JP4550810B2 - データ信号の効率的なインタリーブ解除およびダイバーシチ合成を容易にする方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、データ通信システムに関し、より具体的には、データ信号の効率的なインタリーブ解除およびダイバーシチ合成を容易にする方法および装置に関する。

時間インタリーブおよび周波数ダイバーシチなどのある形態の反復ダイバーシチを使用する通信システムでは、受信機は、チャネル・メトリックを収集し、インタリーブ解除およびダイバーシチ合成を実施しなければならない。これを行う従来技術の方法は、インタリーブ解除され合成された最終メトリック用のバッファに加えて、全てのチャネル・メトリックの記憶用のバッファを必要としてきた。最終的に、最終メトリックのみが復調および復号に使用され、記憶されたチャネル・メトリックは廃棄されることになるため、従来技術の方法はメモリを非効率的に利用している。チャネル・メトリックのバッファは、最終メトリックのバッファと少なくとも同程度の大きさであり、ほとんどの場合、より大きい。

そのため、必要とされているものは、データ信号の効率的なインタリーブ解除およびダイバーシチ合成を容易にする方法および装置である。方法および装置は、好ましくは、インタリーブ解除および合成を実施するのに必要とされるメモリ資源を実質的に減らすであろう。

同じ参照数字は、各図を通じて、全く同じか又は機能的に同じ要素を指し、本明細書の一部を形成する添付図面は、以下の詳細な説明と共に種々の実施形態を示し、本発明の種々の原理および利点を説明している。

概要では本開示は、通信ユニット、より具体的には、通信ユニットにおいてオペレーションを行う通信ユニットのユーザに対してサービスを提供するために受信機を使用する通信システムに関する。より詳細には、こうした通信システムを有する機器において使用するための、データ信号の効率的なインタリーブ解除およびダイバーシチ合成を容易にする方法および装置として具体化される種々の独創的な概念および原理が議論され、開示される。特に対象とする通信システムは、インタリーブおよび反復ダイバーシチを利用する統合化ディスパッチ・エンハンスド・ネットワーク・システム（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｄｉｓｐａｔｃｈ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｙｓｔｅｍ）およびその発展型などの、開発されているシステムであるが、概念および原理は、多くの他のシステムおよびデバイスに応用できる。

本開示は、本発明による種々の実施形態を作成し、使用する最良のモードを、使用可能な方法でさらに説明するために提供される。本開示は、本発明をいずれの点においても制限するのではなく、本発明の独創的な原理および利点について理解および認識を高めるために提供される。本発明は、この出願の係属中に行われる任意の補正および発行された特許請求項の全ての等価物を含む、添付特許請求項によってのみ規定される。

第１および第２、上部および底部などのような関係のある用語の使用は、実態の間または行為の間の任意の実際の関係または順序を必ずしも必要とすることなく、または、意味することなく、１つの実態または行為を別の実態または行為と区別するためにだけ使用される。

独創的な機能性の多くおよび独創的な原理の多くは、１つまたは複数の従来のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）によって、または、カスタムＩＣまたは特定用途ＩＣなどの集積回路（ＩＣ）によって最適に実装される。たとえば、利用可能時間、現在の技術、および経済的考慮事項によって動機を与えられる多大な努力および多くの設計の選択があるけれども、本明細書に開示される概念および原理によって導かれると、当業者は、最小の実験によって、こうしたＤＳＰをプログラムすること、または、こうしたＩＣを作成することが容易になるであろう。したがって、簡潔化のため、および、本発明による原理および概念をあいまいにするリスクを最小にするために、こうしたＤＳＰおよびＩＣのさらなる議論は、好ましい実施形態によって採用される原理および概念に関する不可欠の要素に限定する。

図１を参照すると、１００は、インタリーブを使用するが、他の形態のダイバーシチは使用しないシステムにおいてチャネル・メトリックをバッファリングする従来技術の技法を示す。そのため、受信機は、インタリーブ解除だけを実施しなければならない。第１に、Ｍ個のチャネル・メトリックは、受信される時に中間メトリック・バッファ１０２内に書き込まれる。Ｍ個のチャネル・メトリックは、全て収集されると、インタリーブ解除手順が実施され、最終メトリック・バッファ１０４に書き込まれる。この場合のＲＡＭ要件は、２Ｍ個のロケーション、最終メトリック・バッファ１０４の２倍である。

図２は、Ｎ次反復ダイバーシチのみを採用するシステムにおけるチャネル・メトリックをバッファリングする従来技術の技法を示す構成２００である。ここでの「反復ダイバーシチ」という用語は、２つ以上のホップ上で符号が反復される周波数ホッピング、符号が２つ以上の周波数に関して同時に送信される明示的な周波数ダイバーシチ、符号の相関の無いものが２つ以上のアンテナ上で受信されるアンテナ・ダイバーシチ、などの多くのタイプを包含する。ダイバーシチ合成は加法的であると考える。各ダイバーシチ・ブランチからのチャネル・メトリックは、Ｎ個の中間メトリック・バッファ２０２、２０４、２０６に記憶され、Ｎ個全ての分岐からのＭ個のメトリックが受信された後、それらは、合成され、最終メトリック・バッファ２０８に書き込まれる。ＲＡＭ要件は、Ｍ（Ｎ＋１）ロケーション、または、最終メトリック・バッファ２０８のサイズの（Ｎ＋１）倍大きい。

図３は、少なくとも１つのインタリーブおよび反復ダイバーシチを採用するシステムにおいて、本発明に従ってチャネル・メトリックをバッファリングする技法を示す。例示的な構成３００であるインタリーブのみが使用される時、インタリーブ解除を行うより効率的な方法は、チャネル・メトリックが受信される時にインタリーブ解除を実施することである。最終メトリック・バッファに入力するための適切な指標の簡単な計算が、各符号間隔中に実施され（３０２）、チャネル・メトリックが、その指標によって指し示されるロケーションに書き込まれる（３０４）。そのため、ＲＡＭ要件は、ちょうど、Ｍ個のロケーション、最終メトリック・バッファ３０６のサイズである。指標計算例は以下の通りである。

ｒ行およびｃ列を有するブロック・インタリーバを考える。送信機において、符号ｘ（０），ｘ（１），…，ｘ（ｒｃ−１）がインタリーブされる。インタリーブされたストリームｘ（０），ｘ（ｒ），ｘ（２ｒ），…，ｘ（（ｃ−１）ｒ），ｘ（１），ｘ（ｒ＋１），…，ｘ（（ｃ−１）ｒ＋１），ｘ（２），ｘ（ｒ＋２），…ｘ（ｒｃ−１）を与えるために、符号は列によってブロック・インタリーバ内に読み込み、行によって読み出される。

チャネル・符号が、ｙ（０），ｙ（１），ｙ（２），…，ｙ（ｒｃ−１）として規定される場合、チャネル指標は、ｙ（ｉ）を指す。チャネル指標の関数として、最終メトリック・バッファに入力する指標を計算する公式が必要とされる。この公式は、

である。ｉ_CHANNEL＝０，１，２，…，（ｒｃ−１）について、ｉ_BUFFER＝０，ｒ，２ｒ，…，（ｃ−１）ｒ，１，ｒ＋１，２ｒ＋１，…，（ｃ−１）ｒ＋１，２，ｒ＋２，…，（ｒｃ−１）が得られる。

反復ダイバーシチが使用される時、加法的合成を行うより効率的な方法は、チャネル・メトリックが受信される時に、最終メトリックの移動合計を維持することである。最終メトリック・バッファ３０６は、ゼロか、または、ある所定の値に初期化される。チャネル・メトリックが受信されるたびに、最終メトリック・バッファ３０６内のそのロケーションが求められる。既存のメトリック値またはメトリックの合成結果は、最終メトリック・バッファ３０６から読み取られ、チャネル・メトリックが、その値と合成されるか、または、その値に加算され、結果が、最終メトリック・バッファ３０６に書き戻される。そのため、ＲＡＭ要件は、ちょうど、Ｍ個のロケーション、最終メトリック・バッファ３０６のサイズであり、有利には、従来技術の技法と比較して、最終メトリック・バッファ３０６のサイズのＮ倍の節約である。

図４は、本発明に従って、送信機インタリーブおよび周波数ダイバーシチ４０２ならびに受信機インタリーブ解除およびダイバーシチ合成４０４を示す例示的な４００である。この例では、２つのホップ上で反復される（４１０）１００個の符号４０６、２つのホップ４１８、４２０にわたってインタリーブ送出される、全部で２００個の符号４１４、すなわち、１ホップ当たり１００個の符号が存在する。各チャネル・符号には、たとえば、それぞれ８ビットで表される８個の整合フィルタの出力が連結される。そのため、各チャネル・メトリックは、４個の１６ビット・ワードのＲＡＭを必要とする。従来技術の方法で記憶される場合、受信機において使用される全部で１２００ワードのＲＡＭ用に、最終メトリック用の１００^*４＝４００ワードのＲＡＭと共に、２００^*４＝８００ワードの中間ＲＡＭが必要とされるであろう。

本発明による効率的な技法を適用することは、最終メトリック・バッファ４２４のみを必要とし、４００ワードのＲＡＭが１００個の指標によって位置決めされる４ワードのブロック内にあり、従来技術の方法において必要とされる１２００ワードに比べて６７％の節約となる。最終メトリック・バッファ４２４は、最初にゼロに初期化される。符号についてのチャネル・メトリックが受信されると、時間インタリーブと反復ダイバーシチの両方を考慮する、バッファに入力する適切な指標が計算される。全データ・フレームについて全てのメトリックが最終処理され、最終メトリック・バッファ４２４に書き込まれると、回復された１００個の符号４２８を生成するための、さらなる処理のために、インタリーブ解除され、かつ、合成されたデータ・フレームのメトリックが、変調器および復号器４２６に渡される。一部の代替の実施形態では、データ・フレームの異なる部分が、異なるダイバーシチ・ブランチ上に送出されること、さらに、期間インタリーブ技法が、異なるダイバーシチ・ブランチに関して同様に異なる可能性があり、それによって、最終メトリック・バッファ４２４へ入力する指標を計算するために、チャネル・メトリックが受信されるダイバーシチ・ブランチについての知識が必要とされることが理解されるであろう。

図５は、本発明による、インタリーブ解除およびダイバーシチ合成のため技法を示す例示的なフロー図５００である。フローは、プロセッサ６０４（図６）が受信されたデータ信号からチャネル・メトリックを求める（５０２）ことで開始する。チャネル・メトリックは、好ましくは、符号期間中に送信された符号に対応することが理解されるであろう。一部の代替の実施形態では、プロセッサ６０４は、各符号期間中に複数のチャネル・メトリックを決定可能なことがさらに理解されるであろう。次に、プロセッサ６０４は、インタリーブ解除され、かつ、合成されたデータ・フレームのメトリックを記憶するための最終メトリック・バッファへ入力する、インタリーブされたデータ・フレーム内のチャネル・メトリックの位置から求めた指標を計算する（５０４）。この計算は、受信信号に対して送信機によって適用されるインタリーブ工程およびダイバーシチ・スプリティング工程が既知であるため可能であり、したがって、プロセッサ６０４は、オリジナル・データを回復するために、インタリーブ工程およびダイバーシチ・スプリティング工程を元通りにするよう指標を計算するようにプログラムされる。１つの実施形態では、計算は、数学アルゴリズムを実施することによって達成される。別の実施形態では、計算は、テーブル・ルックアップを実施することによって達成される。さらに別の実施形態では、データ・フレームの異なる部分が、異なるダイバーシチ・ブランチ上に送出され、最終メトリック・バッファへ入力する指標はまた、チャネル・メトリックが受信されるダイバーシチ・ブランチから求められる。

次に、プロセッサ６０４は、チャネル・メトリックから導出した値を計算された指標によって規定されるロケーションの最終メトリック・バッファ内に配置する（５０６）。これを行う時に、プロセッサ６０４は、好ましくは、指標の、または、指標付けされたロケーションの最終メトリック・バッファから、移動合計などの、移動合成結果を読み取り、新しい移動合成結果を取得するために、チャネル・メトリックと移動合成結果を合成し、その後、新しい移動合成結果を、指標の、または、指標付けされたロケーションの最終メトリック・バッファに書き込む。１つの実施形態では、移動合成結果は移動合計であり、合成することは、チャネル・メトリックを移動合計に加算することを含む。プロセッサ６０４は、その後、処理されるデータ・フレームについて全てのメトリックが、最終処理され、最終メトリック・バッファに書き込まれたかどうかを調べる（５０８）。そうでない場合、フローは、ステップ５０２に戻って、次のチャネル・メトリックを求める。

一方、処理されるデータ・フレームについて全てのメトリックが、最終処理され、最終メトリック・バッファに書き込まれた場合、プロセッサ６０４は、データ・メトリックを、たとえば、変調および復号バッファに移動させる、さらなる処理のために、最終メトリック・バッファ内の、インタリーブ解除され、かつ、合成されたデータ・フレームのメトリックを読み取る（５１０）。プロセッサ６０４は、その後、最終メトリック・バッファを、ゼロなどの所定の値に初期化する（５１２）。次に、プロセッサ６０４は、次のインタリーブされたデータ・フレームを受信する時間であるかどうかを調べ（５１４）、受信する時間であると、フローは、ステップ５０２に戻って、次のデータ・フレームを処理し始める。

図６は、本発明による通信受信機６００の例示的な電気ブロック図である。通信受信機６００は、従来の受信機フロント・エンド６０２からなる。通信受信機６００はさらに、受信機フロント・エンド６０２を制御するための、受信機フロント・エンド６０２に結合したプロセッサ６０４からなる。プロセッサは、知られており、モトローラ・インコーポレイテッド社（Ｍｏｔｏｒｏｌａ，Ｉｎｃ．）から入手可能な、ＨＣ１１汎用マイクロプロセッサおよび５６０００ＤＳＰの一方または両方である。プロセッサ６０４はさらに、プロセッサ６０４をプログラムするための、動作用変数およびソフトウェアを記憶するメモリ６０８からなる。通信受信機６００はまた、好ましくは、従来のユーザ・インタフェース６０６、たとえば、ユーザとインタフェースするための、キーパッド、ディスプレイ、拡声器、およびマイクロフォンなどのアイテムを含む。

図７は、本発明に従って、プロセッサ６０４をプログラムするための、メモリ６０８に記憶した動作用変数およびソフトウェアを示す例示的な図である。メモリ６０８は、インタリーブ解除され、かつ、合成されたデータ・フレームのメトリックを記憶するための最終メトリック・バッファ７０２からなる。メモリ６０８はさらに、プロセッサが、ダイバーシチ・ブランチ上のデータ信号を受信するために受信機フロント・エンド６０２と連携するようにプログラムするための受信機制御プログラム７０４からなる。メモリ６０８はさらに、プロセッサが、よく知られている技法によって、データ信号からチャネル・メトリックを求めるために受信機フロント・エンド６０２と連携するようにプログラムするためのメトリック・ディターミナ７０６からなる。メモリ６０８はまた、本明細書で先に開示したように、プロセッサ６０４が、最終メトリック・バッファ７０２へ入力する指標を計算するようにプログラムするための指標計算器７０８を含む。さらに、メモリ６０８は、プロセッサ６０４が、指標によって規定されたロケーションの最終メトリック・バッファ７０２内に、本明細書で先に開示した、チャネル・メトリックから導出した値を配置するようにプログラムするための値配置要素７１０を含む。メモリ６０８はさらに、プロセッサ６０４が、インタリーブされたデータ・フレームについて全ての値が、最終処理され、最終メトリック・バッファ７０２内に書き込まれるまで、データ信号を受信し、チャネル・メトリックを求め、指標を計算し、値を配置し、それによって、インタリーブ解除され、かつ、合成されたデータ・フレームのメトリックが生成されるために受信機フロント・エンド６０２と連携し続けるようにプログラムするための継続要素７１２からなる。

メモリ６０８はさらに、プロセッサ６０４が、よく知られている技法によって、データ・符号を回復するためのさらなる処理のために、最終メトリック・バッファ７０２内の、インタリーブ解除され、合成されたデータ・フレームのメトリックを読み取るようにプログラムするための従来の復調器および復号器７１４からなる。さらに、メモリ６０８は、プロセッサ６０４が、次のインタリーブされたデータ・フレームを受信し始める前に、ゼロなどの所定の値に最終メトリック・バッファ７０２を初期化するようにプログラムするための初期化器７１６を含む。メモリ６０８はさらに、プロセッサが、よく知られている技法によって、ユーザ・インタフェース６０６と対話するようにプログラムするための従来のユーザ・インタフェース制御部７１８を含む。

そのため、本発明は、データ信号の効率的なインタリーブ解除およびダイバーシチ合成を容易にする方法および装置を提供することが、先の開示から明らかであるはずである。この方法および装置は、有利には、インタリーブ解除および合成を実施するのに必要とされるメモリ資源を実質的に減らす。

本開示は、本発明の、真の、意図される、公平な範囲および精神を制限するのではなく、本発明による種々の実施形態を作り、使用する方法を説明することを意図する。先の説明は、網羅的であることも、本発明を、開示した厳密な形態に限定することも意図しない。上記教示に照らして、変更および変形が可能である。本発明の原理およびその実用的な応用範囲を最もよく具体的に示すため、および、当業者が、種々の実施形態において、また、考えられる特定の使用に適した、種々の変更形態によって本発明を利用することを可能にするために、実施形態が、選択され述べられた。全てのこうした変更形態および変形形態は、公平に、法律的に、公正に権利が与えられる程度に従って解釈される時、特許権のための本出願の係属中に修正されることが可能である添付特許請求項、および、その全ての等価物によって規定された本発明の範囲内にある。

インタリーブを採用するシステムにおいてチャネル・メトリックをバッファリングする従来技術の技法を示す図。 反復ダイバーシチを採用するシステムにおいてチャネル・メトリックをバッファリングする従来技術の技法を示す図。 少なくとも１つのインタリーブおよび反復ダイバーシチを採用するシステムにおいて、本発明に従ってチャネル・メトリックをバッファリングする技法を示す例示的な図。 本発明に従って、送信機インタリーブおよび周波数ダイバーシチならびに受信機インタリーブ解除およびダイバーシチ合成を示す例示的な図。 本発明による、インタリーブ解除およびダイバーシチ合成のため技法を示す例示的なフロー図。 本発明による通信受信機の例示的な電気ブロック図。 本発明に従って、通信受信機のプロセッサをプログラムするための、メモリに記憶した動作用変数およびソフトウェアを示す例示的な図。

Claims (14)

1. インタリーブおよび反復ダイバーシチを採用する通信システムの、ダイバーシチ分岐された状態で受信されるデータ信号の効率的なインタリーブ解除およびダイバーシチ合成を容易にする方法であって、
   該データ信号からチャネル・メトリックを決定するステップと、
   インタリーブ解除され、かつ、データが合成されたフレームを最終メトリック・バッファ内に格納するために、インタリーブされたデータ・フレームのチャネル・メトリックの格納場所から求めたチャネル指標を、チャネル符号から計算するステップと、
   該チャネル・メトリックから導出されたチャネル指標を用いて、該最終メトリック・バッファ内の、該指標で規定される格納場所に、該フレームを配置するステップと、からなり、それによって、
   最終メトリック・バッファ内の、該チャネル指標によって規定された格納場所から、合成されたデータを読み出し、
   該チャネル・メトリックと実行中の合成されたデータと、を組み合わせて新しい合成されたデータを得て、
   同新しい実行中の合成されたデータを、最終メトリック・バッファ内のチャネル指標によって規定された格納場所に書き込む、
   方法。
2. 前記指標を決定することは、
   前記チャネル指標で規定される前記最終メトリック・バッファ内の格納場所から、実行中の合成結果を読み取るステップと、
   新しい実行中の合成結果を取得するために、前記チャネル・メトリックと該実行中の合成結果とを合成するステップと、
   該最終メトリック・バッファ内の、該チャネル指標で規定される格納場所に該新しい実行中の合成結果を書き込むステップと、からなる請求項１に記載の方法。
3. 前記インタリーブされたデータ・フレームについて全てのチャネル・メトリックが最終処理され、前記最終メトリック・バッファ内に書き込まれた後に、
   さらなる処理のために、該最終メトリック・バッファ内の前記インタリーブ解除され、かつ、合成されたデータ・フレームのデータを読み取ること、および、
   次のインタリーブされたデータ・フレームを受信し始める前に、該最終メトリック・バッファをゼロに初期化することをさらに含む請求項１に記載の方法。
4. 前記チャネル指標を計算することは数学アルゴリズム、
   

   

   であって、ｉ _{ＣＨＡＮＮＥＬ} ＝０，１，２，…，（ｒｃ−１）について、ｉ _{ＢＵＦＦＥＲ} ＝０，ｒ，２ｒ，…，（ｃ−１）ｒ，１，ｒ＋１，２ｒ＋１，…，（ｃ−１）ｒ＋１，２，ｒ＋２，…，（ｒｃ−１）、
   を実施することからなる請求項１に記載の方法。
5. 前記チャネル指標を計算することは、テーブル・ルックアップを実施することからなる請求項１に記載の方法。
6. 前記データ信号は、それぞれがシンボル期間中に送信される複数のシンボルからなり、
   前記チャネル・メトリックを求めることは、該シンボル期間中に複数のチャネル・メトリックを求めることからなる請求項１に記載の方法。
7. 前記チャネル指標を計算することは、前記データ信号が受信される前記ダイバーシチ分岐から該チャネル指標を求めることからなる請求項１に記載の方法。
8. インタリーブおよび反復ダイバーシチを採用する通信システムにおいてデータ信号の効率的なインタリーブ解除およびダイバーシチ合成を容易にする通信受信機であって、
   受信機フロント・エンドと、
   該受信機フロント・エンドに結合し、インタリーブ解除され、かつ、合成されたデータ・フレームのメトリックを記憶するための、最終メトリック・バッファからなるプロセッサとからなり、該プロセッサは、該受信機フロント・エンドと連結して、
   ダイバーシチ分岐上で該データ信号を受信し、
   該データ信号からチャネル・メトリックを求め、
   該最終メトリック・バッファ内に入力する、インタリーブされたデータ・フレーム内の該チャネル・メトリックの位置から求めたチャネル指標を計算し、
   該チャネル・メトリックから導出された値を、該最終メトリック・バッファ内の、該チャネル指標で規定される収納場所に配置するようにプログラムされる通信受信機。
9. 前記値を配置する時に、前記プロセッサは、
   前記チャネル指標で規定される収納場所の前記最終メトリック・バッファから移動合計（ｓｕｍ）を読み取り、
   新しい実行中のデータの合計を取得するために、該チャネル・メトリックを該実行中のデータの合計に加算し、
   該チャネル指標で規定される収納場所の該最終メトリック・バッファ内に該新しい実行中のデータの合計を書き込むようにさらにプログラムされる請求項８に記載の通信受信機。
10. 前記プロセッサは、
    前記インタリーブされたデータ・フレームについて全てのチャネル・メトリックが最終処理されて前記最終メトリック・バッファ内に書き込まれた後に、さらなるデータ処理のために、該最終メトリック・バッファ内の前記インタリーブ解除され、かつ、合成されたデータ・フレームのメトリックを読み取り、
    次のインタリーブされたデータ・フレームを受信し始める前に、該最終メトリック・バッファをゼロに初期化するようにさらにプログラムされる請求項８に記載の通信受信機。
11. 前記プロセッサは、前記チャネル指標を計算するために数学アルゴリズム、
    

    

    であって、ｉ _{ＣＨＡＮＮＥＬ} ＝０，１，２，…，（ｒｃ−１）について、ｉ _{ＢＵＦＦＥＲ} ＝０，ｒ，２ｒ，…，（ｃ−１）ｒ，１，ｒ＋１，２ｒ＋１，…，（ｃ−１）ｒ＋１，２，ｒ＋２，…，（ｒｃ−１）
    を実施するようにさらにプログラムされる請求項８に記載の通信受信機。
12. 前記プロセッサは、前記チャネル指標を計算するためにテーブル・ルックアップを実施するようにさらにプログラムされる請求項８に記載の通信受信機。
13. 前記データ信号は、それぞれがシンボル期間中に送信される複数のシンボルからなり、
    前記プロセッサは、該シンボル期間中に複数のチャネル・メトリックを求めるようにさらにプログラムされる請求項８に記載の通信受信機。
14. 前記プロセッサは、前記データ信号が受信される前記ダイバーシチ分岐から前記チャネル指標を求めるようにさらにプログラムされる請求項８に記載の通信受信機。

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