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【発明の名称】 イレージャー及び誤り訂正を伴うブロック復号を用いた非等化ディジタル受信機
【発明者】 【氏名】ルーシ，ダニエル エー

【氏名】バスカラン，ラビ

【氏名】リー，ドジュン

【氏名】モーグレ，アドベット エム
【要約】 【課題】ブロック復号を用いた通信システムにおいて、受信信号中のバースト誤りの位置を復号前に検出し、誤り検出及び訂正能力の高い復号方法及び受信装置を提供する。

【解決手段】ディジタル信号を受け取り、及びその後、前記ディジタル信号を符号化されたディジタル信号に変換する符号器、前記符号化されたディジタル信号を受け取り、及びその後、前記符号化されたディジタル信号を変調された信号に変換するべく接続された変調器、前記変調された信号を受け取るべく、及び干渉がそれに帰されるべく適合されアナログ通信路、及び、復調されたコード記号シーケンスと、前記干渉が閾値量を超えた時間において、前記復調されたコード記号シーケンスに付随するイレージャー標識を与えるべく構成された復調器を、含む通信システム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】ディジタル信号を受け取り、及びその後、前記ディジタル信号を符号化されたディジタル信号に変換する符号器、前記符号化されたディジタル信号を受け取り、及びその後、前記符号化されたディジタル信号を変調された信号に変換するべく接続された変調器、前記変調された信号を受け取るべく、及び干渉がそれに帰されるべく適合されたアナログ通信路、及び、復調されたコード記号シーケンスと、前記干渉が閾値量を超えた時間において、前記復調されたコード記号シーケンスに付随するイレージャー標識を与えるべく構成された復調器、を含む通信システム。
【請求項２】前記復調器が、前記変調された信号をサンプルシーケンスに変換するように動作可能に接続されたアナログ−ディジタル変換器、及び、前記復調されたコード記号シーケンスを記憶し、及びイレージャー標識を、付随する干渉が前記閾値を超えたところの前記記号のうちの１つに帰属させるための遅延線、を含む請求項１記載の通信システム。
【請求項３】前記イレージャー標識が、前記干渉が閾値を超える前記時間の間、セットされる請求項２記載の通信システム。
【請求項４】前記復調器が、前記サンプルシーケンスのセットから、平均誤り値を決定するために前記アナログ−ディジタル変換器の出力端子に接続されたディジタルフィルター、及び、前記平均誤り値を受け取り、且つ前記平均誤り値が前記閾値を超えた時には常にイレージャー標識を主張するように接続された閾値検出器を、さらに含む請求項２記載の通信システム。
【請求項５】前記復調されたコード記号シーケンスと前記イレージャー標識を受け取るように接続され、前記イレージャー標識を伴う前記復調されたコード記号シーケンス中のイレージャー及び誤りを訂正するように構成され、且つ前記復調されたコード記号シーケンスを、実質的に前記ディジタル信号に変換するよう構成されたところの復号器をさらに含む請求項１記載の通信システム。
【請求項６】前記サンプルシーケンスの2 進数表記が、整数成分と小数成分とに分離され、前記復調されたコード記号シーケンスが前記整数成分であり、前記誤りエネルギー信号が前記小数成分の関数である請求項２記載の通信システム。
【請求項７】前記復調されたコード記号シーケンスが、前記サンプルシーケンスを受け取りそして最も近い記号値を与えるように接続された判断素子により出力され、比較器が、前記サンプルシーケンスと前記復調されたコード記号シーケンスとの差を取ることによって、前記誤りエネルギー信号を与える請求項２記載の通信システム。
【請求項８】前記アナログ通信路が電話線を含む請求項１記載の通信システム。
【請求項９】前記符号器が、前記ディジタル信号をインターリーブされていない符号化ディジタル信号に変換するように構成されるリードソロモン符号器、及び、前記インターリーブされていない符号化ディジタル信号を受け取り、及びその後、前記インターリーブされていない符号化ディジタル信号中の記号を、標準ブロックインターリーバースキームに従い、並べ替えることによって前記符号化ディジタル信号を与えるように接続されたインターリーバー、を含む請求項１記載の通信システム。
【請求項１０】復調された符号化ディジタル信号を、過剰な値の干渉信号を有する領域を表示するイレージャー標識と共に与える復調器、ここで該復調器が、変調された信号を受け取り、及びその後、前記変調された信号をフィルターされた信号に変換するように接続された整合フィルター、前記フィルターされた信号を受け取り、及びその後前記フィルターされた信号を、前記復調された符号化ディジタル信号がそれから決定されるところのディジタルフィルターされた信号に変換するように接続されたアナログ−ディジタル変換器、誤りエネルギー信号を受け取り、及びその後平均誤りエネルギー信号を与えるように接続されたウインドーフィルター、及び、前記平均誤りエネルギー信号を受け取り、及び、前記平均誤りエネルギー信号が閾値を超えた時には常にイレージャー標識を主張するように接続された閾値検出器、を含み、及び付随するイレージャー標識を有する前記復調された符号化ディジタル信号を受け取るように接続され、付随するイレージャー標識を有する前記復調された符号化ディジタル信号中のイレージャー及び誤りを訂正するように構成され、且つ前記復調された符号化ディジタル信号を元のディジタル信号に変換するよう構成された復号器、を含むところの、受信された信号の中の誤りを検出し、且つ訂正するための受信装置。
【請求項１１】前記ディジタルフィルターされた信号の2 進数表記が、整数成分と小数成分とに分離され、前記復調された符号化ディジタル信号が前記整数成分であり、及び前記誤りエネルギー信号が前記小数成分の関数である請求項１０記載の受信装置。
【請求項１２】前記復調された符号化ディジタル信号が、前記ディジタルフィルターされた信号を受け取りそして最も近い記号値を与えるように接続された判断素子により出力され、及び、比較器が、前記ディジタルフィルターされた信号と前記復調された符号化ディジタル信号との差を取ることによって、前記誤りエネルギー信号を与えるところの請求項１０記載の受信装置。
【請求項１３】復号器が、付随するイレージャー標識を有する前記復調された符号化ディジタル信号を受け取り、及びその後、記号とその中の付随するイレージャー標識を、標準ブロックデインターリーバースキームに従い並べ替えて、付随するイレージャー標識を有するインターリーブー解除された信号を作るデインターリーバー、及び付随するイレージャー標識を有する前記インターリーブ解除された信号を受け取るように接続され、付随するイレージャー標識を有する前記インターリーブー解除された信号中のイレージャー及び誤りを訂正するように構成され、且つ前記インターリーブー解除された信号を実質的に前記ディジタル信号に変換するよう構成されたブロック復号器、を含むところの請求項１０記載の受信装置。
【請求項１４】前記イレージャー標識が、前記平均誤りエネルギー信号が前記閾値を超える間隔に対応する前記復調された符号化ディジタル信号の１つの領域内で、複数の位置の各々にセットされる請求項１３記載の受信装置。
【請求項１５】前記複数の位置が、前記デインターリーバーへ入る前においては、前記復調された符号化ディジタル信号の中において隣接しているが、前記デインターリーバーから出た後においては、前記符号化ディジタル信号の中において分離されている請求項１３記載の装置。
【請求項１６】イレージャー標識が、コードワードの複数位置に、前記イレージャー標識が無い装置が訂正することができる誤り記号の量の約2 倍量セットされ得る請求項１５記載の装置。
【請求項１７】アナログフィルターされた信号を2 進数値のシーケンスで表されたディジタルフィルターされた信号へとアナログ−ディジタル変換を行うこと、前記シーケンス中の各2 進数値を整数成分と小数成分とに分離すること、前記整数成分を前記復調された符号化ディジタル信号として与えること、小数成分より誤りエネルギー信号を形成すること、前記誤りエネルギー信号を、平均誤りエネルギー信号を作るために、ウインドーフィルターの中を通過させること、及び、前記平均誤りエネルギー信号を閾値と比較し、及び前記平均誤りエネルギー信号が前記閾値を超えるところの前記復調された符号化ディジタル信号の領域にイレージャー標識を表明すること、を含むところの、復調された符号化ディジタル信号中の誤り記号位置を特定する方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、衛星通信路及びケーブル通信路に用いられ得るディジタル通信システムの分野に関し、及び特にデジタル等化無しのシステムにおいて、誤り訂正符号化された信号の、改良された復号方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】誤り訂正符号化の歴史は、何らかの通信路は、容量を越えない速度での情報伝送が、所望されるのと同程度に小さい誤り率で達成できるような、計算可能な容量を有するということの発見から始まる。この情報伝送は、誤り訂正符号化の使用により達成することができる。該発見は、集団平均に基づき、従って有用な符号構成技術は提供しなかった。漸近的な誤り率の消失を与えるところの明示的な符号構築の開発に、多大な努力が費されたが、成功しなかった。次にハミングコ−ド群が導入されたが、それらの符号は単一の誤りを訂正することができるのみであった。他のブロックコ−ドが後に開発されたが、それらは何ら一般的構築理論を伴わないものであった。1950年代後期には、復号化問題への確率論的アプローチが、トリーコード(tree code) の開発をもたらし、それらは主に畳み込みコードにより表された。次いで1960年頃、リードソロモンコ−ド及びより一般的なボーズ−チャドーリーホッケンへム(Bose-Chadhuri-Hocquenghem) コードが、多くの複数誤り訂正コードの大きな群を提供し、それらは今日の最も重要なブロックコード群を含む。しかし、これらのコ−ドの性能は、長いブロック長に拡張された場合に損なわれる。1960年代後期及び1970年代初期に、トリーコードのシーケンシャル復号化の代替としてビタービー符号器(Viterbi decoder) が導入され、それによって畳み込み符号化の実現性が強化された。最終的に1970年代に、顕著により複雑な復号アルゴリズムを伴うが、長いブロック長について良いコ−ドを与えるところのジョステセン(Justesen)及びゴッパ (Goppa)コ−ド群が導入された。
【０００３】誤り制御符号化は、入力データ記号を受け入れ、そしてそれらを、記号シーケンスにいくらかの冗長性を与えるように処理することによって機能する。総ての誤り制御符号は、この符号化処理が、データ記号シーケンスにチェック記号を付与するという形態を取るように構成され得る。この構成によって、符号器は各時間段階においてｋ個のデータ記号の入力ワードを受け取り、及びｎ個の記号のコードワードを作り出し、そのうちのｋ個が入力データ記号であり、且つｎ−ｋ個がチェック記号である。ｋ個の入力データ記号12と、ｎ−ｋ個のチェック記号14を有するそのようなコードワード10の例が図１に示されている。チェック記号により付加された冗長性は、有効(valid) なコード記号シーケンス間の距離を増大する。２つのコードワード間の距離の共通に用いられる尺度は、異なる記号の数（この点でそれらが異なる）であり、ハミング距離として規定される。図２に示すのは、ブロックコ−ド例を構成する有効なコードワードの組から選択されたところの２つのコードワード16及び18である。図２に示される２つのコードワード16と18の比較は、3 つの異なる記号位置、すなわちＤ3 、Ｄ5 、及びＤ7 を明らかにする。従ってコードワード16と18の間のハミング距離は３である。任意の２つのコードワ−ドシーケンス間の最短のハミング距離は、コードの最小ハミング距離と呼ばれ、しばしばｄH min と表される。ブロックコ−ドでは、各コードワードは、他のコードワードと無関係なので、この距離は任意の２つのコードワード間の最小ハミング距離と一致する。図２で、コードワード16と18は最も近接した有効コードワードなので、このコードにおいては、ｄH min は３である。
【０００４】コードワードが雑音の多い通信路を伝送されると、それらはしばしば転訛(corrupt) される。この転訛の発生は、典型的にはコードワードにおいて記号誤りの形態を取る。通常、復号前にはこれらの誤りの位置は未知であるが、ある場合には復号前に位置を決定することができる。この場合には、これらの記号が復号処理において無視されるような様式で、これらの位置をマークすることが有利である。これが為された場合には、誤り値は未知であるが誤り位置は既知である特徴を有するところのこれらの誤りは、イレージャー(erasure) と呼ばれることができる。コードワードが正確に復号される環境は、以下の式で与えられる。
【０００５】
【式１】ｎE ＋２ｎe ≦ｄH min −１ここで、ｎE はイレージャーの数であり、ｎe は誤りの数である。
【０００６】上式を説明するために、コードワード18が伝送され、及び2 つの誤りを有する転訛されたコードワード20として受信されたと仮定する。受信されたコードワードが、総ての有効なコードワードと比較され、受信コードワードに最も似た有効コードワードが、正しいコードワードとして選択されるという、良く知られた復号アルゴリズムを想定されたい。復号は、選択されたコードワードから、単にチェック記号を除くことにより完結される。図２で、コードワード20は、２つの記号誤りを含む受信されたコードワードを表す。上式によれば、コードワード20は不正確に復号され得、確かに、それは単に１記号のみコードワード16と異なる。上で述べた復号アルゴリズムによれば、不正確なコードワード16が選ばれ、復号誤りがもたらされる。しかし、コードワード22により示されるように、誤り位置についての知識が適用された場合には、比較処理においてこれらの記号は無視され、且つコードワード22は正しいコードワード18と一致する。その結果、イレージャーを有するコードワード22は正しく復号される。一般に、コードが判断の誤りを犯さずに許容できるイレージャーの数は、コードが許容できるところの消去されない誤りの数の2 倍である。誤り訂正コードの詳細な設計及び機能については、バーナード スカラー著、ディジタル通信：基本と応用、Prentice Hall 、Englewood Cliffs NJ 、第263 〜365 頁、1988年に見出すことができ、それは引用することによって本明細書に含まれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】誤りとイレージャー許容度のこの関係は良く知られているが、復号前に誤り位置を検出する実際的なメカニズムは知られていない。上の式は、イレージャーと誤りは、共に正しく復号する能力を損ない、且つイレージャーを用いることによって得られる利点は、復号器に追加の副次的情報(side information)を与えることであることを示す。イレージャーが誤って適用された場合には、つまり誤り位置が誤って特定された場合には、復号性能はより悪くなる。
【０００８】コード設計技術は、与えられたコードの複雑度について、伝送速度の減少とハミング距離利得との間の得失を最適化することにまつわる。リードソロモンコードは、非常に多く用いられている。なぜなら、この一群のコードは、顧客が、コードの伝送速度とハミング距離特性を、適合するように調整することができる構造に基づくからである。さらに、これらのコードのための効率的な復号器は、設計が容易である。しかし、長いブロック長では、リードソロモンコードの性能は、効率の損失を被る。これらのコードの有効ブロック長を拡大する技術は、1 つのコードワードからの記号のところどころに他のコードワードからの記号を挟み込む働きをするインターリーバーを有するリードソロモン符号器に従うべきものである。これを行う1 つの方法としては、コードワードをメモリー行列中に列状に書き込み、そして完成された行列を、行状に読み出す。インターリーバーの後に、たたみ込み符号器が続き、それは記号シーケンスに冗長性を更に付加する。受信側では、この工程が逆の順で行われ、まずたたみ込み復号器が受信シーケンスに適用され、次いでインターリーバー解除器が適用され、そして最後にリードソロモンブロック復号が遂行される。各追加の工程は、システムの性能を顕著に高めながら、システムに若干の複雑性を付加するのみである。
【０００９】この構成は、通信路により起こされるコード記号誤りが、ランダムに又はバースト状に起きる傾向のある環境において、典型的に用いられる。バースト誤りは、ランダムな、孤立した誤りではなく、むしろ局在した一群として起こる誤りとして規定される。例えば、衛星受信システムの場合、通信路での誤りの性質は典型的にランダムであるが、連結された復号器が用いられた場合には、たたみ込み復号での誤りは、バースト誤りとなる傾向がある。たたみ込み復号器のバースト誤りを検出する方法は、後続するブロック復号を援助する点で利点となることが分かるであろう。ランダム雑音とは別に、他の効果も通信信号を転訛させ得る。これらの効果は、よりバースト的性格である( 例：受信アンテナ近傍のマイクロ波輻射、稲妻、家庭電器雑音、等) 。デインターリーバーは、与えられたコードワード内で、誤りが分離され且つより少なく起こるように、一グループ内に誤りを分布させるように働く。このことは、誤りの数がリードソロモンコードの訂正能力を超えない可能性を増大する。それにもかかわらず、バースト誤りに対するそれらの抵抗力を維持するのに十分高い誤り訂正能力を保つために、中程度の長さ及び複雑性のリードソロモンコードを採用することがなお必要である。
【００１０】誤り訂正符号化は、データ記号に加えてチェック記号の伝送を必要とするので、データ記号に使用できる帯域幅は、チェック記号のための余地を作るために減じられ、あるいはチェック記号のために追加の帯域を割り当てることができる。この第１の選択肢は、データが伝送されることができる速度の減少をもたらし、第２の選択肢は、全体の通信帯域幅を増大する。典型的には、これらの選択肢の内の1 つが要求されるが、製造許容差の増大、装置劣化に対するマージンの増大、要求される信号／雑音比の減少、及び全体の誤りの確率の減少の間のトレードオフがある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述の問題は、バースト誤りを検出しそしてブロック復号器にイレージャー情報を与え、それによって、少しのみの複雑性の増大を伴って、ブロック復号器の従来の訂正能力を増大する機構を有する受信機によって、大部分解決される。1つの実施態様において、受信機は、受信された記号シーケンス中の誤りバーストを検出するように改変された復調器を含む。検出されると、誤りにおける記号位置が、イレージャー標識(erasure flag)の形態でマークされる。誤り訂正復号器は、イレージャー標識により供給される追加情報によって、2 倍まで多くの誤りを訂正できる。
【００１２】本発明は、受信信号中の誤りを検出し、及び訂正する受信機を広く企図する。該受信機は、ブロック復号器に接続された復調器を含む。該復調器は、アナログ通信路からの変調された信号を受信するように接続される整合フィルターを含む。該整合フィルターの出力はアナログ−ディジタル変換器に操作可能に接続される(operatively coupled) 。これら要素の組み合わせは、雑音で転訛された記号のシーケンスを含む復調された信号を与える。該復調器は、各記号を転訛させる雑音エネルギーを決定する回路をさらに含む。該雑音エネルギーは、平均雑音エネルギ−を決定する働きをするフィルターを通過させられる。次に閾値検出器が、該平均雑音エネルギーが与えられた閾値を超えるか否かを決定するために用いられ、そして該閾値が超されると、該検出器はイレージャー標識を表明する。イレージャー標識は、（平均化の後で）雑音閾値を超えるところの誤り信号値を有する記号と配列させられる（aligned ）。それによってイレージャー標識は、復調された信号中の記号誤り位置を特定するために働く。イレージャー標識は、復調された信号と共にブロック復号器に送られる。該ブロック復号器は、復調された信号中の誤りを検出及び訂正し、復号された記号シーケンスを与える。
【００１３】本発明は、以下記載順に総て直列に接続されるところの、符号器、変調器、アナログ通信路、及び受信機を含む通信システムをも企図する。該符号器はディジタル信号を受け取り、符号化された信号に変換する。符号化された信号は、変調器によって変調され、アナログ通信路を経由して受信機に伝送される。該受信機は、コードワード中のバースト誤り位置と配列されたイレージャー標識を与えるところの雑音閾値検出器を有する。イレージャー標識が付されたコードワードは、次いでブロック復号器の使用を通じて復号される。これによって、受信機は、伝送された信号を受け取り、及び伝送された信号を実質的に元のディジタル信号に変換する。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の他の目的及び利点は以下の詳細な説明を読むことによって及び付随する図面を参照することによって明らかとなろう。
【００１５】図面を参照すると、図3 は、改良された復調器を採用するディジタル通信システム30の第１の実施の態様である。ディジタル通信システム30は、符号器32、変調器38、アナログ通信路40、復調器42、及び復号器36を含み、これらの総ては、記載された順に直列に結合されている。
【００１６】ディジタル通信システム30は、入力データを受信し、伝送し、且つ入力データを信頼性高く再構築する。ディジタル通信システム30は、例えばリードソロモンブロックコードなどの誤り訂正符号を実行するために符号器‐復号器の対を用いる。誤り訂正符号化の使用は記号誤りの可能性を減少し、且つそれによってシステムの信頼性を高める。符号器32は、入力データ流(stream)を符号化する。変調器38は、符号化されたデータ流を、アナログ通信路40を通じて伝送されることができる変調された信号に変換する。アナログ通信路40は、変調された信号を転訛するところの干渉を受ける。該干渉は、典型的には付加的な雑音信号として現れる。アナログ通信路40の出力端子で受け取られる信号は、雑音信号と変調された信号との和である。復調器42は、雑音で転訛された受信信号を受け入れ、そしてそれを検出されたデータ流に変換する。検出されたデータ流は、理想的には符号化されたデータ流と同一であるが、雑音による転訛のために、記号誤りを含み得る。多くの通信路の環境においては、干渉はバ−スティ(bursty)な挙動、すなわち干渉レベルの短くて強い増加、に従う。この挙動は、検出されたデータ流の中の記号誤り群をもたらす。復調器42は、干渉レベルの増加を検出し、イレージャー標識シーケンスを付与して、検出されるデータ流の中の記号誤り群を特定する。復号器36は、訂正され得る記号誤りの数を増加させるためにイレージャー標識シーケンスを用いて、検出されたデータ流を出力データ流に変換する。
【００１７】符号器32は、2 つの働き、すなわち誤り訂正符号化及びインターリーブを行う。これを達成するために、本発明の好ましい符号器は、ブロック符号器44及びインターリーバー46を含む。ブロック符号器44は、好ましくはリード‐ソロモン符号化方式を用いて入力データを符号化する。インターリーバー46は、隣接する符号記号を採取し、それらを符号化されたデータ流中に分散するために働く。インターリーブ解除操作は、伝送の後に行われ、分散された記号は、復号器に入る前に、それらの当初（インターリーブ操作の前）の位置に再び集められる。これは、典型的な雑音バーストが、用いられるコードの訂正限界を越えるような多くの、１つのコードワード中の記号誤りを起こすことを阻止する。
【００１８】変調器38は、符号化されたデータ流をアナログ通信路40が伝送可能である変調された信号に変換する。対せき点信号(antipodal signaling) 、直交信号(orthogonal signaling)、多重振幅信号(multi-amplitude signaling) 、多重位相信号(multi-phase signaling) 、及び直角信号(quadrature signaling)を含む任意の公知のディジタル変調技術が使用されることができる。変調方法は、アナログ通信路40上で干渉をより受け難いものが選択される。
【００１９】アナログ通信路40は、伝送媒体又は記憶媒体のいずれをも含むことができ、それによって、変調された信号が空間及び／又は時間を亙って伝送され得る。前者を達成するところの伝送媒体には、マイクロ波連結、導波路、送電線、及び光ファイバーが含まれる。後者を達成するところの記憶媒体には、磁性媒体、コンパクトディスク、及びランダムアクセスメモリーが含まれる。通信路の機能とは関係無く、変調された信号は、付加雑音信号の形態の何らかの干渉を受ける。該干渉は、復調器42の出力信号に存在するある記号位置に記号誤りを起こし得る。このことは、本発明において誤り訂正符号化を用いる動機である。
【００２０】復調器42は、雑音で転訛された変調された信号を復元し、イレージャー標識を伴なう検出されたデータ流に変換する。検出されたデータ流は、理想的には符号化されたデータ流と同一であるが、雑音による転訛により、記号誤りが存在し得る。復調器42は、記号誤りが存在する場所に対してイレージャー標識を表明することによって、記号誤りを特定する。復調器42は、整合フィルター52、アナログ‐ディジタル(A/D) 変換器54、判断素子56、及び遅延線58を含み、通信路内においてこれらの総ては、記載された順に直列に結合される。復調器42は、通信路の外で結合されているところの、比較器60、ウインドーフィルター62、及び閾値検出器64を更に含む。
【００２１】整合フィルター52は、雑音で転訛された変調信号をA/D 変換に備えてフィルターする。整合フィルター52の目的は、情報を搬送する信号の信号／雑音比を最大にすることである。多くの標準的な文献( 例えば、 サイモン ヘイキン著、「通信システム、 第2 版」、第530 〜540 頁、1983 年、John Wiley & Sons、New York を参照されたく、該文献は引用することによって本明細書に含まれる) に説明されているように、この目的はフィルターの応答を未変調信号の時間反転複製であるように設計することによって達成される。整合フィルター52の出力信号は、A/D 変換器54によってサンプリングされ、次いでそれは、ディジタルフィルターされた信号を与える。雑音で転訛された変調信号からディジルフィルターされた信号を得るための他の方法は後述され、且つそれらの方法も本発明の範囲に含まれる。
【００２２】すなわち復調器42は、通信路内において整合フィルター52とA/D 変換器54を含む。加えて2 つの要素、すなわち判断素子56及び遅延線58が通信路内に置かれる。判断素子56は、ディジタルフィルターされた信号サンプルを受け取り、それらの各々について操作して、最も近いコード記号を決定する。判断素子56によって与えられたコード記号シーケンスは、遅延線58を通過するところの検出された記号流を形成する。遅延線58は、各コード記号についてのイレージャー標識が決定される迄、コード記号を緩衝記憶(buffer)する。各記号が、付随するイレージャー標識を得ると、該記号はそのイレージャー標識と共に復号器36へと渡される。
【００２３】イレージャー標識は通信路の外部で、以下のようにして作られる。比較器60は、判断素子56の入力と出力とを比較するように接続される。比較器60は、判断素子56の出力において検出される記号を、判断素子56の入力におけるディジタルフィルターされた信号サンプルと比較する。仮に、検出された記号が正しいとすると、判断素子56の入力と出力との相違は、アナログ通信路40上の干渉に基づく誤り値シーケンスである。一連の誤り値は、従って誤り信号であるとして規定される。比較器60は、誤りエネルギー信号を与えるために、誤り信号を2 乗する。あるいは、誤りエネルギー信号は、誤り信号の絶対値を取ることによって形成され得る。
【００２４】比較器60からの出力ラインは、誤りエネルギー信号を、ウインドーフィルター62に接続し、ついで後者は閾値検出器64と結合される。平均誤りエネルギー信号は、次いである時間間隔に含まれる誤りエネルギー信号部分を平均することによって形成される。これを達成するための一つの方法は、誤りエネルギー信号をウインドーフィルター62を通過させることである。ウインドーフィルター62の一つの実施構成は、誤りエネルギー信号の過去のサンプルを記憶する特定の長さのシフトレジスターと、該シフトレジスターの中身を足しあわせる加算器である。平均誤りエネルギー信号は、閾値検出器64によって閾値パラメーターと比較される。閾値パラメーターは、平均誤りエネルギー信号が閾値を超える場合、これが遅延線58にバースト誤り( すなわち、 一群の記号誤り) があることを示すように選択される。
【００２５】閾値検出器64は、遅延線58に含まれる記号のイレージャー標識を条件的に設定するように接続される。閾値検出器64は、閾値より上の平均誤りエネルギー信号によって示されるように、誤り記号に付随するイレージャー標識を表明する。付随するイレージャー標識を伴う検出された記号シーケンスは、次に復号器36に送られる。次にイレージャー標識は、遅延線58を通じて、適切な時間シーケンスにおいて、コードワード中の記号に帰属される。遅延線58は、コードワードが通信路を経て到着する時に、それらを記憶するためのバッファーとして主として働く。バッファー中の遅延量は、コードワードの各記号が、該記号に付随する標識がその対応する記号を伴って置かれることを許すべく十分に遅延されるように調整される。比較処理、ウインドー処理及び閾値判断処理は、一定の時間を必要とするので、遅延線58の遅延量は、これらの素子に伴うスループット遅延と等しい。
【００２６】復号器36は2 つの機能、 すなわちインターリービング解除(de-interleaving)と復号、を有する。復号器36は、デインターリーバー48とブロック復号器50を含む。デインターリーバー48は、付随するイレージャー標識を有する検出記号シーケンスを受け取り、且つインターリーバー46の作用を反対にすることによって、付随するイレージャー標識を有するインターリーブ解除された記号シーケンスを作るように結合される。インターリーブ解除された記号シーケンスは、理想的には符号化されたデータ流と同一であるが、アナログ通信路上の干渉によって、インターリーブ解除された記号シーケンス中に誤りがもたらされ得る。もし、検出された記号シーケンス中にバースト誤りが在ると、インターリービング解除の効果は、記号誤りがもはや互いに隣接しないように、インターリーブ解除された記号シーケンス中に記号誤りを分散することである。この分散は、改良されたブロック復号器性能を提供する。なぜなら、各コードワードはより少ない記号誤りを含むようにされるからである。
【００２７】ブロック復号器50は、付随するイレージャー標識を有するインターリーブ解除された記号シーケンスを、理想的には入力データ流と同一であるところの出力データ流に変換する。ブロック復号器50は、好ましくは、ブロック符号器44の操作を逆転するように選択されたリードソロモン復号器である．ブロック復号器50は、１つのコードワード中の訂正され得る誤りの最大数を倍にするために、イレージャー標識により提供される追加情報を用いて、記号誤りを訂正するように設計される。総ての記号誤り位置が既知であるとすると、誤り位置が全く知られていない場合の2 倍の誤りが訂正できるという従来技術の記載を思い出されたい。イレージャー標識は、記号誤りの位置を示す働きをするので、ブロック復号器50は、この情報を利用し且つそれによって、増大された誤り訂正能力を達成するように設計される。その結果、ディジタル通信システム30は若干の複雑性の増大のみで、かなり高められた信頼性を達成する。
【００２８】信頼性と複雑性との相応関係が存在する。相応関係は以下のようにして操作され得る。信頼性の向上が、要求されるものよりかなり高ければ、誤り訂正能力がより減じられた、より単純なブロック符号器−復号器の対が使用され得る。このことは、改良された復調器の使用によって、システム全体の信頼性を維持しあるいは僅かに改良しながらシステム全体の複雑度を有効に減じる。
【００２９】判断素子56は、1 以上の比較器の形態を取ることができ、各比較器はディジタルフィルターされた信号サンプルが、与えられた値よりも大きいかあるいは小さいかを単純に決定する。与えられた値は、有効な記号値の中央であるように選択される。このようにして、判断素子はディジタルフィルターされた信号サンプルに最も近い有効な記号値を見出すことができ、その結果、信号サンプルを丸め、あるいは切り捨てする。最も近い有効な記号値は、正しい記号として選択される。このことは、困難な決定をすること(making a hard decision)と呼ばれる。判断素子の働きの一例は以下のようである。有効な記号値を０、１、２、及び３とする。受け取られたディジタルフィルターされた信号サンプルが1.1 、5.7 及び1.6 であると仮定する。 判断素子により得られる判断は、それぞれ1 、3 、及び2 である。
【００３０】ディジタルフィルターされた信号サンプルと、有効な信号値との差は、アナログ通信路40上の干渉によって決定される。アナログ通信路40が完璧であれば、ディジタルフィルターされた信号は、符号化されたデータ流と等しい。差の絶対値又は2 乗を取ることによって、通信路上の干渉レベルを表す誤りエネルギー信号が作られる。この誤りエネルギー信号は、いくつかの方法の内の1 つの方法で処理され得る。推定誤りパワー(error power) は、いくつかの固定された数の過去の雑音信号の平均を取ることによって得られる。これは、ウインドーフィルターによって与えられるアプローチである。ウインドーフィルターは、シフトレジスター及び該シフトレジスターの内容を足しあわせる加算器からなることを思い出されたい。誤りバーストは、現在の誤りパワーと予め推定された誤りパワーとの差における突然のジャンプにより特徴付けられるであろうことが予期される。閾値検出器64がこの突然のジャンプを検出したとき、検出された信号流中の対応する記号位置はイレージャー標識をセットする。後続の記号位置について推定された誤りパワーが閾値より下に戻ると、後続する記号位置についてはイレージャー標識がリセットされる。
【００３１】図4 には、他の実施態様の復調器42を有する、ディジタル通信システム30が示される。該他の実施態様においては、復調器42は判断素子又は比較器が無しで、前述と同様の働きをする。判断素子及び比較器の除去は、A/D コンバーター54によって与えられるディジタルフィルターされた信号内のビットを操作することによって達成される。
【００３２】図5 を参照すると、ディジタルフィルターされた信号内のビットの例が示されている。最も有意なビットのセット72は、検出された信号値を表す。次に有意なビット74は反転ビットである。残りのビットのセット76は誤り値である。ビットは区分に分けられており、各区分は別々に方路選択され(routed)ている。図4 及び5 を組み合わせて参照すると、最も有意なビット72は、遅延線58に方路選択される。反転ビット74及び残りのビット76は、反転ビット74がフォールス(false)である場合に限って、残りのビット76を反転することにより、誤りエネルギー信号を形成する論理ゲートが付加されているところの、ウインドーフィルター62に方路選択される。これは、誤り信号の絶対値の近似値を形成する。
【００３３】図5 は、このビット操作技術の例を与える。この例では、A/D コンバーター出力は5 ビットからなり、そしてドットで表した4 つの有効な記号値0 、１、２、及び３がある。２つの最も有意なビットは、記号値を表すビットペア72を形成する。次に有意なビットは、反転ビット74である。２つの最も有意でないビットは誤り信号値76を形成する。誤り信号値の絶対値を見出すために、誤り信号値76を形成するビットは反転ビット74がゼロであるときに限って、反転される。例えば、 A/Dコンバーターから与えられたデジタルフィルターされた信号サンプルが、図5 のｘで表されているように10001 であると仮定する。最も有意なビット72(10)は記号値2 を表す。 該最も有意なビットは遅延線58に方路選択される。反転ビット74(0) はフォールスであり、残りのビット76(01)が誤り信号の絶対値を決定するために反転されなければならないことを示す。従って、誤り信号の絶対値は2 、又は2 進数で10である。反転は、シフトレジスターに値を記憶する前にウインドーフィルター32によって行われる。
【００３４】図6 は、デジタルフィルターされた信号は、復調器42の機能を損なうこと無く、他の手段によっても作られ得るという事実を示すために用いられる。連続時間ドメインにおいて行われるフィルタリングは、ある一定の基準が満たされる場合にはディジタルドメインにおいても行うことが可能であることが認識されなければならない。図6aは、A/Dコンバーター82が後続するところの整合フィルター80を示す。これは、雑音で転訛された変調信号からデジタルフィルターされた信号を作るところの上記により開示された方法である。 A/Dコンバーターのサンプリング頻度が変調された信号の最も高い周波数成分の2 倍より多いところのある用途においては、整合フィルターはローパスフィルターで置き換えられ得、及び整合フィルター操作は、雑音で転訛された変調信号がディジタル信号に変換された後にデジタル的に行うことができる。この観察は、サンプリング頻度が、連続時間信号の最も高い周波数成分の2 倍を超えていれば、連続時間ドメインからディジタルドメインへの変換においては何の情報も失われないというよく知られた理論に基づく。もしも、適切なサンプリングが行われれば、整合フィルター操作をディジタルドメインへ移動することは、整合フィルターがA/D 変換の前に行われたかのような働きをする。図6bは、これを達成する構成を示し、それは図6aと等価であると考えられる。図6bにおいて、ローパスフィルター84の後ろにはA/D コンバーター86が続き、その後ろにはディジタル整合フィルター88が続く。いくつかの用途においては、望ましいサンプリング周波数は、連続時間信号の最も高い周波数成分の2 倍ではない。これらの用途においては、 A/Dコンバーターのサンプリング周波数が、要求に応じて初めに高められるならば、図6bの構成がなお使用され得る。そのようにすれば、整合フィルターの後、サンプリング周波数を望ましいレベルに減じるためにデシメーション操作が行われる。
【００３５】本発明は種々な変形及び他の形態を受け得るが、その特定の実施の態様が図面に例示されて示され及び本明細書に詳細に記載された。しかし、それらの図面及び詳細な説明は、本発明を開示された特定の形態に限定しようと意図されたものではなく、むしろ請求の範囲により規定される本発明の精神及び範囲内に入る総ての変形、均等、及び代替を包含すると理解されなければならない。
【出願人】 【識別番号】５９１００７６８６
【氏名又は名称】エルエスアイ ロジック コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】ＬＳＩ ＬＯＧＩＣ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【出願日】 平成９年（１９９７）１１月２５日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】松井 光夫
【公開番号】 特開平１０−２１５１８９
【公開日】 平成１０年（１９９８）８月１１日
【出願番号】 特願平９−３３９３４３