专利名称：通信装置以及通信方法
技术领域：
本发明涉及采用多载波调制解调方式的通信装置以及通信方法，特别是，采用DMTT(离散多音频)调制解调方式和OFDM(正交频分复用)调制解调方式等的，能使用原有通信线路实现数据通信的通信装置和通信方法。但是，本发明并不仅限于适用于使用DMT调制解调方式进行数据通信的通信装置，还有可能适用于利用普通的通信线路，使用多载波调制解调方式和单载波调制解调方式进行有线通信和无线通信的所有通信装置。
背景技术：
以下，将说明已有的通信方法。例如，在使用SS(扩频)技术的宽带CDMA(W-CDMA码分多址)中，提出了作为大大超过卷积码性能的纠错码的turbo编码方案。这种trubo编码是由于将对信息序列已实施了交织的序列与已知编码序列一起进行并行编码，因而得到了接近所谓仙农临界特性，它是现在最引人注目的纠错码的一种。在上述W-CDMA中，由于纠错码的性能会大大影响音频传送、数据传送等方面的传送性能，因而可通过利用turbo编码而使传送性能大幅提高。
这里，将具体说明使用上述turbo编码的已有通信装置的发送系统和接收系统的操作。图6是显示了发送系统中使用的turbo编码器的示意图。图6(a)中，101是对信息序列进行卷积编码并输出其冗余位的第一递归系统卷积码编码器，102是交织器，103是对经过交织器102交错的信息序列进行卷积编码，并输出其冗余位的第二递归系统卷积码编码器。图6(b)显示了第一递归系统卷积码编码器101以及第二递归系统卷积码编码器103的内部结构，两个递归系统卷积码编码器分别是只输出冗余位的编码器。在由上述turbo编码器所使用的交织器102中，执行了对信息位序列的随机交错处理。
在上述这样构成的turbo编码器中，同时输出了信息位序列x1、根据第一递归系统卷积码编码器101的处理，对前述信息位序列进行编码后产生的冗余位序列x2、以及根据第二递归系统卷积码编码器103的处理，对经过交织处理后的信息位序列进行编码后产生的冗余位序列x3。
图7是显示了接收系统中使用的turbo译码器的结构示意图。在图7中，111是由接收信号y1和接收信号y2，计算其对数似然比的第一译码器，112和116是加法器，113和114是交织器，115是由接收信号y1和接收信号y3，计算其对数似然比的第二译码器，117是交织器，118是判定第二译码器115的输出，并输出初始信息位序列的推定值的判定器。此外，接收信号y1、y2、y3分别是在前述信息位序列x1、冗余位序列x2、x3上产生传输通路中的噪声和衰落影响的信号。
在上述这样构成的turbo译码器中，首先，由第一译码器111，根据接收信号y1k和接收信号y2k，推导出估测信息位x1k′的对数似然比L(x1k′)(k表示时刻)。这时，能用以下方式来表示对数似然比L(x1k′)。
L(x1k′)＝y1k+La(x1k)+Le(x1k)=LnPr(x1k=1|{Y})Pr(x1k=0|{Y})······(1)]]>其中，Le(x1k)表示外部信息，La(x1k)表示作为前一个外部信息的先验信息，Pr(x1k＝1|{Y})表示在接收到接收信号的整个序列{Y}的情况下，实际传送的信息位x1k为1的概率，Pr(x1k＝0|{Y})表示在接收了整个序列{Y}的情况下，实际传送的信息位x1k为0的概率。就是说，(1)式用于求出相对于信息位x1k为0的概率，信息位x1k为1的概率。
接着，在加法器112处，从作为上述计算结果的对数似然比，计算出对于第二译码器115的外部信息。可以根据上述(1)式，用以下方式表示外部信息Le(x1k)。
Le(x1k)＝L(x1k′)-y1k-La(x1k)……(2)但是，在第一次译码中，由于未求出先验信息，因而La(x1k)＝0。
接下来，在交织器113和114中，为使接收信号y1k和外部信息Le(x1k)的时刻与接收信号y3的时刻相符，而进行信号的重新排列。之后，第二译码器115与第一译码器111一样，依据接收信号y1和接收信号y3，还有先前算出的外部信息Le(x1k)，计算出对数似然比L(x1k′)。此后，加法器116和加法器112相同，利用(2)式，计算出外部信息Le(x1k)。此时，在去交织器117中重新排列的外部信息作为先验信息La(x1k)反馈到前述第一译码器111中。
最后，在turbo译码器中，重复执行规定次数的上述处理，计算出较高精度的对数似然比，之后，判定器118依据这个对数似然比进行判定，估测出原始的信息位。具体来说，如果对数似然比“L(x1k)＞0”，则所估测的信息位x1k′被判定为1，如果“L(x1k′)≤0”，则所估测的信息位x1k′被判定为0。
这样，在已有的通信方法中，由于使用turbo编码作为纠错码，即使在对应调制方式的多值化使得信号点间距离变近的情况下，在音频传送和数据传送方面的传送特性也能大幅提高，从而得到比已知的卷积编码更好的特性。
然而，在上述已有的通信方法中，为了执行高精度的纠错，在发送端，要对所有的信息序列执行turbo编码，另外，还要在接收端，对被编码的所有信号进行译码，之后，执行软判定。具体来说，例如，若为16QAM，则对4比特的全部数据(0000-11114比特构像)进行判定，若为256QAM，则对8比特的全部数据进行判定。因此，如上所述，在用已有的通信方法对所有数据进行判定的情况下，在通信装置中，存在对应于多值化增大了编码器以及译码器的计算量的问题。
在上述已有通信方法中，由于不管是在受噪声影响的状态，还是在不受噪声影响的状态，即不管传送通路中的状态，都进行反复运算的解调，因此，即便是在传送通路的状态良好的情况下，也存在需要与其状态不好情况下相同的运算量以及延迟量的问题。
发明概述有鉴于此，本发明的目的是提供一种通信装置和通信方法，它能够适用于使用多载波调制解调方式以及单载波调制解调方式的所有通信，即使是在伴随多值化而增大构像的情况下，也可以实现计算量的削减以及良好的传送特性，进而，可以实现在传送通路的状态良好的情况下，大幅削减运算量以及该运算处理时间。
因而，依据本发明的通信装置的特征在于，包括一个turbo编码装置(与后续实施例中的turbo编码器相当)，采用turbo)编码作为纠错码，通过对发送数据的较低2位进行turbo编码，并输出前述2比特的信息位序列、在输入前述2比特的信息位序列的第一卷积码编码器中生成的第一冗余位序列、以及在交错输入的经交织处理后的各信息位序列的第二卷积码编码器中生成的第二冗余位序列；第一译码装置(与第一译码器11、加法器12、交织器13和14相当)，用于从接收信号中，提取出2比特的信息位序列以及第一冗余位序列，利用这一提取结果以及作为先验信息给出的概率信息(包含没有的情况)，计算出所估测的信息位的概率信息；一个第二译码装置(与第二译码器15、加法器16、交织器17相当)，用于提取出前述2比特的信息位序列，以及第二冗余位序列，利用该提取结果，以及来自前述第一译码装置的概率信息，再次计算出所估测的信息位的概率信息，进而，将该结果作为前述先验信息，通知给前述第一译码装置；第一估测装置(与第一判定器18、第二判定器20相当)，用于依据反复执行的通过前述第一和第二译码装置而计算出的概率信息的处理结果，每执行一次操作，都估测出原始的较低2比特的信息位序列；一个纠错装置(相当于第一R/S解码器19、第二R/S解码器21)，针对前述估测出的信息位序列，利用纠错码执行错误校验，当判断为所估测的精度超过规定标准时，则结束前述的反复处理，同时，利用纠错码，对前述所估测出的原始的低2比特的信息位序列进行纠错；一个第二估测装置(相当于第三判定器22)，用于通过对前述接收信号中的其它较高位进行硬判定，从而估测出原始的较高位的信息位序列。
本发明的下一种通信装置，用作接收机，它采用了turbo编码作为纠错码，该通信装置的特征在于包括一个第一译码装置，用于从接收信号中，提取出2位的信息位序列以及第一冗余位序列，利用这一提取结果，以及作为先验信息给出的概率信息(包含没有的情况)，计算出所估测的信息位的概率信息；一个第二译码装置，用于提取出前述2位的信息位序列以及第二冗余位序列，并利用该提取结果以及来自前述第一译码装置的概率信息，再次计算出所估测的信息位的概率信息，进而，将该结果作为前述先验信息，通知给前述第一译码装置；一个第一估测装置，依据反复执行的前述第一以及第二译码装置而计算出的概率信息的处理结果，每执行一次操作，都估测出原始的低2位的信息位序列；一个纠错装置，针对前述估测出的信息位序列，利用纠错码进行错误校验，当判断出所估测的精度超过规定标准时，则结束前述反复执行的操作，同时，利用纠错码，对前述估测出的原始的低2位的信息位序列进行纠错；以及一个第二估测装置，通过对前述接收信号中的其它较高位的硬判定，估测出原始较高位的信息位序列。
对于本发明的下一种通信装置，其特征在于在前述纠错装置中，每次估测所述低2位的信息位序列时执行错误校验，当判断出所估测的信息位序列中“没有错误”时，就结束前述反复操作。
本发明的下一个通信装置，其特征在于前述纠错装置，对每个估测出的前述低2位的信息位执行误差校验，当判断出由来自所述第一译码装置的概率信息估测出的信息位序列，以及由来自第二译码装置的概率信息估测出的信息位序列这两个序列中，都“没有误差”时，结束所述反复操作。
本发明的下一种通信装置，其特征在于在所述纠错装置中，仅仅按照预先确定的次数执行上述反复处理，降低了误码率，之后，利用纠错码对上述估测出的原始低2位的信息位序列进行纠错。
本发明的另一种通信装置，作为采用turbo编码作为纠错码的发送机，其特征在于具有一个turbo编码装置，用于对发送数据的低2位执行turbo编码，输出所述2比特的信息位序列、以及在输入了所述2比特的信息位序列的第一卷积码编码器所生成的第一冗余位序列、在交错输入了经交织处理后的各信息位序列的第二卷积码编码器中所产生的第二冗余位序列。
接下来，是与本发明相关的一种通信方法，它采用了作为纠错码的turbo编码，其特征在于包括turbo编码步骤，用于对发送数据的低2位进行turbo编码，并输出所述2比特的信息位序列、输入了所述2比特信息位序列的第一卷积码编码器所产生的第一冗余位序列、交错输入了经交织处理后的各信息位序列的第二卷积码编码器所产生的第二冗余位序列；第一译码步骤，用于从接收信号中，提取出所述2比特的信息位序列以及所述第一冗余位序列，并利用该提取结果，以及作为先验信息给出的概率信息(包含没有的情况)，计算出估测出的信息位序列的概率信息；第二译码步骤，用于提取所述2比特的信息位序列以及前述第二冗余位序列，并利用所提取出的结果，以及来自前述第一译码装置的概率信息，再次算出估测出的信息位的概率信息，并将该结果作为所述先验信息，反馈回所述第一译码步骤；第一估测步骤，用于依据反复执行的所述第一和第二译码步骤计算出的概率信息的计算处理结果，每次都估测出原始较低2位的信息位序列；纠错步骤，其利用纠错码对所述估测的信息位序列进行错误校验，在判断出估测精度超出规定基准时，结束所述反复处理，同时，利用纠错码，对所述估测出的原始较低2位的信息位序列进行纠错；第二估测步骤，用于通过对所述接收信号中的其它较高位进行硬判定，估测出原始较高位的信息位序列。
在本发明的另一种通信方法中，所述纠错步骤的特征在于，在每次估测出所述较低2位的信息位序列时执行错误校验，当在所估测的信息位序列中判断出“没有错误”时，就结束所述反复处理。
在本发明的另一种通信方法中，所述纠错步骤的特征在于，在每次估测所述低2位的信息位序列时执行错误校验，并在依据所述第一译码步骤得到的概率信息而估测出的信息位序列，以及依据所述第二译码步骤得到的概率信息而估测出的信息位序列两者中都判定出“没有错误”时，结束所述反复处理。
在本发明的另一种通信方法中，所述纠错步骤的特征在于，执行预定的指定次数的所述反复处理，降低了误码率，之后利用纠错码，对所述估测出的原始较低2位的信息位序列进行纠错。
附图的简要说明
图1是本发明的通信装置所使用的编码器以及译码器的结构示图，图2是本发明通信装置的发送系统的结构示图，图3是本发明通信装置的接收系统的结构示图，图4显示了经各种数字调制的信号点的排列，图5显示了turbo编码器1的电路结构，图6显示了已有turbo编码器的结构，图7显示了已有turbo译码器的结构。
实现发明的最佳形式以下，将依据附图对本发明的通信装置以及通信方法的实施形式进行详细说明。另外，不能依据该实施例来限定本发明。
图1是本发明的通信装置中使用的编码器(turbo编码器)以及译码器(turbo译码器以及硬判定器和R/S(里德-索罗门编码)译码器的组合)的结构，更详细地说，图1(a)是本实施例中的一个编码器的结构，图1(b)是本实施例中的一个译码器的结构。在本实施例的通信装置中，具有上述编码器和译码器两种结构，由于拥有高精度的数据纠错能力，因此，在数据通信以及音频通信方面具有优良的传送特性。此外，在本实施例中，为了便于说明，例如具有上述两者结构的装置，可假定仅仅具有2个编码器的发送机或是仅仅具有译码器的接收机。
另外，在图1(a)的编码器中，1是一个turbo编码器，它通过采用作为纠错码的turbo编码，而得到仙农临界特性，例如，turbo编码器1响应所输入的2比特的信息位，输出2比特的信息位以及2比特的冗余位，此外，在这里，为了接收端对各个信息位采用相同的校正能力，而产生各个冗余位。
另一方面，在图1(b)的译码器中，11是从接收信号Lcy(相当于后述的接收信号y2、y1、ya)中计算出对数似然比的第一译码器。12和16是加法器。13和14是交织器。15是从接收信号Lcy(相当于后述的接收信号y2、y1、yb)中计算出对数似然比的第二译码器。17是去交织器，18是对第一译码器15的输出进行判定，并输出原始的信息位序列的估测值的第一判定器。19是对里德-索罗门编码进行译码，同时输出高精度信息位序列的第一R/S解码器。20是对第二译码器15的输出进行判定，并输出原始的信息位序列的估测值的第二判定器。21是对里德-索罗门编码进行解码，同时输出高精度信息位序列的第二R/S解码器。22是对Lcy(相当于后述的y3、y4、……)进行硬判定，并输出原始的信息位序列的估测值的第三判定器。
这里，在说明上述编码器以及译码器的操作之前，先参照附图，对本发明通信装置的基本操作进行简单说明。举例来说，对于采用DMT(离散多音频)调制解调方式进行数据通信的有线系统的数字通信方式而言，它可以是使用原有电话线路执行数兆比特/秒的高速数字通信的ADSL(非对称数字用户线)通信方式，以及HDSL(高比特率数字用户线)通信方式等的xDSL通信方式。另外，这种方式，有标准化的ANSI的T1.413等。以下，关于说明的本实施例，例如，假定其使用可能适合上述ADSL的通信装置。
图2是显示本发明通信装置的发送系统的结构示图。图2中，在发送系统中，在多路复用/同步控制(相当于图示的多路/同步控制)单元41中，对发送数据多路复用，在循环冗余校验(相当于CRC循环冗余校验)单元42、43中，对经过多路复用的发送数据附加上错误检测用码，并在前向错误收集(forwarderror collection)(相当于SCREAM&FEC)单元44、45中，执行对其附加上FEC用码，并执行加扰处理。
另外，从多路复用/同步控制单元41到音调排序单元49有2条路径，一条是含有交织器(交织)46的交织数据缓冲器(Interleaved Data Buffer)线路，另一条是不含有交织器的快速数据缓冲器(Fast Data Buffer)线路，其中，执行交织处理的交织数据缓冲器线路上的延迟较大。
比后，在速率转换器(相当于图2中的速率转换器)47、48中，对发送数据进行速率变换处理，并在音调排序(相当于音调排序)单元49中执行音调排序处理。之后，依据经过音调排序处理的发送数据，在构像/增益定标(相当于构像编码器及增益定标)单元50中生成构像数据，并在快速傅立叶逆变换部(相当于IFFT快速傅立叶逆变换)51中执行快速傅立叶逆变换。
最后，在输入并行/串行缓冲器(相当于图2中的输入并行/串行缓冲器)52中将经傅立叶变换后的并行数据转换为串行数据，在模拟处理/数字-模拟转换器(相当于模拟处理及DAC)53中，将数字波形变换为模拟波形，执行滤波处理后，将发送数据发送到电话线路上。
图3是本发明通信装置的接收系统的结构示图。在图3中，接收系统在模拟处理/模拟-数字转换器(相当于图中的模拟处理及ADC)141中，对接收数据(即前述的发送数据)进行滤波处理后，将模拟波形转换为数字波形，并在时域均衡器(相当于TEQ)142中，执行时域的适应处理。
对于执行了时域适应处理的数据来说，它在输入串行/并行缓冲器(相当于输入串行/并行缓冲器)143中被从串行数据转换为并行数据，并在快速傅立叶变换部(相当于FFT快速傅立叶变换)144中，对该并行数据执行快速傅立叶变换，之后，在频域均衡器(相当于FEQ)145中，执行频域的适应处理。
随后，对于执行了频域适应处理的数据来说，在构像译码器/增益定标(相当于构像译码器/增益定标)单元146以及音调排序(相当于音调排序)单元147中，对其执行译码处理(最佳译码法)以及音调排序处理，并将其转换为串行数据。此后，在速率转换器(相当于速率转换器)148、149中执行速率转换处理，在去交织器(相当于去交织)150中执行去交织处理，在前向纠错(相当于解扰和FEC)单元151、152中执行FEC处理以及解扰处理，并在循环冗余校验(相当于循环冗余校验)单元153、154中执行循环冗余校验等处理，最后，从多路复用/同步控制(相当于多路复用/同步控制)单元155中再现出接收数据。
在上述通信装置中，接收系统和发送系统分别都具有2条线路，或是通过分别使用这2条线路，或是通过同时使用这2条线路，有可能实现低传输延迟以及高速率的数据通信。
另外，对于如上所述构成的通信装置，图1(a)中显示的编码器位于上述发送系统的构像编码器/增益定标单元50的位置，图1(b)中显示的译码器位于上述接收系统的构像译码器/增益定标单元146的位置。
以下，将依据附图，详细说明本实施例的编码器(发送系统)以及译码器(接收系统)的操作。首先，说明有关图1(a)所示的编码器的操作。另外，在本实施例中，例如可以采用16QAM方式作为多值正交调幅(QAMQuadrature AmplitudeModulation)。但是，对于本实施例的编码器而言，它与对所有输入数据进行turbo编码的已有技术不同，正如图1(a)所示，它对较低2位的输入数据执行turbo编码，而对其它较高位，则按照输入数据的原样予以输出。
这里，将说明仅仅对输入数据的较低2位执行turbo编码的理由。图4是显示了各种经数字调制的信号点配置图，详细来说，图4(a)是4相位PSK(相移键控)方式的信号点配置图，图4(b)是16QAM方式的信号点配置图，图4(c)是64QAM方式的信号点配置图。
举例来说，在上述所有调制方式的信号点配置中，当接收信号点为a或b的位置的情况下，通常，在接收端，通过软判定，估测出最可能的数据，作为信息位序列(发送数据)。也就是说，将距离接收信号点最近的信号点判定为发送数据。但是，此时，例如着眼于图4的接收信号点a以及b，不论何种情况(相当于图4(a)、4(b)和4(c))，可以看到，与接收信号点最接近的4点的较低2位为(0，0)、(0，1)、(1，0)、(1，1)。因此，在本实施例中，是对其特性有可能恶化的某4个信号点(即信号点间距离最近的4个点)的较低的2位，实施具有优良纠错能力的turbo编码，并在接收端执行软判定。另一方面，对于特性恶化的可能性较低的其它较高位，则原样输出，并在接收端执行硬判定。
由此，在本实施例中，随多值化而存在恶化可能性的某个特性得以改善，且，由于只对发送信号的较低2位执行turbo编码，因此，与将所有比特当作turbo编码对象的已有技术相比，能大大削减计算量。
接下来，对图1(a)所示的turbo编码器1的操作进行说明，所述操作是对输入的较低2位的发送数据u1、u2执行turbo编码。图5是turbo编码器1的电路结构示图。图5中，31是第一递归系统卷积码编码器，32和33是交织器，34是第二递归系统卷积码编码器。Turbo编码器1同时输出相当于信息序列的发送数据u1、u2，以及经过第一递归系统卷积码编码器31处理已编码的前述发送数据的冗余数据ua，还有经过第二递归系统卷积码编码器34处理已编码的经过交织处理后的发送数据(与其它数据的时刻不同)的冗余数据ub。
但通常，在已知的turbo编码器中，例如，发送数据u2分别输入到第一递归系统卷积码编码器31和第二递归系统卷积码编码器34中的前级加法器60、62中，而另一个发送数据u1则分别输入到第一递归系统卷积码编码器31和第二递归系统卷积码编码器34中的后级加法器61、63中，并输出冗余数据ua、ub，作为各编码器的输出。但是，在这种turbo编码器中，由于发送数据u1、u2之间的延迟器数目不同，而在冗余位中发生了加权偏移，因而，存在在使用冗余数据ua、ub的接收端，对发送数据u1、u2进行估测的精度不一致的问题。
在本实施例中，为了使发送数据u1、u2的估测精度一致，例如，可以将发送数据u2输入到第一递归系统卷积码编码器31的前级加法器60，而将交织后的发送数据u2输入到第二递归系统卷积码编码器34的后级加法器63中，同时，将另一个发送数据u1输入到第一递归系统卷积码编码器31的后级加法器61，并将交织后的发送数据u1输入到第二递归系统卷积码编码器34的前级加法器62。
这样，在本实施例中，执行交织的效果就是可以提高对突发的数据错误的错误校正能力，而且，由于发送数据u1和u2是交错输入到第一递归系统卷积码编码器31和第二递归系统卷积码编码器34的，从而使得在接收端，对发送数据u1和u2的估测精度有可能一致。
接下来，说明图1(b)所示的译码器的操作。另外，在本实施例中，对采用例如是16QAM方式的多值正交调幅(QAM)的情况进行说明。本实施例的译码器，对接收数据的较低2位进行turbo译码，并通过软判定推测出原始的发送数据，对于其它的较高位，则是通过在第三判定器22中对接收数据的硬判定，而估测出原始的发送数据。但是，接收信号Lcyy4，y3，y2，y1，ya，yb是将传输通路中的噪声和衰落的影响施加到前述发送端的输出u4，u3，u2，u1，ua，ub上所得到的信号。
首先，在接收了接收信号Lcyy2，y1，ya，yb的turbo译码器中，第一译码器11首先提取出接收信号Lcyy2，y1，ya，并从这些接收信号中计算出所估测的信息位(相当于原始发送数据u1k、u2k)U1k′、U2k′的对数似然比L(U1k′)、L(U2k′)(k表示时刻)。此外，作为计算出对数似然比的译码器，例如可以使用已知的最大后验概率译码器(MAP算法Maximum A-Posteriori)，也可以使用已知的维特比译码器。
此时，可以用以下表达式来表示对数似然比L(U1k′)、L(U2k′)L(U1k′)＝Lcy+La(U1k)+Le(U1k)=LnPr(u1k=1|{Lcy}|)Pr(u1k=0|{Lcy})······(3)]]>L(U2k′)＝Lcy+La(U2k)+Le(U2k)=LnPr(u2k=1|{Lcy})Pr(u2k=0|{Lcy})······(4)]]>另外，在本实施例中，Le(U1k)和Le(U2k)表示外部信息，La(U1k)、La(U1k)表示作为前一个外部信息的先验信息，Pr(U1k＝1|{Lcy})表示在接收了接收信号Lcyy2，y1，ya的条件下，实际发送的信息位U1k为1的后验概率，Pr(U1k＝0|{Lcy})表示U1k为0的后验概率，Pr(U2k＝1|{Lcy})表示在接收了接收信号Lcyy2，y1，ya的条件下，实际发送的信息位U2k为1的后验概率，Pr(U2k＝0|{Lcy})表示U2k为0的后验概率。也就是说，式(3)和(4)是用于求取U2k为1的概率相对于U2k为0的概率，以及U1k为1的概率相对于U1k为0的概率。
接着，加法器12从作为前述计算出的对数似然比，计算出第二译码器15的外部信息。基于式(3)和(4)，可以用以下方式表示外部信息Le(U1k)和Le(U2k)Le(U1k)＝L(U1k′)-Lcy-La(U1k)……(5)Le(U2k)＝L(U2k′)-Lcy-La(U2k) ……(6)但是，在第一次译码中，由于没有求出先验信息，所以La(U1k)＝0，La(2k)＝0。
接着，交织器13和14将接收信号Lcy和外部信息Le(U1k)、Le(U2k)交错排列。接着，第二译码器15与第一译码器11相同，依据接收信号Lcy和先前计算出的先验信息La(U1k)、La(U2k)，利用式(3)和(4)，计算出对数似然比L(U1k′)、L(U2k′)。其中，Pr(U1k＝1|{Lcy})表示在接收了信号Lcyy2，y1，ya的条件下，实际发送的信息位U1k为1的后验概率，Pr(U1k＝0|{Lcy})表示U1k为0的后验概率，Pr(U2k＝1|{Lcy})表示在接收了接收信号Lcyy2，y1，yb的条件下，实际发送的信息位U2k为1的后验概率，Pr(U2k＝0|{Lcy})表示U2k为0的后验概率。
此后，加法器16与加法器12一样，利用式(5)、(6)，计算出外部信息Le(U1k)、Le(U2k)。此时，在去交织器17中，将交错排列的外部信息当作先验信息La(U1k)、La(U2k)，并反馈给前述第一译码器11。
接着，上述turbo译码器中，上述处理经过了规定次数(迭代次数)的反复操作，计算出精度较高的对数似然比，之后，第一判定器18和第二判定器20，依据这个对数似然比，对信号进行判定，从而估测出原始的发送数据。具体而言，例如，如果对期似然比“L(U1k′)＞0”，则判断出估测信息位U1k′为1，如果“L(U1k′)≤0”，则判断出估测信息位U1k′为0，同样，如果对数似然比“L(U2k′)＞0”，则判断出估测信息位U2k′为1，如果“L(U2k′)≤0”，则判断出估测信息位U2k′为0。另外，对于同时接收的接收信号Lcyy3，y4……等，则是利用第三判定器33对其进行硬判定。
最后，第一R/S解码器19和第二R/S解码器21，通过规定方法，利用里德-索罗门编码执行错误校验，当判断出所估测出的精度超出某个特定基准时，则结束上述反复操作处理。接着，利用里德-索罗门编码，对各个判定器中前述估测出的原始的发送数据执行纠错，并输出估测精度较高的发送数据。
在这里，将对利用第一R/S解码器19和第二R/S解码器21估测出原始发送数据的估测方法的具体例子进行说明。这里，提供了3种方法，作为具体例子。第一种方法中，例如，每当在第一判定器18或第二判定器20中估测出原始发送数据时，相对应的第一R/S解码器19或第二R/S解码器21，交错地执行错误校验，任何一方的R/S解码器判断出“没有错误”时，则trubo编码器结束上述反复操作处理，接着，利用里德-索罗门编码，对前述估测出的原始发送数据执行纠错，并输出估测精度较高的发送数据。
在第二种方法中，每当第一判定器18或第二判定器20估测出原始发送数据时，对应的第一R/S解码器19或第二R/S解码器21就交错地执行错误校验，当两个R/S解码器都判断出“没有错误”时，turbo编码器就结束上述反复操作处理，接着，利用里德-索罗门编码，对前述估测出的原始的发送数据进行纠错，并输出具有较高估测精度的发送数据。
另外，在第三种方法中，改善了在上述第一和第二种方法中，当错误地判断出“没有错误”，而不执行反复操作的情况下的纠错，例如，执行预定的规定次数的反复操作，其在某种程度上，降低了误码率，利用里德-索罗门编码，能对前述估测出的原始发送数据执行纠错，从而输出估测精度较高的发送数据。
这样，在本发明的实施例中，由于具备有在伴随着调制方式的多值化而使构象变大的情况下，对有特性恶化可能的接收信号的低2位进行软判定处理，以及根据里德-索罗门编码执行的纠错的turbo译码器，以及对于接收信号的其余位执行硬判定的判定器，因此有可能减少计算量多的软判定处理，并获得良好的传输特性。
但是，在本实施例中，由于利用了第一R/S解码器19和第二R/S解码器21来估测发送数据，因此能降低迭代次数，所以有可能减少计算量多的软判定处理及其处理时间。还有，象本发明实施例这样，在混有随机误差以及突发误差的传输路径中，通过将以码元为单位执行纠错的R-S编码(里德-索罗门)同其它已知的纠错等一起使用，从而可以得到优良的传送特性。
以上，在本实施例中，通过具有上述turbo编码器1以及上述turbo译码器，使其可能适用于多载波的调制解调方式的通信，更进一步地说，即便在伴随着调制方式的多值化，而使构像增大的情况下，也可能削减运算量和运算时间，并得到良好的传输特性。在本实施例中，虽然调制方式是以16QAM方式为例进行的说明，但这并不仅限于此，即便在使用其它调制方式(256QAM等)的情况下，也可得到相同的效果。
正如以上所说明的那样，依据本发明，由于含有turbo编码装置的发送机的结构，以及含有各个译码装置的接收机的结构，因此，即便在随调制方式的多值化而使构像增大的情况下，也能得到可以削减运算量和运算处理时间、同时具有良好传输特性的通信装置。
依据下一个发明，即便是在伴随调制方式的多值化而使构像增大的情况下，也凭借对特性可能恶化的接收信号的低2位执行软判定处理的第一估测装置、依据里德-索罗门编码而执行纠错的纠错装置、以及对接收信号中的其它位执行硬判定处理的第二估测装置，从而得到可大大削减计算量多的软判定处理，并具有良好传输特性的通信装置。
依据下一个发明，由于纠错装置在对先前估测出的信息位序列判断“没有误差”时，会结束对turbo译码的反复操作，所以能够减少递归次数，并能得到可进一步减少计算量多的软判定处理，同时能削减其处理时间的通信装置。
依据下一个发明，由于纠错装置，在依据从基于来自第一译码装置的概率信息所估测的信息位序列，以及来自第二译码装置的概率信息所估测出的信息位序列这两个序列，判断出“没有错误”时，结束对turbo译码的反复操作，所以可能大大削减计算量多的软判定处理，并削减其处理时间，更进一步说，能得到信息位估测精度得以提高的通信装置。
依据下一个发明，由于纠错装置要执行预定的规定次数的反复操作，因此能减少递归次数，并能得到大大减少了计算量多的软判定处理，同时能削减其处理时间的通信装置。
依据下一个发明，由于能对伴随多值化而有恶化可能的特性进行改善，会进一步只对发送信号的低2位执行turbo编码，所以，与将所有位作为turbo编码对象的已有技术相比，能获得可以大幅削减运算量的通信装置。此外，作为交织效果，可以提高对突发的数据误差的校正能力，更进一步说，由于信息位的输入，是在第一递归系统卷积码编码器和第二递归系统卷积码编码器之间交替进行的，所以能得到接收端上信息位的估测精度一致的通信装置。
依据下一个发明，即便在伴随调制方式的多值化而使构像增大的情况下，也能得到可以削减运算量以及运算处理的时间，同时能实现良好的传输特性的通信方法。
依据下一个发明，由于在纠错步骤中，当对在先估测出的信息位序列判断出“没有错误”时，就结束turbo译码中的反复操作，因此能减少递归次数，并能得到可大大减少计算量多的软判定处理，同时能减少其处理时间的通信方法。
依据下一个发明，由于在纠错步骤中，当由依据第一译码器的概率信息所估测出的信息位序列，以及依据第二译码器的概率信息所估测出的信息位序列这两个序列，判断出“没有错误”时，就结束turbo译码中的反复操作，这样能大大减少计算量多的软判定处理，并能削减其处理时间，从而，可得到信息位的估测精度得以改善的通信方法。
依据下一个发明，由于在纠错步骤中，执行预定的规定次数的反复操作，所以，可以降低递归次数，并能得到可大大减少计算量多的软判定处理，同时能削减其处理时间的通信方法。
产业上的利用可能性如上所述，依据本发明的通信装置以及通信方法，是以多载波调制解调方式为例的，它可以用于使用DMT调制解调方式、OFDM调制解调方式等等的多载波调制解调方式的通信(数据、声音、图象)中，特别是，适用于采用turbo编码作为纠错码的通信装置。
权利要求
1.采用turbo编码作为纠错码的通信装置，该通信装置的特征在于包括turbo编码装置，通过对发送数据中的低2位执行turbo编码，而输出前述2位的信息位序列、在输入了前述2位的信息位序列的第一卷积码编码器中生成的第一冗余序列、以及在交错输入了经过交织的各个信息位序列的第二卷积码编码器中生成的第二冗余位序列，第一译码装置，从接收信号中，提取出2比特的信息位序列以及第一冗余位序列，并利用所提取出的结果，以及作为先验信息提供的概率信息(包含没有的情况)，计算出所估测的信息位的概率信息，第二译码装置，用于提取出前述2比特的信息位序列以及第二冗余位序列，并利用该提取结果，以及来自前述第一译码装置的概率信息，再次计算出所估测的信息位的概率信息，并将该结果作为前述先验信息，通知给前述第一译码装置，第一估测装置，用于依据反复执行的由前述第一和第二译码装置进行的概率信息的计算处理结果，每次，都估测出原始的低2位的信息位序列，纠错装置，用于利用纠错码对前述估测出的信息位序列进行错误校验，当判断出该估测精度超过所定基准时，就结束前述反复操作，同时，利用纠错码，对前述估测出的原始的低2位的信息位序列执行纠错，第二估测装置，用于通过对前述接收信号的其它较高位进行硬判定，估测出原始的较高位的信息位序列。
2.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，前述纠错装置在每次估测前述低2位的信息位序列时，执行错误校验，当判断出所估测的信息位序列中“没有错误”时，就结束前述反复操作。
3.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，前述纠错装置在每次估测前述低2位的信息位序列时执行错误校验，当判断出基于来自前述第一译码装置的概率信息所估测出的信息位序列，以及基于来自前述第二译码装置的概率信息所估测出的信息位序列这两个序列中都“没有错误”时，就结束前述反复操作。
4.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，在前述纠错装置中，执行预定的规定次数的前述反复操作，而减小了误码率，之后，使用纠错码，对前述估测出的原始的低2位的信息位序列执行纠错。
5.用作采用turbo编码作为纠错码的接收机的一种通信装置，该通信装置的特征在于包括第一译码装置，用于从接收信号中提取出2位的信息位序列，并利用该提取结果，以及作为先验信息提供的概率信息(包括没有的情况)，计算出所估测的信息位的概率信息，第二译码装置，用于提取出前述2比特的信息位序列以及第二冗余位序列，并利用该提取结果，以及来自前述第一译码装置的概率信息，再次计算出所估测的信息位的概率信息，并将该结果作为先验信息，通知给前述第一译码装置，第一估测装置，用于依据反复执行的由前述第一和第二译码装置进行的对概率信息的计算处理结果，每次，都估测原始低2位的信息位序列，纠错装置，用于利用纠错码，对前述估测出的信息位序列执行错误校验，当判断出该估测精度超过所定基准时，就结束前述反复操作，同时，利用纠错码，对前述估测出的原始的低2位的信息位序列，执行纠错，第二估测装置，用于对前述接收信号的其它高位进行硬判定，并估测出原始的较高位的信息位序列。
6.如权利要求5所述的通信装置，其特征在于，前述纠错装置，在每次估测前述低2位的信息位序列时执行错误校验，当判断所估测出的信息位序列中“没有错误”时，就结束前述反复操作。
7.如权利要求5所述的通信装置，其特征在于，前述纠错装置，在每次估测前述低2位的信息位序列时执行错误校验，当判断出基于来自前述第一译码装置的概率信息所估测出的信息位序列，以及由基于来自第二译码装置的概率信息所估测出的信息位序列的两个序列中都“没有错误”时，就结束前述反复操作。
8.如权利要求5所述的通信装置，其特征在于，在前述纠错装置中，执行了预定的规定次数的前述反复操作，而减小了误码率，之后，利用纠错码，对前述估测出的原始的低2位的信息位序列进行纠错。
9.用作采用turbo编码作为纠错码的发送机的通信装置，该通信装置的特征在于包括turbo编码装置，通过对发送数据的较低2位进行turbo编码，输出前述2位的信息位序列、在输入了前述2位的信息位序列的第一卷积码编码器中生成的第一冗余位序列、以及交错输入了交织处理后的各个信息位的第二卷积码编码器中生成的第二冗余位序列。
10.采用turbo编码作为纠错码的通信方法，该通信方法的特征在于包含turbo编码步骤，通过对发送数据的低2位执行turbo编码，输出前述2位的信息位序列、在输入了前述2位的信息位序列的第一卷积码编码器中生成的第一冗余位序列、以及输入了交错输入的交织处理后的各个信息位的第二卷积码编码器中生成的第二冗余位序列，第一译码步骤，用于从接收信号中，提取出前述2位的信息位序列和第一冗余位序列，并利用所提取出的结果，以及作为先验信息提供的概率信息(包括没有的情况)，计算出所估测的信息位的概率信息，第二译码步骤，用于提取出2比特的信息位序列，以及2比特的第二冗余位序列，并利用提取出的结果，以及来自第一译码装置的概率信息，再次计算出所估测信息位的概率信息，并将该结果作为前述先验信息，反馈回前述第一译码步骤，第一估测步骤，用于依据反复执行的由前述第一和第二译码步骤所得到的概率信息的计算处理结果，每次，都估测出原始的较低2位的信息位序列，纠错步骤，用于利用纠错码，对前述估测出的信息位序列执行错误校验，并在判断出该估测精度超过所定基准时，结束前述反复操作，同时，利用纠错码，对前述估测出的原始的低2位的信息位序列，执行纠错，第二估测步骤，通过对前述接收信号中的其它较高位执行硬判定，估测出原始较高位的信息位序列。
11.如权利要求10所述的通信方法，其特征在于前述纠错步骤，对每个估测出的前述较低2位的信息位序列执行错误校验，当判断出所估测的信息位序列中“没有错误”时，就结束前述反复操作。
12.如权利要求10所述的通信方法，其特征在于在前述纠错步骤中，在每次估测前述较低2位的信息位序列时执行错误校验，当基于通过前述第一译码步骤中的概率信息所估测出的信息位序列，以及基于通过前述第二译码步骤中的概率信息所估测出的信息位序列这两个序列中都“没有错误”时，则结束前述反复操作。
13.如权利要求10所述的通信方法，其特征在于前述纠错步骤中，执行了预定的规定次数的前述反复操作，而降低了误码率，之后，利用纠错码，可以对前述估测出的原始的较低2位的信息位序列，执行纠错。
全文摘要
具备有turbo编码器(1)、turbo译码器以及第三判定器(2)。Turbo编码器(1)通过对发送数据的较低2位执行turbo编码,可输出2比特的信息位、具有对各个信息位的纠错能力一致的2比特的冗余位。Turbo译码器(第一译码器(11)、第二译码器(15)等),对有特性恶化可能性的接收信号的低2位执行软判定处理,并且,通过利用里德－索罗门编码执行纠错,而估测出前述低2位的信息位。第三判定器(22),对接收信号中的其它位进行硬判定处理,并估测出其它较高位。
文档编号H03M13/29GK1341294SQ00804107
公开日2002年3月20日 申请日期2000年12月13日 优先权日1999年12月27日
发明者松本涉, 宫田好邦 申请人:三菱电机株式会社