JP4669026B2 - 直交周波数分割多重通信方式によるデジタル信号の送信 - Google Patents

直交周波数分割多重通信方式によるデジタル信号の送信 Download PDF

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Description

発明の背景
Ｉ．発明の分野
この発明は一般的に直交周波数分割多重通信方式（ＯＦＤＭ）によるデジタル信号の送信に関する。特にこの発明はデジタル信号の送信において使用されるＯＦＤＭ装置およびシステムに関する。
ＩＩ．関連技術の説明
直交周波数分割多重通信方式（ＯＦＤＭ）は、例えば高精細度テレビ（ＨＤＴＶ）信号のような高レートデジタル信号を同報通信するための技術である。ＯＦＤＭシステムでは、単一の高レートデータストリームが数個のパラレル低レートサブストリームに分割され、各サブストリームはそれぞれの副搬送周波数を変調するのに使用される。
ＯＦＤＭシステムにおいて使用される変調技術は直交振幅変調（ＱＡＭ）と呼ばれ、搬送周波数の位相と振幅の両方が変調される。ＱＡＭ変調では、複素ＱＡＭシンボルが複数のデータビットから生成され、各シンボルには実数項と虚数項が含まれ、各シンボルはそのシンボルが生成される複数のデータビットを表している。複数のＱＡＭビットは、複素平面によりグラフ的に表すことができるパターンで共に送られる。一般的にこのパターンは“データ点配置”として呼ばれる。ＱＡＭ変調を使用することにより、ＯＦＤＭシステムはその効率を向上させることができる。
信号が同報通信される時に、信号が１つより多いパスにより受信機に伝播できる場合がある。例えば、単一の送信機からの信号は直線に沿って受信機に向けて伝播することができ、そして信号はまた物理的な物体に反射し、異なるパスに沿って受信機に向かって伝播することもできる。さらに、システムがいわゆる“セルラ”同報通信技術を使用してスペクトル効率を増加させる時、受信機に向けられた信号は１つより多い送信機により同報通信される場合がある。したがって、同じ信号が１つより多いパスに沿って受信機に向けて送信される。このような信号のパラレル伝播は、人工（すなわち、１つより多い送信機から同じ信号を同報通信することにより生じる）または自然（すなわち、エコーにより生じる）に係わらず、“マルチパス”と呼ばれる。セルラデジタル同報通信はスペクトル的に効率がよいが、マルチパスの問題点を効果的に処理する準備をする必要があることが容易に理解できる。
幸いにも、ＱＡＭ変調を使用するＯＦＤＭシステムは、単一搬送周波数のみが使用されるＱＡＭ変調技術よりも（先に説明したように、セルラ同報通信技術が使用された時に必ず生じる）マルチパス状態の存在下でさらに効率がよい。特に、単一搬送波ＱＡＭシステムでは、複素イコライザを使用して主パスと同じ位強いエコーを持つチャネルを等化しなければならず、このような等化は実行することが困難である。これに対してＯＦＤＭシステムでは、単に各シンボルの始まりに適当な長さのガードインターバルを挿入することにより、複素イコライザに対する必要性をまったくなくすことができる。したがって、マルチパス状態が予測される時に、ＱＡＭ変調を使用するＯＦＤＭシステムが好ましい。
特に現在のＯＦＤＭシステムに関してなぜ本発明が有用で必要であるかを理解するために、現在のシステムでは同報通信されるべきデータストリームは、最初にリードソロモンエンコーダで次にトレリスコーディング方式で２度エンコードされる。１回のコーディングのみがなされるシステムにも本発明が等しく適用可能であることを理解すべきである。典型的なトレリスコーディング方式では、データストリームは畳み込みエンコーダによりエンコードされ、連続するビットがビットグループに結合されて、これがＱＡＭシンボルとなる。数ビットがグループになり、グループ毎のビット数は整数“ｍ”により規定される（したがって、各グループは“ｍ−ａｒｙ”ディメンションを持つものとして呼ばれる）。一般的に、“ｍ”の値は４，５，６または７であるが、これよりも多くあるいは少なくすることができる。
ビットをマルチビットシンボルにグループ化した後に、シンボルはインターリーブされる。“インターリーブ”は、シンボルストリームを次々と再配置して、チャネルの品質低下により生じる潜在的なエラーをランダムにすることを意味する。例示のために５つのワードが送信されることを考える。非インターリーブ信号の送信中、一時的なチャネル妨害が生じたとする。これらの環境下では、チャネル妨害が和らぐ前に全ワードが喪失することがあり、不可能でないとしても、喪失したワードにより伝えられた情報が何であったかを知ることは困難である。
これに対して、５つのワードの文字が送信前に順次再配置され（すなわち、インターリーブされ）、チャネル妨害が生じた場合には、数個の文字は喪失するかもしれないが、おそらくワード毎に１文字である。しかしながら、再配置された文字をデコードする時には、いくつかのワードが文字を落としているかもしれないが５つすべてのワードが現れる。これらの状況下において、デジタルデコーダがほぼ完全にデータを再生することは比較的容易であることが簡単に理解できる。ｍ−ａｒｙシンボルをインターリーブした後に、シンボルは先に説明したＱＡＭ原理を使用して複素シンボルにマッピングされ、各副搬送波チャネルに多重化され、送信される。
しかしながらここで理解されるように、インターリーブ前にデータビットがシンボルにグループ化される、先に言及したトレリスコーディング方式を使用する現在のＯＦＤＭシステムは、いくつかのＯＦＤＭ副搬送波が激しく減衰されるマルチパス状態の存在下で性能の欠点を示す。ここでさらに理解されるように、マルチパス状態により生じる副搬送波減衰の状態下では、ＯＦＤＭシステムの性能を向上させることができる。またさらにここで理解されるように、このようなＯＦＤＭシステムの性能は、受信データ値を決定する際に受信機において軟判定を行うことによりさらに向上させることができる。
したがって、本発明はマルチパス状態の存在下において高レートデジタルデータを送信するシステムを提供することを目的とする。本発明はまた、ＯＦＤＭ原理を使用して高レートデジタルデータを送信し、マルチパス状態において副搬送波の減衰がある場合に比較的効率よく動作するシステムを提供することも目的とする。本発明はさらに、サブチャネルベースによりサブチャネル上で軟判定を使用してデータ値を決定することを可能にする、高レートデジタルデータを受信するシステムを提供することも目的とする。本発明はまた、使用するのが容易であって製造および実施するのにコスト効率がよい、高レートデジタルデータを送信するシステムを提供することも目的とする。
１つの観点において、本発明は直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号送信機を提供し、この送信機では、ビットをマルチビットシンボルにグループ化する前に内部インターリーバによりデータビットが処理される。
他の観点において、本発明は、受信機にデジタルデータビットを送信するためにデジタルデータビットを処理する、直交周波数分割多重通信方式（ＯＦＤＭ）の送信機用装置を提供し、この装置は、データビットを処理する外部インターリーバと、この処理されたビットをエンコードするエンコーダと、エンコーダからデータビットを受け取り、このデータビットをインターリーブする内部インターリーバと、内部インターリーバからのインターリーブされたデータビットを受け取り、内部インターリーバからの“ｍ”個の連続ビットを表すシンボルを発生する手段とを具備し、“ｍ”は１よりも大きい整数である。
直交周波数分割多重通信方式（ＯＦＤＭ）の送信機において、受信機にデジタルデータビットを送信するためにデジタルデータビットを処理するための、本発明を実現する装置が提供される。実施形態では、この装置には、データビットを処理するリードソロモンコードシンボルインターリーバであることが好ましい外部インターリーバと、外部インターリーバから処理された出力データビットを受け取り、このデータビットをインターリーブする内部インターリーバが含まれている。またこの装置には、内部インターリーバからインターリーブされたデータビットを受け取り、内部インターリーバからの“ｍ”個の連続ビットを表すシンボルを発生する手段が含まれ、“ｍ”は１よりも大きい整数である。
畳み込みエンコーダは、内部インターリーバと外部インターリーバ間でビットを処理することが好ましい。さらに、各シンボルをｍ−ａｒｙ信号スペースにマッピングする手段が提供されてもよい。好ましい実施形態により意図されているように、マッピング手段は直交振幅変調（ＱＡＭ）を使用して複素シンボルを発生する。“ｍ”が少なくとも５以上の奇数であるケースでは、マッピング手段が、信号スペースの象限中の隣接シンボル間のハミング距離の合計を最小にする。
以下でさらに詳細に開示されているように、シリアルパラレルコンバータが複素シンボルを処理して“ｎ”個のサブストリームにし、ｎ”は１よりも大きい整数である。ガード期間発生器が信号ストリーム中にガード期間を確立する。この装置は、ＯＦＤＭ送信機と組み合わせて、ＯＦＤＭシステムとさらに組み合わせて開示されている。
他の観点において、本発明は直交周波数分割多重通信方式（ＯＦＤＭ）を使用してデジタルデータビットを送信する方法を提供し、この方法は、ビットを畳み込みエンコードし、その後このビットをインターリーブし、その後“ｍ”ビットをパラレルにグループ化して各シンボルを確立するステップを含む。
直交周波数分割多重通信方式（ＯＦＤＭ）を使用してデジタルデータビットを送信する方法には、ビットを畳み込みエンコードし、その後このビットをインターリーブすることが含まれている。次にこの方法には、“ｍ”ビットをパラレルにグループ化して各シンボルを確立することが含まれる。
本発明はまた、複素位相調整シンボルを含む直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）された信号の“ｎ”個のサブストリームを受信する受信機用の装置を提供し、各シンボルが“ｍ”個のデータビットを表し、この装置は、各サブストリームに対して、サブストリーム中の各シンボルにより表される各ビットのバイナリ値を決定する軟判定量子化器を具備する。コンピュータ論理装置が受信機機能のこの部分を行ってもよい。
したがって本発明はまた、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号中の複素シンボルを受信するＯＦＤＭ信号受信機用のコンピュータ論理装置を提供し、各シンボルが“ｍ”個のデータビットを表し、このコンピュータ論理装置は、デジタル処理システムにより読取可能なコンピュータ論理記憶装置と、論理記憶装置中に組込まれ、各シンボルの値に関する軟判定を行う方法ステップを実行するためにデジタル処理システムにより実行可能な命令とを具備し、この方法ステップは、第１組中の各値が予め定められたビット中に“０”のバイナリ値を持つ、各シンボルに対する第１組の可能性ある値を決定し、シンボルと第１組の可能性ある値中の各可能性ある値との間の大きさの差を各シンボルに対して決定し、最小の大きさの差を決定し、それを表す第１の信号を発生するステップを含む。
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号を送信する装置には、複数のＱＡＭシンボルを発生する直交振幅変調（ＱＡＭ）手段が含まれている。また、この装置には、信号スペース中の隣接シンボル間のハミング距離の合計が最小となるようにシンボルをｍ−ａｒｙ信号スペースにマッピングするマッピング手段が含まれ、ここで、“ｍ”が少なくとも５以上の奇数である。
本発明の特徴、目的、効果は、同じ参照文字が全体を通して対応するものを識別している図面とともに以下に述べられている詳細な説明からさらに明白になるであろう。
好ましい実施形態の詳細な説明
図１を参照すると、１つ以上の本質的に同一な送信機１４，１６から複数のエアーインターフェースパス１８，２０を通して受信機１２に向けて高レートデジタルデータを同報通信するシステムが一般的に１０で表されて図示されている。高レートデジタル信号は例えば高精細度テレビ（ＨＤＴＶ）信号であってもよい。システム１０は直交周波数分割多重通信方式（ＯＦＤＭ）のシステムである。したがって、送信機１４，１６は同一の信号を受信機１２に向けて送信し、各信号は複数の“ｎ”個のサブチャネルに多重化されている。ここで“ｎ”は１よりも大きな整数である。ＯＦＤＭ原理にしたがうと、各サブチャネルは、一連の複素直交振幅変調（ＱＡＭ）シンボルの各サブストリームを表している。次に、各ＱＡＭシンボルは“ｍ”個のデータビットを表しており、ここで“ｍ”は１よりも大きい整数である。１つの現在の好ましい実施形態では、“ｍ”の値は６である。他の好ましい実施形態では、“ｍ”の値は７である。この実施形態は直交振幅変調に関して説明されているが、位相偏移変調システムにも等しく適用することができることに留意すべきである。
図２はこの実施形態の送信機１４の関連する詳細部を示している。リードソロモンエンコーダ２２のような外部シンボルエラー訂正エンコーダが、送信されるべきデジタルデータビットのストリームを受け取り、技術的に知られている原理にしたがってビットをエンコードする。同様に、リードソロモンシンボルインターリーバであることが好ましい外部インターリーバ２４が、技術的に知られている原理にしたがって外部エンコーダ２２からのデータをインターリーブする。リードソロモンコーディングシステムは、１９８１年ニューヨーク州プレナム・プレスのＧ．Ｃ．クラーク・ジュニア氏とＪ．Ｂ．カイン氏による“デジタル通信用のエラー訂正コーディング”；１９８３年ニュージャージー州プレンティス−ホール、エングレウッドのＳ．リン氏およびＤ．Ｊ．カステロ・ジュニア氏による“エラー制御コーディング：基礎と応用”において論じられている。
外部インターリーバ２４から信号が畳み込みエンコーダ２６に送られ、畳み込みエンコーダ２６はよく知られた原理によりデータビットを畳み込みエンコードする。その後データビットは内部インターリーバ２８に送られ、この内部インターリーバ２８がビットをインターリーブする。その後、インターリーブされたビットは信号スペースグループ化器３０に送られる。
本発明に対して、信号スペースグループ化器３０は内部インターリーバ２８からの一連の“ｍ”個のビットをパラレルにグループ化する。したがって、信号スペースグループ化器は、内部インターリーバ２８から受け取った“ｍ”個の一連ビットのそれぞれを表している各シンボルを確立する。
したがって、トレリスコーディングＯＦＤＭ送信機とは異なり、送信機１４がビットをマルチビットシンボルにグループ化する前に内部インターリーバを通してデータビットを処理することが理解できる。この構造および以下に論じる受信機１２の構造により、最初にデータビットをシンボルにグループ化して、次に内部インターリーバを通してシンボルを処理する従来のトレリスコーディング送信機と比較して、マルチパス状態においてシステム１０のダイバーシティおよび性能が向上することを発見した。
図２に示すように、信号スペースグループ化器３０からのシンボルは信号スペースマッピング素子３２に送られる。本発明にしたがうと、信号スペースマッピング素子３２は各シンボルをｍ−ａｒｙ信号スペースにマッピングする。マッピング素子は直交振幅変調（ＱＡＭ）を使用して、各シンボルに基づいて振幅と位相の両方において変調を行って複素シンボルを生成する。
これらの複素シンボルは複素平面にマッピングされ、この複素平面は時としてＱＡＭデータ点配置として呼ばれる。したがって、各複素シンボルは複素平面中のそのｘ−ｙ位置に関して“ｘ＋ｊｙ”として表すことができ、ここでｊは負の１の平方根である（ｊ＝√（−１））。
“ｍ”の偶数値に対して、複素平面に対するマッピングは、ｘ座標に対するｍ／２グレーコード化バイナリデジットを使用し、そしてｙ座標を表すために残りのｍ／２バイナリデジット（グレーコード化）を使用して行われる。このようなマッピングでは、複素平面の象限における隣接ビットは、単一のバイナリ値だけ値が相互に異なっていると都合がよい。いいかえると、象限中の隣接ビット間のいわゆるハミング距離は正確に１である。
これに対し“ｍ”の奇数値に対して、ＱＡＭデータ点配置がもはや矩形ではないので、２次元においてＱＡＭシンボルをもはや独立してグレーコード化することはできない。したがって“ｍ”の奇数値に対して、以下の表１に示すような疑似グレーコードとして考えることができるものを使用してＱＡＭシンボルをマッピングして、象限中のすべての異なる隣接要素対（すなわち、要素間に介在するものがなく、相互にすぐ隣接するように表中で物理的に表されている同じ象限の要素）（に割当てられたｍ個のビット）間のハミング距離の合計を有効に最小にする。
Figure 0004669026
当業者が容易に理解するように、表１に示されているデータ点配置は４つの象限を含むように考えることができ、データ点配置の原点は第３行と第４行と第３列と第４列との間にある。本発明に対して各ＱＡＭシンボルにより表される“ｍ”ビットの内の２つがシンボルの象限をコード化する。したがって、第１象限中のＱＡＭシンボルのビットの内の２つは００であり、第２象限中の各シンボルの内の２ビットは０１であり、第３象限中の各シンボルの２ビットは１１であり、第４象限中の各シンボルの２ビットは１０である。
したがって、表１では、各シンボルの残りの３ビットは８文字ａ−ｈの内の１つにより示される。第１象限のシンボル割当は以下に論じられているが、表１に示されているように、同じビット割当が他の３つの象限において反映されていることを理解すべきである。任意の文字を任意に値“０００”に割当ててもよい。例えば文字“ａ”はバイナリ値“０００”を表すことができる。その象限中のその隣接するものに対するハミング距離を単位元に等しいように保つために、本発明はｂ＝００１およびｃ＝０１０に割当てる。これは次にｄ＝０１１，ｅ＝１１０，およびｆ＝１１１を導く。
象限中のシンボル間のハミング距離の合計を最小にするに際して、残りの割当に対して２つの可能性がある。第１のものはｇ＝１００およびｈ＝１０１に割当て、この場合には象限中のすべての隣接間のハミング距離は１であるが、ｄとｇとの間のハミング距離は例外で３である。また、ｇ＝１０１およびｈ＝１００に割当て、この場合には象限中の隣接間のハミング距離は１であるが、ｄとｇとの間のハミング距離は例外で２であり、ｂとｈとの間のハミング距離も例外で２である。しかしながら両ケースとも象限中の隣接間のハミング距離の合計を最小にする。
表１はｍ＝５のケースに対するマッピングである。しかしながら、ここに述べられている原理は“ｍ”のより大きな奇数に適用することができることを理解すべきである。例えば“ｍ”＞５かつ奇数の場合、先の表１中の各点は２（m-5）点の正方配列に置き換えられ、各シンボルのビットの内の５つを使用して特定の正方配列を識別し、残りのｍ−５ビットを２次元グレーコードとして使用して正方配列中の点を列挙する。
マッピング後、複素シンボルのストリームはシリアルパラレルコンバータ３４によりサブストリームに多重化される。コンバータ３４がシンボルを多重化する時、コンバータ３４はパイロットシンボルを（示されているような受信機１４中のパイロットシンボル挿入器３３により表されているように）“ｎ”個のサブストリームｄ0………ｄn-1に挿入する。当業者が認識するように、パイロット信号は受信機１２のような受信機に対する振幅と位相の基準を確立して、受信された複素シンボルのスケールと位相を決定するのに使用される。
多重化した後に、サブストリームは高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）３６により周波数ドメインに変換される。その後、ガード期間発生器３８がＦＦＴ３６の出力信号を受け取って、この出力信号中にガード期間を確立する。好ましい実施形態では、ガード期間は、情報伝送シンボルの周期的な拡張部を信号に挿入することにより確立される。
次に図３を参照すると、本発明の受信機１２の関連部分を見ることができる。受信信号はガード期間除去器４０に送られ、このガード期間除去器４０は、有効な信号期間中に受信されたエネルギのみを処理することにより、送信機１４によって挿入されたガード期間を除去する。信号を変換して時間ドメインに戻すために、除去器４０からの信号が逆ＦＦＴ４２に送られる。
図３に示されているように、逆ＦＦＴ４２は受信された複素データシンボルのサブストリーム
Figure 0004669026
を出力する。各シンボルは各乗算器４４において各位相回転訂正ベクトルｅ-jφと結合される。φは送信機１４において挿入されたパイロット信号に基づくシンボルの推定位相回転である。
次に、各サブストリーム中の各複素シンボルにより表されるビットの値が、各軟判定量子化器４６により決定される。したがって、量子化器４６は複素シンボルをデコードして、それらがそれぞれ表しているデータビットに戻す。各シンボルのビット値を決定する方法は図４を参照して以下に説明する。しかしながら図３に示されているように、軟判定を促進するために、量子化器４６はパイロット信号に基づく受信シンボルの振幅の各推定値“ｐ”を受け取る。
量子化器４６からのデータビットのサブストリームがパラレルシリアルコンバータ４８に送られ、サブストリームが結合されて単一の一連データビットになる。その後、ビットを再順序付けして、送信機の内部インターリーバ２８によりインターリーブされる前の順序にするために、データビットシーケンスがデインターリーバ５０に送られる。次に、技術的によく知られている畳み込みコーディング方式にしたがってビットをデコードするために、デインターリーブされたビットがデコーダ５２に送られる。畳み込みデコーダ５２の１つの可能性ある実施形態はビタビデコーダであり、その設計は技術的によく知られている。デコーダ５２の出力は外部デインターリーバ５１に提供され、この外部デインターリーバ５１は畳み込みデコードされたシンボルを再順序付けする。その後再順序付けされたシンボルはリードソロモンデコーダ５３に提供され、このリードソロモンデコーダ５３は技術的によく知られているように再順序付けされたシンボルをデコードする。
図４は、受信された複素シンボルにより表されたビットの値を決定する際における、本発明の軟判定量子化器４６の論理を示している。図３を参照して理解できるように、各量子化器４６はマイクロプロセッサとすることができ、これにはデータ記憶装置５３が含まれ、このデータ記憶装置５３には本発明のステップを行うために量子化器４６により使用される命令が含まれていることが好ましい。したがって、量子化器４６にはプログラマブル中央処理装置（ＣＰＵ）またはプログラマブルゲートアレイチップまたは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含めることができることを当業者は認識するであろう。
図４は、記憶装置５３（図３）上のコンピュータ読取可能な論理構造において実現されるような本発明の論理のさまざまな実施形態の構造を図示している。図４が本発明にしたがって機能する論理エレメントの構造を図示していることを当業者は理解するであろう。明らかに、１つの本質的な実施形態において本発明は機械構成部品により実施され、デジタル処理装置（すなわちコンピュータまたはマイクロコントローラ）に命令して図４に示されているものに対応する一連の動作ステップを実行させる形態で論理エレメントを動作させる。
これらの命令は、図３に示されている記憶装置５３のようなデータ記憶媒体を含むデータ記憶装置上の論理構造／回路に存在しても、すなわち論理構造／回路により組込まれてもよい。機械構成部品は記憶装置５３において実現される論理エレメントの組み合わせとすることができ、この記憶装置５３は都合よく電子的なリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）または電子的なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または他の適切なデータ記憶装置とすることができる。代りに、この命令は、半導体装置上の、磁気テープ上の、光ディスク上の、ＤＡＳＤアレイ上の、通常のハードディスクドライブ上の、電子的なリードオンリーメモリ上の、電子的なランダムアクセスメモリ上の、あるいは他の適切なデータ記憶装置上のコンピュータプログラムコードエレメントの形態で実現することができる。
ブロック５４で始まり、受信された各複素シンボルに対する位相調整された信号
Figure 0004669026
が、先に開示されているように本発明の量子化器４６により乗算器４４から受け取られる（ｉの値はｉ番目のシンボルを表している）。その後ブロック５６において、受信された複素シンボルが持つことができる第１組の可能性ある値ｐiαが決定される。αに対する値は予め知られている。その理由はこれらのそれぞれは予め定められたデータ点配置の幾何図形的配列中の位置に対応しているからである。この第１組には２m-1個の要素ｐiαが含まれており、各要素はｋ番目のビットにおいてバイナリ“０”を持っており、ｋ＝１からｍである。言い換えると、ブロック５６では第１組の可能性ある値が各シンボルに対して決定され、第１組中の各値は予め定められたビットにおいて“０”のバイナリ値を持っている。
同様に、ブロック５８では、受信された複素シンボルが持つことができる第２組の可能性ある値ｐiαが決定される。この第２組には２m-1個の要素ｐiαが含まれており、各要素はｋ番目のビットにおいてバイナリ“１”を持っており、ｋ＝１からｍである。言い換えると、ブロック５８では第２組の可能性ある値が各シンボルに対して決定され、第２組中の各値は予め定められたビットにおいて“１”のバイナリ値を持っている。したがって、表中で先に示された３２値のデータ点配置では、１６個の可能性ある値がブロック５６において出力され、他の１６個の値がブロック５８において出力される。
次に、ブロック６０において、位相調整された信号
Figure 0004669026
と第１組中の各予測信号ｐiαとの間の差の絶対値が決定され、最小の絶対値が第１の信号として選択される。またブロック６０では、位相調整された信号
Figure 0004669026
と第２組中の各予測信号ｐiαとの間の差の絶対値が決定され、最小の絶対値が第２の信号として選択される。ブロック６０の出力は次のように予測することができる。
Figure 0004669026
軟判定量子化器４６は、第１の信号が第２の信号よりも大きい時にはバイナリ“１”を返し、そうでなければバイナリ“０”を返すように構成されていてもよく、さらに、第１の信号と第２の信号との間の差の大きさに比例する信頼値を返すように構成されていてもよい。
ここにおいて示され詳細に説明されているようなデジタル信号の送信における直交周波数分割多重通信用の特定のビットインターリーバは本発明の先に説明した目的を完全に達成することができるが、これは本発明の現在の好ましい実施形態であり、したがって本発明により広く意図されている主題を表しているものであり、本発明の範囲は当業者にとって明らかになるであろう他の実施形態を完全に含み、本発明の範囲はしたがって添付した請求の範囲以外の何ものにも制限されないことを理解すべきである。
図１は、本発明を具体化しているデジタル信号送信システムの概略図である。 図２は、本発明を具体化している送信機の関連部分を示している概略図である。 図３は、本発明を具体化している受信機の関連部分を示している概略図である。 図４は、受信機の軟判定論理を示しているフローチャートである。

Claims (28)

  1. 各シンボルが“ｍ”個のデータビットを表す複素位相調整シンボルを含む直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）信号の“ｎ”個のサブストリームを受信する受信機用の装置において、
    少なくとも１つのパイロット信号を使用して、少なくとも１つの位相回転訂正ベクトルを発生させる手段と、
    前記少なくとも１つの位相回転訂正ベクトルを使用して、少なくとも１つの複素位相調整シンボルを発生させる手段と、
    前記少なくとも１つのパイロット信号を使用して、振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値を発生させる手段と、
    各サブストリームに対して、前記サブストリーム中の各シンボルにより表される各ビットのバイナリ値を決定する軟判定量子化器を具備し、
    前記軟判定量子化器が、
    第１組中の各値が予め定められたビット中に“０”のバイナリ値を持つ、各シンボルに対する第１組の可能性ある値を前記振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値から決定する手段と、
    前記シンボルと前記第１組の可能性ある値中の各可能性ある値との間の大きさの差を各シンボルに対して決定する手段と、
    最小の大きさの差を決定し、それを表す第１の信号を発生させる手段と、
    さらに、
    第２組中の各値が予め定められたビット中に“１”のバイナリ値を持つ、各シンボルに対する第２組の可能性ある値を前記振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値から決定する手段と、
    前記シンボルと前記第２組の可能性ある値中の各可能性ある値との間の大きさの差を各シンボルに対して決定する手段と、
    最小の大きさの差を決定し、それを表す第２の信号を発生させる手段とを備えている装置。
  2. 各シンボルが“ｍ”個のデータビットを表している、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）信号中の複素シンボルを受信するＯＦＤＭ信号受信機用のコンピュータ論理装置において、
    デジタル処理システムにより読取可能なコンピュータ論理記憶装置と、
    前記論理記憶装置中に組み込まれ、各シンボルの値に関する軟判定を行う方法ステップを実行するために前記デジタル処理システムにより実行可能な命令とを具備し、
    前記方法ステップが、
    少なくとも１つのパイロット信号を使用して、少なくとも１つの位相回転訂正ベクトルを発生させることと、
    前記少なくとも１つの位相回転訂正ベクトルを使用して、少なくとも１つの複素位相調整シンボルを発生させることと、
    前記少なくとも１つのパイロット信号を使用して、振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値を発生させることと、
    第１組中の各値が予め定められたビット中に“０”のバイナリ値を持つ、各シンボルに対する第１組の可能性ある値を前記振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値から決定することと、
    前記シンボルと前記第１組の可能性ある値中の各可能性ある値との間の大きさの差を各シンボルに対して決定することと、
    最小の大きさの差を決定し、それを表す第１の信号を発生させることと、
    さらに、
    第２組中の各値が予め定められたビット中に“１”のバイナリ値を持つ、各シンボルに対する第２組の可能性ある値を前記振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値から決定することと、
    前記シンボルと前記第２組の可能性ある値中の各可能性ある値との間の大きさの差を各シンボルに対して決定することと、
    最小の大きさの差を決定し、それを表す第２の信号を発生させることとを含むコンピュータ論理装置。
  3. 各シンボルが“ｍ”個のデータビットを表す複素位相調整シンボルを含む直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）信号の“ｎ”個のサブストリームを受信する受信機に対して、前記サブストリーム中の各シンボルにより表される各ビットのバイナリ値を決定する方法において、
    少なくとも１つのパイロット信号を使用して、少なくとも１つの位相回転訂正ベクトルを発生させることと、
    前記少なくとも１つの位相回転訂正ベクトルを使用して、少なくとも１つの複素位相調整シンボルを発生させることと、
    前記少なくとも１つのパイロット信号を使用して、振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値を発生させることと、
    第１組中の各値が予め定められたビット中に“０”のバイナリ値を持つ、各シンボルに対する第１組の可能性ある値を前記振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値から決定することと、
    前記シンボルと前記第１組の可能性ある値中の各可能性ある値との間の大きさの差を各シンボルに対して決定することと、
    最小の大きさの差を決定し、それを表す第１の信号を発生させることと、
    さらに、
    第２組中の各値が予め定められたビット中に“１”のバイナリ値を持つ、各シンボルに対する第２組の可能性ある値を前記振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値から決定することと、
    前記シンボルと前記第２組の可能性ある値中の各可能性ある値との間の大きさの差を各シンボルに対して決定することと、
    最小の大きさの差を決定し、それを表す第２の信号を発生させることとを含む方法。
  4. 各シンボルが“ｍ”個のデータビットを表す複素位相調整シンボルを含む直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）信号の“ｎ”個のサブストリームを受信する受信機用の装置において、
    各サブストリームに対して、前記サブストリーム中の各シンボルにより表される各ビットのバイナリ値を決定する軟判定量子化器を具備し、
    前記軟判定量子化器が、
    少なくとも１つのパイロット信号を使用して、少なくとも１つの位相回転訂正ベクトルを発生させる手段と、
    前記少なくとも１つの位相回転訂正ベクトルを使用して、少なくとも１つの複素位相調整シンボルを発生させる手段と、
    前記少なくとも１つのパイロット信号を使用して、振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値を発生させる手段と、
    第１組中の各値が予め定められたビット中に“０”のバイナリ値を持つ、各シンボルに対する第１組の可能性ある値を前記振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値から決定する手段と、
    前記シンボルと前記第１組の可能性ある値中の各可能性ある値との間の大きさの差を各シンボルに対して決定する手段と、
    最小の大きさの差を決定し、それを表す第１の信号を発生させる手段とを備える装置。
  5. 前記軟判定量子化器が、
    第２組中の各値が予め定められたビット中に“１”のバイナリ値を持つ、各シンボルに対する第２組の可能性ある値を前記振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値から決定する手段と、
    前記シンボルと前記第２組の可能性ある値中の各可能性ある値との間の大きさの差を各シンボルに対して決定する手段と、
    最小の大きさの差を決定し、それを表す第２の信号を発生させる手段とをさらに備える請求項４記載の装置。
  6. 前記軟判定量子化器が、前記第１の信号が前記第２の信号よりも大きい時にはバイナリ“１”を返し、そうでなければバイナリ“０”を返す手段をさらに備える請求項５記載の装置。
  7. 前記軟判定量子化器が、前記第１の信号と前記第２の信号との間の差の大きさに比例する信頼値を返す手段をさらに備える請求項６記載の装置。
  8. 受信機と組み合わせ、前記受信機は前記ＯＦＤＭ信号を前記軟判定量子化器に入力する前に前記ＯＦＤＭ信号中のガード期間を除去するガード期間除去器を具備する請求項６記載の装置。
  9. 各シンボルが“ｍ”個のデータビットを表している、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）信号中の複素シンボルを受信するＯＦＤＭ信号受信機用のコンピュータ論理装置において、
    デジタル処理システムにより読取可能なコンピュータ論理記憶装置と、
    前記論理記憶装置中に組み込まれ、各シンボルの値に関する軟判定を行う方法ステップを実行するために前記デジタル処理システムにより実行可能な命令とを具備し、
    前記方法ステップが、
    少なくとも１つのパイロット信号を使用して、少なくとも１つの位相回転訂正ベクトルを発生させることと、
    前記少なくとも１つの位相回転訂正ベクトルを使用して、少なくとも１つの複素位相調整シンボルを発生させることと、
    前記少なくとも１つのパイロット信号を使用して、振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値を発生させることと、
    第１組中の各値が予め定められたビット中に“０”のバイナリ値を持つ、各シンボルに対する第１組の可能性ある値を前記振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値から決定することと、
    前記シンボルと前記第１組の可能性ある値中の各可能性ある値との間の大きさの差を各シンボルに対して決定することと、
    最小の大きさの差を決定し、それを表す第１の信号を発生させることとを含むコンピュータ論理装置。
  10. 前記命令により実行される方法ステップが、
    第２組中の各値が予め定められたビット中に“１”のバイナリ値を持つ、各シンボルに対する第２組の可能性ある値を前記振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値から決定することと、
    前記シンボルと前記第２組の可能性ある値中の各可能性ある値との間の大きさの差を各シンボルに対して決定することと、
    最小の大きさの差を決定し、それを表す第２の信号を発生させることとをさらに含む請求項９記載の装置。
  11. 前記命令により実行される方法ステップが、前記第１の信号が前記第２の信号よりも大きい時にはバイナリ“１”を返し、そうでなければバイナリ“０”を返すことをさらに含む請求項１０記載の装置。
  12. 前記命令により実行される方法ステップが、前記第１の信号と前記第２の信号との間の差の大きさに比例する信頼値を返すことをさらに含む請求項１１記載の装置。
  13. 受信機と組み合わせたものであって、前記受信機は、前記軟判定を行うために前記ＯＦＤＭ信号を入力する前に前記ＯＦＤＭ信号中のガード期間を除去するガード期間除去器を具備する請求項１１記載の装置。
  14. 各シンボルが“ｍ”個のデータビットを表す複素位相調整シンボルを含む直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）信号の“ｎ”個のサブストリームを受信する受信機に対して、前記サブストリーム中の各シンボルにより表される各ビットのバイナリ値を決定する方法において、
    少なくとも１つのパイロット信号を使用して、少なくとも１つの位相回転訂正ベクトルを発生させることと、
    前記少なくとも１つの位相回転訂正ベクトルを使用して、少なくとも１つの複素位相調整シンボルを発生させることと、
    前記少なくとも１つのパイロット信号を使用して、振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値を発生させることと、
    第１組中の各値が予め定められたビット中に“０”のバイナリ値を持つ、各シンボルに対する第１組の可能性ある値を前記振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値から決定することと、
    前記シンボルと前記第１組の可能性ある値中の各可能性ある値との間の大きさの差を各シンボルに対して決定することと、
    最小の大きさの差を決定し、それを表す第１の信号を発生させることとを含む方法。
  15. 第２組中の各値が予め定められたビット中に“１”のバイナリ値を持つ、各シンボルに対する第２組の可能性ある値を前記振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値から決定することと、
    前記シンボルと前記第２組の可能性ある値中の各可能性ある値との間の大きさの差を各シンボルに対して決定することと、
    最小の大きさの差を決定し、それを表す第２の信号を発生させることとをさらに含む請求項１４記載の方法。
  16. 前記第１の信号が前記第２の信号よりも大きい時にはバイナリ“１”を返し、そうでなければバイナリ“０”を返すことをさらに含む請求項１５記載の方法。
  17. 前記第１の信号と前記第２の信号との間の差の大きさに比例する信頼値を返すことをさらに含む請求項１６記載の方法。
  18. 各シンボルが“ｍ”個のデータビットを表す複素位相調整シンボルを含む直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）信号の“ｎ”個のサブストリームを受信する装置において、
    少なくとも１つのパイロット信号を使用して、少なくとも１つの位相回転訂正ベクトルを発生させる手段と、
    前記少なくとも１つの位相回転訂正ベクトルを使用して、少なくとも１つの複素位相調整シンボルを発生させる乗算器と、
    前記少なくとも１つのパイロット信号を使用して、振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値を発生させる手段と、
    それぞれが対応するサブストリーム中の各シンボルの値を決定するように構成されている、“ｎ”個のサブストリームに対応する複数の軟判定量子化器と、
    前記複数の軟判定量子化器からの前記データビットを結合するパラレルシリアルコンバータと、
    前記データビットがインターリーブされる前の順序に前記結合データビットを再順序付けするデインターリーバと、
    前記再順序付けされたデータビットをデコードするデコーダとを具備する装置。
  19. 前記各軟判定量子化器が、
    第１組中の各値が予め定められたビット中に“０”のバイナリ値を持つ、各シンボルに対する第１組の可能性ある値を前記振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値から決定する手段と、
    前記シンボルと前記第１組の可能性ある値中の各可能性ある値との間の大きさの差を各シンボルに対して決定する手段と、
    前記シンボルと前記第１組の可能性ある値との間の最小の大きさの差を決定し、それを表す第１の信号を発生させる手段と、
    さらに、
    第２組中の各値が予め定められたビット中に“１”のバイナリ値を持つ、各シンボルに対する第２組の可能性ある値を前記振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値から決定する手段と、
    前記シンボルと前記第２組の可能性ある値中の各可能性ある値との間の大きさの差を各シンボルに対して決定する手段と、
    前記シンボルと前記第２組の可能性ある値との間の最小の大きさの差を決定し、それを表す第２の信号を発生させる手段とを備える請求項１８記載の装置。
  20. 前記各軟判定量子化器が、前記第１の信号が前記第２の信号よりも大きい時にはバイナリ“１”を返し、そうでなければバイナリ“０”を返す手段をさらに備える請求項１９記載の装置。
  21. 前記軟判定量子化器が、前記第１の信号と前記第２の信号との間の差の大きさに比例する信頼値を返す手段をさらに備える請求項２０記載の装置。
  22. 前記ＯＦＤＭ信号を前記軟判定量子化器に入力する前に前記ＯＦＤＭ信号中のガード期間を除去するガード期間除去器をさらに具備する請求項２０記載の装置。
  23. 各シンボルが“ｍ”個のデータビットを表す複素位相調整シンボルを含む直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）信号の“ｎ”個のサブストリームを受信する方法において、
    少なくとも１つのパイロット信号を使用して、少なくとも１つの位相回転訂正ベクトルを発生させることと、
    前記少なくとも１つの位相回転訂正ベクトルを使用して、少なくとも１つの複素位相調整シンボルを発生させることと、
    前記少なくとも１つのパイロット信号を使用して、振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値を発生させることと、
    “ｎ”個のサブストリームに対応する複数の軟判定量子化器を使用して対応するサブストリーム中の各シンボルの値を決定することと、
    前記複数の軟判定量子化器によって発生されたデータビットを結合することと、
    前記データビットがインターリーブされる前の順序に前記結合データビットを再順序付けすることと、
    前記再順序付けされたデータビットをデコードすることとを含む方法。
  24. 前記各シンボルの値を決定することが、
    第１組中の各値が予め定められたビット中に“０”のバイナリ値を持つ、各シンボルに対する第１組の可能性ある値を前記振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値から決定することと、
    前記シンボルと前記第１組の可能性ある値中の各可能性ある値との間の大きさの差を各シンボルに対して決定することと、
    前記シンボルと前記第１組の可能性のある値との間の最小の大きさの差を決定し、それを表す第１の信号を発生させることと、
    さらに、
    第２組中の各値が予め定められたビット中に“１”のバイナリ値を持つ、各シンボルに対する第２組の可能性ある値を前記振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値から決定することと、
    前記シンボルと前記第２組の可能性ある値中の各可能性ある値との間の大きさの差を各シンボルに対して決定することと、
    前記シンボルと前記第２組の可能性のある値との間の最小の大きさの差を決定し、それを表す第２の信号を発生させることとを含む請求項２３記載の方法。
  25. 前記各シンボルの値を決定することが、前記第１の信号が前記第２の信号よりも大きい時にはバイナリ“１”を返し、そうでなければバイナリ“０”を返すことを含む請求項２４記載の方法。
  26. 前記各シンボルの値を決定することが、前記第１の信号と前記第２の信号との間の差の大きさに比例する信頼値を返すことをさらに含む請求項２５記載の方法。
  27. 前記ＯＦＤＭ信号を前記軟判定量子化器に入力する前に前記ＯＦＤＭ信号中のガード期間を除去することをさらに含む請求項２５記載の方法。
  28. 各シンボルが“ｍ”個のデータビットを表す各シンボルの値に関する軟判定を行うために直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）信号中の複素シンボルを受信する際に使用される命令を記憶するコンピュータ論理記憶装置において、
    少なくとも１つのパイロット信号を使用して、少なくとも１つの位相回転訂正ベクトルを発生させる命令と、
    前記少なくとも１つの位相回転訂正ベクトルを使用して、少なくとも１つの複素位相調整シンボルを発生させる命令と、
    前記少なくとも１つのパイロット信号を使用して、振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値を発生させる命令と、
    第１組中の各値が予め定められたビット中に“０”のバイナリ値を持つ、各シンボルに対する第１組の可能性ある値を前記振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値から決定する命令と、
    前記シンボルと前記第１組の可能性ある値中の各可能性ある値との間の大きさの差を各シンボルに対して決定する命令と、
    最小の大きさの差を決定し、それを表す第１の信号を発生させる命令と、
    さらに、
    第２組中の各値が予め定められたビット中に“１”のバイナリ値を持つ、各シンボルに対する第２組の可能性ある値を前記振幅がスケーリングされた複数の可能性ある値から決定する命令と、
    前記シンボルと前記第２組の可能性ある値中の各可能性ある値との間の大きさの差を各シンボルに対して決定する命令と、
    最小の大きさの差を決定し、それを表す第２の信号を発生させる命令とを含むコンピュータ論理記憶装置。
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