is minimum, data 000 is output. If the state metric SM001 is minimum, data 001 is output. If the state metric SM010 is minimum, data 010 is output. If the state metric SM111 is minimum, the data 111 is output. The selector 159 selects the output of the register 158-1 when the input from the minimum value comparison circuit 160 is 000, selects the output of the register 158-2 when it is 001, and selects the register 158 when it is 010. -3 output is selected. When the output is 111, the output of the register 158-8 is selected and output from the terminal 163 as a decoding result. The same applies when the output of the minimum value comparison circuit 160 is 011 to 110. The fixed values of the input terminals 161-1 to 161-8 mean the decoding information corresponding to each state.
[0122]
Such connection of the path memory 144 is based on the state transition diagram of FIG. That is, in the configuration of the path memory 144, the top row corresponds to the state 000, the second row corresponds to the state 001, the third row corresponds to the state 010, and the bottom row corresponds to the state 111. In the first column, decoding information is fetched. According to FIG. 3, there are two paths from state 000 and state 001 to reach state 000. The input bit corresponding to each path, that is, the decoding information is 0 in all cases. Therefore, in the first column in the state 000 (top row), the input terminal of the selector 151-1 is wired so that the corresponding decoding information 0 is selected by the selection information SEL000.
[0123]
The first row, state 001, state 010,..., State 111, are similarly connected.
[0124]
In the second and subsequent columns, selection, propagation, and storage of decoded sequences are performed. According to FIG. 3, there are two paths from state 000 and state 001 to reach state 000. Therefore, in the second column in the state 000, the input terminal of the selector 153-1 is wired so that the data from the corresponding state is selected by the selection information SEL000.
[0125]
In the second column, state 001, state 010,...
[0126]
In the final column of the path memory 144, data corresponding to the path with the highest likelihood is output as final decoded data from the eight stored decoded data. The “maximum likelihood path” is a path corresponding to the one having the minimum value among the eight state metrics SM000 to SM111, and the selector 159 corresponds to the path corresponding to the minimum value of the state metric at that time. That is, the path with the highest likelihood is selected.
[0127]
Next, the operation will be described.
[0128]
The received signal received by the antenna 31 is demodulated by the demodulator 32 to obtain I component and Q component data of the symbol. The I component and Q component data is despread in the symbol despreading circuit 33 by performing an operation reverse to that of the symbol spreading circuit 7 in FIG. 1 (processing for returning the order of the rearranged symbols to the original order). I 'and Q' signals are obtained.
[0129]
This symbol despreading operation is performed using vectors N and G having the same values as those of the symbol spreading circuit 7 and using symbols before despreading as elements.
(S1, S2,..., Sn,..., SN-1)
A vector whose elements are symbols after despreading
(S′1, S′2,..., S′k,..., S′N−1). At this time, Sn = S′k (n = G ^ k mod N).
[0130]
The I ′ signal and Q ′ signal supplied from the symbol despreading circuit 33 are supplied to the bit despreading circuits 101-1 to 101-4, respectively.
[0131]
The bit despreading circuit 101-1 for the first bit performs the reverse operation of the bit spreading circuit 91-1 for the first bit in FIG. 1 while retaining the coordinates (a combination of I ′ and Q ′) as a symbol. Is done. That is, B′i (I ′, Q ′) is a set, and a vector having M sets of B′i data corresponding to the bit spreading circuit 91-1 in FIG.
(B'0, B'1, ..., B'n, ..., B'M-1)
Bi (I, Q) as one set and M sets of Bi as elements
(B0, B1,..., Bk,..., BM-1).
[0132]
At this time, B′n = Bk (n = k + s mod M), and s is set to the same value as that used in the bit spreading circuit 91-1.
[0133]
Similarly, in the other bit despreading circuits 101-2 to 101-4, bit despreading processing relating to the second to fourth bits is performed while retaining the symbol coordinates. At this time, the numerical value s used in the bit despreading of the bit despreading circuits 101-2 to 101-4 is the same value as the numerical value s used in the bit spreading circuits 91-2 to 91-4, respectively.
[0134]
The bit despread data sequences (I′u, Q′u), (I′v, Q′v), (I′x, Q ′) output from the bit despreading circuits 101-1 to 101-4 in this way. x) and (I′y, Q′y) are supplied to the metric calculation circuits 102-1 to 102-4, respectively.
[0135]
Next, the metric calculation in the metric calculation circuits 102-1 to 102-4 will be described. The metric here means a conditional posterior probability with respect to the bits constituting the received signal when a predetermined received signal is received, which is defined by the following equation.
P (bi = 0 | R) = P (bi = 0∩R) / P (R) (3)
[0136]
Here, P (bi = 0 | R) is the received signal R (Ir, Qr) (Ir = I'u, I'v, I'x, or I'y: Qr = Q'u, Q'v , Q′x, or Q′y), the conditional posterior probability that the i-th bit of the transmission symbol is 0, and P (R) is the probability of receiving the received signal R (Ir, Qr). , P (bi = 0∩R) represents the probability that the symbol whose i-th bit is 0 is transmitted and the received signal R (Ir, Qr) is received, respectively.
[0137]
Similarly, the conditional posterior probability that the i-th bit of the transmission symbol is 1 can be obtained when the reception signal R (Ir, Qr) is received by the following equation (4).
P (bi = 1 | R) = P (bi = 1∩R) / P (R) (4)
[0138]
Here, P (bi = 1 | R) is the conditional posterior probability that the i-th bit of the transmission symbol is 1 when the received signal R (Ir, Qr) is received, and P (R) is the received signal. The probability of receiving R (Ir, Qr), P (bi = 1∩R), is the probability that the symbol whose i-th bit is 1 is transmitted and the received signal R (Ir, Qr) is received, respectively. Represents.
[0139]
Also according to the following equation (5), when the received signal R (Ir, Qr) is received, the conditional posterior probability that the i-th bit of the transmission symbol is 1 can be obtained.
P (bi = 1 | R) = 1-P (bi = 0 | R) (5)
[0140]
The metric calculation circuits 102-1 to 102-4 calculate metrics for the first to fourth bits constituting 16QAM from the input I component Ir and Q component Qr, respectively.
The metric P (b1 = 0 | R) for the first bit is u,
The metric P (b2 = 0 | R) for the second bit is v,
The metric P (b3 = 0 | R) for the third bit is x,
The metric P (b4 = 0 | R) for the fourth bit is y
Output as.
[0141]
The calculation of each metric is performed according to the above-described equation (3). That is,
Figure 0003684562
[0142]
Where P (Sj∩R) is the symbol SjRepresents the probability that the received signal R is received and ΣP (Sj∩R) means all symbols S whose i-th bit is 0jThe probability P (SjRepresents the sum of (R).
[0143]
On the other hand, P (Sk∩R) is the symbol SkRepresents the probability that the received signal R is received and ΣP (Sk∩R) means all symbols S defined in 16QAMkThe probability P (SkRepresents the sum of (R).
[0144]
In the metric calculation circuit 102-1 of the metric (P (b1 = 0 | R)) for the first bit in FIG. 4, the probability calculation circuit 111-1 sets P (S0000∩R), that is, 0000 of 16QAM. The probability that the corresponding symbol S0000 is transmitted and the received signal R is received is calculated.
[0145]
The probability calculation circuit 111-2 calculates a probability that a symbol S0001 corresponding to P (S0001∩R), that is, 0001 of 16QAM is transmitted and the reception signal R is received.
[0146]
The probability calculation circuit 111-3 calculates a probability that a symbol S0010 corresponding to P (S0010∩R), that is, 0010 of 16QAM is transmitted and the reception signal R is received.
[0147]
Similarly, the probabilities are calculated for the remaining 16QAM symbols, and a total of 16 probability calculation results are obtained.
[0148]
The adder circuit 112 is a circuit that calculates the numerator of Expression (8), and a symbol whose first bit is 0, that is,
S0000, S0001, S0010, S0011,
S0100, S0101, S0110, S0111,
Find the sum of the probabilities for.
[0149]
The adder circuit 113 is a block for calculating the denominator of the equation (8), and all 16QAM symbols, that is,
S0000, S0001, S0010, S0011,
S0100, S0101, S0110, S0111,
S1000, S1001, S1010, S1011,
S1100, S1101, S1110, S1111,
Find the sum of the probabilities for.
[0150]
The division circuit 114 is a calculator that divides the output of the addition circuit 112 by the output of the addition circuit 113, and calculates Expression (8).
[0151]
The calculation of the metric for the second bit can be performed similarly. That is, the metric for the second bit is calculated in the metric calculation circuit 102-2. There, as an input to the adder circuit (not shown) of the metric calculation circuit 102-2 corresponding to the adder circuit 112 that calculates the numerator of equation (8), the probability calculation result for each symbol is All symbols whose 2 bits are 0, ie,
S0000, S0001, S0010, S0011,
S1000, S1001, S1010, S1011,
Select the calculation result of the probability for and add. As an input to the adder circuit (not shown) of the metric calculation circuit 102-2 corresponding to the adder circuit 113 that calculates the denominator of Equation (8), all symbols, That is,
S0000, S0001, S0010, S0011,
S0100, S0101, S0110, S0111,
S1000, S1001, S1010, S1011,
S1100, S1101, S1110, S1111,
Select the calculation result of the probability for and add.
[0152]
Similar operations are performed for the third bit and the fourth bit.
[0153]
The operation results u, v, x, and y of the metric calculation circuits 102-1 to 102-4 are supplied to the Viterbi decoder 103.
[0154]
In the multiplication circuit 141-1 shown in FIG. 6, a product of metrics u, v, x, and y (probability that the first to fourth bits are 0) is calculated and output as a branch metric BM0000. This branch metric BM0000 corresponds to the code output 0000 of the convolutional encoder 2.
[0155]
Similarly, the multiplier circuit 141-2 calculates the product of the metrics u, v, and x (probability that the first to third bits are 0) and the metric y ′ (probability that the fourth bit is 1). And is output as the branch metric BM0001. This branch metric BM0001 corresponds to the code output 0001 of the convolutional encoder 2.
[0156]
The multiplier circuit 141-3 includes metrics u, v, and y (probability that the first bit, second bit, and fourth bit are 0) and metric x ′ (probability that the third bit is 1). And outputs as branch metric BM0010. This branch metric BM0010 corresponds to the code output 0010 of the convolutional encoder 2. Similarly, the multiplication circuit 141-8 calculates a product of metrics u ′, v ′, x ′, y ′ (probability that the first to fourth bits are 1), and outputs the product as branch metric BM1111. To do. The branch metric BM1111 corresponds to the encoded output 1111 of the convolutional encoder 2.
[0157]
The ACS circuit 142-1 calculates the following two expressions according to the state transition of the convolutional encoder 2 (FIG. 3).
SM000 × BM0000 (9)
SM001 × BM1111 (10)
[0158]
Here, SM000 is the value of the state metric storage device 143-1 one unit time ago, SM001 is the value of the state metric storage device 143-2 one unit time ago, BM0000 is the operation result of the multiplication circuit 141-1, BM1111 represents the calculation result of the multiplication circuit 141-8.
[0159]
Then, the ACS circuit 142-1 selects the one with the higher likelihood, that is, the one with the larger calculation result from the above equations (9) and (10), and sends the selection information SEL 000 to the path memory 144 in the subsequent stage. In addition to outputting, the larger one of the results obtained by calculating Expression (9) and Expression (10) is supplied to the subsequent state metric storage device 143-1 and stored therein. That is, if the calculation result of Expression (9) is larger, SEL000 = 0, and if the calculation result of Expression (10) is larger, SEL000 = 1. In the former case, SM000 × BM0000 is stored, and in the latter case, SM001 × BM1111 is stored in the state metric storage device 143-1 as a new state metric SM000.
[0160]
This calculation will be described with reference to FIG. There are two paths that reach the state 000, and the first is a path in which 0 is input in the state 000 and outputs 0000. The calculation expression to be compared is as shown in Equation (9), and the second is in the state 001. In a path in which 0 is input and 1111 is output, a calculation expression to be compared is as shown in Expression (10). The larger one of the calculation results is supplied to the state metric storage device 143-1 as a new state metric SM000.
[0161]
A similar operation is performed in the ACS circuits 142-2 to 142-8. Note that the state metric storage devices 143-1 to 143-8 are reset to 0 at the initial stage when the system operates. This control is performed via a terminal 61 from a control device (not shown).
[0162]
The path memory 144 selects, stores, and propagates input data, that is, decoded data, using selection information SEL000 to SEL111 from the ACS circuits 142-1 to 142-8 according to the state transition diagram of FIG.
[0163]
Next, the operation of the path memory 144 will be described with reference to FIG.
[0164]
The selection information SEL000 through SEL111 output from the ACS circuits 142-1 through 142-8 are input to terminals 150-1 through 150-8 and supplied as control signals to the selectors in each column.
[0165]
The selectors 151-1 to 151-4 in the first column receive 0 as two inputs, and the selectors 151-5 to 151-8 receive 1 as two inputs. . Accordingly, 0 is output from the selectors 151-1 to 151-4 regardless of the state of the selection information, and 1 is output from the selectors 151-5 to 151-8. As shown in FIG. 3, such a configuration corresponds to all 0s being input in the paths from state 000 to state 011 and all 1s being input in the paths to state 100 to state 111. doing.
[0166]
Data output from the selectors 151-1 to 151-8 is supplied to and stored in the subsequent registers 152-1 to 152-8.
[0167]
The data output from the registers 152-1 to 152-8 is supplied to the selectors 153-1 to 153-8 in the second column. That is, the selector 153-1 is supplied with the output of the register 152-1 and the register 152-2 in the previous row, and the selector 153-2 is supplied with the output of the register 152-3 and the output of the register 152-4. The selector 153-3 receives the output of the register 152-5 and the output of the register 152-6, and the selector 153-8 receives the output of the register 152-7 and the output of the register 152-8. Yes. The selectors 153-4 to 153-7 are as described above.
[0168]
Each of the selectors 153-1 to 153-8 selects one of the two inputs according to the state of the selection information SEL000 to SEL111, and outputs the selected one to the subsequent registers 154-1 to 154-8. For example, when the selection information SEL000 is 0, the selector 153-1 selects the output of the register 152-1, and when the selection information SEL000 is 1, the selector 152-2 selects the output of the register 152-2. And output.
[0169]
The same processing is applied to the registers in the third column and the last column, and either one of the two inputs from the previous stage is selected and output to the subsequent stage register according to the state of the selection information SEL000 to SEL111. The
[0170]
Data output from the registers 158-1 to 158-8 in the last column is input to the selector 159. The selector 159 selects any one of the data output from the registers 158-1 to 158-8 according to the output from the minimum value comparison circuit 160, and outputs the selected data. That is, the minimum value comparison circuit 160 selects the minimum state metric from the state metrics SM000 to SM111 output from the state metric storage circuits 143-1 to 143-8 shown in FIG. 6, and outputs the corresponding data. . For example, when the state metric SM000 is minimum, data 000 is output. The selector 159 selects and outputs one of the outputs of the registers 158-1 to 158-8 according to the data output from the minimum value comparison circuit 160. For example, when the output data from the minimum value comparison circuit 160 is 000, the selector 159 selects and outputs the output of the register 158-1. When the output data is 001 to 111, the registers 158-2 to 158-8 are selected, respectively.
[0171]
In other words, in the path memory 144, data corresponding to the path with the highest likelihood is output as final decoded data from the eight stored decoded data. The “maximum likelihood path” is a path corresponding to the one having the minimum value among the eight state metrics SM000 to SM111, and the selector 159 corresponds to the path corresponding to the minimum value of the state metric at that time. That is, the path with the highest likelihood is selected.
[0172]
In FIG. 5, various calculation methods are conceivable as calculation methods in the probability calculation circuits 111-1 to 111-16 depending on the transmission path. For example, when a Gaussian transmission path is assumed, for example, the probability calculation circuit 111- In 1, the probability can be calculated as follows.
Figure 0003684562
[0173]
Here, σ represents the square root of ½ of the noise power of the transmission line. That is, 2σ2Represents the noise power of the transmission line. || S0000-R || is the Euclidean distance between the symbols S0000 and R.
[0174]
The probability calculation circuits 111-2 to 111-16 can similarly calculate the probability.
[0175]
FIG. 8 shows a second embodiment of the data receiving apparatus. In this embodiment, the order of the bit despreading circuit and the metric calculation circuit is reversed compared to the case in FIG. Other configurations are the same as those in FIG.
[0176]
The I ′ and Q ′ components of the received signal output from the symbol despreading circuit 33 are input to the metric calculation circuit 120, and after the metric calculation is performed, the metric data u ′, v ′, x ′, y ′. Are supplied to the bit despreading circuits 95-1 to 95-8, respectively. The bit despreading circuits 95-1 to 95-8 perform the reverse operation to that in the bit spreading circuits 91-1 to 91-8 shown in FIG.
[0177]
Other configurations are the same as those in FIG.
[0178]
Next, the operation will be described. In this embodiment, the I ′ and Q ′ components of the received signal output from the symbol despreading circuit 33 are input to the metric calculation circuit 120, and the metrics corresponding to the first to fourth bits are calculated. It is made like that.
[0179]
That is, the metric calculation circuit 120 in FIG. 8 is configured as shown in FIG. 9, for example. In this embodiment, the I ′ and Q ′ components output from the symbol despreading circuit 33 are input to the probability calculation circuits 111-1 to 111-16. The adder circuits 112-1 to 112-8 are circuits that calculate the numerator of the above equation (8), and the adder circuit 112-1 calculates the sum of the probabilities for the 0 symbol of the first bit and adds them. The circuits 112-2 to 112-8 calculate the sum of the probabilities of 0 symbols of the second to third bits, respectively. The adder circuit 113 is a circuit that calculates the denominator of the above equation, and calculates the sum of probabilities for all symbols of 16QAM. The division circuits 114-1 to 114-8 divide the outputs of the addition circuits 112-1 to 112-8 by the outputs of the addition circuit 113, respectively, and calculate the metrics for the first bit to the fourth bit, respectively. , And output as output signals u ′, v ′, x ′, and y ′, respectively.
[0180]
Data (metric) u ′, v ′, x ′, y ′ output from the metric calculation circuit 120 is supplied to the bit despreading circuits 95-1 to 95-8, respectively. The bit despreading circuits 95-1 to 95-8 operate on the metric data u ′, v ′, x ′, y ′ output from the metric calculation circuit 120 for the bit spreading circuits 91-1 to 91- of FIG. The bit despreading is executed by the reverse operation to that in the case of 8, and data u, v, x, y are output.
[0181]
Other operations in the embodiment of FIG. 8 are the same as those in FIG.
[0182]
FIG. 10 shows a third embodiment of the data receiving apparatus. In this embodiment, the I component and the Q component of the reception signal output from the demodulation circuit 32 are supplied to the metric calculation circuit 120, and the metric data u ′, v ′, x obtained by executing the metric calculation. ', Y' is output to the symbol despreading circuit 140. The symbol despreading circuit 140 performs a process reverse to the symbol spreading process in the symbol spreading circuit 7 of FIG. 1, that is, a process for returning the order of the symbols replaced in the symbol spreading circuit 7 to the original order, and outputs the data u ″. , V ″, x ″, y ″.
[0183]
The data u ″, v ″, x ″, y ″ output from the symbol despreader 140 are supplied to the bit despreading circuits 95-1 to 95-8, and the bit spreading circuit 91-1 in FIG. Processes opposite to those in 91 to 8 are executed, and the obtained data u, v, x, and y are output. The other configuration is the same as that in FIG. 8, and the description thereof is omitted.
[0184]
Next, the operation will be described.
[0185]
The I component and Q component of the reception signal output from the demodulator 32 are supplied to the metric calculation circuit 120. The metric calculation circuit 120 calculates metrics for the first to fourth bits constituting 16QAM from the input I component and Q component,
The metric for the first bit is u ',
The metric for the second bit is v ',
The metric for the third bit is x ',
The metric for the fourth bit is y '
Output as.
[0186]
The metric calculation circuit 120 has the same configuration as the metric calculation circuit 120 in FIG. 8 (FIG. 9).
[0187]
The metric calculation results u ′, v ′, x ′, y ′ for the first to fourth bits constituting 16QAM are input to the symbol despreading circuit 140.
[0188]
In the symbol despreading circuit 140, an operation reverse to that in the symbol spreading circuit 7 shown in FIG. 1 is performed, and the symbol despreading is performed. In other words, despreading uses Si (u ′, v ′, x ′, y ′) as one set, and (N−1) sets of Si data corresponding to the symbol diffusion circuit 7 shown in FIG. Vector to
From (S1, S2, ..., Sn, ..., SN-1),
Despreading vector with S′i (u ″, v ″, x ″, y ″) as one set and (N−1) sets of S′i as elements.
(S′1, S′2,..., S′k,..., S′N−1).
[0189]
At this time, Sn = S′k (n = G ^ k mod N).
[0190]
The obtained data u ″, v ″, x ″, y ″ are supplied to the bit despreading circuits 95-1 to 95-8, respectively.
[0191]
The bit despreading circuits 95-1 to 95-8 perform bit despreading by the reverse operation of the case of the bit spreading circuits 91-1 to 91-8 in FIG. , Y are output to the Viterbi decoder 103.
[0192]
The subsequent processing is the same as in FIG.
[0193]
As described above, in any of the embodiments, a bit metric is calculated for each bit of data, and bit insertion processing is performed according to a predetermined rule for the data bit. A convolutional code is used as the code, bit spreading is performed on the code sequence, and data transmitted after data modulation in the 16QAM system can be subjected to soft decision processing. Compared with the case where the hard decision processing is performed as the closest symbol, the decoding processing can be performed accurately.
[0194]
In the above embodiment, as the Viterbi decoder 103, the configuration including the multiplication circuits 141-1 to 141-8 as shown in FIG. 6 is used, but these multiplication circuits 141-1 to 141-8 are For example, it is possible to calculate the input data log and multiply the obtained value by (−1).
[0195]
In the above embodiment, the data is modulated and demodulated by the 16QAM system. In addition to this, multilevel multiphase modulation in which the I component and the Q component each correspond to two or more bits such as 64QAM and 256QAM. Even when the method is adopted, the present invention can be applied.
[0196]
【The invention's effect】
  According to the first invention of the present application, it is possible to reliably decode data transmitted after being digitally modulated by the multi-value multi-phase method.
[0197]
According to the second invention of the present application, the configuration of the data receiving apparatus can be simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a data transmission device.
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a detailed configuration of a convolutional encoder 2 shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing transition of the state of the convolutional encoder 2 shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of a data receiving apparatus of the present invention.
5 is a block diagram illustrating a detailed configuration example of a metric calculation circuit illustrated in FIG. 4;
6 is a block diagram showing a detailed configuration example of the Viterbi decoder shown in FIG. 4;
7 is a block diagram showing a detailed configuration example of a path memory 144 shown in FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment of the data receiving apparatus of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram illustrating a detailed configuration example of the metric calculation circuit illustrated in FIG. 8;
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a third embodiment of the data receiving apparatus of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional data transmission apparatus.
12 is a block diagram illustrating a configuration example of a convolutional encoder in FIG. 11. FIG.
FIG. 13 is a diagram for explaining state transition of the convolutional encoder in FIG. 12;
FIG. 14 is a diagram for explaining signal point arrangement of QPSK;
FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional data receiving apparatus.
16 is a block diagram illustrating a configuration example of the Viterbi decoder of FIG. 15;
17 is a block diagram illustrating a configuration example of a branch metric calculation circuit in FIG. 16;
18 is a block diagram illustrating a configuration example of the path memory in FIG. 16;
FIG. 19 is a block diagram illustrating a configuration example of a data transmission apparatus when 16QAM is used.
FIG. 20 is a diagram for explaining 16QAM signal point arrangement;
FIG. 21 is a diagram illustrating a configuration example of a data receiving apparatus that receives data transmitted by the apparatus in FIG. 19;
22 is a diagram for explaining the operation of the embodiment of FIG. 21;
[Explanation of symbols]
32 demodulator, 33 symbol despreading circuit, 38 reproduction information, 101-1 to 101-4 bit despreading circuit, 102-1 to 102-4 metric calculation circuit, 103 Viterbi decoder, 111-1 to 111-16 probability Calculation circuit, 112, 113 addition circuit, 114 division circuit

Claims (6)

誤り訂正符号として畳み込み符号が用いられ、符号系列に対して、シンボルを構成するビットに対応するデータのそれぞれを、対応する前記シンボルを構成するビットに応じた規則に従ってビット拡散を行うビット拡散処理が行われ、多値多位相方式でデジタル変調されて伝送されたデータを受信するデータ受信装置において、
前記データの前記シンボルに付随する情報を、前記シンボルを構成するビットに応じた前記規則の逆の規則に従ってそれぞれ逆拡散する逆拡散手段と、
前記逆拡散手段によりそれぞれ逆拡散された前記シンボルに付随する情報から、前記シンボルを構成するビットに対する条件付き事後確率を、前記ビットに対応するメトリックとして計算するメトリック計算手段と、
前記メトリック計算手段の出力に対して復号処理を行う復号手段と
を備えることを特徴とするデータ受信装置。
A convolutional code is used as the error correction code, and a bit spreading process is performed on the code sequence to perform bit spreading on each of the data corresponding to the bits constituting the symbol according to a rule according to the bit constituting the corresponding symbol. In a data receiving apparatus for receiving data transmitted by being digitally modulated by a multi-value multi-phase method,
The information associated with the symbols of the data, and despreading means for despreading each according opposite rule of the rule corresponding to the bits constituting the symbol,
And metric calculating means for calculating from the information associated with the symbol despread respectively, the conditional posterior probability against the bits constituting the symbol, as the metric corresponding to the bit by the despreading means,
A data receiving apparatus comprising: a decoding unit that performs a decoding process on an output of the metric calculation unit.
前記データのシンボルを、逆拡散するシンボル逆拡散手段を更に備える
ことを特徴とする請求項1に記載のデータ受信装置。
The data receiving apparatus according to claim 1, further comprising symbol despreading means for despreading the data symbols.
誤り訂正符号として畳み込み符号が用いられ、符号系列に対して、シンボルを構成するビットに対応するデータのそれぞれを、対応する前記シンボルを構成するビットに応じた規則に従ってビット拡散を行うビット拡散処理が行われ、多値多位相方式でデジタル変調されて伝送されたデータを受信するデータ受信装置において、
前記データのビット毎に、値0に対する条件付き事後確率、または値1に対する条件付き事後確率のいずれか一方のみをメトリックとして計算し、前記一方の値と所定の基準値とから、他方のメトリックを計算するメトリック計算手段と、
前記メトリック計算手段により計算された前記メトリックを、逆拡散するビット逆拡散手段と、
前記ビット逆拡散手段による逆拡散の結果得られたデータの復号処理を行う復号手段と
を備えることを特徴とするデータ受信装置。
A convolutional code is used as the error correction code, and a bit spreading process is performed on the code sequence to perform bit spreading on each of the data corresponding to the bits constituting the symbol according to a rule according to the bit constituting the corresponding symbol. In a data receiving apparatus for receiving data transmitted by being digitally modulated by a multi-value multi-phase method,
For each bit of the data, conditional posterior probability for the value 0 or one of the conditional posterior probability for the values 1 only calculated as metric, from one value and a predetermined reference value above and the other metrics A metric calculation means for calculating,
Bit despreading means for despreading the metric calculated by the metric calculation means;
A data receiving apparatus comprising: decoding means for decoding data obtained as a result of despreading by the bit despreading means.
前記データのシンボルを、逆拡散するシンボル逆拡散手段を更に備える
ことを特徴とする請求項3に記載のデータ受信装置。
The data receiving apparatus according to claim 3, further comprising symbol despreading means for despreading the data symbols.
誤り訂正符号として畳み込み符号が用いられ、符号系列に対して、シンボルを構成するビットに対応するデータのそれぞれを、対応する前記シンボルを構成するビットに応じた規則に従ってビット拡散を行うビット拡散処理が行われ、多値多位相方式でデジタル変調されて伝送された伝送データを受信するデータ受信方法において、
前記データの前記シンボルに付随する情報を、前記シンボルを構成するビットに応じた前記規則の逆の規則に従ってそれぞれ逆拡散する逆拡散ステップと、
前記逆拡散ステップの処理でそれぞれ逆拡散された前記シンボルに付随する情報から、前記シンボルを構成するビットに対する条件付き事後確率を、前記ビットに対応するメトリックとして計算するメトリック計算ステップと、
前記メトリック計算ステップの処理結果に対して復号処理を行う復号ステップと
を含むことを特徴とするデータ受信方法。
A convolutional code is used as the error correction code, and a bit spreading process is performed on the code sequence to perform bit spreading on each of the data corresponding to the bits constituting the symbol according to a rule according to the bit constituting the corresponding symbol. In a data reception method for receiving transmission data transmitted by being digitally modulated by a multi-value multi-phase method,
Despreading step that the information associated with the symbols of the data, despread each according opposite rule of the rule corresponding to the bits constituting the symbol,
The information associated with the symbol despread each in the process of the despreading step, a metric calculation step of calculating the conditional posterior probability against the bits constituting the symbol, as the metric corresponding to the bit,
And a decoding step of performing a decoding process on the processing result of the metric calculation step.
誤り訂正符号として畳み込み符号が用いられ、符号系列に対して、シンボルを構成するビットに対応するデータのそれぞれを、対応する前記シンボルを構成するビットに応じた規則に従ってビット拡散を行うビット拡散処理が行われ、多値多位相方式でデジタル変調されて伝送されたデータを受信するデータ受信方法において、
前記データのビット毎に、値0に対する条件付き事後確率、または値1に対する条件付き事後確率のいずれか一方のみをメトリックとして計算し、前記一方の値と所定の基準値とから、他方のメトリックを計算するメトリック計算ステップと、
前記メトリック計算ステップの処理で計算された前記メトリックを、逆拡散するビット逆拡散ステップと、
前記ビット逆拡散ステップの処理での逆拡散の結果得られたデータの復号処理を行う復号ステップと
を含むことを特徴とするデータ受信方法。
A convolutional code is used as the error correction code, and a bit spreading process is performed on the code sequence to perform bit spreading on each of the data corresponding to the bits constituting the symbol according to a rule according to the bit constituting the corresponding symbol. In a data reception method for receiving data transmitted by being digitally modulated by a multi-value multi-phase method,
For each bit of the data, conditional posterior probability for the value 0 or one of the conditional posterior probability for the values 1 only calculated as metric, from one value and a predetermined reference value above and the other metrics A metric calculation step to calculate,
A bit despreading step for despreading the metric calculated in the processing of the metric calculation step;
And a decoding step for decoding the data obtained as a result of the despreading in the bit despreading step.
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