JP2002510898A - パンクチャラブル畳込み符号を用いるデジタル音声放送方式 - Google Patents

パンクチャラブル畳込み符号を用いるデジタル音声放送方式

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Abstract

(57)【要約】 この放送方式は、ノンパンクチャラブルビットとパンクチャラブルビットを有する畳込み符号を用いてプログラム材料を符号化し、直角周波数分割多重化キャリア信号をこの畳込み符号で変調する。ノンパンクチャラブルビットはキャリアの第１の群により搬送され、パンクチャラブルビットはキャリアの第２の群により搬送される。第１の群のキャリア信号は、第２の群のキャリア信号ほど干渉を受け易くない。その後、キャリア信号は受信機へ向けて放送され、受信機は第２の群のキャリアの損傷状態を判定して、損傷状態にあると判定した任意のキャリアにより搬送されるパンクチャラブルビットを消去する。その結果、パンクチャド符号が得られ、後で復号されてプログラム材料が復元される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明はラジオ放送に関し、さらに詳細には、ＦＭイン・バンド・オン・チャ
ンネル（ＩＢＯＣ）デジタル音声放送（ＤＡＢ）における前方誤り訂正及びかか
る前方誤り訂正を用いる放送システムに関する。
【０００２】 デジタル音声放送は、既存のアナログ放送フォーマットを凌駕するデジタル品
質の音声を提供する媒体である。ＡＭ及びＦＭのＩＢＯＣ ＤＡＢは共に、デジ
タル変調信号が現在放送中のアナログ信号と共存するハイブリッドフォーマット
で送信することが可能である。ＩＢＯＣは、各ＤＡＢ信号が既存の割当てチャン
ネルの同一スペクトルマスク内で同時に送信されるため、新しいスペクトルの割
当てを必要としない。ＩＢＯＣは経済的なスペクトルの利用を促進すると共に、
放送者がそれらの現在の聴取者ベースにデジタル品質の音声を提供することを可
能にする。ＦＭ ＩＢＯＣ放送システムは、米国特許第５，４６５，３９６；５
，３１５，５８３；５，２７８，８４４及び５，２７８，８２６号を含む幾つか
の米国特許の主題となっている。加えて、１９９４年７月に出願され、本願の譲
受人に譲渡された、係属中の特許出願第０８／２９４，１４０号は、ＦＭ ＩＢ
ＯＣ ＤＡＢを開示している。
【０００３】 ＩＢＯＣ ＤＡＢのための直角周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）方式が説明され
ている。ＯＦＤＭ信号は、全てが共通のシンボルレートで変調された直角方向に
離隔したキャリアより成る。矩形パルスシンボル（例えば、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ
、８ＰＳＫまたはＱＡＭ）の周波数間隔は、シンボルレートに等しい。ＦＭ／Ｄ
ＡＢ信号のＩＢＯＣ送信を行うためには、ＯＦＤＭサブキャリアの冗長セットを
、共存するアナログＦＭキャリアの両側の約１００ｋＨｚ乃至２００ｋＨｚの範
囲内に配置する。ＤＡＢ出力（上または下側波帯）は、ＦＭ信号に関して約−２
５ｄＢにセットされる。ＤＡＢ信号のレベル及びスペクトル占有率は、ＤＡＢサ
ブキャリアに適当な信号対雑音比（ＳＮＲ）を与えながらそのＦＭホストへの干
渉を制限するようにセットされる。ＦＭキャリアから±２００ｋＨｚ離れた第１
の隣接する信号は、ＤＡＢ信号に損傷を与える可能性がある。しかしながら、放
送局のサービスエリア内の任意特定の場所では、第１の隣接信号が共にＤＡＢに
有意な干渉を与える可能性はない。従って、ＤＡＢの上及び下側波帯は、同じ冗
長情報を運ぶため、その情報を伝えるには側波帯ただ１つ必要であるにすぎない
。ＯＦＤＭの固有の利点には、マルチパス干渉が存在する時のロバストネス（ro
bustness）及び選択的フェージングによる非ガウス短期ノイズまたはノッチ（no
tches）に対する寛容性が含まれる。
【０００４】 前方誤り訂正（ＦＥＣ）及びインターリービングは、損傷状態のチャンネルを
介して送信されるデジタル情報の信頼性を改善する。例えば、S. Kallelの論文"
Complementary Punctured Convolution (CPC) Codes and Their Applications",
IEEE Trans. Comm., Vol. 43, No. 6, pp.2005-2009, June 1995を参照された
い。相補対畳込み(Complementary Pair Convolution)（ＣＰＣ）ＦＥＣ符号方
式は、同一の符号化シーケンスをただ再送信する代わりに相補的符号を用いて送
信信号を符号化する自動反復リクエスト（ＡＲＱ）方式のために開発されたもの
である。ＣＰＣ符号は、過去に公表されたパンクチャ方式、例えば、Y. Yasuda,
K. Kashiki and Y. Hirataの論文"High-Rate Punctured Convolutional Codes
for Soft Decision Viterbi Decoding", IEEE Trans. Comm., Vol. 32, #3, Mar
ch 1984; J. Hagenauerの論文"Rate-Compatible Punctured Convolutional Code
s (RCPC Codes) and Their Applications", IEEE Trans. Comm., Vol. 36, No.
4, pp.389-400, April 1988に従って構成することができる。
【０００５】 ビタビ(Viterbi)復号による畳込み符号からのビットの周期的パンクチャリン
グは、より高いレートの畳込み符号を生み出す効果的な手段であることが知られ
ている。レートコンパチブルのパンクチャド畳込み（ＲＣＰＣ）符号は、符号化
利得及びビットエネルギーをチャンネル容量の関数として実際に効率的な態様で
調整する機構として案出されている。上記のHagenauerの論文及びM. Kimの"On s
ystematic Punctured Convolutional Codes", IEEE Trans. Comm., vo;. 45, no
. 2, pp. 133-139, February 1997を参照されたい。これは、意図した受信機が
その信号対雑音出力比（Ｅｂ／Ｎｏ）を評価してその要求を送信機に戻りパスを
介して伝えることによりビット当たりのエネルギー（Ｅｂ）及び符号化利得を増
減するポイント・ツー・ポイント（非放送式）自動反復リクエスト（ＡＲＱ）シ
ステムに有用である。送信機は応答してその符号レートＲを調整する。これは、
全てのビットの送信が例えばＫ＝７，Ｒ＝１／２レートの業界標準符号を用いる
パンクチャド畳込み符号により達成される。このノンパンクチャドのケースにお
いて、最大値Ｅｂと符号化利得が得られると仮定する。スペクトル及び／または
出力効率を改善するために、送信機は符号化ビットの一部の送信をやめる（例え
ば、受信機の要求に応じてパンクチャする）選択を行ってより高いレートの符号
を得ることがある。このパンクチャリングは、元の未パンクチャド符号に対して
Ｅｂと符号化利得の実効値を減少させる効果があるが、しかしながら、このパン
クチャド符号は情報をそのチャンネルを介してより効率的にうまく通信できる依
然として十分なものである。
【０００６】 所与の符号レートで最良の性能を発揮させるためには、符号化シーケンスの特
定のビットパターンをパンクチャする。しかしながら、より高いレートの符号の
パンクチャパターンには、低レートの符号に対してパンクチャされた全てのビッ
トは含まれない。Hagenauerの論文は、彼のＲＣＰＣ符号のパンクチャパターン
は低レート符号の全てのパンクチャを含むことが可能であり、その損失は、最適
であるがレート・コンパチブルでないパンクチャパターンと比べてロスがほとん
どないことを示している。従って、同一パターンのパンクチャラブルビットのさ
らに多くのものをただパンクチャすることによって、符号レートを元のＲ＝１／
２の符号から増加させることが可能である。より高いレートの符号は、より低い
レートの符号のビットの部分集合である。
【０００７】 ＶＨＦ ＦＭバンドＩＢＯＣ ＤＡＢチャンネルにおける干渉環境は、一般的
に、ＤＡＢチャンネルを次の２つのサブチャンネルの部分集合、すなわち（ａ）
熱的またはバックグランドノイズが制限され、損傷原因としてマルチパスフェー
ジングを含むと特徴付けられる、他の放送局の信号からの干渉が比較的少ないス
ペクトル領域より成る信頼性の高い部分と、（ｂ）送信ビットに損傷を与える重
大な干渉のある間歇的インターバルがあるが、それ以外の時間では（またはほと
んどの地理的場所では）上述した信頼性の高い部分と同様であるスペクトル領域
より成る信頼性の低い部分とに二分化できるようなものである。ＡＭバンドＩＢ
ＯＣ ＤＡＢも同様に特徴付けることができる。
【０００８】 従来技術は、この環境でデータを送信する２つの基本的な方式のうちの一方を
利用する。即ち、（１）チャンネルの信頼性の低い部分はただ利用しないため、
信頼性の低い部分がクリアで利用可能な時でもこの部分は本質的に廃棄される。
または、（２）必要なビットエラーレート（ＢＥＲ）を保証し、かつ増加した帯
域幅をスペクトルの信頼性の高い部分と低い部分の両方に亘って均等に拡げるに
十分低いレートの符号（そして適当に増加させた符号化ビットレート）を用いる
。これは、ビットをＯＦＤＭシステムのＯＦＤＭキャリアに均等に割当てるか、
あるいは単一キャリアシステムの生のビットレートを増加させることにより行う
。これはチャンネルの信頼性の低い部分を利用するが、しかしながら、チャンネ
ルの信頼性の低い部分に重大な干渉が存在する場合、ＢＥＲのペナルティーを受
ける（場合によって破局的ペナルティーとなる）。干渉に応じて、第２の選択肢
は第１の選択肢よりも良い場合とそうでない場合がある。
【０００９】
【発明の概要】
本発明は、特殊な符号化及びエラー処理方式により非均等な干渉に着目してよ
りロバストな性能を得るものである。本発明の放送方式は、ノンパンクチャラブ
ルビット及びパンクチャラブルビットを有する畳込み符号を用いてプログラム材
料を符号化し、畳込み符号により直角周波数分割多重化キャリア信号を変調する
。ノンパンクチャラブルビットは第１の群のキャリアに、またパンクチャラブル
ビットは第２の群のキャリアにより搬送させるが、第１の群のキャリアは第２の
群のキャリア信号ほど干渉を受けやすくない。従って、キャリア信号はその後受
信機へ向けて放送され、これらの受信機は第２の群のキャリアが損傷状態にある
か否かを判定して、損傷状態にあると判定した任意のキャリアが搬送するパンク
チャラブルビットを消去する。これにより、後で復号してプログラム材料を復元
するパンクチャド符号が得られる。
【００１０】 本発明はまた、本発明の方式に従って作動する送信機及び受信機を包含する。
本発明は、直角周波数分割多重化方式によりイン・バンド・オン・チャンネル・
デジタル音声放送システムの干渉環境においてビットエラーレートを改善するＦ
ＥＣ符号化方式を提供する。これにより、直角周波数分割多重化放送システムに
おける非均等の干渉による干渉の影響が低減する。
【００１１】
【好ましい実施例の説明】
好ましい実施例の特定の用途は、ホストＦＭキャリアから最も離れた外側のＱ
ＦＤＭサブキャリアが、時として第１の隣接する、そして恐らく第２の隣接する
チャンネルから破壊的な干渉を受けることがあるイン・バンド・オン・チャンネ
ル（ＩＢＯＣ）デジタル音声放送（ＤＡＢ）システムである。図１は、典型的な
ＦＭバンドＤＡＢにおける干渉環境を図示した（スケール通りでない）ものであ
る。図１は、本発明を利用できるハイブリッドＦＭ ＩＢＯＣ ＤＡＢ信号１０
の信号成分の周波数割当て状況（スペクトル位置）及び相対出力スペクトル密度
を示す略図である。ハイブリッドフォーマットは、出力スペクトル密度がＦＭバ
ンドのチャンネル１８の中心周波数帯１６の部分にほぼ位置する三角形１４によ
り表わされる従来のＦＭステレオアナログ信号１２を含む。典型的なアナログ放
送信号の出力スペクトル密度（ＰＳＤ）は、中心周波数から約-０．３５ｄＢ／
ｋＨｚの勾配を有するほぼ三角形である。等間隔の複数のデジタル変調サブキャ
リアは、アナログＦＭ信号の両側の上側波帯２０と下側波帯２２に位置しており
、アナログＦＭ信号と同時に送信される。
【００１２】 隣接するＦＭチャンネル２４からの信号（即ち、第１の隣接するＦＭ信号）が
存在する場合、その中心は対象となるチャンネルの中心から２００ｋＨｚ離れた
ところにある。イン・バンド、そして第１の隣接するＦＭ放送局のキャリアは、
それぞれのＦＭキャリアがＤＡＢチャンネル内へまたはチャンネル外へ延びるに
従って、平均して、ＤＡＢチャンネルとスペクトルが重なり合う。このスペクト
ルが重なり合う可能性があるため、重なりやすいスペクトルの部分に位置する直
角周波数分割多重化キャリアに損傷が発生することがある。従って、上側波帯の
端部近く（領域２６及び２８）にあるキャリアは、上側波帯の中心近く（領域３
０）にあるキャリアと比べて干渉を受けやすいことが明らかである。下側波帯は
、対象となるチャンネルの反対側のアナログＦＭ信号及び第１の隣接するＦＭ信
号と同じようにスペクトルが重なりやすいのが明らかである。干渉を受ける領域
内にあるキャリアを利用して、全体のチャンネルを改善することが可能である。
ハイブリッドシステムでは、各側波帯のＯＦＤＭ変調サブキャリアの全ＤＡＢ出
力を、そのホストアナログＦＭ出力に対して約−２５ｄＢにセットする。
【００１３】 本発明の方式は、パンクチャラブル符号を利用し、パンクチャラブルビットを
チャンネルの信頼性の低い部分におくことによって、パンクチャラブルビットを
ノンパンクチャラブルビットから分離する。パンクチャラブル符号は、パンクチ
ャラブルビットと呼ぶビットを用いる符号であり、これらのビットは、消去され
た場合でも、元の未パンクチャド符号と比べるとエラー訂正率は減少するが、依
然として符号化データを復元できる。それ以外のビットである、消去すると符号
化利得を実質的にロスすることになるビットを、ノンパンクチャラブルビットと
呼ぶ。
【００１４】 パンクチャラブルビットは、パンクチャラブルビットをチャンネルの信頼性の
低い部分におくことによって、ノンパンクチャラブルビットから分離する。従っ
て、受信機においてそれらのビットが消去されると、チャンネル全体の性能はチ
ャンネルそれ自体の信頼性の高い部分の性能よりも悪くなることはない。しかし
ながら、それらが消去されない場合、チャンネルの信頼性の高い部分のＢＥＲを
減少させ、その性能をチャンネルの信頼性の高い部分だけの値よりも改善するこ
とが可能である。事実、この方式は、チャンネルの信頼性の低い部分のクリアな
期間を利用してチャンネル全体のＢＥＲ性能を、干渉期間における増加したＢＥ
Ｒによるペナルティを受けずに改善するのを可能にする。
【００１５】 本明細書に述べる方式は、受信機が干渉が特定のＯＦＤＭキャリアを損傷する
に十分な大きさであると判定した後、これらのキャリアからソフトシンボルを適
応消去するのを可能にする。ここで使用する特定のＦＥＣ符号化方式は、特定の
ビットを符号化利得を過度にロスすることなくパンクチャまたは消去する能力を
活用する。
【００１６】 上記のHagenauerの引用論文のＲＣＰＣ符号方式は、サブチャンネルに亘る干
渉が均等ではないが任意個々の受信機における非均等の（非白色）干渉またはノ
イズを評価することによって予想できるＯＦＤＭ放送チャンネルに利用するため
に改変することができる。この場合、送信機は全ての符号化ビット（未パンクチ
ャド）を放送する。しかしながら、畳込み符号化ビットは、恐らくパンクチャラ
ブルビットが損傷に対して最も弱いＯＦＤＭサブキャリア上で送信されるように
なっている。ノンパンクチャラブルな符号化ビットは、一般的に最も信頼性の高
いサブキャリア上で送信される。任意特定の受信機は、その個々の干渉状況、特
に最も弱いサブキャリアにおける状況を評価する。受信機がこれらサブキャリア
に対する干渉が十分に大きいと予想した場合、復号する前にこれら損傷状態のサ
ブキャリアからのビットの消去を決定する。この消去は、消去されるビットの軟
判定の大きさをゼロに設定することよりなる。この消去はパンクチャラブルビッ
トに対して行われるため、パンクチャと同じ効果が得られるが、送信機の介入は
ない。受信機で演繹的な干渉評価情報を用いる損傷状態のビットを選択的に消去
すると、性能を有意に改善することができる。ＯＦＤＭ送信は、非均等（非白色
）干渉またはノイズの評価の結果によりＦＥＣ復号器の性能を適応的に改善でき
るこの点で特異である。
【００１７】 この発明思想のさらなる改善または改変が可能である。性能の改善は、消去し
てゼロにする代わりにパンクチャラブルビットを適宜「重み付け」することによ
り実施可能である。これは、ビットが送信機でパンクチャされる従来技術の非放
送システムとは対照的に、放送システムのための本発明において可能である。各
サブキャリアからのソフトビットに対する適当な重み付けは、理想的には、（付
加的な白色ガウスノイズ（ＡＷＧＮ）があることを想定して）各サブキャリアの
信号対雑音比（ＳＮＲ）に比例させる必要がある。しかしながら、ダイナミック
非ガウス干渉環境における評価エラーがあると、この方式の潜在的な有効性が減
殺する。「放送者」はパンクチャラブルビットをある種のイン・バンド信号に利
用したいであろうから、ビットの使用に対する柔軟性が増加する。この場合、パ
ンクチャラブルビットを運ぶサブキャリアの一部を他のデータで置き換える。フ
ォーマットのこの変更も全ての受信機へ（例えば、メッセージフォーマットのモ
ード制御ビットを介して）放送して、受信機がこれらのビットを復号時にパンク
チャするようにする必要がある。このオプションにより、その結果得られるパン
クチャドデータのロバストネスが減少することが明らかであるが、放送者はこの
トレードオフを考慮する必要がある。
【００１８】 特殊なタイプのパンクチャラブル符号には、ある組織符号が含まれる。組織符
号は、出力シーケンスの一部としての入力データシーケンスに、パリティービッ
トを加えたものより成る。組織符号については、全てのパリティービットを消去
できることが明らかであり、符号化データのビットエラーレート（ＢＥＲ）は符
号を全く用いない場合と比べて悪いことはない。しかしながら、パリティービッ
トを全てパンクチャしない場合、符号全体は符号を全く用いないよりも良いＢＥ
Ｒ性能を生じる符号化利得を有する。
【００１９】 非組織符号は低いレート（例えば、Ｒ＝１／２）では組織符号よりも性能が優
ることが良く知られているが、高いレートの組織符号は高いレートの非組織パン
クチャド畳込み符号よりも性能が良いことが示されている（Kimの上記論文を参
照）。組織符号の特徴は、１つの出力が情報シーケンス入力のコピーである点に
ある。組織フィードバック符号化器を、フィードバックが二進多項式割算演算で
実行される非組織フィードフォーワード符号化器の同一距離特性（即ち、同一エ
ラー訂正性能）を有する非組織フィードフォーワード符号化器から構成すること
が可能である。
【００２０】 図２は、レート１／２の畳込み符号化器の略図である。シフトレジスタ３２は
、ライン３４上に入力データビットを受ける。これらの入力データビットはレー
トＢで受信され、送信すべきプログラム材料を表わす。かかるプログラム材料に
は、例えば、トークまたはミュージック信号を表わす音声情報及び／またはデー
タを含むことがある。タップを用いて、シフトレジスタ内の情報ビットをモジュ
ロ２加算器３６または３８へ加える。選択したタップは、例示の目的にすぎない
。適当なタップオフポイントを有する７段シフトレジスタを、Ｋ＝７、Ｒ＝１／
２の符号に用いる。ライン４０上のモジュロ２加算器３６の出力はパンクチャラ
ブル符号化ビットを含み、ライン４２上のモジュロ２加算器３８の出力はノンパ
ンクチャラブルビットを含む。スイッチ４４は、レート１／２符号に対してレー
ト２Ｂでサイクルする。これにより、ライン４６上に２Ｂのビットレートで符号
化出力ビットが得られる。
【００２１】 図３は、送信機４８及び受信機５０の単純化ブロック図である。送信機は、例
えば、ライン５２及び５４上のステレオ音声信号及びライン５６上のデータを含
むプログラム材料を受信する。プログラム材料は、符号化器５８により符号化さ
れてライン６０上にパンクチャラブル符号を発生させる。パンクチャラブル符号
は、ノンパンクチャラブルビットとパンクチャラブルビットの両方を含む。複数
のキャリアを発振器６２により発生させるが、これらのキャリアはその後変調器
６４を用いて符号ビットによって変調されて、ライン６６上に直角周波数分割多
重化信号を発生させ、この信号はアンテナ６８を介して受信機へ向け送信される
。受信機アンテナ７０は、ＯＦＤＭキャリアを受信する。復調器７２はＯＦＤＭ
キャリアからこの符号を抽出し、復号器７４はこの符号をプログラム材料に逆変
換し、このプログラム材料はスピーカー７６またはディスプレイ７８のような出
力装置へ送られる。
【００２２】 図４は、本発明の方式に従って動作する受信機の一部によるビットのマッピン
グ及び処理を示すさらに詳細な機能ブロック図である。複数のＯＦＤＭキャリア
８０は、受信後、受信機回路８４によりライン８２上のビットストリームに変換
される。回路８４は、デジタイザ、キャリア同期、シンボル同期及び整合フィル
タを含むが、これらは全て良く知られた方式に従って動作してライン８２上にビ
ットストリームを発生させる。エディタ８６は、これらのビットを検知し、ビッ
トの送信に用いるキャリアの干渉レベルに応じてある特定のパンクチャラブルビ
ットを消去（またはこれらのビットの重み付けを減少させ）することにより、ラ
イン８８上にエディット済みビットストリームを発生させる。ブロック９０は、
ビットストリームがキャリアからデアロケーション（deallocated）され、幾つ
かのデインターリーバー９２、９４、９６へ送られるのを示す。ブロック９８は
、最も信頼性の高いキャリアに同期ワードが割当てられるのを示す。デインター
リーバーの出力は、ブロック１００に示すように単一のビットストリームに多重
化される。ビタビ復号器１０２は、この単一ビットストリームを復号する。ブロ
ック１０４において較正遅延を加えることにより、ＦＭデジタル音声放送信号の
混合が可能になる。遅延信号はその後、さらに処理を行うためにモデムデフレー
ミングブロック１０６へと送られる。差分検波ＱＰＳＫサブキャリアシンボルに
対して最大比率の組み合わせ（ＭＲＣ）を得るための最適に近い軟判定重み付け
によるビタビ復号を用いることにより、チャンネルに亘るロスを最小限に抑える
。
【００２３】 本発明に使用できるＣＰＣ符号は、業界標準のレート１／３畳込み符号から始
めることにより構成することができる。図５は、レート１／３畳込み符号化器の
概略図である。シフトレジスタ１０８は、ライン１１０上で入力データビットを
受信する。これらの入力データビットはレートＢで受信されるが、これらは送信
すべきプログラム材料を表わす。かかるプログラム材料は、例えば、トークまた
はミュージック信号を表わす音声情報及び／データを含む。タップを用いてシフ
トレジスタの情報ビットをモジュロ２加算器１１２、１１４または１１６へ送る
。選択したタップは例示の目的にすぎない。Ｋ＝７、Ｒ＝１／３符号に対して、
適当なタップオフポイントを有する７段シフトレジスタを用いる。モジュロ２加
算器の出力は、パンクチャラブル符号化ビット及びノンパンクチャラブルビット
を含む。スイッチ１１８は、レート１／３符号についてレート３Ｂでサイクルす
る。これにより、３Ｂのビットレートでライン１２０上に符号化出力ビットが発
生する。
【００２４】 図５のレート１／３畳込み符号化器は、それぞれ入力と同じレートで３個の符
号化ビットストリーム（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３）を発生するものとみることができる
。これら３つのビットストリームを組み合わせると、Ｒ＝１／３の符号化出力シ
ーケンスが得られる。例えば、相補符号対を発生させるため、出力符号ビットの
部分集合をＤＡＢの下側波帯に割当て、異なる（相補的）部分集合を上側波帯へ
割当てる。各部分集合は、情報入力レートと少なくとも同じビットレートに幾つ
かの付加的なビットを加えたものを含むことにより、幾分かの符号化利得を得る
必要がある。
【００２５】 パンクチャパターン行列の符号化ビットマスクは下記の通りである。
【００２６】
【数１】 パンクチャパターン行列は、４個の情報ビットの各セットに亘る符合化器出力
シンボルを表わす。従って、出力シンボルが特定され、モジュロ４にインデック
スされる。マスクの１２個の場所のうち任意のものが論理１であれば、その特定
のビットが使用されていることを示す。そうでなくて論理０であれば、そのビッ
トが使用されていないことを示す。
【００２７】 このビットパターンは、Ｒ＝４／５の既知の最適パンクチャパターンに応じて
、あるいはＲＣＰＣ符号パターンから、選択できる。しかしながら、一方の側波
帯をこの態様で定義すると、他方の側波帯のビットの選択については柔軟性はほ
とんどない。その理由は、ベース符号形成のための組み合わせを行う時、最大の
符号化利得を得るためには、パンクチャド（相補的）ビットから選択する必要が
あるからである。幸いなことに、分析及びコンピュータによるシミュレーション
によると、良好な相補的符号が存在することが立証されている。例えば、上記の
ビットパターンは、標準的な八進法で生成器の接続が表わされる場合、Ｇ１＝１
３３、Ｇ２＝１７１及びＧ３＝１６５の時非常に良好な性能が得られる。
【００２８】 ＤＡＢの上側波帯に対応する１つ及び下側波帯に対応する１つの、１対の相補
的パンクチャパターンを、以下のように示すことができる。
【００２９】
【数２】 これらのパンクチャパターンはそれぞれ、レート４／５符号の対を定義する。
相補的なレート４／５符号の対を組み合わせて、以下に示すようにレート２／５
ベース符号を形成することができる。レート４／５符号の各々はｄr＝４の自由
距離を有し、情報エラーの重みはｃd＝１０である。組み合わせたレート２／５
符号により、ｄr＝１１、ｃd＝８となる。Ｇ３ビットの半分だけをこのＣＰＣ符
号に用いることに注意されたい。元の２／５符号のパンクチャパターンは以下の
通りである。
【００３０】
【数３】 オプションとして、レート２／５符号のパンクチャドビットを送信して、以下
に示すレート２／３のＣＰＣ符号の対（ｄr＝６）を発生することができる。
【００３１】
【数４】 もちろん、ベース符号はｄr＝１４の未パンクチャドレート１／３の符号であ
る。各側波帯についてレート４／５符号は２５％多いビットを必要とする。側波
帯にビットを割当てる１つの方法は下記のように表わすことができる。
【００３２】
【数５】 上記の表示は、符号化ビットの相対的なスペクトル位置を示す。これらのスペ
クトル位置は、インターリーバを、各側波帯上の適当なサブキャリアに対してマ
ッピングされた明確な区分に分かれるようにチャンネル化することによりインタ
ーリービング後維持される。消耗性が最大の符号ビットは、外側のＱＦＤＭサブ
キャリア上に配置する。消耗しやすいビットは、組み合わせた符号の自由距離ま
たは符号化利得に対する寄与は最小である。オプションとしてのＧ３ビットは、
ホストＦＭスペクトルに最も近い内側のキャリア上に置くことができる。分析及
びシミュレーションにより、この区分したインターリーバは典型的な干渉が想定
される条件下でランダムなインターリーバより性能が優れていることがわかって
いる。
【００３３】 経時的なインターリービングだけでなくＣＰＣ符号方式を用いると、性能はさ
らに改善される。２５５行、４５６列のインターリーバーアレーを、畳込み符号
化器により発生させるビットを保持するために構成することが可能である。図６
及び６ａはインターリーバーアレーの説明図である。インターリーバーアレー１
２２の各行は、並列ＱＦＤＭシンボルの形に変調される符号ビットを保持する。
２５６番目の行は、モデムのフレーム同期ワードのために取っておかれる。列の
各対は２２８個のサブキャリアのうちの１つの同相及び直角ＱＰＳＫ変調に対し
て割当てられる。インターリーバの外側のさらに別のサブキャリアは、パイロッ
トまたは他のデータアプリケーションの送信に利用できる。符号ビットは、イン
ターリーバーアレーに特定のパターンで書き込まれる。このアレーは行毎に読み
取られて、並列ＯＦＤＭシンボルのためのデータソースを提供する。インターリ
ーバの区分の割当ては下記の通りである。
【００３４】
【数６】 インターリーバは、まず第１にパンクチャパターンの符号ビット（モジュロ１
２インデックス）を１２個のサブキャリア列区分に割当てることにより構成でき
る。これは、上記のように区分のインデックスを用いてパンクチャパターンビッ
トに対応するインターリーバの区分を指定することにより行う。順番は、低周波
数サブキャリアから高周波数サブキャリアに亘って０乃至１１の範囲にあり、１
２個のサブキャリアの区分を表わす。
【００３５】 各パーティションは３８個の列よりなり、特定のサブキャリアの実数及び虚数
成分を別の隣接する列として同定する場合、１９個のサブキャリアに対して意図
した符号ビットを含む。１２個の区分より成るインターリーバ全体で、４５６個
の列がある。最も外側のサブキャリアは列０．１及び４５４、４５５として同定
される。列１９０乃至２６５は、ＦＭホストスペクトルに最も近いオプションと
してのパンクチャドビットを含む。ｋ番目の区分インデックスの間隔を示すイン
ターリーバアレーの一部（行０乃至１７、列０乃至８）を以下のように示すこと
ができる。
【００３６】
【数７】 各区分はさらに、それぞれ１７行の１５ブロックに分割される。これらのブロ
ックは、隣接する符号化情報ビットに対応する符号ビットを１つのブロックの行
数で分離することによって、経時的なインターリービングを容易にする。 インターリーバアレーの行及び列のインデックス、row及びcolはそれぞれ下記の
式を用いて計算する。
【００３７】
【数８】 上式において、インターリーバのサイズの定数は、ROW=255、COL=38、BLOCK=15
、partはｋ番目のパンクチャパターンの区分（part=0.1,...11）である。インタ
ーリーバアレーの一部（図１１）は、パンクチャパターンインデックスｋの連続
値が時間と周波数の両方に亘り離隔していることを示している。
【００３８】 本発明は、直角周波数分割多重化放送システムにおいて非均等の干渉の影響を
受信機が減殺することを可能にする。本発明の好ましい実施例は、ホストＦＭキ
ャリアから最も遠い外側のＯＦＤＭサブキャリアが時として第１の隣接する、そ
して可能性があるものとして第２の隣接するチャンネルからの破壊的な干渉を受
けるイン・バンド・オン・チャンネル（ＩＢＯＣ）デジタル音声放送（ＤＡＢ）
システムに関する。本明細書に記載した方式を用いると、受信機は、干渉が特定
のＯＦＤＭキャリアを損傷するに十分大きいと判定した後、それらのキャリアか
らソフトシンボルを適応消去するのを可能にする。本実施例で用いる特定のＦＥ
Ｃ符号化方式は、符号化利得の過度なロスを伴うことなく特定のビットのパンク
チャまたは消去をする能力を活用するものである。
【００３９】 ＩＢＯＣ ＤＡＢはＣＰＣ符号を適用する理想的な対象であるが、その理由は
、デジタルＤＡＢ送信を、それぞれ独立のフェージング有するほとんど独立の干
渉信号により損傷をうける可能性のある２つの側波帯（上側波帯及び下側波帯）
に亘って行うからである。一方の側波帯が受信機近傍の強力な第１の隣接ＦＭ信
号により完全に損傷を受けている場合、反対の側波帯は受信機において独立に復
元可能でなければならない。従って、各側波帯はそれぞれ独立に復号可能なＦＥ
Ｃ符号で符号化する必要がある。両方の側波帯が干渉信号により完全に損傷され
ていない有用な情報を含む場合、ＣＰＣ符号は２つの側波帯の出力を組み合わせ
て得られるよりもさらに大きい符号化利得を与える。さらに、ＯＦＤＭインター
リーバ方式は、ＦＭ ＩＢＯＣ ＤＡＢチャンネルの特異な干渉及び選択的フェ
ージング特性に対処するために開発されている。
【００４０】 本発明は、経時的にインターリービングを行うことにより多数のシンボル時間
に亘るフラットな（または広帯域の）フェージングの影響を減殺し、かつサブチ
ャンネルの非均等な干渉の統計的傾向の先験的知識を活用する。後者により、符
号ビットがサブキャリア上に注意深く配置され、ＦＭハイブリッドＩＢＯＣ Ｄ
ＡＢの用途のためのＣＰＣ符号が選択される。
【００４１】 本発明を現在において好ましい実施例と考えられる実施例について説明したが
、当業者にとっては、頭書の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱
することなく種々の変形例及び設計変更が可能であることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、ＤＡＢ信号を放送するホストＦＭラジオステーションと第１の隣接す
る干渉チャンネルの周波数スペクトルを表わす概略図である。
【図２】 図２は、Ｋ＝７、Ｒ＝１／２の畳込み符号化器の概略図である。
【図３】 図３は、本発明の方式に従って動作する送信機及び受信機の単純化機能ブロッ
ク図である。
【図４】 図４は、ビットが受信機、デインターリーバ、前方誤り訂正復号器を介してマ
ッピング及び処理される態様を示す機能ブロック図である。
【図５】 図５は、Ｋ＝７、Ｒ＝１／３の畳込み符号化器の概略図である。
【図６】 図６は、本発明に利用されるブロック符号のアレーの概略図である。
【図６ａ】 図６ａは、本発明に利用されるブロック符号のアレーの概略図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年３月１６日（２０００．３．１６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】 デジタル音声放送は、既存のアナログ放送フォーマットを凌駕するデジタル品
質の音声を提供する媒体である。ＡＭ及びＦＭのＩＢＯＣ ＤＡＢは共に、デジ
タル変調信号が現在放送中のアナログ信号と共存するハイブリッドフォーマット
で送信することが可能である。ＩＢＯＣは、各ＤＡＢ信号が既存の割当てチャン
ネルの同一スペクトルマスク内で同時に送信されるため、新しいスペクトルの割
当てを必要としない。ＩＢＯＣは経済的なスペクトルの利用を促進すると共に、
放送者がそれらの現在の聴取者ベースにデジタル品質の音声を提供することを可
能にする。ＦＭ ＩＢＯＣ放送システムは、米国特許第５，４６５，３９６；５
，３１５，５８３；５，２７８，８４４及び５，２７８，８２６号を含む幾つか
の米国特許の主題となっている。加えて、本願の譲受人に譲渡された米国特許第
５，９５６，６２４号、ＦＭ ＩＢＯＣ ＤＡＢを開示している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】 図５のレート１／３畳込み符号化器は、それぞれ入力と同じレートで３個の符
号化ビットストリーム（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３）を発生するものとみることができる
。これら３つのビットストリームを組み合わせると、Ｒ＝１／３の符号化出力シ
ーケンスが得られる。例えば、相補符号対を発生させるため、出力符号ビットの
部分集合をＤＡＢの下側波帯に割当て、異なる（相補的）部分集合を上側波帯へ
割当てる。部分集合は、情報入力レートと少なくとも同じビットレートに幾つか
の付加的なビットを加えたものを含むことにより、幾分かの符号化利得を得る必
要がある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３７】
【数８】 上式において、インターリーバのサイズの定数は、ROW=255、COL=38、BLOCK=15
、partはｋ番目のパンクチャパターンの区分（part=0.1,...11）である。インタ
ーリーバアレーの一部（図６）は、パンクチャパターンインデックスｋの連続値
が時間と周波数の両方に亘り離隔していることを示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｌ 1/00 Ｈ０４Ｌ 1/00 Ｂ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ， ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，Ｌ Ｔ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ， ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ステリク，ロイ，アール アメリカ合衆国 メリーランド州 21046 コロンビア マレー・ヒル・ロード 7545 (72)発明者 カマラタ，デニス，エム アメリカ合衆国 メリーランド州 21117 オウイングズ・ミル ロング・レイク・ ドライブ 12087 Ｆターム(参考） 5J065 AB05 AC02 AD10 AE06 AG06 5K014 AA01 BA10 FA16 HA05 HA10 5K022 DD01 DD13 DD17 DD19 DD21 5K060 BB05 CC04 CC11 DD03 FF06 HH01

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ノンパンクチャラブルビットとパンクチャラブルビットを有す
    る畳込み符号を用いてプログラム材料を符号化し、 直角周波数分割多重化された複数のキャリア信号を畳込み符号で変調して、ノ
    ンパンクチャラブルビットがキャリア信号の第１の群により、またパンクチャラ
    ブルビットがキャリア信号の第２の群により搬送されるようにし、 キャリア信号を放送するステップより成り、 第１の群のキャリア信号は第２の群のキャリア信号ほど干渉の影響を受けるこ
    とが少ない放送方式。
  2. 【請求項２】 キャリア信号を受信し、 第２の群のキャリア信号が損傷状態にあるか否かを判定し、 損傷状態にあると判定されたキャリア信号の任意のものにより搬送されるパン
    クチャラブルビットを消去してパンクチャド符号を発生させ、 パンクチャド符号を復号するステップをさらに含む請求項１の方式。
  3. 【請求項３】 第２の群のキャリア信号が損傷状態にあるか否かを判定する
    ステップは、 第２の群のキャリア信号が受けた非均等な干渉を評価するステップより成る請
    求項２の方式。
  4. 【請求項４】 プログラム材料の種々の部分がパンクチャラブルビットとノ
    ンパンクチャラブルビットで符号化される請求項１の方式。
  5. 【請求項５】 ノンパンクチャラブルビットの１つはモード制御ビットであ
    る請求項４の方式。
  6. 【請求項６】 パンクチャラブルビットは音声情報を含み、ノンパンクチャ
    ラブルビットはデータを含む請求項４の方式。
  7. 【請求項７】 畳込み符号はレートがコンパチブルな畳込みである請求項１
    の方式。
  8. 【請求項８】 パンクチャラブルビットは、第２の群のキャリア信号の各キ
    ャリアの信号対雑音比に応じて重み付けされる請求項１の方式。
  9. 【請求項９】 畳込み符号は組織符号である請求項１の方式。
  10. 【請求項１０】 畳込み符号をキャリア信号の間にインターリービングする
    ステップをさらに含む請求項１の方式。
  11. 【請求項１１】 ノンパンクチャラブルビットとパンクチャラブルビットを
    有する畳込み符号を用いてプログラム材料を符号化する手段と、 直角周波数分割多重化された複数のキャリア信号を畳込み符号で変調して、ノ
    ンパンクチャラブルビットがキャリア信号の第１の群により、またパンクチャラ
    ブルビットがキャリア信号の第２の群により搬送されるようにする手段と、 キャリア信号を放送する手段とより成り、 第１の群のキャリア信号は第２の群のキャリア信号ほど干渉の影響を受けるこ
    とが少ない無線周波数送信機。
  12. 【請求項１２】 ノンパンクチャラブルビットとパンクチャラブルビットを
    有する畳込み符号と共に直角周波数分割多重化された複数のキャリア信号を受信
    する手段であって、ノンパンクチャラブルビットはキャリア信号の第１の群によ
    り、またパンクチャラブルビットはキャリア信号の第２の群により搬送され、第
    １の群のキャリア信号は第２の群のキャリア信号ほど干渉の影響を受けることが
    少ない受信手段と、 第２の群のキャリア信号が損傷状態にあるか否かを判定する手段と、 損傷状態にあると判定されたキャリア信号の任意のものにより搬送されるパン
    クチャラブルビットを消去してパンクチャド符号を発生させる手段と、 パンクチャド符号を復号する手段とよりなる無線周波数受信機。
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