JP3852680B2 - 部分帯域干渉チャネルに対する隠れパンクチャリングに基づくチャネルコーディング - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には、通信システムにおけるデジタルオーディオ放送(DAB)および情報を伝送するための他の技法に関する。
【0002】
【従来の技術】
AMラジオバンド(無線帯域)およびFMラジオバンドを用いてデジタルオーディオ放送(DAB)を提供するために提唱されるシステムは、改良された品質を有するオーディオおよびデータサービスと、さらに、現存のアナログ伝送よりもさらに頑強なカバレッジを提供することが期待されている。このような全デジタルシステムはしばしばインバンドオンチャネル(IBOC)DABシステムと呼ばれる。しかし、全デジタルDABへの完全な転換が達成されるまで、放送業者は、アナログ信号とデジタル信号が認可された同一帯域内で同時に伝送されることの出来る中間的な解決策を必要としている。一般的にそのようなシステムはハイブリッドインバンドオンチャネル(HIBOC)DABシステムと呼ばれ、現在AMラジオバンドおよびFMラジオバンドの両方に対して開発中である。
【0003】
上記のDABシステムでは、部分帯域干渉がシステムのある特定のエリアに存在するよう、あるいはある特定の動作状況下で存在するよう設計がなされている。例えば、このようなシステムにおいては、より高ビットレートがサポートされるよう、隣接キャリアのデジタル側波帯を指定されたエリア内の、あるいは指定された動作状況下における、限定された範囲にまでオーバラップさせることが望ましい。
【0004】
部分帯域干渉の影響を軽減する技法、あるいは、IBOCおよびHIBOC DABシステム性能を改善する技法については、1999年4月13日付けで、D. Mansour、D.Shinha、およびC.-E.W.Sundbergなる発明人の名称の下で出願された”Multistream In-band On-channel Systems”なる発明の名称の米国特許出願第09/290,819と、1999年3月28日付けで、J.N.Laneman およびC.-E.W.Sundbergなる発明人の名称の下で出願された”Soft Selection Combining Based on Successive Erasures of Frequency Band Components in a Communication System”なる発明の名称の米国特許出願第09/322,848と、1999年12月15日付けで、J.N.Laneman、D.Shinha、C.-E.W.Sundberg、およびJ.W.Traceyなる発明人の名称の下で出願された”Error Screening Based on Code and Control Information Consistency in a Communication System”なる発明の名称の米国特許出願第09/464,042と、1999年12月15日付けで、J.N.Laneman、D.Shinha、C.-E.W.Sundbergなる発明人の名称の下で出願された”Channel Code Configurations for Digital Audio Broadcasting Systems and Other Types of Communication Systems”なる発明の名称の米国特許出願第09/464,043とにおいて説明されているためこれらを参照にされたい。これらの米国特許出願は全て本発明の譲渡人に譲渡されるものであり、参考までにここに引用を行った。
【0005】
DABシステムでは、デジタル側波帯における最適ビット配置(OBP)により相補パンクチャードペア畳み込み(CPPC)コードをチャネルコードとして使用する。IBOCおよびHIBOCシステムにおいて使用に適する多数のCPPCコードおよびOBP技法については、1998年12月21日付けで、B. ChenおよびC.-E.W.Sundbergなる発明人の名称の下で出願された”Optimal Complementary Punctured Convolutional Codes”なる発明の名称の米国特許出願第09/217,655において説明されているためこれを参照にされたい。この米国特許出願は本発明の譲渡人に譲渡されるものであり、参考までにここに引用を行った。ビット配置は、例えば、最も外側の周波数成分が第一隣接干渉の影響を最も受けやすい側波帯成分であることが予測される場合、最適化される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記引用の米国特許出願において説明された技法により多大な進歩がもたらされたが、それにもかかわらず、依然、部分帯域干渉を受けやすいDABシステムおよび他のシステムにおいて、さらに性能を改善する必要がある。
【0007】
【発明を解決するための手段】
本発明は、デジタルオーディオ放送システム(DAB)システムにおける、あるいは他のタイプのデジタル通信システムにおけるチャネルコーディングのための方法および装置を提供する。これにより、部分帯域干渉が存在する従来のシステムに関してその性能を向上させることが可能となる。本発明の一態様に基づいて、デジタル情報は通信システムにおける伝送を行うために隠れパンクチャリング(hidden puncturing)技法を用いて処理される。デジタル情報はそれに関連する少なくとも1つのパンクチャリングパターンを有するチャネルコードを用い符号化される。パンクチャリングパターンは望ましくはレートコンパチブルパンクチャリングパターンである。システムの送信機サイドで適用されるチャネルコードのパンクチャリングはないが、代わりに、結果的チャネル符号化ビットは、少なくとも一部分パンクチャリングパターンに基づいて、デジタル側波帯の異なるセクションか、あるいはシステムの周波数スペクトルの他の部分に割当てされる。次に、符号化チャネルビットはシステムを通して割当てされたセクションにて伝送され、そして、デコーディング過程においてどのセクションが使われるかにより、異なるコードレートにてシステムの受信機において復号されることが出来る。本発明は、異なるセクションを消去させ、そして、対応するより高いレートコードでデコーディングを進行させることにより、システムにおける部分帯域干渉の影響を軽減する。
【0008】
本発明の実施形態において、デジタル情報は内部チャネルコードおよび外部チャネルコードを用いて伝送される。そして、上述の周波数スペクトルにおける部分の異なるセクションへのチャネル符号化ビットの割当てが内部チャネル符号化ビットに適用される。次に外部コードを使用して生成されたエラーインディケータが受信機において使用され、どの周波数スペクトルの部分のセクションがデコーディング過程の一部として復号されるべきかを判断する。
【0009】
本発明のまた別の態様に基づいて、上述のデコーディングプロセスはセクションの全部を使用して最初にチャネルコードを復号することにより実行される。次に、周期冗長検査(CRC)あるいは他の指定されたエラークライテリアが満足されなかった場合、1つあるいはそれ以上のセクションが消去され、そして、セクションの残りのサブセットを用いて、対応するより高いレートコードでデコーディングが繰り返される。このプロセスは、指定のエラークライテリアが満足されるまで、もしくは、可能な全てのコードレートが復号されるまで繰り返される。可能なコードレートの全てが復号され、なお指定のエラークライテリアが満足されないままである場合、ソースデコーダにおいてエラー軽減アルゴリズムがトリガされる。
【0010】
本発明の隠れパンクチャリング技法においては、部分帯域干渉レベルの予測を必要としないことを長所とする。代わりに、上述したようなCRCか、あるいは他のタイプのエラーインディケータが、そのような干渉の存在を知らせるインディケータとして使用される。
【0011】
本発明は特に畳み込みコードあるいはターボコードとの使用によりよく適合するものであるが、他のタイプのチャネルコードとの使用も可能である。
【0012】
本発明は、例えば、音声情報、データ情報、映像情報、およびイメージ情報、またこれらの多様な組合せを含めたあらゆるタイプのデジタル情報への適用が可能である。加えて、本発明は、インターネット、衛星放送システム、音声およびデータの同時配信用のシステムなどといった、FMおよびAM HIBOC DABシステム以外のあらゆる多数のアプリケーションにおいて実行が可能である。
【0013】
【発明の実施の形態】
次に説明を行う実施形態において、本発明は、例えば知覚オーディオコーダといったようなオーディオコーダにより生成された圧縮オーディオビットといったようなソース符号化音声情報ビットの伝送においてその使用に適合するチャネルコーディング技法を提供する。ただし、本発明のチャネルコーディング技法は、例えば、映像情報、イメージ情報、かつ他のタイプのソース符号化ビットストリーム等、他の多くのタイプの情報に適用出来ることを理解されたい。加えて、本発明は、インターネットおよび他のコンピュータネットワークによる通信、かつ、セルラマルチメディア、衛星、無線ケーブル、無線ローカルループ、高速無線アクセスによる通信、および他のタイプの通信システムによる通信を含めた、広範囲わたる多様に異なるタイプの通信システムアプリケーションにおいてその使用を可能とする。本発明は、例えば、周波数チャネル、タイムスロット、コード分割多重アクセス(CDMA)スロット、および非同期転送モード(ATM)あるいは他のパケットベース伝送システムにおける仮想接続などの、所望するあらゆるタイプの通信チャネルよる使用を可能とする。
【0014】
図1は、本発明による実施形態が実行され得る一般的なFMハイブリッド、インバンドオンチャネル(HIBOC)デジタルオーディオ放送(DAB)システムにおける周波数スペクトルの部分を示したものである。スペクトルの電力Pが周波数fの関数としてプロットされている。ここに示すスペクトルの部分は、アナログホストFM信号100と、関連する下側デジタル側波帯102および上側デジタル側波帯104から構成される。側波帯はHIBOC DABシステムにおいてデジタルオーディオ情報を伝送するために用いられる周波数スペクトルの部分を表す。
【0015】
ここに記載する実施形態のシステムでは、外部順方向誤り修正(FEC)あるいは誤り検出チャネルコードとして周期冗長検査(CRC)コードと、差分直交位相シフトキード(DQPSK)/直交周波数分割多重(OFDM)変調を使用する。伝送されたシンボルのDQPSK変調は周波数選択フェージングとオシレータ位相ドリフトに頑強性を与える。差分符号化は直交周波数分割多重トーン間の周波数にて実行される。伝送されるデジタル信号と外部周期冗長検査ブロックコードは側波帯102および側波帯104のそれぞれで反復される。しかし、本発明は広範囲にわたる多様なタイプの変調により使用可能であることを理解されたい。例えば、差分直交位相シフトキード(DQPSK)に代わりコーヒレント直交位相シフトキード(QPSK)変調を使用することも可能である。
【0016】
図1に示すように、側波帯102および側波帯104の各々はそれぞれN成分、102−1、102−2、…102−N、および104−1、104−2、…104−Nを含む。成分は例えば直交周波数分割多重キャリアのセットであろう。パイロットトーン103は側波帯102の両サイドにあり、パイロットトーン105は側波帯104の両サイドにある。図中記載を行っていないが、追加のパイロットトーンがここに示した周波数スペクトルの他部分に存在する。パイロットトーン103およびパイロットトーン105は選択された直交周波数分割多重基準トーンであり、例えば干渉の存在を判断するために使用される。ただし、干渉を判断する目的でパイロットトーンを使用することが本発明の要求とするものではないことを強調する。実際に、本発明のチャネルコーディング技法のきわだった長所として、その詳細を後述するように、干渉の予測や干渉の他の判断を必要としないことがある。
【0017】
パイロットトーン103とパイロットトーン105は常に必要なわけではなく、本発明の他の実施形態においては完全に省かれるであろうことも注記する。例えば、パイロットトーンは、例をあげると干渉を計測するといったようなある特定の場合や、対応する周波数スロットがデータ伝送や他の目的に使用されるといった他の場合にのみ使用される。一般的に、データ伝送に有効なスペクトルの最大量を有するため、パイロットトーンの数を最小限に抑えることが望ましい。
【0018】
本発明は、図1のHIBOC DABシステムにおいて、また他のタイプの通信システムにおいて実行される改良されたチャネルコーディング技法を提供する。図1に例示したタイプのスペクトルを有するHIBOCシステムの例について図2および図3に関連して詳細な説明を行う。
【0019】
図2は、本発明が実行される一般的なFM HIBOC DABシステム200である。システム200は送信機部分と受信機部分とから構成される。図2は主にシステムのデジタル部分、すなわち、デジタル信号の生成および処理に関連する部分を示していることに注意されたい。また、従来技法による追加の処理エレメントもアナログ信号処理に使用されよう。
【0020】
システム200において、PACオーディオコーダ202は、音声圧縮技法を使用し、例えば96kbpsのビットレートで復号オーディオ信号を生成する。この音声圧縮技法については、D. Shinha、 J. D. Johnston、 S. DorwardおよびS. R. Quackenbush による、1998年CRCプレス、デジタルオーディオ、セクション42、42−1ページから42−18ページに掲載の論文「知覚オーディオコーダ」において詳細説明がなされている。復号オーディオビットストリームは、CRC誤り検出ブロックコードを使用して従来の方法においてCRCビットを生成するCRCエンコーダ204に適用され、次に本発明が実行されるチャネルコーディングおよび変調サブシステム210に適用される。
【0021】
本実施形態におけるチャネルコーディングおよび変調サブシステムは、図3に関連してその詳細説明を行うが、FMブロードキャストチャネルを含むものと仮定することを注記する。
【0022】
先に説明したように、CRCはシステム200において使用可能な外部コードタイプの一例である。本発明との使用に適する他の外部コードとして、例えば、リード_ソロモン(RS)符号、BCH符号、さらに他のタイプのブロックコードなどが含まれる。また、本発明に基づいて、非周期短縮コードのみならず、他の周期コードもまた外部コードとして使用することが出来る。本発明は、外部チャネルコードを使用しないシステム、例えば、「内部」畳み込みコードのみを使用してチャネルコーディングが行われるシステムにおけるの実行も可能である。
【0023】
図3に示すように、サブシステム210はチャネルコーディング、変調、伝送、受信、復調、およびチャネル復号操作を実行する。例示目的において、サブシステム210は、HIBOC DABの信号が伝送されるFMブロードキャストチャネル230を含むものと仮定する。また、図3のサブシステム210は、内部チャネルコード、インターリーバ222、DQPSK変調器224、および、OFDM変調器226を実行する畳み込みコーダ220を含む送信機部分から成る。
【0024】
畳み込みコーダ220において実行される畳み込みコーディングはシステム200において使用が可能な内部チャネルコードタイプの一例である。詳細を後述するが、いわゆるターボコード、ブロックコード、およびトレリス符号化変調に関連するコーディングを含む、他のタイプの内部チャネルコードも使用することも可能である。畳み込みコードおよびターボコードは本発明の実施形態の実行に好ましいコードである。前者の畳み込みコードは従来のビタビ復号を用い効果的な方法でデコーディングを可能とする。一方、後者のターボコードはより長い遅延と高い複雑さの度合いを示すが、一般的によりよいパフォーマンスをもたらす。
【0025】
また、本発明は、上記引用米国特許出願第09/217,655に記載されているような相補パンクチャードペア畳み込み(CPPC)コードを用いて実行可能であることを注記する。しかし、このようなコードを必要としない。
【0026】
デジタル側波帯102およびデジタル側波帯102に相当するOFDM変調器226の変調された出力はFMブロードキャストチャネル230を通して、OFDM復調器232、DQPSK復調器234、デインターリーバ238、およびビタビデコーダ240を含む受信機部分に伝送される。
【0027】
もう一度、図2に関して、復調され、かつ、復号されたサブシステム210の受信機部分からの受信信号はCRCデコーダ212に適用され、次にPACオーディオデコーダ214に適用される。CRCデコーダ212は、出力242を介して図3のビタビデコーダ240に供給されるエラーフラグを生成する。エラーフラグは、PACオーディオデコーダ214における従来のエラー軽減プロセスをトリガするためにも使用可能である。デコーダ214からの再構成オーディオ信号は例えば一つあるいはセットのスピーカといったような出力装置216に適用され、耳で知覚できる形式に変換される。
【0028】
図3のビタビデコーダ240はリストビタビアルゴリズム(LVA)技法を使用する。このリストビタビアルゴリズム(LVA)技法においては、CRCエラーフラグあるいは他のタイプの外部コードエラーフラグが、デコーダにより生成された1つあるいはそれ以上の代替デコーディングパスの選択をトリガするために使用される。例えば、エラーフラグが最も可能性のありそうなパスを示す場合、出力242を介して供給されたCRCエラーフラグが、次の最も可能性のありそうなパスの選択をトリガする、といったように使用される。
【0029】
本発明の使用に適したリストビタビアルゴリズム(LVA)技法の他の例として、リストビタビ復号のいわゆる「ショートリスト」タイプがある。本実施形態におけるリストサイズは望ましくは、例えば2、3、あるいは4個のエントリのオーダとされる。典型的なFM HIBOC DABシステムにおける部分帯域干渉信号は、通常、例えば、自動車に搭載された受信機が第一隣接干渉信号が存在するエリア内を移動するにつれて干渉レベルをゆるやかに変えることから、ショートリストは有効である。さらに、通常は、所定の消去される成分は、複数のCRCフレームにわたって消去されたままであることが望ましい。具体的なリストサイズおよび消去される成分数は、従来技法で明らかなやり方でシミュレーションを用いて決定される。
【0030】
本発明の隠れパンクチャリング(hidden puncturing)における消去の各レベルごとに、別々のLVAデコーディングあるいは他のタイプのデコーディングが実行されることを注記する。
【0031】
本発明に関してその使用に適したLVA技法に関し、ここに参考までに引用すると、2000年8月22日公開、発明人の名称B. ChenおよびC. -E. W. Sundbergによる、”List Viterbi Algorithms for Continuous deta Transmission”なる発明の名称の米国特許番号6,108,386において詳細が述べられている。
【0032】
図2および図3の関連において説明を行った通信システム200は、変調器、マルチプレクサ、アップコンバータ等といった追加の処理エレメントを配備することも可能であるが、ここでは説明を簡略化するため図中記載を行わない。加えて、これらの実施形態は、ここに示した以外のエレメントを含む、他の複数エレメントによる装置を使用して実行することも可能である。さらに、コーダやデコーダといったような特定の信号処理エレメントが、1つあるいはそれ以上の専用集積回路、マイクロプロセッサ、あるいは他のタイプのデジタルデータプロセッサや、これらの部分あるいは組合せ、かつ、他の公知のデバイスを使用して、少なくともある部分実行が可能である。本実施形態の様々なエレメントはまた、デジタルデータプロセッサの中央処理装置(CPU)や同等のものにより実行される1つあるいはそれ以上のソフトウェアプログラムのフォームで全体的あるいは部分的に実行されることも出来る。
【0033】
本発明の実施形態におけるFM HIBOCシステムの上記説明における構成は例示目的にのみ提示を行ったものであることを再度強調する。本発明の改良されたチャネルコーディング技法は、あらゆる多くの他の種類のシステムにおいてその実行が可能であることは従来技法により明らかである。
【0034】
先に説明したように、本発明は、図1、図2、および図3に関して説明を行ったFM HIBOCシステムのような通信システムにおいて使用される改良されたチャネルコーディング技法を提供する。部分帯域干渉の影響を軽減することに特に適したこれらのチャネルコーディング技法をここで「隠れパンクチャリング」(hidden puncturing)と呼ぶ。隠れパンクチャリングについては例示チャネルコード、すなわち、レート−1/2メモリ−6畳み込みコード、レート−1/3並列連接ターボコード、およびレート−1/2メモリ−2ターボコードを使用して、以下に詳細を説明する。これらのコードのパンクチャリングについて、図4、図5、および図6に関して説明を行う。これらコードは例示目的にのみ使用するものであり、本発明は、他の異なるタイプのコード、かつ、異なるコードレート、メモリ、パンクチャリングパターンや他のパラメータを使用しての実行も可能であることを強調する。
【0035】
図4は、例示レート−1/2メモリ6畳み込みコードのパンクチャリングパターンを示す表である。パンクチャされていないコードは1/2のレートRを有する。この表は、4のパンクチャリングピリオドにて、レート−4/7コード、レート−2/3コード、およびレート−4/5コードを生成するために、レート−1/2コードをパンクチャする際に使用するパンクチャリングパターンを示している。これらのコードはレートコンパチブルパンクチャード畳み込み(RCPC)コードのクラスの例である。これについては、参考までに引用すると、J. Hagenauerによる、1988年4月IEEE トランザクション オン コミュニケーションズ、36(4):389−400に掲載の論文「レートコンパチブルパンクチャード畳み込みコード(RCPCコード)およびそのアプリケーション」(”ate-Compatible Punctured Convolutional Codes(RCPC Codes) and Their Applications”)に詳細説明がなされている。パンクチャされていないレート−1/2コードは「マザーコード」であり、次のジェネレータマトリクスにより表される。
【数2】
【0036】
上記例示レート−1/3ターボコードは、次のジェネレータマトリクスにより表される2つのレート−2/3成分コードの並列連接として生成される。
【数3】
【0037】
これについては、参考までに引用すると、J. Hagenauer等による、1996年3月IEEEトランザクション オン インフォメーション セオリ、42(2):429−444に掲載の論文「バイナリブロックの反復型デコーディングおよび畳み込みコード」(”Iterative Decoding of Binary Block and Convolutional Codes”において詳細記載されている。
【0038】
図5は、8のパンクチャリングピリオドによる、レート−1/3ターボコードのレートコンパチブルパンクチャリングパターンを示したものである。パンクチャリングは成分コードに適用され、成分レートRcの関数としての結果トータルレートRは次により求められる。
【数4】
【0039】
図6は、例示のレート−1/2メモリ−2ターボコードのレートコンパチブルパンクチャリングパターンを示したものである。図5の1/2のトータルレートを得るために成分レート−2/3コードに適用されたパンクチャリングは、例示レート−1/2ターボコードを構成するために使用されるパンクチャリングと正確に同一であることを注記する。このレート−1/2ターボコードに使用されるビットを図5において太字で示している。よって、レート−1/2ターボコードは、図6のパンクチャリングパターンを用いて、より高レートコードを生成するためにそれ自身パンクチャされることが可能な新しい「マザーコード」と見なされる。
【0040】
本発明の隠れパンクチャリング技法については、図7、図8、および図9に関して、さらに上記の例示チャネルコードに関して詳しく説明を行う。例示チャネルコードの従来の使用法においては、これらのコードは明示的にシステムの送信機においてパンクチャされ、伝送レートを調整する。この従来の使用法とは反対に、本発明は送信機サイドでコードをパンクチャせず、代わりにパンチャリングパターンを用いてOFDMスペクトルにおける異なるセクションへの符号化ビットの最適な配置を判断する。「隠れパンクチャリング」という言葉は、レート調整のための送信機サイドにおける明示パンクチャリングのないこの技法に対して用いられる。従来技法において明らかであるように、隠れパンクチャリングは、部分帯域干渉を示す通信システムにおいて、かつ、レートコンパチブルコードあるいはパンクチャリングパターンを有する他のコードが使用されることの出来るあらゆる通信システムにおいてその使用に適するものである。都合良く、本発明の隠れパンクチャリングアプローチは、時間変化干渉およびスペース変化干渉を処理するために柔軟性のある、かつ効果的なアプローチを提供する。
【0041】
図7は、本発明の隠れパンクチャリングにより軽減される部分帯域干渉のタイプの一例である。この例において、FMホスト100に関連するデジタル側波帯104の最も外側の部分は、第一隣接FMインターフェアラ(interferer)250からの部分帯域干渉の影響を受けやすい。インターフェアラ250による影響を最も受けるデジタル側波帯104の部分は、側波帯の最も外側の部分であることが理解される。この例におけるデジタル側波帯104は、第1デジタルビットストリームにあたる第1部分252と第2デジタルビットストリームにあたる第2部分254とを含むマルチストリームシステム側波帯である。
【0042】
本発明に基づいて、マルチストリームデジタル側波帯104の第1部分252と第2部分254の各々は異なるセクションに分割され、そして、チャネル符号化ビットは、レートコンパチブルパンクチャリングパターンに基づいて異なるセクションに配置される。異なるセクションのサイズは使用される特定のパターンに基づいて判断される。この例において、第1部分252の最も外側の部分は第1部分252の最も内側の部分よりも保護のより大きいレベル、すなわち、より低いコードレートが提供される。同様に、第2部分254の最も内側の部分は、第2部分254の最も外側の部分よりも高次の保護レベルが提供される。もちろん、所定アプリケーションにおける特定のチャネル特性により、多くの異なる区分化構成が可能である。ゆえに、区分化はこの図に示すものと同一である必要はない。加えて、異なるチャネルコードが異なるセクションあるいはセクショングループに対し使用されることも出来る。
【0043】
図7の構成はまた、FMホスト100からの自己干渉に対し第1部分252の保護をも可能にする。本発明は、同等でないエラー保護(UEP)技法の明示アプリケーションを必要としないが、代わりに周波数帯域配置によって異なるレベルのエラー保護を可能にする。本発明はマルチストリームシステムを必要としないことも注記する。シングルストリームシステムの側波帯区分の例については図9に関して以下に詳細な説明を行う。さらに、AMキャリアもしくはFMキャリアなしに、例えば、全デジタルIBOCシステムの場合において、隠れパンクチャリングがデジタル周波数スペクトルに適用可能である。後者の場合、スペクトルに関する急スロープは隠れパンクチャリングとの使用によりよく適合する。
【0044】
図8は、本発明の隠れパンクチャリングの実行に適した通信システム送信機260の部分のブロック図である。この図に示した送信機260の部分は、チャネルエンコーダ262、ビット配置ユニット264、セグメント化インターリーバ266、およびOFDMユニット268を備えている。構成装置262、266、および268は一般に、前述の図3のチャネルコーディングおよび変調サブシステム210の構成装置220、222、および224−226に相当する。ビット配置ユニット264は、レートコンパチブルパンクチャリングパターンに基づいてチャネルエンコーダ262からの符号化ビットを編成する。これにより、ビットはOFDMユニット268により生成されたデジタル側波帯の最適部分に存在する。インターリーバ266は、デジタル側波帯の指定されたセクションの各々においてのみ、時間内で、かつ、周波数内でインターリーブするよう構成されたセグメント化されたインターリーバであり、これにより、ビット配置ユニット264で実行されるように、側波帯セクションへのチャネル符号化ビットの割当てを保存する。
【0045】
図8の送信機260を有するシステムの対応する受信機サイドは、側波帯の異なるセクションのどこが、よって、どのコードレートが検出されるべきであるかを判断することが出来る。さらに詳しく言うと、受信機はチャネルデコーディングプロセスから高干渉レベルの影響を受けやすいセクションを除外することが出来る。このようなセクションを除外することにより、そして、このようにより弱い、高レートチャネルコードを使用することにより、最も低いレートを使用して全セクションを復号する試みに関して優れたパフォーマンスゲインを可能にする。この隠れパンクチャリングの効果は、ホスト信号スペクトルのスロープといったようなインターフェアラのスペクトル特性により決定する。この技法は、スペクトルの急スロープのないインターフェアラを有するマルチストリームシステムといったような、ある特定のシステムには効果がない。
【0046】
ビット配置ユニット264のオペレーションについては、図9に示すビット配置例に関して詳細を説明する。先に注記したように、本例は、シングルストリームシステムについて提示を行うものであり、図解による説明を正確に分かりやすく行う目的でこれを使用する。ここに記載の配置技法はマルチストリームシステムに直接的な方法で展開可能であることは従来技法により明らかである。
【0047】
図9の例において、シングルストリームデジタル側波帯104はA、B、C、およびDで表された異なる4つのセクションに分けられる。先に述べたように、セクションのサイズは使用される特定のレートコンパチブルパンクチャリングパターンに基づいて判断される。チャネル符号化ビットはパンクチャリングパターンに応じてセクションに配置することが出来る。さらに詳しく言うと、図4および図6のピリオド−4のパンクチャリングパターンに関して、チャネル符号化ビットは次のようにセクションA、B、C、およびDに配置される。
【数5】
【0048】
ここでP4は、所定のパンクチャリングパターンマトリクスに関して、どのセクションが各チャネル符号化ビットを受け取るべきかを識別する。
【0049】
受信機サイドにて、異なるパンクチャリングパターンによって表されるコードレートの各々は、対応するセクションのみのデコーディングによって復号されることが出来る。異なるコードレートとセクション間の対応を、前述の例示レート−1/2畳み込みコードおよびターボコードについて、下記の表1に示す。
表1:異なるコードレートで復号されるセクション
【0050】
同一デコーダが全部のコードレートに対して使用される。復号プロセスに影響を与えないよう、あるコードレートについて復号されることになっていない所定セクションは、デコーダ入力でゼロにセットされたチャネル符号化ビットを有する。これにより、その所定のセクションは「消去」されたと見なされる。他にも例えば、所定セクションに対応するビットを単純に無視する、といったような他の技法を使用してこのような消去を行うことも可能であることを注記する。
【0051】
図1から図3に記載のFM HIBOC DABシステムにおけるレート−1/2畳み込みコードあるいはターボコードの復号プロセスの例について説明する。前に記載したように、レート−1/2畳み込みコードあるいはターボコードはこのようなシステムの内部コードである。また、CRCコードが外部チャネルコードとして使用される。復号プロセスは次の通りとなる。
【0052】
1.セクションA、B、C、およびDを用いてレート−1/2外部チャネルコードを復号する。
2.CRCが満足されない場合、セクションDを消去し、そしてレート−4/7コードを復号する。
3.依然CRCが満足されない場合、セクションCおよびDを消去し、そしてレート2/3コードを復号する。
4.依然CRCが満足されない場合、セクションB、C、およびDを消去し、そしてレート4/5コードを復号する。
5.依然CRCが満足されない場合、全部の側波帯を消去し、そして、例えば図1の側波帯102のような他の側波帯のみに依存する。
【0053】
復号プロセスのステップ5に達した場合、PACデコーダ214においてエラー軽減アルゴリズムがトリガされる。
【0054】
本発明による上記で説明を行った隠れパンクチャリング技法の長所は干渉レベルの予測を必要としないことである。代わりにCRCが干渉の存在を知らせるインディケータとして使用される。しかし、他の実施形態においては、CRCに代わりに、あるいはCRCとの連動で干渉レベル予測を使用することも可能である。干渉が予測されることの可能な実施形態において、上記引用米国特許出願第09/322,848に記載されているようなソフト結合アプローチも適用することが出来る。
【0055】
先に述べたように、CRCは、本発明の隠れパンクチャリング技法に関連して使用可能な外部チャネルコードタイプの一例としてここで使用している。本発明のまた他の実施形態においては、例えば、RS符号、BCH符号、あるいは他のブロックコードといったような他のタイプの外部コードを使用することも可能である。
【0056】
本発明は、例えば、本発明に基づく隠れパンクチャリングにより、内部畳み込みコードあるいはターボコードのみといった単一チャネルコードだけの使用による実行も可能である。外部コードを使用しないこのような構成においては、内部コードは単純にチャネルコードに相当する。これらタイプの実施形態においては、特定周波数セクションの消去をトリガする目的で、例えば、ビタビデコーダメトリクス、干渉計測、ハフマンスクリーニング等を含めた、他の手段がエラーの存在を示すために用いられる。このタイプのエラースクリーニング技法の例が上記引用米国特許出願第09/464,042に記載されている。
【0057】
周波数分割多重(FDM)のコンテキストにおいて本実施形態の説明を行ったが、本発明は時分割多重化(TDM)フォーマットやコード分割多重化(CDM)フォーマット、さらにTDM、FDM、CDMの組合せや他のタイプのフレームフォーマットを含む、あらゆる種類のフレームフォーマットへの適用が可能である。さらに、他のタイプの変調フォーマットも使用することが出来る。
【0058】
また、本発明は、例えば、単一周波数帯でかつホストキャリア信号無しのスペクトル、2つ以上の側波帯を有するスペクトル等、他のあらゆる種類の、かつ、あらゆる構成の周波数スペクトルにて使用可能であることを注記する。
【0059】
本発明は、データ情報、映像情報、イメージ情報や他のタイプの情報などの音声情報以外のデジタル情報の伝送にも適用が可能である。本実施形態ではPACエンコーダにより生成されるといったようなオーディオパケットを使用したが、本発明は、より一般的に、あらゆる形式のデジタル情報に、また、あらゆるタイプの圧縮技法によって生成されるデジタル情報に適用することが可能である。本発明は、同時マルチプルプログラムリスニングおよび/あるいはレコーディング、音声およびデータの同時配信などといった広範囲にわたる多様なアプリケーションにてその実行を可能とする。
【0060】
当業者においては、これらおよび他の様々な形態および実現が容易に明らかになると思われるが、これら全てが特許請求の範囲に入るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】ハイブリッドインバンドオンチャネル(HIBOC)デジタルオーディオ放送(DAB)システムの周波数スペクトルの部分を示したものである。
【図2】本発明が実行されるHIBOC DABシステムのブロック図である。
【図3】図2のHIBOC DABシステムのチャネルコーディングおよび変調サブシステムの詳細ブロック図である。
【図4】本発明との関連にて使用される例示チャネルコードのレートコンパチブルパンクチャリングパターンの表を示したものである。
【図5】本発明との関連にて使用される例示チャネルコードのレートコンパチブルパンクチャリングパターンの表を示したものである。
【図6】本発明との関連にて使用される例示チャネルコードのレートコンパチブルパンクチャリングパターンの表を示したものである。
【図7】図1に示すような周波数スペクトルを有するHIBOC DABシステムにおいて生じる部分帯域干渉を示した図である。
【図8】本発明の実施形態に基づくHIBOC DABシステムの送信機部分の略ブロック図である。
【図9】図8のHIBOC DABシステムの送信機部分におけるビット配置ユニットのオペレーションを示した図である。
Claims (8)
- 少なくとも1つのチャネルコードを用いて伝送されるデジタル情報を通信システムにおいて伝送するために該デジタル情報を処理する方法であって、デジタル情報を少なくとも1つのチャネルコードを用いて符号化するステップと、
少なくとも一部分はチャネルコードに関連するパンクチャリングパターンに基づいて、システムの周波数スペクトルにおける部分の異なるセクションに符号化チャネルビットを割当てするステップとからなり、
符号化チャネルビットは割当てされたセクションにてシステムを通して伝送され、そして符号化チャネルビットはデコーディング過程においてどのセクションが使用されるかにより、システムの受信機において異なるコードレートで復号されることができ、
デジタル情報は内部チャネルコードおよび外部チャネルコードを用いて伝送され、および
外部コードを使用して生成されたエラーインディケータは受信機において使用され、デコーディング過程の一部として周波数スペクトルの部分のどのセクションが復号されるべきであるかを判断することを特徴とする方法。 - 少なくとも1つのチャネルコードを用いて伝送されるデジタル情報を通信システムにおいて伝送するために該デジタル情報を処理する方法であって、デジタル情報を少なくとも1つのチャネルコードを用いて符号化するステップと、
少なくとも一部分はチャネルコードに関連するパンクチャリングパターンに基づいて、システムの周波数スペクトルにおける部分の異なるセクションに符号化チャネルビットを割当てするステップとからなり、
符号化チャネルビットは割当てされたセクションにてシステムを通して伝送され、そして符号化チャネルビットはデコーディング過程においてどのセクションが使用されるかにより、システムの受信機において異なるコードレートで復号されることができ、および
セクション数がパンクチャリングパターンのピリオドに対応するよう、周波数スペクトルの部分が異なるセクションに分割されることを特徴とする方法。 - 少なくとも1つのチャネルコードを用いて伝送されるデジタル情報を通信システムにおいて伝送するために該デジタル情報を処理する方法であって、デジタル情報を少なくとも1つのチャネルコードを用いて符号化するステップと、
少なくとも一部分はチャネルコードに関連するパンクチャリングパターンに基づいて、システムの周波数スペクトルにおける部分の異なるセクションに符号化チャネルビットを割当てするステップとからなり、
符号化チャネルビットは割当てされたセクションにてシステムを通して伝送され、そして符号化チャネルビットはデコーディング過程においてどのセクションが使用されるかにより、システムの受信機において異なるコードレートで復号されることができ、および
周波数スペクトルの部分は少なくともA、B、C、およびDの4つのセクションから成り、そして、次の割当てに従って、
- 異なるコードレートは、(i)A、B、C、およびD、(ii)A、B、およびC、(iii)AおよびB、(iv)A、の4つのセクションにおける配置の各々に関連を行うことを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 少なくとも1つのチャネルコードを用いて伝送されるデジタル情報を通信システムにおいて伝送するために該デジタル情報を処理する方法であって、デジタル情報を少なくとも1つのチャネルコードを用いて符号化するステップと、
少なくとも一部分はチャネルコードに関連するパンクチャリングパターンに基づいて、システムの周波数スペクトルにおける部分の異なるセクションに符号化チャネルビットを割当てするステップとからなり、
符号化チャネルビットは割当てされたセクションにてシステムを通して伝送され、そして符号化チャネルビットはデコーディング過程においてどのセクションが使用されるかにより、システムの受信機において異なるコードレートで復号されることができ、および
デコーディングプロセスは、(a)セクションの全部を使用してチャネルコードを復号するステップと、(b)指定のエラークライテリアが満足されなかった場合、指定のセクションを消去し、次に、対応するより高いレートでセクションの残りのサブセットを復号するステップと、(c)エラークライテリアが満足されたか、あるいは可能とするコードレート全てが復号されるまで、ステップ(b)を繰り返すステップとを用いて実行されることを特徴とする方法。 - 少なくとも1つのチャネルコードを用いて伝送されるデジタル情報を通信システムにおいて伝送するために該デジタル情報を処理する装置であって、デジタル情報を少なくとも1つのチャネルコードを用いて符号化することが可能であり、かつ、少なくとも一部分はチャネルコードに関連するパンクチャリングパターンに基づいて、システムの周波数スペクトルの部分の異なるセクションに符号化チャネルビットを割当てすることが可能な送信機からなり、符号化チャネルビットは割当てされたセクションにてシステムを通して伝送され、そして符号化チャネルビットはデコーディング過程においてどのセクションが使用されるかにより、システムの受信機において異なるコードレートで復号されることができ、
デジタル情報は内部チャネルコードおよび外部チャネルコードを用いて伝送され、および
外部コードを使用して生成されたエラーインディケータは受信機において使用され、デコーディング過程の一部として周波数スペクトルの部分のどのセクションが復号されるべきであるかを判断することを特徴とする装置。 - 少なくとも1つのチャネルコードを用いて伝送されるデジタル情報を通信システムにおいて伝送するために該デジタル情報を処理するための送信機であって、少なくとも1つのチャネルコードを用いてデジタル情報を符号化するためのチャネルコーダと、少なくとも一部分はチャネルコードに関連するパンクチャリングパターンに基づいて、システムの周波数スペクトルにおける部分の異なるセクションに符号化チャネルビットを割当てすることが可能なビット配置ユニットとからなり、
符号化チャネルビットは割当てされたセクションにてシステムを通して伝送され、そして符号化チャネルビットはデコーディング過程においてどのセクションが使用されるかにより、システムの受信機において異なるコードレートで復号されることができ、
デジタル情報は内部チャネルコードおよび外部チャネルコードを用いて伝送され、および
外部コードを使用して生成されたエラーインディケータは受信機において使用され、デコーディング過程の一部として周波数スペクトルの部分のどのセクションが復号されるべきであるかを判断することを特徴とする送信機。 - 通信システムにおいて伝送を行うためにデジタル情報を処理する際に使用される1つあるいはそれ以上のソフトウェアプログラムを格納するための物品において、該デジタル情報は少なくとも1つのチャネルコードを使用して伝送され、そして実行時の1つあるいはそれ以上のプログラムは、デジタル情報を少なくとも1つのチャネルコードを用いて符号化するステップと、少なくとも一部分はチャネルコードに関連するパンクチャリングパターンに基づいて、システムの周波数スペクトルにおける部分の異なるセクションに符号化チャネルビットを割当てするステップとを実行し、
該符号化チャネルビットは割当てされたセクションにてシステムを通して伝送され、該符号化チャネルビットはデコーディング過程においてどのセクションが使用されるかにより、システムの受信機において異なるコードレートで復号され、
デジタル情報は内部チャネルコードおよび外部チャネルコードを用いて伝送され、および外部コードを使用して生成されたエラーインディケータは受信機において使用され、デコーディング過程の一部として周波数スペクトルの部分のどのセクションが復号されるべきであるかを判断することを特徴とする物品。
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