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シリアル連結畳み込み符号( SCCC ) は、ターボ(反復) 復号に非常に適した前方誤り訂正(FEC) 符号の一種です。 [ 1 ] [ 2 ] ノイズのあるチャネルを介して送信されるデータは、まず SCCC を使用して符号化されます。受信時には、この符号化を使用して送信中に発生したエラーを除去できます。復号は、受信したシンボルの繰り返し復号とインターリーブ/デインターリーブによって実行されます。
SCCCは通常、内部符号、外部符号、およびそれらを連結するインターリーバから構成されます。SCCCの際立った特徴は、内部符号として再帰畳み込み符号を使用することです。この再帰内部符号がSCCCの「インターリーバゲイン」を提供し、これがSCCCの優れた性能の源となっています。
SCCCの解析は、1993年のターボ符号の発見に端を発している。SCCCの解析は、1990年代にNASAジェット推進研究所（JPL）から発表された一連の論文の中で行われた。この研究では、SCCCはターボ符号に似た直列連結符号の一種として提示され、1）妥当な複雑さで反復的に（「ターボ」的に）復号可能であり、2）ターボ符号と同等の誤り訂正性能を持つとされた。
従来の直列連結符号では、通常、再帰的な内部符号は使用されていなかった。さらに、従来の直列連結符号で使用されていた構成符号は、一般的に、ソフトイン・ソフトアウト（ SISO ）復号には複雑すぎた。SISO復号は、ターボ復号に不可欠であると考えられている。
直列連結畳み込み符号は、DVB-S2などの通信規格で提案されたものの、商業的に広く利用されるには至っていない。しかしながら、SCCCの解析は、ターボ符号やLDPC符号を含むあらゆる種類の反復復号可能符号の性能と限界に関する知見をもたらしてきた。
米国特許第6,023,783号はSCCCのいくつかの形態を対象としています。この特許は2016年5月15日に失効しました。[ 3 ]
直列連結畳み込み符号は、S. Benedetto、D. Divsalar、G. Montorsi、F. Pollara による「インターリーブ符号の直列連結：性能解析、設計、反復復号」において、ターボ復号を念頭に置いて初めて解析されました。[ 4 ]この解析により、ターボ符号に似た高性能でターボ復号可能な直列連結符号を設計するための一連の観察結果が得られました。これらの観察結果の 1 つは、「再帰畳み込み内部エンコーダを使用すると、常にインターリーバ利得が得られる」というものでした。これは、同等のインターリーバ利得が得られないブロック符号や非再帰畳み込み符号の使用とは対照的です。
SCCC の追加分析は、D. Divsalar、Hui Jin、および Robert J. McEliece による「'Turbo-Like' Codes の符号化定理」で行われました。[ 5 ]この論文では、内部の 2 状態再帰畳み込み符号 (「アキュムレータ」またはパリティチェック符号とも呼ばれる) と、外部の符号としての単純な繰り返し符号を直列に連結し、両方の符号をインターリーバでリンクした繰り返しアキュムレート (RA) 符号を分析しました。RA 符号の性能は、構成要素の符号自体の単純さを考慮すると非常に優れています。
SCCC コードは、「レート 1 の内部コードを使用したシリアル ターボトレリス符号化変調」 [ 6 ]でさらに分析されました。この論文では、SCCC は高次の変調方式で使用するために設計されました。内部および外部の構成要素畳み込みコードが 2 つまたは 4 つの状態のみを持つ優れた性能のコードが提示されました。
図1はSCCCの一例である。
この例のエンコーダは、16状態の外側畳み込み符号と2状態の内側畳み込み符号をインターリーバで連結した構成になっています。図示の構成における自然な符号化率は1/4ですが、必要に応じて内側および／または外側の符号をパンクすることで、より高い符号化率を実現できます。例えば、外側畳み込み符号を3/4、内側畳み込み符号を2/3にパンクすることで、全体の符号化率を1/2にすることができます。
SCCCのターボ復号には、再帰的な内部畳み込み符号が好ましい。内部符号は、妥当な性能で1/1という高いレートまでパンクチャリングすることができる。
反復型SCCCデコーダの例。
SCCCデコーダは、2つのソフトイン・ソフトアウト（SISO）デコーダとインターリーバで構成されています。図では別々のユニットとして示されていますが、2つのSISOデコーダは回路の全部または一部を共有することができます。SISO復号は、直列方式、並列方式、またはそれらの組み合わせで行うことができます。SISO復号は通常、BCJRアルゴリズムを用いた最大事後確率（MAP）デコーダによって行われます。
SCCCは、ターボ符号やLDPC符号など、他の反復復号可能な符号と同等の性能を発揮します。ただし、低SNR環境（ウォーターフォール領域が劣る）では性能がやや劣るものの、高SNR環境（エラーフロアが劣る）では性能がやや優れているという特徴があります。