JP2006501733A - 多重レベルのコーディング技術により変調された信号の受信 - Google Patents

Abstract

本発明は、それぞれが異なるノイズに対するローバスト性を有する少なくとも２つのコーディングレベルを含む多重レベルのコーディング技術に基づいて変調された信号を受信する方法に関する。前記信号は、それぞれが前記コーディングレベルの１つに割り当てられた少なくとも１つのビットを有する複数の記号を含み、前記方法は、前記受信されたビットのそれぞれをデコーディングする連続したステップを含む少なくとも１回のデコーディングの反復を含み、前記デコーディングステップの少なくとも１つが、少なくとも１つのあり得る以前のデコーディングステップの結果を統合する。本発明は、前記レベルのローバスト性を考慮した所定の順序に基づいて前記ビットをデコーディングし、最大のローバストレベルと呼ばれるノイズに対してより高いローバスト性を有するデコーディングレベルに割り当てられたビットが最初にデコードされることを特徴とする。

Description

本発明の分野は、信号処理及びディジタル通信の分野である。

より具体的には、本発明は、多重レベルのコーディング（multi-level coding）すなわちＭＬＣ技術により変調された信号のデコーディングを最適にする技術に関する。

今までのところ、周知のコード化変調によるチャネルコーディング技術が幾つかある。実際に、ＭＣＴ（IEEE Trans. IT, １９８２年１月２８日、 No. 1, ページ 55-67、の中で記載されている「Channel Coding with Multilevel/Phase Signals」）としても周知の格子コード化変調のUngerboeckの開示に続いて、ブロックコード化変調すなわちＢＣＭ及びトレリスコード化多次元変調（trellis-coded multidimensional modulation）が提案されている。

ＢＣＭ形の変調は、特に、Cusackによる「Error control codes for QAM signaling」、Electronics Letter、 １９８４年１月、２０、ページ 62〜63、及びSayeghによる「A class of optimum block codes in signal space」、IEEE Trans. COM、１９８６年１０月、３４、No. 10、ページ1043〜1045、の中に記載されている。

トレリスコード化多次元変調は、特に、Weiによる「Trellis-coded Modulation with Multidimensional Constellations」、IEEE Trans. IT、１９８７年７月、３３、No. 4ページ 483〜501、並びにCalderbank及びSloaneによる「New trellis codes based on lattices and cosets」、IEEE Trans. IT、１９８７年３月、３３、No. 2、ページ177〜195、の中に記載されている。

適度に複雑なトレリスコード化変調（一般に、４又は８の状態）は、３から４ｄＢのコーディング利得を与えることができる。しかしながら、大容量のＲＦビームの用途では、変調をデコードするために必要なViterbiデコーダを実現するには、依然として極めて高価である。

このため、ＢＣＭコードの新しい系列が、これらの特定の用途に対して提案されている。そのようなコードを実行するのは簡単であるが、それらの符号化利得は一般に２ｄＢに制限される。

大容量のＲＦビームの用途に対する魅力的なコーディング技術は、Imai及びHirakawaによる「A new multilevel coding method using error-correction codes」、IEEE Trans. IT、１９７７年５月、２３、No. 3、ページ371〜377、の中で提案されている。これは、値が現存の単純でステップバイステップ形のコーディング方法の中にある多重レベルのコーディング技術であり、性能と実現する場合の複雑性との間の効率的な妥協を必要とする。

ここで下記のように、多重レベルのコーディング及び関連するステップバイステップ形のデコーディング方法の原理に関する簡単な説明が与えられる。

これにより、発明者らは記号当たりｍビットを転送できる２^m点の配列（constellation）Ａ₀を検討する。

ｍがコード化されるビット数を指定する場合、配列Ａ₀はｍレベルに分割され、これにより、２^mのサブセットを与える。この分割の原理は、Ungerboeckが定義したものと同一であり、分割されたサブセット内の最小のユークリッド距離（Euclidean distance）を最大化する。ｄ_iがｉ番目の分割レベルで得られたサブセット内の最小のユークリッド距離を指定する場合、下記の不等式を検証する必要がある。
（１） ｄ₀＜ｄ₁＜ｄ₂＜．．．＜ｄ_m
ここで、ｄ₀は配列Ａ₀内の最小距離である。

このため、ｂ_iが分割のｉ番目のレベルに割り当てられたビットであるｍビットｂ₁，ｂ₂，．．．，ｂ_mは、２^mサブセットの中の１つのサブセットを選択する。図１は、この分割のｍ＝２の場合の図を示す。Ａ₀は最初にｉ＝ｂ₁で最小距離がｄ₁の２つのサブセットＢ_i，ｉ (｛０，１｝に分割され、次に、ｉ＝ｂ₁＋２ｂ₂で最小距離がｄ₂の４つのサブセットＣ_i，ｉ(｛０，１，２，３｝に分割される。Ａ₀がユークリッド距離ｄ₀の正方形（square）の配列である場合、ｄ₁＝√２ｄ₀及びｄ₂＝√２ｄ₁＝２ｄ₀である。

配列Ａ₀の点を割り当てるこの処理の目的は、ノイズに対する脆弱性の関数として送られた記号を示すｍビットを分類することである。実際に、ビットｂ₂は、それに対応するｄ₂＞ｄ₁の最小のユークリッド距離があるため、ビットｂ₁よりも脆弱ではないことが分かる。関係式（１）によれば、ビットｂ_k，ｋ＝ｉ−１が正確に受信されるように十分に保護されている場合、ビットｂ_i，ｉ＝ｍは他のビットｂ_j，ｊ＜ｉよりもノイズから一層良く保護されていることが示されている。

これは多重レベルのコーディングの原理であり、そのコーディングは、配列Ａ₀をｍ個のレベルに分割した後、これらのｍビットを幾つかの保護レベルで保護するために、ｍ個のコーダＥ_i，ｉ＝１，．．．，ｍを用いることにある。

換言すると、多重レベルのコーディングの原理は、改良された伝送性能を実現することができるコーディング及び変調の同時最適化に依存する。このため、ＱＡＭ（「直交振幅変調」）との関連において、より大きな保護が、ＱＡＭのマッピング内の位置によるが、エラーに影響される可能性が一層高いビットに与えられる。様々なビットに与えられる保護は、使用するコーディングに依存する。

このコーディングの考え方に関するパターンは、図２に示されている。ビットレートＤで転送されるデータストリームは、直並列変換ブロック２１によってビットレートＤ_i，ｉ＝１，．．．，ｍのｍ個のストリームに分割される。ｍ個の第１のストリングは、コーディングレートＲ_i＝ｋ_i／ｎ_i及び最小のハミング距離（Hamming distance）ｄ_iで、ｍ個の２進コードＥ_i（ｎ_i，ｋ_i，ｄ_i），ｉ＝１，．．．，ｍによってコード化され参照される２２。モジュレータ２３への入力時には、ｍ個の２進ストリングは、ビットレートＤ’／ｍで同期している必要がある。これにより、下記の式によって与えられる等価なコーディングレートＲを定義することができる。
（２） Ｒ＝Ｄ／Ｄ’

全てのｎ_i値がｎ_i＝ｎ，ｉ＝１，．．．，ｍのように等しく、ｍ個のコードＥ_iがブロックコードであると仮定すると、このコーディングは、特に、Sayeghが本願で前述した論文の中で説明したようなＢＭＣに対して使用されたものと同じマトリックス構造によって説明することができる。コードワードはｎ個の記号を含み、ｍ行及びｎ列のマトリックスによって表示することができる。このマトリックスでは、ｊ番目の列はブロックのｊ番目の記号の２進割当て（binary assignment）を示し、ｉ番目の行はｉ番目の分割レベルを示す。行ｉ，ｉ＝１，．．．，ｍはコードワードＥ_i（ｎ_i，ｋ_i，ｄ_i）である。このコーディングによって得られた最小のユークリッド距離ｄは、下記によって与えられる。
（３） d² = min_{i=1,..., m+1} (d_id_i-1 ²), ここで d_m+1 = 1

ｄ_i値が前記の関係式（１）を検証することを知ることにより、多重レベルのコーディングは、下記が成立する場合に最適化される。
（４） d₁ > d₂ > ... > d_m
これにより、ビットｂ₁が最も保護されたビットであり、次にビットｂ₂がそうである等々が判断される。このマトリックスの記述は、コードが全くどのようなコードでも良いという場合に対して一般化することができる。ｎ_i値が等しくない場合は、ｌがｎ_i値、ｉ＝l，．．．，ｍ、の最小公倍数であるｍ行及びｌ列のマトリックスを検討すれば十分である。コードの１つが畳込みコード（convolutive code）であるような特別な場合では、検討すべきマトリックスは半無限である。

この種の多重レベルのコーディングに関連して従来から使用されるデコーディング方法は、極めて簡単に実行できるという利点があるが、最適とは言えない（sub-optimal）ステップバイステップ形のデコーディング方法である。

この技術によれば、デコーディング方法は段階的に行われ、各ビットは硬判定（hard decision）で動作する単純なデコーダによって別々にデコードされるが、デコーダ（ｉ）の出力はデコーダ（ｉ＋１）の入力部におけるビットを補正することができる。図２は、この種のデコーダのｍ＝２の場合のブロック図を示す。デコーダの入力部でｎ個の記号の（r₁,r₂,...,r_n）ブロック３１が受信されたと仮定すると、デコーディング動作は下記の連続したステップで実行される。
−最初に、第１の分割レベル（Ａ₀）に割り当てられたｎ個のビットｂⁱ ₁，ｉ＝１，．．．，ｎがデコードされる。Ａ₀内の硬判定３２は、ｒ_i，ｉ＝１，．．．，ｎごとに実行される。このため、

と表示されたｂⁱ ₁，ｉ＝１，．．．，ｎの第１の予測が得られる。

上で動作する硬判定デコーディング３３は、

と表示された最終的な予測を与える。

次に、第２の分割レベル（Ｂ₀又はＢ₁）に割り当てられたｎ個のビットｂⁱ ₂，ｉ＝１，．．．，ｎがデコードされる。送信時に使用される同じエンコーダによってコード化されるビット

の関数として、第２の判定動作３４が、ｉ＝１，．．．，ｎに対して

を有するサブセットＢ_piの中で記号ｒ_i，ｉ＝１，．．．，ｎに対して実行される。得られたビット

は、参照されたデコーダ「２」３５によってデコードされて、最終的な決定値

を与える。

最後に、残りのコード化されないビットがデコードされる。関連するコーダによって記録されたビット

から、第２の分割レベルＣｉ，ｉ＝１，．．．，ｎのサブセットの中のｒ_i，ｉ＝１，．．．，ｎの第３の検出部３６が作られる。これにより、ｍ−２の残りのコード化されないビットの予測が、各々の記号ｒ_i，ｉ＝１，．．．，ｎに対して得られる。

多重レベルのコーディングすなわちＭＬＣに関連したデコーディング技術によれば、第１のデコーディングはそれ故に配列のサブセットＡ₀の中で系統的に行われる。次に、このデコーディングの結果は、次のサブセットＢ₀のデコーディングに対して利用される。この種のデコーディング技術は、特に、多重レベルのコーディング技術に基づいてコード化されたテレビ信号の地上放送波に対するL. Papke及びK. Fazelによる論文「Different Iterative Decoding Algorithms for Combined Concatenated Coding and Multiresolution Modulation」の中で説明されている。より具体的に言うと、Papkeによるこの文献は、ＳＤＴＶストリームはＥＤＴＶストリームよりもローバスト（robust）でありまたＥＤＴＶストリーム自身はＨＤＴＶストリームよりもローバストであるといった３つの異なるサービスに関連した３つのストリームを得るために、多重レベルのコーディング及びデコーディングに基づいた解決策を説明している。このPapkeの技術は、ストリームに関連付けられるローバスト性のレベルを強調する中で、最も重要なストリームを保護することを目的とする。実際に、Papkeのデコーディング技術によれば、始めに２^m点の配列に対して割り当てられたｕ_i ¹ビットに対する予測が行われ、次にｕ_i ¹に対応する配列のサブセットに割り当てられたｕ_i ²ビットに対する予測がされる等々である。

ここで、ＭＬＣを最適にするために、異なったコーディングのレベル間で得る必要がある復号化の利得は、得ることが極めて難しい６ｄＢとなる。

このため、この従来技術の１つの欠点は、ＭＬＣのコーディングとの関連で従来実行されたデコーディング方法は、月並みな性能しか示さないことである。

特に、そのような最適とは言えないステップバイステップ形のデコーディング技術は、付加的なガウスノイズ及びドップラに影響された複数経路のチャネルへの適合性は低い。

本発明の目的は、特に従来技術のこれらの欠点を克服することである。

より具体的に言うと、本発明の目的は、ＭＬＣのコーディング技術に基づいて変調された信号をデコーディングする、従来技術に比べて性能が向上した技術を提供することである。

本発明の別の目的は、従来の最適とは言えないデコーディング技術と比べた場合、２進法のエラー率（すなわち、ＢＥＲ）を低減できるような技術を実現することである。

さらに、本発明の目的は、単純で実現するのに費用がかからず、障害が発生しやすいチャネルに、特に付加的なガウスノイズ及びドップラに影響された複数経路のチャネルに好適なこの種の技術を提供することである。

これらの目的及び後で本願に記載される他の目的は、多重レベルのコーディング技術に基づいて変調された信号を受信するための方法の手段によって実現される。この多重レベルのコーディング技術には、それぞれが明白なノイズに対するローバスト性を有する少なくとも２つのコーディングレベルが含まれる。そのような信号は、それぞれが前記コーディングレベルの１つに割り当てられた少なくとも１つのビットから成る複数の記号を有し、またそのような受信方法は、受信された各ビットをデコーディングするために連続したステップを有するデコーディングの少なくとも１回の反復を含み、前記デコーディングステップの少なくとも１つは、前記少なくとも１つの可能な先行するデコーディングステップの結果を考慮に入れる。

本発明によれば、前記ビットは、前記レベルのローバスト性を考慮した所定の順序でデコードされ、最大のローバストレベルと呼ばれるノイズに対する最も大きなローバスト性を有するコーディングレベルに割り当てられた1つ又は複数のビットが最初にデコードされる。

このように、本発明は、多重レベルのコーディング技術に基づいて変調された信号をデコーディングするという、全体的に新規で創意に富む方法に基づいている。実際に、従来の技術で使用された最適とは言えないデコーディング方法とは異なり、本発明はノイズに対するこれらのレベルの脆弱性を考慮に入れた異なる分割レベルのデコーディングを実行することを提案している。このため、デコーディングの結果をこのレベルからよりローバスト性の少ないレベルに次に伝えることができるように、最大のローバストレベルが最初にデコードされる。このように、従来技術の最適とは言えないデコーディング技術と比べた場合、得られたデコーディングの性能は大いに向上される。

都合がよいことに、前記所定の順序は、前記受信されたビットが割り当てられたコーディングレベルのローバスト性が減少する順序に対応する。

ローバスト性が少ないレベルに割り当てられた前記ビットをデコーディングする前記ステップの結果を向上させるために、前記連続したデコーディングステップのそれぞれが前記先行する1つ又は複数のデコーディングステップの結果を考慮することが好ましい。

このように、所定のレベルのローバスト性のビットをデコーディングした結果は、ローバストレベルが直ぐ次に低いビットをデコーディングする間に系統的に利用されるため、この第２のデコーディングに与えられる信頼度を大いに向上させることになる。

本発明の１つの好適な実施形態によれば、前記最大のローバストレベルに割り当てられたビットは、前記対応する記号の最上位のビットである。
この別の実施形態は、ＤＲＭ（文献ETSI ES 201 980 V1.2.1 (2002-07)の中で示されたDigital Radio Mondiale）標準化協会によって選択された特定の実行モードに特に対応する。

前記デコーディングの反復の１つの中で、前記受信されたビットをデコーディングする前記連続したステップのそれぞれが、対応する復調ステップの後で行われることが好ましい。

これにより、受信されたビットは、最初に復調され、次にデコードされる。

都合がよいことに、この種の受信方法は、少なくとも２つの連続したデコーディングの反復を含む。所定のレベルのビットをデコーディングする１つのステップは、ｎ≧２の場合はｎ番目の反復の間に、前記所定のレベルよりもローバスト性が少ないコーディングレベルに割り当てられ前記先行する反復の少なくとも１つの間に実行される前記受信されたビットをデコーディングする、少なくとも幾つかの前記ステップの結果を考慮に入れる。

このため、３つのコーディングレベルを含む特定の場合では、最大のローバストレベルのビットのデコーディングは、第２の反復の間に、第１の反復の間に得られた２つの最小のローバストレベルのビットをデコーディングした結果を特に考慮する。

この種の受信方法は、２つの連続したデコーディングの反復を有することが好ましい。

実際に、発明者らは、第３の反復の実行から結果として生じた性能の向上は、複雑性における対応する増加に対して低い又は最低でも無視できるものであったことに注目してきた。

都合がよいことに、少なくとも幾つかの前記反復の終了時には、この種の受信方法は、送られた記号を評価するステップ、及び前記評価され送られた記号を考慮する外来情報を計算するステップを実行し、前記外来情報は前記次の１回又は複数の反復をデコーディングするための前記ステップの結果の中で改良を行うことができる。

このように、第１のデコーディングの反復の後で、１つの外来情報はその性能を高めるために計算され、第２のデコーディングの反復の間に使用される。

都合がよいことに、前記外来情報は形式α（Ｓ_r−Ｓ_e）を有する。ここで、α∈［０，１］であり、Ｓ_rは前記受信された記号、またＳ_eは前記評価され送られた記号である。

従って、２つの連続した反復が実行される特定の事例では、外来情報は受信された記号と最初の反復の間に異なるレベルのデコードされたビットから評価された記号との間の差分に比例する。この差分は、デコーディングに対して与えられた信頼度の特性係数によって重み付けされる。

本発明の第１の好適な実施形態では、αはほぼ０．２５に等しい。

そのようなαの値により、大抵の考えられる伝送チャネルに対して、第２のデコーディングの反復の間に十分な性能を得ることができる。

第２の好適な実施形態では、この種の受信方法は、信号対ノイズ比の関数としてαの値を最適にするステップを含む。

次のコーディングの反復の間にαをより大きな又はより小さい値にするように考慮するために、係数αによって、評価され送られた記号の中の外来情報の中で信頼度の大きさをより大きく又はより小さくするように実際に選択することができる。信号対ノイズ比の関数としてα値を最適にすることにより、信号対ノイズ比が極めて高い場合はα値は１に近い値となり、逆の場合は０に近くになる。

本発明の好適な特性によれば、前述の受信方法は、パイロット情報と呼ばれ、その値が受信におけるアプリオリとして周知の、送られた少なくとも１つの基準情報から信号対ノイズ比を決定するステップをさらに含む。

実際に、ＯＦＤＭ内の伝送チャネルを評価するための伝統的な技術には、例えば、レシーバに対して知られている位置においてペイロードキャリア（payload carrier）のストリームの中への基準キャリアを挿入することが含まれることを想起することができる。受信時に、パイロットキャリアと呼ばれるこれらの基準キャリアによって搬送された値は読み取られ、これらの基準位置におけるチャネルの複雑性利得（complex gain）はそこから容易に推定される。次に、チャネルの複雑性利得は、送信された時間−周波数のネットワークの全ての点に対して、基準位置における複雑性利得の計算値から導き出される。

このように、この種のパイロットベースの機構を本発明の枠組みの中で使用して信号対ノイズ比を決定し、これによりαを最適にすることができる。それは特にＤＶＢ−Ｔ規格（Digital Video Broadcasting (DVB); Framing Structure, Channel Coding and Modulation for Terrestrial Television (DVB-T) 規格, ETS 300 744, １９９７年３月）の中で使用される。

本発明の好適な実施形態によれば、前述の受信方法は、少なくとも幾つかの前記コーディングレベルに対して、前記変調するためのステップと前記受信されたビットをデコーディングするステップとの間で実行される付加的なデインターリービングステップ（de-interleaving step）をさらに含む。

この種の実施形態を使用して、ドップラに影響された伝送チャネルに関連した受信方法の性能を特に向上させることができる。

本発明は、それぞれが明確なノイズに対するローバスト性を有する少なくとも２つのコーディングレベルを含む多重レベルのコーディング技術に基づいて変調された信号をデコーディングする方法にも関係する。前記信号は、前記コーディングレベルの１つに割り当てられた、それぞれが少なくとも１ビットから成る複数の記号を含み、前記方法は、受信された前記ビットのそれぞれをデコーディングする連続したステップを含むデコーディングの少なくとも１つの反復を含み、少なくとも１つの前記デコーディングステップは、前記少なくとも１つの先行するデコーディングステップの結果を、もしあれば、考慮に入れる。

本発明によれば、前記レベルのローバスト性を考慮した所定の順序でデコードされ、最大のローバストレベルと呼ばれるノイズに対して最大のローバスト性を有するコーディングレベルに割り当てられた1つ又は複数のビットが最初にデコードされる。

本発明は、それぞれが明確なノイズに対するローバスト性を有する少なくとも２つのコーディングレベルを含む多重レベルのコーディング技術に基づいて変調された信号を受信する装置にも関係する。前記信号は、前記コーディングレベルの１つに割り当てられた、それぞれが少なくとも１ビットから成る複数の記号を含み、前記装置は、受信された前記ビットのそれぞれに対して連続的なデコーディングを実行するデコーディング手段を含み、受信された前記ビットの少なくとも１つのデコーディングは、前記少なくとも１つの先行するデコーディング動作の結果を、もしあれば、考慮に入れる。

本発明によれば、前記デコーディング手段は前記レベルのローバスト性を考慮した所定の順序で前記ビットをデコードし、最大のローバストレベルと呼ばれるノイズに対して最大のローバスト性を有するコーディングレベルに割り当てられた1つ又は複数のビットが最初にデコードされる。

本発明は、前記コーディングレベルの１つに割り当てられた、それぞれが少なくとも１ビットから成る複数の記号を含む信号をコーディングおよび／またはデコーディングするシステムにも関係する。

そのようなシステムは、それぞれが明確なノイズに対するローバスト性を有する少なくとも２つのコーディングレベルを含む多重レベルのコーディング技術に基づいて前記信号の変調を可能にする少なくとも１つのコーディング装置を備え、また少なくとも１つのデコーディング装置は、前記受信されたビットのそれぞれに対して連続的なデコーディングを実行するデコーディング手段を含み、前記受信されたビットの少なくとも１つのデコーディングは、少なくとも１つの以前のデコーディングの結果を、もしあれば、考慮に入れ、前記デコーディング手段は前記レベルのローバスト性を考慮した所定の順序で前記ビットをデコードし、最大のローバストレベルと呼ばれるノイズに対して最大のローバスト性を示すコーディングレベルに割り当てられたビットが最初にデコードされる。

最後に、本発明は、下記の分野、すなわち、特にＤＲＭ（「Digital Radio Mondiale」）形のディジタル無線伝送と、エラー修正コードと、ディジタル信号処理と、ディジタル通信と、ディジタル信号の記録および／または再生との少なくとも１つに対して、本願で前に説明された受信方法のアプリケーションに関係する。

本発明の他の特徴及び利点は、単純で精緻ではない例示によって与えられた好ましい実施形態の下記の説明及び添付した図面からより明瞭に見えてくるであろう。

本発明の一般原則は、受信されたビットのデコーディングの順序を決定するために、多重レベルのコーディングのＭＬＣ技術に基づいて変調された信号の異なるコーディングレベルのノイズに対するローバスト性を考慮することに基づく。

図４を参照すると、多重レベルのコーディングすなわちＭＬＣ技術に照らして、コード化レベルのローバスト性の概念が示されている。

コーディングレベルのローバスト性が、このレベルの２進法のエラー率及び信号対ノイズ（Ｓ／Ｎ）比の関数の曲線によって図示される。この資料全体を通して、コーディングレベルはそれに関連した２進法のエラー率が低いため、一層ローバストであると考えられる。

各コーディングレベルを独立に、すなわち、１つのレベルから別のレベルへの何らかの帰還ループを作らずに、デコードすることによって（換言すると、１つのレベルのデコーディングの結果は次のレベルのデコーディングには使用されない）、各レベルのノイズに対するローバスト性のレベルを決定できる。より具体的には、図４は、ガウスの付加的ホワイトノイズに対する各ＭＬＣコーディングレベルのローバスト性を示している。

このため、文献ETSI ES 201 980 V1.2.1 (2002-07)の中で提示されたＤＲＭ（Digital Radio Mondiale）規格は、周波数が３０ＭＨｚ以下のＡＭ（振幅変調）帯域の中でディジタル信号を放送するために、多重レベルのコーディングＭＬＣを選択している。ＤＲＭによって選択されたモードの１つは、Ｒ_MSB=0.8 Ｒ_ISB=0.67 及び Ｒ_LSB=0.33で全体的なコーディングの効率がＲ=0.6の６４ＱＡＭ（直交振幅変調）を含む。ここで、ＭＳＢは最上位ビットの組を示し、ＬＳＢは最下位ビットの組を示し、またＩＳＢは中間位ビットの組を示す。

このように、６４ＱＡＭの点はビットの組すなわちＭＳＢレベルに割り当てられた１つのビット、ＩＳＢレベルに割り当てられた１つのビット、及びＬＳＢレベルに割り当てられた１つのビットの組に対応する。

３つのＱＡＭ変調レベルすなわちＭＳＢ，ＩＳＢ及びＬＳＢをデコードする場合、図４に示すように、最大のローバストレベルはＭＳＢに対応するレベル（参照番号４１の曲線）、次はＬＳＢ（参照番号４２の曲線）、及び最後は中間レベルのビットすなわちＩＳＢ（参照番号４３の曲線）に対応するレベルであることが分かる。実際に、ＭＳＢレベルに関連したＢＥＲ曲線４１は、信号対ノイズ（Ｓ／Ｎ）比の関数として最も急速に立ち下がる曲線であり、ＩＳＢレベルに関連したＢＥＲ曲線４３は、信号対ノイズ（Ｓ／Ｎ）比の関数として最も緩やかに低下する曲線である。

しかしながら、最大のローバストレベル（ＭＳＢ）からループバックすることによって、すなわちＭＳＢレベルのデコーディングの結果をＩＳＢ及びＬＳＢレベルのデコーディングの中で考慮することによって、ＩＳＢ及びＬＳＢレベルの性能を再度分析することができる。

次に、ＩＳＢレベルがＬＳＢレベルの前に第２の最もローバストなレベルになることが分かる。これにより、コーディングレベルのローバスト性が低下する順序は、ＭＳＢ−ＩＳＢ−ＬＳＢとなる。

本発明によって提案された技術によれば、ＭＬＣのデコーディングの最適な順序は、それ故に、低下する順序ＭＳＢ−ＩＳＢ−ＬＳＢである。

ここで図５を参照すると、本発明によるレシーバの具体例としての実施形態が示されている。

上記レシーバの動作は、下記の４つの主要な原理に基づいている。
−第１の原理は、変調し次に最初に最もローバストなレベルをデコーディングすることに基づく。そのようなデコーディングの結果は、復調及びそれ故にローバスト性の少ないレベルのデコーディングを改善できる。この動作は、ローバスト性が最も小さいコード化レベルまで繰り返される。
本発明によるレシーバによって実行される第２の原理は、反復工程である。実際に、全てのレベルの復調及びデコーディングの後で、より低いレベルのデコーディングの結果によって最もローバストなレベルの復調を改善するように、動作が繰り返される。
動作の第３の原理は、復調される信号に関連した補正信号の振幅の関数として、変調された信号の補正の関連性に関する試験の実行に依存する。
最後に、上記レシーバは、変調及びそれ故に受信された信号のデコーディングを改善するために、各反復間の外因的情報を使用する。

これら４つの原理は、図５を参照してより詳細に示される。この図５は、ＱＡＭ６４（直交振幅変調）との関連で特定の実施形態を示す。どのような種類の多重レベルの変調に対してであっても、当業者がこの説明を拡張することは、無論容易であろう。

図５の特定の実施形態では、最大のローバストレベルは最上位ビット（ＭＳＢ）のコーディングレベルに対応し、最小のローバストレベルは最下位ビット（ＬＳＢ）のコーディングレベルに一致する。本願で図４に関連して前に説明したように、コーディングレベルのノイズに対するローバスト性は、このレベルのエラー率に反比例する。さらに、エラー率は、コーディングの効率、各ビットに関連したパワー（ビットレベルとも呼ばれる）及び信号対ノイズ比の関数である（実際に、信号の中に認められるエラーは、無論、それに影響するノイズに依存する）。

このため、最大のローバストレベルが必ずしも最上位ビットのレベルでないことは、容易に理解されよう。しかしながら、説明のために、以下の記載は、この特定の事例の中で、本発明の実施形態を提示することに特に注力する。

図５のレシーバは、２つの連続したデコーディングの反復に対応する参照番号５１及び５２の２段を有する。実際に、発明者らは、第３のデコーディングの反復を実行することから得られるデコーディング性能の向上は小さいことに気付いているため、本発明の好ましい実施形態では、デコーディング工程には２つの反復しか採用していない。これにより、性能と複雑性との間の効率的な妥協が得られた。

最初に、参照番号５１の第１のデコーディング段階を説明する。この段階には、Ｓ_rとも呼ばれる受信されたＱＡＭ６４記号が送られる。この記号は、それぞれＭＳＢ，ＩＳＢ及びＬＳＢの復調を行う参照番号５１１〜５１３の３つの復調器に分配される。この受信された記号Ｓ_rは、それぞれＭＳＢ，ＩＳＢ及びＬＳＢレベルに割り当てられた３つのビット

によって形成され、

の形式で表される。

記号Ｓ_rの受信時に実行される最初のステップには、最大のノイズローバスト性のレベル、すなわち、この事例では最上位ビット（ＭＳＢ）に割り当てられたビットを復調する動作が含まれる。これにより、復調器５１１の出力部では、参照番号５１４のデコーダに送られる復調されたビット

が得られる。デコーダ５１４によるデコーディングの後で、デコードされたビット

が得られる。

第２のステップには、送信時に使用される「コーダ３」と呼ばれる参照番号５１７のコーダを使用して、デコードされたビット

をコーディングすることが含まれる。このようにコード化されたビットは参照番号５１２のＩＳＢ復調器に送られる。この復調器は、それらを考慮して中間位ビット（ＩＳＢ）

を復調する。復調された中間位ビットは、参照番号５１５の入力部に与えられる。これらのビットは、デコーディングの後で、デコードされた中間位ビット

を生成する。本願のＩＳＢコーディングレベルは中間のノイズローバスト性のレベルであり、このため、ＭＳＢレベルの直後に復調及びデコードされることに注意されたい。

デコードされた中間位ビット

は、さらに参照番号５１８のコーダの入力部に与えられる。このコーダは、ＩＳＢレベルに対する送信に用いられたコーダと同じものである。

ローバスト性の上位のレベル（ＭＳＢ及びＩＳＢ）の記録されたビットを使用して、ローバストレベルが低いビットを復調することができる。このローバストレベルが低いビットは、図５を参照して説明される好ましい実施形態では、最下位ビット（ＬＳＢ）のレベルに相当する。

これを実行するために、参照番号５１３のＬＳＢ復調装置には、ローバスト性がより高いＭＳＢ及びＩＳＢレベルの参照番号５１７及び５１８のコーダから到来する再コード化ビットが送られ、復調された最下位ビット

を生成する。参照番号５１６のデコーダ５１６によるデコーディングの後で、デコードされた最下位ビット

が得られる。

このデコードされた最下位ビット

は、ＬＳＢレベルへの送信に使用されるコーダと同一の参照番号５１９のコーダにさらに送られる。

ＱＡＭレベルの３つのレベルをデコードした後で、参照番号５１７〜５１９の３つのコーダが生成した再コード化ビットから、送られた記号の評価を行うことができる（５２０）。

このように、図５に関連して説明された特定の実施形態では、送られた記号Ｓ_eの形式はＳ_e＝４ｂ_MSB＋２ｂ_ISB＋ｂ_LSBとなる。ここで、ｂ_MSB，ｂ_ISB及びｂ_LSBは、それぞれ、ＭＳＢ，ＩＳＢ及びＬＳＢレベルのビットに対応する。

送られ評価された記号から、送られた記号Ｓ_eと受信された記号Ｓ_rとの間のユークリッド距離が、係数α（０＜α＜１）によってこの距離を重み付けして計算される。これにより、外来情報α（Ｓ_r−Ｓ_e）５２１が決定される。この外来情報をレシーバの第２段階５２で使用して、次の反復のデコーディングを向上させることができる。

第２のデコーディング段階５２は、参照番号５１の第１の段階と同様の動作を行う。この段階５２は、特に参照番号５２１〜５２３の３つの復調装置、及びそれぞれ３つのコーディングレベルＭＳＢと、ＩＳＢと、ＬＳＢとに関連した参照番号５２４〜５２６の３つのデコーダを有す。

この段階５２の中で実行される最初のステップは、参照番号５２１のブロックによる最もローバストなＭＳＢレベルの復調である。そのブロック５２１には、まず第１に、第１のデコーディング段階５１の参照番号５１８及び５１９のコーダから到来するローバストレベルが低い記録されたビットＩＳＢ及びＬＳＢが、また次に、外来情報α（Ｓ_r−Ｓ_e）すなわちＳ_r（１−α）＋αＳ_eが抽出された受信された信号Ｓ_rが供給される。

係数αは、０．２５に近い値に選択することが好ましい。別の実施形態では、係数αの値は、信号対ノイズ比の関数として最適化される。この方法では、信号対ノイズ比に応じて、係数αは、送られた記号の評価５２０の中で係数をより大きく又は小さくして、第２のデコーディングの反復の間に、また特に最もローバストなＭＳＢレベルのデコーディングの間に様々な度合いでそれを考慮するように選択される。

このため、信号対ノイズ比が極めて良好な場合は、αは１に近くなるように選択される。そうでない場合は、αは０に近くなるように選択される。

そのようなαの最適化は、特に、送られた信号の中に挿入されたパイロット値により信号対ノイズ比を決定するステップの後で行うことができる。従来技術によれば、このパイロット値は、その値がレシーバに対するアプリオリとして知られる基準情報を構成する。この予め決められたパイロット値を受信したパイロット値と比較することによって、レシーバは伝送チャネルの伝達関数を評価することができ、これにより、分割によって送られた信号に影響する信号対ノイズ比を評価できる。さらに、この技術により、異なるコーディングレベルのローバスト性を評価することが可能になる。

参照番号５２１のブロックによる復調の後で、新たに復調されたビット

が得られる。これらの新たに復調されたビットは、参照番号５１１の復調ブロックから到来する対応するビットに対して改善されている。その理由は、第１のデコーディング段階５１の外来情報及びローバスト性が小さいＬＳＢ及びＩＳＢレベルのデコーディングの結果を一緒に考慮に入れているという事実によるからである。

これらの復調されたビット

は参照番号５２４のデコーダに送られ、このデコーダ５２４は改善されデコードされたビット

を生成する。上述したように、これらのビットは、送信に用いられたものと同様の、参照番号５２７のコーダによって再コード化され、次に参照番号５２２のＩＳＢレベルの復調装置に送られる。この復調装置５２２の入力部には、Ｓ_r（１−α）＋αＳ_eという形式の受信された記号と外来情報との差分、及び参照番号５１９のコーダから到来するローバスト性がより低いＬＳＢレベルの再コード化されたビットが送られる。

ＩＳＢ復調器５２２は復調された中間位ビット

を生成し、これらのビットは参照番号５２５のデコーダに送られて、改善されデコードされたビット

が生成される。

これらのビット

は、送信時に使用されるものと同一の参照番号５２８のコーダによって再コード化され、次に参照番号５２３のローバスト性が最小のＬＳＢレベルの入力部に送られる。この参照番号５２３の復調ブロックには、形式Ｓ_r（１−α）＋αＳ_eの受信された記号と外来情報との間の差分もさらに送られる。これにより、復調ブロック５２３は、参照番号５１３の第１のデコーディング段階から到来する対応するビットに対して改善された、復調されたビット

を生成する。これらの復調されたビットは参照番号５２６のデコーダに送られ、このデコーダは改善されデコードされたビット

を生成する。

外来情報を使用することと併せて、これら２回の連続するデコーディングの反復を行うことにより、従来技術と比較すると、また特に、多重レベルのコーディング技術に基づいて変調された信号をデコーディングするために条件付きで実行される最適とは言えないステップバイステップ形のデコーディング方法と比較すると、性能が向上される。

この性能は図６の曲線によって示されている。この図６は、それぞれ、先ず第１は本発明のデコーディング方法に対する、また次は従来技術の最適とは言えないデコーディング方法に対する信号対ノイズＳ／Ｎ比の関数として得られた２進法のエラー率を示している。

これにより、Ｓ／Ｎ比の関数として、本発明によって得られた２進法のエラー率に対する参照番号６１の曲線は、従来技術のステップバイステップ形のデコーディング方法によって得られた参照番号６２の２進法のエラー率（ＢＥＲ）よりもはるかに急速に低下していることが分かる。

本願で前に示されたＤＲＭ共同体（consortium）との関連で、システムの動作しきい値が１０^-4の２進法のエラー率ＢＥＲに設定されたことが確立された。図６を参照すると、従来技術のデコーディング技術と本発明によるデコーディング技術との間に、この１０^-4のしきい値に対して約２ｄＢの利得が得られたことが注目されるであろう。

本発明によるシステムの性能は、ドップラに影響された伝送チャネルに対して、特に送信時に各コード化レベルにインターリーバ（interleaver）を加えることによってさらに向上させることができる。図５のレシーバは、そのときデインターリーブ手段（de-interleaving means）を含む。この手段は、復調の後かつデコーディングの前に各レベルに対して実行される。

特にターボコード（turbo-code）を含むどのような種類のコードも本発明の中で使用できることは、注目されるであろう。特に、各コーディングレベルに対してターボコードを実行することを考えることができる。

配列Ａ₀を、ｍ＝２の場合２^mのサブセットを与えるｍ個のレベルに分割した実施例を示す図であり、従来技術に関連して既に説明されている。 従来技術に関連して既に説明された多重レベルのコーダのブロック図である。 ３レベルのコーディングの場合の、図２の多重レベルのコーダに関連した従来技術で実現されたステップバイステップ形のデコーダのブロック図であり、従来技術に関連して既に説明されている。 ガウスの付加的ホワイトノイズの関数として、ＭＬＣコーディングの異なるレベルのローバスト性の比較を示す図である。 本発明によるレシーバの実施例であり、２回の反復を行い外来情報を使用して、ＱＡＭ６４の記号の最適化されたデコーディングを実行する。 従来技術の最適とは言えないデコーディング方法及び本発明のデコーディング方法によるＭＬＣ技術のデコーディング性能を比較する図である。

Claims (17)

1. それぞれが明確なノイズに対するローバスト性を有する少なくとも２つのコーディングレベル（ＭＳＢ，ＩＳＢ，ＬＳＢ）を含む、多重レベルのコーディング技術に基づいて変調された信号を受信する方法であって、
   前記信号は、それぞれが前記コーディングレベルの１つに割り当てられた少なくとも１つのビットを有する複数の記号（Ｓ_r）を含み、
   前記方法は、受信された前記ビットのそれぞれをデコーディングする連続したステップ（５１４，５１５，５１６，５２４，５２５，５２６）を含む少なくとも１回のデコーディングの反復を含み、前記デコーディングステップの少なくとも１つが、前記少なくとも１つの先行するデコーディングステップの結果を、もしあれば、考慮に入れる受信方法において、
   前記ビット
   

   

   が、最大のローバストレベルと呼ばれるノイズに対して最大のローバスト性を有するコーディングレベルに割り当てられた１つ又は複数のビットが最初にデコードされるように、前記レベルのローバスト性を考慮した所定の順序でデコードされ、
   該受信方法が、少なくとも２回の連続したデコーディングの反復（５１，５２）を含む、
   ことを特徴とする受信方法。
2. 前記所定の順序が、前記受信されたビットが割り当てられたコーディングレベル（ＭＳＢ，ＩＳＢ，ＬＳＢ）のローバスト性が低下する順序に対応することを特徴とする、請求項１に記載の受信方法。
3. 前記連続したデコーディングステップのそれぞれが前記先行する１つ又は複数のデコーディングステップの結果を考慮に入れて、ローバスト性が低いレベルに割り当てられた前記ビットをデコーディングする前記ステップの結果を、改善することを特徴とする、請求項１又は２のいずれかに記載の受信方法。
4. 前記最大のローバストレベルに割り当てられた前記ビットが前記対応する記号の最上位ビットであることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の受信方法。
5. 前記デコーディングの反復（５１，５２）の１つの中で、前記受信したビットをデコーディングする前記連続したステップのそれぞれが、対応する復調ステップ（５１１，５１２，５１３，５２１，５２２，５２３）の後で行われることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の受信方法。
6. 所定のレベルよりもローバスト性が低いコーディングレベルに割り当てられ前記先行する反復の少なくとも１つの間に実行される前記受信されたビットをデコーディングする前記ステップの少なくとも幾つかの結果を、前記所定のレベルのビットをデコーディングするステップが、ｎが２以上のｎ番目のデコーディングの反復の間に、考慮に入れることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の受信方法。
7. ２回の連続したデコーディングの反復（５１，５２）を含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の受信方法。
8. 少なくとも幾つかの前記反復の終了時に、送られた記号Ｓ_eを評価するステップ（５２０）及び前記評価され送られた記号を考慮する外来情報（α（Ｓ_r−Ｓ_e））を計算するステップを実行して、前記外来情報が前記次の１回又は複数の反復をデコーディングする前記ステップの結果を改善することを可能にすることを特徴とする、請求項６又は７のいずれかに記載の受信方法。
9. 前記外来情報は形式α（Ｓ_r−Ｓ_e）を有し、ここで、α∈［０，１］であり、Ｓ_rは前記受信された記号であり、またＳ_eは前記評価され送られた記号であることを特徴とする、請求項８に記載の受信方法。
10. αがほぼ０．２５に等しいことを特徴とする、請求項９に記載の受信方法。
11. αの値を信号対ノイズ比の関数として最適化するステップを含むことを特徴とする、請求項９に記載の受信方法。
12. パイロット情報と呼ばれ、受信におけるアプリオリとして周知の、送られた少なくとも１つの基準情報から、信号対ノイズ比を決定するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１から１１のいずれかに記載の受信方法。
13. 少なくとも幾つかの前記コーディングレベルに対して、前記復調ステップと前記受信されたビットをデコーディングするステップとの間で実行される付加的なデインターリービングステップをさらに含むことを特徴とする、請求項５から１２のいずれかに記載の受信方法。
14. それぞれが明確なノイズに対するローバスト性を有する少なくとも２つのコーディングレベル（ＭＳＢ，ＩＳＢ，ＬＳＢ）を含む、多重レベルのコーディング技術に基づいて変調された信号をデコーディングする方法であって、
    前記信号は、それぞれが前記コーディングレベルの１つに割り当てられた少なくとも１つのビットを有する複数の記号を含み、
    前記方法は、受信された前記ビットのそれぞれをデコーディングする連続したステップ（５１４，５１５，５１６，５２４，５２５，５２６）を含む少なくとも１回のデコーディングの反復（５１，５２）を含み、前記デコーディングステップの少なくとも１つが、前記少なくとも１つの先行するデコーディングステップの結果を、もしあれば、考慮に入れる、デコーディング方法において、
    前記ビット
    

    

    が、最大のローバストレベルと呼ばれるノイズに対して最大のローバスト性を有するコーディングレベルに割り当てられた１つ又は複数のビットが最初にデコードされるように、前記レベルのローバスト性を考慮した所定の順序でデコードされ、
    該デコーディング方法が、少なくとも２回の連続したデコーディングの反復（５１，５２）を含む、
    ことを特徴とするデコーディング方法。
15. それぞれが明確なノイズに対するローバスト性を有する少なくとも２つのコーディングレベル（ＭＳＢ，ＩＳＢ，ＬＳＢ）を含む、多重レベルのコーディング技術に基づいて変調された信号を受信する装置であって、
    前記信号は、それぞれが前記コーディングレベルの１つに割り当てられた少なくとも１つのビットを有する複数の記号を含み、
    前記装置は、受信された前記ビット
    

    

    のそれぞれを連続的にデコーディングするデコーディング手段（５１４，５１５，５１６，５２４，５２５，５２６）を含み、前記受信されたビット少なくとも１つのデコーディングが、前記少なくとも１つの先行するデコーディング動作の結果を、もしあれば、考慮に入れる装置において、
    前記デコーディング手段が、最大のローバストレベルと呼ばれるノイズに対して最大のローバスト性を有するコーディングレベルに割り当てられた１つ又は複数のビットが最初にデコードされるように、前記レベルのローバスト性を考慮した所定の順序で前記ビットをデコードし、少なくとも２回の連続したデコーディングの反復（５１，５２）を達成する、
    ことを特徴とする受信装置。
16. それぞれが少なくとも１ビットから成る複数の記号を含む信号をコーディングおよび／またはデコーディングするシステムにおいて、
    前記システムが、それぞれが明確なノイズに対するローバスト性を有する少なくとも２つのコーディングレベル（ＭＳＢ，ＩＳＢ，ＬＳＢ）を含む、多重レベルのコーディング技術に基づいて、前記ビットのそれぞれが前記コーディングレベルの１つに割り当てられた前記信号の変調を可能にする少なくとも１つのコーディング装置を含み、
    前記少なくとも１つのデコーディング装置が、前記受信されたビットのそれぞれを連続的にデコーディングするデコーディング手段（５１４，５１５，５１６，５２４，５２５，５２６）を含み、前記受信されたビットの少なくとも１つのデコーディングは少なくとも１つの以前のデコーディングの結果を、もしあれば、考慮に入れ、
    前記デコーディング手段は、最大のローバストレベルと呼ばれるノイズに対して最大のローバスト性を示すコーディングレベルに割り当てられた１つ又は複数のビットが最初にデコードされるように、前記レベルのローバスト性を考慮した所定の順序で前記ビットをデコーディングし、
    前記デコーディング手段は少なくとも２回の連続したデコーディングの反復（５１，５２）を実行する、
    ことを特徴とするシステム。
17. それぞれが明確なノイズに対するローバスト性を有する少なくとも２つのコーディングレベル（ＭＳＢ，ＩＳＢ，ＬＳＢ）を含む、多重レベルのコーディング技術に基づいて変調された信号を受信する方法であって、前記信号は、それぞれが前記コーディングレベルの１つに割り当てられた少なくとも１つのビットを有する複数の記号（Ｓ_r）を含み、前記方法は、受信された前記ビットのそれぞれをデコーディングする連続したステップを含む少なくとも１回のデコーディングの反復を含み、前記デコーディングステップの少なくとも１つが、前記少なくとも１つのあり得る先行するデコーディングステップの結果を考慮に入れ、前記受信方法は、最大のローバストレベルと呼ばれるノイズに対して最大のローバスト性を有するコーディングレベルに割り当てられた１つ又は複数のビットが最初にデコードされるように、前記ビットが前記レベルのローバスト性を考慮した所定の順序でデコードされ、前記受信方法は少なくとも２回の連続したデコーディングの反復（５１，５２）を含む、受信方法の、下記の分野、すなわち、
    特にＤＲＭ形のディジタル無線伝送と、
    エラー修正コードと、
    ディジタル信号処理と、
    ディジタル通信と、
    ディジタル信号の記録および／または再生と
    の分野の少なくとも１つに対するアプリケーション。
    

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