JP2010503355A - ビット対の処理を使用した多段階のインターリーブ手法のためのデインターリーバ - Google Patents
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Abstract
実装するのに簡単で安価な無線通信デバイスのためのデインターリーバが提供される。特に、多段階のインターリーブ手法を使用してインターリーブされた複数のシンボルを表すデータビットストリームをデインターリーブするためのデインターリーバが提供され、ストリーム内のデータビットを、1つのシンボルからの連続データビットが対になるように並べるための前処理手段と、対になったデータビットの各対をそれぞれの位置に記憶するための少なくとも1つのメモリと、データビットの対を記憶すべき少なくとも1つのメモリ内のアドレスを決定し、データビットの対を読み出すべき少なくとも1つのメモリ内のアドレスを決定するように構成された、少なくとも1つのメモリに対する読み出し/書き込みアドレス発生器とを具える。
Description
本発明は通信デバイス、特に通信デバイスのデインターリーバに関するものである。
インターリーブ技術は、バーストエラーから送信を保護するために通信システムにおいて広く使用されている。バーストエラーの結果として多数の連続ビットが誤って受信され、送信の残りは正常に受信される。
データ訂正ビットは送信前にデータから導出され、データが正常に受信されたか、そして誤って受信されたビットを訂正できるか否かを検出するために、受信機によって使用される。送信すべき各シンボルにおいて、所定の数の誤りビットのみが訂正できる。従ってインターリーブは、各シンボルに対するビットを送信全体に分散させるために使用される。このように、バーストエラーが発生した場合には各シンボルからの少数のビットのみが影響されるため、受信機はデータ訂正ビットを使用して受信したシンボルを訂正できる。
多くの確立された標準規格、例えば無線通信標準規格においては、実装が容易で単純なため、ブロックインターリーブが使用されている。しかしノード間のデータレートおよび距離が増加するにつれて、ネスト化又は連結されたインターリーブ手法が益々重要になっている。このような先進のインターリーブ手法のデインターリーバをハードウェアへ直接マッピングすることは、通常次善策であるため、シリコン面積を節約し且つ消費電力を低減するために様々な最適化技術を使用することができる。
MultiBand OFDM Allianceによる“MultiBand OFDM Physical Layer Specification”リリース1.0は、3段階のインターリーブ手法を提案している。第1段階においては、帯域グループ内で周波数ダイバーシティを有効に使用するために、複数の連続OFDMシンボル(通常は6つ)に亘ってビットの順序を変更する、シンボルインターリーブが使用される。第2段階においては、サブキャリアに亘る周波数ダイバーシティを有効に使用するために、OFDMシンボル内でデータサブキャリア(トーン)に亘ってビットの順序を変更するトーン内インターリーブが使用される。第3段階においては、連続OFDMシンボルにおいてビットを規定量だけ循環的にシフトするシンボル内循環シフトが使用される。
図1は、上記の手法によるインターリーバのブロック線図を示している。インターリーバ2は、直列に接続されたシンボルインターリーブユニット4と、トーンインターリーブユニット6と、循環シフトユニット8とを具える。シンボルインターリーブユニット4は、{U(i)}で示される入力ビットを受信し、処理して{S(i)}で示されるビットを出力する。トーンインターリーブユニット6は、{S(i)}で示されるビットを受信し、処理して{V(i)}で示されるビットを出力する。循環シフトユニット8は、{V(i)}で示されるビットを受信し、処理して{B(i)}で示されるビットを出力する。
シンボルインターリーブユニット4によって実行されるシンボルインターリーブ処理は、符号化ビットを6NCBPS符号化ビットのブロックに分割するステップを含むが、ここでNCBPSを1シンボル当たりの符号化ビットの数であり、従って6NCBPSは6つのOFDMシンボルに対応する。符号化ビットの各グループは、次に大きさ6NCBPSのブロックインターリーバを使用して6/NTDSによって順序変更されるが、ここでNTDSは時間拡散係数である。シーケンス{U(i)}及び{S(i)}は、それぞれシンボルインターリーブユニット4の入力及び出力ビットを表し、ここでi=0,...,NCBP6S−1であり、NCBP6Sは6シンボル中の符号化ビットの数である。このユニットの入力−出力関係は以下の式で与えられる。
ここでFloor(x)は、その引数以下の最大の整数値を返す関数であり、Mod(x,y)は、xをyで割ったときの負ではない整数の余りを返すモジュロ演算子である。
シンボルインターリーブユニット4の出力ビットは、NCBP6Sビットのブロックに一緒にグループ化され、NTint×10の寸法の標準のブロックインターリーバを使用して一緒に順序変更され、ここでNTint=NCBPS/10である。シーケンス{S(i)}及び{V(i)}は、トーンインターリーブユニット6のそれぞれ入力及び出力ビットを表し、ここでi=0,...,NCBP6S−1である。このユニットの入力−出力関係は以下の式で与えられる。
トーンインターリーブユニット6の出力は、シンボル内循環シフトユニット8を通過する。シーケンス{V(i)}及び{B(i)}は、循環シフトユニット8のそれぞれ入力及び出力を表し、ここでi=0,...,NCBP6S−1である。循環シフトユニット8の出力は以下の式で与えられる。ここでm(i)=Floor(i/NCBPS)であり、i=0,...,NCBP6S−1である。
特許文献1は、上記の3段階のインターリーブ手法による、超広帯域パーソナルアクセスネットワークのマルチバンドOFDMトランシーバのためのインターリーバを開示している。この文献は、循環デシフトユニットと、トーンデインターリーブユニットと、シンボルデインターリーブユニットの3つのブロックを連結したデインターリーバも開示しているが、このデインターリーバはシリコン面積に関して費用がかさみ、且つ縮小できない。
本発明の目的は、無線通信デバイスのための実装が簡単で安価なデインターリーバを提供することにある。
本発明の第1の態様によれば、多段階のインターリーブ手法を使用してインターリーブされた複数のシンボルを表すデータビットストリームをデインターリーブするためのデインターリーバが提供され、本デインターリーバは、
前記ストリームのデータビットを、1つのシンボルからの連続データビットが対になるように並べる前処理手段と、
対にされたビットの各対をそれぞれの位置に記憶するための少なくとも1つのメモリと、
データビットの対を記憶すべき少なくとも1つのメモリ内のアドレスを決定し、データビットの対を読み出すべき少なくとも1つのメモリ内のアドレスを決定するように構成された、少なくとも1つのメモリのための読み出し及び書き込みアドレス発生器と、
を具える。
前記ストリームのデータビットを、1つのシンボルからの連続データビットが対になるように並べる前処理手段と、
対にされたビットの各対をそれぞれの位置に記憶するための少なくとも1つのメモリと、
データビットの対を記憶すべき少なくとも1つのメモリ内のアドレスを決定し、データビットの対を読み出すべき少なくとも1つのメモリ内のアドレスを決定するように構成された、少なくとも1つのメモリのための読み出し及び書き込みアドレス発生器と、
を具える。
本発明の第2の態様によれば、上記のデインターリーバを具える超広帯域システムに使用するためのデバイスを提供する。
本発明の第3の態様によれば、複数のシンボルを表すデータビットストリームを受信するための通信デバイスを提供し、そのデバイスは上記のデインターリーバを具える。
本発明のこれら及び他の態様は、これ以降説明される実施例を参照して明らかとなり、説明される。
ここで以下の図面を参照して本発明を一例についてのみ説明する。
本発明を、上記のMultiBand OFDM Allianceからの “Multiband OFDM Physical Layer Specification”リリース1.0に準拠する超広帯域ネットワークについて説明するが、本発明は多段階のインターリーブが使用されている他の通信ネットワークに利用可能であることを理解されよう。
本発明の以下の説明において、送信すべきデータは図1及び数1〜3を参照して、上で説明した3段階のインターリーブ手法を使用して、6シンボル又は(上記の式をしかるべく変更して)3シンボルに亘ってインターリーブされているものとする。
代表的なネットワークにおいて、使用できる9つの可能なデータレート、即ち39.4Mb/s,80Mb/s,106.7Mb/s,160Mb/s,200Mb/s,320Mb/s,400Mb/s及び480Mb/sが存在する。39.4Mb/sのデータレートは、ヘッダのためだけに使用される。上記のインターリーブ手法において使用されるパラメータNTDS,NTint,Ncyc及びNCBPSは全て、その時に使用されるデータレートに依存する。図2は、これらのパラメータに対する代表的な値を示す表である。
シンボルデータビットがインターリーバから出力される順序は、データストリームをインターリーブするためにインターリーバで使用されるデータレート及び他のパラメータに基づいて、3つの主要なタイプに分類できることが認識されている。従って、本発明によれば、新たなパラメータdeintv_typeを定義し、その値はデータストリームを送信するために使用されるデータレートに基づいている。パラメータdeintv_typeは、データレートが39.4Mb/s,53.3Mb/s及び80Mb/sの時には値1を、データレートが106.7Mb/s,160Mb/s及び200Mb/sの時には値2を、データレートが320Mb/s,400Mb/s及び480Mb/sの時には値3を有する。deintv_typeの値が図2に示されている。
送信機にてインターリーブに使用されるシンボル数はMで示され、200Mb/sよりも小さいデータレートに対してはM=0,...,2、そして320よりも大きなデータレートに対してはM=0,...,5の値を有する(Mに対する値の範囲は、図2の表にも示されている)。デインターリーバアーキテクチャへの入力データが連続的に書き込まれるとすると、M番目のシンボルからのソフトビットは、N=NCBPSとすると、N×MからN×(M+1)−1までのアドレスに書き込まれる。
図3a,b,c,4a,b及びcは、deintv_typeの異なる値について、インターリーブされたシンボルビットがデインターリーバで受信される自然な順序を示している。詳細には、図3a,b及びcは、deintv_type=1,2及び3について、データビットの順序及びデインターリーバにてそれらがどのように仮想メモリに記憶されるかをそれぞれ示している。M番目のシンボルのm番目のビットは、symM,mで示されている。図4a,b及びcは、仮想メモリアドレスにおけるデータビットの順序を示している。
好適な実施例においては、2で割ることによって物理アドレスにマッピングされる仮想アドレスを使用して、2つのデータビットを単一の物理メモリ位置に記憶できる。
図3a,3b及び3cから、出力アドレス中に3つのパターンが存在することが分かる。即ち、
(i)第1のパターンは、各シンボルからのデータがラウンドロビン式に出力される。例えば、この出力はsym0,m,sym1,m,sym2,m,sym0,m+1,sym1,m+1,sym2,m+1などである。これは送信機中のシンボルインターリーブユニット4によるものである。
(ii)第1の出力アドレスから出発して、同一のシンボルからの2つの連続する出力アドレスを互いにグループ化すると、ほとんどのグループに対して、39.4Mb/s,53.3Mb/s及び80Mb/sのデータレートについては、アドレスギャップは10であり、80Mb/sよりも大きなデータレートについては20であることが分かる。例えば、図3aにおけるsym0,0とsym0,1との間のアドレスギャップは10である。これは送信機中のシンボル内トーンインターリーブユニット6によるものである。
(iii)パラグラフ(ii)において説明されたパターンは時々破綻しうるが、これらの場合には別のパターンが利用可能である。ここでは連続する2つのサンプルはm,(m+ギャップ)−M×Nのインデックスを有する。これは図3bに示され、2つの連続するデータビットのアドレスは588(sym2,6)及び408(sym2,7)である。これは送信機中の循環シフトユニット8によるものである。
(i)第1のパターンは、各シンボルからのデータがラウンドロビン式に出力される。例えば、この出力はsym0,m,sym1,m,sym2,m,sym0,m+1,sym1,m+1,sym2,m+1などである。これは送信機中のシンボルインターリーブユニット4によるものである。
(ii)第1の出力アドレスから出発して、同一のシンボルからの2つの連続する出力アドレスを互いにグループ化すると、ほとんどのグループに対して、39.4Mb/s,53.3Mb/s及び80Mb/sのデータレートについては、アドレスギャップは10であり、80Mb/sよりも大きなデータレートについては20であることが分かる。例えば、図3aにおけるsym0,0とsym0,1との間のアドレスギャップは10である。これは送信機中のシンボル内トーンインターリーブユニット6によるものである。
(iii)パラグラフ(ii)において説明されたパターンは時々破綻しうるが、これらの場合には別のパターンが利用可能である。ここでは連続する2つのサンプルはm,(m+ギャップ)−M×Nのインデックスを有する。これは図3bに示され、2つの連続するデータビットのアドレスは588(sym2,6)及び408(sym2,7)である。これは送信機中の循環シフトユニット8によるものである。
上記の観測の結果として、デインターリーバ10を図5に示す。デインターリーバ10は、シンボル内前処理ユニット12を具え、この前処理ユニットは入力するインターリーブされたデータストリームをパラグラフ(ii)におけるパターンに並べ替えるように前処理する。シンボル内前処理ユニット12はデマルチプレクサ14への出力を有し、前処理されたデータストリームを第1のメモリ16又は第2のメモリ18に選択的に出力する。好適な実施例において、第1及び第2のメモリ16,18は、デュアルポートランダムアクセスメモリとすることができる。読み出し/書き込みアドレス発生器20は、データを書き込むべき又は読み出すべき第1及び第2のメモリ内の位置を決定する。マルチプレクサ22は第1及び第2のメモリ16,18の出力端に接続され、メモリ16,18の1つの出力をシンボル間後処理ユニット24に渡す。シンボル間後処理ユニット24は、マルチプレクサ22によって選択された、それぞれメモリ16又は18から受信したデータを図3a〜cにおけるパターンに並べ替える。このアーキテクチャによって、シンボル及びビットデインターリーブを同時に実行することが可能になる。
デインターリーバ10は、パケットのヘッダにおけるデータレートの表示から、入力する送信信号に対してdeintv_typeの値を決定する制御手段を具えることが好ましい。幾つかの実施例において、このヘッダはPLCPヘッダである。
如何なる時にも、メモリ16又は18の一方が入力データストリーム内の受信ソフトビットの書き込みを、他方が記憶されたソフトビットの読み出しを担っている。メモリ16,18は、6OFDMシンボル期間毎にその担当を切り替える。各メモリ位置が2つのデータビットを記憶する好適な実施例においては、メモリ16,18のそれぞれは3×NCBPSのメモリ位置を有し、6シンボル内の各ビット対に対して1つの位置を使用する。
図6は、本発明によるシンボル内前処理ユニット12のブロック線図を示している。シンボル内前処理ユニット12は、第1のメインレジスタアレイ26,第2のメインレジスタアレイ28,及び特殊レジスタアレイ30の3つのレジスタアレイを具える。第1及び第2のレジスタアレイ26,28は、R0からR19でラベルされた20のレジスタ位置を有している。特殊レジスタアレイ30は、R0からR9でラベルされた10のレジスタ位置を有している。前処理ユニット12は、ユニット12の入力端にてデータストリームを受信し、そのデータストリームをレジスタアレイ26,28又は30の1つに選択的に出力するためのデマルチプレクサ32を更に具える。ユニット12は、選択したレジスタアレイ26,28及び30からのデータを出力するためのマルチプレクサ34も具える。
シンボル内前処理ユニット12は、deintv_typeの可能な値の各々に対して3つの異なる動作モードを有している。周波数領域のデスプレディングのために、deintv_type=1のとき、1クロックサイクル毎に2つのソフトデータビットが前処理ユニット12に入力される。デインターリーバは並列設計であるため、deintv_type=2又は3の時、1クロックサイクル毎に4つのソフトビットが前処理ユニット12に入力される。
図7aから7gは、deintv_type=1の時の前処理ユニット12の動作を示している。deintv_type=1の時には、入力するデータストリームを処理するために、第1のメインレジスタアレイ26のみが使用される。従って、デマルチプレクサ32は入力するデータストリームを第1のメインレジスタアレイ26に向かうように制御され、マルチプレクサ34は前処理ユニット12の出力のために第1のメインレジスタアレイ26を選択するように制御される。第2のメインレジスタアレイ28及び特殊レジスタアレイ30は、deintv_type=1の時には使用されない。
上述のように、シンボル内前処理ユニット12は、入力するデータストリームを上のパラグラフ(ii)で説明したパターンに従って処理してデータビットを出力する。つまりユニット12は、データストリームをインデックスが10だけ離れたビットの対にグループ化する。
図7a〜gの各々は、1つのクロックサイクルの終了時におけるレジスタ26の状態を示している。レジスタ26の上に示してあるのは、次のクロックサイクルにおいて受信されるデータビット対dxdx+1である。レジスタ26の下に示されたデータビット対dydy+10は、図7によって表されたクロックサイクル中にレジスタ26から出力されるデータビットである。
図7aは、d0〜d9で示された最初の10データビットが、レジスタ26中の位置R0〜R9にそれぞれ記憶されていることを示している。次のクロックサイクルにおいて、データビットd10及びd11が受信される。レジスタ位置R10〜R19は、deintv_type=1の時には使用されないことに注意されたい。
レジスタ26の動作は、20データビットを受信する毎に、言い換えると10クロックサイクル毎に繰り返される既定のパターンに従う。
このパターンの最初の5クロックサイクルの各々において、データビットの新たな対がレジスタ26に受信されるとき、レジスタ26に先に記憶された1つのデータビットと一緒に、そのデータビット対の第1のビットがレジスタからそのまま読み出される。この1つのデータビットは、入力ビット対の第1のデータビットよりも10だけ小さいインデックスを有する。その対における他のデータビットは、レジスタ26内の空のレジスタ位置に読み込まれる。
従って図7bに示すように、入力するデータビットd10が、レジスタ位置R0に記憶されたデータビットd0とともに、レジスタ26からそのまま読み出される。レジスタ位置R1のデータビットd1がレジスタ位置R0に移動し、受信したデータビットd11がレジスタ位置R1に記憶される。代わりに(図示しないが)、データビットd1をレジスタ位置R1に残し、入力するデータビットd11をレジスタ位置R0に記憶してもよい。いずれの場合においても、インデックスが10だけ離れたデータビット対が、マルチプレクサ34及びデマルチプレクサ14を介して、レジスタ26から第1又は第2のメモリ16,18へ出力される。レジスタ26においては、データビットd1及びd11は、ここで隣のレジスタ位置に記憶される。
図7cにおいて、データビットd12d13がレジスタ26に受信される。データビットd12は、データビットd2とともにレジスタ26からそのまま読み出される。データビットd3はレジスタ位置R2に移動し、入力するデータビットd13が隣のレジスタ位置R3に記憶される。
図7dに示すように、パターンの最初の5サイクルの後、レジスタ位置の各連続する対には、10だけ離れたインデックスを有するデータビットがそれぞれ記憶されている。このように、レジスタ位置R6及びR7にはデータビットd7及びd17が記憶され、以下同様である。
パターンの最後の5クロックサイクルにおいて、連続するレジスタ位置に記憶されているデータビット対がレジスタ26から読み出され、入力する両データビットが空のレジスタ位置に記憶される。
このように、図7eにおいて、連続するレジスタ位置R0及びR1中のデータビットd1及びd11は、それぞれレジスタ26から第1又は第2のRAM16,18の1つに読み出され、入力するデータビットd20及びd21の対は、今空になったレジスタ位置R0及びR1に記憶される。図7fに示すように、この処理が続く。
パターンの第10クロックサイクル後のレジスタ26の状態を図7gに示す。このように、連続するデータビットd20からd29までがそれぞれレジスタ位置R0からR9に記憶され、データビットd0からd9のそれぞれは、10だけ高いインデックスを有する対応するデータビットとともに、レジスタ26から読み出された。図7gにおけるレジスタ26の状態は、図7aにおけるレジスタ26の状態に対応していることが分かる。このように、10クロックサイクルのパターンは入力するデータストリームの残りに対しても繰り返す。
図8aから8fは、deintv_type=2のときの前処理ユニット12の動作を示している。deintv_type=1の時と同様に、入力するデータストリームを処理するために第1のメインレジスタアレイ26のみが使用される。deintv_type=2のときには、第2のメインレジスタアレイ28及び特殊レジスタアレイ30は使用されない。
上述のように、シンボル内前処理ユニット12は、入力するデータストリームを上のパラグラフ(ii)で説明したパターンに従って処理してデータビットを出力する。このように、ユニット12はデータストリームをインデックスが20だけ離れたビットの対にグループ化する。
deintv_type=2の時の前処理ユニット12の動作を説明するのに必要な図の数を減すために、図8a〜fの各々は、クロックサイクルの終了時のレジスタ26の状態を示す。デインターリーバ10は並列設計であるため、1クロックサイクル毎に4つのソフトデータビットが前処理ユニット12に入力され、レジスタ26の上に示されているのは次のクロックサイクル中に受信される2つの対のデータビットdxdx+1dx+2dx+3のである。レジスタ26の下に示されている2つの対のデータビットdydy+20dy+2dy+22は、その図で表されているクロックサイクル中にレジスタ26から出力されるデータビットである。
図8aは、d0からd19で示される第1の20データビットが、レジスタ26内のそれぞれ位置R0からR19に記憶されることを示している。次のクロックサイクルにおいて、データビットd20,d21,d22及びd23が受信される。
deintv_type=1の時と同様に、レジスタ26の動作は、40データビットを受信する毎に、言い換えると10クロックサイクル毎に繰り返す既定のパターンに従う。
パターンの最初の5クロックサイクルの各々において、データビットの新たなカルテット(4つ組)がレジスタ26に受信されるとき、データビットのカルテットの第1及び第3のデータビットが、レジスタ26に先に記憶された2つのデータビットと一緒に、レジスタからそのまま読み出される。この2つのデータビットは、入力するカルテット内の第1及び第3のデータビットよりもそれぞれ20だけ少ないインデックスを有する。カルテット内の他のデータビットは、レジスタ26における空のレジスタ位置に読み込まれる。
図8bに示すように、入力するデータビットd20及びd22は、それぞれのレジスタ位置R0及びR2に記憶されたそれぞれのデータビットd0及びd2とともに、レジスタ26からそのまま読み出される。それぞれのレジスタ位置R1及びR3中のデータビットd1及びd3は、レジスタ位置R0及びR2に移動し、入力するデータビットd21及びd23がレジスタ位置R1及びR3にそれぞれ記憶される。代わりに(図示しないが)、データビットd1及びd3をそれぞれのレジスタ位置R1及びR3に残し、入力するデータビットd21及びd23をそれぞれレジスタ位置R0及びR2に記憶することもできる。いずれの場合にも、インデックスが20だけ離れているデータビットの2つの対が、マルチプレクサ34及びデマルチプレクサ14を介して、1クロックサイクル毎にレジスタ26から第1又は第2のメモリ16,18の1つに出力される。このとき、レジスタ26には、データビットd1とd21及びd3とd23が隣接するレジスタ位置に記憶される。
この処理は、図8cに示すように継続する。図8dは、5クロックサイクル後のレジスタ26の状態を示している。レジスタ位置の連続する各対には、20離れたインデックスを有するデータビットの対がそれぞれ記憶されている。このように、レジスタ位置R6及びR7には、データビットd7及びd27が記憶され、以下同様である。
パターンの最後の5クロックサイクルにおいて、連続するレジスタ位置に記憶されているデータビットの2つの対がレジスタ26から読み出され、全4つの入力データビットが空のレジスタ位置に記憶される。
このように、図8eにおいて、それぞれ連続するデータ位置R0及びR1におけるデータビットd1及びd21は、レジスタ26から第1又は第2のRAM16,18の1つに読み出され、入力するデータビットd40及びd41の対が今空になったレジスタ位置R0及びR1に記憶される。この処理は、パターンの第10クロックサイクルまで続き、このときレジスタ26の状態は図8fに示すようになる。
パターンの第10クロックサイクル後に、連続データビットd40〜d59は、それぞれのレジスタ位置R0〜R19に記憶され、データビットd0〜d19の各々は、20だけ高いインデックスを有する対応するデータビットとともにレジスタ26から読み出される。図8fにおけるレジスタ26の状態は、図7aにおけるレジスタ26の状態に対応していることが分かる。このように、10クロックサイクルのパターンは受信データストリームの残りに対して繰り返す。
図9a〜9gは、deintv_type=3の時の前処理ユニット12の動作を示している。
Wimedia PHY仕様によれば、データレートが200Mb/s以上の時、つまりdeintv_type=3の時、デュアルキャリア変調が使用される。デュアルキャリア変調において、200の受信ビットは4ビットの50グループにグループ化され、2つのサブキャリア上に変調される。デュアルキャリア復調器にて(図5に図示せず)、出力ビットもグループ化されている。ビットd0,d1,d2,...を含むデータストリームに基づくと、データストリームは、d0,d1,d50,d51,d2,d3,...の順序でデュアルキャリア復調器から出力される。
deintv_type=1又は2の時と同様に、シンボル内前処理ユニット12は、入力するデータストリームを上記のパラグラフ(ii)に説明したパターンに従って処理してデータビットを出力する。従って、ユニット12はデータストリームをインデックスが20だけ離れたビット対にグループ化する。
しかし、deintv_type=3の時はデュアルキャリア復調器の動作の結果、データビットのグループ化に必要な処理は、deintv_type=1又は2の時よりも複雑になる。従って、シンボル内前処理ユニット12は入力するデータストリームを処理するために、第1のメインレジスタアレイ26、第2のメインレジスタアレイ28及び特殊レジスタアレイ30の3つ全てを使用する。
deintv_type=3のときの前処理ユニット12の動作を説明するのに必要な図の数を減すために、図9a〜gの各々は、各10クロックサイクルの終了毎のレジスタ26,28及び30の状態を示している。1クロックサイクル毎に4つのソフトデータビットが前処理ユニット12に入力されるため、レジスタ26,28及び30の上に、20のデータビットの対dxdx+1が示されている。上述のデュアルキャリア復調器の出力の性質のために、40のデータビットは連続番号をつけられない(つまりdx,,,dx+40の順序にならない)。レジスタ26,28及び30の下に示す20のデータビットの対dydy+20は、その図で表される10クロックサイクル中にこれらのレジスタから出力されるデータビットである。
図9aは、d0〜d19及びd50〜d69で示される第1の40データビットが、前処理ユニット12に受信され、デマルチプレクサ32によって第1のメインレジスタアレイ26、第2のメインレジスタアレイ28及び特殊レジスタアレイ30内の適切な位置に向けられたことを示している。データビットd0〜d19は、それぞれ第1のメインレジスタアレイ内の位置R0〜R19に記憶され、データビットd50〜d59は、第2のメインレジスタアレイ28内の位置R0〜R9にそれぞれ記憶され、データビットd60〜d69は、特殊レジスタアレイ30内の位置R0〜R9にそれぞれ記憶されている。次の10クロックサイクルにおいて、データビットd20...d39及びd70...d89が受信される。
図9bに示すように、偶数インデックスを有する入力データビットd20,d22,...,d38が、偶数番のレジスタ位置R0,R2,...,R18にそれぞれ記憶された偶数インデックスを有するそれぞれのデータビットd0,d2,...,d18とともに、レジスタ26からそのまま読み出される。奇数インデックスを有するデータビットd1,d3,...,d19は、新たに空になった偶数番レジスタ位置R0,R2,...,R18に記憶され、奇数インデックスd21,d23,...,d39を有する入力データビットは、第1のメインレジスタアレイ26内の位置R1,R3,...,R19にそれぞれ記憶される。代わりに(図示せず)、第1のメインレジスタアレイ26内の奇数インデックスを有するデータビットをそれぞれのレジスタ位置に残し、奇数インデックスd21,d23,...,d39を有する入力データビットをそれぞれの偶数番レジスタ位置R0,R2,...,R18に記憶することもできる。いずれの場合にも、インデックスが20だけ離れたデータビットの2つの対が、マルチプレクサ34及びデマルチプレクサ14を介して、1クロックサイクル毎にレジスタ26から第1又は第2のメモリ16,18に出力される。レジスタ26において、各データビットは、第1のデータビットから20だけ異なるインデックスを有するデータの隣に記憶される。
第1のメインレジスタアレイ26の上記の動作に加えて、入力データビットd70,d72,...,d78が、レジスタ28内の偶数番レジスタ位置R0,R2,...,R8にそれぞれ記憶されたそれぞれのデータビットd50,d52,...,d58とともに、第2のメインレジスタアレイ28からそのまま読み出される。それぞれ奇数番レジスタ位置R1,R3,...,R9のデータビットd51,d53,...,d59は、レジスタ28内の新たに空になった偶数番レジスタ位置R0,R2,...,R8に移動され、入力データビットd71,d73,...,d79は、それぞれ位置R1,R3,...,R9に記憶される。入力する残りのデータビットd80,...,d89は、第2のメインレジスタアレイ28内のレジスタ位置R10,...,R19に記憶される。
この処理は、図9c〜gに示すように、クロックサイクル毎に2対の連続データビットがレジスタ26,28又は30の1つに書き込まれ、インデックスが20だけ異なる2対のデータビットがレジスタ26,28又は30の1つから読み出されることが、入力データストリームのすべてが処理されるまで続く。デインターリーバの入力端ではシンボル間のギャップが存在するため、図9f及びgに示されるレジスタ位置は、現在のシンボルの全200ビットが処理されるまで空のままであることに注意されたい。
代替実施例において、デュアルキャリア復調器の後又は中に並べ替えブロックが存在する場合には、データストリームは自然な順序、つまりd0,d1,d2,d3,d4の順序でデインターリーバに提供することができる。したがって、シンボル内前処理ユニット12は、第2のメインレジスタアレイ28又は特殊レジスタアレイ30を使用する必要はない。代わりに、前処理ユニット12の動作は、deintv_type=2に対して図8a〜fのようになる。
上で説明したように、1クロックサイクル毎のシンボル内前処理ユニット12からの出力は、インデックスがdeintv_type=1の時には10だけ、deintv_type=2または3の時には20だけ異なるデータビットの対である。デインターリーバの高スループット要件、及び現在のメモリ(特にCMOSメモリ)の限定されたアクセス速度のために、前処理ユニット12によって出力されるソフトビットの各々の対は、第1又は第2のメモリ16,18の1つにおける単一のメモリアドレスに記憶される。
また上で説明したように、いつでも、メモリ16,18の一方が、6シンボルの現在のセットに対して前処理ユニット12からのデータビットの対を受信して格納するとともに、他方のメモリ16,18が、それ以前にメモリ16,18に記憶された6シンボルのセットに対するデータビットの対を出力する。
読み出し/書き込みアドレス発生器20は、データが書き込まれる又は読み出される第1及び第2のメモリ16,18内の位置を決定する。説明したように、読み出し/書き込み発生器は、シンボル内前処理ユニット12からのデータビット対を受信するメモリ16,18を、各OFDMシンボルのビットがメモリ16,18内の適切なアドレスに記憶されるように制御する。
deintv_type=1のとき、第1又は第2のメモリ16,18におけるM番目のシンボル中のデータビットdxdx+10に対する書き込みアドレスは、以下の式から決定される。
ここでMod(x,y)は、xをyで割ったときの負でない整数の余りを返すモジュロ演算子であり、Floor(z)は引数以下の最大整数値を返すフロア関数である。
deintv_type=2または3のとき、第1又は第2のメモリ16,18におけるM番目のシンボル中のデータビットdxdx+20に対する書き込みアドレスは、以下の式から決定される。
しかし、データを読み出すべきアドレスを発生する読み出しアドレス発生器はもっと複雑になる。
アドレス発生器20は、インターリーバの第3段階における循環シフトに対処するために、プレフェッチ機構を使用することが不可欠である。プレフェッチが現在のOFDMシンボルに対してイネーブルされると、対応するメモリ位置がまずプレフェッチされ、シンボル間処理ユニット24に渡される前に通常の方法で次のデータと組み合わされる。
同時に、読み出しアドレスの発生を促進するために、異なるアドレスカウンタ(addr0,addr1,addr2,addr3,addr4,addr5)を使用する。基本的に、各アドレスカウンタはそれぞれメモリ16,18内の1つの連続セクションに位置する1つのOFDMシンボルを担当し、通常動作中、1クロックサイクル毎に各アドレスカウンタは所定の値だけインクリメントされる。一度アドレスカウンタがメモリセクション(つまりOFDMシンボルが記憶されるメモリ16,18のセクション)の境界値に到達すると、アドレス値はメモリセクション内で循環する。読み出しアドレス発生は、内ループ及び外ループを使用する二重ループカウンタによって制御されることが好ましい。内ループカウントinner_cntが所定の閾値に到達すると、このカウンタがゼロにリセットされ、外ループカウントouter_cntが1だけ増加する。
図10を参照して、アドレス発生器20の動作をここで詳細に説明する。まずステップ101において初期化が実行される。パラメータinner_cnt及びouter_cntがゼロにセットされる。6つのアドレスカウンタaddr0,addr1,addr2,addr3,addr4,addr5はゼロに初期化される。それぞれのOFDMシンボルに対するデータビットが記憶されるメモリ16,18の連続セクションにおける第1のアドレスを表す初期アドレス値init_addr0,init_addr1,init_addr2,init_addr3,init_addr4及びinit_addr5が決定される。パラメータpref_enが各OFDMシンボルに対してセットされ、これはそのシンボルに対してプレフェッチがイネーブルか否かを示している。パラメータpref_enは、最初はディセーブルにセットされる。
ステップ103において、第1の3つのアドレスカウンタaddr0,addr1及びaddr2は、それぞれ初期アドレス値init_addr0,init_addr1,init_addr2にセットされる。deintv_type=3の場合、第4、第5及び第6のアドレスカウンタaddr3,addr4,addr5は、それぞれ初期アドレス値init_addr3,init_addr4及びinit_addr5にセットされる。
ステップ105において、1つのメモリ位置におけるデータビットの対が、そのpref_enがハイである各OFDMシンボルに対してプレフェッチされる。これらのデータビットは適切なinit_addrによって示されるアドレスから得られる。
ステップ107において、それぞれaddr0及びaddr1の値に従って、シンボル0及び1に対する1つのメモリ位置が読み出される。
ステップ109において、addr1の現在の値が180未満の場合、addr0の値は20だけ増加され、addr1の値は20だけ増加される。さもなければ、addr1の値は80だけ減少される。
ステップ111において、deintv_type=3か否かが測定される。deintv_type=1又は2の場合、処理はステップ113に進み、シンボル2に対するメモリ位置がaddr2の値に従って読み出される。ステップ113に続くステップ115において、addr2の現在値が280未満の場合にはaddr2の値は20だけ増加され、さもなければaddr2の値は80だけ減少される。次に処理はステップ117に進む。
ステップ111において、deintv_type=3と測定された場合、処理はステップ119に進み、シンボル2,3,4及び5に対する1つのメモリ位置がそれぞれaddr2,addr3,addr4,addr5の値に従って読み出される。ステップ119に続くステップ121において、addr2の現在値が280未満の場合には、addr2の値は20だけ増加され、さもなければaddr2の値は80だけ減少される。addr3の値は、addr3の現在値が380未満の場合には20だけ増加され、さもなければaddr3の値は80だけ減少される。addr4の値は、addr4の現在値が480未満の場合には20だけ増加され、さもなければaddr4の値は80だけ減少される。addr5の値は、addr5の現在地が580未満の場合には20だけ増加され、さもなければaddr5の値は80だけ減少される。次に処理はステップ117に進む。
ステップ117において、inner_cntの値が4か否かを測定する。inner_cntの値が4でない場合には、処理は123に進み、inner_cntの値が増加される。inner_cntの値が増加されたあと、処理はステップ107に戻り、addr0及びaddr1に対する現在値に従って、シンボル0及び1に対するメモリ位置が読み出される。
inner_cntの値が4である場合、処理はステップ125に進み、outer_cntの値が19か否かが測定される。outer_cntの値が19の場合、これらの6つのOFDMシンボルに対する処理が完了し、次のシンボルに対して処理を繰り返すために、初期化ステップ101に戻る。
ステップ127において、deintv_type=1の場合にはouter_cntの値は1だけ増加され、init_addr0,init_addr1及びinit_addr2の値は1だけ増加される。
deintv_type=2の場合にはouter_cntの値は2だけ増加され、init_addr0,init_addr1及びinit_addr2の値は2だけ増加される。
deintv_type=3の場合にはouter_cntの値は1だけ増加され、init_addr0,init_addr1,init_addr2,init_addr3,init_addr4及びinit_addr5の値は1だけ増加される。
全3つの状況において、inner_cntはゼロにセットされる。
次に処理はステップ129に移り、各OFDMシンボルに対するouter_cntの現在値に基づいて、pref_enの値が更新される。図11の表は、deintv_type,outer_cnt及び現在のシンボルのインデックスの様々な可能な組み合わせに対するpref_enの値を示している。
pref_enの値がアップデートされたあと、処理はステップ103に戻り、アドレスカウンターはそれぞれのinit_addrの値にセットされる。
上述のように、選択されたメモリ16,18から出力されたデータビットはマルチプレクサ22を介してシンボル間後処理ユニット24に渡る。図12は、本発明による後処理ユニット24のブロック線図である。シンボル間後処理ユニット24は、図1に示すシンボルインターリーブユニット4の処理を解除するために、シンボルデインターリーブを実行する。後処理ユニット24は、それぞれR0,R1,...,R11と番号づけられた12の位置を有するレジスタアレイ36と、レジスタアレイ36の動作を制御するためのコントローラ38を具える。
上述の通り、2つのデータビットが各メモリアドレスに記憶されているので、2つのデータビットが1クロックサイクル毎にメモリ16,18の1つから後処理ユニット24に出力される。前処理ユニット12の動作のために、これらのデータビットは同一のシンボルからの連続データビットである。しかし、1つのソフトデータビットのみが、レジスタアレイ36の各レジスタ位置に記憶される。
後処理ユニット24は、後処理ブロックの出力が、送信機のインターリーバ2に提供されたデータビットのパターンである、期待デインターリーブパターンに一致するようにこれらのデータビットの対を並べ替える。
図13a〜dは、本発明による後処理ユニット24の動作を示している。斜線のレジスタ位置は、正当なデータがそこに記憶されていることを示している。斜線でないレジスタ位置は、データを受信するために利用可能である。図13aに示すように、データビットはレジスタ位置R0,R1,R2及びR3に書き込まれる。
次に、図13bに示すように、レジスタ位置R0及びR2におけるデータビットが、レジスタ位置R4及びR6に記憶されたデータビットとともに読み出される。新たなデータビットがレジスタ位置R4,R5,R6及びR7に書き込まれる。レジスタ位置R4及びR6に記憶されたビットの読み出し動作は、これらの位置に新たなビットを書き込む動作の前に発生することは理解されよう。実際、これらの動作は、同一のプロセッサクロックサイクル中に発生する。
次に、図13cに示すように、レジスタ位置R1及びR3のデータビットが、レジスタ位置R8及びR10に記憶されたデータビットとともにレジスタから読み出される。新たなデータビットはレジスタ位置R8,R9,R10及びR11に書き込まれる。
次に、図13dに示すように、レジスタ位置R5,R7,R9及びR11におけるデータビットがレジスタから読み出される。これらのレジスタ位置は、番号順、つまりR5,R7,R9そしてR11の順にアクセスされる。新たなデータビットは、レジスタ位置R0,R1,R2及びR3に書き込まれる。次に処理は図13bから順方向に繰り返す。
このように、上で説明した後処理ユニット24の動作から分かるように、同一のシンボルからの連続データビットの対が出力としてデインターリーバ10から分離される。
このように、本発明によるデインターリーバの構造はレジスタとメモリの組み合わせを使用するため、デインターリーバは、設計及び実装するのに簡単で安価である。データストリームをインターリーブするのに使用される手法をどのように変更する場合でも、また代替インターリーブ手法を使用する場合でも、レジスタアレイのアドレス生成部の動作を変更することによって、デインターリーバを適応させることは容易である。シンボルのサイズの変更は、デインターリーバ10において使用されるメモリ16,18のサイズを変更することによって、容易に適応させることができる。
上述の通り、本発明を、MultiBand OFDM Allianceによる“MultiBand OFDM Physical Layer Specification”リリース1.0に従う超広帯域ネットワークについて説明したが、本発明は、2つのデバイス間のデータ通信を保護するために、多段階のインターリーブを使用する他のシステムにも適用可能である。例えば、本発明は無線、モバイル及び衛星通信システム、光磁気記憶システム及びハードディスク及びデジタルテープ記憶システムにも適用可能である。
本発明を図面で及び前述の説明で詳細に説明したが、このような図解及び説明は単なる一例もしくは代表例とみなすべきであり、本発明は開示された実施例に限定されない。
開示された実施例に対する他の変更は、請求の範囲に記載された発明の実施にあたり、図面、明細書、及び添付の請求項を検討することによって、当業者が理解し達成することができる。請求項において、「具える」という言葉は、他の要素又はステップを排除するものでなく、また数を特定してない要素は複数の要素の存在を除外するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、クレームに列挙された複数項目の機能を遂行できる。また、いくつかの手段が互いに異なる従属請求項に記載されていることのみをもって、これらの手段の組み合わせは有利に使用できないことを意味するものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに又は一部として、光記憶媒体又は固体媒体のような適切な媒体上に記憶/配布できるが、他の形態、例えばインターネット又は他の有線又は無線電話通信システムを介して配信することもできる。請求項における参照番号は、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
Claims (15)
- 多段階のインターリーブ手法を使用してインターリーブされた複数のシンボルを表すデータビットのストリームをデインターリーブするデインターリーバであって、前記デインターリーバは、
前記ストリーム内のデータビットを、1つのシンボルからの連続データビットが対になるように並べるための前処理手段と、
前記対になったデータビットの各対をそれぞれの位置に記憶するための少なくとも1つのメモリと、
前記データビットの対を記憶すべき前記少なくとも1つのメモリ内のアドレスを決定し、前記データビットの対を読み出すべき前記少なくとも1つのメモリ内のアドレスを決定するように構成された、前記少なくとも1つのメモリに対する読み出し/書き込みアドレス発生器と、
を具えることを特徴とするデインターリーバ。 - 前記データビットストリームのデータレートを決定し、前記決定されたデータレートに従って、前記前処理手段及び前記読み出し及び書き込みアドレス発生器の動作を調整する制御手段を更に具えることを特徴とする、請求項1に記載のデインターリーバ。
- 前記前処理手段が少なくとも1つのレジスタを具え、前記少なくとも1つのレジスタが前記ストリーム中のデータビットを記憶し、前記データビットの対に出力するように制御されることを特徴とする、請求項1又は2に記載のデインターリーバ。
- 前記アドレス発生器によって決定された前記少なくとも1つのメモリ内のアドレスから出力される記憶されたデータビットの対を受信し、デインターリーブされたシンボルのセットを出力するように前記データビットの対を並べ替えるための後処理手段を更に具えることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のデインターリーバ。
- 前記後処理手段がレジスタを具えることを特徴とする、請求項4に記載のデインターリーバ。
- 前記後処理手段の前記レジスタは複数のレジスタ位置を具え、前記レジスタは、前記データビットの対を連続するレジスタ位置に記憶し、前記対のデータビットを不連続順に出力するように構成されていることを特徴とする、請求項5に記載のデインターリーバ。
- 前記多段階インターリーブ手法の段階の1つが、シンボル間インターリーブを含み、前記後処理手段が前記少なくとも1つのメモリから出力される前記データビットに対してシンボル間デインターリーブを実行するように構成されていることを特徴とする、請求項4〜6のいずれかに記載のデインターリーバ。
- 前記少なくとも1つのメモリが第1及び第2のメモリを具え、前記アドレス発生器が、前記第1のメモリに記憶された第1のシンボルセットからのデータビット対に対する読み出しアドレスを発生するとともに、前記第2のメモリに書き込むべき第2のシンボルセットからのデータビット対に対する書き込みアドレスを発生するように構成されていることを特徴とする、請求項1〜7に記載のデインターリーバ。
- 前記第1のシンボルセットからのデータビット対の各々が前記第1のメモリから読み出され、前記第2のシンボルセットからのデータビット対の各々が前記第2のメモリに書き込まれたときに、前記アドレス発生器が、前記第2のメモリ内の前記第2のシンボルセットからの前記データビット対に対する読み出しアドレスを発生するとともに、前記第1のメモリに書き込むべき第3のシンボルセットからのデータビット対に対する書き込みアドレスを発生するように構成されていることを特徴とする、請求項8に記載のデインターリーバ。
- 前記読み出し及び書き込みアドレス発生器が、データビット対を読み出すべき前記少なくとも1つのメモリ内のアドレスを指示するために、前記複数のシンボルの各シンボルに対してそれぞれのアドレスカウンタを具えることを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載のデインターリーバ。
- 前記多段階インターリーブ手法の段階の1つが循環シフトを含み、前記読み出し及び書き込みアドレス発生器が、前記それぞれのアドレスカウンタに従って前記少なくとも1つのメモリから読み出されるデータビット対と組み合わせるために、前記少なくとも1つのメモリからのシンボルに対するデータビット対を選択的にプレフェッチするように構成されていることを特徴とする、請求項10に記載のデインターリーバ。
- 超広帯域システムに使用するように構成されていることを特徴とする、請求項1〜11に記載のデインターリーバ。
- 前記多段階インターリーブ手法が、シンボルインターリーブ、シンボル内トーンインターリーブ、及びシンボル内循環シフトを含むことを特徴とする、請求項12に記載のデインターリーバ。
- 請求項12又は13に記載のデインターリーバを具える超広帯域システムにおける使用のためのデバイス。
- 請求項1〜13のいずれかに記載のデインターリーバを具える、複数のシンボルを表すデータビットストリームの受信用通信デバイス。
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