JP2015089103A - 送信装置、受信装置及び伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】空間結合ＬＤＰＣ符号及び変調方式に対応した並び替え処理を行うことにより、全体のビット誤り率の特性を向上させる。
【解決手段】送信装置１のビットインターリーブ部１１は、前段の誤り訂正符号化部１０にて誤り訂正符号化されたデータに対し、所定の規則に従ってビットインターリーブを行う。所定の規則は、列重みが大きく誤り訂正能力の高いビットに対し、後段のキャリア変調部１２によるキャリア変調において誤り易いビットを割り当てると共に、列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットに対し、キャリア変調において誤り難いビットを割り当てるように定義した規則である。受信装置２のビットデインターリーブ部２８は、ビットインターリーブとは逆の処理を行い、ＬＤＰＣ符号復号部２９は、ＬＤＰＣ符号の誤り訂正符号復号を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、送信装置、受信装置及び伝送システムに関し、特に、空間結合ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check：低密度パリティチェック）符号の性能を最大限に引き出すためのビットインターリーブ手法に関する。

日本の地上デジタル放送方式であるＩＳＤＢ−Ｔ（Integrated Services Digital Broadcasting−Terrestrial）は、固定受信向けにハイビジョン（登録商標）放送（また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代わり、３Ｄハイビジョンまたはハイビジョンの１６倍の解像度を持つスーパーハイビジョン等により、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。そのため、データ容量の拡大及び誤り訂正技術により、所要Ｃ／Ｎを低減することが課題となっている。

近年、ＬＤＰＣ符号が、シャノン限界に迫る高性能の誤り訂正符号として多くの伝送システムに採用されている。また、ＬＤＰＣ符号の性能を凌駕する符号として、空間結合ＬＤＰＣ符号が注目されている。

ＬＤＰＣ符号の検査行列は、正則行列と非正則行列の２種類が存在し、一般に、正則行列よりも非正則行列の方が優れたウォーターフォール特性を持つ。非正則行列の検査行列においては、列重みが大きいビットほど、誤り訂正能力が高いビットであることが知られている（非特許文献１を参照）。

図１１は、非正則ＬＤＰＣ符号の検査行列及びＬＤＧＭ部を説明する図である。この検査行列及びＬＤＧＭ部は、データの符号を生成するためのデータ系列用領域と、パリティを生成するためのパリティ系列用領域とからなる。データ系列用領域は、１列あたり１２個の「１」の重みを有する列重みが大きい領域と、１列あたり３個の「１」の重みを有する列重みが小さい領域とにより構成される。パリティ系列用領域は、ＬＤＧＭ（Low Density Generator Matrix）部であり、１列あたり２個の「１」の重みを有する列重みが小さい領域である。

このようなＬＤＰＣ符号の検査行列及びＬＤＧＭ部を用いて生成される符号化データでは、列重みが大きい領域に対応するビットは誤り訂正能力が高く、列重みが小さい領域に対応するビットは誤り訂正能力が低い。一方、空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列は、ＬＤＰＣ符号の検査行列を繰り返し繋げる空間結合により生成される行列である（非特許文献２を参照）。

図１２は、非正則ＬＤＰＣ符号の検査行列に基づいて生成した空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列及びＬＤＧＭ部を説明する図である。この検査行列及びＬＤＧＭ部も図１１に示した検査行列及びＬＤＧＭ部と同様に、データ系列用領域とパリティ系列用領域とからなる。データ系列用領域は、列重みの大きい領域と列重みの小さい領域とが横方向に繰り返して構成され、パリティ系列用領域は、列重みが小さい領域により構成される。

このような空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列及びＬＤＧＭ部を用いて生成される符号化データにおいて、データ系列用領域に対応する符号化データでは、列重みの大きい領域に対応する誤り訂正能力の高いビット群と、列重みの小さい領域に対応する誤り訂正能力の低いビット群とのばらつきが周期的に発生する。また、パリティ系列用領域に対応する符号化データでは、列重みの小さい領域に対応する誤り訂正能力の低いビット群となる。

福田他、「MC-CDMAにおけるLDPC符号化HARQのスループット特性」、信学技報、RCS2005-77(2005-8) A.Pusane, "Deriving good LDPC convolutional codes from LDPC block codes", IEEE Trans. Information Theory, vol.57, No.2 (2011)

前述のとおり、非正則なＬＤＰＣ符号及び空間結合ＬＤＰＣ符号の符号化処理においては、符号化データのビット位置に応じて誤り訂正能力が異なってしまう。一方で、ＱＡＭ変調方式にグレー符号を適用した場合は、ビット毎の誤り率が均一でない。このため、ＬＤＰＣ符号及び空間結合ＬＤＰＣ符号の性能を最大限に引き出すためには、キャリア変調におけるビット毎の誤り率を考慮して、ビット単位の並び替え（ビットインターリーブ）を行う必要がある。例えば、ＬＤＰＣ符号の性能を最大限に引き出すためのビットインターリーブの手法がＤＶＢ−Ｔ２（Digital Video Broadcasting-Terrestrial２）等で考案されている。

しかしながら、空間結合ＬＤＰＣ符号の誤り訂正符号化を行い、ＱＡＭ変調方式にグレー符号を適用した場合には、最上位ビットは最も誤り難くなり、最下位ビットは最も誤り易くなり、全体のビット誤り率の特性が最適化されないという問題があった。

そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、空間結合ＬＤＰＣ符号及び変調方式に対応した並び替え処理を行うことにより、全体のビット誤り率の特性を向上させる送信装置、受信装置及び伝送システムを提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１の送信装置は、伝送対象のデータに誤り訂正符号化を施し、所定の変調方式にてキャリア変調を行い、伝送信号を送信する送信装置において、前記伝送対象のデータに対し、空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列を用いて誤り訂正符号化を行う誤り訂正符号化部と、前記誤り訂正符号化部により誤り訂正符号化されたデータを入力し、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列における列重みの大きい領域に対応する誤り訂正能力の高いビットに対し、前記キャリア変調における所定数の変調ビットのうち誤り易いビットを割り当てると共に、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列における列重みの小さい領域に対応する誤り訂正能力の低いビットに対し、前記キャリア変調における所定数の変調ビットのうち誤り難いビットを割り当てる規則に従って、前記入力したデータに対してビットインターリーブを行う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ビットインターリーブされたデータに対し、所定の変調方式にてキャリア変調を行うキャリア変調部と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項２の送信装置は、請求項１に記載の送信装置において、前記ビットインターリーブの規則に代わる新たな規則を、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列における列重みの大きい領域に対応する誤り訂正能力の高いビットに対し、前記キャリア変調における所定数の変調ビットのうち誤り易いビットを割り当てる規則とする、ことを特徴とする。

また、請求項３の送信装置は、請求項１に記載の送信装置において、前記ビットインターリーブの規則に代わる新たな規則を、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列における列重みの小さい領域に対応する誤り訂正能力の低いビットに対し、前記キャリア変調における所定数の変調ビットのうち誤り難いビットを割り当てる規則とする、ことを特徴とする。

また、請求項４の送信装置は、請求項１に記載の送信装置において、前記ビットインターリーブ部が、前記誤り訂正符号化部により誤り訂正符号化されたデータのうち、前記列重みの大きい領域に対応する誤り訂正能力の高いビット群と、前記列重みの小さい領域に対応する誤り訂正能力の低いビット群とが周期的に現れた１周期分または複数周期分のデータを切り出し、前記切り出したデータを単位として前記所定の変調方式における変調ビット数の整数倍毎に、前記規則に従ってビットインターリーブを行う、ことを特徴とする。

また、請求項５の送信装置は、請求項１に記載の送信装置において、前記ビットインターリーブ部が、前記誤り訂正符号化部により誤り訂正符号化されたデータのうち、前記列重みの大きい領域に対応する誤り訂正能力の高いビット群と、前記列重みの小さい領域に対応する誤り訂正能力の低いビット群とが周期的に現れた１周期分または複数周期分のデータを切り出すと共に、前記１周期分または複数周期分のデータと同じ周期数のパリティデータを切り出し、前記切り出した１周期分のデータ及びパリティデータを単位として、または前記切り出した複数周期分のデータ及びパリティデータを単位として、前記所定の変調方式における変調ビット数の整数倍毎に、前記規則に従ってビットインターリーブを行う、ことを特徴とする。

また、請求項６の送信装置は、請求項１から５までのいずれか一項に記載の送信装置において、前記ビットインターリーブ部が、複数の前記規則に従ってビットインターリーブを行い、少なくとも、第１の規則により、前記入力したデータの所定ビットに対し第１のビットを割り当て、第２の規則により、前記所定ビットに対し前記第１とは異なる第２のビットを割り当てるようにした、ことを特徴とする。

さらに、請求項７の受信装置は、空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列を用いて誤り訂正符号化され所定の変調方式にてキャリア変調が行われた伝送信号を、送信装置から受信し、前記受信した伝送信号を復調して誤り訂正符号復号を行い、元のデータに復元する受信装置において、前記復調した信号のＬＬＲ（対数尤度比）をビット毎に算出するＬＬＲ算出部と、前記ＬＬＲ算出部により算出されたビット毎のＬＬＲを入力し、前記キャリア変調における所定数の変調ビットのうち誤り易いビットに対し、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の誤り訂正符号復号における誤り訂正能力の高いビットを割り当てると共に、前記キャリア変調における所定数の変調ビットのうち誤り難いビットに対し、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の誤り訂正符号復号における誤り訂正能力の低いビットを割り当てる規則に従って、前記入力したビット毎のＬＬＲに対してビットデインターリーブを行う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ビットデインターリーブされたＬＬＲを入力して復号し、前記復号したデータに対し、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の誤り訂正符号復号を行うＬＤＰＣ符号復号部と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項８の受信装置は、請求項７に記載の受信装置において、前記ビットデインターリーブ部が、前記ＬＬＲ算出部により算出されたビット毎のＬＬＲのうち、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列における列重みの大きい領域に対応する誤り訂正能力の高いビット群と、列重みの小さい領域に対応する誤り訂正能力の低いビット群とが周期的に現れた１周期分または複数周期分のデータと同じ数のＬＬＲを切り出し、前記切り出したＬＬＲを単位として前記所定の変調方式における変調ビット数の整数倍毎に、前記規則に従ってビットデインターリーブを行う、ことを特徴とする。

また、請求項９の受信装置は、請求項７に記載の受信装置において、前記ビットデインターリーブ部が、前記ＬＬＲ算出部により算出されたビット毎のＬＬＲのうち、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の誤り訂正符号化が行われることで生成される、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列における列重みの大きい領域に対応する誤り訂正能力の高いビット群と、列重みの小さい領域に対応する誤り訂正能力の低いビット群とが周期的に現れた１周期分または複数周期分のデータと同じ数のＬＬＲを切り出すと共に、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の誤り訂正符号化が行われることで生成されるパリティデータのＬＬＲであって、前記１周期分または複数周期分のデータと同じ周期数のＬＬＲを切り出し、前記切り出した１周期分のデータのＬＬＲ及びパリティデータのＬＬＲを単位として、または前記切り出した複数周期分のデータのＬＬＲ及びパリティデータのＬＬＲを単位として、前記所定の変調方式における変調ビット数の整数倍毎に、前記規則に従ってビットデインターリーブを行う、ことを特徴とする。

また、請求項１０の受信装置は、請求項７から９までのいずれか一項に記載の受信装置において、前記ビットデインターリーブ部が、複数の前記規則に従ってビットデインターリーブを行い、少なくとも、第１の規則により、第１のビットに対し所定ビットを割り当て、第２の規則により、前記第１のビットとは異なる第２のビットに対し前記所定ビットを割り当てるようにした、ことを特徴とする。

さらに、請求項１１の伝送システムは、請求項１に記載の送信装置と、請求項７に記載の受信装置とを備えて構成されることを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、空間結合ＬＤＰＣ符号に対応して、キャリア変調方式におけるビット毎の誤り率のばらつきを考慮した並び替え処理を行うことにより、全体のビット誤り率の特性を向上させることができる。

本発明の実施形態によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信装置の構成を示すブロック図である。 ビットインターリーブ部の処理を示すフローチャートである。 ビットインターリーブ長単位の切り出し処理（ステップＳ２０２）を説明する図である。 縦方向の書き込み処理（ステップＳ２０３）を説明する図である。 横方向の読み出し処理（ステップＳ２０４）を説明する図である。 並び替え処理（ステップＳ２０５）を説明する図である。 本発明の実施形態によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置の構成を示すブロック図である。 誤り訂正符号復号部の構成を示すブロック図である。 ビットデインターリーブ部の処理を示すフローチャートである。 計算機シミュレーションの実験結果により得られたビット誤り率の特性を示す図である。 非正則ＬＤＰＣ符号の検査行列及びＬＤＧＭ部を説明する図である。 非正則ＬＤＰＣ符号の検査行列に基づいて生成した空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列及びＬＤＧＭ部を説明する図である。 他の実施形態におけるビットインターリーブ長単位の切り出し処理（ステップＳ２０２）を説明する図である。 他の実施形態における縦方向の書き込み処理（ステップＳ２０３）を説明する図である。 他の実施形態における横方向の読み出し処理（ステップＳ２０４）を説明する図である。 他の実施形態における並び替え処理（ステップＳ２０５）を説明する図である。 他の実施形態における計算機シミュレーションの実験結果により得られたビット誤り率の特性を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。以下、本発明の実施形態として、複数の送信アンテナからＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）信号を無線伝送するＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）−ＯＦＤＭ送信装置、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信装置から無線伝送されたＯＦＤＭ信号を受信するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置、及びＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送システムを例に挙げて説明する。また、伝送対象のデータを映像音声データとして説明する。

尚、本発明は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭに限定するものではなく、例えばＳＩＳＯ（Single Input Single Output）にも適用があり、ＯＦＤＭ以外の方式にも適用がある。また、本発明は、伝送対象のデータを映像音声データに限定するものではなく、他のデータにも適用がある。また、本発明は、伝送信号を無線伝送するシステムに限定するものではなく、インターネット等のネットワークを介して有線伝送するシステムにも適用がある。

〔ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信装置〕
まず、本発明の実施形態によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信装置について説明する。図１は、そのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信装置の構成を示すブロック図である。このＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信装置１（以下、送信装置１という。）は、図示しない２本の送受信アンテナを用いた空間多重ＭＩＭＯ伝送方式を実現するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおける送信側の装置である。

図１において、送信装置１は、誤り訂正符号化部１０、ビットインターリーブ部１１、キャリア変調部１２、シンボル分割部１３、ＯＦＤＭフレーム化部１４−１，１４−２及びＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）部１５−１，１５−２を備えている。ＧＩ（Guard Interval：ガードインターバル）を付加する構成部等の本発明とは直接関係しない箇所は省略してある。

誤り訂正符号化部１０は、映像音声データを入力し、空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列を用いて、空間結合ＬＤＰＣ符号の誤り訂正符号化を行う。ビットインターリーブ部１１は、誤り訂正符号化部１０により符号化されたデータを入力し、入力した符号化データに対し、所定の規則にてビットインターリーブを行う。

ここで、誤り訂正符号化部１０は、図１２に示した空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列及びＬＤＧＭ部を用いて符号化したデータ（ビット群）として、入力した映像音声データ及び生成したパリティデータをビットインターリーブ部１１に出力する。ビットインターリーブ部１１が誤り訂正符号化部１０から入力するデータは、映像音声データ（誤り訂正符号化部１０が入力した映像音声データと同じデータ）とパリティデータとから構成される。後者のパリティデータは、空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列及びＬＤＧＭ部に基づいて生成される。また、これらのデータには、誤り訂正能力の高いビットと、誤り訂正能力の低いビットとがある。一方で、後述するキャリア変調部１２において、キャリア変調方式としてＱＡＭ変調方式にグレー符号を適用した場合には、所定数の変調ビットのうち誤り難いビットと誤り易いビットとが生成される。そこで、ビットインターリーブ部１１は、空間結合ＬＤＰＣ符号の符号化における誤り訂正能力の高いビット及び低いビットと、キャリア変調方式における誤り難いビット及び誤り易いビットとを考慮して、ビット単位の並び替えを行う。

具体的には、ビットインターリーブ部１１は、誤り訂正符号化部１０の出力データのうち誤り訂正能力の高いビットに対し、キャリア変調部１２における所定数の変調ビットのうち誤り易いビットを割り当てると共に、誤り訂正符号化部１０の出力データのうち誤り訂正能力の低いビットに対し、キャリア変調部１２における所定数の変調ビットのうち誤り難いビットを割り当てるように定義された規則に従って、ビットインターリーブを行う。そして、後述するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置が、当該送信装置１のビットインターリーブとは逆のビットデインターリーブを行い、空間結合ＬＤＰＣ符号の誤り訂正符号復号を行う。これにより、誤り易いビットに割り当てられたビットデータに対し、誤り訂正能力の高い処理が集中的に行われる。

キャリア変調部１２は、ビットインターリーブ部１１からビットインターリーブ後のデータを入力し、ＱＡＭ変調方式にグレー符号を適用した方式によりキャリア変調を行い、入力したデータをＩＱ軸のコンスタレーション配置上にマッピングする。シンボル分割部１３は、キャリア変調部１２によりキャリア変調されたデータを、シンボル毎に２系統の信号に分割する。例えば、１シンボル毎のデータを２系統の信号に規則的に振り分ける。

ＯＦＤＭフレーム化部１４−１は、シンボル分割部１３により分割された一方の信号を入力し、予め設定された周波数の位置に配置すると共にＳＰ等のパイロット信号を所定位置に配置したＯＦＤＭフレームを構成し、ＯＦＤＭ信号としてＩＦＦＴ部１５−１に出力する。ＩＦＦＴ部１５−１は、ＯＦＤＭフレーム化部１４−１からＯＦＤＭ信号を入力し、ＩＦＦＴを施し、周波数軸データから時間軸データに変換する。ＯＦＤＭフレーム化部１４−２及びＩＦＦＴ部１５−２は、シンボル分割部１３により分割された他方の信号に対して、ＯＦＤＭフレーム化部１４−１及びＩＦＦＴ部１５−１と同様の処理を行う。そして、直交変調等の処理が施された２系統のＯＦＤＭ信号は、伝送信号として対応する２本の送信アンテナからそれぞれ送信される。

〔ビットインターリーブ部の処理〕
次に、図１に示したビットインターリーブ部１１の処理について詳細に説明する。前述のとおり、ビットインターリーブ部１１は、誤り訂正符号化部１０の出力データのうち誤り訂正能力の高いビットに対し、キャリア変調において誤り易いビットを割り当てると共に、誤り訂正能力の低いビットに対し、キャリア変調において誤り難いビットを割り当てるように定義された規則に従って、ビットインターリーブを行う。

図２は、ビットインターリーブ部１１の処理を示すフローチャートである。まず、ビットインターリーブ部１１は、誤り訂正符号化部１０から符号化されたデータ（ビット列）を入力し（ステップＳ２０１）、所定のビットインターリーブ長単位にデータを切り出す（ステップＳ２０２）。

図３は、図２に示したビットインターリーブ長単位の切り出し処理（ステップＳ２０２）を説明する図である。ビットインターリーブ部１１は、誤り訂正符号化部１０の出力データのうち映像音声データに対し、所定のビットインターリーブ長単位に切り出しを行う。前述のとおり、この映像音声データには、列重みの大きい領域に対応する誤り訂正能力の高いビット群と、列重みの小さい領域に対応する誤り訂正能力の低いビット群とが一定の周期で現れる。この１周期分のデータ長を所定のビットインターリーブ長とする。この所定のビットインターリーブ長は、空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列に応じて予め設定される。つまり、図３に示すように、ビットインターリーブ長単位のデータには、その先頭領域に、列重みが大きく誤り訂正能力の高いビット群が存在し、その後ろの領域に、列重みが小さく誤り訂正能力の低いビット群が存在する。

図２に戻って、ビットインターリーブ部１１は、ステップＳ２０２にて切り出したビットインターリーブ長単位のデータ（ビット列）を、所定の縦横サイズのメモリに対し、縦方向に順番に書き込む（ステップＳ２０３）。メモリのサイズは、ビットインターリーブ長単位のデータの全てを書き込み可能な容量とする。所定の横サイズ（列の数）は、キャリア変調部１２においてキャリア変調を行う際の変調ビット数の整数倍とする。キャリア変調方式が１０２４ＱＡＭの場合には、例えば所定の横サイズを２０ビット（変調ビット数１０を２倍したサイズ）とする。また、所定の縦サイズ（行の数）は、切り出したデータの全てがメモリに書き込まれるサイズとする。

図４は、図２に示した縦方向の書き込み処理（ステップＳ２０３）を説明する図である。ビットインターリーブ部１１は、切り出したデータを、メモリの左端の列の上から下へ向けて縦方向に順番に書き込み、左端の書き込みが完了すると、次の列の上から下へ向けて縦方向に順番に書き込み、右端の列へ向けて順番に書き込む。図４の例は、切り出したデータのうち列重みが大きく誤り訂正能力の高いビットが、メモリの左端の列に書き込まれ、列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットが、左端の列の次の列から右端の列まで書き込まれている。

尚、メモリの縦横サイズによっては、メモリの左端の列に、列重みが大きく誤り訂正能力の高いビットの全てと、列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットの一部とが書き込まれる場合もある。また、メモリの左端の列だけでなくその右隣の列等に、列重みが大きく誤り訂正能力の高いビットが書き込まれる場合もある。

図２に戻って、ビットインターリーブ部１１は、メモリからデータを、横方向に順番に読み出す（ステップＳ２０４）。これにより、所定の横サイズである変調ビット数の整数倍のビット長毎に、先頭のビット位置に列重みが大きく誤り訂正能力の高いビットが配置され、残りのビット位置に列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットが配置されたビット列が構成される。

図５は、図２に示した横方向の読み出し処理（ステップＳ２０４）を説明する図である。ステップＳ２０３による縦方向の書き込み処理にてメモリに書き込まれたデータは、図５の上段に示すように配置されている。この配置は図４に示したものと同じであり、列重みが大きく誤り訂正能力の高いビットがメモリの左端の列に書き込まれ、列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットが左端の列の次の列から右端の列まで書き込まれている。ビットインターリーブ部１１は、メモリの最上行の左から右へ向けて横方向に順番に読み出し、最上行の読み出しが完了すると、次の行の左から右へ向けて横方向に順番に読み出し、最下行へ向けて順番に読み出す。これにより、図５の下段に示すように、変調ビット数の整数倍の単位で、左から右へ向けて、列重みが大きく誤り訂正能力の高いビット（１ビット長のビットデータ）と、列重みが小さく誤り訂正能力の低いビット（変調ビット数の整数倍−１ビット長のビットデータ）とからなるビット群が構成される。

図２に戻って、ビットインターリーブ部１１は、メモリから読み出した変調ビット数の整数倍単位のビット群に対し、予め設定されたテーブルに格納された並び替え規則に従って、列重みの大きいビットを誤り易いビット位置（変調ビット長における下位ビット位置）へ移行させ、列重みの小さいビットを誤り難いビット位置（変調ビット長における上位ビット位置）へ移行させることで、ビット単位の並び替えであるビットインターリーブを行う（ステップＳ２０５）。ここで、テーブルには、所定の変調ビット数の整数倍のビット長において、列重みの大きいビット位置、列重みの小さいビット位置、所定のキャリア変調方式における誤り易いビット位置及び誤り難いビット位置、並びに、列重みの大きいビット位置のビットデータを誤り易いビット位置へ移行させ、列重みの小さいビット位置のビットデータを誤り難いビット位置へ移行させるための並び替え規則が定義されている。

そして、ビットインターリーブ部１１は、ステップＳ２０５によるビットインターリーブ後のデータ（並び替えた映像音声データ及び並び替えていないパリティデータ）をキャリア変調部１２に出力する（ステップＳ２０６）。

図６は、図２に示した並び替え処理（ステップＳ２０５）を説明する図である。ステップＳ２０４による横方向の読み出し処理にてメモリから読み出されたデータは、図６の上段に示すように配置されている。列重みが大きく誤り訂正能力の高いビットが左端のビット位置に配置されており、列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットがそれ以外のビット位置に配置されている。ビットインターリーブ部１１は、予め設定されたテーブルに格納された並び替え規則に従って、左端に配置された列重みが大きく誤り訂正能力の高いビットを、予め設定された誤り易いビット位置へ移行し、それ以外の列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットを、予め設定された他の位置へ移行するように、並び替えを行う。

これにより、キャリア変調部１２は、変調ビット数の整数倍単位のビット群毎に、列重みの大きいビットが誤り易いビット位置へ移行し、列重みの小さいビットが誤り難いビット位置へ移行したデータを入力することができ、所定のキャリア変調方式にてキャリア変調を行う。つまり、ビットインターリーブ部１１によるビットインターリーブの単位が変調ビット数の整数倍であることから、ＩＱ座標へのマッピング処理、及び受信側におけるＩＱ座標からビットへのデマッピング処理は、この単位で完結することになる。

以上のように、本発明の実施形態による送信装置１によれば、ビットインターリーブ部１１は、誤り訂正符号化部１０の出力データのうち、誤り訂正能力の高いビット群と誤り訂正能力の低いビット群とが一定の周期で現れる映像音声データに対し、所定の規則（列重みが大きく誤り訂正能力の高いビットに対し、キャリア変調において誤り易いビットを割り当てると共に、列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットに対し、キャリア変調において誤り難いビットを割り当てるように定義した規則）に従って、ビットインターリーブを行うようにした。

これにより、キャリア変調されたＯＦＤＭ信号が後述するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置へ送信されると、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置が、送信装置１のビットインターリーブとは逆のビットデインターリーブを行い、空間結合ＬＤＰＣ符号の誤り訂正符号復号を行うことで、誤り易いビットに割り当てられたビットデータに対し誤り訂正能力の高い処理が行われ、誤り難いビットに割り当てられたビットデータに対し誤り訂正能力の低い処理が行われる。したがって、全体のビット誤り率の特性を向上させることができる。

非正則ＬＤＰＣブロック符号の検査行列を元とする空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列を用いて誤り訂正符号化されたデータは、図１２に示したように、検査行列のデータ系列用領域に対応して誤り訂正能力の高いビットと低いビットとが周期的に現れる。本発明の実施形態による送信装置１によれば、この特性を利用し、空間結合ＬＤＰＣ符号に対応して、キャリア変調方式におけるビット毎の誤り率のばらつきを考慮したビットインターリーブを行うことにより、全体のビット誤り率の特性を向上させることができる。

〔ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置〕
次に、本発明の実施形態によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置について説明する。図７は、そのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置の構成を示すブロック図である。このＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置２（以下、受信装置２という。）は、図示しない２本の送受信アンテナを用いた空間多重ＭＩＭＯ伝送方式を実現するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおける受信側の装置である。

図７において、受信装置２は、有効シンボル期間抽出部２０−１，２０−２、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）部２１−１，２１−２、ＳＰ（Scattered Pilot：スキャタードパイロット）抽出部２２−１，２２−２、伝送路応答算出部２３、ＭＩＭＯ等化／偏波分離部２４、シンボル合成部２５及び誤り訂正符号復号部２６を備えている。

有効シンボル期間抽出部２０−１は、図示しない受信アンテナを介して受信したＯＦＤＭ信号を入力し、１ＯＦＤＭシンボル分期間において、ＧＩ期間の信号の相関値を算出して相関値のピーク位置を検出し、有効シンボル期間を抽出する。ＦＦＴ部２１−１は、有効シンボル期間抽出部２０−１から有効シンボル期間のＯＦＤＭ信号を入力し、ＦＦＴを施し、時間軸波形の信号を周波数軸波形の信号に変換する。ＳＰ抽出部２２−１は、ＦＦＴ部２１−１から周波数軸波形の信号を入力し、所定のキャリアシンボル位置に配置されたＳＰを抽出する。有効シンボル期間抽出部２０−２、ＦＦＴ部２１−２及びＳＰ抽出部２２−２は、図示しない他の受信アンテナを介して受信したＯＦＤＭ信号に対し、有効シンボル期間抽出部２０−１、ＦＦＴ部２１−１及びＳＰ抽出部２２−１と同様の処理を行う。

伝送路応答算出部２３は、ＳＰ抽出部２２−１，２２−２からＳＰを入力し、入力したＳＰ及び予め設定されたＳＰ（送信用のＳＰ）を用いて、伝送路応答を算出する。ＭＩＭＯ等化／偏波分離部２４は、伝送路応答算出部２３から伝送路応答を入力し、入力した伝送路応答を用いて、ＦＦＴ部２１−１，２１−２にてＦＦＴしたデータ信号に対し、ＭＩＭＯ等化処理及び偏波分離処理を行う。シンボル合成部２５は、ＭＩＭＯ等化／偏波分離部２４からＭＩＭＯ等化処理及び偏波分離処理が行われた信号を入力し、シンボル合成する。誤り訂正符号復号部２６は、シンボル合成部２５から合成されたデータを入力し、誤り訂正符号の復号処理等を行い、元の映像音声データを復元して出力する。

図８は、図７に示した誤り訂正符号復号部２６の構成を示すブロック図である。この誤り訂正符号復号部２６は、ＬＬＲ（Log Likelihood Ratio：対数尤度比）算出部２７、ビットデインターリーブ部２８及びＬＤＰＣ符号復号部２９を備えている。

ＬＬＲ算出部２７は、図１に示したキャリア変調部１２と同じ変調方式のマッピングに基づいて、図７に示したシンボル合成部２５によりシンボル合成された信号の尤度、すなわちＭＩＭＯ等化／偏波分離部２４等によりＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ復調された信号の尤度を、ビット毎に算出する。

ビットデインターリーブ部２８は、ＬＬＲ算出部２７からビット毎のＬＬＲを入力し、入力したビット毎のＬＬＲに対し、所定の規則にて、図１に示したビットインターリーブ部１１に対する逆の手順の処理であるビットデインターリーブを行う。尚、ビットデインターリーブ部２８は、パリティデータのビット毎のＬＬＲに対してはビットデインターリーブを行わず、映像音声データのビット毎のＬＬＲに対してビットデインターリーブを行う。

ＬＤＰＣ符号復号部２９は、ビットデインターリーブ部２８からビットデインターリーブ後のＬＬＲを入力し、ＬＬＲに基づいてＳｕｍ−ｐｒｏｄｕｃｔ復号等を行い、図１に示した誤り訂正符号化部１０に対応した空間結合ＬＤＰＣ符号の復号処理を行い、元の映像音声データに復元して出力する。

ここで、ビットデインターリーブ部２８において、所定のキャリア変調方式における誤り易いビット位置（誤っている可能性が高いビット位置）に格納されたＬＬＲが、ＬＤＰＣ符号復号部２９において誤り訂正能力の高い処理が行われるビット位置へ移行し、誤り難いビット位置（誤っている可能性が低いビット位置）に格納されたＬＬＲが、ＬＤＰＣ符号復号部２９において誤り訂正能力の低い処理が行われるビット位置へ移行するように並び替えられる。これにより、ＬＤＰＣ符号復号部２９において、誤り易いビット位置（誤っている可能性が高いビット位置）に格納されたＬＬＲを用いて、誤り訂正能力の高い処理が行われ、誤り難いビット位置（誤っている可能性が低いビット位置）に格納されたＬＬＲを用いて、誤り訂正能力の低い処理が行われる。したがって、全体のビット誤り率の特性を向上させることができる。

〔ビットデインターリーブ部の処理〕
次に、図８に示したビットデインターリーブ部２８の処理について詳細に説明する。前述のとおり、ビットデインターリーブ部２８は、ＬＬＲ算出部２７の出力データのうち映像音声データのＬＬＲに対し、図１に示したビットインターリーブ部１１に対する逆の手順の処理を行うように定義された所定の規則に従って、ビットデインターリーブを行う。

図９は、ビットデインターリーブ部２８の処理を示すフローチャートである。まず、ビットデインターリーブ部２８は、ＬＬＲ算出部２７からビット毎のＬＬＲを入力し（ステップＳ９０１）、図３に示したビットインターリーブ長単位と同じ長さのビットデインターリーブ長単位に、映像音声データのＬＬＲを切り出す（ステップＳ９０２）。

ビットデインターリーブ部２８は、ステップＳ９０２にて切り出したビットデインターリーブ長単位のＬＬＲについて、変調ビット数の整数倍の長さ毎に、図２のステップＳ２０５及び図６に示したビットインターリーブに対応したＬＬＲ単位の並び替えであるビットデインターリーブを行う（ステップＳ９０３）。すなわち、送信装置１のビットインターリーブとは逆の並び替えの処理を行う。これにより、図６を参照して、誤り易いビット位置に格納されたビットデータのＬＬＲが左端（列重みの大きいビット位置）へ移行し、ＬＬＲは、元のビット位置に戻される。

ビットデインターリーブ部２８は、ビットデインターリーブ後のＬＬＲを、図４等に示したメモリと同じサイズのメモリに、横方向に順番に書き込む（ステップＳ９０４）。この処理は、図２のステップＳ２０４及び図５に対応する。図５を参照して、誤り易いビット位置から移行したビットデータのＬＬＲが左端にそれぞれ書き込まれる。

ビットデインターリーブ部２８は、ＬＬＲが書き込まれたメモリから、縦方向に順番にＬＬＲを読み出し（ステップＳ９０５）、読み出した映像音声データのＬＬＲ（並び替えた映像音声データのＬＬＲ）及び入力したパリティデータのＬＬＲ（並び替えていないパリティデータのＬＬＲ）をビットデインターリーブ後のＬＬＲとしてＬＤＰＣ符号復号部２９に出力する（ステップＳ９０６）。ステップＳ９０５の処理は、図２のステップＳ２０３及び図４に対応する。これにより、図１に示した誤り訂正符号化部１０が出力するビットデータと同じ順番で、そのビットデータのＬＬＲがビットデインターリーブ部２８から出力されることになる。

これにより、ＬＤＰＣ符号復号部２９は、誤り易いビット（誤っている可能性の高いビット）が誤り訂正能力の高いビット位置へ移行し、誤り難いビット（誤っている可能性の低いビット）が誤り訂正能力の低いビット位置へ移行したビット毎のＬＬＲを入力し、送信装置１と同じ空間結合ＬＤＰＣ符号の復号処理を行い、元の映像音声データに復元することができる。つまり、誤り易いビット（誤っている可能性の高いビット）に対して、誤り訂正能力の高い処理が行われ、元の映像音声データに復元される。また、誤り難いビット（誤っている可能性の低いビット）に対して、誤り訂正能力の低い処理が行われ、元の映像音声データに復元される。

以上のように、本発明の実施形態による受信装置２によれば、前述の送信装置１からＯＦＤＭ信号を受信し、ビットデインターリーブ部２８は、ＬＬＲ算出部２７の出力データのうち、映像音声データのＬＬＲに対し、送信装置１のビットインターリーブとは逆のビットデインターリーブを行うように定義した所定の規則（キャリア変調において誤り易いビットに対し、誤り訂正能力の高い処理が行われるビットを割り当てると共に、キャリア変調において誤り難いビットに対し、誤り訂正能力の低い処理が行われるビットを割り当てるように定義した規則）に従って、ビットデインターリーブを行うようにした。そして、ＬＤＰＣ符号復号部２９は、ビットデインターリーブ部２８によるビットデインターリーブ後のビット毎のＬＬＲ（並び替えた映像音声データのＬＬＲ及び並び替えていないパリティデータのＬＬＲ）を入力して復号し、復号後のデータに対し、送信装置１と同じ空間結合ＬＤＰＣ符号の復号処理を行うようにした。

これにより、空間結合ＬＤＰＣ符号の復号処理にて、キャリア変調において誤り易いビット（誤っている可能性が高いビット）に割り当てられたＬＬＲに対し、誤り訂正能力の高い処理が行われ、キャリア変調において誤り難いビット（誤っている可能性が低いビット）に割り当てられたＬＬＲに対し、誤り訂正能力の低い処理が行われる。したがって、全体のビット誤り率の特性を向上させることができる。

空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列を用いて誤り訂正符号化されたデータは、図１２に示したように、検査行列のデータ系列用領域に対応して誤り訂正能力の高いビットと低いビットとが周期的に現れる。本発明の実施形態による受信装置２によれば、この特性を利用し、空間結合ＬＤＰＣ符号に対応して、キャリア変調方式におけるビット毎の誤り率のばらつきを考慮したビットデインターリーブを行うことにより、全体のビット誤り率の特性を向上させることができる。

〔実験結果〕
次に、本発明の実施形態による送信装置１及び受信装置２を含むＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの計算機シミュレーションの実験結果について説明する。図１０は、計算機シミュレーションの実験結果により得られたビット誤り率の特性を示す図である。図１０において、菱形印が付された折れ線は、ビットインターリーブの手法を用いない従来技術によるビット誤り率の特性を示し、四角印が付された折れ線は、ビットインターリーブの手法を用いた本発明の実施形態によるビット誤り率の特性を示す。横軸はＣ／Ｎ（ｄＢ）であり、縦軸はビット誤り率である。この実験結果は、キャリア変調方式を１０２４ＱＡＭ、ＦＦＴサイズを８ｋ、ＧＩ比を１／８、ＤＶＢ−Ｔ２のＬＤＰＣ符号（short）をベースとし、符号化率を１１／１５とした場合の特性である。

図１０から、ビットインターリーブの手法を用いた本発明の実施形態では、ビットインターリーブを用いない従来技術に比べ、ビット誤り率＝１．００Ｅ−７において０．４ｄＢ程度の改善が見られることがわかる。

〔他の実施形態／ビットインターリーブ部の処理〕
次に、図１に示した送信装置１において、ビットインターリーブ部１１の他の処理について詳細に説明する。前記実施形態では、ビットインターリーブ部１１は、誤り訂正符号化部１０の出力データのうち映像音声データについて、誤り訂正能力の高いビットに対してキャリア変調の誤り易いビットを割り当てると共に、誤り訂正能力の低いビットに対してキャリア変調の誤り難いビットを割り当てるように定義された規則に従って、ビットインターリーブを行うようにした。他の実施形態では、ビットインターリーブ部１１は、誤り訂正符号化部１０の出力データのうち映像音声データに加え、パリティデータについても、前記規則に従ったビットインターリーブを行う。

図２に示したフローチャートを参照して、他の実施形態におけるビットインターリーブ部１１は、誤り訂正符号化部１０から符号化されたデータ（ビット列）を入力し（ステップＳ２０１）、所定のビットインターリーブ長単位にデータを切り出す（ステップＳ２０２）。

図１３は、他の実施形態において、図２に示したビットインターリーブ長単位の切り出し処理（ステップＳ２０２）を説明する図である。ビットインターリーブ部１１は、誤り訂正符号化部１０の出力データ、すなわち映像音声データ及びパリティデータに対し、所定のビットインターリーブ長単位に切り出しを行う。前述のとおり、映像音声データには、列重みの大きい領域に対応する誤り訂正能力の高いビット群と、列重みの小さい領域に対応する誤り訂正能力の低いビット群とが一定の周期で現れ、パリティデータには、列重みの小さい領域に対応する誤り訂正能力の低いビット群が現れる。

空間結合ＬＤＰＣ符号長の符号化データ（符号化されたデータ（ビット列））を構成する映像音声データをＬ個（周期の個数）に均等に分割したときの１個分の映像音声データ（１周期分の映像音声データ）と、空間結合ＬＰＤＣ符号長の符号化データを構成するパリティデータをＬ個（映像音声データと同じ周期の個数）に均等に分割したときの１個分のパリティデータとを合わせたデータ長を、所定のビットインターリーブ長とする。

ここで、空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列は、ＬＤＰＣ符号の検査行列をＬ個結合して生成された行列であるものとする。この場合、誤り訂正符号化部１０は、所定長の映像音声データに対し、空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列を用いて誤り訂正符号化を行い、Ｌ個のデータからなる映像音声データと、（Ｌ＋１）個のデータからなるパリティデータとを順次生成し、空間結合ＬＤＰＣ符号長の符号化データを生成する。空間結合ＬＤＰＣ符号長の符号化データを構成するパリティデータは（Ｌ＋１）個のデータから構成されるが、これをＬ個のデータから構成されるように分割する。すなわち、ビットインターリーブ部１１は、ビットインターリーブ長の切り出し処理において、空間結合ＬＤＰＣ符号長の符号化データを構成する映像音声データ及びパリティデータをＬ個のデータにそれぞれ分割し、分割した１個の映像音声データと分割した１個のパリティデータとを順次結合し、ビットインターリーブ長単位のデータを生成する。

この所定のビットインターリーブ長は、空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列及びＬＤＧＭ部に応じて予め設定される。つまり、図１３に示すように、ビットインターリーブ長単位のデータには、その先頭領域に、列重みが大きく誤り訂正能力の高いビット群が存在し、その後ろの領域に、列重みが小さく誤り訂正能力の低いビット群が存在し、さらに、その後ろの領域に、列重みが小さく誤り訂正能力の低いビット群が存在する。

図２に戻って、ビットインターリーブ部１１は、ステップＳ２０２にて切り出したビットインターリーブ長単位のデータ（ビット列）を、所定の縦横サイズのメモリに対し、縦方向に順番に書き込む（ステップＳ２０３）。メモリのサイズは、ビットインターリーブ長単位のデータの全てを書き込み可能な容量とする。所定の横サイズ（列の数）は、キャリア変調部１２においてキャリア変調を行う際の変調ビット数の整数倍とする。キャリア変調方式が６４ＱＡＭの場合には、例えば所定の横サイズを６ビット（変調ビット数６を１倍したサイズ）とする。また、所定の縦サイズ（行の数）は、切り出したデータの全てがメモリに書き込まれるサイズとする。

図１４は、他の実施形態において、図２に示した縦方向の書き込み処理（ステップＳ２０３）を説明する図である。ビットインターリーブ部１１は、切り出したデータを、メモリの左端の列の上から下へ向けて縦方向に順番に書き込み、左端の書き込みが完了すると、次の列の上から下へ向けて縦方向に順番に書き込み、右端の列へ向けて順番に書き込む。図１４の例は、切り出したデータのうち、映像音声データにおける列重みが大きく誤り訂正能力の高いビットが、メモリの左端の列に書き込まれ、映像音声データにおける列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットが、左端の次の列から右端の列へ向けて書き込まれ、さらに、パリティデータである列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットが、右端の列に書き込まれている。

尚、メモリの縦横サイズによっては、メモリの左端の列に、映像音声データにおける列重みが大きく誤り訂正能力の高いビットの全てと、映像音声データにおける列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットの一部とが書き込まれる場合もある。また、メモリの左端の列だけでなくその右隣の列等に、映像音声データにおける列重みが大きく誤り訂正能力の高いビットが書き込まれる場合もある。映像音声データにおける列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットが書き込まれる列、及びパリティデータである列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットが書き込まれる列についても同様である。

また、映像音声データにおける列重みが大きく誤り訂正能力の高いビットが書き込まれるメモリの列数、映像音声データにおける列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットが書き込まれるメモリの列数、及びパリティデータである列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットが書き込まれるメモリの列数は、図１３に示した空間結合ＬＤＰＣ符号長の符号化データに含まれるそれぞれのビット数に応じて予め設定される。

図２に戻って、ビットインターリーブ部１１は、メモリからデータを、横方向に順番に読み出す（ステップＳ２０４）。これにより、所定の横サイズである変調ビット数の整数倍のビット長毎に、先頭のビット位置に、映像音声データにおける列重みが大きく誤り訂正能力の高いビットが配置され、次のビット位置から最終のビット位置の直前の位置までに、映像音声データにおける列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットが配置され、最終のビット位置に、パリティデータである列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットが配置されたビット列が構成される。

図１５は、他の実施形態において、図２に示した横方向の読み出し処理（ステップＳ２０４）を説明する図である。ステップＳ２０３による縦方向の書き込み処理にてメモリに書き込まれたデータは、図１５の上段に示すように配置されている。この配置は図１４に示したものと同じである。ビットインターリーブ部１１は、メモリの最上行の左から右へ向けて横方向に順番に読み出し、最上行の読み出しが完了すると、次の行の左から右へ向けて横方向に順番に読み出し、最下行へ向けて順番に読み出す。これにより、図１５の下段に示すように、変調ビット数の整数倍の単位で、左から右へ向けて、映像音声データにおける列重みが大きく誤り訂正能力の高いビット（１ビット長のビットデータ）と、映像音声データにおける列重みが小さく誤り訂正能力の低いビット（変調ビット数の整数倍−２ビット長のビットデータ）と、パリティデータである列重みが小さく誤り訂正能力の低いビット（１ビット長のビットデータ）とからなるビット群が構成される。

図２に戻って、ビットインターリーブ部１１は、メモリから読み出した変調ビット数の整数倍単位のビット群に対し、予め設定されたテーブルに格納された並び替え規則に従って、列重みの大きいビットを誤り易いビット位置（変調ビット長における下位ビット位置）へ移行させ、列重みの小さいビットを誤り難いビット位置（変調ビット長における上位ビット位置）へ移行させることで、ビット単位の並び替えであるビットインターリーブを行う（ステップＳ２０５）。

そして、ビットインターリーブ部１１は、ステップＳ２０５によるビットインターリーブ後のデータをキャリア変調部１２に出力する（ステップＳ２０６）。

図１６は、他の実施形態において、図２に示した並び替え処理（ステップＳ２０５）を説明する図である。ステップＳ２０４による横方向の読み出し処理にてメモリから読み出されたデータは、図１６の上段に示すように配置されている。列重みが大きく誤り訂正能力の高いビットが左端のビット位置に配置されており、列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットがそれ以外のビット位置に配置されている。ビットインターリーブ部１１は、予め設定されたテーブルに格納された並び替え規則に従って、左端に配置された列重みが大きく誤り訂正能力の高いビットを、予め設定された誤り易いビット位置へ移行し、それ以外の列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットを、予め設定された他の位置へ移行するように、並び替えを行う。

以上のように、本発明の他の実施形態による送信装置１によれば、ビットインターリーブ部１１は、誤り訂正符号化部１０の出力データである映像音声データ及びパリティデータに対し、所定の規則（列重みが大きく誤り訂正能力の高いビットに対し、キャリア変調において誤り易いビットを割り当てると共に、列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットに対し、キャリア変調において誤り難いビットを割り当てるように定義した規則）に従って、ビットインターリーブを行うようにした。

これにより、キャリア変調されたＯＦＤＭ信号が後述する受信装置２へ送信されると、受信装置２が、送信装置１のビットインターリーブとは逆のビットデインターリーブを行い、空間結合ＬＤＰＣ符号の誤り訂正符号復号を行うことで、誤り易いビットに割り当てられたビットデータに対し誤り訂正能力の高い処理が行われ、誤り難いビットに割り当てられたビットデータに対し誤り訂正能力の低い処理が行われる。したがって、全体のビット誤り率の特性を向上させることができる。

非正則ＬＤＰＣブロック符号の検査行列を元とする空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列を用いて誤り訂正符号化されたデータは、図１２に示したように、検査行列のデータ系列用領域に対応して誤り訂正能力の高いビットと低いビットとが周期的に現れ、パリティ系列用領域に対応して誤り訂正能力の低いビットが現れる。本発明の他の実施形態による送信装置１によれば、この特性を利用し、空間結合ＬＤＰＣ符号に対応して、キャリア変調方式におけるビット毎の誤り率のばらつきを考慮したビットインターリーブを行うことにより、全体のビット誤り率の特性を向上させることができる。

〔他の実施形態／ビットデインターリーブ部の処理〕
次に、図７に示した受信装置２において、図８に示したビットデインターリーブ部２８の処理について詳細に説明する。前記実施形態では、ビットデインターリーブ部２８は、ＬＬＲ算出部２７の出力データのうち映像音声データのＬＬＲに対し、図１に示したビットインターリーブ部１１に対する逆の手順の処理を行うように定義された所定の規則に従って、ビットデインターリーブを行うようにした。他の実施形態では、ビットデインターリーブ部２８は、ＬＬＲ算出部２７の出力データである映像音声データ及びパリティデータのＬＬＲに対し、図１に示した他の実施形態におけるビットインターリーブ部１１に対する逆の手順の処理を行うように定義された所定の規則に従って、ビットデインターリーブを行う。

図９に示したフローチャートを参照して、他の実施形態におけるビットデインターリーブ部２８は、ＬＬＲ算出部２７からビット毎のＬＬＲを入力し（ステップＳ９０１）、図１３に示したビットインターリーブ長単位と同じ長さのビットデインターリーブ長単位に、映像音声データ及びパリティデータのＬＬＲを切り出す（ステップＳ９０２）。

ビットデインターリーブ部２８は、ステップＳ９０２にて切り出したビットデインターリーブ長単位のＬＬＲについて、変調ビット数の整数倍の長さ毎に、図２のステップＳ２０５及び図１６に示したビットインターリーブに対応したＬＬＲ単位の並び替えであるビットデインターリーブを行う（ステップＳ９０３）。すなわち、送信装置１のビットインターリーブとは逆の並び替えの処理を行う。これにより、図１６を参照して、誤り易いビット位置に格納されたビットデータのＬＬＲが左端（列重みの大きいビット位置）へ移行し、ＬＬＲは、元のビット位置に戻される。

ビットデインターリーブ部２８は、ビットデインターリーブ後のＬＬＲを、図１４等に示したメモリと同じサイズのメモリに、横方向に順番に書き込む（ステップＳ９０４）。この処理は、図２のステップＳ２０４及び図１５に対応する。図１５を参照して、誤り易いビット位置から移行したビットデータのＬＬＲが左端にそれぞれ書き込まれる。

ビットデインターリーブ部２８は、ＬＬＲが書き込まれたメモリから、縦方向に順番にＬＬＲを読み出し（ステップＳ９０５）、読み出したＬＬＲをＬＤＰＣ符号復号部２９に出力する（ステップＳ９０６）。ステップＳ９０５の処理は、図２のステップＳ２０３及び図１４に対応する。これにより、図１に示した誤り訂正符号化部１０が出力するビットデータと同じ順番で、そのビットデータのＬＬＲがビットデインターリーブ部２８から出力されることになる。

これにより、ＬＤＰＣ符号復号部２９は、誤り易いビット（誤っている可能性の高いビット）が誤り訂正能力の高いビット位置へ移行し、誤り難いビット（誤っている可能性の低いビット）が誤り訂正能力の低いビット位置へ移行したビット毎のＬＬＲを入力し、送信装置１と同じ空間結合ＬＤＰＣ符号の復号処理を行い、元の映像音声データに復元することができる。つまり、誤り易いビット（誤っている可能性の高いビット）に対して、誤り訂正能力の高い処理が行われ、元の映像音声データに復元される。また、誤り難いビット（誤っている可能性の低いビット）に対して、誤り訂正能力の低い処理が行われ、元の映像音声データに復元される。

以上のように、本発明の他の実施形態による受信装置２によれば、前述の他の実施形態による送信装置１からＯＦＤＭ信号を受信し、ビットデインターリーブ部２８は、前段のＬＬＲ算出部２７の出力データである映像音声データ及びパリティデータのＬＬＲに対し、本発明の他の実施形態による送信装置１のビットインターリーブとは逆のビットデインターリーブを行うように定義した所定の規則（キャリア変調において誤り易いビットに対し、誤り訂正能力の高い処理が行われるビットを割り当てると共に、キャリア変調において誤り難いビットに対し、誤り訂正能力の低い処理が行われるビットを割り当てるように定義した規則）に従って、ビットデインターリーブを行うようにした。そして、ＬＤＰＣ符号復号部２９は、ビットデインターリーブ部２８によるビットデインターリーブ後のビット毎のＬＬＲを入力して復号し、復号後のデータに対し、送信装置１と同じ空間結合ＬＤＰＣ符号の復号処理を行うようにした。

これにより、空間結合ＬＤＰＣ符号の復号処理にて、キャリア変調において誤り易いビット（誤っている可能性が高いビット）に割り当てられたＬＬＲに対し、誤り訂正能力の高い処理が行われ、キャリア変調において誤り難いビット（誤っている可能性が低いビット）に割り当てられたＬＬＲに対し、誤り訂正能力の低い処理が行われる。したがって、全体のビット誤り率の特性を向上させることができる。

空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列を用いて誤り訂正符号化されたデータは、図１２に示したように、検査行列のデータ系列用領域に対応して誤り訂正能力の高いビットと低いビットとが周期的に現れ、パリティ系列用領域に対応して誤り訂正能力の低いビットが現れる。本発明の他の実施形態による受信装置２によれば、この特性を利用し、空間結合ＬＤＰＣ符号に対応して、キャリア変調方式におけるビット毎の誤り率のばらつきを考慮したビットデインターリーブを行うことにより、全体のビット誤り率の特性を向上させることができる。

〔実験結果〕
次に、本発明の他の実施形態による送信装置１及び受信装置２を含むＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの計算機シミュレーションの実験結果について説明する。図１７は、他の実施形態において、計算機シミュレーションの実験結果により得られたビット誤り率の特性を示す図である。図１７において、菱形印が付された折れ線は、ビットインターリーブの手法を用いない従来技術によるビット誤り率の特性を示し、三角印が付された折れ線は、ビットインターリーブの手法を用いた本発明の他の実施形態によるビット誤り率の特性を示す。横軸はＣ／Ｎ（ｄＢ）であり、縦軸はビット誤り率である。この実験結果は、キャリア変調方式を６４ＱＡＭ、ＦＦＴサイズを３２ｋ、ＧＩ比を１／８、符号化率を約３／４とした場合の特性である。

図１７から、ビットインターリーブの手法を用いた本発明の他の実施形態では、ビットインターリーブを用いない従来技術に比べ、ビット誤り率＝１．００Ｅ−７において０．２ｄＢ程度の改善が見られることがわかる。

以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。前記実施形態では、送信装置１のキャリア変調部１２は、ＱＡＭ変調方式にグレー符号を適用した方式によりキャリア変調を行うようにしたが、キャリア変調方式はこの方式に限定されるものではない。ＱＡＭ変調方式にグレー符号を適用した方式では、変調ビット長において最上位ビットが最も誤り難くなり、最下位ビットが最も誤り易くなるが、本発明は、変調ビット長のビット位置に応じて誤りの程度が異なるキャリア変調方式に適用がある。

また、図１に示した送信装置１のビットインターリーブ部１１は、図６及び図１６に示したように、左端に配置された列重みが大きく誤り訂正能力の高いビットを、予め設定された誤り易いビット位置へ移行する並び替えのみを行うようにしてもよい。また、ビットインターリーブ部１１は、列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットを、予め設定された誤り難いビット位置へ移行する並び替えのみを行うようにしてもよい。また、ビットインターリーブ部１１は、列重みが大きく誤り訂正能力の高いビットを、予め設定された誤り易いビット位置へ移行する並び替えを行うと共に、列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットを、予め設定された誤り難いビット位置へ移行する並び替えを行うようにしてもよい。

また、図１に示した送信装置のビットインターリーブ部１１は、列重みの大きい領域に対応する誤り訂正能力の高いビット群と、列重みの小さい領域に対応する誤り訂正能力の低いビット群とが周期的に現れる１周期分の映像音声データのデータ長をビットインターリーブ長として、切り出しを行うようにした。この１周期分の映像音声データは、空間結合ＬＤＰＣ符号長の符号化データを構成する映像音声データがＬ個に均等に分割されたときの１個分の映像音声データに相当する。また、他の実施形態では、ビットインターリーブ部１１は、１周期分の映像音声データ（空間結合ＬＤＰＣ符号長の符号化データを構成する映像音声データがＬ個に均等に分割されたときの１個分の映像音声データ）と前記１周期分の映像音声データと同じ周期数で分割したパリティデータ（空間結合ＬＤＰＣ符号長の符号化データを構成するパリティデータがＬ個に均等に分割されたときの１個分のパリティデータ）とのデータ長をビットインターリーブ長として、切り出しを行うようにした。これに対し、ビットインターリーブ部１１は、前記誤り訂正能力の高いビット群と誤り訂正能力の低いビット群とが周期的に現れる複数周期分の映像音声データ（前記分割した複数個の映像音声データ）のデータ長をビットインターリーブ長として、切り出しを行うようにしてもよい。また、他の実施形態において、ビットインターリーブ部１１は、１周期分の映像音声データと前記１周期分の映像音声データと同じ周期数で分割したパリティデータとのデータ長を複数倍したデータ長をビットインターリーブ長として、切り出しを行うようにしてもよい。

〔複数テーブル〕
また、図１に示した送信装置１のビットインターリーブ部１１は、予め設定されたテーブルに格納された並び替え規則に従って、ビットインターリーブ長のビット列毎に、列重みが大きく誤り訂正能力の高いビットを誤り易いビット位置へ移行し、列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットを誤り難いビット位置へ移行するように、並び替えを行うようにした。この場合、並び替え規則が格納されたテーブルは１つであってもよいし、複数であってもよい。ビットインターリーブ部１１は、１つのテーブルを用いて並び替えを行う場合、ビットインターリーブ長のビット列毎に、同じ並び替え規則に従ってビットを移行する。これに対し、ビットインターリーブ部１１は、異なる並び替え規則が格納された複数のテーブルを用いて並び替えを行う場合、ビットインターリーブ長のビット列毎に、複数のテーブルのうちの１つを、同じ選択確率になるように任意に選択し、選択したテーブルに格納された並び替え規則に従ってビットを移行する。

例えば、第１のテーブルには、列重みが大きく誤り訂正能力の高い所定位置の１ビットを誤り易い第１のビット位置へ移行する並び替え規則が格納されており、第２のテーブルには、列重みが大きく誤り訂正能力の高い同じ所定位置の１ビットを誤り易い第２のビット位置（第１とは異なるビット位置）へ移行する並び替え規則が格納されているものとする。ビットインターリーブ部１１は、最初のビットインターリーブ長のビット列に対して、第１のテーブルに格納された並び替え規則に従って、列重みが大きく誤り訂正能力の高い所定位置の１ビットを誤り易い第１のビット位置へ移行し、次のビットインターリーブ長のビット列に対して、第２のテーブルに格納された並び替え規則に従って、列重みが大きく誤り訂正能力の高い所定位置の１ビットを誤り易い第２のビット位置へ移行する。このように、ビットインターリーブ部１１は、ビットインターリーブ長のビット列毎に、第１のテーブルと第２のテーブルとを交互に選択して並び替えを行う。この場合、ビットインターリーブ部１１は、第１のテーブルと第２のテーブルとを、交互ではなく、所定回数内で同じ回数分選択するようにしてもよい。

これにより、列重みが大きく誤り訂正能力の高いビットの移行先である誤り易いビット位置が複数存在する場合、列重みが大きく誤り訂正能力の高いビットを、複数の誤り易いビット位置に均一に分散させることができる。また、列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットの移行先である誤り難いビット位置が複数存在する場合も、列重みが小さく誤り訂正能力の低いビットを、複数の誤り難いビット位置に均一に分散させることができる。したがって、ビット毎の誤り率のばらつきを一層考慮したビットインターリーブを行うことができ、全体のビット誤り率の特性を一層向上させることができる。

また、図８に示した受信装置２における誤り訂正符号復号部２６のビットデインターリーブ部２８は、予め設定されたテーブルに格納された並び替え規則に従って、ビットインターリーブ長と同じ長さのビットデインターリーブ長のビット列毎に、誤り易いビット（誤っている可能性の高いビット）を誤り訂正能力の高いビット位置へ移行し、誤り難いビット（誤っている可能性の低いビット）を誤り訂正能力の低いビット位置へ移行するように、並び替えを行うようにした。この場合、並び替え規則が格納されたテーブルは１つであってもよいし、複数であってもよい。ビットデインターリーブ部２８は、１つのテーブルを用いて並び替えを行う場合、ビットデインターリーブ長のビット列毎に、同じ並び替え規則に従ってＬＬＲを移行する。これに対し、ビットデインターリーブ部２８は、異なる並び替え規則が格納された複数のテーブルを用いて並び替えを行う場合、ビットデインターリーブ長のビット列毎に、複数のテーブルのうちの１つを、同じ選択確率になるように任意に選択し、選択したテーブルに格納された並び替え規則に従ってＬＬＲを移行する。

例えば、第１のテーブルには、第１の誤り易いビット（誤っている可能性の高いビット）を誤り訂正能力の高い所定ビット位置へ移行する並び替え規則が格納されており、第２のテーブルには、第２の誤り易いビット（第１とは異なる誤り易いビット、誤っている可能性の高いビット）を誤り訂正能力の高い前記と同じ所定ビット位置へ移行する並び替え規則が格納されているものとする。ビットデインターリーブ部２８は、最初のビットデインターリーブ長のビット列に対して、第１のテーブルに格納された並び替え規則に従って、第１の誤り易いビット（誤っている可能性の高いビット）のＬＬＲを誤り訂正能力の高い所定ビット位置へ移行し、次のビットデインターリーブ長のビット列に対して、第２のテーブルに格納された並び替え規則に従って、第２の誤り易いビット（誤っている可能性の高いビット）のＬＬＲを誤り訂正能力の高い所定ビット位置へ移行する。このように、ビットデインターリーブ部２８は、ビットデインターリーブ長のビット列毎に、第１のテーブルと第２のテーブルとを交互に選択して並び替えを行う。この場合、ビットデインターリーブ部２８は、第１のテーブルと第２のテーブルとを、交互ではなく、所定回数内で同じ回数分選択するようにしてもよい。

これにより、誤り易いビット（誤っている可能性の高いビット）が複数存在する場合、複数の誤り易いビット（誤っている可能性の高いビット）位置から誤り訂正能力の高いビット位置へ均一に移行することができる。また、誤り難いビット（誤っている可能性の低いビット）が複数存在する場合も、複数の誤り難いビット（誤っている可能性の低いビット）位置から誤り訂正能力の低いビット位置へ均一に移行することができる。したがって、ビット毎の誤り率のばらつきを一層考慮したビットデインターリーブを行うことができ、全体のビット誤り率の特性を一層向上させることができる。

１ 送信装置
２ 受信装置
１０ 誤り訂正符号化部
１１ ビットインターリーブ部
１２ キャリア変調部
１３ シンボル分割部
１４−１，１４−２ ＯＦＤＭフレーム化部
１５−１，１５−２ ＩＦＦＴ部
２０−１，２０−２ 有効シンボル期間抽出部
２１−１，２１−２ ＦＦＴ部
２２−１，２２−２ ＳＰ抽出部
２３ 伝送路応答算出部
２４ ＭＩＭＯ等化／偏波分離部
２５ シンボル合成部
２６ 誤り訂正符号復号部
２７ ＬＬＲ算出部
２８ ビットデインターリーブ部
２９ ＬＤＰＣ符号復号部

Claims (11)

1. 伝送対象のデータに誤り訂正符号化を施し、所定の変調方式にてキャリア変調を行い、伝送信号を送信する送信装置において、
   前記伝送対象のデータに対し、空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列を用いて誤り訂正符号化を行う誤り訂正符号化部と、
   前記誤り訂正符号化部により誤り訂正符号化されたデータを入力し、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列における列重みの大きい領域に対応する誤り訂正能力の高いビットに対し、前記キャリア変調における所定数の変調ビットのうち誤り易いビットを割り当てると共に、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列における列重みの小さい領域に対応する誤り訂正能力の低いビットに対し、前記キャリア変調における所定数の変調ビットのうち誤り難いビットを割り当てる規則に従って、前記入力したデータに対してビットインターリーブを行う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ビットインターリーブされたデータに対し、所定の変調方式にてキャリア変調を行うキャリア変調部と、
   を備えたことを特徴とする送信装置。
2. 請求項１に記載の送信装置において、
   前記ビットインターリーブの規則に代わる新たな規則を、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列における列重みの大きい領域に対応する誤り訂正能力の高いビットに対し、前記キャリア変調における所定数の変調ビットのうち誤り易いビットを割り当てる規則とする、ことを特徴とする送信装置。
3. 請求項１に記載の送信装置において、
   前記ビットインターリーブの規則に代わる新たな規則を、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列における列重みの小さい領域に対応する誤り訂正能力の低いビットに対し、前記キャリア変調における所定数の変調ビットのうち誤り難いビットを割り当てる規則とする、ことを特徴とする送信装置。
4. 請求項１に記載の送信装置において、
   前記ビットインターリーブ部は、
   前記誤り訂正符号化部により誤り訂正符号化されたデータのうち、前記列重みの大きい領域に対応する誤り訂正能力の高いビット群と、前記列重みの小さい領域に対応する誤り訂正能力の低いビット群とが周期的に現れた１周期分または複数周期分のデータを切り出し、前記切り出したデータを単位として前記所定の変調方式における変調ビット数の整数倍毎に、前記規則に従ってビットインターリーブを行う、ことを特徴とする送信装置。
5. 請求項１に記載の送信装置において、
   前記ビットインターリーブ部は、
   前記誤り訂正符号化部により誤り訂正符号化されたデータのうち、前記列重みの大きい領域に対応する誤り訂正能力の高いビット群と、前記列重みの小さい領域に対応する誤り訂正能力の低いビット群とが周期的に現れた１周期分または複数周期分のデータを切り出すと共に、前記１周期分または複数周期分のデータと同じ周期数のパリティデータを切り出し、前記切り出した１周期分のデータ及びパリティデータを単位として、または前記切り出した複数周期分のデータ及びパリティデータを単位として、前記所定の変調方式における変調ビット数の整数倍毎に、前記規則に従ってビットインターリーブを行う、ことを特徴とする送信装置。
6. 請求項１から５までのいずれか一項に記載の送信装置において、
   前記ビットインターリーブ部は、
   複数の前記規則に従ってビットインターリーブを行い、少なくとも、第１の規則により、前記入力したデータの所定ビットに対し第１のビットを割り当て、第２の規則により、前記所定ビットに対し前記第１とは異なる第２のビットを割り当てるようにした、ことを特徴とする送信装置。
7. 空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列を用いて誤り訂正符号化され所定の変調方式にてキャリア変調が行われた伝送信号を、送信装置から受信し、前記受信した伝送信号を復調して誤り訂正符号復号を行い、元のデータに復元する受信装置において、
   前記復調した信号のＬＬＲ（対数尤度比）をビット毎に算出するＬＬＲ算出部と、
   前記ＬＬＲ算出部により算出されたビット毎のＬＬＲを入力し、前記キャリア変調における所定数の変調ビットのうち誤り易いビットに対し、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の誤り訂正符号復号における誤り訂正能力の高いビットを割り当てると共に、前記キャリア変調における所定数の変調ビットのうち誤り難いビットに対し、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の誤り訂正符号復号における誤り訂正能力の低いビットを割り当てる規則に従って、前記入力したビット毎のＬＬＲに対してビットデインターリーブを行う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ビットデインターリーブされたＬＬＲを入力して復号し、前記復号したデータに対し、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の誤り訂正符号復号を行うＬＤＰＣ符号復号部と、
   を備えたことを特徴とする受信装置。
8. 請求項７に記載の受信装置において、
   前記ビットデインターリーブ部は、
   前記ＬＬＲ算出部により算出されたビット毎のＬＬＲのうち、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列における列重みの大きい領域に対応する誤り訂正能力の高いビット群と、列重みの小さい領域に対応する誤り訂正能力の低いビット群とが周期的に現れた１周期分または複数周期分のデータと同じ数のＬＬＲを切り出し、前記切り出したＬＬＲを単位として前記所定の変調方式における変調ビット数の整数倍毎に、前記規則に従ってビットデインターリーブを行う、ことを特徴とする受信装置。
9. 請求項７に記載の受信装置において、
   前記ビットデインターリーブ部は、
   前記ＬＬＲ算出部により算出されたビット毎のＬＬＲのうち、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の誤り訂正符号化が行われることで生成される、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の検査行列における列重みの大きい領域に対応する誤り訂正能力の高いビット群と、列重みの小さい領域に対応する誤り訂正能力の低いビット群とが周期的に現れた１周期分または複数周期分のデータと同じ数のＬＬＲを切り出すと共に、前記空間結合ＬＤＰＣ符号の誤り訂正符号化が行われることで生成されるパリティデータのＬＬＲであって、前記１周期分または複数周期分のデータと同じ周期数のＬＬＲを切り出し、前記切り出した１周期分のデータのＬＬＲ及びパリティデータのＬＬＲを単位として、または前記切り出した複数周期分のデータのＬＬＲ及びパリティデータのＬＬＲを単位として、前記所定の変調方式における変調ビット数の整数倍毎に、前記規則に従ってビットデインターリーブを行う、ことを特徴とする受信装置。
10. 請求項７から９までのいずれか一項に記載の受信装置において、
    前記ビットデインターリーブ部は、
    複数の前記規則に従ってビットデインターリーブを行い、少なくとも、第１の規則により、第１のビットに対し所定ビットを割り当て、第２の規則により、前記第１のビットとは異なる第２のビットに対し前記所定ビットを割り当てるようにした、ことを特徴とする受信装置。
11. 請求項１に記載の送信装置と、請求項７に記載の受信装置とを備えて構成されることを特徴とする伝送システム。

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