專利名稱：通信設(shè)備和通信方法
(技術(shù)領(lǐng)域)本發(fā)明涉及一種采用多載波調(diào)制解調(diào)方式的通信設(shè)備和通信方法，尤其是通過DMT(Discrete Multi Tone)調(diào)制解調(diào)方式和OFDM(Orthogonal Frequency Division)調(diào)制解調(diào)方式等可實現(xiàn)使用已有通信線路的數(shù)據(jù)通信的通信設(shè)備和通信方法。但是，本發(fā)明不限于由DMT調(diào)制解調(diào)方式進行的數(shù)據(jù)通信的通信設(shè)備，也可適用于通過一般的通信線路，以多載波調(diào)制解調(diào)方式和單載波調(diào)制解調(diào)方式進行有線通信和無線通信的全部通信設(shè)備。
(背景技術(shù))下面說明已有的通信方法。例如，有一方案是，在使用SS(Spread Spectrum)的寬帶CDMA(W-CDMA碼分多址)中，將湍流(Turbo)碼作為超過卷積碼性能很多的糾錯碼。該湍流碼是將在信息序列中實施交錯的序列與已知的編碼序列并列編碼而成的，能得到臨近香農(nóng)界限的特性，是當前最引人注目的糾錯碼之一。在上述W-CDMA中，因為糾錯碼的性能大大決定聲音傳送或數(shù)據(jù)傳送中的傳送特性，所以可通過應(yīng)用湍流(Turbo)碼來大幅度地提高傳送特性。
這里，具體說明使用上述湍流(Turbo)碼的已有通信設(shè)備的發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)的動作。圖8為表示發(fā)射系統(tǒng)中使用的湍流(Turbo)碼器的構(gòu)成的圖。在圖8(a)中，101是卷積編碼信息序列后輸出冗余位的第1遞歸組織卷積編碼器，102是數(shù)字復(fù)用器，103是對由數(shù)字復(fù)用器102轉(zhuǎn)換后的信息序列卷積編碼后輸出冗余位的第2遞歸組織卷積編碼器。圖8(b)是表示第1遞歸組織卷積編碼器101和第2遞歸組織卷積編碼器103的內(nèi)部構(gòu)成的圖，兩個遞歸組織卷積編碼器分別為僅輸出冗余位的編碼器。另外，由上述湍流(Turbo)碼器所使用的數(shù)字復(fù)用器102進行隨機轉(zhuǎn)換信息位序列的處理。
在上述構(gòu)成的湍流(Turbo)碼器中，同時輸出信息位序列x1、由第1遞歸組織卷積編碼器101的處理來編碼所述信息位序列的冗余位序列x2和由第2遞歸組織卷積編碼器103的處理來編碼所述信息位序列的冗余位序列x3。
圖9是表示接收系統(tǒng)中使用的湍流(Turbo)解碼器的構(gòu)成的圖。在圖9中，111為從接收信號y1和接收信號y2算出對數(shù)相似比的第1解碼器，112和116是加法器，113和114是數(shù)字復(fù)用器，115為從接收信號y1和接收信號y3算出對數(shù)相似比的第2解碼器，117是去數(shù)字復(fù)用器，118是判斷第2解碼器115的輸出后輸出原來信息位序列的推定值的判斷器。另外，接收信號y1、y2、y3分別是向信息位序列x1、冗余位序列x2、x3施加傳送路徑的噪聲和衰減影響的信號。
在上述構(gòu)成的湍流(Turbo)解碼器中，首先，第1解碼器111從接收信號y1k和接收信號y2k算出對數(shù)相似比L(Uk)(k表示時刻)。此時，L(Uk)可表示如下。
L(Uk)＝y(tǒng)1k＋La(Uk)＋Le(Uk)＝Ln(Pr(x1k＝′1|{Y})/(Pr(x1k＝′0|{Y})……(1)L(Uk)表示外部信息，La(Uk)表示作為一個以前外部信息的在先信息，(Pr(x1k＝′1|{Y})表示在接收接收信號的整個序列{Y}的狀態(tài)下推定的推定信息位x1k為1的概率，(Pr(x1k＝′0|{Y})表示在接收整個序列{Y}的狀態(tài)下推定的推定信息位x1k為0的概率。即，在公式(1)中，求出相對于推定信息位x1k為0的概率的推定信息位x1k為1的概率。
接著，在加法器112中，由作為所述計算結(jié)果的對數(shù)相似比算出對于第2解碼器115的外部信息。根據(jù)上述(1)，外部信息Le(Uk)可表示如下。
Le(Uk)＝L(Uk)-y1k-La(Uk)……(2)但是在第1次解碼中，因為沒有求出的在先信息，所以La(Uk)＝0。
接著，在數(shù)字復(fù)用器113和114中，為了在接收信號y3的時刻將接收信號y1和外部信息Le(Uk)合在一起，所以進行信號的合并。另外，在第2解碼器115中，與第1解碼器111相同，根據(jù)接收信號y1、接收信號y3和在先算出的外部信息Le(Uk)算出對數(shù)相似比L(Uk)。之后，在加法器116中，與加法器112一樣，用公式(2)算出外部信息Le(Uk)。此時，在去數(shù)字復(fù)用器117中合并的外部信息作為在先信息La(Uk)反饋到所述第1解碼器111。
最后，在湍流(Turbo)解碼器中，通過以規(guī)定次數(shù)重復(fù)執(zhí)行上述處理，算出精度較高的對數(shù)相似比，另外，判斷器118根據(jù)該對數(shù)相似比進行判斷，推定原來的信息位序列。具體而言，例如，如果對數(shù)相似比“L(Uk)＞0”，則推定信息位X1k判斷為1，如果對數(shù)相似比“L(Uk)≤0”，則推定信息位x1k判斷為0。
由此，在已有的通信方法中，通過將湍流(Turbo)碼適用為糾錯碼，即使在對應(yīng)于調(diào)制方式的多值化而使信號點間距離變近的情況下，也能大幅度提高聲音傳送和數(shù)據(jù)傳送中的傳送特性，得到比已知卷積碼好的特性。
但是，在上述已有的通信方法中，因為進行高精度的糾錯，所以在發(fā)射側(cè)，對于全部信息序列實施湍流(Turbo)碼，并且，在接收側(cè)解碼編碼的全部信號，之后，進行軟判斷。具體而言，例如，對于16QAM的4位全部數(shù)據(jù)(0000-11114位組)、對于256QAM的8位全部數(shù)據(jù)進行判斷。如上所述，在實施進行全部數(shù)據(jù)判斷的已有通信方法的情況下，在通信設(shè)備中，存在對應(yīng)于多值化、編碼器和解碼器的計算量增大的問題。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種通信設(shè)備和通信方法，適用于使用多載波調(diào)制解調(diào)方式和單載波調(diào)制解調(diào)方式的全部通信，并且，即使在伴隨多值化而組增大的情況下，也能實現(xiàn)計算量的消減和與從前一樣好的傳送特性。
(發(fā)明概述)根據(jù)本發(fā)明的通信設(shè)備，將湍流(Turbo)碼作為糾錯碼構(gòu)成，其特征在于包括通過對發(fā)射數(shù)據(jù)中的規(guī)定數(shù)量下一位進行湍流(Turbo)編碼、輸出對應(yīng)于所述規(guī)定數(shù)量信息位和以不同順序卷積編碼的第1和第2冗余位的湍流(Turbo)編碼裝置(相當于后述的實施例的湍流(Turbo)編碼器1)；使用所述規(guī)定數(shù)量的信息位和所述冗余位、進行可使對各信息位的糾錯能力均一的運算、將其運算結(jié)果和所述發(fā)射數(shù)據(jù)中的其它位作為編碼結(jié)果輸出的運算裝置(相當于轉(zhuǎn)換器2)；從接收信號中的規(guī)定數(shù)量下位位中抽出信息位和第1冗余位、根據(jù)該抽出結(jié)果和作為在先信息提供的一個以前軟判斷輸出(包含沒有的情況)、進行軟判斷的第1解碼裝置(相當于第1解碼器11、加法器12)；抽出信息位和第2冗余位、根據(jù)該抽出結(jié)果和來自所述第1解碼裝置的軟判斷輸出進行軟判斷、將其結(jié)果作為所述一個以前的軟判斷輸出通知所述第1解碼裝置的第2解碼裝置(相當于第2解碼器15、數(shù)字復(fù)用器13、14、加法器15、去數(shù)字復(fù)用器17)；以規(guī)定次數(shù)重復(fù)執(zhí)行所述第1解碼裝置和所述第2解碼裝置的軟判斷后、根據(jù)所述第2解碼裝置的軟判斷輸出、推定原來的信息位的第1判斷裝置(相當于第1判斷器18)；和通過硬判斷所述接收信號中的其它位、推定原來的信息位的第2判斷裝置(相當于第1判斷器19)。
根據(jù)下一發(fā)明的通信設(shè)備，其特征在于所述湍流(Turbo)編碼裝置包括對交錯處理后編碼的一方冗余位進行去交錯處理的去交錯處理裝置(相當于去數(shù)字復(fù)用器25)，將所述各信息位和所述各冗余位的時刻調(diào)整一致后輸出。
根據(jù)下一發(fā)明的通信設(shè)備，其特征在于并用讀所羅門(ソロモン)碼和湍流(Turbo)碼，在發(fā)射側(cè)，在讀所羅門編碼后，執(zhí)行湍流(Turbo)編碼，在接收側(cè)，解碼湍流(Turbo)碼后，解碼讀所羅門碼。
根據(jù)下一發(fā)明的通信設(shè)備，其特征在于具有采用在編碼采取交錯處理的湍流(Turbo)碼的編碼器，所述編碼器包括通過接收由多個位構(gòu)成的發(fā)射數(shù)據(jù)、對所述發(fā)射數(shù)據(jù)中規(guī)定數(shù)量的下位位進行湍流(Turbo)編碼，輸出對應(yīng)于所述規(guī)定數(shù)量的信息位、卷積編碼所述各信息位的第1冗余位和卷積編碼交錯處理后的各信息位的第2冗余位的湍流(Turbo)編碼裝置(相當于湍流(Turbo)編碼器1)，和使用所述規(guī)定數(shù)量的信息位和所述冗余位、進行可使對各信息位的糾錯能力均一的運算的運算裝置(相當于轉(zhuǎn)換器2)，將所述運算結(jié)果和所述發(fā)射數(shù)據(jù)中的其它位作為編碼結(jié)果輸出。
根據(jù)下一發(fā)明的通信設(shè)備，其特征在于所述湍流(Turbo)編碼裝置具有對所述第2冗余位進行去交錯處理的去交錯處理裝置(相當于去數(shù)字復(fù)用器25)，將所述各信息位、所述第1冗余位和所述去交錯處理后的第2冗余位的時刻調(diào)整一致后輸出。
根據(jù)下一發(fā)明的通信設(shè)備，其特征在于具有采用在編碼中采取交錯處理的湍流(Turbo)碼的編碼器，所述編碼器包括通過接收由多個位構(gòu)成的發(fā)射數(shù)據(jù)、對所述發(fā)射數(shù)據(jù)中規(guī)定數(shù)量的下位位進行湍流(Turbo)編碼，輸出對應(yīng)于所述規(guī)定數(shù)量的信息位、卷積編碼所述信息位的第1冗余位和卷積編碼交錯處理后的信息位的第2冗余位的湍流(Turbo)編碼裝置，將所述各信息位與所述第1和第2冗余位加上將所述發(fā)射數(shù)據(jù)中的其它位作為編碼結(jié)果輸出。
根據(jù)下一發(fā)明的通信設(shè)備，其特征在于并用讀所羅門碼和湍流(Turbo)碼，在讀所羅門編碼后，執(zhí)行湍流(Turbo)編碼。
根據(jù)下一發(fā)明的通信設(shè)備，其特征在于具有由軟判斷來解碼湍流(Turbo)編碼的接收信號的解碼器，所述解碼器具有從所述接收信號中的規(guī)定數(shù)量下位位中抽出信息位和卷積編碼第1冗余位、根據(jù)該抽出結(jié)果和作為在先信息提供的一個以前軟判斷輸出(包含沒有的情況)、進行所述信息位的軟判斷的第1解碼裝置(相當于第1解碼器11、加法器12)；從所述接收信號中的規(guī)定數(shù)量下位位中抽出對應(yīng)于所述編碼器側(cè)的輸出數(shù)量的信息位和以與第1冗余位不同的方法卷積編碼的第2冗余位、之后、根據(jù)抽出結(jié)果和來自所述第1解碼裝置的軟判斷輸出進行所述信息位的軟判斷、將其結(jié)果作為所述一個以前的軟判斷輸出通知所述第1解碼裝置的第2解碼裝置(相當于第2解碼器15、數(shù)字復(fù)用器13、14、加法器15、去數(shù)字復(fù)用器17)；以規(guī)定次數(shù)重復(fù)執(zhí)行所述第1解碼裝置和所述第2解碼裝置的軟判斷后、根據(jù)所述第2解碼裝置的軟判斷輸出、推定原來的信息位的第1判斷裝置(相當于第1判斷器18)；和通過硬判斷所述接收信號中的其它位、推定原來的信息位的第2判斷裝置(相當于第1判斷器19)。
根據(jù)下一發(fā)明的通信設(shè)備，其特征在于在發(fā)射側(cè)并用讀所羅門碼和湍流(Turbo)碼，在解碼湍流(Turbo)碼后，解碼讀所羅門碼。
根據(jù)下一發(fā)明的通信方法，其特征在于包括通過對應(yīng)于發(fā)射數(shù)據(jù)中的規(guī)定數(shù)量下位位進行湍流(Turbo)編碼、輸出對應(yīng)于所述規(guī)定數(shù)量信息位和以不同順序卷積編碼的第1和第2冗余位的湍流(Turbo)編碼步驟；使用所述規(guī)定數(shù)量的信息位和所述冗余位、進行可使對各信息位的糾錯能力均一的運算、將其運算結(jié)果和所述發(fā)射數(shù)據(jù)中的其它位作為編碼結(jié)果輸出的運算步驟；從接收信號中的規(guī)定數(shù)量下位位中抽出信息位和第1冗余位、根據(jù)該抽出結(jié)果和作為在先信息提供的一個以前軟判斷輸出(包含沒有的情況)、進行軟判斷的第1解碼步驟；抽出信息位和第2冗余位、根據(jù)該抽出結(jié)果和來自所述第1解碼裝置的軟判斷輸出進行軟判斷、將其結(jié)果作為所述一個以前的軟判斷輸出第2解碼步驟；以規(guī)定次數(shù)重復(fù)執(zhí)行所述第1解碼步驟和所述第2解碼步驟的軟判斷后、根據(jù)所述第2解碼步驟的軟判斷輸出、推定原來的信息位的第1判斷步驟；和通過硬判斷所述接收信號中的其它位、推定原來的信息位的第2判斷步驟。
根據(jù)下一發(fā)明的通信方法，其特征在于所述湍流(Turbo)編碼步驟包括對交錯處理后編碼的一方冗余位進行去交錯處理的去交錯處理步驟，使所述各信息位和所述各冗余位的時刻重合后輸出。
根據(jù)下一發(fā)明的通信方法，其特征在于在并用讀所羅門碼和湍流(Turbo)碼時，在發(fā)射側(cè)，在讀所羅門編碼后，執(zhí)行湍流(Turbo)編碼，在接收側(cè)，解碼湍流(Turbo)碼后，解碼讀所羅門碼。
(附圖概述)


圖1是表示本發(fā)明通信設(shè)備中使用的編碼器和解碼器的構(gòu)成的圖；圖2是表示本發(fā)明通信設(shè)備中的發(fā)射系統(tǒng)的構(gòu)成的圖；圖3是表示本發(fā)明通信設(shè)備中的接收系統(tǒng)的構(gòu)成的圖；圖4是表示多載波調(diào)制解調(diào)方式中音調(diào)(ト一ン)構(gòu)成和4位組(コンスタレ一ション)中可適用的編碼器的構(gòu)成的圖；圖5是表示各種數(shù)字調(diào)制的信號點配置的圖；圖6是表示湍流(Turbo)編碼器1的線路構(gòu)成的圖；圖7是表示位誤差概率的差的圖；圖8是表示已有的湍流(Turbo)編碼器的構(gòu)成的圖；圖9是表示已有的湍流(Turbo)解碼器的構(gòu)成的圖。
(發(fā)明最佳實施例)下面根據(jù)附圖來說明本發(fā)明的通信設(shè)備和通信方法的實施例。該實施例并不限定本發(fā)明。
圖1是表示本發(fā)明通信設(shè)備中使用的編碼器(湍流(Turbo)編碼器和轉(zhuǎn)換器的組合)和解碼器(湍流(Turbo)解碼器和硬判斷器的組合)的構(gòu)成的圖，具體而言，圖1(a)是表示本實施例的編碼器的構(gòu)成的圖，圖1(b)是表示解碼器的構(gòu)成的圖。在本實施例的通信設(shè)備中，通過具有上述編碼器和解碼器兩者的構(gòu)成和高精度的數(shù)據(jù)糾錯能力，可得到數(shù)據(jù)通信和聲音通信中的好的傳送特性。另外，在本實施例中，為了說明方便，雖然具有上述兩者的構(gòu)成，但是，也可假定例如只具有兩者中的編碼器的發(fā)射機，另一方面，或假定只具有解碼器的接收機。
在圖1(a)的編碼器中，1為通過采用湍流(Turbo)碼作為糾錯碼而可得到接近香農(nóng)極限的湍流(Turbo)編碼器，2為轉(zhuǎn)換從湍流(Turbo)編碼器接收的數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換器，例如，在湍流(Turbo)編碼器1中，相對于2位的信息位輸入，輸出2位的信息位和2位的冗余位，在轉(zhuǎn)換器2中，相對于接收到的4位數(shù)據(jù)，在接收側(cè)進行可使對各信息位的修正能力均一化的運算。
另一方面，在圖1(a)的解碼器中，11為從接收信號Lcy(相當于后述的接收信號v0、v1、w0、w1)算出對數(shù)相似比的第1解碼器，12和16為加法器，13和14為數(shù)字復(fù)用器，15為從接收信號Lcy(相當于后述的接收信號v0、v1、w0、w1)算出對數(shù)相似比的第2解碼器，17為去數(shù)字復(fù)用器，18為判斷第2解碼器15的輸出后輸出原來信息位序列的推定值的第1判斷器，19為硬判斷Lcy(相當于后述的接收信號v2…、w2…)后輸出原來信息位序列的推定值的第2判斷器。
這里，在說明上述編碼器和解碼器的動作之前，先根據(jù)附圖來簡單說明本發(fā)明的通信設(shè)備的基本動作。例如，作為使用DMT(Discrete Multi Tone)調(diào)制解調(diào)方式進行數(shù)據(jù)通信的有線系統(tǒng)數(shù)字通信方式，具有使用已有電話線路進行數(shù)兆位/秒的高速數(shù)字通信的ADSL(非對稱用戶數(shù)字線路)通信方式和HDSL(高位率數(shù)字用戶線路)通信方式等的xDSL通信方式。另外，該方式根據(jù)ANSI的T1.413等進行標準化。下面對于本實施例的說明使用例如可適用于上述ADSL的通信設(shè)備。
圖2是表示本發(fā)明通信設(shè)備中的發(fā)射系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。圖2中，在發(fā)射系統(tǒng)中，在多路復(fù)用/同步控制(相當于圖示的MUX/SYNC CONTROL)41中多路復(fù)用發(fā)射的數(shù)據(jù)，在循環(huán)冗余檢驗(相當于CRCCyclic redundancy check)42、43中對多路復(fù)用的發(fā)射數(shù)據(jù)附加誤差檢測用代碼，另外，在向前糾錯(相當于SCRAM—FEC)44、45中進行FEC用代碼的附加和加密處理。
從多路復(fù)用/同步控制41到音調(diào)排序49具有兩條路徑，一條是包括交錯(INTERLEAVE)46的交錯數(shù)據(jù)緩沖器路徑，另一條是不包括交錯46的快速數(shù)據(jù)緩沖器(Fast Data Buffer)路徑，例如，進行交錯處理的交錯數(shù)據(jù)緩沖器路徑側(cè)的延遲變大。
之后，在速率轉(zhuǎn)換器(相當于RATE-CONVERTOR)47、48中進行發(fā)射數(shù)據(jù)的速率轉(zhuǎn)換處理，在音調(diào)排序(相當于TONE ORDERING)49中進行音調(diào)排序處理。另外，根據(jù)音調(diào)排序處理后的發(fā)射數(shù)據(jù)，在組編碼器/增益換算(相當于CONSTELLATION AND GAIN SCALLING)50中形成組數(shù)據(jù)，在反高速傅立葉變換部(相當于IFFTInverse Fast Fourier transform)51中進行反高速傅立葉變換。
最后，在輸入并聯(lián)/串聯(lián)緩沖器(相當于INPUT PARALLEL/SERIAL BUFFER)52中將傅立葉變換變換后的并聯(lián)數(shù)據(jù)變換為串聯(lián)數(shù)據(jù)，在模擬處理/數(shù)模轉(zhuǎn)換器(相當于ANALOG PROCESSING AND DAC)53中將數(shù)字波形轉(zhuǎn)換為模擬波形，執(zhí)行濾波處理后，將發(fā)射數(shù)據(jù)發(fā)射到電話線上。
圖3是表示本發(fā)明通信設(shè)備中的接收系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。圖3中，在接收系統(tǒng)中，在模擬處理/模數(shù)轉(zhuǎn)換器(相當于圖示的ANALOG PROCESSING AND ADC)141中對接收數(shù)據(jù)(上述的發(fā)射數(shù)據(jù))執(zhí)行濾波處理后，將模擬波形轉(zhuǎn)換為數(shù)字波形，時域均衡器(相當于TEQ)142中進行時域的自適應(yīng)均衡處理。
對于執(zhí)行了時域均衡處理的數(shù)據(jù)，在輸入串聯(lián)/并聯(lián)緩沖器(相當于INPUT SERIAL/PARALLEL BUFFER)143中從串聯(lián)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并聯(lián)數(shù)據(jù)，在高速傅立葉變換部(相當于FFTFast Fourier transform)144中對該并聯(lián)數(shù)據(jù)進行高速傅立葉變換，之后，在頻域均衡器(相當于FEQ)145中進行頻域均衡處理。
通過組解碼器/增益換算(相當于CONSTELLATION DECORDER ANDGAIN SCALLING)146和音調(diào)排序(相當于TONE ORDERING)147中進行的復(fù)合處理(最優(yōu)復(fù)合法)和音調(diào)排序處理，將執(zhí)行頻域均衡處理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串聯(lián)數(shù)據(jù)。之后，進行速度轉(zhuǎn)換(相當于RATE-CONVERTOR)148、149的速度轉(zhuǎn)換處理、去交錯(相當于DEINTERLEAVE)150的去交錯處理、向前糾錯(相當于DESCRAM—FEC)151、152的FEC處理和去加密處理、和循環(huán)冗余檢驗(相當于Cyclic redundancy check)153、154的循環(huán)冗余檢驗等處理，最后，從多路復(fù)用/同步控制(相當于MUX/SYNC CONTROL)155再現(xiàn)接收數(shù)據(jù)。
在上述的通信設(shè)備中，分別具有發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)兩條路徑，通過分別使用這兩條路徑，或通過同時操作這兩條路徑，可實現(xiàn)低傳送延遲和高速率數(shù)據(jù)通信。
在上述構(gòu)成的通信設(shè)備中，圖1(a)所示編碼器位于上述發(fā)射系統(tǒng)中的組編碼器/增益換算50中，圖1(b)所示的解碼器位于上述接收系統(tǒng)中的組解碼器/增益換算146中。
下面參照附圖來詳細說明本實施例的編碼器(發(fā)射系統(tǒng))和解碼器(接收系統(tǒng))的動作。首先說明圖1(a)所示的編碼器的動作。圖4是表示多載波調(diào)制解調(diào)方式中音調(diào)構(gòu)成(參照(a))和4位組中可適用的編碼器的構(gòu)成(參照(b))的圖。在本實施例中，如圖4(a)所示，作為多值正交調(diào)幅(QAMQuadrature Amplitude Modulation)，例如采用16QAM方式，并對于多載波中的2個音調(diào)進行編碼。另外，在本實施例的編碼器中，與對全部輸入數(shù)據(jù)執(zhí)行的湍流(Turbo)編碼的已有技術(shù)不同，如圖4(b)所示，對下面的2位輸入數(shù)據(jù)執(zhí)行湍流(Turbo)編碼，而對于其它上面位，則以其原樣輸出輸入數(shù)據(jù)。
這里僅說明執(zhí)行下面2位的輸入數(shù)據(jù)中的湍流(Turbo)編碼的原因。圖5是表示各種數(shù)字調(diào)制的信號點配置的圖，具體而言，圖5(a)是4相PSK(相位鍵控)方式的信號點配置，(b)是16QAM方式的信號點配置，(c)是64QAM方式的信號點配置。
例如，在上述全部調(diào)制方式的信號點配置中，接收信號點為a或b的位置的情況下，通常，在接收側(cè)，通過軟判斷來推定作為信息位序列(發(fā)射數(shù)據(jù))的最準確數(shù)據(jù)。即，將與接收信號點距離最近的信號點判斷為發(fā)射數(shù)據(jù)。因此，此時例如，當使用圖5來著眼于接收信號點a和b時，在任一情況下(相當于圖5(a)(b)(c))，可知離接收信號點最近的4個點的下面2位為(0，0)(0，1)(1，0)(1，1)。因此，在本實施例中，對于特性可能劣化的4個信號點(信號點間距離最近的4個點)的下面2位執(zhí)行具有優(yōu)化糾錯能力的湍流(Turbo)編碼，在接收側(cè)進行軟判斷。另一方面，原樣輸出特性劣化可能低的其它上面位在接收側(cè)進行硬判斷。于是，信息位序歹u3、u4、u5、u6分另對應(yīng)于v2、v3、w2、w3。
由此，在本實施例中，能夠提高伴隨多值化而可能變差的特性，另外，因為對接收信號的下面2位僅執(zhí)行湍流(Turbo)編碼，所以與湍流(Turbo)編碼全部位為對象的已有技術(shù)相比，可大幅度減少計算量。
接著，說明對輸入的下面2位的發(fā)射數(shù)據(jù)u1、u2執(zhí)行湍流(Turbo)編碼的圖4(b)所示的湍流(Turbo)編碼器1的動作。圖6是表示湍流(Turbo)編碼器1的線路構(gòu)成的圖。圖6中，21為第1遞歸組織卷積編碼器，22和23是數(shù)字復(fù)用器，24是第2遞歸組織卷積編碼器，25是去數(shù)字復(fù)用器。在湍流(Turbo)編碼器1中，同時輸出相當于信息序列的發(fā)射數(shù)據(jù)u1k、u2k(k表示時刻)、通過第1遞歸組織卷積編碼器21的處理來編碼所述發(fā)射數(shù)據(jù)的冗余數(shù)據(jù)uak、和通過第2遞歸組織卷積編碼器24的處理來編碼交錯處理后的發(fā)射數(shù)據(jù)、之后、通過去交錯處理來與原來時刻調(diào)整一致的冗余數(shù)據(jù)ubk。
由此，在本實施例中，在第2遞歸組織卷積編碼器24的后面階段，通過追加去數(shù)字復(fù)用器25，可使發(fā)射數(shù)據(jù)與冗余數(shù)據(jù)的時刻調(diào)整一致，從而可高效地執(zhí)行后續(xù)的轉(zhuǎn)換器2的運算處理。
其次，在從湍流(Turbo)編碼器1接收2位的發(fā)射數(shù)據(jù)u1、u2和2位的冗余數(shù)據(jù)ua、ub的轉(zhuǎn)換器2中，在接收側(cè)進行可使對各發(fā)射數(shù)據(jù)的修正能力均一化的運算處理。
例如，在沒有轉(zhuǎn)換器2的狀態(tài)下，在發(fā)射發(fā)射數(shù)據(jù)u1、u2和2位的冗余數(shù)據(jù)ua、ub的情況下，在接收側(cè)，使用接收信號ua′、ub′(′表示受傳輸線路的噪聲和衰減影響的接收信號)來推定原來的發(fā)射數(shù)據(jù)u1、u2。因此，因為此時相當于第1遞歸組織卷積編碼器21的輸出的接收數(shù)據(jù)ua′和經(jīng)過各數(shù)字復(fù)用器、第2遞歸組織卷積編碼器24和各去數(shù)字復(fù)用器輸出的接收數(shù)據(jù)ub′中各自的糾錯能力不同，所以如圖7所示，位誤差的概率中存在差別。因此，在本實施例中，通過執(zhí)行下面的計算公式來實現(xiàn)接收側(cè)中位誤差概率的均一化。
v1＝u2＋ua……(3)v0＝u2……(4)w1＝u2＋u1＋ua＋ub……(5)w0＝u2＋u1……(6)上述v和w分別對應(yīng)于圖4(a)的各位。
因此，在本實施例中，由于編碼器內(nèi)具有上述湍流(Turbo)編碼器1和轉(zhuǎn)換器2，所以可適用于使用多載波調(diào)制解調(diào)方式的通信，另外，即使在伴隨著調(diào)制方式的多值化而組增大的情況下，也可實現(xiàn)計算量的減少和與從前一樣好的傳送特性。另外，在本實施例中，雖然編碼器中具有上述湍流(Turbo)編碼器1和轉(zhuǎn)換器2，但不限于此，例如，在容許上述位誤差率差的情況下，去掉轉(zhuǎn)換器2也可消減運算量。另外，在本實施例中，作為調(diào)制方式，雖然將16QAM方式作為一個實例進行說明，但不限于此，即使使用其它調(diào)制方式(256QAM等)的情況下，也能得到相同的效果。
接著，說明圖1(b)所示解碼器的動作。在本實施例中，例如采用16QAM方式作為多值正交調(diào)幅(QAM)，并對多載波中的2個位進行解碼處理的情況進行說明。另外，在本實施例的編碼器中，對接收數(shù)據(jù)的下面2位執(zhí)行湍流(Turbo)編碼，通過軟判斷來推定原來的發(fā)射數(shù)據(jù)，對于其它上面位，通過由第2判斷器19硬判斷接收數(shù)據(jù)來推定原來的接收數(shù)據(jù)。接收數(shù)據(jù)LcyV0、V1、V2、V3、W0、W1、W2、W3分別為向所述發(fā)射側(cè)輸出v0、v1、v2、v3、w0、w1、w2、w3施加傳送路徑的噪聲和衰減影響的信號。
首先，在接收接收數(shù)據(jù)LcyV0、V1、W0、W1的湍流(Turbo)編碼器中，首先，第1編碼器11算出從這些接收信號推定的推定信息位u1k′、u2k′的對數(shù)相似比L(u1k′)、L(u2k′)(k表示時刻)。作為算出對數(shù)相似比的解碼器，例如多使用已知的最大事后概率解碼器(MAP算法Maximum A-Posteriori)，也可使用例如已知的維特比解碼器。
此時，對數(shù)相似比L(u1k′)、L(u2k′)可表示如下。
L(u1k′)＝Lcy＋La(U1k)＋Le(U1k)＝Ln(Pr(u1k′＝1|{Lcy})/(Pr(u1k′＝′0|{Lcy})……(7)L(u2k′)＝Lcy＋La(U2k)＋Le(U2k)＝Ln(Pr(u2k′＝1|{Lcy})/(Pr(u2k′＝′0|{Lcy})……(8)在本實施例中，Le(U1k)、Le(U2k)表示外部信息，La(U1k)、La(U2k)表示作為一個以前的外部信息的先前信息，Pr(u1k′＝1|{Lcy})表示在接收接收信號的整個序列{Lcy}的狀態(tài)下推定的推定信息位u1k′為1的事后概率，Pr(u1k′＝0|{Lcy})表示u1k′為0的事后概率，Pr(u2k′＝1|{Lcy})表示在接收接收信號的整個序列{Lcy}的狀態(tài)下推定的推定信息位u2k′為1的事后概率，Pr(u2k′＝0|{Lcy})表示u1k′為0的事后概率。即，在公式(7)、(8)中，求出對于u2k′為0的概率的u2k′為1的概率，和對于u1k′為0的概率的u1k′為1的概率。
在加法器12中，從作為上述算出結(jié)果的對數(shù)相似比算出對于第2解碼器15的外部信息。根據(jù)上述公式(7、8)，外部信息Le(U1k)、Le(U2k)可表示如下。
Le(U1k)＝L(U1k′)-Lcy-La(U1k)……(9)Le(U2k)＝(U2k′)-Lcy-La(U2k)……(10)在第1次解碼中，因為沒有求出的在先信息，所以La(U1k)＝0，La(U2k)＝0。
接著，在數(shù)字復(fù)用器13和14中，對接收信號Lcy和外部信息Le(U1k)、Le(U2k)進行信號的合并替換。另外，在第2解碼器15中，與第1解碼器11相同，根據(jù)接收信號Lcy和在先算出的在先信息La(U1k)、La(U2k)，算出對數(shù)相似比L(U1k′)、L(U2k′)。之后，在加法器16中，與加法器12一樣，用公式(9)(10)算出外部信息Le(U1k)、Le(U2k)。此時，在去數(shù)字復(fù)用器17中合并的外部信息作為在先信息La(U1k)、La(U2k)反饋到所述第1解碼器11。
之后，在上述湍流(Turbo)解碼器中，通過以規(guī)定次數(shù)重復(fù)執(zhí)行上述處理，算出精度較高的對數(shù)相似比，最后，第1判斷器18根據(jù)該對數(shù)相似比進行信號的判斷，推定原來的發(fā)射數(shù)據(jù)。具體而言，例如，如果對數(shù)相似比“L(U1k＝)＞0”，則U1k′判斷為1，如果“L(U1k′)≤0”，則U1k′判斷為0。同樣地，如果對數(shù)相似比“L(U2k′)＞0”，則U2k′判斷為1，如果“L(U2k′)≤0”，則U2k′判斷為0。另外，利用第2判斷器19對同時接收的接收信號LcyV2、V3、W2、W3進行硬判斷。
由此，在本實施例中，即使在伴隨著調(diào)制方式的多值化而組增大的情況下，由于具備對具有特性劣化可能性的接收信號的下面2位進行軟判斷的判斷器和對接收信號中其它位進行硬判斷的判斷器，從而可實現(xiàn)計算量多的軟判斷部分的縮減和與從前一樣好的傳送特性。另外，在本實施例的隨機誤差和過去誤差相混合的傳送路徑中，通過進行碼單位下的糾錯與R-S碼(讀索羅門)或其它已知糾錯碼等的并用，可得到優(yōu)化的傳送特性。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可適用于使用多載波調(diào)制解調(diào)方式的通信中，并且通過具有湍流(Turbo)編碼裝置和運算裝置，即使在伴隨著調(diào)制方式的多值化而組增大的情況下，也能達到獲得可實現(xiàn)計算量的減少和與從前一樣好的傳送特性的通信設(shè)備的效果。另外，通過對具有特性劣化可能性的接收信號的下面2位進行軟判斷和對接收信號中其它位進行硬判斷，即使在伴隨著調(diào)制方式的多值化而組增大的情況下，也能達到獲得可實現(xiàn)計算量多的軟判斷部分的減少和與從前一樣好的傳送特性的通信設(shè)備的效果。
根據(jù)下一發(fā)明，通過向湍流(Turbo)編碼裝置追加去交錯處理裝置，可達到獲得使發(fā)射數(shù)據(jù)與冗余數(shù)據(jù)的時刻調(diào)整一致、可高效執(zhí)行后續(xù)運算裝置的運算處理的通信設(shè)備的效果。
根據(jù)下一發(fā)明，即使在隨機誤差和過去誤差相混合的傳送路徑中，也可達到通過與進行符號(Symbol)單位下的糾錯的R-S碼(讀所羅門)的并用而得到優(yōu)化的傳送特性的通信設(shè)備的效果。
根據(jù)下一發(fā)明，可適用于使用多載波調(diào)制解調(diào)方式的通信中，并且通過具有湍流(Turbo)編碼裝置和運算裝置，即使在伴隨著調(diào)制方式的多值化而組增大的情況下，也能達到獲得可實現(xiàn)計算量的減少和與從前一樣好的傳送特性的通信設(shè)備的效果。
根據(jù)下一發(fā)明，通過向湍流(Turbo)編碼裝置追加去交錯處理裝置，可達到獲得使發(fā)射數(shù)據(jù)與冗余數(shù)據(jù)的時刻調(diào)整一致、可高效執(zhí)行后續(xù)運算裝置的運算處理的通信設(shè)備的效果。
根據(jù)下一發(fā)明，在容許對于各信息位的位誤差率的差的情況下，可達到獲得通過去掉運算裝置而能夠消減運算量的通信設(shè)備的效果。
根據(jù)下一發(fā)明，即使在隨機誤差和過去誤差相混合的傳送路徑中，也可達到通過與進行符號(Symbol)單位下的糾錯的R-S碼的并用而得到優(yōu)化的傳送特性的效果。
根據(jù)下一發(fā)明，通過對具有特性劣化可能性的接收信號的下面2位進行軟判斷和對接收信號中其它位進行硬判斷，即使在伴隨著調(diào)制方式的多值化而組增大的情況下，也能達到獲得可實現(xiàn)計算量多的軟判斷部分的減少和與從前一樣好的傳送特性的通信設(shè)備的效果。
根據(jù)下一發(fā)明，即使在隨機誤差和過去誤差相混合的傳送路徑中，也可達到通過與進行符號(Symbol)單位下的糾錯的R-S碼的并用而得到優(yōu)化的傳送特性的效果。
根據(jù)下一發(fā)明，可適用于使用多載波調(diào)制解調(diào)方式的通信中，并且通過具有湍流(Turbo)編碼步驟和運算步驟，即使在伴隨著調(diào)制方式的多值化而組增大的情況下，也能達到獲得可實現(xiàn)計算量的減少和與從前一樣好的傳送特性的通信方法的效果。另外，通過對具有特性劣化可能性的接收信號的下面2位進行軟判斷和對接收信號中其它位進行硬判斷，即使在伴隨著調(diào)制方式的多值化而組增大的情況下，也能達到獲得可實現(xiàn)計算量多的軟判斷部分的減少和與從前一樣好的傳送特性的通信方法的效果。
根據(jù)下一發(fā)明，通過向湍流(Turbo)編碼步驟追加去交錯處理步驟，可達到獲得使發(fā)射數(shù)據(jù)與冗余數(shù)據(jù)的時刻調(diào)整一致、可高效執(zhí)行后續(xù)運算步驟的運算處理的通信方法的效果。
根據(jù)下一發(fā)明，即使在隨機誤差和過去誤差相混合的傳送路徑中，也可達到通過與進行符號單位下的糾錯的R-S碼的并用而得到優(yōu)化的傳送特性的通信方法的效果。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的通信設(shè)備，可用于使用DMT(離散多頻聲)調(diào)制解調(diào)方式和OFDM(正交頻分多址)調(diào)制解調(diào)方式的數(shù)據(jù)通信中，特別適用于使用已有電話線路進行數(shù)兆位/秒的高速數(shù)字通信的ADSL通信方式和HDSL通信方式等的xDSL通信方式中。
權(quán)利要求
1.一種通信設(shè)備，將湍流(Turbo)碼作為糾錯碼，其特征在于包括通過對發(fā)射數(shù)據(jù)中的規(guī)定數(shù)量的下位位進行湍流(Turbo)編碼、輸出對應(yīng)于所述規(guī)定數(shù)量的信息位和以不同順序卷積編碼的第1和第2冗余位的湍流(Turbo)編碼裝置；使用所述規(guī)定數(shù)量的信息位和所述冗余位、進行可使對各信息位的糾錯能力均一的運算、將其運算結(jié)果和所述發(fā)射數(shù)據(jù)中的其它位作為編碼結(jié)果輸出的運算裝置；從接收信號中的規(guī)定數(shù)量的下位位中抽出信息位和第1冗余位、根據(jù)該抽出結(jié)果和作為在先信息提供的一個以前軟判斷輸出(包含沒有的情況)、進行軟判斷的第1解碼裝置；抽出信息位和第2冗余位、根據(jù)該抽出結(jié)果和來自所述第1解碼裝置的軟判斷輸出進行軟判斷、將其結(jié)果作為所述一個以前的軟判斷輸出通知所述第1解碼裝置的第2解碼裝置；以規(guī)定次數(shù)重復(fù)執(zhí)行所述第1解碼裝置和所述第2解碼裝置的軟判斷后、根據(jù)所述第2解碼裝置的軟判斷輸出、推定原來的信息位的第1判斷裝置；和通過硬判斷所述接收信號中的其它位、推定原來的信息位的第2判斷裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的通信設(shè)備，其特征在于所述湍流(Turbo)編碼裝置包括對交錯處理后編碼的一方冗余位進行去交錯處理的去交錯處理裝置，將所述各信息位和所述各冗余位的時刻調(diào)整一致后輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的通信設(shè)備，其特征在于并用讀所羅門碼和湍流(Turbo)碼，在發(fā)射側(cè)，在讀所羅門編碼后，執(zhí)行湍流(Turbo)編碼，在接收側(cè)，解碼湍流(Turbo)碼后，解碼讀所羅門碼。
4.一種通信設(shè)備，具有采用編碼取入交錯處理的湍流(Turbo)碼的編碼器，發(fā)射其編碼結(jié)果，其特征在于所述編碼器包括通過接收由多個位構(gòu)成的發(fā)射數(shù)據(jù)、對所述發(fā)射數(shù)據(jù)中規(guī)定數(shù)量的下位位進行湍流(Turbo)編碼，輸出對應(yīng)于所述規(guī)定數(shù)量的信息位、卷積編碼所述各信息位的的第1冗余位和卷積編碼交錯處理后的各信息位的第2冗余位的湍流(Turbo)編碼裝置，和使用所述規(guī)定數(shù)量的信息位和所述冗余位、進行可使對各信息位的糾錯能力均一的運算的運算裝置，將所述運算結(jié)果和所述發(fā)射數(shù)據(jù)中的其它位作為編碼結(jié)果輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的通信設(shè)備，其特征在于所述湍流(Turbo)編碼裝置具有對所述第2冗余位進行去交錯處理的去交錯處理裝置，使所述各信息位、所述第1冗余位和所述去交錯處理后的第2冗余位的時刻調(diào)整一致后輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的通信設(shè)備，其特征在于并用讀所羅門碼和湍流(Turbo)碼，在讀所羅門編碼后，執(zhí)行湍流(Turbo)編碼。
7.一種通信設(shè)備，具有采用在編碼中采取交錯處理的湍流(Turbo)碼的編碼器，發(fā)射其編碼結(jié)果，其特征在于所述編碼器包括通過接收由多個位構(gòu)成的發(fā)射數(shù)據(jù)、對所述發(fā)射數(shù)據(jù)中規(guī)定數(shù)量的下位位進行湍流(Turbo)編碼，輸出對應(yīng)于所述規(guī)定數(shù)量的信息位、卷積編碼所述信息位的第1冗余位和卷積編碼交錯處理后的信息位的第2冗余位的湍流(Turbo)編碼裝置，將所述各信息位與所述第1和第2冗余位加上將所述發(fā)射數(shù)據(jù)中的其它位作為編碼結(jié)果輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的通信設(shè)備，其特征在于并用讀所羅門碼和湍流(Turbo)碼，在讀所羅門編碼后，執(zhí)行湍流(Turbo)編碼。
9.一種通信設(shè)備，具有由軟判斷來解碼湍流(Turbo)編碼的接收信號的解碼器，其特征在于所述解碼器具有從所述接收信號中的規(guī)定數(shù)量下位位中抽出信息位和卷積編碼第1冗余位、根據(jù)該抽出結(jié)果和作為在先信息提供的一個以前軟判斷輸出(包含沒有的情況)、進行所述信息位的軟判斷的第1解碼裝置；從所述接收信號中的規(guī)定數(shù)量下位位中抽出對應(yīng)于所述編碼器側(cè)的輸出數(shù)量的信息位和以與第1冗余位不同的方法卷積編碼的第2冗余位、之后、根據(jù)抽出結(jié)果和來自所述第1解碼裝置的軟判斷輸出進行所述信息位的軟判斷、將其結(jié)果作為所述一個以前的軟判斷輸出通知所述第1解碼裝置的第2解碼裝置；以規(guī)定次數(shù)重復(fù)執(zhí)行所述第1解碼裝置和所述第2解碼裝置的軟判斷后、根據(jù)所述第2解碼裝置的軟判斷輸出、推定原來的信息位的第1判斷裝置；和通過硬判斷所述接收信號中的其它位、推定原來的信息位的第2判斷裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的通信設(shè)備，其特征在于在發(fā)射側(cè)并用讀所羅門碼和湍流(Turbo)碼，在解碼湍流(Turbo)碼后，解碼讀所羅門碼。
11.一種通信方法，其特征在于包括通過對發(fā)射數(shù)據(jù)中的規(guī)定數(shù)量下位位進行湍流(Turbo)編碼、輸出對應(yīng)于所述規(guī)定數(shù)量信息位和以不同順序卷積編碼的第1和第2冗余位的湍流(Turbo)編碼步驟；使用所述規(guī)定數(shù)量的信息位和所述冗余位、進行可使對各信息位的糾錯能力均一的運算、將其運算結(jié)果和所述發(fā)射數(shù)據(jù)中的其它位作為編碼結(jié)果輸出的運算步驟；從接收信號中的規(guī)定數(shù)量下位位中抽出信息位和第1冗余位、根據(jù)該抽出結(jié)果和作為在先信息施加的一個以前軟判斷輸出(包含沒有的情況)、進行軟判斷的第1解碼步驟；抽出信息位和第2冗余位、根據(jù)該抽出結(jié)果和來自所述第1解碼裝置的軟判斷輸出進行軟判斷、將其結(jié)果作為所述一個以前的軟判斷輸出第2解碼步驟；以規(guī)定次數(shù)重復(fù)執(zhí)行所述第1解碼步驟和所述第2解碼步驟的軟判斷后、根據(jù)所述第2解碼步驟的軟判斷輸出、推定原來的信息位的第1判斷步驟；和通過硬判斷所述接收信號中的其它位、推定原來的信息位的第2判斷步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的通信方法，其特征在于所述湍流(Turbo)編碼步驟包括對交錯處理后編碼的一方冗余位進行去交錯處理的去交錯處理步驟，使所述各信息位和所述各冗余位的時刻調(diào)整一致后輸出。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的通信方法，其特征在于并用讀所羅門碼和湍流(Turbo)碼，在發(fā)射側(cè)，在讀所羅門編碼后，執(zhí)行湍流(Turbo)編碼，在接收側(cè)，解碼湍流(Turbo)碼后，解碼讀所羅門碼。
全文摘要
一種通信設(shè)備具有:湍流編碼器(1),通過對發(fā)射數(shù)據(jù)的下位2位進行湍流編碼,輸出2位的信息位和2位的冗余位;轉(zhuǎn)換器(2),利用上述輸出進行可使對各信息位的糾錯能力均一化的運算,并作為編碼結(jié)果輸出上述運算結(jié)果以及發(fā)射數(shù)據(jù)中的其它位;解碼器(11－18),通過對其特性可能劣化的接受信號的下位2位進行軟判斷,推斷原來的發(fā)射數(shù)據(jù);以及判斷器(19),通過對接受信號中的其它位進行硬判斷,推斷原來的發(fā)射數(shù)據(jù)。
文檔編號H03M13/13GK1327635SQ00802399
公開日2001年12月19日 申請日期2000年10月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月29日
發(fā)明者松本涉, 宮田好邦 申請人:三菱電機株式會社