JP3804989B2 - 低減された時間ディインターリーブメモリ用の受信機、ディインターリーブ手段、および方法 - Google Patents

Description

本発明は、時間的にインターリーブされたデータビットのフレームで変調されたＲＦ信号を受信する受信機であって、この受信機が、前記時間的にインターリーブされたデータビットのフレームを前記ＲＦ信号から再生して、再生したデータビットに応答してメトリック(metric)を生成する手段を具えて、前記メトリックが、検索したデータビットと、前記検索したデータビットの各々に関連して前記データビットの信頼性を示す複数の信頼性ビットとを具えている受信機に関するものである。
本発明は、フレームに構成されたディジタル信号をディインターリーブ（インターリーブ解除）するディインターリーブ装置であって、前記フレームが、データビット及び複数の信頼性ビットを含むメトリックを具えて、前記信頼性ビットが、前記データビットの各々に関連して前記データビットの信頼性を示し、前記ディインターリーブ装置が、前記メトリックを記憶するメトリック記憶手段を具えて、前記メトリック記憶手段の記憶容量が、前記フレーム当りの前記メトリックの総数よりも小さいディインターリーブ回路装置にも関するものである。
本発明はさらに、こうした方法に関するものである。
前述の受信機、ディインターリーブ回路装置、およびこうした方法は、文献ＷＯ９６／２０５３６より公知である。公知の受信機は、受信したＲＦ信号からデータを再生する手段を具え、これに受信データビットの信頼性を示すデータ信頼性ビットを加える。結果としてのビットは次にディインターリーブされ、ディインターリーブ目的用にこれらのビットを一時的に記憶する記憶手段メモリが使用される。高品質音声応用のデータは、フレーム当りデータ容量のほんの一部を占めるのみであるから、こうした高品質音声応用、および時には副次的な応用をもディインターリーブするのには、限定された記憶容量で十分である。それ故低コストの記憶手段（ディインターリーブメモリとも称させられる）が、前述の諸応用のみが処理可能な大きさとなされる。このことは、ディインターリーブメモリの利用可能な記憶容量を越えない応用へのこうしたディインターリーブメモリの使用を実際に制限する。フレーム当りのデータ総容量の大部分を使用するディジタル映像へのような応用は、前述の公知の受信機では処理できない。
本発明の目的は、過剰量のディインターリーブ用メモリを要求する応用がまだ処理可能な程度に低減したディインターリーブ能力を有する受信機を提供することにある。
この目的を達成するため、本発明に係る受信機は、ディインターリーブ手段が、記憶している前記信頼性ビットの前記メトリック当りの数を、記憶すべきデータ量とは逆に変化させることによって、前記記憶手段のメトリック記憶容量を、記憶すべきデータ量に応じて変化させるように構成されていることを特徴とする。
本発明は、ディインターリーブ用メモリおよびディインターリーブに続く処理で信頼性ビットの一部（または全部）を記憶しないことにより、これらの信頼性ビットによって通常使用されるメモリの一部分が、余分のメトリックを記憶できるという認識に基づいている。ディインターリーブ用メモリで記憶される信頼性ビット数を低減した結果、時間的なディインターリーブに続く処理がより低い精度と品質で実施される。本発明に係る方法を使用することにより：一方では限定された記憶容量を要求する応用を高品質で；他方では各フレームのデータ容量の大部分またはすべてを占有する、従って大きな記憶容量を要求する応用を低質で処理することができる。
このようにして、復号品質を記憶容量とのトレードオフ（両立）が可能である。
本発明受信機に係る好適例は、前記記憶手段が複数群のメモリ位置の形に構成され、前記群内の前記メモリ位置が、個別にアクセス可能であるか、あるいは、当該群内の少なくとも１つの他の位置と共にアクセス可能であることを特徴とする。
一群のメモリ位置(ロケーション)は、完全な、あるいは完結したメトリック、すなわちすべての信頼性ビットのみならずデータビットを記憶するのに使用される。メモリ位置のこの群は、通常１つのアドレスでアドレス指定される。本発明に係る方法を使用した各群内の個々のメモリ位置は、低減されたメトリック用の最大記憶容量が生じる、信頼性ビットのないデータビットのみを記憶する場合には個々に、１つまたは２つの信頼性ビットのみとともにデータビットを記憶する場合には対または３つ一組で、あるいはフルサイズ(full-size)のメトリック用の最小記憶容量が生じる完全なメトリックを記憶する場合には、全体を一群としてアドレス指定することができる。これらのアドレス指定モード間の切換えによって、記憶容量に関する要求に応じてメトリックの記憶容量を動的に再構成することが可能となる。この結果、低コストかつ柔軟性のある用途の広い受信機が得られる。
本発明に係る上述の目的および特徴は下記に説明する図面を参照し好適な実施態様により詳細に説明される。
図面中同一部分は同一の参照番号で示し、フローチャート線図で、“Ｙ”はブロックの条件が満足され、“Ｎ”はブロックの条件満足されないことを意味する。
以下、ディジタル音声放送システム（ＤＡＢ）の例を用いて、本発明を説明する。ＤＡＢ信号はコンボルーションエンコード（畳み込み符号化）され(convolutional encoded)、インターリーブされたディジタルデータ流を有する。このデータ流はフレームに編成され、ＯＦＤＭ技術を用いた搬送波で変調される。データ流の各フレームはシンクロナイゼーション（同期）チャネル(Synchronization Channel：ＳＣ)、ファーストインフォメーション（第１情報）チャネル(Fast Information Channel：ＦＩＣ)およびメインサービス（主サービス）チャンネル(Main Service Channel：ＭＳＣ)を有する。ＭＳＣの利用可能なデータ容量は伝送モード依存である。モードIIでは、例えばＭＳＣは８６４のキャパシティユニット(Capacity Unit：容量単位)に編成される。キャパシティユニットとはフレーム内のアドレス指定可能な最小の情報単位であり、６４のデータビットを有し、これは各１６ビットの４群に分割される。ＦＩＣは、フレーム内のキャパシティユニット上に送信されるサービス(service)のマッピング(mapping)に関する情報を提供する。すなわち、ＦＩＣは、フレーム内のどのキャパシティユニットがどのサービス用に使用されるかを示す。ＤＡＢ信号およびＦＩＣの詳細については、ETSI PRETS 30041 Draft,June 1996に開示されているＤＡＢ標準方式を参照されたい。
図１に、本発明に係るディインターリーブ方法が適用されるＤＡＢ受信機を示す。図１でフロントエンド(front-end：ＦＲＥ)は、受信したＤＡＢ変調搬送波ＲＦを中間周波数ＤＡＢ信号ＩＦに変換し、これから復調部ＤＥＭでＤＡＢ−復調信号ＤＢを導出する。ＤＡＢ−復調信号ＤＢは、メトリックと称される４ビットサンプルを有する。各メトリックは、インターリーブされコンボルーションエンコードされたデータ流の１データビットを表わすデータビットと、受信データビットの信頼性を示す３つの信頼性ビットとを有する。ＤＡＢ−復調信号ＤＢには、規則的な時間間隔で、整数のキャパシティユニットのバーストが存在する。
インターリーブ回路配置ＩＬＡでは、バッファメモリＢＭＥが、ＤＡＢ−復調信号ＤＢのメトリック及びこれらのバーストのメトリックを記憶する。メトリックはバッファメモリＢＭＥから読出され、メモリ制御ユニットＭＣＵの制御下でインターリーブメモリＩＭＥ（メトリック記憶手段とも称される）に転送される。メモリ制御ユニットＭＣＵは、インターリーブメモリＩＭＥに記憶されたメトリックの読出しの制御も行う。このことは文献ＷＯ９６／２０３５６の図１に示されたディインターリーブスキーム(de-interleaving scheme)と一致する。ディインターリーブされたメトリックは、ファーストインファーストアウト(First In First Out：ＦＩＦＯ：先入れ先出し)記憶デバイスＦＩＦに供給される。このことは、メモリから読出されたディインターリーブされたメトリックを、時間的により一様なバースト的な形状に広げるためになされる。しかし、ディインターリーブされたメトリックを、時間的により一様に広げることが必要でない際には、記憶デバイスＦＩＦを必要としない。ディインターリーブされＤＡＢ−復調された信号ＤＤは、ＦＩＦＯ記憶デバイスＦＩＦから得られる。インターリーブ回路装置ＩＬＡは、さらに２つのデータレジスタＲＧ１及びＲＧ２を有し、これらは本明細書ではこれ以上詳しく説明しない。インターリーブ回路装置ＩＬＡのより詳細については、文献ＷＯ９６／２０３５６を参照されたい。文献ＷＯ９６／２０３５６に記憶されているようなディインターリーブスキームでは、インターリーブメモリＩＭＥの行当り４８０ビットが記憶され、各行に１キャパシティユニットが関連する。欧州特許出願ＥＰ−Ａ４０５６７３には、改善されたディインターリーブ方法が記載されており、ここではインターリーブメモリを簡単に制御している。このインターリーブ方法は本願発明でも使用するが、本願発明では前述のインターリーブ方法は本質的なものではない。
ディインターリーブに引続いて、ディインターリーブされＤＡＢ−復調された信号ＤＤは次にデコーダ部ＤＥＣに供給され、そこでは入力信号ＤＤに対応して誤り訂正信号ＤＡを出力する。デコーダ部ＤＥＣは、デコーダの品質を改善するための誤り訂正計算に、信頼性ビットを使用する。こうしたデコーダには、例えばソフト−判定ビタビ−デコーダ(soft-decision Viterbi-decoder)がある。
ＤＡＢ受信機のディジタル回路は、グローバル（統括）制御器(global controller)ＧＬＣの制御のもとに動作する。グローバル制御器ＧＬＣは、受信したＤＡＢ信号から（ユーザに注文された）所望のサービスを再生するために使用する。この目的で、グローバル制御器ＧＬＣは、そのサービスに関するＦＩＣ（ファーストインフォーメーションチャンネル）から情報を再生し、この情報を使用して、所望のサービスに関連するキャパシティユニットのみを選択してインターリーブメモリＩＭＥに記憶するように、ＭＣＵに命令する。このことは、フレーム内のすべてのキャパシティユニットを記憶できることはもはや必要ではなく、その選択のみができるということを意味する。例えば、フレーム当り２１６のキャパシティユニットをインターリーブできるインターリーブメモリは、１６８のキャパシティユニットのみを占有する高品質の音声サービスを処理するのには十分であり、さらに、例えば６４のキャパシティユニットの追加的なデータ応用を処理する余地をのこしている。このことの欠点は、フレーム当り２１６のキャパシティユニットより多くを占有しないサービスのみが処理されるということであり、このことは受信機の柔軟性を著しく限定するもので、さらにフレーム内の８６４のキャパシティユニットをすべて使用し得る映像サービスは処理できないことを意味する。
本発明はこの課題に対し、メトリック当り記憶される信頼性ビットの数を、記憶すべきデータ量に応じて変化させることによって、記憶手段またはインターリーブメモリＩＭＥのメトリック記憶容量を変化させることにより解決を与える。本発明では、メトリック当りより多くのまたはより少ない信頼性ビットを記憶させることにより、記憶容量と処理品質との間のトレード−オフ(trade-off)がなされ得ると認められる。このことは以下のように進行する。グローバル制御器ＧＬＣは、ユーザ入力及びＦＩＣからの再生情報に基づいて、フレーム当りいくつのキャパシティユニットが処理に必要かを決定する。この数が、利用可能な記憶容量、この場合２１６のキャパシティユニットより小さければ、もちろん容量的な問題もなければ対策を行う必要もない。この数が、２１６キャパシティユニットより大きく４３２より小さければ、インターリーブメモリはメトリック当り２ビットのみ、即ち最上位信頼性ビットをともなったデータビットを記憶するよう再構成される。今度は１メトリックは４ではなく２ビットのみで記憶され、その結果、メトリックで表わせば記憶容量が倍になる。また、この数が４３２キャパシティユニットより大きければ、インターリーブメモリＩＭＥは、メトリック当り１ビットのみ、即ちデータビットのみを記憶するよう再構成される。この結果、もとのメトリック記憶容量の４倍のメトリック記憶容量となる。このことはメトリックの長さ（即ちビットの数）を低減して到達される。例えば、必要な記憶容量が限定された少数のサービスのみにユーザが関心を持つということにより、グローバル制御器ＧＬＣが、キャパシティユニットの必要数が低減可能であると判定すれば、インターリーブメモリＩＭＥはそれに応じて再構成される。このことは、フレームベースごとに行うことができる。このことは、メトリック当りの信頼性ビット数の低減はデコーダの品質の損失をもたらすから、記憶可能なキャパシティユニット数とデコーダの品質との間にはトレード−オフが存在することを意味する。例えば、ビタビデコーダアルゴリズムの場合には、デコーダ側の３つの信頼性ビットの損失は、受信機の数ｄＢの感度損失となる。
図２に、本発明に係る方法のフローチャート線図を示す。この方法は、ＧＬＣおよびＭＣＵで実施することができる。フローチャートの開始では、どのサービスが処理される必要があるかを知る。このことはユーザにより決定され、詳細には説明しない。この例では、キャパシティユニットで表現される利用可能な記憶容量ＡＳＣは、フレーム当りのキャパシティユニットの総数（＝８６４ＣＵ）の２５％（＝２１６ＣＵ）に設定される。ＡＳＣは記憶可能なＣＵの数で、この場合は、メトリックが４ビットの全長を有する。ブロックＩでは、ＦＩＣを解析して、ＣＵ及びサービスのマッピングについての情報を再生する。ブロックIIでは、この情報から、必要な記憶容量ＲＳＣ（＝記憶すべきＣＵの数）を計算する。ブロックIIIでは、この必要な記憶容量ＲＳＣを利用可能な記憶容量ＡＳＣと比較する。条件（ＲＳＣ＞ＡＳＣ）が真（“Ｙ”）でなければ、十分な記憶容量が存在し、ブロックIVでは、記憶しているメトリックのメトリック長ＭＬをその最大値４に設定する。ブロックIIIの条件が成立すれば、ブロックVでは、ＲＳＣ＞２＊ＡＳＣか否かを判定する。そうであれら、メトリック記憶容量を最大にすべくＭＬをＩに設定する。ＲＳＣ（２＊ＡＳＣならば、ブロックVIでは、中間記憶容量および中間的品質用にＭＬを２に設定する。パラメータＭＬは、図１のＭＣＵによって、読取りおよび書込み動作中にインターリーブメモリＩＭＥをアドレス指定するために使用される。実際には、ＭＬは読取りまたは書込まれるべきメトリック当りのビット数を示す。ブロックVIIIでは、ディインターリーブを行い、このインターリーブは、文献ＷＯ９６／２０５３６に記載されているように、インターリーブメモリＩＭＥからの読取り及びインターリーブメモリＩＭＥへの書込みの両方から成るが、パラメータＭＬの関数として行う。しかし、インターリーブメモリＩＭＥからの読取り動作は、ある面では、書込み動作とは大きく異なる。書込み動作では、全４ビットのメトリックは４つのメモリユニットに供給することができ、関連メモリ位置のみをアドレス指定することによって、メトリックの関連ビットのみを、パラメータＭＬを使用して記憶する。
図３に、本発明に係るインターリーブメモリからの読取り動作に関するフローチャート線図を示す。この読取り動作は、ＭＣＵによって制御される。ブロックIXでは、インターリーブメモリＩＭＥのメモリ位置からＭＬビットを読取る。ＭＬが４より小さければ、追加のダミービットをＭＬビットに追加して、通常の４ビットのメトリック長に到達させる必要がある。この処理は通常、４ビットのメトリック長に頼るので、更なる処理のために、これらの４ビットが必要である。従って、ブロックX及びXIでは、ＭＬの値をチェックする。ＭＬ＝４（ブロックXで“Ｙ”）であれば、さらなる動作を行う必要がなく、メトリックはブロックXIVのように出力することができる。ＭＬ＝２（ブロックXで“Ｎ”、ブロックXIで“Ｙ”）であれば、ブロックXIIIでは、メトリックの最下位の所に２ビットを追加する。これらの２ビットの値は、データビットに伴う信頼性ビットと同じであることが好ましい。ＭＬ＝１（ブロックXIで“Ｎ”）であれば、データビットに３ビットを追加して、これらのビットの値は、データビットの値に等しいことが好ましい。このことは通常は、データビットの信頼性が可能な最高値にあることを示す。ソフトデシジョン・ビタビデコーダにとっては、このことは、実際にはハードデシジョン・ビテルビデコーダとして動作することを意味する。メトリックの長さを４ビットに正規化する他の方法も可能である。
ここでは、インターリーブメモリＩＭＥは異なるメトリック長を取り扱えるように、従って種々のアドレス指定能力を取り扱えるように構成しなければならない。ＤＡＢの例では、データビット（即ち１ビットのメトリック）のみを記憶するためには、メモリ位置は個別にアドレス指定可能であり、データビット及び最上位の信頼性ビット（即ち２ビットのメトリック）を記憶するためには、一対としてアドレス指定可能であり、完全な４ビットメトリック即ち（データビット）＋（３つの信頼性ビット）を記憶するためには、群または４ビットとしてアドレス可能であるべきである。文献ＷＯ９６／２０３５６から知られるように、インターリーブメモリは、等しい大きさのＤＲＡＭユニットである４つのメモリユニットに構成することができる。各メモリユニットのメモリ位置は、適切な行および列選択線を活性化することによってアドレス指定される。各メモリユニットの同一行の複数列を同時に活性化することによって、４ビットメトリックの、インターリーブメモリＩＭＥへの書込み、あるいはインターリーブメモリＩＭＥからの読取りを行うことができる。メモリを１または２ビットのメトリック長に再構成する際には、１ビットのメトリック長の場合には、１メモリユニットのみの適切な行および列の選択線を単に活性化して、あるいは、２ビットの書込みまたは読取りを行うべき２つのメモリユニットの適切な行および列選択線を単に活性化して、アドレス指定を行うことができる。このメモリ位置の柔軟性あるアドレス指定は、種々の方法で行うことができる。以上で説明したように、このことは、関連するメモリユニットの行および列選択線のみを活性化することによって行うことができる。メモリユニットがメモリユニット選択線を有して、このメモリユニット選択線が活性化されている際のみに、メモリユニットの書込みまたは読取りができる場合には、行および列の線をすべて同時にアドレス指定して、メモリユニット選択線を用いて、異なるメモリユニットのメモリ位置どうしの区別をすることができる。メモリをアドレス指定するための他の方法も、本願発明の範囲を逸脱することなく考案することができる。
以上、限定数の実施例について、例として図示及び説明してきたが、当業者は、請求の範囲に規定した本発明の範囲を逸脱することなしに、他の多くの代案実施例を考案することができる。
本発明は、ＤＡＢ以外の受信機、例えばディジタル映像放送(Digital Video Broadcast：ＤＶＢ)受信機にも有利に使用することができる。通常のＤＶＢ受信機は、ディインターリーブのある形態を同様に具えているものと想定される。
インターリーブメモリは、外付けＲＡＭ並びに埋込みＲＡＭとすることができることは明らかである。
本明細書においてターム(term：項目)選択線を用いる所では、このタームを代わりに、行または列におきかえることができることは明らかである。
４ビットメトリックから２および１ビットメトリックへの記憶容量の増加はペナルティ(penalty)なしで行うことができる。記憶容量の減少（即ちメトリック長の増加）は、一時的なデータ損失を生じさせ得る、というのは、異なるメモリバンク内の位置には、異なるアプリケーション（応用）が記憶されていることがあるからである。このデータ損失は、１５フレームに及ぶことがあり、音声応用の場合には、音声信号の一時的な無音化が生じる。しかし、適切なメモリ管理によって、このデータ損失を回避できる。
メトリックのフォーマット(format)は、１つのデータビットと３つの信頼性ビットに限定されないことは明らかである。本発明は、３とは異なる個数の信頼性ビットを有するメトリックに用いることができる。さらに、メトリックは１データビット以上を有することもできる。各々の場合に、記憶されるメトリック長さの低減は、記憶される信頼性ビット数を低減することによって可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係るディインターリーブ方法が適用されるＤＡＢ(Digital Audio Broadcasting System)受信機を示す。
図２は、本発明に係る方法のフローチャート線図を示す。
図３は、本発明に係るインターリーブメモリからの読取り動作を行う場合のフローチャート線図を示す。

Claims (4)

1. 時間的にインターリーブされたデータビットのフレームで変調されたＲＦ信号を受信する受信機であって、この受信機が：
   前記時間的にインターリーブされたデータビットのフレームを前記ＲＦ信号から再生して、再生したデータビットに応答してメトリックを生成する手段を具えて、前記メトリックが、検索したデータビットと、前記検索したデータビットの各々に関連して前記データビットの信頼性を示す複数の信頼性ビットとを具えて；
   前記受信機がさらに、前記メトリックを記憶するメトリック記憶手段を具えたディインターリーブ手段を具えて、前記メトリック記憶手段の記憶容量が、前記フレーム当りの前記メトリックの総数よりも小さい受信機において、
   前記ディインターリーブ手段が、記憶している前記信頼性ビットの前記メトリック当りの数を、記憶すべきデータ量とは逆に変化させることによって、前記記憶手段のメトリック記憶容量を、記憶すべきデータ量に応じて変化させるように構成されていることを特徴とする受信機。
2. 前記記憶手段が、複数群のメモリ位置の形に構成され、前記群内の前記メモリ位置が、個別にアクセス可能であるか、あるいは、当該群内の少なくとも１つの他の位置と共にアクセス可能であることを特徴とする請求項１に記載の受信機。
3. フレームに構成されたディジタル信号をディインターリーブするディインターリーブ装置であって、前記フレームが、データビット及び複数の信頼性ビットを含むメトリックを具えて、前記信頼性ビットが、前記データビットの各々に関連して前記データビットの信頼性を示し、前記ディインターリーブ装置が、前記メトリックを記憶するメトリック記憶手段を具えて、前記メトリック記憶手段の記憶容量が、前記フレーム当りの前記メトリックの総数よりも小さいディインターリーブ回路装置において、
   前記ディインターリーブ回路装置が、記憶している前記信頼性ビットの前記メトリック当りの数を、記憶すべきデータ量とは逆に変化させることによって、前記記憶手段のメトリック記憶容量を、記憶すべきデータ量に応じて変化させるように構成されていることを特徴とするディインターリーブ回路装置。
4. フレームに構成されたディジタル信号をディインターリーブする方法であって、前記フレームが、データビット及び複数の信頼性ビットを含むメトリックを具えて、前記信頼性ビットが、前記データビットの各々に関連して前記データビットの信頼性を示し、前記方法が、前記メトリックを記憶手段に記憶するステップを具えて、前記記憶手段のメトリック記憶容量が、前記フレーム当りの前記メトリックの総数よりも小さいディインターリーブ方法において、
   記憶している前記信頼性ビットの前記メトリック当りの数を、記憶すべきデータ量とは逆に変化させることによって、前記記憶手段のメトリック記憶容量を、記憶すべきデータ量に応じて変化させることを特徴とするディインターリーブ方法。

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