JP2023118105A - インターリーバ、デインターリーバ、送信装置、受信装置、及びこれらのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】符号長１７２８０ビットのＬＤＰＣ符号に対しＬＤＰＣ符号化率４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６に関する変調方式１６ＱＡＭにおける地上デジタル放送用のインターリーバ、デインターリーバ、送信装置、受信装置、及びこれらのプログラムを提供する。【解決手段】本発明のインターリーバ（ビットインターリーバ１１５）及びこれを備える送信装置１は、符号長１７２８０ビットのＬＤＰＣ符号の符号化率４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６のうち１以上の符号化率と１６ＱＡＭに応じたインターリーブを行うグループワイズインターリーバ１１５２を備える。グループワイズインターリーバ１１５２は、当該符号化率に関する１６ＱＡＭ用に個別に定義したテーブルを参照してインターリーブする。本発明のデインターリーバ２２３２及びこれを備える受信装置２は、これら装置の逆処理を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、地上デジタル放送の技術分野に関するものであり、特に、地上デジタル放送用のインターリーバ、デインターリーバ、送信装置、受信装置、及びこれらのプログラムに関する。

総務省では、２０１９年度から「放送用周波数を有効活用する技術方策に関する調査検討（技術試験事務）」を開始するなど、放送用周波数の更なる有効活用を見据え、映像圧縮方式の高度化、変調方式の多値化及び偏波の活用をはじめとした、デジタル放送方式の高度化に関する技術的な検討が進められている。

そこで、次世代の地上デジタル放送方式として、ＬＤＰＣ符号の符号長を６９１２０ビット、或いは１７２８０ビットとし、そのＬＤＰＣ符号の符号化率ｒを、ｒ＝２／１６，３／１６，４／１６，５／１６，６／１６，７／１６，８／１６，９／１６，１０／１６，１１／１６，１２／１６，１３／１６，１４／１６のＬＤＰＣ符号の１３種類に分類することが検討されている（例えば、特許文献１，２参照）。

そして、特許文献１の技法では、ＬＤＰＣ符号の符号長６９１２０ビット及び１７２８０ビットのそれぞれについて、ＬＤＰＣ符号の各符号化率と各変調方式の組み合わせをＭＯＤＣＯＤで定義付け、マッパにおけるコンスタレーションとして信号点の配置が一様になっているＵＣ（Uniform Constellation）、一様になっていないＮＵＣ（Non Uniform Constellation）のそれぞれに対応させるだけでなく、インターリーバの一部に用いるグループワイズインターリーバにおける並び替えパターンについても各符号化率と各変調方式の組み合わせに応じて個々に用意するものとしている。尚、ＮＵＣとして、１次元ＮＵＣや、２次元ＮＵＣなどがある。

即ち、地上放送における雑音耐性を向上しビット誤り率を改善するには、このＬＤＰＣ符号の１３種類の全てについて、符号長に依存して、利用する変調方式に関するＭＯＤＣＯＤで定義付けたそれぞれのコンスタレーレーションに応じたそれぞれのインターリーバの処理（特に、グループワイズインターリーバにおける並び替えパターン）の最適化が必要となる。

そこで、特許文献１には、ＬＤＰＣ符号の符号長６９１２０ビット又は１７２８０ビット用のグループワイズインターリーバとして、ＬＤＰＣ符号による符号化データにおける３６０ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブする例が開示されている。より具体的には、特許文献１に開示されるグループワイズインターリーバは、当該ＬＤＰＣ符号の符号長に依存して、その符号化率毎に、変調方式に応じてＵＣ、１次元ＮＵＣ、及び２次元ＮＵＣのうちいずれかのコンスタレーションを使用し、特に定めた所定のパターンでインターリーブするようにしている。

特開２０１９－１４６１４６号公報 特開２０１９－１２５９５１号公報

ところで、特許文献２には、ＬＤＰＣ符号の符号長１７２８０ビットに関して、ＬＤＰＣ符号の符号化率４／１６，１２／１６，１４／１６に対する変調方式１６ＱＡＭの使用時について、２次元ＮＵＣ用に最適化したグループワイズインターリーバのパターンが開示されているが、レイリーフェージング環境を考量した劣悪な環境下で、より雑音耐性の優れたパターンを再確認する必要が生じた。

また、特許文献１には、ＬＤＰＣ符号の符号長１７２８０ビットに関して、ＬＤＰＣ符号の符号化率９／１６に対する変調方式１６ＱＡＭの使用時について、２次元ＮＵＣ用に最適化したグループワイズインターリーバのパターンが開示されているが、レイリーフェージング環境を考量した劣悪な環境下で、Ｃ／Ｎ（carrier to noise ratio）としてより雑音耐性の優れたパターンを再検討する必要が生じた。

そこで、本発明の目的は、ＬＤＰＣ符号の符号長を１７２８０ビットとし、ＬＤＰＣ符号の符号化率４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６に関して、変調方式１６ＱＡＭにおける地上デジタル放送用のインターリーバ、デインターリーバ、送信装置、受信装置、及びこれらのプログラムを提供することにある。

本発明による第１態様のインターリーバは、符号長１７２８０ビットのＬＤＰＣ符号の符号化率４／１６と変調方式１６ＱＡＭに応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
前記ＬＤＰＣ符号による符号化データにおける３６０ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、前記グループワイズインターリーバは、前記符号化率４／１６と、前記変調方式１６ＱＡＭについて、コンスタレーションとして予め定義される信号点の配置が一様になっていない２次元ＮＵＣ用に定義した前記所定のパターンを示すテーブルを有し、当該テーブルを参照してインターリーブするものとし、前記所定のパターンは、
3,41,0,47,39,40,35,14,20,31,26,13,43,36,5,34,22,27,1,18,8,17,38,33,37,11,7,15,6,24,25,44,9,12,32,19,45,30,29,46,23,42,28,2,4,16,21,10
とするよう定められていることを特徴とする。

また、本発明による第２態様のインターリーバは、符号長１７２８０ビットのＬＤＰＣ符号の符号化率９／１６と変調方式１６ＱＡＭに応じたインターリーブを行うインターリーバであって、前記ＬＤＰＣ符号による符号化データにおける３６０ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
前記グループワイズインターリーバは、前記符号化率９／１６と、前記変調方式１６ＱＡＭについて、コンスタレーションとして予め定義される信号点の配置が一様になっていない２次元ＮＵＣ用に定義した前記所定のパターンを示すテーブルを有し、当該テーブルを参照してインターリーブするものとし、前記所定のパターンは、
6,14,13,47,40,16,33,30,5,12,29,38,17,9,15,32,35,19,23,44,41,2,21,28,24,31,4,45,26,34,39,36,7,0,22,11,25,3,42,10,18,43,27,46,8,37,20,1
とするよう定められていることを特徴とする。

また、本発明による第３態様のインターリーバは、符号長１７２８０ビットのＬＤＰＣ符号の符号化率１２／１６と変調方式１６ＱＡＭに応じたインターリーブを行うインターリーバであって、前記ＬＤＰＣ符号による符号化データにおける３６０ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
前記グループワイズインターリーバは、前記符号化率１２／１６と、前記変調方式１６ＱＡＭについて、コンスタレーションとして予め定義される信号点の配置が一様になっていない２次元ＮＵＣ用に定義した前記所定のパターンを示すテーブルを有し、当該テーブルを参照してインターリーブするものとし、前記所定のパターンは、
9,21,47,40,27,4,7,11,29,37,14,41,20,6,19,5,12,32,31,28,30,15,0,10,34,25,1,36,13,23,45,43,44,24,33,16,2,3,22,26,18,35,39,46,8,17,38,42
とするよう定められていることを特徴とする。

また、本発明による第４態様のインターリーバは、符号長１７２８０ビットのＬＤＰＣ符号の符号化率１４／１６と変調方式１６ＱＡＭに応じたインターリーブを行うインターリーバであって、前記ＬＤＰＣ符号による符号化データにおける３６０ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、前記グループワイズインターリーバは、前記符号化率１４／１６と、前記変調方式１６ＱＡＭについて、コンスタレーションとして予め定義される信号点の配置が一様になっていない２次元ＮＵＣ用に定義した前記所定のパターンを示すテーブルを有し、当該テーブルを参照してインターリーブするものとし、前記所定のパターンは、
16,47,41,14,17,43,45,1,38,5,26,21,36,22,3,11,29,23,30,35,19,7,2,9,12,42,40,34,18,4,27,24,39,6,0,15,31,28,10,20,13,46,32,37,33,25,44,8
とするよう定められていることを特徴とする。

また、本発明による一態様のデインターリーバは、本発明による第１態様のインターリーバの逆処理を行うことを特徴とする。

また、本発明による一態様の送信装置は、所定の入力ビット列に対し符号長１７２８０ビットに応じて検査行列初期値テーブルに基づいた検査行列を用いてＬＤＰＣ符号化処理を行う符号化器と、本発明による第１態様のインターリーバと、該インターリーバの処理後のシンボルを前記変調方式１６ＱＡＭに従ってマッピングし変調信号を生成する変調器と、を備えることを特徴とする。

また、本発明による一態様の受信装置は、本発明による一態様の送信装置から受信した変調信号を前記変調方式１６ＱＡＭに従って復調しデマッピングする復調器と、前記復調器の処理後のシンボルについて、本発明による第１態様のインターリーバの逆処理を行うデインターリーバと、該デインターリーバの処理後のビット列について、符号長１７２８０ビットに応じて検査行列初期値テーブルに基づいた検査行列を用いてＬＤＰＣ復号処理を行う復号器と、を備えることを特徴とする。

また、本発明による一態様のプログラムは、コンピューターに、本発明による第１態様のインターリーバの機能を実現させるためのプログラムとして構成する。

また、本発明による一態様のプログラムは、コンピューターに、本発明による一態様のデインターリーバの機能を実現させるためのプログラムとして構成する。

本発明に係るインターリーバ及びデインターリーバによれば、地上放送における非常に劣悪な雑音環境においても、雑音耐性を向上し、ビット誤り率を改善することができる。

本発明による一実施形態に係る符号長１７２８０ビットのＬＤＰＣ符号に対し一実施例のＬＤＰＣ符号化率４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６のうちいずれかを適用する伝送システムにおける送信装置の主要な構成要素のみを概略的に示すブロック図である。 本発明による一実施形態に係る符号長１７２８０ビットのＬＤＰＣ符号に対し一実施例のＬＤＰＣ符号化率４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６のうちいずれかを適用する伝送システムにおける受信装置の主要な構成要素のみを概略的に示すブロック図である。 本発明による一実施形態に係る一実施例のビットインターリーバの概略構成を示すブロック図である。 本発明による一実施形態に係る一実施例のビットデインターリーバの概略構成を示すブロック図である。 本発明による一実施形態に係る一実施例のビットデインターリーバの変形例の概略構成を示すブロック図である。 本発明による一実施形態に係る一実施例のグループワイズインターリーバの処理を説明するための図である。 本発明による一実施形態に係る一実施例のグループワイズインターリーバの処理を示す図である。 本発明による一実施形態に係る符号長１７２８０ビットのＬＤＰＣ符号に対し一実施例のＬＤＰＣ符号化率４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６のそれぞれに適用する伝送システムにおける一実施例のグループワイズインターリーバの処理に係るＧＷテーブルを示す図である。 本発明による一実施形態に係る符号長１７２８０ビットのＬＤＰＣ符号に対しＬＤＰＣ符号化率４／１６の１６ＱＡＭ変調適用時に、図８に係るＧＷパターンに基づくインターリーブ（ＢＩＬ）を適用した場合におけるＢＣＨ符号無し時の伝送特性について、従来技術と対比するＣ／Ｎ対ビット誤り率（ＢＥＲ）特性を示す図である。 本発明による一実施形態に係る符号長１７２８０ビットのＬＤＰＣ符号に対しＬＤＰＣ符号化率９／１６の１６ＱＡＭ変調適用時、図８に係るＧＷパターンに基づくインターリーブ（ＢＩＬ）を適用した場合におけるＢＣＨ符号無し時の伝送特性について、従来技術と対比するＣ／Ｎ対ビット誤り率（ＢＥＲ）特性を示す図である。 本発明による一実施形態に係る符号長１７２８０ビットのＬＤＰＣ符号に対しＬＤＰＣ符号化率１２／１６の１６ＱＡＭ変調適用時、図８に係るＧＷパターンに基づくインターリーブ（ＢＩＬ）を適用した場合におけるＢＣＨ符号無し時の伝送特性について、従来技術と対比するＣ／Ｎ対ビット誤り率（ＢＥＲ）特性を示す図である。 本発明による一実施形態に係る符号長１７２８０ビットのＬＤＰＣ符号に対しＬＤＰＣ符号化率１４／１６の１６ＱＡＭ変調適用時、図８に係るＧＷパターンに基づくインターリーブ（ＢＩＬ）を適用した場合におけるＢＣＨ符号無し時の伝送特性について、従来技術と対比するＣ／Ｎ対ビット誤り率（ＢＥＲ）特性を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明による一実施形態の伝送システムにおける一実施例の送信装置１及び受信装置２を説明する。本発明による一実施形態の伝送システムは、次世代地上放送伝送方式を想定した図１に示す送信装置１、及び図２に示す受信装置２から構成される。

特に、図１に示す送信装置１、及び図２に示す受信装置２から構成される一実施形態の伝送システムでは符号長１７２８０ビットのＬＤＰＣ符号の伝送を対象として説明する。

そして、本発明による一実施形態の伝送システムでは、ＬＤＰＣ符号の符号長を１７２８０ビットとし、符号長１７２８０ビットのＬＤＰＣ符号に適用するＬＤＰＣ符号の符号化率（以下、「ＬＤＰＣ符号化率」又は単に「符号化率」とも称する。）４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６に関して、変調方式１６ＱＡＭにおけるそれぞれのインターリーバの処理（特に、グループワイズインターリーバにおける並び替えパターン）の最適化を施したものとなっている。

〔送信装置〕
図１は、本発明による一実施例の送信装置１の主要な構成要素のみを概略的に示すブロック図である。この送信装置１は、制御部１１と、制御部１１の処理を経て主信号の入力ビット列を送信するよう生成された変調信号を送信する変調信号送信部１２とを備える。制御部１１は、主信号の信号処理を行う伝送フレーム生成部１１１、エネルギー拡散部１１２、ＢＣＨ符号化部１１３、ＬＤＰＣ符号化部１１４、ビットインターリーバ１１５、及びマッパ・変調部１１６と、ＴＭＣＣ生成部１１７とを備える。ＴＭＣＣ生成部１１７は、変調方式及び符号化率といった伝送に関するパラメータを含むＴＭＣＣ信号を生成し主信号より前に伝送する手段として構成される。

制御部１１は、中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）を備えるコンピューターとして構成することができ、当該コンピューターが備える記憶部（図示せず）には、当該ＣＰＵにより読み出し制御部１１における各機能を実現するためのプログラムが格納される。

以下、ＬＤＰＣ符号化部１１４は、単に符号化器とも称する。また、ビットインターリーバ１１５は、単にインターリーバとも称する。尚、ＴＭＣＣ生成部１１７は、伝送フレーム生成部１１１から発生される主信号に対して、ＴＭＣＣ信号を時分割多重により伝送することで、主信号とは独立して、後述する図２に示す受信装置２に対し伝送に関するパラメータを伝送することが可能である。また、ＴＭＣＣ生成部１１７は、後述するＬＤＰＣ符号化部１１４、ビットインターリーバ１１５、及びマッパ・変調部１１６に対して、ＴＭＣＣ信号が指定するＬＤＰＣ符号化率、及び変調方式を指定する機能を有する。以後、図１に示す送信装置１の各構成要素について説明する。

伝送フレーム生成部１１１は、ＬＤＰＣ符号化率に応じた伝送フレーム構成に基づき、主信号の入力ビット列を、所定の長さに区切り、ＬＤＰＣ符号化を可能とする伝送フレームを生成する。例えば、本実施例に係るＬＤＰＣ符号化率４／１６では、主信号の入力ビット列は、情報ビット長として４３２０ビット毎に区切られ、都度、後続する機能ブロックに出力される。また、本実施例に係るＬＤＰＣ符号化率９／１６では、主信号の入力ビット列は、情報ビット長として９７２０ビット毎に区切られ、都度、後続する機能ブロックに出力される。また、本実施例に係るＬＤＰＣ符号化率１２／１６では、主信号の入力ビット列は、情報ビット長として１２９６０ビット毎に区切られ、都度、後続する機能ブロックに出力される。また、本実施例に係るＬＤＰＣ符号化率１４／１６では、主信号の入力ビット列は、情報ビット長として１５１２０ビット毎に区切られ、都度、後続する機能ブロックに出力される。

（伝送フレーム構成）
伝送フレーム生成部１１１によって生成する伝送フレームは、ＬＤＰＣ符号化率（本例では４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６のうちいずれかの符号化率）を満たす情報ビット及びＬＤＰＣパリティから構成され、送信装置１は、この伝送フレーム構成を用いることにより、符号化、インターリーブ及び変調を行う。そして、後述する図２に示す受信装置２は、この伝送フレーム構成に基づいて、復調、デインターリーブ及び誤り訂正符号の復号を行う。

ただし、本例では、外符号の一例として、ＢＣＨ符号化部１１３により、高度衛星放送方式で利用可能なＢＣＨ符号を適用する場合を示している。ＢＣＨ符号のパリティビット長は１９２ビットである。ＢＣＨパリティは基本的に情報ビットの一部として扱われ、ＬＤＰＣ符号で訂正しきれない軽微なビット誤りを保護する役割を有する。しかしながら、誤り訂正の大部分の能力はＬＤＰＣ符号に依存する。即ち、ＢＣＨ符号化部１１３は無くともよい場合もあり、ＬＤＰＣ符号の符号長を１７２８０ビットに対しＬＤＰＣパリティ長が等しい場合、ＬＤＰＣ符号の訂正能力は同等である。従って、以後、ＢＣＨ符号化部１１３を用いるとき、情報ビットには、ＢＣＨ符号のパリティが含まれるものとして説明する。

そして、ＬＤＰＣ符号化率４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６のうちいずれの場合も、次世代地上放送伝送方式を想定した伝送フレーム長は、ＬＤＰＣ符号長である１７２８０ビットに相当する。１７２８０ビットは３６０の整数倍で構成され、３６０×４８で分割することが可能である。

図１に示すように、エネルギー拡散部１１２は、伝送フレーム生成部１１１の出力ビット列に対し、エネルギー拡散（ビットランダム化）を行う。これは、擬似ランダムな「１」及び「０」のパターンを、Ｍ系列を使って発生させ、これとスロット内のデータとでＭＯＤ２により加算することにより実現する。これにより、「１」又は「０」が連続することがなくなることから、後述する受信装置２において、同期再生の安定化を図ることができる。

ＢＣＨ符号化部１１３は、外符号として、必要に応じて設けられる誤り訂正符号化処理であり、所定のデータに対してＢＣＨ符号化を施す。ＢＣＨ符号化の符号化処理は、高度衛星放送方式に規定されているものと同様とすることができ、その詳細は省略する。尚、ＢＣＨ復号部１１３の処理は不要とすることもできる。

ＬＤＰＣ符号化部１１４は、ＴＭＣＣ生成部１１７で生成するＴＭＣＣ信号が指定する所定の符号化率に基づき、エネルギー拡散部１１２を経て（又はＢＣＨ符号化部１１３を経て）入力される対象データに対して、ＬＤＰＣ符号化を施す。ここで、ＬＤＰＣ符号化部１１４のＬＤＰＣ符号化率４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６の構成例は、本発明の趣旨ではないので更なる説明は省略するが、特許文献１，２に開示されているように、それぞれの符号化率に最適化された検査行列初期テーブルに基づいた検査行列を用いてＬＤＰＣ符号化処理を行うものであればよい。尚、ＬＤＰＣ符号化率４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６の検査行列初期テーブルについては特許文献１，２に開示されているものを利用できる。

ビットインターリーバ１１５は、ＴＭＣＣ生成部１１７で生成するＴＭＣＣ信号が指定するＬＤＰＣ符号化率及び所定の変調方式に基づき、ＬＤＰＣ符号化部１１４から入力されるデータに対しインターリーブ（ビット並び替え）を施し、マッパ・変調部１１６に出力する。ビットインターリーバ１１５の詳細は後述する。

マッパ・変調部１１６は、ＴＭＣＣ生成部１１７で生成するＴＭＣＣ信号が指定する所定の変調方式に基づきｍビットのシンボルを、２^ｍ個の信号点のうちのいずれかにマッピングし、ＩＱ信号（同相成分Ｉと直交位相成分Ｑの直交信号）とした直交変調を施して変調信号を生成する。本発明に係る変調方式は、２次元ＮＵＣのコンスタレーションを持つ１６ＱＡＭを用いる。

次に、符号長１７２８０ビットのＬＤＰＣ符号の伝送に係る一実施形態について、図２を参照して、本発明による一実施例の受信装置２について説明する。

〔受信装置〕
図２は、本発明による一実施例の受信装置２の主要な構成要素のみを概略的に示すブロック図である。この受信装置２は、送信装置１から伝送された変調信号を受信する変調信号受信部２１と、制御部２２とを備える。制御部２２は、主信号の信号処理を行う復調部・デマッパ２２１、ビットデインターリーバ２２３、ＬＤＰＣ復号部２２４、ＢＣＨ復号部２２５、及びエネルギー逆拡散部２２６と、ＴＭＣＣ復調・復号部２２２とを備えている。

復調部・デマッパ２２１は、変調信号受信部２１から入力された変調信号を直交復調し、ビットデインターリーバ２２３に対し復調してデマッピングしたＩＱ信号（同相成分Ｉと直交位相成分Ｑの直交信号）のシンボルをビットデインターリーバ２２３に出力する。尚、ＴＭＣＣ復調・復号部２２２は、復調部・デマッパ２２１に先立ちＴＭＣＣ信号の復調・復号を行い、復調部・デマッパ２２１に対して、主信号の変調に適用した変調方式を指定する。また、ＴＭＣＣ復調・復号部２２２は、ビットデインターリーバ２２３に対しては主信号のＬＤＰＣ符号化に適用した符号化率（本例では４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６のうちいずれかの符号化率）及び変調方式を指定し、ＬＤＰＣ復号部２２４に対しては主信号のＬＤＰＣ符号化に適用した符号化率及び変調方式を指定する。

ビットデインターリーバ２２３は、ＴＭＣＣ復調・復号部２２２で復調・復号したＴＭＣＣ信号が指定するＬＤＰＣ符号化率及び所定の変調方式に基づき、復調部・デマッパ２２１から入力されるシンボルに対し送信装置１側のビットインターリーバ１１５に対応するデインターリーブ（ビット並び替え）を施し、ＬＤＰＣ復号部２２４に出力する。ビットデインターリーバ２２３の詳細は後述する。

ＬＤＰＣ復号部２２４は、ＬＤＰＣ符号用の復号器として構成され、ビットデインターリーバ２２３から得られるシンボルに対し対数尤度比を算出し、ＴＭＣＣ復調・復号部２２２で復調・復号したＴＭＣＣ信号が指定するＬＤＰＣ符号化率に相当する検査行列を用いて、sum－product復号法等によるＬＤＰＣ復号法を用いて誤り訂正の復号処理を行い、ＢＣＨ復号部２２５に出力する。尚、本ＬＤＰＣ復号部２２４についての詳細についても、本発明の趣旨ではないので更なる説明は省略するが、特許文献１，２に開示されているように、それぞれの符号化率に最適化された検査行列初期テーブルに基づいた検査行列を用いてＬＤＰＣ復号処理を行うものであればよい。

ＢＣＨ復号部２２５は、ＬＤＰＣ復号部２２４により復号したデータに対し、送信装置１のＢＣＨ符号化部１１３に対応する復号処理を行い、エネルギー逆拡散部２２６に出力する。尚、送信装置１側でＢＣＨ復号部１１３の処理が不要とされているときは、ＢＣＨ復号部２２５の処理も不要である。ＢＣＨ符号の利用の有無は送受間で予め定めておくことや、ＴＭＣＣ信号に含める構成とすることもできる。

エネルギー逆拡散部２２６は、ＢＣＨ復号部２２５から得られるデータに対し、送信装置１側のエネルギー拡散部１１２において擬似ランダム符号がＭＯＤ２により加算された処理を元に戻すため、再度同じ擬似ランダム符号をＭＯＤ２により加算し、エネルギー逆拡散処理を行う。これにより、受信装置２は、送信装置１から送信された主信号の入力ビット列に対応する出力ビット列を復元して外部に出力する。

以上のように、本発明による一実施例の送信装置１及び受信装置２は、符号長１７２８０を持つＬＤＰＣ符号による誤り訂正符号に対応した伝送フレームを用いて、各符号化率（本例では４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６のうちいずれかの符号化率）と各変調方式（本例では１６ＱＡＭ）の組み合わせをＭＯＤＣＯＤで定義付けて伝送することができる。従って、主信号として伝送するＭＰＥＧ－２ ＴＳ又はその他のデジタルデータストリームを効率良く伝送することが可能である。

そして、本発明による一実施例の送信装置１及び受信装置２は、ＭＯＤＣＯＤで定義付けた４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６のうちいずれかの符号化率と変調方式１６ＱＡＭの組み合わせで、ビットインターリーバ１１５（及びビットデインターリーバ２２３）におけるグループワイズインターリーバ（及び対応するグループワイズデインターリーバ）における並び替えパターンについて、並びに、マッパ・変調部１１６（及び復調部・デマッパ２２１）におけるコンスタレーションとして信号点の配置が一様になっていない２次元ＮＵＣについて、最適化した組み合わせと設計値が施されている。

以下、本発明による一実施例の送信装置１及び受信装置２に係るビットインターリーバ１１５（及びビットデインターリーバ２２３）、マッパ・変調部１１６（及び復調部・デマッパ２２１）について、詳細に説明する。

（ビットインターリーバ）
図３は、本発明による一実施例のビットインターリーバ１１５の概略構成を示すブロック図である。図３に示す例では、ビットインターリーバ１１５は、対象データに対しＬＤＰＣ符号化部１１４によってＬＤＰＣ符号化処理を施した符号化データをインターリーブする機能を有し、パリティインターリーバ１１５１、グループワイズインターリーバ１１５２、及びブロックインターリーバ１１５３から構成される。

パリティインターリーバ１１５１は、ＬＤＰＣ符号化部１１４からの符号化データのパリティビットを、他のパリティビットの位置にインターリーブするパリティインターリーブを行い、そのパリティインターリーブ後の符号化データを、グループワイズインターリーバ１１５２に出力する。パリティインターリーバ１１５１の処理は、特許文献１に記載の技法と同様（即ち、米国地上デジタルテレビ規格であるＡＴＳＣ３．０と同様）であり、更なる説明は省略する。

グループワイズインターリーバ１１５２は、パリティインターリーバ１１５１からの符号化データについて、グループワイズインターリーブを行い、そのグループワイズインターリーブ後の符号化データを、ブロックインターリーバ１１５３に出力する。

ここで、グループワイズインターリーバ１１５２は、１符号分の符号化データを、その先頭から３６０ビット単位に区分し、その１区分の３６０ビットをビットグループとして、パリティインターリーバ１１５１からの符号化データをビットグループ単位でインターリーブする。

グループワイズインターリーブを行うことで、グループワイズインターリーブを行わない場合に比較して、エラーレートを改善させることができ、その結果、データ伝送において、良好な通信品質を確保することができる。

ブロックインターリーバ１１５３は、グループワイズインターリーバ１１５２からの符号化データをブロック単位で並び替えるブロックインターリーブを行うことで、例えば、１符号分の符号化データを、マッピングの単位であるｍビットのシンボルにシンボル化し、マッパ・変調部１１６に出力する。ブロックインターリーバ１１５３の処理は、特許文献１に記載の技法と同様であり、更なる説明は省略する。

（ビットデインターリーバ）
図４は、本発明による一実施例のビットデインターリーバ２２３の概略構成を示すブロック図である。図４に示す例では、ビットデインターリーバ２２３は、送信装置１側のビットインターリーバ１１５の処理を復元するために、復調部・デマッパ２２１からのデータである各ビットの尤度のビットデインターリーブを行う機能を有し、ブロックデインターリーバ２２３１、グループワイズデインターリーバ２２３２、及びパリティデインターリーバ２２３３から構成される。

ブロックデインターリーバ２２３１は、復調部・デマッパ２２１からのシンボルの各ビットに対応する尤度を対象として、送信装置１側のブロックインターリーバ１１５３に対応するブロックデインターリーブ（ブロックインターリーブの逆処理）、即ち、ブロックインターリーバ１１５３によって並び替えられた符号化データの符号ビットの位置を元の位置に戻すブロックデインターリーブを行い、その結果得られる符号化データをグループワイズデインターリーバ２２３２に出力する。

グループワイズデインターリーバ２２３２は、ブロックデインターリーバ２２３１から出力された各ビット尤度を対象として、送信装置１側のグループワイズインターリーバ１１５２に対応するグループワイズデインターリーブ（グループワイズインターリーブの逆処理）、即ち、グループワイズインターリーバ１１５によってビットグループ単位で並びが変更された符号化データの符号ビットをビットグループ単位で並び替えることにより、元の並びに戻すグループワイズデインターリーブを行い、その結果得られる符号化データをパリティデインターリーバ２２３３に出力する。

パリティデインターリーバ２２３３は、グループワイズデインターリーバ２２３２から出力された各ビット尤度を対象として、送信装置１側のパリティインターリーバ１１５１に対応するパリティデインターリーブ（パリティインターリーブの逆処理）、即ち、パリティインターリーバ１１５１によって並び替えられた符号化データの符号ビットの位置を元の位置に戻すパリティデインターリーブを行い、その結果得られる各ビットの尤度を、ＬＤＰＣ復号部２２４に出力する。

以上のように、ビットデインターリーバ２２３は、復調部・デマッパ２２１から供給される符号化データに、送信装置１側でパリティインターリーブ、グループワイズインターリーブ、及びブロックインターリーブが施されている場合、そのパリティインターリーブに対応するパリティデインターリーブ、ブロックインターリーブに対応するブロックデインターリーブ、及び、グループワイズインターリーブに対応するグループワイズデインターリーブのすべてを行う。

ただし、送信装置１側でパリティインターリーブの処理がＬＤＰＣ符号化部１１４の処理と一体となって処理しているときは、ビットデインターリーバ２２３は、図５に示すようにパリティインターリーブに対応するパリティデインターリーブを行うブロックは不要であり、ブロックデインターリーバ２２３１及びグループワイズデインターリーバ２２３２から構成される。

（グループワイズインターリーブ）
以下、グループワイズインターリーバ１１５２にて行うグループワイズインターリーブの処理の詳細について説明する。図６は本発明による一実施例のグループワイズインターリーバ１１５２の処理を説明するための図であり、図７にはグループワイズインターリーバ１１５２の処理を示している。

グループワイズインターリーバ１１５２は、図６に示すように、１符号分の符号化データを、その先頭から３６０ビット単位に区分し、その１区分の３６０ビットをビットグループとして、所定のパターン（以下、「ＧＷパターン」ともいう）に従ってパリティインターリーバ１１５１からの符号化データをビットグループ単位でインターリーブする。このＧＷパターンは、変調方式とＬＤＰＣ符号化率との組み合わせに応じて定められ、所定の記憶部（図示せず）にＧＷテーブルとして記憶保持される。従って、グループワイズインターリーバ１１５２は、図７に示すように、グループワイズインターリーブの処理を行う際に、当該所定の記憶部から変調方式とＬＤＰＣ符号化率の組み合わせに対応するＧＷテーブルからＧＷパターンを読み出して処理を行う。

図６に示すように、ＬＤＰＣ符号によって符号化された符号化データの符号長Ｎは１７２８０ビットであり、ＢＣＨ符号を用いているときはＢＣＨパリティを含む情報ビット（Ｋビット）に対し、ＬＤＰＣ符号化率（本例では４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６のうちいずれかの符号化率）に応じたＬＤＰＣパリティビット（Ｍビット）が付与されている。

そして、グループワイズインターリーバ１１５２によりそのユニットサイズとして３６０ビットで区分すると、符号長Ｎ＝１７２８０ビットの符号化データは、ビットグループ０,１, …，４６,４７からなる４８（＝１７２８０／３６０）個のビットグループに区分される。

また、以下では、ＧＷパターンを、ビットグループを表す数字の並びで表すこととする。例えば、符号長Ｎが１７２８０ビットの符号化データについてＧＷパターン４，２，０，３，１は、ビットグループ０，１，２，３，４の並びを、ビットグループ４，２，０，３，１の並びにインターリーブする（並び替える）ことを表す。

グループワイズインターリーバ１１５２は、図７に示すように、符号長Ｎ＝１７２８０ビットの符号化データのビットグループ０乃至４７の並びを、ＧＷテーブルに示されるＧＷパターンの並びにインターリーブする。

ここで、本実施形態では、変調方式として１６ＱＡＭを用いるとして、２次元ＮＵＣのコンスタレーションを使用する。

図８には、本発明による一実施形態に係る符号長１７２８０ビットのＬＤＰＣ符号に対し一実施例のＬＤＰＣ符号化率４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６のそれぞれに適用する伝送システムにおける一実施例のグループワイズインターリーバ１１５２の処理に係るＧＷテーブルを示している。本実施形態に係るＧＷパターンは、ＬＤＰＣ符号の各符号化率４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６について、それぞれ図８に示す値で設定されている。尚、図８では、ビットグループ０，１，２，３，４，…，４７を表す数字の並びを「番号」として表している。

即ち、グループワイズインターリーバ１１５２は、ＬＤＰＣ符号化率４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６のそれぞれと、変調方式１６ＱＡＭについて、コンスタレーションとして予め定義される信号点の配置が一様になっていない２次元ＮＵＣ用に定義した図８に示す所定のパターンを示す４種類のＧＷテーブルのうち１以上を有し、ＬＤＰＣ符号化率４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６に応じて、当該ＧＷテーブルを参照してインターリーブする。

つまり、変調方式１６ＱＡＭの２次元ＮＵＣ用に定義したＧＷテーブルのパターンは、ＬＤＰＣ符号化率４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６毎に定義され、それぞれ図８では、“１６ＱＡＭ（２次元ＮＵＣ），符号化率ｒ＝４／１６”、 “１６ＱＡＭ（２次元ＮＵＣ），符号化率ｒ＝９／１６”、“１６ＱＡＭ（２次元ＮＵＣ），符号化率ｒ＝１２／１６”、“１６ＱＡＭ （２次元ＮＵＣ），符号化率ｒ＝１４／１６”、として示している。

〔１６ＱＡＭ（２次元ＮＵＣ）；符号化率４／１６のＧＷパターン〕
3,41,0,47,39,40,35,14,20,31,26,13,43,36,5,34,22,27,1,18,8,17,38,33,37,11,7,15,6,24,25,44,9,12,32,19,45,30,29,46,23,42,28,2,4,16,21,10

〔１６ＱＡＭ（２次元ＮＵＣ）；符号化率９／１６のＧＷパターン〕
6,14,13,47,40,16,33,30,5,12,29,38,17,9,15,32,35,19,23,44,41,2,21,28,24,31,4,45,26,34,39,36,7,0,22,11,25,3,42,10,18,43,27,46,8,37,20,1

〔１６ＱＡＭ（２次元ＮＵＣ）；符号化率１２／１６のＧＷパターン〕
9,21,47,40,27,4,7,11,29,37,14,41,20,6,19,5,12,32,31,28,30,15,0,10,34,25,1,36,13,23,45,43,44,24,33,16,2,3,22,26,18,35,39,46,8,17,38,42

〔１６ＱＡＭ（２次元ＮＵＣ）；符号化率１４／１６のＧＷパターン〕
16,47,41,14,17,43,45,1,38,5,26,21,36,22,3,11,29,23,30,35,19,7,2,9,12,42,40,34,18,4,27,24,39,6,0,15,31,28,10,20,13,46,32,37,33,25,44,8

（図８に係るＧＷパターンに基づくインターリーブ処理のエラーレート性能）
上述した本発明に係る図８に示すＧＷパターンに基づくインターリーブ処理のエラーレート性能について、その有無を比較して評価した。ここで、インターリーブ処理の有無の違いによるエラーレート性能を明らかとするために、ＬＤＰＣ符号には各符号化率で最適化した検査行列初期値テーブル（図示略）に基づく検査行列を用い、変調方式１６ＱＡＭについて２次元ＮＵＣのコンスタレーションによるものとしている。また、エラーレート性能の評価は、ＢＣＨ復号前のデータ（即ち、ＢＣＨ符号無しと同等）により行っている。

図９乃至図１２には、本発明による一実施形態に係る符号長１７２８０ビットのＬＤＰＣ符号に対しＬＤＰＣ符号化率４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６のそれぞれについて、１６ＱＡＭ変調適用時に、図８に係るＧＷパターンに基づくインターリーブ（ＢＩＬ）を適用した場合におけるＢＣＨ符号無し時の伝送特性について、従来技術と対比するＣ／Ｎ対ビット誤り率（ＢＥＲ）特性を評価結として示している。

ここで、図９乃至図１２に示すＬＤＰＣ符号化率４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６のそれぞれについての１６ＱＡＭ変調適用時の「従来技術」のＧＷパターンは、特許文献１，２の出願当時に想定されていた以下のものを用いた。

〔従来技術：１６ＱＡＭ（２次元ＮＵＣ）；符号化率４／１６のＧＷパターン〕
16,32,33,43,3,29,0,22,40,24,44,8,20,13,15,45,7,34,39,42,25,28,18,26,38,10,11,41,47,23,6,1,14,4,12,31,21,19,37,36,30,5,46,27,35,2,9,17

〔従来技術：１６ＱＡＭ（２次元ＮＵＣ）；符号化率９／１６のＧＷパターン〕
2,8,12,21,11,6,4,47,10,16,19,39,7,5,29,17,25,14,15,45,43,23,46,41,20,28,38,24,3,13,32,26,33,36,44,0,37,22,40,1,9,31,42,18,35,34,27,30

〔従来技術：１６ＱＡＭ（２次元ＮＵＣ）；符号化率１２／１６のＧＷパターン〕
9,8,3,40,27,4,7,45,28,29,14,41,20,6,21,5,36,12,31,39,30,15,37,10,34,25,1,47,26,13,32,43,44,24,33,16,42,2,22,19,18,35,23,46,11,17,38,0

〔従来技術：１６ＱＡＭ（２次元ＮＵＣ）；符号化率１４／１６のＧＷパターン〕
12,42,40,41,20,18,27,24,39,6,0,15,8,31,10,3,13,46,4,37,33,25,44,2,16,23,28,14,17,43,45,1,35,38,26,21,36,22,47,11,34,29,30,32,19,7,5,9

図９乃至図１２から分かるように、全体的に、本発明に係るＧＷパターンに基づくインターリーブ処理を適用した方が、従来技術よりも性能改善していることが分かる。

従って、本発明に係る送信装置１及び受信装置２において、ＬＤＰＣ符号化率４／１６，９／１６，１２／１６，１４／１６のそれぞれについての１６ＱＡＭ変調適用時の本発明に係るグループワイズインターリーバ１１５２及びグループワイズデインターリーバ２２３２を適用することで、地上放送における非常に劣悪な雑音環境においても、雑音耐性を向上し、ビット誤り率を改善することができる。

上述した各実施形態の実施例に関して、送信装置１及び受信装置２の各制御部１１，２２として機能するコンピューターを構成し、インターリーバ及びデインターリーバ、並びに送信装置１及び受信装置２の各手段を機能させるためのプログラムを好適に用いることができる。具体的には、各手段を制御するための制御部１１，２２をコンピューター内の中央演算処理装置（ＣＰＵ）で構成でき、且つ、各手段を動作させるのに必要となるプログラムを適宜記憶する記憶部を少なくとも１つのメモリで構成させることができる。即ち、そのようなコンピューターに、ＣＰＵによって該プログラムを実行させることにより、上述した各手段の有する機能を実現させることができる。更に、各手段の有する機能を実現させるためのプログラムを、前述の記憶部（メモリ）の所定の領域に格納させることができる。そのような記憶部は、装置内部のＲＡＭ又はＲＯＭなどで構成させることができ、或いは又、外部記憶装置（例えば、ハードディスク）で構成させることもできる。また、そのようなプログラムは、コンピューターで利用されるＯＳ上のソフトウェア（ＲＯＭ又は外部記憶装置に格納される）の一部で構成させることができる。更に、そのようなコンピューターに、各手段として機能させるためのプログラムは、コンピューター読取り可能な記録媒体に記録することができる。また、上述した各手段をハードウェア又はソフトウェアの一部として構成させ、各々を組み合わせて実現させることもできる。

上述の実施例について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することができることは当業者に明らかである。例えば、ＬＤＰＣ符号化と組み合わされる場合の他の誤り訂正符号化として、ＢＣＨ符号化以外に、リードソロモン符号化などのブロック符号化のみならず、畳込み符号化であってもよく、又は他のＬＤＰＣ符号化を組み合わせても良い。従って、本発明は、上述の実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲によってのみ制限される。

本発明によるインターリーバ及びデインターリーバ、並びに送信装置及び受信装置は、次世代地上デジタル放送の伝送システムに有用である。

１ 送信装置
１１ 制御部
１２ 変調信号送信部
１１１ 伝送フレーム生成部
１１２ エネルギー拡散部
１１３ ＢＣＨ符号化部
１１４ ＬＤＰＣ符号化部
１１５ ビットインターリーバ
１１６ マッパ・変調部
１１７ ＴＭＣＣ生成部
２ 受信装置
２１ 変調信号受信部
２２ 制御部
２２１ 復調部・デマッパ
２２２ ＴＭＣＣ復調・復号部
２２３ ビットデインターリーバ
２２４ ＬＤＰＣ復号部
２２５ ＢＣＨ復号部
２２６ エネルギー逆拡散部
１１５１ パリティインターリーバ
１１５２ グループワイズインターリーバ
１１５３ ブロックインターリーバ
２２３１ ブロックデインターリーバ
２２３２ グループワイズデインターリーバ
２２３３ パリティデインターリーバ

Claims (9)

1. 符号長１７２８０ビットのＬＤＰＣ符号の符号化率４／１６と変調方式１６ＱＡＭに応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
   前記ＬＤＰＣ符号による符号化データにおける３６０ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
   前記グループワイズインターリーバは、前記符号化率４／１６と、前記変調方式１６ＱＡＭについて、コンスタレーションとして予め定義される信号点の配置が一様になっていない２次元ＮＵＣ用に定義した前記所定のパターンを示すテーブルを有し、当該テーブルを参照してインターリーブするものとし、
   前記所定のパターンは、
   3,41,0,47,39,40,35,14,20,31,26,13,43,36,5,34,22,27,1,18,8,17,38,33,37,11,7,15,6,24,25,44,9,12,32,19,45,30,29,46,23,42,28,2,4,16,21,10
   とするよう定められていることを特徴とするインターリーバ。
2. 符号長１７２８０ビットのＬＤＰＣ符号の符号化率９／１６と変調方式１６ＱＡＭに応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
   前記ＬＤＰＣ符号による符号化データにおける３６０ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
   前記グループワイズインターリーバは、前記符号化率９／１６と、前記変調方式１６ＱＡＭについて、コンスタレーションとして予め定義される信号点の配置が一様になっていない２次元ＮＵＣ用に定義した前記所定のパターンを示すテーブルを有し、当該テーブルを参照してインターリーブするものとし、
   前記所定のパターンは、
   6,14,13,47,40,16,33,30,5,12,29,38,17,9,15,32,35,19,23,44,41,2,21,28,24,31,4,45,26,34,39,36,7,0,22,11,25,3,42,10,18,43,27,46,8,37,20,1
   とするよう定められていることを特徴とするインターリーバ。
3. 符号長１７２８０ビットのＬＤＰＣ符号の符号化率１２／１６と変調方式１６ＱＡＭに応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
   前記ＬＤＰＣ符号による符号化データにおける３６０ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
   前記グループワイズインターリーバは、前記符号化率１２／１６と、前記変調方式１６ＱＡＭについて、コンスタレーションとして予め定義される信号点の配置が一様になっていない２次元ＮＵＣ用に定義した前記所定のパターンを示すテーブルを有し、当該テーブルを参照してインターリーブするものとし、
   前記所定のパターンは、
   9,21,47,40,27,4,7,11,29,37,14,41,20,6,19,5,12,32,31,28,30,15,0,10,34,25,1,36,13,23,45,43,44,24,33,16,2,3,22,26,18,35,39,46,8,17,38,42
   とするよう定められていることを特徴とするインターリーバ。
4. 符号長１７２８０ビットのＬＤＰＣ符号の符号化率１４／１６と変調方式１６ＱＡＭに応じたインターリーブを行うインターリーバであって、
   前記ＬＤＰＣ符号による符号化データにおける３６０ビットのビットグループ単位で、所定のパターンに基づきインターリーブするグループワイズインターリーバを備え、
   前記グループワイズインターリーバは、前記符号化率１４／１６と、前記変調方式１６ＱＡＭについて、コンスタレーションとして予め定義される信号点の配置が一様になっていない２次元ＮＵＣ用に定義した前記所定のパターンを示すテーブルを有し、当該テーブルを参照してインターリーブするものとし、
   前記所定のパターンは、
   16,47,41,14,17,43,45,1,38,5,26,21,36,22,3,11,29,23,30,35,19,7,2,9,12,42,40,34,18,4,27,24,39,6,0,15,31,28,10,20,13,46,32,37,33,25,44,8
   とするよう定められていることを特徴とするインターリーバ。
5. 請求項１に記載のインターリーバの逆処理を行うことを特徴とするデインターリーバ。
6. 所定の入力ビット列に対し符号長１７２８０ビットに応じて検査行列初期値テーブルに基づいた検査行列を用いてＬＤＰＣ符号化処理を行う符号化器と、
   請求項１に記載のインターリーバと、
   該インターリーバの処理後のシンボルを前記変調方式１６ＱＡＭに従ってマッピングし変調信号を生成する変調器と、
   を備えることを特徴とする送信装置。
7. 所定の入力ビット列に対し符号長１７２８０ビットに応じて検査行列初期値テーブルに基づいた検査行列を用いてＬＤＰＣ符号化処理を行う符号化器と、請求項１に記載のインターリーバと、該インターリーバの処理後のシンボルを前記変調方式１６ＱＡＭに従ってマッピングし変調信号を生成する変調器と、を備える送信装置から送信された変調信号を受信する受信装置であって、
   該変調信号を前記変調方式１６ＱＡＭに従って復調しデマッピングする復調器と、
   前記復調器の処理後のシンボルについて、請求項１に記載のインターリーバの逆処理を行うデインターリーバと、
   該デインターリーバの処理後のビット列について、符号長１７２８０ビットに応じて検査行列初期値テーブルに基づいた検査行列を用いてＬＤＰＣ復号処理を行う復号器と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
8. コンピューターに、請求項１に記載のインターリーバの機能を実現させるためのプログラム。
9. コンピューターに、請求項５に記載のデインターリーバの機能を実現させるためのプログラム。