JP4017987B2 - 連結型の畳み込みエンコーディングおよびインターリービングのための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、送信のためにソースデータストリームを連結型で畳み込みエンコーディングしかつインターリービングするための方法および装置に関する。

本出願は、米国特許出願０９／３１８，９３８（１９９９年５月２６日出願）の一部継続出願である米国特許出願０９／４３３，８６１（１９９９年１１月４日出願）の継続出願であり、現在は米国特許第６，１５４，４５２号として発行されている。

無線周波数送信はマルチパス型のフェージングを受けることが多い。送信機と受信機の間の物理的障害物、あるいはサービス停止によって受信機において信号しゃ断を生じることがある。たとえば、移動受信機は、トンネルを通過する際、あるいは見通し線（ＬＯＳ）信号受信を妨害するような建物や樹木の近くを移動している際に物理的障害に遭遇する。一方、サービス停止は、ノイズ、あるいはマルチパス信号反射のキャンセルが所望の信号に対して十分に大きい場合に生じることがある。

においては、プログラム素材のある送信チャネル上での送信を同じプログラム素材の第２の送信チャネル上での送信と比較して選択した時間間隔だけ遅延させることがある。この時間間隔の長さは、回避を要するサービス停止の持続時間に従って決定される。受信機において、受信器回路を介して遅延のない方のチャネルを遅延させ、これにより２つのチャネルを合成できるようにし、または２つのチャネル内のプログラム素材を選択できるようにしている。こうしたタイムダイバーシティシステムの１つとしては２つの衛星送信チャネルを利用したディジタル放送システム（ＤＢＳ）がある。

タイムダイバーシティシステムの送信チャネル上におけるデータシンボルに対するインターリービングは、詳細には、低速で深いフェードの影響を軽減させるため利用することができる。送信しようとするデータストリーム内の１組の連続した符号化データシンボルは、インターリーバによって、組内のシンボルが低速で深いフェード期間と比べてより長い持続時間に及ぶように再配列させている。受信したシンボルは、逆インターリーバを有する受信機によってその元の順序に再配列させている。しかし、逆インターリービングの対象となっているインターリービングしたデータシンボルは、インターリーバのサイズ制約のためにインターリーバでは軽減できないような独立したフェードを受けている。

さらに、ＤＢＳでは一般に、衛星チャネルの両者が利用可能の場合に選択した最小限の時間の停止に対する保護に関する要件を有する。したがって、こうした停止保護を提供できる通信システムに対する必要性が存在する。さらに、単一の送信チャネルだけしか利用できない場合に、妥当なメモリおよび遅延制約範囲内でインターリービングに関して最大の停止保護を提供できる通信システムに対する必要性が存在する。

本発明が提供するソースデータストリームを畳み込みエンコーディングを介してエンコードするための方法および装置によれば、上述した欠点を克服し、かつ多くの利点を実現することができる。１つまたは複数のエンコード済みデータストリームをインターリービングされ、かつ１つまたは複数の送信チャネル上で送信される。畳み込みエンコーディングを介して生成させたデータグループは、複数のタイムインターリービング機能に従ってインターリービングさせて、データグループのパンクチャグループ内の選択したビットを分散させ、データグループの間にあるビットを分散させ、さらに選択した組のデータグループ内のビットを分散させ、またこれによって少なくとも１つの送信チャネル上で受信したインターリービングしたデータストリームの少なくとも一部分からのソースデータストリームの再構成を容易にしている。

本発明の別の態様では、２つ以上の送信チャネルを利用している。そのタイムインターリービング機能は、少なくとも１つの送信チャネル上で受信したインターリービングしたデータストリームの少なくとも一部分からのソースデータストリームに対する送信チャネルの連続的しゃ断に続く再構成を容易にするように選択している。

本発明のさらに別の態様では、単一の送信チャネルを利用している。そのタイムインターリービング機能は、送信チャネル上で受信したインターリービングしたデータストリームの少なくとも一部分からのソースデータストリームに対する送信チャネルの連続的しゃ断に続く再構成を容易にするように選択している。

本発明のまたさらに別の態様では、そのパンクチャグループの各々は、データグループ内のビットの部分集合を含む。このビットの部分集合は、送信チャネルのうちの複数からのソースデータストリームに対する再構成に要する部分集合がある最小数の部分集合だけとなるように選択している。

本発明の別の態様では、そのビットの部分集合は、部分集合に関する複数の組合せをインターリービング送信チャネルの両者上で受信でき、かつチャネルからのソースデータストリームに対する送信チャネルのうちの１つのしゃ断に続く再構成を可能にできるようにして選択している。

本発明の別の態様では、受信機におけるデコーディングは、畳み込みデコーディングを用いて実行している。デコーディングはＶｉｔｅｒｂｉデコーダを用いて実行することが好ましい。

本発明の別の態様では、Ｖｉｔｅｒｂｉデコーディングの間の誤り訂正を最適化するようにタイムインターリービング機能を選択している。
本発明の別の態様では、エンコードした信号は、インターリービングし、次いで複数のチャネル上で送信するために多重分離化（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）させている。

本発明の別の態様では、エンコードした信号は多重分離化し、次いで送信の前にインターリービングさせている。
本発明の実施の一形態では、送信のためにソースデータストリームをインターリービングする方法であって、（１）畳み込み符号化スキームを用いて選択したコードレートを有する出力データストリームを生成させるようにソースデータストリームをエンコードするステップであって、出力データストリームは、その各々が選択したコードレートに対して低下させたコードレートを有するような複数のパンクチャさせたデータグループをその各々が含んでいる一連のデータグループとして特徴付けられるステップと、（２）データグループを複数のタイムインターリービング機能に従ってインターリービングさせ、データグループ内のビットを出力データストリーム内に分散させかつインターリービングしたデータストリームを生成するステップと、（３）送信チャネルを介して送信するためにインターリービングしたデータストリームを送信するステップであって、パンクチャさせたデータグループのうちの１グループ内のビット、隣接するデータグループ内のビット、およびデータグループの選択した組内のビットからなる群より選択した出力データストリームの異なるグループのビットを分散させるようにタイムインターリービング機能を選択して、送信チャネルのうちの少なくとも１つのチャネル上で受信したインターリービングしたデータストリームの少なくとも一部分からのソースデータストリームの再構成を容易にするステップと、を含む方法を提供する。

このタイムインターリービング機能は、本発明では、インターリービングしたデータストリームの少なくとも一部分からのソースデータストリームの再構成を容易にするように選択している。パンクチャさせたデータグループの各々は、データグループ内でビットからなる部分集合を含んでいる。このビットの部分集合は、本発明では、送信チャネルからのソースデータストリームを再構成するのに要する部分集合が最小数の部分集合だけでよいように選択する。このビットの部分集合はさらに、部分集合の複数の組合せを少なくとも２つのインターリービング送信チャネル上で受信でき、かつチャネルからのソースデータストリームに対する送信チャネルのうちの１つのしゃ断に続く再構成を可能にするように選択している。

本発明によれば、インターリービングしたデータストリームは、選択したコードレートを用いてデコードさせている。デコーディングは、Ｖｉｔｅｒｂｉデコーダを介するなど畳み込みデコーディングを用いて実行することが好ましい。本発明では、Ｖｉｔｅｒｂｉデコーディング中における誤り訂正を最適化するようにタイムインターリービング機能を利用している。

本発明に関するさまざまな態様、利点および新規の機能は、以下の詳細な説明を添付の図面と共に読むことによってより容易に理解されよう。
図面全体を通じて、同じ参照番号は同じ部品および構成要素を指していることを理解されたい。

図１は、ダイバーシティ合成を利用している通信システム１０を表している。したがって、同じソースデータまたはプログラム素材を送信するために複数の送信チャネルを使用している。図示した例では、２つの送信チャネルを用いている。本発明の実施の一形態に従って２つの衛星を利用したＤＢＳと関連して例示目的で方法および装置について記載することにする。固定式または移動式のプラットフォームに基づく受信機は、異なるチャネルを介して送信された２つ以上の信号を受信し、信号のうちの最大信号の選択または信号の合成を行っている。この信号は、マルチパス干渉に抵抗性をもつ変調を用いて同じ無線周波数で送信すること、あるいはマルチパスに抵抗性のあるまたは抵抗性のない変調による異なる無線周波数で送信することができる。いずれの場合にも、両方の衛星に関するＬＯＳで障害物があることは滅多にないため物理的障害物による減衰は最小限となる。しかし、２チャネルを超える送信チャネルを用いることができること、ならびに送信チャネルは有線式やワイヤレス式のデータ通信パスの任意のタイプとすることができることを理解すべきである。

引き続き図１を参照すると、誤りのない出力を維持しながら送信の間である比率のチャネルビットの損失を許容することができるように、番号１２で示すように、選択したコードレートと共に前方誤り訂正（ＦＥＣ）アルゴリズムを用いてソースデータストリームをエンコードしている。ＦＥＣエンコーダ１２の出力は、ビット順序をランダム化し、しゃ断およびマルチパス伝播に起因するビット誤りを脱相関（ｄｅ−ｃｏｒｒｅｌａｔｅ）させるためにインターリーバ１４を通じてインターリービングさせている。本発明のインターリービング（図６および７に関連して以下で説明する）は、両方の送信チャネルが利用可能な場合に選択した持続時間（たとえば、概ね４秒）の連続的なしゃ断に対応することができる。さらに、エンコード済みデータストリームはパンクチャさせ、それぞれの送信チャネルに対するパンクチャグループを生成させている。このパンクチャグループは、送信チャネルのうちの複数のチャネルからのソースデータストリームを再構成するのに必要となるパンクチャさせたデータグループ内のビットの部分集合が最小数のビット部分集合だけでよいように選択する。さらに、このパンクチャグループは、送信チャネルの両方において部分集合の複数の組合せを受信することができ、送信チャネルのうちの一方のしゃ断に続くソースデータストリームの再構成が可能となるように選択している。パンクチャグループ、パンクチャグループ内のビットの部分集合、ならびに部分集合の複数の組合せについては、図４Ａ〜４Ｇに関連して以下で記載する。

図１に示すように、エンコードしかつインターリービングさせたこれらのビットは、それぞれのチャネル１８および２０上で送信するためにデマルチプレクサ１６によってそれぞれのデータストリームに多重分離化させている。図５に関連して以下で記載するが、このエンコード済みデータは、インターリービングの前に多重分離化させることができる。図示した例では、そのソースデータストリームは、本発明の畳み込みエンコーディングおよびインターリービングの前に、外部ＦＥＣエンコーディング（たとえば、Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ（２５５，２２３）エンコーディングおよびブロックインターリービング）を受けている。図１の２２、２４および２６に示しかつ図８に関連して以下で記載するような多重化、逆インターリービングおよびデコーディングの前に、このエンコードしかつインターリービングしたデータストリームには、受信機においてデータ信号の同期およびアライメントが可能となるように同期データが提供される。

図２に示すように、ソースビットストリームは、本発明による畳み込みエンコーダを用いてエンコードしている。先に述べたように、ソースデータストリームはＲｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ（ＲＳ）保護ビットストリームとすることができる。この畳み込みエンコーダ３０は、制約長が７の１／３レートの畳み込みエンコーダとすることが好ましい。したがって、ソースデータストリームからの各入力ビットごとに、エンコーダ出力３２で示すように３ビットのシンボルを生成させている。畳み込みエンコーダ３０によって生成させたデータグループ３４を図３に示している。本発明によれば、畳み込みエンコーダによって生成させた各データグループ３４は、９の内１（１ ｉｎ ９）のパンクチャ処理を受けている。図４Ａには、パンクチャさせたデータグループ３６を示している。データグループの各ビット位置には例示目的で１から９までの番号を付けている。第５番目のビット位置がパンクチャされていることが好ましい。残りの８つのビット位置は、２つの送信チャネル１８と２０（たとえば、２つの衛星チャネル）の間で割り振られる。たとえば、図４Ｂおよび４Ｃの「衛星１のみ」のパンクチャパターン３８と「衛星２のみ」のパンクチャパターン４０のそれぞれで示すようにして、ビット位置１、２、３および４のデータは一方の衛星チャネル１８で送信させることが好ましく、またビット位置６、７、８および９のデータはもう一方の衛星チャネル２０で送信させることが好ましい。送信チャネルに対するこのデータグループのビット位置については、以下においてその全体をチャネルデータグループ４５と呼ぶことにする。したがって、畳み込みエンコーディングおよびパンクチャ処理に続いて送信させるデータストリームのレートは、Ｒ＝３／８となる。したがって、図示した実施形態の２つの送信チャネルの各々は、実効的にＲ＝３／４のレートで送信されている。このことは、受信機においてチャネルのうちの一方１８または２０のみしか利用可能でない場合であっても送信されたデータストリームを依然としてデコードできるため有利である。

ここで、本発明のインターリービング動作について引き続き図２を参照しながら記載することにする。２つの例示的なパンクチャさせたデータグループ３６ａおよび３６ｂは、ソースデータストリーム４２からの６個のビットに対する畳み込みエンコーディングを図示するように表している。番号３２で示すように、６個のビットのそれぞれに対して、１ａ、１ｂ、１ｃ、２ａ、２ｂ、２ｃ、．．．、６ａ、６ｂ、６ｃと番号を付けた３個のビットを生成させている。ビット２ｂおよび５ｂは、上述した９対１のパンクチャ処理に従ってパンクチャさせている。チャネルの一方または両方からのビットが失われることがあるような不良チャネル状態が存在している場合、本発明に従って使用されるパンクチャさせたデータグループ３６は、最小数の部分集合を用いて送信チャネルのうちの複数のチャネルからのソースデータストリームに対する再構成を可能にするようなパンクチャさせたデータビットの複数の組合せ（以下において、ビットの部分集合４４と呼ぶ）を提示できるため有利である。たとえば、図４Ｄを参照すると、ソースデータストリーム４２は、一方の送信チャネルのビット位置１および２にあるデータを含む部分集合４４ａと、もう一方の送信チャネルのビット位置６および７にあるデータを含んだ部分集合４４ｂとを組み合わせて再構成することができる。同様に、図４Ｅを参照すると、ソースデータストリーム４２は、一方の送信チャネルのビット位置３および４にあるデータを含む部分集合４４ｃと、もう一方の送信チャネルのビット位置８および９にあるデータを含んだ部分集合４４ｄとを組み合わせて再構成することができる。図４Ｆおよび４Ｇに示すように、部分集合の別の組合せによっても同じ結果が得られる。

図８のメモリアレイ９２に関連して以下で記載するが、衛星チャネル１８および２０からのビットは、アライメントさせ、それぞれのメモリ素子内に格納している。たとえば、図４Ｂおよび４Ｃに示す２つのチャネルデータグループ４５からのビット１および６、２および７、３および８、ならびに４および９は、アライメントさせて互いに関連させて格納している。図４Ｆおよび４Ｇに示した組合せは、異なるメモリ素子からのビットの当該の組合せからソースデータストリーム４２を再構成できるような方式を図示している。図４Ｆに示すように、ビット１および２はビット８および９と合成させてソースデータストリームを再構成しており、同様に図４Ｇに示すようにビット３および４はビット６および７と合成させてソースデータストリームを再構成させている。

受信機における誤り訂正は、Ｖｉｔｅｒｂｉデコーディングを用いて実行することが好ましい。あるチャネルを介して送信した１つのＱＰＳＫシンボルが図示した例において誤って受信されている場合、Ｒ＝１／３のレートでの畳み込みエンコーディングに従うとビットの両方が誤りとなる可能性が存在する。Ｖｉｔｅｒｂｉデコーダが誤って受信したシンボルを訂正できる確率を高めるためには、そのシンボルビットが、制約長を超える間隔でＶｉｔｅｒｂｉデコーダを通過するようにシンボルビットをインターリービングしている。

本発明によれば、受信機における誤り訂正を向上させるために、インターリーバ４６（図２）は、パンクチャさせたデータグループ３６内のビットを分散させること、データグループ３４を分散させること、ならびにデータグループ３４の組を分散させることを行うような多くのタイムインターリービング機能を利用していることが好ましい。図示した例では、送信されたデータストリームは４３２ミリ秒（ｍｓ）のフレームに時分割多重化している。各フレームは、ＲＳ符号化、畳み込みエンコーディングおよびパンクチャ処理の後で１０，８８０ビットを有している。図６のブロック５０で図示したように、パンクチャさせたデータグループ３６のそれぞれは５４４０ビットから構成されていると共に２７２０ビットの２つのチャネルデータグループ４５を有しているため、パンクチャさせたデータグループのうちの１つのグループ内の連続するビットを２７２０ビットだけシフトさせている。チャネルデータグループのビットの分散は、チャネルデータグループ４５のうちの１つに関して図７の番号６０に図示している。パンクチャさせたデータグループ内のもう一方のチャネルデータグループ４５に対して、ならびにもう一方のパンクチャさせたデータグループ３６内の両方のチャネルデータグループ４５に関しても同様にインターリービングを実行している。

引き続き図６を参照すると、本発明では別のタイムインターリービング機能５２、５４および５６を利用することができる。たとえば、図６の第２の機能５２によって図示したように、データグループ３６は互いに対してインターリービングさせている。パンクチャさせた各データグループ３６内の８個のビットは、２・１３６０ビット（すなわち、１０，８８０ビットフレームの４分の１）だけシフトさせている。図６の第３の機能５４によって図示したようにデータグループからなる組も、互いに対してインターリービングさせている。たとえば、１組あたり１６ビットを有するような２つのデータグループからなる組をインターリービングさせることができる。データグループの各組内のこの１６個のビットは、図６のブロック５４および図７の番号６４で示すように、２・６８０ビット（すなわち、１０，８８０ビットフレームの８分の１）だけシフトさせている。第１、第２および第３のインターリービング機能５０、５２および５４は、小規模のフェージングに関連する望ましくない影響を軽減させるように補完的な方式で動作している。詳細には、第１、第２および第３のインターリービング機能５０、５２および５４は、悪いチャネル状態によってビットストリーム内に生じる連続的な誤りに対して、受信機においてＶｉｔｅｒｂｉデコーダの制約長内で単一ビット誤りだけに維持させることを容易にしている。

大規模のフェージングに対しては、図６の番号５６で示すように別のタイムインターリービング機能を利用している。たとえば、シンボルは選択したフレームの数（たとえば、１０フレーム、または５４，４００ビット）だけ分散させている。送信されたデータストリーム内にビット分布させるために別の方法および基準を用いることができること、ならびにビット分布は（たとえば、フレーム間で）さまざまに異ならせることができることを理解すべきである。デマルチプレクサ４８は、タイムインターリーバ４６の出力から２つのインターリービングしたデータストリーム６６および６８を生成している。図６の番号５８に示すように、この２つのインターリービングしたデータストリーム６６および６８に対しては２ビットのシンボルマッピングを実行することができる。

図５は、インターリービングの前にデマルチプレクサ４８を介して畳み込みエンコーダ３０の出力を多重分離化させているような、本発明による別の例示的なエンコーディングおよびインターリービングデバイスを表している。２つのタイムインターリーバ４６ａおよび４６ｂは互いに同期させている。

図８を参照すると、同じソースデータの送信に使用される２つ以上のインターリービング信号を受信するための例示的な受信機７０を表している。受信機７０は、それぞれ送信チャネル１８および２０上で送信された信号を受信するために少なくとも２つの受信機アーム７２および７４を備えている。図示した実施形態では、これらのチャネルは第１および第２の衛星からのチャネルとしている。単一周波数のチャネルを用いる場合には、必要な受信機アームは１つだけであることを理解すべきである。図８に示すように、受信機アンテナ７６は、好ましくは第１および第２の衛星チャネル１８および２０を異なる周波数で受信できるような十分に広い帯域をもつように設けている。衛星信号は、それぞれの受信機アームによってさらに処理するために、信号分割の前に低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）７８によって増幅している。分割器７９は、増幅させた信号を受信機アーム７２および７４のそれぞれに提供している。その通信システムで使用されるダイバーシティ方式に応じて、１つ、２つ、あるいはそれ以上の受信機アームを用いることができる。

各受信機アーム７２および７４は、それぞれダウンコンバータ８０および８２と、アナログ／ディジタル変換器８４および８６と、を備えている。受信機アーム７２および７４の各々は、ＱＰＳＫ復調器および同期ユニット８８および９０も備えている。本発明の実施の一形態では、衛星信号はＴＤＭフレームを有する時分割多重化（ＴＤＭ）信号にフォーマットされている。このＴＤＭフレームは、複数のソースからの多重化データを含むことができる。いずれの場合も、各ソースデータストリームは、上述のようにエンコードおよびインターリービングさせると共に、複数のチャネル上で（たとえば、第１および第２の衛星を介して）送信させるために多重分離化させている。このＴＤＭフレームは、その中でフレーミング情報を提供しているプリアンブルを有している。ＴＤＭフレームの同期のためには、たとえば、マスタフレームプリアンブル（ＭＦＰ）や高速同期プリアンブル（ＦＳＰ）を設けることができる。このプリアンブル内には、フレームカウンタや、タイムスロットがどのソースからのデータを包含しているかを示すデータなどの情報を含むようなタイムスロット制御チャネル（ＴＳＣＣ）も設けることができる。ＱＰＳＫ復調器および同期ユニットはこのフレーミング情報を使用して、ＴＤＭフレームの多重分離化を容易にするように対応する衛星チャネルから復調させたデータストリームを同期させている。

受信機アーム７２および７４からの復調データストリームはマルチプレクサ２２に与えられる、すなわち、復調データストリームは、プリアンブルを用いて各受信機アームからのデータをアライメントさせて、メモリアレイ９２内にロードしている。逆インターリーバ２４で処理させるように、このメモリアレイ９２は２つの衛星ストリームの単一ストリームへの合成を容易にしている。マルチプレクサ２２は受信機アーム７２および７４を介して受け取った同期したデータストリームを、メモリアレイ９２の第１および第２の部分の対応する連続したレジスタ内に格納している。メモリアレイの第１および第２の部分内の対応するレジスタ対の内容は、逆インターリーバ２４によって抽出して共通のＲ＝３／８のビットストリームに合成させている。受け取ったデータストリームに対しては、信号品質基準（たとえば、ＱＰＳＫ復調器の位置で計測した平均位相誤り）に従って重み付けし、次いで１つまたは複数のダイバーシティ合成法を用いて合成させている。

引き続き図８を参照すると、マルチプレクサ２２を介して生成し逆インターリーバ２４に提供された多重化データストリームは、図６に関連して上述したタイムインターリービング機能に従って逆インターリービングさせる。次いで、この逆インターリービングしたデータストリームはＦＥＣデコーディングモジュール２６を介してデコードさせている。ＦＥＣデコーディングモジュールは、畳み込みデコーディング用のＶｉｔｅｒｂｉデコーダ９６を備えることが好ましい。このデータストリームは次いで、番号９８および１００で示すＲｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎデコーディングおよびサービスレイヤデコーディングにかけることができる。

先に述べたように、データ、ビデオ、オーディオおよびその他の情報を無線周波数を用いて放送しているシステムではサービス停止が発生することがありうる。こうした停止によって受信機（特に移動受信機）では、放送サービスがまったく受信できなくなることや、サービスが受容不可となる程に劣化した信号を受信することが起こりうる。こうした停止は、送信機と受信機の間の送信パスの物理的しゃ断（たとえば、山岳地形または長いトンネルによる）や、送信パスに関するマルチパス型フェージングおよび反射によるのが一般的である。

送信されるデータストリームは、異なるダイバーシティ技法を用いた別々の送信チャネル上で送信することができることを理解すべきである。たとえば、インターリービングしたデータストリームは、同じ周波数を用いた別々のチャネル上で送信可能とするためにスペクトル拡散変調を用いて符号分割多重化することができる。別法として、これらの信号は、同じ周波数を用いた別々のチャネル上で相対する向きの偏波（たとえば、水平／垂直の線形偏波や左／右の円偏波など交差偏波または直交偏波）を用いて送信することができる。２つ以上の送信チャネルは、アナログ式またはディジタル式の任意の変調（たとえば、周波数分割多重化）を用いて異なる周波数で送信することができる。さらに、デマルチプレクサ４８は省略でき、またインターリーバ４６の出力を単一のチャネルに与えることができる。

先に述べたように、ディジタル放送システムでは、マルチパス、物理的しゃ断および干渉による移動式放送受信機におけるサービス停止を軽減させるためにタイムダイバーシティおよび／またはスペースダイバーシティを提供できるように、２つ以上の送信チャネルを使用することができる。図９は、全体的に１１４で示している受信機における見通し線（ＬＯＳ）衛星信号受信のために少なくとも１つの静止衛星１１２を備えるような、タイムダイバーシティを利用した例示的な衛星放送システム１１０を表している。タイムダイバーシティおよび／またはスペースダイバーシティを目的として、異なる軌道位置には別の静止衛星１１６を設けている。このシステム１１０はさらに、高い建物、山その他の障害物によってＬＯＳ受信が妨げられるような地理的エリアに衛星信号を再送信するために少なくとも１つの地上系中継機１１８を備えている。受信機１１４は、衛星信号と地上系信号の両方を受信し、これらの信号を合成するか、これらの信号のうちの一方または両方を受信機出力として選択するようなデュアルモード動作となるように構成させることができる。しかし、受信機が固定した場所にある場合には単一のソースから信号を受信することによってこの受信機を動作させだけで十分であること、ならびにこれによって、受信機が単一モード動作向けに設計されていれば受信機のコストおよび複雑さを軽減できることを理解すべきである。

衛星放送セグメントは、放送チャネルの時分割多重化（ＴＤＭ）ビットストリームへのエンコーディングを含むことが好ましい。このＴＤＭビットストリームは、衛星アップリンクアンテナを介した送信の前に変調させる。地上系中継機セグメントは、ベースバンドＴＤＭビットストリームを得るために衛星ダウンリンクアンテナおよび受信機／復調器を備えている。このディジタルのベースバンド信号は、地上系波形変調器に与えられ、次いで、送信の前に搬送波周波数に周波数変換して増幅させている。

本発明の別の実施形態では、ディジタル放送システムは、単一ビットストリームに対して連結型の畳み込みエンコーディングおよびインターリービングを利用している。たとえば、システム１１０は、そのソースストリームビットの半分をある送信チャネルで送信し、ソースストリームビットの残りの半分を別の送信チャネルで送信するのと異なり、ソースストリームからのインターリービングしたビットの全部を１つのＴＤＭストリーム上に配置させるように構成することができる。次いでこのＴＤＭストリームは、衛星を介するか地上系送信機を介して送信することができる。ソースストリームは地上系送信機を起点とすることもできるため、地上系送信機は必ずしも地上系中継機１１８とする必要はなく、これは衛星を介して受信しかつベースバンド処理および周波数変換を受けているのとは異なる。

本発明の利点の１つは、放送信号しゃ断の期間中の受信機における誤り隠蔽が改良されることである。たとえば、あるタイムダイバーシティシステムで連続した５つのフレームで信号しゃ断があると、無音期間が生じることがありうる。これに比して本発明を実施したシステムでは、同じしゃ断があってもオーディオ誤り隠蔽アルゴリズムを用いることによってソースビットストリームの受信が可能である。図９を参照すると、たとえば第１の衛星チャネルはまったく阻止される（たとえば、地形による妨害）ことがあり、一方第２の衛星チャネルはあるフレーム数にわたって一時的に阻止されることがありうる。第２の衛星チャネルの受信および再順序化に続いて、復元したデータストリームは、多数のフレームの停止ではなくただ１つのフレーム停止を含むだけとすることができる。この単一フレームの停止は、オーディオ誤り隠蔽アルゴリズムを適用できるような十分に短いものである。オーディオ誤り隠蔽アルゴリズムの動作は、フレーム長を短くしこれにより隠蔽間隔を短くすることによってさらに強化することができる。別法として、そのソースビットストリームの音響信号をハーフビットレートの２つのデータストリームに分割することができる。たとえば、奇数フレームおよび偶数フレームによって、２つのハーフビットレートオーディオストリームのうちのそれぞれの１つを伝達させることができる。したがって、１つのフレームが６４キロビット毎秒（ｋｂｐｓ）のオーディオチャネルを伝達できるときに衛星信号しゃ断が生じた場合、サービス停止の間では少なくとも３２ｋｂｐｓ、すなわちハーフビットレートのオーディオが利用可能となる。

本発明をその好ましい実施形態の１つを参照しながら記載してきたが、本発明はこの実施形態の詳細に限定されるものではないことを理解すべきである。以上の記載の中でさまざまな修正形態や代替形態を提唱してきたが、当業者にとっては別の形態もありえよう。こうした代替的形態のすべては、添付の特許請求の範囲に規定しているような本発明の範囲に包含させるように意図している。

本発明の実施の一形態に従ったインターリービングを用いた通信システムのブロック図である。 本発明の実施の一形態に従ったエンコーディングおよびインターリービングデバイス、ならびにそのエンコーダが生成させるデータストリームを表したブロック図である。 本発明の実施の一形態に従った畳み込みエンコーダおよび出力データストリームの図である。 図４Ａは、本発明の実施の一形態に従ったパンクチャさせたデータグループの図である。

図４Ｂは、本発明の実施の一形態に従ったパンクチャさせたデータグループの図である。
図４Ｃは、本発明の実施の一形態に従ったパンクチャさせたデータグループの図である。

図４Ｄは、本発明の実施の一形態に従ったパンクチャさせたデータグループの図である。
図４Ｅは、本発明の実施の一形態に従ったパンクチャさせたデータグループの図である。

図４Ｆは、本発明の実施の一形態に従ったパンクチャさせたデータグループの図である。
図４Ｇは、本発明の実施の一形態に従ったパンクチャさせたデータグループの図である。
本発明の実施の一形態に従ったエンコーディングおよびインターリービングデバイス、ならびにそのエンコーダが生成させるデータストリームを表したブロック図である。 本発明の実施の一形態に従ったタイムインターリービング機能を表した図である。 本発明の実施の一形態に従ったパンクチャさせたデータグループの組および部分集合に対する例示的なインターリービングを表した図である。 本発明の実施の一形態に従ったデコーディングおよび逆インターリービングを利用している受信機のブロック図である。 衛星信号および地上系信号を送信するための例示的なディジタル放送システムを表した図である。

Claims (14)

1. 送信のためにソースデータストリームをインターリービングする方法であって、
   畳み込み符号化スキームを用いて選択したコードレートを有する出力データストリームを生成させるように前記ソースデータストリームをエンコードするステップであって、前記出力データストリームは、その各々が前記選択したコードレートに対して低下させたコードレートを有するような複数のパンクチャさせたデータグループをその各々が含んでいる一連のデータグループとして特徴付けられる、ステップと、
   前記データグループを複数のタイムインターリービング機能に従ってインターリービングさせ、前記データグループ内の前記ビットを前記出力データストリーム内に分散させかつインターリービングしたデータストリームを生成するステップと、
   少なくとも１つの送信チャネル上で前記インターリービングしたデータストリームを送信するステップであって、前記パンクチャさせたデータグループのうちの１グループ内の前記ビット、隣接する前記データグループ内の前記ビット、および前記データグループの選択した組内の前記ビットからなる群より選択した前記出力データストリームの異なるグループのビットを分散させるように前記タイムインターリービング機能を選択して、前記少なくとも１つの送信チャネルを介して受信した前記インターリービングしたデータストリームの少なくとも一部分からの前記ソースデータストリームの再構成を容易にするステップと、
   を含む方法。
2. 前記タイムインターリービング機能が、前記インターリービングしたデータストリームの少なくとも一部分からの前記ソースデータストリームに対する前記少なくとも１つの送信チャネルの連続的しゃ断に続く再構成を容易にするように選択される、請求項１に記載の方法。
3. 前記パンクチャさせたデータグループの各々が、前記データグループ内に前記ビットの部分集合を含み、前記ビットの部分集合が、前記少なくとも１つの送信チャネルから前記ソースデータストリームを再構成するために要する前記ビットの部分集合が最小数だけでよいように選択される、請求項１に記載の方法。
4. 前記少なくとも１つの送信チャネルが衛星と地上系送信機のうちの一方を介して送信される、請求項１に記載の方法。
5. 前記インターリービングしたデータストリームを前記選択したコードレートを用いてデコードするステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
6. 前記デコードのステップが畳み込みデコーディングを用いて実行される、請求項５に記載の方法。
7. 前記畳み込みデコーディングがＶｉｔｅｒｂｉデコーダを用いて実行される、請求項６に記載の方法。
8. 前記タイムインターリービング機能が前記Ｖｉｔｅｒｂｉデコーディングの間での誤り訂正を最適化するように選択される、請求項７に記載の方法。
9. インターリービングしたデータストリームの送信の間において、前記タイムインターリービング機能をさまざまに変えることができる、請求項１に記載の方法。
10. 送信チャネル上で送信されたインターリービングされたデータストリームを逆インターリービングする方法であって、
    前記インターリービングしたデータストリームを受信するステップと、
    前記インターリービングしたデータストリームを同期させるステップと、
    デコードしたデータストリームを生成させるように畳み込みデコーディングを用いてデコードするステップであって、前記インターリービングしたデータストリームは、複数のデータグループを生成するように畳み込みエンコーディングを介してエンコード済みであるソースデータストリームからのビットを含んでおり、前記データグループの各々は、複数のパンクチャさせたデータグループを有しており、前記データグループは、前記パンクチャさせたデータグループのうちの１グループ内の前記ビット、隣接する前記データグループ内の前記ビット、および前記データグループの選択した組内の前記ビットからなるグループより選択した前記ビットの異なるグループを分散させるように、タイムインターリービング機能を介してインターリービングすることで、前記１つの送信チャネルを介して受信した前記インターリービングしたデータストリームの少なくとも一部分からの前記ソースデータストリームの再構成を容易にし、前記畳み込みデコーディングは、前記畳み込みエンコーディングおよび前記タイムインターリービング機能に関連した前記インターリービングしたデータストリームおよび選択したシーケンスのビットを用いて前記ソースデータストリームを再構成する、ステップと、
    を含む方法。
11. 送信のためにデータストリームをインターリービングする装置であって、
    選択したコードレートを有する出力データストリームを生成させるように前記ソースデータストリームをエンコードするための畳み込みエンコーダであって、前記出力データストリームは、一連のデータグループとして特徴付けされており、前記データグループの各々は、複数のパンクチャさせたデータグループを含んでおり、前記パンクチャさせたデータグループの各々は、前記選択したコードレートに対して低下させたコードレートを有する、畳み込みエンコーダと、
    前記データグループを複数のタイムインターリービング機能に従ってインターリービングさせ、前記データグループ内の前記ビットを前記出力データストリーム内に分散させかつインターリービングしたデータストリームを生成するためのインターリーバと、
    １つの送信チャネル上で前記インターリービングしたデータストリームを送信するための送信機であって、前記パンクチャさせたデータグループのうちの１グループ内の前記ビット、隣接する前記データグループ内の前記ビット、および前記データグループの選択した組内の前記ビットからなるグループより選択した前記出力データストリームの異なるグループのビットを分散させるように前記タイムインターリービング機能を選択して、前記送信チャネルを介して受信した前記インターリービングしたデータストリームの少なくとも一部分からの前記ソースデータストリームの再構成を容易にする、送信機と
    を備える装置。
12. 前記タイムインターリービング機能が、前記送信チャネル上で受信した前記インターリービングしたデータストリームの少なくとも一部分からの前記ソースデータストリームに対する前記送信チャネルの連続的しゃ断に続く再構成を容易にするように選択される、請求項１１に記載の装置。
13. 前記送信機が衛星と地上系送信機のうちの一方の上に設けられる、請求項１１に記載の装置。
14. インターリービングしたデータストリームの送信の間において、前記タイムインターリービング機能をさまざまに変えることができる、請求項１１に記載の装置。

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