JP3014261B2

JP3014261B2 - 通信におけるインターリーブ方式

Info

Publication number: JP3014261B2
Application number: JP5337412A
Authority: JP
Inventors: 誠小谷
Original assignee: PFU Ltd
Current assignee: PFU Ltd
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 2000-02-28
Anticipated expiration: 2015-02-28
Also published as: JPH07202852A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は通信におけるインターリ
ーブ方式に関する。近年，装置間で情報を転送する通信
においてバーストエラーに対応する方式としてインター
リーブ方式が利用されている。特に送受信装置の間が電
波，光等を用いる無線通信では，誤り訂正能力のある符
号を用いることによりバーストエラーに対して対処する
ことができる。また，計算機の本体とこれに対し無線で
通信を行う入出力装置（キーボード等）との間の通信に
おいてもインターリーブ方式が利用されている。

【０００２】データを誤り訂正可能な符号に符号化して
インターリーブにより分散して送信しても，通信路のエ
ラーの発生期間が長いバーストエラーに対しては，受信
側でエラー訂正が不可能になる。このように，通信路の
状態の悪化に対して効率良くインターリーブを行うこと
が望まれている。

【０００３】

【従来の技術】図６は従来のインターリーブ方式の説明
図である。従来のインターリーブ方式を図６を用いて説
明すると，一定ビット数以下の誤りを検出して訂正が可
能な符号化を行った直列の時系列のデータが，図６の
Ａ．に示すようにＫ列，Ｌ段（行）のマトリクスの最上
段の行方向，次の段の行方向というような順で，ａ₀₀，
ａ₀₁，ａ₀₂・・ａ_0K，ａ₁₀，ａ₁₁・・ａ_1K，・・・，ａ
_L0，ａ_L1・・ａ_LKの各位置にデータを格納し，これを送
信する時に，本来の順番を入れ換えて，縦方向に順次読
み出されて送信される。送信データの順序は，次のよう
になる。

【０００４】ａ₀₀，ａ₁₀，・・ａ_L0，ａ₀₁，ａ₁₁・・ａ
_L1，・・，ａ_0K・・ａ_LK このデータが受信側で受信された時に通信路においてバ
ーストエラー（連続して生じる障害）が発生して，例え
ばａ₀₀，ａ₁₀，・・ａ_L0のデータにエラーが生じても，
受信側で元の時系列のデータに戻す（デインターリーブ
という）と，各行のデータ（例えば，ａ₀₀，ａ₀₁，ａ₀₂
・・ａ_0K）の中では１ビットのエラーであるから，誤り
を検出して訂正することができる。なお_,誤り検出・訂
正可能な符号として種々のものが使用されているが_,例
えば畳み込み符号（先行して送信したデータと常に関連
付けて符号化して，各符号化データにはチェック符号と
データの両方の情報を表す符号）により符号化して_,ビ
タビ復号器により復号する方式を用いられる。

【０００５】しかし，バーストエラーが極めて長くなっ
て，例えば，図６のＡ．の例で，斜線が施された部分
（マトリクスの３列分のデータ）が連続エラーとなる場
合のように訂正能力を越える長い期間エラーが発生する
と，受信側においてデインターリーブ後のデータ列は図
６のＢ．のようになり，斜線で示すエラー部分は３ビッ
トが連続しており，エラー訂正ができないか，誤訂正が
行われる可能性がある。

【０００６】このような場合に対処する従来技術とし
て，インターリーブのマトリクスの列数（行数）を固定
にして送信して，受信側において誤り訂正の回数を計数
して，計数値が増えるとマトリクスの段数（列数）を増
やし，誤り訂正回数が減ると段数（列数）を減らす制御
を行ってデインターリーブ後の連続誤りの発生を無く
し，復号器における訂正不能を解消する方式がある（特
開平３−２９２０２３号公報参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の方式によ
れば，インターリーブを構成するマトリクスの一方の数
値である列数（段数）を固定とし，段数（列数）だけ変
更するため通信路の状態が悪くなると段数（列数）が増
大して送信すべきデータ量が増えるため通信効率が悪化
するという問題がある。また，インターリーブの列数が
一定で段数が増えるため，送受信用のメモリ容量が最大
の段数に対応できるように大きな容量が必要になるとい
う問題がある。さらに，段数の増減に対応してデータ量
が変動するため，同期をとるための制御が複雑になる。

【０００８】本発明はインターリーブによる通信中にエ
ラーの発生状況に対応してインターリーブの行・列を可
変にするが，データ量を増大させることなく誤訂正や訂
正不能を防止することができる通信におけるインターリ
ーブ方式を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図であり，インターリーブのマトリクスが示されてい
る。図中，Ｌは現在のインターリーブのマトリクスの行
数，Ｋは列数，Ｌ’は変更したインターリーブのマトリ
クスの行数，Ｋ’は変更した列数を表す。

【００１０】本発明はインターリーブのマトリクスサイ
ズを固定（Ｋ列×Ｌ行を一定）とし，インターリーブの
行，列のサイズを通信路のエラー発生状況に合わせて可
変にすることでデインターリーブ後の連続誤りを無く
し，誤訂正や訂正不能な事態の発生を無くすものであ
る。

【００１１】

【作用】図１において，インターリーブのマトリクスサ
イズを，エラー発生が少ない状態においてＫ列×Ｌ行で
ある。送信側において誤り訂正符号による符号化を行っ
てこのマトリクスによりインターリーブして送信する。
受信側では，送信側と同じマトリクスによりデインター
リーブ（インターリーブを解除して元のデータ列に戻
す）し，誤り訂正を含む復号が行われる。

【００１２】その時，各行毎のエラーや，フレームチェ
ックエラー（フレーム中の訂正不能なエラー）を検出
し，このエラー発生状況を見て，基準を越えて悪い状況
の場合はインターリーブのマトリクスの行数を増やし，
桁数を減らすことを表す指示を受信側から送信側へ送信
し，良好な場合は行数を減らし桁数を増やす指示を発生
し，通常の状況の場合は現状を維持する（変化を意味し
ない）指示を発生する。

【００１３】行数を増やして桁数を減らす指示がある
と，送信側は図１に示すようにＬ行をＬ’に増大し，Ｋ
列をＫ’列に減らして，新たなインターリーブのマトリ
クスにより送信を行う。この場合，受信側のデインター
リーブも同じ行・列の値に変更される。但し，Ｋ×Ｌ＝
Ｋ’×Ｌ’であり，Ｋ’，Ｌ’の数値は状況に応じて可
変である。

【００１４】エラーの発生が少なくなると，行数を減ら
し，列数を増やす指示が受信側から送信側へ送られ，そ
の指示に応じてインターリーブの行・列の数が変更され
る。このようにすることにより連続誤りの発生を無く
し，誤訂正，訂正不能になることを防止することができ
る。

【００１５】

【実施例】図２は実施例の構成図である。図２におい
て，２０〜２３は送信装置（または符号化装置）であ
り，２０は入力情報に対し誤り訂正の符号化を行う符号
器であり，各種の符号化を利用できるが，ここでは畳み
込み符号化の符号化器を用いる。２１は固定のマトリク
スサイズ（Ｌ行×Ｋ列＝一定）を持つが，行・列の数値
が可変のインターリーブ部，２２は受信側から指示され
た行・列によりインターリーブ部を制御する行・列制御
部，２３は無線で受信装置との間で送受信を行う無線機
である。

【００１６】２４〜２７は受信装置（または復号装置）
であり，２４は送信側と無線で送受信を行う無線機，２
５は受信したデータを元のデータ配列に戻すデインター
リーブ部，２６はデインターリーブされたデータ列を復
号する復号器であり，この例では送信側で畳み込み符号
化されているのでその復号を行うビタビ復号器を使用す
る。２７は復号器で検出したエラー情報を受け取ってイ
ンターリーブのマトリクスの行・列の数を変更して送信
装置に通知すると共にデインターリーブ部２５を制御す
る行・列制御部である。

【００１７】図３は実施例の制御フローである。図２に
示す実施例の動作を図３の制御フローを参照しながら説
明する。送信装置の行・列制御部２２は，初期値として
行数がＬ，列数がＫに設定される（図３のＳ１）。

【００１８】図２の符号器２０に送信情報が入力する
と，誤り検出を行う検出符号化と誤り訂正を行う畳み込
み符号化が行われ（図３のＳ２），符号化されたデータ
はインターリーブ部２１に入力する。インターリーブ部
２１は，インターリーブのマトリクスが上記の行・列制
御部２２に設定された初期値である行数Ｌ，列数Ｋによ
りインターリーブが実行される（図３のＳ３）。インタ
ーリーブされたデータは無線機２３に供給され，無線機
２３からアンテナを介して無線により送信される（図３
のＳ４）。

【００１９】受信装置では，アンテナからの無線信号を
無線機２４で受信し（図３のＳ５），受信データをデイ
ンターリーブ部２５に供給する。受信装置の行・列制御
部２７も初期値として行数Ｌ，列数Ｋが設定されてお
り，この行・列の数値がデインターリーブ部２５に入力
されており，デインターリーブはそのマトリクスにより
デインターリーブを行う（図３のＳ６）。

【００２０】デインターリーブ部２５で元のデータ列に
戻されるが，この時復号された各行毎にエラーが発生し
たか否かを検出する（図３のＳ７）。なお，このエラー
は，次に実行される復号器２６において訂正される可能
性があるものを含んでいる。

【００２１】デインターリーブされたデータは次に復号
器２６に入力して復号動作が行われる（図３のＳ８）。
この例では復号器２６はビタビ復号器が使用され，一定
のビット数の誤りは訂正されるので，復号データは図示
されない装置に出力される。

【００２２】但し，復号器２６は一定のビット数以上の
エラーに対しては訂正不能となる。この場合，復号器２
６はフレーム（インターリーブのマトリクスサイズの
量）内で訂正不能なエラー（これをフレームチェックエ
ラーという）が発生したかどうかを表す出力を発生す
る。

【００２３】上記Ｓ７で検出されたエラーが発生した行
数（これをｎとする）と，Ｓ８で検出したフレームチェ
ックエラーは，行・列制御部２７へ供給される。行・列
制御部２７は，フレームチェックエラーとエラー行数ｎ
に基づいて，判定を行ってインターリーブの行・列のサ
イズを判定する。

【００２４】この行・列制御部２７における判定は図４
に示すフローにより行う。すなわち，最初にフレームチ
ェックエラーが発生したか判定し（図４のＳ９０），発
生した場合は，現在のインターリーブのマトリクスの現
在の行数「Ｌ」を一定数だけ大きい数Ｌ’にする判定を
行う（図４のＳ９１）。

【００２５】フレームチェックエラーが無い場合は，エ
ラー発生行数ｎ（上記図３のＳ７で検出）が，予め決め
られた設定値ａを越えるか判定し（図４のＳ９２），越
えた場合は，現在の行数「Ｌ」を維持する（同Ｓ９
３）。エラー発生行数ｎが設定値ａを越えない場合は，
エラー発生が低い状況であるから現在の行数「Ｌ」を，
一定数だけ小さい数Ｌ”にする（図４のＳ９４）。な
お，上記の設定値ａは，インターリーブの現在の行数が
Ｌの時，例えば，ａ＝Ｌ／２またはａ＝Ｌ／４の値が使
用される。

【００２６】判定された行・列の数（実際は行数だけ）
は，行・列データとして送信するため無線機２４へ出力
されると共に，デインターリーブ部２５に対し新たな行
・列の数値により動作させるため供給される。デインタ
ーリーブ部２５には，行数が変更された時に，新たな行
数と対応して変更された新たな列数とが供給される（図
４のＳ９５）。例えば，現在の行数ＬがＬ’になった場
合，新たな列数Ｋ’は，（Ｌ×Ｋ）÷Ｌ’となる。

【００２７】行・列データが行・列制御部２７から発生
して，無線機２４から送信されると（図３のＳ１０），
送信装置の無線機２３で受信される（図３のＳ１１）。
無線機２３は行・列データの受信を識別すると，これを
行・列制御部２２に出力する。行・列制御部２２は，受
け取った行・列データにより，変更されたインターリー
ブのマトリクスのサイズ（新たな行数と列数）を決定し
（図３のＳ１２），インターリーブ部２１に制御データ
として供給する。これにより，インターリーブ部２１は
その後に入力するデータに対して新たな行・列によりイ
ンターリーブを行う。

【００２８】次に，上記のインターリーブの行数（列
数）の制御においてエラーの発生が止まらないために行
数が増大した場合，列数が小さくなるがその最小値につ
いて，，の各符号を用いた例により説明する。

【００２９】送信側の符号化が畳み込み符号化で，受
信側がビタビ復号を行った場合図５に畳み込み符号／ビタビ復号の２つの符号化におけ
る特性を示し，符号化率がＲ＝１／２（入力が１個の時
出力が２個）であり，拘束長ｋは入力データに対し出力
を得るために時間的に差がある何個のデータが必要であ
るかを表し，この例では３個と７個である。次の最小自
由距離ｄは，組み合わせの符号の状態として正しい状態
に至るために必要な最小のハミング距離を表し，訂正数
ｔは訂正可能なビット数を表す。従って，拘束長が３の
場合，５ビットの中の２ビットまでのエラーは訂正可能
で，３ビットのエラーは訂正不可能である。拘束長が７
の場合も，図５に示す通りである。

【００３０】この符号化率が１／２の場合，バースト誤
りを４ビット中１ビットに分散できれば，最大５ビット
中の連続しない２ビット誤りとみなすことができ，完全
に訂正が可能である。しかし，バーストエラー以外にラ
ンダムエラーの発生を考慮に入れると，列数の最小値
（これをＬ_minで表す）は次の条件に該当する数とな
る。

【００３１】Ｌ_min＞４，且つ［フレームサイズ／Ｌ_min］が自然数巡回符号（ｎ，ｋ，ｔ）により符号化，復号化を行っ
た場合但し，ｎは符号長，ｋはデータ長，ｔは訂正可能数とす
る。

【００３２】ｔ重誤り訂正符号の時，Ｌ_min＞ｎ／ｔ，
且つ［フレームサイズ／Ｌ_min］が自然数となる値とな
る。

【００３３】

【発明の効果】本発明によればインターリーブのフレー
ムサイズ（Ｋ×Ｌの数）を固定にして，通信路のエラー
の発生状況により行・列を可変にすることによりデイン
ターリーブ後の連続誤りの発生を防止することができ，
誤訂正や訂正不能となることを無くすことができる。

【００３４】また，インターリーブのフレームサイズが
大きくなると通信効率が下がるため，上記の従来例に比
べて通信効率を向上することができ，特に回線品質が良
好な場合に行・列が変更できる本発明が有効となる。

【００３５】また，ビタビ復号を用いると，インターリ
ーブ内のエラー数が変わらなくても，行列数を変更して
連続エラーの発生を無くすか，減少させることで誤訂正
する確率を下げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】実施例の構成図である。

【図３】実施例の制御フローを示す図である。

【図４】行・列判定のフローを示す図である。

【図５】畳み込み符号／ビタビ復号の場合の２つの符号
化の特性を示す図である。

【図６】従来のインターリーブ方式の説明図である。

【符号の説明】

Ｌ現在のインターリーブのマトリクスの行数Ｋ現在のインターリーブのマトリクスの列数Ｌ’ 変更したインターリーブのマトリクスの行数Ｋ’ 変更したインターリーブのマトリクスの列数

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 1/00 H03M 13/27 H04B 14/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】送信側に送信情報を誤り訂正可能な符号
に符号化する符号器と，符号化されたデータをインター
リーブするインターリーブ部と，該インターリーブ部の
マトリクスの行・列の数を行・列の積が一定としながら
受信側から送られる行・列データにより可変制御する行
列制御部と，無線機とを備え，受信側に，無線機と，受信データをデインターリーブす
るデインターリーブ部と，デインターリーブされたデー
タを復号すると共にエラー情報を発生する復号器と，前
記復号器からのエラー情報を受け取って，エラー発生状
況に基づいて現在のインターリーブの行数または行数及
び列数を変更するか否かを判定し，行数と列数の積を一
定とする範囲で新たな行数または行及び列数を指示する
行・列データを発生して，前記デインターリーブ部に供
給すると共に前記無線機から送信側へ送信する制御を行
う行列制御部とを備え，前記受信側の行列制御部は，前記エラー情報として，一
定データ長であるフレーム内に訂正不能なエラーが発生
したか否かを表すフレームチェックエラー情報と一定行
数内におけるエラー発生の行数を受け取って，フレーム
チェックエラーが発生した場合は，インターリーブの行
数を大きくし，フレームチェックエラーが発生しない
と，エラー発生の行数が一定値を越えたか否かに応じ
て，インターリーブの行数を現在の値に維持するか，小
さくするかの判定をすることを特徴とする通信における
インターリーブ方式。