JP2013214937A - 送信装置、受信装置、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＩＭＯ伝送においてＢＥＲ特性を向上させる。
【解決手段】送信装置１は、送信信号を検査行列を用いたＬＤＰＣ符号化方式により符号化してＬＤＰＣ符号を生成する誤り訂正符号化部１１と、誤り訂正符号化部１１により生成されたＬＤＰＣ符号を分割し、多値変調方式の変調多値数に応じたビット数に送信アンテナ数を乗じたビット数のＬＤＰＣ符号で構成されるＬＤＰＣ符号列を生成し、ＬＤＰＣ符号列の各ビットを異なるパターンで並べ替えるビットインターリーブ部１２と、ビットインターリーブ部１２により並べ替えられたＬＤＰＣ符号を多値変調方式により変調してキャリアシンボルを生成するマッピング部１３と、マッピング部１３により生成されたキャリアシンボルからＯＦＤＭフレームを構成し、各送信アンテナを介してＯＦＤＭ信号を送信する出力処理部１６と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、異なる複数のアンテナを用いてＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）伝送を行うＭＩＭＯシステムにおける送信装置、受信装置、及びそれらのプログラムに関するものである。

日本の地上デジタル放送方式であるＩＳＤＢ−Ｔ（Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial）は、固定受信機向けにハイビジョン放送（又は複数標準画質放送）を実現している。次世代の地上デジタル放送方式では、従来のハイビジョンに変わり、３Ｄハイビジョン放送やハイビジョンの１６倍の解像度を持つスーパーハイビジョンなど、さらに情報量の多いサービスを提供することが求められている。

そこで、無線によるデータ伝送容量を拡大するための手法として、複数の送受信アンテナを用いてＭＩＭＯ伝送を行うＭＩＭＯシステムが提案されている。ＭＩＭＯシステムでは、空間分割多重（ＳＤＭ：Space Division Multiplexing）や、時空間符号（ＳＴＣ：Space Time Codes）が行われる。ＳＤＭの実現例としては、水平偏波及び垂直偏波の両偏波を同時に用いる偏波ＭＩＭＯ方式などが提案されている。

また、デジタル伝送の誤り訂正能力を向上させるための手法として、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号が提案されている。ＬＤＰＣ符号は優れた誤り訂正能力を持ち、ＤＶＢ（Digital Video Broadcasting）方式など、多くの伝送方式に採用されている（例えば、非特許文献１参照）。ＬＤＰＣ符号では、ビット単位でデータをインターリーブしてバースト誤りを散らすことで、誤り訂正能力を向上させることができる。

ＤＶＢ方式で用いられているＬＤＰＣの検査行列は、チェックノードを表す“１”の密度が均一ではなくブロック長の前方に密になっているため、ブロックの前方はエラー訂正され易い。一方、ビットインターリーブ後に行われるマッピング処理によってデータがグレー符号化される場合、シンボルごとの下位の２ビットが最も誤りやすい。よって、ＬＤＰＣブロックの前方のビットにマッピング後の下位ビットが優先的配置されるようにすることで、システム全体の誤り訂正効果を高めるビットインターリーブ方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。

図３５は、ＤＶＢ方式で採用されているビットインターリーブについて説明する図である。ビットインターリーブ部は、パリティインターリーブ部１００と、コラムツイスト部２００と、ビット並べ替え部３００と、を備える。

パリティインターリーブ部１００は、ＬＤＰＣ符号のパリティビットのみを３６０ビット周期でインターリーブ処理する。

コラムツイスト部２００は、ＬＤＰＣ符号長を列方向に書き込んだ後に、行方向に１行ずつ読み出す。例えば、ＬＤＰＣ符号長が６４８００ビット、変調方式が１０２４ＱＡＭ、符号化率が３／４の場合、列数を２０、行数を３２４０とする。

ビット並べ替え部３００は、予め定められた固定のテーブルに基づいて、１行ごとにビットを並べ替えて再配列したデータを出力する。例えば、ＬＤＰＣ符号長が６４８００ビット、変調方式が１０２４ＱＡＭ、符号化率が３／４の場合、１行ずつ読み出した２０ビットの符号を、図３６に示すテーブルに従って並べ替える。このテーブルに従うと、０番目のビットは再配列することによって８番目のビットに遷移する。ビットを再配置するテーブルは予め定められており、ＤＶＢで用いられているテーブルはＳＩＳＯ（Single Input Single Output）伝送におけるＡＷＧＮ環境下で最適化されている。

特開２０１１−１７６７８２号公報

"ETSI EN 302 769 V1.2.1"［online］、ETSI、［２０１１年１２月５日検索］、インターネット〈URL:http://www.etsi.org/deliver/etsi_en/302700_302799/302769/01.02.01_60/en_302769v010201p.pdf〉

従来のＬＤＰＣ符号に適用されるビットインターリーブは、ＳＩＳＯ伝送を想定して最適化されている。しかし、複数の送受信アンテナを用いたＭＩＭＯ伝送における、放送サービスを想定した実際の伝搬路では、反射特性の違いなどからアンテナ間に受信レベル差が発生する。このような場合に従来のビットインターリーブをＭＩＭＯ伝送にそのまま適用すると、ＢＥＲ（Bit Error Rate：ビット誤り率）特性が大きく劣化するという問題がある。

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、ＭＩＭＯ伝送において、新たなビットインターリーブ方法によってビットインターリーブ全体の周期性を低減し、ＢＥＲ特性を向上させることが可能な送信装置、受信装置、及びプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る送信装置は、複数の送信アンテナからＯＦＤＭ信号を送信する送信装置であって、送信信号を検査行列を用いたＬＤＰＣ符号化方式により符号化してＬＤＰＣ符号を生成する誤り訂正符号化部と、多値変調方式の変調多値数に応じたビット数に送信アンテナ数を乗じたビット数の前記ＬＤＰＣ符号で構成されるＬＤＰＣ符号列を生成し、該ＬＤＰＣ符号列の各ビットを異なるパターンで並べ替えるビットインターリーブ部と、前記ビットインターリーブ部により並べ替えられたＬＤＰＣ符号列を多値変調方式により変調してキャリアシンボルを生成するマッピング部と、前記マッピング部により生成されたキャリアシンボルからＯＦＤＭフレームを構成し、各送信アンテナを介してＯＦＤＭ信号を送信する出力処理部と、を備えることを特徴とする。

さらに、本発明に係る送信装置において、前記ビットインターリーブ部は、前記ＬＤＰＣ符号列を順次出力するＬＤＰＣ符号列生成部と、前記ＬＤＰＣ符号列を並べ替えるためのＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを記憶するＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブル記憶部と、前記ＬＤＰＣ符号列生成部が前記ＬＤＰＣ符号列を出力するごとにカウントアップされるカウンタを有し、該カウンタの値に応じて前記ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを変更するＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブル変更部と、前記ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブル変更部により変更されたＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルに従って前記ＬＤＰＣ符号列を並べ替えるビット並べ替え部と、を備えることを特徴とする。

さらに、本発明に係る送信装置において、前記テーブル記憶部は複数のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを記憶し、前記テーブル変更部は、前記カウンタが１又は複数アップされるごとに、前記ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを順次切り替えることを特徴とする。

さらに、本発明に係る送信装置において、前記複数のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルは、ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルが切り替えられるごとに、前記ＬＤＰＣ符号列の同一位置に配置されるＬＤＰＣ符号が異なる送信アンテナから送信されるように、前記ＬＤＰＣ符号列を並べ替えるテーブルであることを特徴とする。

さらに、本発明に係る送信装置において、前記マッピング部は、キャリアシンボルをグレー符号化して生成し、前記ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルは、前記検査行列の列重みが大きい区間に対応するＬＤＰＣ符号ほど、グレー符号化時のビット配置に基づく誤りやすさの平均値が大きくなるように、前記ＬＤＰＣ符号列を並べ替えるテーブルであることを特徴とする。

さらに、本発明に係る送信装置において、前記ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルは、変更前の配列を示すデータ列、及び変更後の配列を示すデータ列からなり、前記ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブル変更部は、前記カウンタが第１の所定数だけカウントアップされるごとに、前記変更前の配列を示すデータ列、又は前記変更後の配列を示すデータ列を第２の所定数だけローテートさせることを特徴とする。

さらに、本発明に係る送信装置において、前記第２の所定数は、変数であることを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る受信装置は、複数の受信アンテナによりＯＦＤＭ信号を受信する受信装置であって、検査行列を用いたＬＤＰＣ符号化方式により符号化されたＬＤＰＣ符号のデータストリームを分離して検出するＭＩＭＯ検出部と、前記ＭＩＭＯ検出部により検出されたＬＤＰＣ符号の尤度比を算出する尤度比算出部と、多値変調方式の変調多値数に応じたビット数に送信アンテナ数を乗じたビット数の前記尤度比で構成される尤度比列を生成し、該尤度比列の各ビットを異なるパターンで並べ替えるビットデインターリーブ部と、前記ビットデインターリーブ部により並べ替えられた尤度比列を用いて誤り訂正を行う誤り訂正符号復号部と、を備えることを特徴とする。

さらに、本発明に係る受信装置において、前記ビットデインターリーブ部は、前記尤度比列を並べ替えるための尤度比列並べ替えテーブルを記憶する尤度比列並べ替えテーブル記憶部と、前記尤度比列並べ替えテーブルを変更する尤度比列並べ替えテーブル変更部と、前記尤度比列並べ替えテーブル変更部により変更された尤度比列並べ替えテーブルに従って前記尤度比列を並べ替えるビット並べ替えデインターリーブ部と、を備え、前記尤度比列並べ替えテーブル変更部は、前記ビット並べ替えデインターリーブ部が前記尤度比列を並べ替えるごとにカウントアップされるカウンタを有し、該カウンタの値に応じて前記尤度比列並べ替えテーブルを変更することを特徴とする。

さらに、本発明に係る受信装置において、前記尤度比列並べ替えテーブル記憶部は複数の尤度比列並べ替えテーブルを記憶し、前記尤度比列並べ替えテーブル変更部は、前記カウンタが１又は複数アップされるごとに、前記尤度比列並べ替えテーブルを順次切り替えることを特徴とする。

さらに、本発明に係る受信装置において、前記複数の尤度比列並べ替えテーブルは、尤度比列並べ替えテーブルが切り替えられるごとに、前記尤度比列の同一位置に配置される尤度比が、異なる送信アンテナから送信されたＬＤＰＣ符号の尤度比となるように、前記尤度比列を並べ替えるテーブルであることを特徴とする。

さらに、本発明に係る受信装置において、前記ＯＦＤＭ信号のキャリアシンボルはグレー符号化されており、前記尤度比列並べ替えテーブルは、前記検査行列の列重みが大きい区間に対応するＬＤＰＣ符号の尤度比ほど、グレー符号化時のビット配置に基づく誤りやすさの平均値が大きくなるように、前記尤度比列を並べ替えるテーブルであることを特徴とする。

さらに、本発明に係る受信装置において、前記尤度比列並べ替えテーブルは、変更前のビット配列を示すデータ列、及び変更後のビット配列を示すデータ列からなり、前記テーブル変更部は、前記カウンタが第１の所定数だけカウントアップされるごとに、前記変更前のビット配列を示すデータ列、又は前記変更後のビット配列を示すデータ列を第２の所定数だけローテートさせることを特徴とする。

さらに、本発明に係る受信装置において、前記第２の所定数は、変数であることを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る送信プログラムは、コンピュータを、上記送信装置として機能させることを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る受信プログラムは、コンピュータを、上記受信装置として機能させることを特徴とする。

本発明によれば、ＳＤＭ−ＭＩＭＯ伝送を行うＭＩＭＯシステムにおいて、新たなビットインターリーブ方法によってビットインターリーブ全体の周期性を低減し、ＢＥＲ特性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る送信装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置におけるビットインターリーブ部の構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置におけるビットインターリーブ部の動作の概略を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置におけるビットインターリーブ部のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルの例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置におけるビットインターリーブ部のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルの第１の変更例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置におけるビットインターリーブ部のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルの第２の変更例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置におけるビットインターリーブ部において、変調方式が１０２４ＱＡＭの場合の複数のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルの例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置におけるビットインターリーブ部において、変調方式４０９６ＱＡＭに対応する複数のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルの例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置におけるビットインターリーブ部において、変調方式が２５６ＱＡＭに対応する複数のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルの例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置におけるビットインターリーブ部において、ＩＱデータごとにデータを振り分ける場合のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルの例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置におけるビットインターリーブ部において、ＩＱデータごとにデータを振り分ける場合のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルの第１の変更例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置におけるビットインターリーブ部において、ＩＱデータごとにデータを振り分ける場合のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルの第２の変更例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置におけるビットインターリーブ部において、ＩＱデータごとにデータを振り分ける場合の、変調方式１０２４ＱＡＭに対応する複数のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを示す図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置におけるビットインターリーブ部において、ＩＱデータごとにデータを振り分ける場合の、変調方式４０９６ＱＡＭに対応する複数のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを示す図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置におけるビットインターリーブ部において、ＩＱデータごとにデータを振り分ける場合の、変調方式２５６ＱＡＭに対応する複数のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを示す図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置における周波数インターリーブ部の処理の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置におけるビットインターリーブ部による効果を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る受信装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る受信装置におけるビットデインターリーブ部の構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る受信装置におけるビットインターリーブ部の尤度比列並べ替えテーブルの例を示す図である。 ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを変更しないでビットインターリーブ処理されたデータを受信側でデインターリーブ処理した場合のデータ配置を示す図である。 ＬＤＰＣの検査行列の例を示す図である。 図５（ａ）に示したパターンでビットインターリーブ処理されたデータを、本発明の一実施形態に係る受信装置におけるビット並べ替えデインターリーブ部においてデインターリーブ処理した後のデータ配置を示す図である。 図６に示したパターンでビットインターリーブ処理されたデータを、本発明の一実施形態に係る受信装置におけるビット並べ替えデインターリーブ部においてデインターリーブ処理した後のデータ配置を示す図である。 図７に示したパターンでビットインターリーブ処理されたデータを、本発明の一実施形態に係る受信装置におけるビット並べ替えデインターリーブ部においてデインターリーブ処理した後のデータ配置を示す図である。 図８に示したパターンでビットインターリーブ処理されたデータを、本発明の一実施形態に係る受信装置におけるビット並べ替えデインターリーブ部においてデインターリーブ処理した後のデータ配置を示す図である。 図９に示したパターンでビットインターリーブ処理されたデータを、本発明の一実施形態に係る受信装置におけるビット並べ替えデインターリーブ部においてデインターリーブ処理した後のデータ配置を示す図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置及び受信装置を用いてシンボルごとにデータを振り分けた場合のＢＥＲ特性のシミュレーション結果を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る送信装置及び受信装置を用いた場合のＢＥＲ特性のシミュレーション結果を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る送信装置及び受信装置を用いた場合のＢＥＲ特性のシミュレーション結果を示すグラフである。 ＩＱデータごとにデータを振り分ける場合において、ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを変更しないでビットインターリーブ処理されたデータを受信側でデインターリーブ処理したときのデータ配置を示す図である。 図１１（ａ）に示したパターンでビットインターリーブ処理されたデータを、本発明の一実施形態に係る受信装置におけるビット並べ替えデインターリーブ部においてデインターリーブ処理した後のデータ配置を示す図である。 図１２に示したパターンでビットインターリーブ処理されたデータを、本発明の一実施形態に係る受信装置におけるビット並べ替えデインターリーブ部においてデインターリーブ処理した後のデータ配置を示す図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置及び受信装置を用いてＩＱデータごとにデータを振り分けた場合のＢＥＲ特性のシミュレーション結果を示すグラフである。 ＤＶＢ方式で採用されているビットインターリーブについて説明する図である。 ＤＶＢ方式で採用されているビットインターリーブのテーブルを示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、送信アンテナ数２、受信アンテナ数２の２×２ＭＩＭＯシステムを例に説明するが、アンテナ数はこれに限られるものではない。

［送信装置］
まず、本発明に係る送信装置について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る送信装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、送信装置１は、誤り訂正符号化部１１と、ビットインターリーブ部１２と、マッピング部１３と、時間インターリーブ部１４と、周波数インターリーブ部１５と、出力処理部１６（１６−１及び１６−２）と、送信アンテナ１７（１７−１及び１７−２）と、を備える。本構成例では、インターリーブの効果を高めるために、ビットインターリーブ部１２に加えて、時間インターリーブ部１４、及び周波数インターリーブ部１５を備えているが、時間インターリーブ部１４、及び周波数インターリーブ部１５は必須ではない。

誤り訂正符号化部１１は、受信側で伝送誤りを訂正可能とするために、入力される送信信号を検査行列を用いたＬＤＰＣ符号化方式により符号化してＬＤＰＣ符号を生成し、ビットインターリーブ部１２に出力する。なお、誤り訂正符号化部１１は、ＬＤＰＣ符号化方式に他の符号化方式（例えば、ＢＣＨ符号化方式）を組み合わせて符号化してもよい。

ビットインターリーブ部１２は、誤り訂正符号化部１１により生成されたＬＤＰＣ符号を分割し、多値変調方式の変調多値数に応じたビットに送信アンテナ数を乗じたビット数のＬＤＰＣ符号で構成されるＬＤＰＣ符号列を生成し、該ＬＤＰＣ符号列の各ビットを異なるパターンで並べ替える。ここで、「多値変調方式の変調多値数に応じたビット数」とは、１シンボルあたりのビット数（例えば、１０２４ＱＡＭの場合は１０ビット）又はこれの倍数である。従来のビットインターリーブでは、ＬＤＰＣ符号列ごとに固定のパターンにより並べ替えていたが、異なるパターンで並べ替えることにより、アンテナ間のデータの周期性を低減させる。

図２は、ビットインターリーブ部１２の構成例を示すブロック図である。ビットインターリーブ部１２は、パリティインターリーブ部１２１と、コラムツイスト部（ＬＤＰＣ符号列生成部）１２２と、テーブル記憶部１２３と、ビット並べ替え部１２４と、テーブル変更部１２５と、を備える。図３は、ビットインターリーブ部１２の動作の概略を説明する図である。

パリティインターリーブ部１２１は、図３（ａ）に示すように、誤り訂正符号化部１１により生成されたＬＤＰＣ符号のパリティビットのみを３６０ビット周期でインターリーブ処理し、インターリーブ処理したデータをコラムツイスト部１２２に出力する。

コラムツイスト部１２２は、ＬＤＰＣ符号を分割し、多値変調方式の変調多値数に応じたビット数に送信アンテナ数を乗じたビット数のＬＤＰＣ符号で構成されるＬＤＰＣ符号列を生成し、順次出力する。例えば、図３（ｂ）に示すように、ＬＤＰＣ符号長を列方向に書き込んだ後に、行方向に１行ずつ読み出し、ビット並べ替え部１２４に順次出力する。列数は多値変調方式の変調多値数に応じた数に送信アンテナ数を乗じた数とし、行数はＬＤＰＣ符号長を列数で割った数とする。例えば、ＬＤＰＣ符号長が６４８００ビット、変調方式が１０２４ＱＡＭ、アンテナ数が２の場合、列数をｌｏｇ２１０２４×２＝２０とし、行数を６４８００／２０＝３２４０とする。行方向に１行ずつ読み出すことにより、ＬＤＰＣ符号は、多値変調方式の変調多値数に応じたビット数に送信アンテナ数を乗じたビット数のＬＤＰＣ符号列に分割される。また、コラムツイスト部１２２は、ＬＤＰＣ符号列を出力するごとに、ストローブ信号をテーブル変更部１２５に出力する。

テーブル記憶部１２３は、多値変調方式の変調多値数に応じたビット数に送信アンテナ数を乗じたビット数のＬＤＰＣ符号列を並べ替えるためのＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを記憶する。ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルは、変更前のビット配列と変更後のビット配列を対応付けるために、変更前のビット配列を示すデータ列、及び変更後のビット配列を示すデータ列からなる。ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルは、テーブル変更部１２５により、ＬＤＰＣ符号列を並べ替えるごとに変更される。

図４は、変調方式が１０２４ＱＡＭ、アンテナ数が２の場合のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルの初期値の例を示す図である。上段が変更前のビット配列を示すデータ列であり、下段が変更後のビット配列を示すデータ列である。変更後のビット配列の左側１０ビットは送信アンテナ１７−１により送信され、変更後のビット配列の右側１０ビットは送信アンテナ１７−２により送信される。送信アンテナ１７−１により送信されるデータはハッチングせずに表記し、送信アンテナ１７−２により送信されるデータはハッチングして表記している。また、グレー符号の例では、各シンボル中で最も誤りやすいビットは下位２ビットであり、この誤りやすい２ビットを太字で表記している。ビット配列を示す他の図面についても同様に、ハッチング及び太字の表記をしている。

テーブル変更部１２５は、コラムツイスト部１２２から入力されるストローブ信号を検知するごとにカウントアップされるカウンタを有し、該カウンタの値に応じてテーブル記憶部１２３に記憶されたＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを異なるパターンのＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルに変更する。これにより、常に同じパターンでＬＤＰＣ符号列の並び替えが行われることを防止する。

ビット並べ替え部１２４は、図３（ｃ）に示すように、テーブル変更部１２５により変更されたＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルに従って、コラムツイスト部１２２により生成されたＬＤＰＣ符号列を並べ替える。

図５は、ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルの第１の変更例を説明する図である。第１のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルの変更例では、テーブル変更部１２５は、カウンタが所定数だけカウントアップされるごとに、変更前のビット配列を示すデータ列、又は前記変更後のビット配列を示すデータ列を所定数（定数）だけローテート（循環的にシフト）させる。カウンタのカウント値は、コラムツイスト部１２２から読み出される行数と等しい。図５（ａ）は、図４に示したＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルについて、カウンタが１だけカウントアップされるごとに、変更後のビット配列を示すデータ列を１だけローテートさせた例を示す図ある。図５（ｂ）は、図４に示したＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルについて、カウンタが２だけカウントアップされるごとに、変更後のビット配列を示すデータ列を１だけローテートさせた例を示す図ある。

図６は、ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルの第２の変更例を説明する図である。第２の変更例では、テーブル変更部１２５は、カウンタが所定数だけカウントアップされるごとに、変更前のビット配列を示すデータ列、又は変更後のビット配列を示すデータ列を所定数（変数）だけローテートさせる。図６に示す例では、図４に示したＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルについて、カウンタが１だけカウントアップされるごとに、変更後のビット配列を示すデータ列を（カウント値ｎ ｍｏｄ ４）＋１だけローテートさせる。

テーブル記憶部１２３は、受信アンテナ数に対応する複数のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを記憶するようにしてもよい。本実施形態では２×２ＭＩＭＯ伝送であるため、テーブルは２種類となる。図７は、変調方式が１０２４ＱＡＭの場合の、テーブル記憶部１２３に記憶される２種類のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルの例を示す図である。図７（ａ）は第１のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを示しており、図７（ｂ）は第２のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを示している。２種類のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを用いる場合、テーブル変更部１２５は、カウンタが１又は複数アップされるごとに交互に第１のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルと第２のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルとを切り替える（変更する）。ビット並べ替え部１２４は、交互に第１のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブル又は第２のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルに従って、コラムツイスト部１２２により生成されたＬＤＰＣ符号列を並べ替える。

同様に、図８は、変調方式が４０９６ＱＡＭの場合の、テーブル記憶部１２３に記憶される２種類のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルの例を示す図である。図９は、変調方式が２５６ＱＡＭの場合の、テーブル記憶部１２３に記憶される２種類のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルの例を示す図である。なお、図７から図９には、グレー符号化時におけるビット配置に基づく誤りやすさ（以下、単に「誤りやすさ」と記す）を表記しているが、これについては後述する。

図４から図９を参照した説明では、送信装置１は１キャリアシンボルごとに送信アンテナ１７−１，１７−２にデータを振り分けることを想定している。しかし、送信装置１がキャリアシンボルのＱ軸上のデータ又はＩ軸上のデータの一方を送信アンテナ１７−１から送信し、他方を送信アンテナ１７−２から送信することも考えられる。グレー符号ではＩ軸データは奇数ビットであり、Ｑ軸データは偶数ビットである。この場合、インターリーブ処理後のデータと送信アンテナの対応付けがキャリアシンボルごとに送信アンテナ１７−１，１７−２にデータを振り分ける場合と相違する。

図１０から図１５は、Ｉ軸データ、Ｑ軸データごとに送信アンテナ１７−１，１７−２にデータを振り分ける場合について、図４から図９に対応する図である。なお、図１０から図１５に示すテーブルの値は、１キャリアシンボルごとにデータを振り分ける場合と異なる値としてもよいのは勿論である。

マッピング部１３は、ビットインターリーブ部１２により並べ替えられたデータを、ｍビット／シンボルとしてＩＱ平面へのマッピングを行い、多値変調方式に応じてキャリア変調を施したキャリアシンボルを生成し、時間インターリーブ部１４に出力する。

時間インターリーブ部１４は、マッピング部１３により生成されたキャリアシンボルの順序を、時間方向に並べ替え、周波数インターリーブ部１５に出力する。

周波数インターリーブ部１５は、時間インターリーブ部１４により時間方向にインターリーブ処理されたキャリアシンボルの順序を、周波数方向及びアンテナ間で並べ替え、インターリーブ処理されたデータを送信アンテナ１７ごとに生成し、出力処理部１６に出力する。

図１６は、周波数インターリーブ部１５の処理の一例を示す図であり、図１６（ａ）はインターリーブ前のシンボル配置を表し、図１６（ｂ）はインターリーブ後のシンボル配置を表す。周波数インターリーブ部１５は、図１６に示す例では、時間インターリーブ部１４から入力されるキャリアシンボルをＩデータ及びＱデータに分解し、該データを最小単位として、２ ＯＦＤＭキャリアシンボルごとに、セグメント間で周波数方向にインターリーブ処理する。ここでは、２ ＯＦＤＭシンボル内のセグメント数を２ｎ（ＩＳＤＢ−Ｔ方式では、ｎ＝１３）、１セグメントあたりのキャリアシンボル数を３８４としている。インターリーブ後は、セグメントごとにＩデータ又はＱデータのみが集まり、新たなキャリアシンボルを構成する。

図１７は、ビットインターリーブ部１２による効果を説明する図である。ここでは、図７に示すように２種類のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを用いてビットインターリーブ処理されたデータを、図１６に示す順序で周波数方向にインターリーブ処理する例について考える。周波数インターリーブ後のセグメントＮｏ．０〜１２を水平偏波、セグメントＮｏ．１３〜２５を垂直偏波で伝送する場合、インターリーブ前の０〜５番目のキャリアシンボルはＩデータ及びＱデータともに水平偏波で伝送され、６番目のキャリアシンボルはＩデータが水平偏波で伝送されてＱデータが垂直偏波で伝送され、７〜１２番目のキャリアシンボルはＩデータ及びＱデータともに垂直偏波で伝送されることとなる。図１７では、水平偏波で伝送されるデータを左斜め下方向の斜線で示し、垂直偏波で伝送されるデータを右斜め下方向の斜線で示している。また、図１７の右側には、テーブル変更部１２５がカウンタが１アップ又は２アップされるごとに第１のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルＡと第２のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルＢとを切り替える場合に適用されるテーブルの種別を示している。

従来、アンテナ間（偏波間）で誤りの偏りがあった場合にはＢＥＲ特性が劣化するが、本発明では図１７に示すように、ビットインターリーブ部１２によってデータが散らばり周期性が排除されるため、アンテナ間で誤りの偏りがあった場合でも、ＢＥＲ特性の劣化を防止することができる。なお、ｎ（ｎ≧３）アップごとに第１のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルＡと第２のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルＢとを切り替えるようにした場合や、図５、図６に示すようにＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを変更することによっても、同様の効果を得ることができる。

出力処理部１６は、周波数インターリーブ部１５により生成されたインターリーブ処理されたデータに対して、送信アンテナ１７ごとに、ＯＦＤＭフレームを構成し、各送信アンテナ１７を介してＯＦＤＭ信号を送信する。図１に示すように、出力処理部１６は、ＯＦＤＭフレーム構成部１６１（１６１−１及び１６１−２）と、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）部１６２（１６２−１及び１６２−２）と、ＧＩ（Guard interval）付加部１６３（１６３−１及び１６３−２）と、を備える。

ＯＦＤＭフレーム構成部１６１は、周波数インターリーブ部１５により生成された信号にパイロット信号（ＳＰ信号）、制御情報を示すＴＭＣＣ信号、及び付加情報を示すＡＣ信号を挿入し、全キャリアを１ ＯＦＤＭシンボルとして、所定数のＯＦＤＭシンボルのブロックでＯＦＤＭフレームを構成し、ＩＦＦＴ部１６２に出力する。

ＩＦＦＴ部１６２は、ＯＦＤＭフレーム構成部１６１により生成されたＯＦＤＭシンボルに対して、ＩＦＦＴ処理を施して時間領域の有効シンボル信号を生成し、ＧＩ付加部１６３に出力する。

ＧＩ付加部１６３は、ＩＦＦＴ部１６２により生成された有効シンボル信号の先頭に、有効シンボル信号の後半部分をコピーしたガードインターバルを挿入し、直交変調処理及びＤ／Ａ変換を施したアナログ信号を、送信アンテナ１７を介して外部に送信する。

送信アンテナ１７は、例えば偏波間の直交性を利用した偏波ＭＩＭＯの場合には、水平偏波用アンテナ及び垂直偏波用アンテナ、又は右旋円偏波用アンテナ及び左旋円偏波用アンテナである。

なお、上述した送信装置１として機能させるためにコンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、送信装置１の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを、当該コンピュータの記憶部に格納しておき、当該コンピュータのＣＰＵによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。

［受信装置］
次に、本発明に係る受信装置について説明する。受信装置は、上述した送信装置１から送信されるＯＦＤＭ信号を、複数の受信アンテナを介して受信する。図１８は、本発明の一実施形態に係る受信装置の構成例を示すブロック図である。図１８に示すように、受信装置２は、受信アンテナ２１（２１−１及び２１−２）と、入力処理部２２（２２−１及び２２−２）と、伝送路応答算出部２３と、ＭＩＭＯ検出部２４と、第１周波数デインターリーブ部２５と、雑音分散算出部２６と、第２周波数デインターリーブ部２７と、尤度比算出部２８と、時間デインターリーブ部２９と、ビットデインターリーブ部３０と、誤り訂正符号復号部３１と、を備える。なお、対応する送信装置１が時間インターリーブ部１４、及び周波数インターリーブ部１５を備えてない場合には、受信装置２は第１周波数デインターリーブ部２５、第２周波数デインターリーブ部２７、及び時間デインターリーブ部２９を備える必要はない。

入力処理部２２は、送信装置１の送信アンテナ１７から送信される信号を、受信アンテナ２１を介して受信する。図１８に示すように、入力処理部２２は、ＧＩ除去部２２１（２２１−１及び２２１−２）と、ＦＦＴ部２２２（２２２−１及び２２２−２）と、パイロット信号抽出部２２３（２２３−１及び２２３−２）と、を備える。

ＧＩ除去部２２１は、受信したＯＦＤＭ信号を直交復調処理してベースバンド信号を生成し、Ａ／Ｄ変換によりデジタル信号を生成する。そして、ＧＩ除去部２２１は、ガードインターバルを除去して有効シンボル信号を抽出し、ＦＦＴ部２２２に出力する。

ＦＦＴ部２２２は、ＧＩ除去部２２１により抽出された有効シンボル信号に対して、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）処理を施して複素ベースバンド信号を生成し、パイロット信号抽出部２２３及びＭＩＭＯ検出部２４に出力する。

パイロット信号抽出部２２３は、ＦＦＴ部２２２により生成された複素ベースバンド信号からパイロット信号（ＳＰ信号）を抽出し、伝送路応答算出部２３に出力する。

伝送路応答算出部２３は、パイロット信号抽出部２２３により抽出されたパイロット信号を用いて伝送路応答を算出し、ＭＩＭＯ検出部２４に出力する。

ＭＩＭＯ検出部２４は、ＦＦＴ部２２２により生成されたベースバンド信号を、伝送路応答算出部２３により算出された伝送路応答を用いて、ＺＦ（Zero Forcing）、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Squared Error）、ＢＬＡＳＴ（Bell Laboratories Layered Space-Time）、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）などの既知の手法により、複数の送信アンテナ１７から送信され複数の受信アンテナ２１により受信したデータストリームを分離して検出し、第１周波数デインターリーブ部２５及び雑音分散算出部２６に出力する。

第１周波数デインターリーブ部２５は、ＭＩＭＯ検出部２４から入力される各系統信号に対し、周波数方向にデインターリーブ処理（送信装置１の周波数インターリーブ部１５により並べ替えられたデータを元の順序に戻す処理）を行い、デインターリーブ処理されたデータを尤度比算出部２８に出力する。

受信装置２は、ＬＤＰＣ復号に必要な尤度比を算出するために、雑音分散を算出する必要がある。第１周波数デインターリーブ部２５によりデインターリーブ処理されたデータキャリアから帯域全体の雑音分散を算出してもよいが、より精度の高い雑音分散を算出するには、後述するように、データキャリアでないキャリアシンボル（例えば、ＡＣ／ＴＭＣＣ）を用いて帯域全体の雑音分散を推定し、各キャリアに対して雑音分散の重み付けを行う必要がある。したがって、図１８に示す受信装置２では、雑音分散算出部２６を、第１周波数デインターリーブ部２５と尤度比算出部２８との間ではなく、第１周波数デインターリーブ部２５の前に配置している。

雑音分散算出部２６は、まず、ＭＩＭＯ検出部２４から入力される各系統信号から平均雑音分散を求める。雑音分散σ^２は、キャリアシンボルが本来あるべきＩＱ座標上のシンボル点と実際に観測したキャリアシンボルのシンボル点Ｐとのずれを意味し、変調誤差比を求めて逆数を取ることで得られる。これは、帯域内平均電力を１とする正規化係数を乗じているためである。ただし、データキャリアの変調誤差比（ＭＥＲ：Modulation Error Ratio）は、キャリアシンボルの雑音が大きい場合に本来あるべきシンボル点を誤って定めてしまう可能性がある。その点、ＢＰＳＫ変調されたキャリアシンボル（例えばＡＣ／ＴＭＣＣ）は最も誤る可能性が低く、高精度で雑音分散の推定が期待できる。

伝送路にマルチパスが存在する場合は、各ＯＦＤＭキャリアで電力が異なるため雑音分散にばらつきが生じる。雑音分散σ^２は、各キャリアシンボルを構成するビット単位の尤度比を求めるために必要であり、キャリアごとの雑音分散をなるべく正確に算出することがＬＤＰＣ復号の性能を決める。そこで、雑音分散算出部２６は、伝送路応答から求まる重み付け行列を利用し、帯域全体の平均雑音分散に対して各キャリアで重み付けを行って雑音分散を定める。各キャリアにおける重み付け行列は、伝送路応答行列Ｈとして（Ｈ^ＨＨ）^−１と表せる。重み付け行列の算出等の詳細は、例えば、大鐘・小川、「わかりやすいＭＩＭＯシステム技術」、オーム社、ｐ.101を参照されたい。各キャリアの重み付け成分は、この対角成分で表せる。これを全キャリアで正規化し、帯域全体の平均雑音分散に乗算することで重み付けを行う。

第２周波数デインターリーブ部２７は、雑音分散算出部２６により算出された各系統信号に対応する雑音分散に対し、デインターリーブ処理（送信装置１の周波数インターリーブ部１５により並べ替えられたデータを元の順序に戻す処理）を行い、デインターリーブ処理された雑音分散を尤度比算出部２８に出力する。

尤度比算出部２８は、第１周波数デインターリーブ部２５によりデインターリーブ処理されたデータと、該データに対応する第２周波数デインターリーブ部２７から入力される雑音分散σ^２とを用いて、受信信号の尤度比を算出し、時間デインターリーブ部２９に出力する。尤度比はＬＤＰＣ符号の各ビットについて算出されるものであり、受信信号の確率的な信頼度情報を表す。なお、尤度比としては、一般的にＬＬＲ（Log Likelihood Ratio:対数尤度比）が用いられる。

時間デインターリーブ部２９は、尤度比算出部２８により算出された尤度比に対し、時間デインターリーブ処理（送信装置１の時間インターリーブ部１４により並べ替えられたデータを元の順序に戻す処理）し、デインターリーブ処理した尤度比をビットデインターリーブ部３０に出力する。

ビットデインターリーブ部３０は、時間デインターリーブ部２９によりデインターリーブ処理された尤度比に対し、ビットデインターリーブ処理を行う。このビットデインターリーブ処理は、送信装置１のビットインターリーブ部１２により並べ替えられたデータを元の順序に戻す処理であり、多値変調方式の変調多値数に応じたビット数に送信アンテナ数を乗じたビット数の尤度比で構成される尤度比列を生成し、該尤度比列の各ビットを異なるパターンで並べ替える。図１９は、ビットデインターリーブ部３０の構成例を示すブロック図である。図１９に示すように、ビットデインターリーブ部３０は、ビット並べ替えデインターリーブ部３０１と、テーブル記憶部３０２と、テーブル変更部３０３と、コラムツイストデインターリーブ部３０４と、パリティデインターリーブ部３０５と、を備える。

テーブル記憶部３０２は、時間デインターリーブ部２９から入力される尤度比を並べ替えるための尤度比列並べ替えテーブルを記憶する。この尤度比列並べ替えテーブルは、送信装置１のテーブル記憶部１２３が記憶しているＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルの変更前のビット配列を示すデータ列、及び変更後のビット配列を示すデータ列を入れ替えたテーブルである。例えば、送信装置１のテーブル記憶部１２３が図４に示したＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを有している場合には、尤度比列並べ替えテーブルは、図２０に示すテーブルとなる。

テーブル変更部３０３は、ビット並べ替えデインターリーブ部３０１から入力されるストローブ信号を検知するごとにカウントアップされるカウンタを有し、該カウンタの値に応じて尤度比列並べ替えテーブルを異なるパターンのテーブルに変更する。変更の仕方は、送信装置１のテーブル変更部１２５と同様である。

つまり、テーブル変更部３０３は、カウンタが第１の所定数だけカウントアップされるごとに、変更前のビット配列を示すデータ列、又は変更後のビット配列を示すデータ列を第２の所定数だけローテートさせる。第２の所定数は、変数であってもよい。また、テーブル記憶部３０２は複数の尤度比列並べ替えテーブルを記憶することもでき、この場合には、テーブル変更部３０３は、カウンタが１又は複数アップされるごとに尤度比列並べ替えテーブルを順次切り替える。

ビット並べ替えデインターリーブ部３０１は、時間デインターリーブ部２９から入力される尤度比から、多値変調方式の変調多値数に応じたビット数に送信アンテナ数を乗じたビット数の尤度比で構成される尤度比列を生成し、テーブル変更部３０３により変更された尤度比列並べ替えテーブルに従って尤度比列の各ビットを並べ替える。そして、並べ替えた尤度比列をコラムツイストデインターリーブ部３０４に出力する。ビット並べ替えデインターリーブ部３０１は、尤度比列の並べ替えが終了すると、終了した旨を示すストローブ信号をテーブル変更部３０３に出力する。

コラムツイストデインターリーブ部３０４は、送信装置１のコラムツイスト部１２２により並べ替えられた尤度比をデインターリーブ処理して元の順序に戻し、デインターリーブ処理したデータをパリティデインターリーブ部３０５に出力する。具体的には、ＬＤＰＣ符号長を行方向に書き込んだ後に、列方向に１行ずつ読み出し、パリティデインターリーブ部３０５に出力する。列数及び行数は、送信装置１のコラムツイスト部１２２による処理と同じである。

パリティデインターリーブ部３０５は、送信装置１のパリティインターリーブ部１２１より並べ替えられたパリティビットデータに対応する尤度比をデインターリーブ処理して元の順序に戻し、デインターリーブ処理した尤度比を誤り訂正符号復号部３１に出力する。

誤り訂正符号復号部３１は、ビットデインターリーブ部３０によりデインターリーブ処理された尤度比を用いて、既知の手法（例えば、sum-product復号法）により、ＬＤＰＣ復号を行う。

なお、上述した受信装置２として機能させるためにコンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、受信装置２の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを、当該コンピュータの記憶部に格納しておき、当該コンピュータのＣＰＵによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。

［ビットデインターリーブ後のデータ配置］
次に、ビットデインターリーブ部３０によるデインターリーブ処理後のデータ配置について説明する。

図２１は、２×２のＭＩＭＯ伝送において、図４に示したＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルのみを用いて（ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを変更しないで）ビットインターリーブ処理したデータを、受信側で図２０に示した尤度比列並べ替えテーブルのみを用いて（尤度比列並べ替えテーブルを変更しないで）ビット並べ替えデインターリーブ処理した場合のデータ配置を示す図である。図２１に示す数値は、ビットインターリーブ処理前のビット配列とビットデインターリーブ処理後のビット配列が同じ事を意味している。つまり、図４は、送信側のビットインターリーブ処理前のビット配列がビットインターリーブ処理によりどの位置に配置されて送信されるかを示しており、図２０は、受信したデータのビット配列がビットデインターリーブ処理によりどの位置に配置されるかを示しており、ビットインターリーブ処理及びビットデインターリーブ処理を経て、ビット配列は元の順番に戻る。

図２２は、ＬＤＰＣ符号長が６４８００ビットで、符号化率が３／４の時のＬＤＰＣの検査行列の例を示す図である。図中の印は検査行列の値が１となる要素（成分）を示している。列重みは、検査行列の１列当たりにおける１の要素の数である。図２２に示すＬＤＰＣの検査行列では、先頭から５４００ビットは列重みが１２であり、次の４３２００ビットは列重みが３であり、最後の１６２００ビットは列重みが２である。ＬＤＰＣの検査行列は、列重みが大きい程、誤り訂正されやすいという性質を持つ。そのため、先頭から５４００ビットは誤り訂正がされ易い。なお、この性質は、T. Richardson, ”Design of Capacity-Approaching Irregular Low-Density Parity-Check Codes”, IEEE Trans.Inform.Theory, vol.47, no.2, pp.619-637, Feb.2001や、福田, ”MC-CDMAにおけるLDPC符号化HARQのスループット特性”, IEICE Tech.Report, RCS2005-77などに記載されている。

図２１によれば、送信装置１は、ＬＤＰＣ符号の誤り訂正されやすい５４００ビットを、シンボル下位２ビットに配置して送信していることが分かる。受信装置２で受信したデータをコラムツイストデインターリーブ部３０４により読み取る際には、送信アンテナ１７−１から送信されたデータを１列連続して読み出した後に、送信アンテナ１７−２から送信されたデータを連続して１列読み出すこととなる。そのため、送信アンテナ１７−２のＢＥＲ特性が悪い場合には、１列のうちの３３％のビット（列重みが１２でないビット）は誤り訂正されにくくなる。このように、ＳＩＳＯ伝送では生じなかった問題がＭＩＭＯ伝送では生じることとなる。

図２３は、送信装置１のビットインターリーブ部１２により図５（ａ）に示したＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを用いてビットインターリーブ処理したデータを、受信装置２のビット並べ替えデインターリーブ部３０１によりデインターリーブ処理した後のデータ配置を示す図である。この配置は２０行周期の繰り返しとなる。図２１と比較して、左２列全てに誤りやすいデータを配置することはできないが、送信アンテナ１７−１，１７−２から送信されたデータが散らばるため、結果的にＢＥＲ特性を改善することができる。

図２４は、送信装置１のビットインターリーブ部１２により図６に示したＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを用いてビットインターリーブ処理したデータを、受信装置２のビット並べ替えデインターリーブ部３０１によりデインターリーブ処理した後のデータ配置を示す図である。この配置は８行周期の繰り返しとなる。図２３と比較して、左２列に誤りやすいデータがより多く配置されるとともに、送信アンテナ１７−１，１７−２から送信されたデータがより均等に近い形で散らばるため、ＢＥＲ特性をさらに改善することができる。

図２５は、送信装置１のビットインターリーブ部１２により図７に示した２種類のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを用いてビットインターリーブ処理したデータを、受信装置２のビット並べ替えデインターリーブ部３０１によりデインターリーブ処理した後のデータ配置を示す図である。この配置は２行周期の繰り返しとなる。図２４と比較して、左２列全てに誤りやすいデータが配置されるとともに、送信アンテナ１７−１，１７−２から送信されたデータが完全に均等に散らばるため、ＢＥＲ特性をさらに改善することができる。

このように、テーブル記憶部１２３が複数のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを記憶する場合には、ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルは、ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルが切り替えられるごとに、ＬＤＰＣ符号列の同一位置に配置されるＬＤＰＣ符号が異なる送信アンテナ１７から送信されるように並べ替えるテーブルであるのが好適である。

同様に、テーブル記憶部３０２が複数の尤度比列並べ替えテーブルを記憶する場合には、尤度比列並べ替えテーブルは、尤度比列並べ替えテーブルが切り替えられるごとに、尤度比列の同一位置に配置される尤度比が、異なる送信アンテナ１７から送信されたＬＤＰＣ符号の尤度比となるように並べ替えるテーブルであるのが好適である。

さらに、図７に示したＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルは、ＢＥＲ特性が改善されるように工夫をしている。グレー符号の例では、最も誤りにくいビットは各シンボルの上位２ビットであり、この誤りやすさを１とすると、最も誤りやすい下位２ビットの誤りやすさは、１０２４ＱＡＭの場合１６となる。つまり、下位２ビットのビットエラー率は、上位２ビットのビットエラー率のおよそ１６倍となる。図７には、各ビットの誤りやすさの目安を表記している。シンボルのビットごとにこのような誤りやすさの違いがある。そのため、シンボルの各ビットの誤りやすさの違いを考慮して、ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルは、検査行列の列重みが大きい区間に対応するＬＤＰＣ符号ほど、誤りやすさの平均値が大きくなるように、ＬＤＰＣ符号列を並べ替えるテーブルであるのが好適である。

同様に、尤度比列並べ替えテーブルは、検査行列の列重みが大きい区間に対応するＬＤＰＣ符号の尤度比ほど、誤りやすさの平均値が大きくなるように、尤度比列を並べ替えるテーブルであるのが好適である。

ビットデインターリーブ部３０では、ビット並べ替えデインターリーブ部３０１によりデータを並べ替えた後に、コラムツイストデインターリーブ部３０４により、行方向に書き込んだ後に列方向に１行ずつ読み出される。コラムツイストデインターリーブ部３０４により読み出される列数で換算すると、変調方式が１０２４ＱＡＭの場合、１列は６４８００／２０＝３２４０［ビット］である。よって、列重みが１２の区間（区間Ａ）は５４００／３２４０≒１．６７行、つまり１列目と２列目の前から６７％までのビットが該当する。同様に、列重みが３の区間（区間Ｂ）は１３．３３列、列重みが２の区間（区間Ｃ）は５列となる。分かりやすくするために区間Ａを２列、区間Ｂを１３列、区間Ｃを５列とすると、区間Ａの誤りやすさの平均値は１６、区間Ｂの誤りやすさの平均値は５．７、区間Ｃの誤りやすさの平均値は３．６となる。なるべく区間の誤りやすさの平均値が列重みの比率に近い値となるようなＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを用いることで、ビットごとの誤りやすさの偏りを減らすことができ、ＢＥＲ特性をさらに改善することができる。

図２６は、送信装置１のビットインターリーブ部１２により図８に示した２種類のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを用いてビットインターリーブ処理したデータを、受信装置２のビット並べ替えデインターリーブ部３０１によりデインターリーブ処理した後のデータ配置を示す図である。コラムツイストデインターリーブ部３０４により読み出される列数で換算すると、変調方式が４０９６ＱＡＭの場合、１列は６４８００／２４＝２７００［ビット］であり、区間Ａは２行、区間Ｂは１６行、区間Ｃは６行となる。また、区間Ａの誤りやすさの平均値は３２、区間Ｂの誤りやすさの平均値は９．４、区間Ｃの誤りやすさの平均値は６．２となる。

図２７は、送信装置１のビットインターリーブ部１２により図９に示した２種類のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを用いてビットインターリーブ処理したデータを、受信装置２のビット並べ替えデインターリーブ部３０１によりデインターリーブ処理した後のデータ配置を示す図である。コラムツイストデインターリーブ部３０４により読み出される列数で換算すると、変調方式が２５６ＱＡＭの場合、１列は６４８００／１６＝４０５０［ビット］であり、区間Ａは１．３行、区間Ｂは１０．７行、区間Ｃは６行となる。分かりやすくするために区間Ａを１列、区間Ｂを１１列、区間Ｃを４列とすると、区間Ａの誤りやすさの平均値は８、区間Ｂの誤りやすさの平均値は３．９、区間Ｃの誤りやすさの平均値は２．３となる。

図２８は、２×２のＭＩＭＯ伝送でシンボルごとにデータを振り分ける場合において、従来手法によりインターリーブ・デインターリーブ処理したときのＢＥＲ特性と、本発明によりインターリーブ・デインターリーブ処理したときのＢＥＲ特性の比較結果を示すグラフである。図２６（ａ）はＭＩＭＯ伝送路において伝搬特性の違いに起因し、受信アンテナ２１−１で受信される信号の電力が受信アンテナ２１−２で受信される信号の電力よりも６ｄＢ大きい場合のシミュレーション結果であり、図２６（ｂ）は受信アンテナ２１−２で受信される信号の電力が受信アンテナ２１−１で受信される信号の電力よりも６ｄＢ大きい場合のシミュレーション結果である。

図２８において、菱形印でプロットされた線は、図５（ａ）に示したＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを用いてビットインターリーブ処理したデータを、対応する尤度比列並べ替えテーブルを用いてデインターリーブ処理した場合のＢＥＲ特性を示している。丸印でプロットされた線は、図６に示したＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを用いてビットインターリーブ処理したデータを、対応する尤度比列並べ替えテーブルを用いてデインターリーブ処理した場合のＢＥＲ特性を示している。四角印でプロットされた線は、図７に示したＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを用いてビットインターリーブ処理したデータを、対応する尤度比列並べ替えテーブルを用いてデインターリーブ処理した場合のＢＥＲ特性を示している。シミュレーション条件は、ＬＤＰＣ符号長を６４８００ビット、符号化率を３／４、ガードインターバル比を１／８、sum-product復号法による復号回数を２０回、変調方式を１０２４ＱＡＭのＯＦＤＭとし、その他のＦＦＴサイズなどはＩＳＤＢ−Ｔのモード３に準拠している。

図２９は、従来手法によりインターリーブ・デインターリーブ処理したときのＢＥＲ特性と、本発明によりインターリーブ・デインターリーブ処理したとき（図８に示したＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを用いてビットインターリーブ処理したデータを、対応する尤度比列並べ替えテーブルを用いてデインターリーブ処理したとき）のＢＥＲ特性の比較結果を示すグラフである。図２９中には、受信アンテナ２１−１で受信される信号の電力が受信アンテナ２１−２で受信される信号の電力よりも６ｄＢ大きい場合、及び受信アンテナ２１−２で受信される信号の電力が受信アンテナ２１−１で受信される信号の電力よりも６ｄＢ大きい場合についてそれぞれ比較している。シミュレーション条件は、ＬＤＰＣ符号長を６４８００ビット、符号化率を３／４、ガードインターバル比を１／８、sum-product復号法による復号回数を２０回、変調方式を４０９６ＱＡＭのＯＦＤＭとし、その他のＦＦＴサイズなどはＩＳＤＢ−Ｔのモード３に準拠している。

図３０は、従来手法によりインターリーブ・デインターリーブ処理したときのＢＥＲ特性と、本発明によりインターリーブ・デインターリーブ処理したとき（図９に示したＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを用いてビットインターリーブ処理したデータを、対応する尤度比列並べ替えテーブルを用いてデインターリーブ処理したとき）のＢＥＲ特性の比較結果を示すグラフである。図２８中には、受信アンテナ２１−１で受信される信号の電力が受信アンテナ２１−２で受信される信号の電力よりも６ｄＢ大きい場合、及び受信アンテナ２１−２で受信される信号の電力が受信アンテナ２１−１で受信される信号の電力よりも６ｄＢ大きい場合についてそれぞれ比較している。シミュレーション条件は、ＬＤＰＣ符号長を６４８００ビット、符号化率を３／４、ガードインターバル比を１／８、sum-product復号法による復号回数を２０回、変調方式を２５６ＱＡＭのＯＦＤＭとし、その他のＦＦＴサイズなどはＩＳＤＢ−Ｔのモード３に準拠している。図２６から図２８に示すシミュレーション結果から、本発明によればＢＥＲ＝１．００×１０^−７となるＣ／Ｎを所要Ｃ／Ｎとしたときに、ＢＥＲ特性が向上していることが分かる。

図３１は、２×２のＭＩＭＯ伝送でＩＱデータごとにデータを振り分ける場合において、図８に示したＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルのみを用いて（ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを変更しないで）ビットインターリーブ処理したデータを、受信側で対応する尤度比列並べ替えテーブルのみを用いて（尤度比列並べ替えテーブルを変更しないで）デインターリーブ処理したときのデータ配置を示す図である。図２１に示したデータ配置と同様に、誤りやすいビットの０，１が左側に配置されるものの、送信アンテナ１７−２のＢＥＲ特性が悪い場合には、１列のうちの３３％のビットは誤り訂正されにくくなる。

図３２は、送信装置１のビットインターリーブ部１２により図１１（ａ）に示したＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを用いてビットインターリーブ処理し、Ｉ軸データ、Ｑ軸データごとに送信アンテナ１７に振り分けたデータを、受信装置２のビット並べ替えデインターリーブ部３０１によりデインターリーブ処理した後のデータ配置を示す図である。この配置は１０行周期の繰り返しとなる。図３１と比較して、左２列を全て誤りやすいデータとすることはできないが、送信アンテナ１７−１，１７−２から送信されたデータが散らばるため、ＢＥＲ特性を改善することができる。

図３３は、送信装置１のビットインターリーブ部１２により図１２に示したＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを用いてビットインターリーブ処理し、Ｉ軸データ、Ｑ軸データごとに送信アンテナ１７に振り分けたデータを、受信装置２のビット並べ替えデインターリーブ部３０１によりデインターリーブ処理した後のデータ配置を示す図である。この配置は４行周期の繰り返しとなる。図３２と比較して、左２列に誤りやすいデータがより多く配置されるとともに、送信アンテナ１７−１，１７−２から送信されたデータがより均等に散らばるため、ＢＥＲ特性をさらに改善することができる。

送信装置１のビットインターリーブ部１２により、図１３から図１５に示したＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを用いてビットインターリーブ処理し、Ｉ軸データ、Ｑ軸データごとに送信アンテナ１７に振り分けたデータを、受信装置２のビット並べ替えデインターリーブ部３０１によりデインターリーブ処理した後のデータ配置は、それぞれ図２５から図２７に示した配置と同じである。図２５から図２７に示した配置は、図３３と比較して、左２列に誤りやすいデータがより多く配置されるとともに、送信アンテナ１７−１，１７−２から送信されたデータがより均等に散らばるため、ＢＥＲ特性をさらに改善することができる。

図３４は、２×２のＭＩＭＯ伝送でＩＱデータごとにデータを振り分ける場合において、従来手法によりインターリーブ・デインターリーブ処理したときのＢＥＲ特性と、本発明によりインターリーブ・デインターリーブ処理したときのＢＥＲ特性の比較結果を示すグラフである。図３４（ａ）は受信アンテナ２１−１で受信される信号の電力が受信アンテナ２１−２で受信される信号の電力よりも６ｄＢ大きい場合のシミュレーション結果であり、図３４（ｂ）は受信アンテナ２１−２で受信される信号の電力が受信アンテナ２１−１で受信される信号の電力よりも６ｄＢ大きい場合のシミュレーション結果である。

図３４において、菱形印でプロットされた線は、図１１に示したＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを用いてビットインターリーブ処理したデータを、対応する尤度比列並べ替えテーブルを用いてデインターリーブ処理した場合のＢＥＲ特性を示している。丸印でプロットされた線は、図１２に示したＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを用いてビットインターリーブ処理したデータを、対応する尤度比列並べ替えテーブルを用いてデインターリーブ処理した場合のＢＥＲ特性を示している。四角印でプロットされた線は、図１３に示したＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを用いてビットインターリーブ処理したデータを、対応する尤度比列並べ替えテーブルを用いてデインターリーブ処理した場合のＢＥＲ特性を示している。シミュレーション条件は、ＬＤＰＣ符号長を６４８００、符号化率を３／４、ガードインターバル比を１／８、sum-product復号法による復号回数を２０回、変調方式を１０２４ＱＡＭのＯＦＤＭとし、その他のＦＦＴサイズなどはＩＳＤＢ−Ｔのモード３に準拠している。図３４に示すシミュレーション結果から、本発明によればＢＥＲ＝１．００×１０^−７となるＣ／Ｎを所要Ｃ／Ｎとしたときに、ＢＥＲ特性が向上していることが分かる。

このように、送信装置１は、ビットインターリーブ部１２により、誤り訂正符号化部１１にて生成されたＬＤＰＣ符号を分割し、多値変調方式の変調多値数に応じたビット数に送信アンテナ数を乗じたビット数のＬＤＰＣ符号で構成されるＬＤＰＣ符号列を生成し、該ＬＤＰＣ符号列の各ビットを異なるパターンで並べ替える。受信装置２は、送信装置１から送信されるＯＦＤＭ信号を受信し、ビットデインターリーブ部３０により、ＭＩＭＯ検出されたＬＤＰＣ符号の尤度比列の各ビットを異なるパターンで並べ替える。送信装置１は、ビットインターリーブ部１２による並べ替えのパターンを可変とすることで、ＬＤＰＣ符合を復号する際に、誤り訂正されやすい位置に誤りやすいデータを配置するとともに、誤り訂正されやすい位置に複数の送信アンテナ１７から送信されたデータがより均等に配置させることができる。受信装置２は、ビットデインターリーブ部３０によりデインターリーブ処理を行った後にＬＤＰＣ復号することで、ＢＥＲ特性を向上させることができる。

上述の実施形態は、代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

このように、本発明は、ＭＩＭＯ伝送を行うＭＩＭＯシステムに有用である。

１ 送信装置
２ 受信装置
１１ 誤り訂正符号化部
１２ ビットインターリーブ部
１３ マッピング部
１４ 時間インターリーブ部
１５ 周波数インターリーブ部
１６ 出力処理部
１７ 送信アンテナ
２１ 受信アンテナ
２２ 入力処理部
２３ 伝送路応答算出部
２４ ＭＩＭＯ検出部
２５ 第１周波数デインターリーブ部
２６ 雑音分散算出部
２７ 第２周波数デインターリーブ部
２８ 尤度比算出部
２９ 時間デインターリーブ部
３０ ビットデインターリーブ部
３１ 誤り訂正符号復号部
１２１ パリティインターリーブ部
１２２ コラムツイスト部
１２３ テーブル記憶部
１２４ ビット並べ替え部
１２５ テーブル変更部
１６１ ＯＦＤＭフレーム構成部
１６２ ＩＦＦＴ部
１６３ ＧＩ付加部
２２１ ＧＩ除去部
２２２ ＦＦＴ部
２２３ パイロット信号抽出部
３０１ ビット並べ替えデインターリーブ部
３０２ テーブル記憶部
３０３ テーブル変更部
３０４ コラムツイストデインターリーブ部
３０５ パリティデインターリーブ部

Claims (16)

1. 複数の送信アンテナからＯＦＤＭ信号を送信する送信装置であって、
   送信信号を検査行列を用いたＬＤＰＣ符号化方式により符号化してＬＤＰＣ符号を生成する誤り訂正符号化部と、
   多値変調方式の変調多値数に応じたビット数に送信アンテナ数を乗じたビット数の前記ＬＤＰＣ符号で構成されるＬＤＰＣ符号列を生成し、該ＬＤＰＣ符号列の各ビットを異なるパターンで並べ替えるビットインターリーブ部と、
   前記ビットインターリーブ部により並べ替えられたＬＤＰＣ符号列を多値変調方式により変調してキャリアシンボルを生成するマッピング部と、
   前記マッピング部により生成されたキャリアシンボルからＯＦＤＭフレームを構成し、各送信アンテナを介してＯＦＤＭ信号を送信する出力処理部と、
   を備えることを特徴とする送信装置。
2. 前記ビットインターリーブ部は、
   前記ＬＤＰＣ符号列を順次出力するＬＤＰＣ符号列生成部と、
   前記ＬＤＰＣ符号列を並べ替えるためのＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを記憶するＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブル記憶部と、
   前記ＬＤＰＣ符号列生成部が前記ＬＤＰＣ符号列を出力するごとにカウントアップされるカウンタを有し、該カウンタの値に応じて前記ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを変更するＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブル変更部と、
   前記ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブル変更部により変更されたＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルに従って前記ＬＤＰＣ符号列を並べ替えるビット並べ替え部と、
   を備えることを特徴とする、請求項１に記載の送信装置。
3. 前記テーブル記憶部は複数のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを記憶し、
   前記テーブル変更部は、前記カウンタが１又は複数アップされるごとに、前記ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルを順次切り替えることを特徴とする、請求項２に記載の送信装置。
4. 前記複数のＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルは、ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルが切り替えられるごとに、前記ＬＤＰＣ符号列の同一位置に配置されるＬＤＰＣ符号が異なる送信アンテナから送信されるように、前記ＬＤＰＣ符号列を並べ替えるテーブルであることを特徴とする、請求項３に記載の送信装置。
5. 前記マッピング部は、キャリアシンボルをグレー符号化して生成し、
   前記ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルは、前記検査行列の列重みが大きい区間に対応するＬＤＰＣ符号ほど、グレー符号化時のビット配置に基づく誤りやすさの平均値が大きくなるように、前記ＬＤＰＣ符号列を並べ替えるテーブルであることを特徴とする、請求項３又は４に記載の送信装置。
6. 前記ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブルは、変更前の配列を示すデータ列、及び変更後の配列を示すデータ列からなり、
   前記ＬＤＰＣ符号列並べ替えテーブル変更部は、前記カウンタが第１の所定数だけカウントアップされるごとに、前記変更前の配列を示すデータ列、又は前記変更後の配列を示すデータ列を第２の所定数だけローテートさせることを特徴とする、請求項２に記載の送信装置。
7. 前記第２の所定数は、変数であることを特徴とする、請求項６に記載の送信装置。
8. 複数の受信アンテナによりＯＦＤＭ信号を受信する受信装置であって、
   検査行列を用いたＬＤＰＣ符号化方式により符号化されたＬＤＰＣ符号のデータストリームを分離して検出するＭＩＭＯ検出部と、
   前記ＭＩＭＯ検出部により検出されたＬＤＰＣ符号の尤度比を算出する尤度比算出部と、
   多値変調方式の変調多値数に応じたビット数に送信アンテナ数を乗じたビット数の前記尤度比で構成される尤度比列を生成し、該尤度比列の各ビットを異なるパターンで並べ替えるビットデインターリーブ部と、
   前記ビットデインターリーブ部により並べ替えられた尤度比列を用いて誤り訂正を行う誤り訂正符号復号部と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
9. 前記ビットデインターリーブ部は、
   前記尤度比列を並べ替えるための尤度比列並べ替えテーブルを記憶する尤度比列並べ替えテーブル記憶部と、
   前記尤度比列並べ替えテーブルを変更する尤度比列並べ替えテーブル変更部と、
   前記尤度比列並べ替えテーブル変更部により変更された尤度比列並べ替えテーブルに従って前記尤度比列を並べ替えるビット並べ替えデインターリーブ部と、を備え、
   前記尤度比列並べ替えテーブル変更部は、前記ビット並べ替えデインターリーブ部が前記尤度比列を並べ替えるごとにカウントアップされるカウンタを有し、該カウンタの値に応じて前記尤度比列並べ替えテーブルを変更することを特徴とする、請求項８に記載の受信装置。
10. 前記尤度比列並べ替えテーブル記憶部は複数の尤度比列並べ替えテーブルを記憶し、
    前記尤度比列並べ替えテーブル変更部は、前記カウンタが１又は複数アップされるごとに、前記尤度比列並べ替えテーブルを順次切り替えることを特徴とする、請求項９に記載の受信装置。
11. 前記複数の尤度比列並べ替えテーブルは、尤度比列並べ替えテーブルが切り替えられるごとに、前記尤度比列の同一位置に配置される尤度比が、異なる送信アンテナから送信されたＬＤＰＣ符号の尤度比となるように、前記尤度比列を並べ替えるテーブルであることを特徴とする、請求項１０に記載の受信装置。
12. 前記ＯＦＤＭ信号のキャリアシンボルはグレー符号化されており、
    前記尤度比列並べ替えテーブルは、前記検査行列の列重みが大きい区間に対応するＬＤＰＣ符号の尤度比ほど、グレー符号化時のビット配置に基づく誤りやすさの平均値が大きくなるように、前記尤度比列を並べ替えるテーブルであることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の受信装置。
13. 前記尤度比列並べ替えテーブルは、変更前のビット配列を示すデータ列、及び変更後のビット配列を示すデータ列からなり、
    前記テーブル変更部は、前記カウンタが第１の所定数だけカウントアップされるごとに、前記変更前のビット配列を示すデータ列、又は前記変更後のビット配列を示すデータ列を第２の所定数だけローテートさせることを特徴とする、請求項９に記載の受信装置。
14. 前記第２の所定数は、変数であることを特徴とする、請求項１３に記載の受信装置。
15. コンピュータを、請求項１から７のいずれか一項に記載の送信装置として機能させるための送信プログラム。
16. コンピュータを、請求項８から１４のいずれか一項に記載の受信装置として機能させるための受信プログラム。

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