JP2004040226A - インタリーブ無線通信方法、無線通信装置およびw−cdma無線通信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】周期的なフェージングが生じた時のある特定のデータビットへの誤りが集中することを防止し、誤り訂正符号の能力を有効に利用できるようにするインタリーブ方式を行う。
【解決手段】誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを長方形マトリックスに行毎に書き込み、この長方形マトリックスの行毎に先頭の初期値を変化させてそれぞれ行毎に擬似乱数を発生させ、この擬似乱数の番号順に長方形マトリックス中のデータビットの並べ替えを行い、並べ替えたデータビットを長方形マトリックスの列毎に読み出すことによりインタリーブを行うようにした。
【選択図】 図1
【解決手段】誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを長方形マトリックスに行毎に書き込み、この長方形マトリックスの行毎に先頭の初期値を変化させてそれぞれ行毎に擬似乱数を発生させ、この擬似乱数の番号順に長方形マトリックス中のデータビットの並べ替えを行い、並べ替えたデータビットを長方形マトリックスの列毎に読み出すことによりインタリーブを行うようにした。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はビット入れ替えを改良したインタリーブ方式を適用したインタリーブ無線通信方法、無線通信装置およびW−CDMA無線通信装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近の無線通信システムの多くがデジタル化されているが、このようなシステムでは、通信品質を改善するために誤り訂正技術を採用している。ところが、無線通信ではフェージングの影響を受け易く、フェージングの影響によりデータがバースト誤りを受け、誤り訂正復号器が正常な復号動作を行えず通信障害を引き起こす場合がある。この問題を解決する方法としてインタリーブ方式が適用されている。このインタリーブ方式は、誤り訂正符号化した後のデータをビット単位で並べ替えるインタリーブを行って送信し、受信時には誤り訂正復号する前に受信データを元の順序のデータビット列に戻すデインタリーブを行うものである。このことにより、伝送中に実際に受けたバースト誤りを見かけ上のランダム誤りに変換し、そのランダム誤りを、誤り訂正符号で訂正するものである。このようなインタリーブ方式では、送信したいデータビットに対して、特定の順番で並び替えを行うものである。
【0003】
図9は従来の代表的なインタリーブ方式を示すデータ配列を示す説明図である。図9(1)はインタリーブ前のデータビット系列で、データ長100ビットのデータビット系列である。データビット系列を構成するデータビットは、図9(2)に示すような10行×10行の長方形マトリックスに行毎に書き込まれる。データの順序を入れ替えるために、読み出しの際に、列毎に縦読みを行うことで図9(3)のようなデータビット系列になり、データビットの入れ替えが行われる。すなわち、この方式は、送信したいデータビットを長方形マトリックスに行毎に書き込み、それを列毎に読み出すことで、データの順序を入れ替える「横書き縦読み」方式である。
【0004】
図10は従来のインタリーブ処理後のデータビット系列とフェージングとの関係を示す説明図である。図10(1)はデータ長70ビットのデータビット系列、図10(2)はデータ長30ビットのデータビット系列で、この2つのデータビット系列を結合したデータビット系列が図10(3)である(ビット長100ビット)。図10(2)と(3)のデータビット系列を図9に示した方法でインタリーブを行った結果が図10(4)となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のインタリーブ無線通信方法は以上のように構成されているので、データビット系列が無線で送信され、フェ−ジングを受けた場合について観ると、フェ−ジング周期とインタリーバ周期が一致した場合、図10(2)のデータビット系列の方に、フェ−ジングがかかり、誤りがこのデータビット系列、すなわち結合前の片方のデータに集中してしまい、受信装置側で復調するとき、誤り訂正能力以上に誤りが集中した場合には、そのデータの誤り訂正が正しく行われないという問題があった。
【0006】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、周期的なフェージングが生じた時のある特定のデータビットへの誤りが集中することを防止し、誤り訂正符号の能力を有効に利用できるようにしたインタリーブ無線通信方法、無線通信装置およびW−CDMA無線通信装置を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るインタリーブ無線通信方法は、誤り訂正符号のデータビット系列をインタリーブ処理およびデインタリーブ処理して通信を行うインタリーブ無線通信方法において、誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを長方形マトリックスに行毎に書き込み、この長方形マトリックスの行毎に先頭の初期値を変化させてそれぞれ行毎に擬似乱数を発生させ、この擬似乱数の番号順に長方形マトリックス中のデータビットの並べ替えを行い、並べ替えたデータビットを長方形マトリックスの列毎に読み出すことによりインタリーブを行うものである。
【0008】
この発明に係るインタリーブ無線通信方法は、擬似乱数が、長方形マトリックスの行番号をM系列の初期値に設定し、この初期値がシフトレジスタ上でシフトされることにより発生するようにしたものである。
【0009】
この発明に係る無線通信装置は、誤り訂正符号のデータビット系列をインタリーブ処理およびデインタリーブ処理して通信を行う無線通信装置において、誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを長方形マトリックスに行毎に書き込み、この長方形マトリックスの行番号を行毎に先頭の初期値として設定し、この初期値を変化させてそれぞれ行毎に擬似乱数を発生する擬似乱数発生手段と、変化した擬似乱数の番号順に長方形マトリックス中のデータビットの並べ替えを行い、並べ替えたデータビットを長方形マトリックスの列毎に読み出すインタリーブ手段またはデインタリーブ手段とを備えたものである。
【0010】
この発明に係る無線通信装置は、擬似乱数発生手段が、行毎に長方形マトリックスの行番号をM系列の初期値に設定し、設定された初期値をシフトレジスタ上でシフトさせるものである。
【0011】
この発明に係るW−CDMA無線通信装置は、スクランブリングコード発生器を擬似乱数を発生させる擬似乱数手段とし、発生した擬似乱数の初期値を行毎にビットシフトさせるビットシフト手段と、誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを長方形マトリックスの行毎に書き込み、ビットシフトされた擬似乱数の番号順に長方形マトリックス中のデータビットの並べ替えを行い、並べ替えたデータビットを長方形マトリックスの列毎に読み出すインタリーブ手段およびデインタリーブ手段とを備えたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1によるインタリーブ方式を適用した無線通信システムの構成を示すブロック図である。図において10は送信装置、20は受信装置である。送信装置10において、11は誤り訂正符号部、12はインタリーブ部、13は擬似乱数発生器(M系列発生器)、14は送信部、15は送信アンテナである。受信装置20において、21は受信アンテナ、22は受信部、23はデインタリーブ部、24は擬似乱数発生器、25は誤り訂正復号部である。なお、ここでは、送信装置10と受信装置20のシステムで示したが、無線電話のように双方向通信システムを構成する場合、それぞれの通信装置が、送信および受信機能を備え、同一機能の部分は共通化されることになる。
【0013】
次に一般動作について説明する。
送信装置10において、入力データは誤り訂正符号部11で符号化されてデータビット系列101に生成される。データビット系列101はインタリーブ部12に入力され、擬似乱数発生器13からの擬似乱数に基づいてインタリーブ処理され、データビット系列102に変換される。このインタリーブされたデータビット系列102は送信部14により所定の送信波に変換され、送信アンテナ15から送られる。
受信装置20側では、受信アンテナ21による受信信号が受信部22でデータビット系列103として復調される。このデータビット系列103はデインタリーブ部23で擬似乱数発生器24からの擬似乱数に基づいてデインタリーブ処理され、インタリーブ前のデータビット系列101と同じ配列のデータビット系列104として取り出される。データビット系列104は、誤り訂正復号部25により復号されフェージングによる影響が除去され、送信時のデータに実質的に近いものとして復調される。
【0014】
次に実施の形態1によるインタリーブ処理の詳細動作について説明する。
図2はこの発明の実施の形態1によるインタリーブ方式のデータ配列を示す説明図である。インタリーブ部12において、まず従来のインタリーブ方式と同様に、図2(1)に示すようなデータビット長100ビットの送信すべきデータビット系列を長方形マトリックスに行毎に書き込む。ここでは、インタリーバの行数を15列とし、横書きを行う。データビット長100ビットであるから、横書きする長方形のマトリックスは、図2(2)に示されるように、15列×7行のマトリックスとなる。足りないビットには0パディング(Padding)を行っておく。
【0015】
上記長方形マトリックスに誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを行毎に書き込むが、この発明では、この長方形マトリックスの行毎に先頭の初期値をシフトさせてそれぞれ行毎に擬似乱数を発生させるようにしている。そのために、例えば後述する動作を行う擬似乱数発生器13を用いている。
図3はこの擬似乱数発生器13の構成を示す回路図で、131はシフトレジスタ、132は加算器である。
擬似乱数発生器(M系列生成回路)13は擬似乱数を発生するが、4段のシフトレジスタ131で周期15ビットであるM系列(Maximum Length CodeまたはMaximum Length Sequence)を発生させるM系列発生回路を構成している。図4は擬似乱数発生器13で発生する擬似乱数の表を示す説明図で、円で囲った数字0,1,2,…の欄はシフト回数の各時のレジスタ4ビットの2進値を10進値に変換した値を示したものである。次に、このM系列の初期値、すなわちシフトレジスタ131に設定する初期値を変化させるが、その例としてここでは、長方形マトリックスの行番号を行毎の初期値に設定する。このことは、図4において、各行0の欄の数字を1,2,…,7と設定するようにしたことである。この初期値をシフトレジスタ131上でシフトすることで、長方形マトリックスの行単位毎に得られる擬似乱数(シフトレジスタ値)を生成する。
【0016】
図5はこの発明の実施の形態1に係るインタリーブ動作について示す説明図である。図5(1)のように行単位毎に得られる擬似乱数の順番(図4の擬似乱数表)にデータビットの入れ替えを行う。このデータを縦読みすることで図5(2)のデータビット系列が得られ、図5(2)で0パディングしたビットを刈り取ることで、図5(3)のデータビット系列が得られる。これによって、非周期的なインタリーブが実現できる。
一方、受信装置20においても、デインタリーブ部23と擬似乱数発生器24によって同様な動作を行うことで、デインタリーブを行いデータビット系列の復元を行う。
【0017】
以上のように、この実施の形態1によれば、誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを長方形マトリックスに行毎に書き込み、擬似乱数発生器(擬似乱数発生手段)13,24により、この長方形マトリックスの行毎に先頭の初期値をシフトさせてそれぞれ行毎に擬似乱数を発生させており、インタリーブ部(インタリーブ手段)12またはデインタリーブ部(デインタリーブ手段)23において、この擬似乱数の番号順に長方形マトリックス中のデータビットの並べ替えを行い、並べ替えたデータビットを長方形マトリックスの列毎に読み出すインタリーブを行うようにしたものである。また、特に、長方形マトリックスの行番号をM系列の初期値に設定し、この初期値がシフトレジスタ上でシフトされることにより擬似乱数を発生するようにしているものである。したがって、ランダム的なデータビットのインタリーブを行うことで周期的なフェージングが生じた時にある特定のデータブロックに誤りが集中するのを防止することができ、誤り訂正符号の能力を有効に利用できる効果が得られる。
【0018】
実施の形態2.
図6はこの発明の実施の形態2によるインタリーブ方式を適用したW−CDMA(Wideband−Code Division Multiple Access)方式の無線通信システムの構成を示すブロック図で、下り回線にインタリーブ部を適用したものである。図において、図1と同一および相当する部分には同一符号を付し、原則としてその説明を省略する。16,26はシフトレジスタ値ビットシフト操作部である。17,27は送受信時にスクランブル処理およびデスクランブル処理を行うためのスクランブルコードを発生するスクランブリングコード(Scrambling Code)発生器である。
実施の形態1で述べたインタリーブ方式をW−CDMAシステムに適用した無線通信方式および無線通信装置が提案できる。W−CDMA(FDD方式)の通信路符号化(Channel Coding)では、規格3GPPTS25.212に記載されているが、インタリーブは1stインタリーブおよび2ndインタリーブと2段階で行われている。また、CDMA方式ではデータビットに拡散符号を乗算することにより、スペクトルの帯域を広げて通信を行うが、その拡散符号には、直交列である階層化直交符号と擬似乱数であるM系列を基本とするGold系列が用いられている。
【0019】
図7は規格3GPPTS25.213で規定された下り回線時に使用されるスクランブリングコード発生器の構成を示す回路図である。151はシフトレジスタ、152は加算器である。
インタリーブ部12において、送信すべきデータビット系列を長方形マトリックスに行毎に書き込む。長方形マトリックスの列数に合わせて、スクランブリングコード発生器17からの擬似乱数(シフトレジスタ値)の上位ビットについてシフトレジスタ値ビットシフト操作部16によりビットシフトを行ってM系列の初期値を行毎に変化させ、行毎にランダムな並べ替えを行う。図8はシフトレジスタ値ビットシフト操作部16の動作を示す説明図で、インタリーブの長方形マトリックスが15列を意識した場合のビットシフトを表している。
【0020】
なお、受信装置20側のデインタリーブにおいても同様な動作を行うことになる。また、このインタリーブ方式は、2段階ある1stインタリーブと2ndインタリーブのいずれに適用してもよい。
以上のように、W−CDMA方式の無線通信システムの場合には、元からシステム内に組み込まれているスクランブリングコード発生器17を利用して擬似乱数を発生させることができるので、その分装置の簡略化が図れる。
【0021】
以上のように、この実施の形態2によれば、スクランブリングコード発生器17,27をM系列の擬似乱数を発生させる擬似乱数手段とし、シフトレジスタ値ビットシフト操作部(ビットシフト手段)16,26により擬似乱数の初期値を行毎にビットシフトさせ、インタリーブ部(インタリーブ手段)12またはデインタリーブ部(デインタリーブ手段)23において、誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを長方形マトリックスの行毎に書き込み、ビットシフトされた擬似乱数の番号順に長方形マトリックス中のデータビットの並べ替えを行い、並べ替えたデータビットを長方形マトリックスの列毎に読み出すようにしたので、実施の形態1と同様な効果が得られることに加え、元からあるスクランブリングコード発生器17,27をそのまま用いることができるため、インタリーブを行うために新たに擬似乱数を発生する装置を組み込む必要がなく、携帯装置の構成上の簡素化が図れる効果が得られる。
【0022】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、誤り訂正符号のデータビット系列をインタリーブ処理およびデインタリーブ処理して通信を行うインタリーブ無線通信方法において、誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを長方形マトリックスに行毎に書き込み、この長方形マトリックスの行毎に先頭の初期値を変化させてそれぞれ行毎に擬似乱数を発生させ、この擬似乱数の番号順に長方形マトリックス中のデータビットの並べ替えを行い、並べ替えたデータビットを長方形マトリックスの列毎に読み出すことによりインタリーブを行うように構成したので、ランダム的なデータビットのインタリーブを行うことで周期的なフェージングが生じた時に、ある特定のデータブロックに誤りが集中するのを防止することができ、誤り訂正符号の能力を有効に利用できる効果がある。
【0023】
この発明によれば、擬似乱数が、長方形マトリックスの行番号をM系列の初期値に設定し、この初期値がシフトレジスタ上でシフトされることにより発生するように構成したので、シフトさせた擬似乱数を用いることで、ランダム的なデータビットのインタリーブを行うことができ、周期的なフェージングが生じた時に、ある特定のデータブロックに誤りが集中するのを防止することができ、誤り訂正符号の能力を有効に利用できる効果がある。
【0024】
この発明によれば、誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを長方形マトリックスに行毎に書き込み、この長方形マトリックスの行番号を行毎に先頭の初期値として設定し、この初期値を変化させてそれぞれ行毎に擬似乱数を発生する擬似乱数発生手段と、シフトした擬似乱数の番号順に長方形マトリックス中のデータビットの並べ替えを行い、並べ替えたデータビットを長方形マトリックスの列毎に読み出すインタリーブ手段またはデインタリーブ手段とを備えるように構成したので、ランダム的なデータビットのインタリーブを行うことで周期的なフェージングが生じた時に、ある特定のデータブロックに誤りが集中するのを防止することができ、誤り訂正符号の能力を有効に利用できる効果がある。
【0025】
この発明によれば、擬似乱数発生手段が、行毎に長方形マトリックスの行番号をM系列の初期値に設定し、設定された初期値をシフトレジスタ上でシフトさせるように構成したので、シフトさせた擬似乱数を用いることで、ランダム的なデータビットのインタリーブを行うことができ、周期的なフェージングが生じた時に、ある特定のデータブロックに誤りが集中するのを防止することができ、誤り訂正符号の能力を有効に利用できる効果がある。
【0026】
この発明によれば、スクランブリングコード発生器をM系列の擬似乱数を発生させる擬似乱数手段とし、発生した擬似乱数の初期値を行毎にビットシフトさせるビットシフト手段と、誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを長方形マトリックスの行毎に書き込み、ビットシフトされた擬似乱数の番号順に長方形マトリックス中のデータビットの並べ替えを行い、並べ替えたデータビットを長方形マトリックスの列毎に読み出すインタリーブ手段およびデインタリーブ手段とを備えるように構成したので、ランダム的なデータビットのインタリーブを行うことで周期的なフェージングが生じた時に、ある特定のデータブロックに誤りが集中するのを防止することができ、誤り訂正符号の能力を有効に利用できる効果がある。また、W−CDMA無線通信装置に元来組み込まれているスクランブリングコード発生器をそのまま用いることができるため、インタリーブを行うために新たに擬似乱数を発生する装置を組み込む必要がなく、携帯装置の構成上の簡素化が図れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1に係るインタリーブ通信システムの構成を示すブロック図である。
【図2】同実施の形態1に係るインタリーブ方式のデータ配列を示す説明図である。
【図3】同実施の形態1に係る擬似乱数発生器の構成を示す回路図である。
【図4】同実施の形態1に係る擬似乱数の例を示す説明図である。
【図5】同実施の形態1に係るインタリーブ動作について示す説明図である。
【図6】同実施の形態2に係るインタリーブ方式を適用したW−CDMAシステムの構成を示すブロック図である。
【図7】同実施の形態2に係るスクランブリングコード発生器の構成を示す回路図である。
【図8】同実施の形態2に係るシフトレジスタ値ビットシフト操作部の動作を示す説明図である。
【図9】従来のインタリーブ方式のデータ配列を示す説明図である。
【図10】従来のインタリーブ処理後のデータビット系列とフェージングとの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
10 送信装置、11 誤り訂正符号部、12 インタリーブ部(インタリーブ手段)、13,24 擬似乱数発生器(擬似乱数発生手段)、14 送信部、15 送信アンテナ、16,26 シフトレジスタ値ビットシフト操作部(ビットシフト手段)、17,27 スクランブリングコード発生器、18,28,132,152 加算器、20 受信装置、21 受信アンテナ、22 受信部、23 デインタリーブ部(デインタリーブ手段)、25 誤り訂正復号部、131,151 シフトレジスタ。
【発明の属する技術分野】
この発明はビット入れ替えを改良したインタリーブ方式を適用したインタリーブ無線通信方法、無線通信装置およびW−CDMA無線通信装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近の無線通信システムの多くがデジタル化されているが、このようなシステムでは、通信品質を改善するために誤り訂正技術を採用している。ところが、無線通信ではフェージングの影響を受け易く、フェージングの影響によりデータがバースト誤りを受け、誤り訂正復号器が正常な復号動作を行えず通信障害を引き起こす場合がある。この問題を解決する方法としてインタリーブ方式が適用されている。このインタリーブ方式は、誤り訂正符号化した後のデータをビット単位で並べ替えるインタリーブを行って送信し、受信時には誤り訂正復号する前に受信データを元の順序のデータビット列に戻すデインタリーブを行うものである。このことにより、伝送中に実際に受けたバースト誤りを見かけ上のランダム誤りに変換し、そのランダム誤りを、誤り訂正符号で訂正するものである。このようなインタリーブ方式では、送信したいデータビットに対して、特定の順番で並び替えを行うものである。
【0003】
図9は従来の代表的なインタリーブ方式を示すデータ配列を示す説明図である。図9(1)はインタリーブ前のデータビット系列で、データ長100ビットのデータビット系列である。データビット系列を構成するデータビットは、図9(2)に示すような10行×10行の長方形マトリックスに行毎に書き込まれる。データの順序を入れ替えるために、読み出しの際に、列毎に縦読みを行うことで図9(3)のようなデータビット系列になり、データビットの入れ替えが行われる。すなわち、この方式は、送信したいデータビットを長方形マトリックスに行毎に書き込み、それを列毎に読み出すことで、データの順序を入れ替える「横書き縦読み」方式である。
【0004】
図10は従来のインタリーブ処理後のデータビット系列とフェージングとの関係を示す説明図である。図10(1)はデータ長70ビットのデータビット系列、図10(2)はデータ長30ビットのデータビット系列で、この2つのデータビット系列を結合したデータビット系列が図10(3)である(ビット長100ビット)。図10(2)と(3)のデータビット系列を図9に示した方法でインタリーブを行った結果が図10(4)となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のインタリーブ無線通信方法は以上のように構成されているので、データビット系列が無線で送信され、フェ−ジングを受けた場合について観ると、フェ−ジング周期とインタリーバ周期が一致した場合、図10(2)のデータビット系列の方に、フェ−ジングがかかり、誤りがこのデータビット系列、すなわち結合前の片方のデータに集中してしまい、受信装置側で復調するとき、誤り訂正能力以上に誤りが集中した場合には、そのデータの誤り訂正が正しく行われないという問題があった。
【0006】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、周期的なフェージングが生じた時のある特定のデータビットへの誤りが集中することを防止し、誤り訂正符号の能力を有効に利用できるようにしたインタリーブ無線通信方法、無線通信装置およびW−CDMA無線通信装置を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るインタリーブ無線通信方法は、誤り訂正符号のデータビット系列をインタリーブ処理およびデインタリーブ処理して通信を行うインタリーブ無線通信方法において、誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを長方形マトリックスに行毎に書き込み、この長方形マトリックスの行毎に先頭の初期値を変化させてそれぞれ行毎に擬似乱数を発生させ、この擬似乱数の番号順に長方形マトリックス中のデータビットの並べ替えを行い、並べ替えたデータビットを長方形マトリックスの列毎に読み出すことによりインタリーブを行うものである。
【0008】
この発明に係るインタリーブ無線通信方法は、擬似乱数が、長方形マトリックスの行番号をM系列の初期値に設定し、この初期値がシフトレジスタ上でシフトされることにより発生するようにしたものである。
【0009】
この発明に係る無線通信装置は、誤り訂正符号のデータビット系列をインタリーブ処理およびデインタリーブ処理して通信を行う無線通信装置において、誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを長方形マトリックスに行毎に書き込み、この長方形マトリックスの行番号を行毎に先頭の初期値として設定し、この初期値を変化させてそれぞれ行毎に擬似乱数を発生する擬似乱数発生手段と、変化した擬似乱数の番号順に長方形マトリックス中のデータビットの並べ替えを行い、並べ替えたデータビットを長方形マトリックスの列毎に読み出すインタリーブ手段またはデインタリーブ手段とを備えたものである。
【0010】
この発明に係る無線通信装置は、擬似乱数発生手段が、行毎に長方形マトリックスの行番号をM系列の初期値に設定し、設定された初期値をシフトレジスタ上でシフトさせるものである。
【0011】
この発明に係るW−CDMA無線通信装置は、スクランブリングコード発生器を擬似乱数を発生させる擬似乱数手段とし、発生した擬似乱数の初期値を行毎にビットシフトさせるビットシフト手段と、誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを長方形マトリックスの行毎に書き込み、ビットシフトされた擬似乱数の番号順に長方形マトリックス中のデータビットの並べ替えを行い、並べ替えたデータビットを長方形マトリックスの列毎に読み出すインタリーブ手段およびデインタリーブ手段とを備えたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1によるインタリーブ方式を適用した無線通信システムの構成を示すブロック図である。図において10は送信装置、20は受信装置である。送信装置10において、11は誤り訂正符号部、12はインタリーブ部、13は擬似乱数発生器(M系列発生器)、14は送信部、15は送信アンテナである。受信装置20において、21は受信アンテナ、22は受信部、23はデインタリーブ部、24は擬似乱数発生器、25は誤り訂正復号部である。なお、ここでは、送信装置10と受信装置20のシステムで示したが、無線電話のように双方向通信システムを構成する場合、それぞれの通信装置が、送信および受信機能を備え、同一機能の部分は共通化されることになる。
【0013】
次に一般動作について説明する。
送信装置10において、入力データは誤り訂正符号部11で符号化されてデータビット系列101に生成される。データビット系列101はインタリーブ部12に入力され、擬似乱数発生器13からの擬似乱数に基づいてインタリーブ処理され、データビット系列102に変換される。このインタリーブされたデータビット系列102は送信部14により所定の送信波に変換され、送信アンテナ15から送られる。
受信装置20側では、受信アンテナ21による受信信号が受信部22でデータビット系列103として復調される。このデータビット系列103はデインタリーブ部23で擬似乱数発生器24からの擬似乱数に基づいてデインタリーブ処理され、インタリーブ前のデータビット系列101と同じ配列のデータビット系列104として取り出される。データビット系列104は、誤り訂正復号部25により復号されフェージングによる影響が除去され、送信時のデータに実質的に近いものとして復調される。
【0014】
次に実施の形態1によるインタリーブ処理の詳細動作について説明する。
図2はこの発明の実施の形態1によるインタリーブ方式のデータ配列を示す説明図である。インタリーブ部12において、まず従来のインタリーブ方式と同様に、図2(1)に示すようなデータビット長100ビットの送信すべきデータビット系列を長方形マトリックスに行毎に書き込む。ここでは、インタリーバの行数を15列とし、横書きを行う。データビット長100ビットであるから、横書きする長方形のマトリックスは、図2(2)に示されるように、15列×7行のマトリックスとなる。足りないビットには0パディング(Padding)を行っておく。
【0015】
上記長方形マトリックスに誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを行毎に書き込むが、この発明では、この長方形マトリックスの行毎に先頭の初期値をシフトさせてそれぞれ行毎に擬似乱数を発生させるようにしている。そのために、例えば後述する動作を行う擬似乱数発生器13を用いている。
図3はこの擬似乱数発生器13の構成を示す回路図で、131はシフトレジスタ、132は加算器である。
擬似乱数発生器(M系列生成回路)13は擬似乱数を発生するが、4段のシフトレジスタ131で周期15ビットであるM系列(Maximum Length CodeまたはMaximum Length Sequence)を発生させるM系列発生回路を構成している。図4は擬似乱数発生器13で発生する擬似乱数の表を示す説明図で、円で囲った数字0,1,2,…の欄はシフト回数の各時のレジスタ4ビットの2進値を10進値に変換した値を示したものである。次に、このM系列の初期値、すなわちシフトレジスタ131に設定する初期値を変化させるが、その例としてここでは、長方形マトリックスの行番号を行毎の初期値に設定する。このことは、図4において、各行0の欄の数字を1,2,…,7と設定するようにしたことである。この初期値をシフトレジスタ131上でシフトすることで、長方形マトリックスの行単位毎に得られる擬似乱数(シフトレジスタ値)を生成する。
【0016】
図5はこの発明の実施の形態1に係るインタリーブ動作について示す説明図である。図5(1)のように行単位毎に得られる擬似乱数の順番(図4の擬似乱数表)にデータビットの入れ替えを行う。このデータを縦読みすることで図5(2)のデータビット系列が得られ、図5(2)で0パディングしたビットを刈り取ることで、図5(3)のデータビット系列が得られる。これによって、非周期的なインタリーブが実現できる。
一方、受信装置20においても、デインタリーブ部23と擬似乱数発生器24によって同様な動作を行うことで、デインタリーブを行いデータビット系列の復元を行う。
【0017】
以上のように、この実施の形態1によれば、誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを長方形マトリックスに行毎に書き込み、擬似乱数発生器(擬似乱数発生手段)13,24により、この長方形マトリックスの行毎に先頭の初期値をシフトさせてそれぞれ行毎に擬似乱数を発生させており、インタリーブ部(インタリーブ手段)12またはデインタリーブ部(デインタリーブ手段)23において、この擬似乱数の番号順に長方形マトリックス中のデータビットの並べ替えを行い、並べ替えたデータビットを長方形マトリックスの列毎に読み出すインタリーブを行うようにしたものである。また、特に、長方形マトリックスの行番号をM系列の初期値に設定し、この初期値がシフトレジスタ上でシフトされることにより擬似乱数を発生するようにしているものである。したがって、ランダム的なデータビットのインタリーブを行うことで周期的なフェージングが生じた時にある特定のデータブロックに誤りが集中するのを防止することができ、誤り訂正符号の能力を有効に利用できる効果が得られる。
【0018】
実施の形態2.
図6はこの発明の実施の形態2によるインタリーブ方式を適用したW−CDMA(Wideband−Code Division Multiple Access)方式の無線通信システムの構成を示すブロック図で、下り回線にインタリーブ部を適用したものである。図において、図1と同一および相当する部分には同一符号を付し、原則としてその説明を省略する。16,26はシフトレジスタ値ビットシフト操作部である。17,27は送受信時にスクランブル処理およびデスクランブル処理を行うためのスクランブルコードを発生するスクランブリングコード(Scrambling Code)発生器である。
実施の形態1で述べたインタリーブ方式をW−CDMAシステムに適用した無線通信方式および無線通信装置が提案できる。W−CDMA(FDD方式)の通信路符号化(Channel Coding)では、規格3GPPTS25.212に記載されているが、インタリーブは1stインタリーブおよび2ndインタリーブと2段階で行われている。また、CDMA方式ではデータビットに拡散符号を乗算することにより、スペクトルの帯域を広げて通信を行うが、その拡散符号には、直交列である階層化直交符号と擬似乱数であるM系列を基本とするGold系列が用いられている。
【0019】
図7は規格3GPPTS25.213で規定された下り回線時に使用されるスクランブリングコード発生器の構成を示す回路図である。151はシフトレジスタ、152は加算器である。
インタリーブ部12において、送信すべきデータビット系列を長方形マトリックスに行毎に書き込む。長方形マトリックスの列数に合わせて、スクランブリングコード発生器17からの擬似乱数(シフトレジスタ値)の上位ビットについてシフトレジスタ値ビットシフト操作部16によりビットシフトを行ってM系列の初期値を行毎に変化させ、行毎にランダムな並べ替えを行う。図8はシフトレジスタ値ビットシフト操作部16の動作を示す説明図で、インタリーブの長方形マトリックスが15列を意識した場合のビットシフトを表している。
【0020】
なお、受信装置20側のデインタリーブにおいても同様な動作を行うことになる。また、このインタリーブ方式は、2段階ある1stインタリーブと2ndインタリーブのいずれに適用してもよい。
以上のように、W−CDMA方式の無線通信システムの場合には、元からシステム内に組み込まれているスクランブリングコード発生器17を利用して擬似乱数を発生させることができるので、その分装置の簡略化が図れる。
【0021】
以上のように、この実施の形態2によれば、スクランブリングコード発生器17,27をM系列の擬似乱数を発生させる擬似乱数手段とし、シフトレジスタ値ビットシフト操作部(ビットシフト手段)16,26により擬似乱数の初期値を行毎にビットシフトさせ、インタリーブ部(インタリーブ手段)12またはデインタリーブ部(デインタリーブ手段)23において、誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを長方形マトリックスの行毎に書き込み、ビットシフトされた擬似乱数の番号順に長方形マトリックス中のデータビットの並べ替えを行い、並べ替えたデータビットを長方形マトリックスの列毎に読み出すようにしたので、実施の形態1と同様な効果が得られることに加え、元からあるスクランブリングコード発生器17,27をそのまま用いることができるため、インタリーブを行うために新たに擬似乱数を発生する装置を組み込む必要がなく、携帯装置の構成上の簡素化が図れる効果が得られる。
【0022】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、誤り訂正符号のデータビット系列をインタリーブ処理およびデインタリーブ処理して通信を行うインタリーブ無線通信方法において、誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを長方形マトリックスに行毎に書き込み、この長方形マトリックスの行毎に先頭の初期値を変化させてそれぞれ行毎に擬似乱数を発生させ、この擬似乱数の番号順に長方形マトリックス中のデータビットの並べ替えを行い、並べ替えたデータビットを長方形マトリックスの列毎に読み出すことによりインタリーブを行うように構成したので、ランダム的なデータビットのインタリーブを行うことで周期的なフェージングが生じた時に、ある特定のデータブロックに誤りが集中するのを防止することができ、誤り訂正符号の能力を有効に利用できる効果がある。
【0023】
この発明によれば、擬似乱数が、長方形マトリックスの行番号をM系列の初期値に設定し、この初期値がシフトレジスタ上でシフトされることにより発生するように構成したので、シフトさせた擬似乱数を用いることで、ランダム的なデータビットのインタリーブを行うことができ、周期的なフェージングが生じた時に、ある特定のデータブロックに誤りが集中するのを防止することができ、誤り訂正符号の能力を有効に利用できる効果がある。
【0024】
この発明によれば、誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを長方形マトリックスに行毎に書き込み、この長方形マトリックスの行番号を行毎に先頭の初期値として設定し、この初期値を変化させてそれぞれ行毎に擬似乱数を発生する擬似乱数発生手段と、シフトした擬似乱数の番号順に長方形マトリックス中のデータビットの並べ替えを行い、並べ替えたデータビットを長方形マトリックスの列毎に読み出すインタリーブ手段またはデインタリーブ手段とを備えるように構成したので、ランダム的なデータビットのインタリーブを行うことで周期的なフェージングが生じた時に、ある特定のデータブロックに誤りが集中するのを防止することができ、誤り訂正符号の能力を有効に利用できる効果がある。
【0025】
この発明によれば、擬似乱数発生手段が、行毎に長方形マトリックスの行番号をM系列の初期値に設定し、設定された初期値をシフトレジスタ上でシフトさせるように構成したので、シフトさせた擬似乱数を用いることで、ランダム的なデータビットのインタリーブを行うことができ、周期的なフェージングが生じた時に、ある特定のデータブロックに誤りが集中するのを防止することができ、誤り訂正符号の能力を有効に利用できる効果がある。
【0026】
この発明によれば、スクランブリングコード発生器をM系列の擬似乱数を発生させる擬似乱数手段とし、発生した擬似乱数の初期値を行毎にビットシフトさせるビットシフト手段と、誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを長方形マトリックスの行毎に書き込み、ビットシフトされた擬似乱数の番号順に長方形マトリックス中のデータビットの並べ替えを行い、並べ替えたデータビットを長方形マトリックスの列毎に読み出すインタリーブ手段およびデインタリーブ手段とを備えるように構成したので、ランダム的なデータビットのインタリーブを行うことで周期的なフェージングが生じた時に、ある特定のデータブロックに誤りが集中するのを防止することができ、誤り訂正符号の能力を有効に利用できる効果がある。また、W−CDMA無線通信装置に元来組み込まれているスクランブリングコード発生器をそのまま用いることができるため、インタリーブを行うために新たに擬似乱数を発生する装置を組み込む必要がなく、携帯装置の構成上の簡素化が図れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1に係るインタリーブ通信システムの構成を示すブロック図である。
【図2】同実施の形態1に係るインタリーブ方式のデータ配列を示す説明図である。
【図3】同実施の形態1に係る擬似乱数発生器の構成を示す回路図である。
【図4】同実施の形態1に係る擬似乱数の例を示す説明図である。
【図5】同実施の形態1に係るインタリーブ動作について示す説明図である。
【図6】同実施の形態2に係るインタリーブ方式を適用したW−CDMAシステムの構成を示すブロック図である。
【図7】同実施の形態2に係るスクランブリングコード発生器の構成を示す回路図である。
【図8】同実施の形態2に係るシフトレジスタ値ビットシフト操作部の動作を示す説明図である。
【図9】従来のインタリーブ方式のデータ配列を示す説明図である。
【図10】従来のインタリーブ処理後のデータビット系列とフェージングとの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
10 送信装置、11 誤り訂正符号部、12 インタリーブ部(インタリーブ手段)、13,24 擬似乱数発生器(擬似乱数発生手段)、14 送信部、15 送信アンテナ、16,26 シフトレジスタ値ビットシフト操作部(ビットシフト手段)、17,27 スクランブリングコード発生器、18,28,132,152 加算器、20 受信装置、21 受信アンテナ、22 受信部、23 デインタリーブ部(デインタリーブ手段)、25 誤り訂正復号部、131,151 シフトレジスタ。
Claims (5)
- 誤り訂正符号のデータビット系列をインタリーブ処理およびデインタリーブ処理して通信を行うインタリーブ無線通信方法において、
誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを長方形マトリックスに行毎に書き込み、
この長方形マトリックスの行毎に先頭の初期値を変化させてそれぞれ行毎に擬似乱数を発生させ、
この擬似乱数の番号順に前記長方形マトリックス中の前記データビットの並べ替えを行い、
並べ替えたデータビットを前記長方形マトリックスの列毎に読み出すことによりインタリーブを行うことを特徴とするインタリーブ無線通信方法。 - 擬似乱数が、長方形マトリックスの行番号をM系列の初期値に設定し、この初期値がシフトレジスタ上でシフトされることにより発生することを特徴とする請求項1記載のインタリーブ無線通信方法。
- 誤り訂正符号のデータビット系列をインタリーブ処理およびデインタリーブ処理して通信を行う無線通信装置において、
誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを長方形マトリックスに行毎に書き込み、この長方形マトリックスの行番号を行毎に先頭の初期値として設定し、この初期値を変化させてそれぞれ行毎に擬似乱数を発生する擬似乱数発生手段と、
変化した前記擬似乱数の番号順に前記長方形マトリックス中の前記データビットの並べ替えを行い、並べ替えたデータビットを前記長方形マトリックスの列毎に読み出すインタリーブ手段またはデインタリーブ手段とを備えたことを特徴とする無線通信装置。 - 擬似乱数発生手段が、行毎に長方形マトリックスの行番号をM系列の初期値に設定し、設定された初期値をシフトレジスタ上でシフトさせることを特徴とする請求項3記載の無線通信装置。
- 誤り訂正符号のデータビット系列をインタリーブ処理およびデインタリーブ処理して通信を行うと共に、送受信時にスクランブル処理およびデスクランブル処理を行うW−CDMA無線通信装置において、
スクランブリングコード発生器を擬似乱数を発生させる擬似乱数手段とし、
発生した擬似乱数の初期値を行毎にビットシフトさせるビットシフト手段と、誤り訂正符号処理後または誤り訂正復号処理前のデータビットを長方形マトリックスの行毎に書き込み、ビットシフトされた前記擬似乱数の番号順に前記長方形マトリックス中の前記データビットの並べ替えを行い、並べ替えたデータビットを前記長方形マトリックスの列毎に読み出すインタリーブ手段およびデインタリーブ手段とを備えたことを特徴とするW−CDMA無線通信装置。
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