JP5111498B2 - インターリーバ装置及びインターリーバ装置によって生成された信号の受信器 - Google Patents
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Description
−マルチパスの伝搬の場合には、信号部分の相対の位相位置が、信号部分が建設的に重畳するか、あるいは相殺的に重畳するかを決定する。ここでは、搬送信号の波長の数分の1だけ位置が変化するだけでも、別の位相位置につながる。チャネル特性も相応に高速に変化しうる。これを「高速フェージング」と称する。
−しかしながら、信号特性は環境にも強く依存する。即ち、例えば壁が信号を減衰させる。その結果、屋内の信号品質は通常は屋外よりも悪い。環境に関係する信号特性の変化は、高速フェージングに比べて緩慢である。したがって、これは「低速フェージング」と称される。
−衛星信号の移動受信
移動している車両において、受信シナリオが環境に対応して常に変化する。それぞれの受信シナリオについて、3つの受信状態を定めることができる。
○衛星への視線のリンクが存在する(例えば開けた道路など)。これは「視線状態」(LOS)と称される。
○信号が(例えば樹木によって)減衰させられる。この状態は「影状態」と称されることが多い。
○信号がもはや使用できないほどに大きく減衰させられる。これは「ブロック状態」と称されることが多い。
−比較的低い送信パワーの送信器を有する携帯電話ネットワークにおける伝送
携帯電話ネットワークにおいては、エリアのカバーが多数の送信器によって達成される。この種のネットワークにおいては、受信状態が比較的高速に変化することを考慮しなければならない。送信器の距離が比較的短いため、受信器の相対距離が高速に変化しうる。この場合、長いインターリーバの信号特性が、既にインターリーバの長さにおいて強く変化しうる。
−コンボリューション(折り畳み)・インターリーバ
−ブロック・インターリーバ
−FEC符号器の出力が、デプレクサを介して種々の部分データストリームへと分割される。この原理が図7に示されている。ここでは、データストリームが、通常はビット単位又はビットのグループ(「シンボル」)単位にて部分データストリームへと分配される。次いで、それぞれの部分データストリームが遅延線(例えばFIFOを介して実現される)によって遅延される。
−受信器のコンボリューション・デ・インターリーバを同期させるために、デ・マルチプレクサだけを同期させればよい。
−遅延線の長さを規則的に刻むことができる。しかしながら、連続するシンボルが可能な限り遠くに位置し、したがってチャネル特性が無相関となるように、任意の構成を選択することができる。
−データベクトル又は行列の要素を置換、即ち交換することがブロック・インターリーバの基本原理である。
−行列としてとられるブロックの変種が最もよく知られている。ここでは、1つの行が例えば1つの符号語(例えばReed−Solomon符号語)を形成する。次いで、情報が行ごとに行列へと複製され、送信器/インターリーバにおいて列ごとに読み出される。例として、図8に示されているETSI規格EN301192からの方法をここでは挙げることができる。
−エンド−トゥ−エンドの遅延:
このパラメータは、シンボルがインターリーバの入力において入手可能になった瞬間から、このシンボルがデ・インターリーバの出力において入手可能になる瞬間までの間の時間間隔を定めている。
−(受信器)アクセス時間
最初のシンボルがデ・インターリーバの入力において入手可能になった瞬間と、その符号語がFEC復号器の入力において入手及び復号化可能になる瞬間、即ちデ・インターリーバの出力への到達を意味する瞬間との間の時間間隔である。本発明によれば、受信されたパケットが充分な信号対雑音比を有する限りにおいて、デ・インターリーバの出力において符号語の充分に大きな部分が利用可能になるまで待つだけでよく、エンド−トゥ−エンドの遅延のすべての時間を待つ必要がない。このパラメータは、例えば放送受信器において、受信器をオンにし、あるいは別のプログラムに切り換えてから、信号(例えば音声又は映像信号)がユーザにとって利用可能になるまでの時間を決定する。ある状況下では、例えば映像信号の復号化がさらなる遅延を意味するかもしれないが、これはアクセス時間に入れられるべきではない。この点に関し、音声又は映像復号器が、時間インターリーブされていないサービスにも影響を及ぼすさらなる遅延を生む可能性があることに注意すべきである。
−メモリの要件
メモリの要件は、インターリーバの長さ及びインターリーバの種類、ならびに送信器又は受信器において選択された信号の表現によって決定される。
−チャネル状態情報なし
追加の情報なしでエラーを認識及び訂正しなければならない。
−ソフト復号化
伝送エラーの確率を、各ビット又はシンボルについて推定することができる。
−イレージャ復号化
シンボルが受信されていないことが分かっている場合である。この形態は、ソフト復号化の特別な場合と見ることができる。受信されなかったビット又はバイトについて(又は極めて低い信号/雑音比を有するビット又はバイトについて)、或る意味では「推測」が行われ、即ちビットが「0」又は「1」である確率がそれぞれ50%に設定される。
−イレージャ又はソフト復号化に必要なチャネル状態情報が、ブロック(インターリーバ単位=IU)ごとに形成され、IUとともに保存される。
−チャネル状態情報を、メモリの要件を軽減するためにも使用することができる。即ち、例えば充分な信号品質を有するデータのみを保存することが可能である。
−複数(典型的には少なくとも100以上)のビットからなるIUが、受信器において1つのブロックとして取り扱われるため、最新のメモリチップ、例えば個々のメモリセルへの選択的なアクセスではなく、データブロックへの効率的なアクセスに通常は対応するメモリチップを使用することが可能である。
−さらにこの構造は、プログラムを変更する場合又は受信器をオンするときに、メモリのより良好な管理を可能にする。古い(=以前に選択されていた)プログラム及び新たなプログラムからのデータの混合を避けるため、プログラム変更の場合にはメモリを削除しなければならない(あるいはメモリが新たなデータで満たされるまで待たされる)。本発明で提案する構造においては、チャネル状態情報が「イレージャ」に設定されれば充分である。
b[i]=a[(CILM_Inc×i) mod codewordLen]
ここで、codewordLenは符号語の長さであり、CILM_Incは設定可能なパラメータであり、modはモジュロ演算子である。このパラメータCILM_Incは典型的には素数又は素数の積である。
−デ・インターリービングは、通常は、流入データを中間の保管場所に保存し、その後にデ・インターリーブされた順序で読み出すことによって行われる。ブロック単位の方法での保存及び読み出しは、メモリの効率的な制御を可能にする。即ち、ダイナミックランダムアクセスメモリ(RAM)は、個々のバイトに非接触でアクセスする場合に比べ、バーストにてはるかに高速に書き込み及び読み出しが可能である。したがって、ブロック単位のインターリービングの場合には、(a)ビット単位のインターリービングの場合よりも低速/安価なメモリを用いることができ、あるいは(b)メモリをより良好な方法で他のユーザと共用(共有メモリの調停)することができるので、必要なメモリパッケージがより少なくなる。どちらの場合も、コストの節約が達成可能である。
−デ・インターリーバにおける受信データの管理が、より効率的に行われる。チャネル状態情報(例えば信号−雑音比の推定)を、各シンボル/ビットごとにではなく、IUごとに保存するだけでよいため、メモリ空間が節約される。さらに、IU単位で保存することで、例えば「良好」の(ほとんど乱されていない)IUが符号語から充分に受信されて「不良」のIUをもはや保存する必要がない場合など、IUが不要になった場合には、インターリーバを個々のIUを削除するために運用できるようになり、また、巧みなインターリーバ運用により、既に受信したIUを容易に解放することが可能となる。ここで、巧みなインターリーバ運用とは、復号器の結果及び必要メモリを最適化するために、インターリーバ制御ユニットが、保存した各IUのサイド情報をテーブル内に保持することを意味する。インターリーバ制御ユニットは、さらなる復号化処理においてどのIUが必要とされ、どのIUが必要とされないかを常に判断することができる。復号化においては、保存されないIUはイレージャによって置き換えられなければならない。そのため、デ・ミキサは、デ・ディスパーサからこれらのIUのためのいくつかのイレージャを入手する。
−遅延「E」は、tapDiffMult×earlyTapDiffのIU(即ち、tapDiffMult×earlyTapDiff×IU_Lenのビット/シンボル)を含む。
−遅延「M」は、tapDiffMult×middleTapDiffのIUを含む。
−遅延「L」は、tapDiffMult×lateTapDiffのIUを含む。
0≦i<middleStartの場合:ブロック/符号語における遅延は、i×tapDiffMult×earlyTapDiffである。
middleStart≦i<lateStartの場合:ブロック/符号語における遅延は、(middleStart−1)×tapDiffMult×earlyTapDiff+(i−middleStart+1)×tapDiffMult×middleTapDiffである。
lateStart≦i<noIlvTapsの場合:ブロック/符号語における遅延は、(middleStart−1)×tapDiffMult×earlyTapDiff+(lateStart−middleStart)×tapDiffMult×middleTapDiff+(i−lateStart+1)×tapDiffMult×lateTapDiffである。
−インターリーブの前に同一ブロック/符号語に属していた初期部分のIU間の距離は、
tapDiffMult×earlyTapDiff×IU_Lenである。
−中期部分のIU間の距離は、tapDiffMult×middleTapDiff×IU_Lenである。
−後期部分のIU間の距離は、tapDiffMult×lateTapDiff×IU_Lenである。
良好な品質を有しているインターリービング単位であっても、もはや必要とされないため破棄される。
3GPP2規格に対応するターボ符号をFEC符号器として使用する。
codeWordLenは49152ビットであり、CILM_Incは217である。
以下の段落において、種々のインターリーバ・プロファイル、つまり様々な用途の場合を表わす種々の設定を示している。
1つのブロック(又は符号語)に属するIUが時間において等しく分配され、即ちディスパーサの出力においてIU間の距離が同じである。
1つのブロックのIUが2つのバースト(初期及び後期)にて伝送され、これら2つのバーストの間には、このブロックのIUがまったく伝送されないかあるいは極めてまれにしか伝送されない時間間隔が存在する。
IUの一部が「等分布」の方式(上述)にしたがって伝送され、残りの部分は後期部分としてバースト状の方法で到来する。
この設定は、「等間隔/後期」の設定の時間的な鏡像であり、即ちバースト状の初期部分が存在し、その後に残りのIUの「等分布」が続いている。
−復号化に必要とされる数と同数のIUが、選択されたプログラムのために保存される(上記の例を参照)。
−残りのメモリは、迅速なプログラム変更が可能になるように、別のプログラムのために使用される(高速アクセスを参照)。これにより、既存のメモリが最適に利用される。
−ダイバーシティ結合の場合に、良好なIUのみが早期に保存される。これにより、必要なメモリがより小さくなる。
〔備考〕
冗長性付加符号化を使用してシンボルのブロックから導出され、かつインターリービング単位のシーケンスを含む符号語に基づいた信号であって、前記インターリービング単位のシーケンスが、インターリービング単位内のシンボルの順序を変えずに、前記符号語の2つのインターリービング単位の間に先行又は後続の符号語の少なくとも1つのインターリービング単位が配置されるように、あるいはインターリーブ後の符号語におけるインターリービング単位の順序がインターリーブ前のインターリービング単位の順序とは異なるように変更された信号を受信するための受信器であって、
前記信号からインターリービング単位を検出するための検出器(40)と、
1つのインターリービング単位全体の伝送に関係するインターリービング単位のサイド情報を推定するサイド情報推定器(42)と、
個々のインターリービング単位全体について決定された前記サイド情報に基づいてインターリービング単位をさらに処理するためのプロセッサ(44)と、
を備えている受信器。
前記サイド情報推定器(42)が、前記インターリービング単位について受信品質情報を推定するように形成されており、
前記プロセッサ(44)が、前記サイド情報に基づき、さらなる処理のためにインターリービング単位全体を完全に保存し、あるいはさらなる処理においてインターリービング単位全体を完全に無視するように形成されている、受信器。
前記受信品質がしきい値(50)よりも高いことを前記サイド情報が示している場合に、前記プロセッサ(44)は、さらなる処理のためにインターリービング単位を保存するように形成されている、受信器。
前記プロセッサ(44)が、ある符号語について所定のエラー率で復号化するために充分なインターリービング単位が未だ保存されていないと判断した場合に、さらなる処理のためにインターリービング単位を保存するように形成されている、受信器。
ある符号語について充分なインターリービング単位が既に保存されており、かつ受信品質が既に保存されている受信品質よりも良好である旨を示すサイド情報がさらなるインターリービング単位について推定された場合に、前記プロセッサ(44)は、メモリ内に既に保存済みでかつ良好でない受信品質のインターリービング単位を前記さらなるインターリービング単位によって上書き(54)するように形成されている、受信器。
前記信号が複数のプログラムを含んでおり、
ある選択されたプログラムの符号語について充分なインターリービング単位が既に保存されており、かつ空きメモリが依然として利用可能(60)である場合に、前記プロセッサ(44)は、前記選択されたプログラムの前記符号語のインターリービング単位を保存せず、別のプログラムのインターリービング単位を保存(62)するように形成されている、受信器。
前記符号語の正確な復号化のために充分なインターリービング単位が保存された場合に、前記プロセッサ(44)は、当該受信器をエネルギー節約モードにするように形成されている、受信器。
前記符号語のインターリービング単位が伝送の他の時間区間よりも多く含まれる後期時間区間が存在するように、前記信号がインターリーブされており、
前記プロセッサ(44)が、前記後期時間区間から見出されるインターリービング単位に基づいて、他の時間区間からのインターリービング単位を待つことなく符号語の復号化を開始するために、高速アクセス機能を備えている、受信器。
前記信号は0.5以下の符号レートで符号化されており、
後期時間区間が、複数のインターリービング単位のうちの或る割合を有しており、
該割合は、所定のチャネル品質の場合において所定のエラー率で復号化を行うために、後期時間区間内のインターリービング単位の数が充分であるような大きさである、受信器。
冗長性付加符号化を使用してシンボルのブロックから導出され、かつインターリービング単位のシーケンスを含む符号語に基づいた信号であって、前記インターリービング単位のシーケンスが、インターリービング単位内のシンボルの順序を変えずに、前記符号語の2つのインターリービング単位の間に先行又は後続の符号語の少なくとも1つのインターリービング単位が配置されるように、あるいはインターリーブ後の符号語におけるインターリービング単位の順序がインターリーブ前のインターリービング単位の順序とは異なるように変更された信号を受信する方法であって、
前記信号からインターリービング単位を検出するステップ(40)と、
1つのインターリービング単位全体の伝送に関係するインターリービング単位のサイド情報を推定するステップ(42)と、
個々のインターリービング単位全体について決定された前記サイド情報に基づいてインターリービング単位をさらに処理するステップ(44)と、
を含む方法。
11 入力マルチプレクサ
12 接続線
13 出力マルチプレクサ
18 ミキサ(ブロック・インターリーバ)
20 インターリーバ装置
22 FEC符号器
24 マルチプレクサ
26 変調器
30 復調器
34 デ・ディスパーサ
36 デ・ミキサ
38 FEC復号器
Claims (22)
- 複数のシンボルからなる入力ブロックから冗長性付加符号化(22)を使用して導出され、かつ前記入力ブロックよりも多くのシンボルを有する符号語を処理するための装置であって、
前記符号語内のシンボルの順序を、前記冗長性付加符号化(22)によって生成されたシンボルの順序とは異なるように変更し、所定のインターリービング単位のシーケンスを含む前記符号語を得るためのブロック・インターリーバ(18)であって、前記各インターリービング単位は少なくとも2つのシンボルを含み、1つのインターリービング単位内にあるシンボルの数は符号語長に依存して調整可能である、ブロック・インターリーバ(18)と、
前記インターリービング単位のシーケンスを変更し、変更されたシーケンスのインターリービング単位を含むインターリーブ後の符号語を得るためのコンボリューション・インターリーバ(10)とを備え、
前記コンボリューション・インターリーバ(10)は、前記インターリービング単位内のシンボルの順序は変えずに、前記符号語の2つのインターリービング単位の間に先行又は後続の符号語の少なくとも1つのインターリービング単位が配置されるように、前記シーケンスを変更するように構成されているインターリーバ装置。 - 前記符号語が少なくとも4つのインターリービング単位を含むように、前記インターリービング単位のサイズが選択され、
前記少なくとも4つのインターリービング単位のシーケンスを変更するように、前記コンボリューション・インターリーバ(10)が形成されている請求項1に記載のインターリーバ装置。 - 1つの前記シンボルは1ビットであり、各インターリービング単位は少なくとも2ビットを含むか、あるいは
1つの前記シンボルは1バイトであり、各インターリービング単位は少なくとも2バイトを含む請求項1又は2に記載のインターリーバ装置。 - 前記冗長性付加符号化(22)は、前記符号語がシンボルラスタに基づくように、前記入力ブロックの1つ以上のシンボルの組み合わせから、前記符号語のシンボルを得るべくシンボル単位の方法で機能し、
前記コンボリューション・インターリーバ(10)は、前記シンボルラスタよりも粗いインターリービング単位ラスタにて前記シーケンスの変更を実行するように形成されている請求項1〜3のいずれか一項に記載のインターリーバ装置。 - 1つの前記インターリービング単位は少なくとも128のシンボルを含み、
前記コンボリューション・インターリーバ(10)は、少なくとも128のシンボルをそれぞれ含む前記インターリービング単位のシーケンスを変更するように形成されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載のインターリーバ装置。 - 前記ブロック・インターリーバ(18)が、以下のインターリーバ規則
b[i]=a[(CILM_Inc×i) mod codewordLen]
を実現するように形成されており、
ここで、b[i]はブロック・インターリーバの出力における符号語の位置iのシンボルであり、a[x]はブロック・インターリーバへと入力された符号語の位置xのシンボルの値であり、CILM_Incは設定可能な整数であり、modはモジュロ演算子であり、CodewordLenは符号語の長さである請求項1〜5のいずれか一項に記載のインターリーバ装置。 - 前記ブロック・インターリーバ(18)が、設定可能なパラメータCILM_Incを使用して動作するように設定可能である請求項6に記載のインターリーバ装置。
- 前記ブロック・インターリーバ(18)が、前記冗長性付加符号化(22)の符号レートに依存する設定可能なパラメータCILM_Incを含むように構成され、このパラメータは典型的には素数又は素数の積である請求項7に記載のインターリーバ装置。
- 前記冗長性付加符号化が、ターボ符号、Viterbi符号、又はLDPC符号を含む場合には、1シンボルが1ビットを含み、
前記冗長性付加符号化がReed−Solomon符号化である場合には、1シンボルが1バイトを含む請求項1〜8のいずれか一項に記載のインターリーバ装置。 - 前記コンボリューション・インターリーバは、
それぞれが所定の遅延をもたらすように形成されている複数の接続線であって、該所定の遅延が、それぞれの接続線ごとに異なっており、あるいは或る接続線について実質的に0に等しい複数の接続線と、
1以上の数の完全なインターリービング単位を1つの接続線へ供給した後で、別の接続線へと切り替わるように形成されている入力マルチプレクサ(11)と、
1以上の数の完全なインターリービング単位を1つの接続線から受信した後で、別の接続線へと切り替わるように形成されている出力マルチプレクサ(13)と、
を備えている請求項1〜9のいずれか一項に記載のインターリーバ装置。 - 前記複数の接続線が、接続線の第1のグループ(12d)及び接続線の第2のグループ(12e)を含んでおり、
前記接続線の第1のグループ(12d)においては、最初の接続線を除くそれぞれの接続線が、所定の第1の遅延(E)又は該所定の第1の遅延の整数倍の遅延を有するように形成されており、
前記接続線の第2のグループ(12e)においては、それぞれの接続線が、前記所定の第1のグループの最後の接続線と同数の遅延(E)と、前記所定の第1の遅延(E)とは異なる所定の第2の遅延(M)又は該所定の第2の遅延の整数倍の遅延とを有するように構成されている請求項10に記載のインターリーバ装置。 - 前記複数の接続線が、接続線の第3のグループ(12f)をさらに含んでおり、
該第3のグループのそれぞれの接続線が、前記所定の第1のグループの最後の接続線と同数の遅延(E)と、前記所定の第2のグループの最後の接続線と同数の遅延(M)と、前記所定の第1の遅延又は前記所定の第2の遅延とは異なる所定の第3の遅延(L)又は該所定の第3の遅延の整数倍の遅延とを有するように形成されている請求項11に記載のインターリーバ装置。 - 前記所定の第1の遅延(E)又は前記所定の第2の遅延(M)が、インターリービング単位の長さの整数倍での設定を可能にする設定パラメータを使用して設定可能である請求項11又は12に記載のインターリーバ装置。
- 前記第3のグループ(12f)の接続線が、前記所定の第3の遅延(L)をインターリービング単位の長さの整数倍に設定するように形成されている請求項12に記載のインターリーバ装置。
- 前記コンボリューション・インターリーバが、等間隔の分布のプロファイルを達成するために、符号語のインターリービング単位を時間において一様に送信するようにインターリーブを行うように構成されている請求項1〜14のいずれか一項に記載のインターリーバ装置。
- 前記コンボリューション・インターリーバが、初期−後期の分布のプロファイルを達成するために、符号語のインターリービング単位を、第1又は第3の時間区間において該第1及び第3の時間区間の間に位置する第2の時間区間に比べてより多く送信し、該第2の時間区間においては、インターリービング単位を送信せず、あるいは前記第1及び第3の時間区間に比べて少ないインターリービング単位しか送信しないように構成されている請求項1〜14のいずれか一項に記載のインターリーバ装置。
- 前記コンボリューション・インターリーバが、等間隔−後期の散らばりのプロファイルを達成するために、一部のインターリービング単位を時間において一様に分布させて送信し、残りのインターリービング単位を、その後の時間区間において、単位時間当たりに送信されるインターリービング単位が前記第1の時間区間よりも多くなるバースト状の様相で送信するようにインターリーブを行うように構成されている請求項1〜14のいずれか一項に記載のインターリーバ装置。
- 前記コンボリューション・インターリーバが、初期−等間隔の散らばりのプロファイルを達成するために、いくつかのインターリービング単位を第1の時間区間においてバースト状の様相で送信し、符号語の残りのインターリービング単位を、その後のより長い時間区間において送信し、単位時間当たりに送信されるインターリービング単位が、前記第1の時間区間において前記その後の時間区間よりも多くなるようにインターリーブを行うように構成されている請求項1〜14のいずれか一項に記載のインターリーバ装置。
- 前記コンボリューション・インターリーバは設定パラメータにより設定可能であり、当該設定パラメータは受信器によって検出されるように送信信号へと導入される請求項1〜18のいずれか一項に記載のインターリーバ装置。
- 送信信号を生成するための送信器であって、
1よりも小さい符号レートを有しており、信号の入力ブロックから、該入力ブロックのシンボルの数よりも多数のシンボルを含む符号語を生成するように形成されている冗長性付加符号器(22)と、
請求項1〜19のいずれか一項に記載のブロック・インターリーバ及びコンボリューション・インターリーバと、
前記コンボリューション・インターリーバから出力されるデータストリームを送信チャネルへと変調するための変調器と、
を備えている送信機。 - 信号の入力ブロックから冗長性付加符号化(22)を使用して導出され、かつ前記入力ブロックよりも多くのシンボルを有する符号語を処理するための方法であって、
前記符号語内のシンボルの順序を、前記冗長性付加符号化(22)によって生成されたシンボルの順序とは異なるように変更すると共に、所定のインターリービング単位のシーケンスを含む前記符号語を得るためのステップ(18)であって、前記各インターリービング単位は少なくとも2つのシンボルを含み、1つのインターリービング単位内にあるシンボルの数は符号語長に依存して調整可能である、ステップと、
前記インターリービング単位のシーケンスを変更(10)し、変更されたシーケンスのインターリービング単位を含むインターリーブ後の符号語を得るステップであって、前記変更(10)は、前記符号語の2つのインターリービング単位の間に先行又は後続の符号語の少なくとも1つのインターリービング単位が配置されるように、インターリービング単位内のシンボルの順序は変えずに、前記シーケンスを変更することで実行される、ステップと、
を備えることを特徴とする方法。 - コンピュータにおいて実行されたときに請求項21に記載の方法を実行するためのプログラムコードを有しているコンピュータプログラム。
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