JP5456754B2 - 先進ｍｉｍｏインターリービング - Google Patents

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本出願は、米国仮特許出願第６０／５８５２４６号（２００４年７月１日出願の名称「ＭＩＭＯインターリービング」、米国仮特許出願第６０／５８９３９０号（２００４年７月１９日出願の名称「先進ＭＩＭＯインターリービング」、および米国仮特許出願第６０／６００９６２号（２００４年８月１１日出願の名称「先進ＭＩＭＯインターリービング」に基づいて優先権を主張するものであり、これらの出願は多くの目的のために、本明細書においてすべて参考文献とされている。
ネットワークノード間の有線接続を必要とせずに、コンピュータやその他の装置をデータ通信のために結びつけることができるため、無線ネットワークはますます広く受け入れられている。無線ネットワークは、反射、干渉、送受信機の移動などが存在するような不利な条件のもとで動作することが想定されているので、無線回線でデータを正しく送受信するために多くの努力が必要である。
無線ネットワークの代表的なノード（標準では「ステーション」と呼ばれる）は受信チェーンと送信チェーンを含む。送信チェーンは一般に信号を無線回線に送出するためのデジタル処理とアナログ回路（ＲＦ、ベースバンドなど）を含む。受信チェーンは通常１つ以上のアンテナ、ＲＦ回路やその他のアナログ回路、およびデジタル処理を含み、送信側の送信チェーンが入力で受取り、無線ネットワークに送出したのと同じ表現のデータストリームを出力しようとする。もちろん、復元不能な誤りがある場合には、送信側の送信チェーンが受取ったものと受信側の受信チェーンが出力するものの間に不整合が起きる。場合によっては、送信側の送信チェーンからの信号受信を改善するために受信機は複数のアンテナを用いる。
想定される条件によって受信チェーンは信号を大幅に正しく復元できるようにするための種々の構成要素を含む。信号の復元のためにいくつかの技法が使われてきた。その一つは誤り訂正の使用である。誤り訂正によれば、１ビットあるいは複数ビットが誤った場合、どのような誤り訂正符号化であっても、符号化に応じて、誤っていないそれ以外のビットを使ってそれが復元されるであろう。誤り訂正ではすべての誤りが訂正できるわけではなく、誤りが少しの条件であっても復元不能な誤りになる場合がある。例えば、Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ誤り訂正符号化を用いて、４ビットの情報ビットが符号化されて７ビットの送信ビットになったとして、送信された７ビットのうちの任意の４ビットが復元されれば、４ビットの情報ビットが決定できる。しかし、送信されたビットが３ビットより多く誤るとすべての情報は復元できなくなる。そのような符号化がいくつかある場合、１つの符号化で４ビットのすべてが誤れば情報は失われるが、４ビットが符号化あたり２ビットになるように誤るならば情報は復元可能であることに注意すべきである。
起り得る損失を拡散する１つの手法はインターリービングである。８０２．１１ａ標準の送信機は副搬送波（subcarrier）でビットをインターリーブする。インターリービングは、ビットを配信するのに有用であり、これによりフェーディングやその他の回線条件のもとで誤りを復元することができる。８０２．１１ａインターリーバではビットは以下に示すように並べ替えられる。ここで、ＮBPSCは副搬送波あたりの符号化ビットの数を、ＮCBPSはＯＦＤＭシンボルあたりの符号化ビット数を、さらにＮDBPSはＯＦＤＭシンボルあたりのデータビット数をそれぞれ表わす。
ｉ＝（ＮCBPS／１６）（ｋ mod １６）＋floor（ｋ／１６）
ただし、ｋ＝０，．．．，ＮCBPS−１ （式１）
ｊ＝ｓ floor（ｉ／ｓ）＋（ｉ＋ＮCBPS−floor（１６＊ｉ／ＮCBPS）） mod ｓ,
ただし、ｓ＝max（ＮBPSC／２, １） （式２）
こうしてインターリーバは符号化器からの入力シーケンスの符号化ビットを取り込むことになる。ここで符号化ビットはｋで表わされる指数（すなわち、ビットはｋ＝０，ｋ＝１，ｋ＝２，などのように到来する）を持つ。インターリーバはこれらを指数ｊに従った順序でビットが出力されるように並べ替える。所定のｋの値に対し、ｊの値は式１と式２の式で決められる。この並べ替えを用いることによって、隣接ビットは３副搬送波分だけ異なり、１つおいて隣のビットは６副搬送波分だけ異なるというように隔てられることになる。（ＱＰＳＫあるいは高次のコンステレーション（constellation）に対する）所定の副搬送波内には１６ビットの差分がある。
しかし、インターリーバは標準の８０２．１１ａインターリーバよりも改善され得る。
ＭＩＭＯ（multiple-input, multiple-output：多入力多出力）システムはいくつかのビットまたはビットのストリームを伝送媒体を介して受信機に送信する少なくとも１つの送信機を備える。特に伝送媒体は無線回線であるが、マルチモードの光ファイバのような他の媒体が代わりに用いられ得る。ＭＩＭＯシステムは（空間的に分離、偏波で分離、もしくは、その他で分離された）Ｍ個の送信ストリームとＮ個の受信アンテナを備えている。ここで、ＭとＮは１より大きい整数である（縮退したＭ＝１の場合とＮ＝１の場合との少なくともいずれかを除く、この場合でもＭＩＭＯ技術は動作するが大きな利得をもたらさない）。こうしてＭＩＭＯ送信機はデータをＭ個のストリームとして送信し、受信機はその入力をＮ個の入力として処理する。
ＭＩＭＯ送信機は、受信機の出力に受信されることになるビットストリームに順方向誤り訂正（ＦＥＣ：forward error correcting）符号をまず適用する符号化器を備えていてもよい。ＦＥＣ符号はブロック符号、畳み込み符号、あるいは他の符号、さらにまたそれらを合わせた符号であってもよい。符号化されたビットストリームはＭ個の送信ストリーム上で逆多重化器（de-multiplexer）で分配される。以下の例の多くは例としてＭ＝２を使っているが他のＭの値に拡張可能なことを理解すべきである。同じことがＮについても成立つが、ＭとＮは同じ値である必要はない。いずれにせよ、分配され、符号化された送信ストリームは変調されて送信される。例として、送信ストリーム用のビットは２ビットのグループに分けられＱＰＳＫ（４相位相変調、Quaternary Phase Shift Keying）変調を用いたキャリアへ変調されてもよい。多少とも進んだ変調技術を用いることは可能であり、ＢＰＳＫ（一度に１ビットのマッピング）、１６−ＱＡＭ（一度に４ビットのグループのマッピング）、６４−ＱＡＭ（一度に６ビットのグループのマッピング）等が使用可能である。
一般に、サイズがｃの送信コンステレーションに対し、ＭＩＭＯ送信機はｓシンボル区間あたり、Ｍ（ｌｏｇ２ｃ）符号化ビット送信する（ＮCBPS）。シンボル区間での送信シンボルはＭ次元ベクトルｘで表わすことができる。これらのシンボルは無線周波数にアップコンバートされ、送信されて、受信機でＮ個のアンテナで受信される。受信機は信号をダウンコンバートし、Ｎ個のダウンコンバータの出力でベースバンド周波数に変換する。これらの受信されたシンボルはＮ次元ベクトルｙで表わすことができる。送受信機システムの例が図１に示される。
ＭＩＭＯシステムでは、インターリーバは標準の８０２．１１ａインターリーバより良好な特性を有する必要がある。
改良されたインターリーバは以下に示すように提供される。一つの態様として改良されたインターリービングの利得は、改良されたインターリーバによってもたらされる。利得の改善は隣接ビットもしくは１つおいた隣のビットあるいはその両方の距離を増やした結果可能となる。隣接するトーンは同じようなフェーディングを受けるので、より離れたトーン上のデータビットをインターリービングすることでより良い性能がもたらされる。さらに離れることで、良いビットによって囲まれたビットを、誤り訂正で訂正することがさらに可能となる。
いくつかの実施例において、ＭＩＭＯシンボルに符号化されるビットは、隣接する２つのビットの少なくとも大部分が、異なる副搬送波、及び異なる空間ストリームへマップされるように符号化される。いくつかの実装例において、符号化器の出力は符号化器の出力ストリームを複数の空間ストリームにパース（parse）するパーサ（parser）に供給され、ストリームごとのインターリーバはパースされたストリームをインターリーブする。ここで各空間ストリームに対するインターリーバはそれぞれ異なるインターリーバ処理を行う。
ｎビットの循環（cycling）があるような場合には、ｎビットの各グループはそれぞれ異なる副搬送波と異なる空間ストリームにマップされる。
以下の詳細な説明は、図面と合わせて本発明の本質と利点をよく理解する助けとなるであろう。
図１は、本発明の態様が使用されるようなＭＩＭＯシステムのブロック図である。 図２は、ＭＩＭＯインターリービングシステムの実装例を示した図である。 図３は、図２に示した装置で用いられるようなストリーム・インターリーバの例を示した図である。 図４は、ストリーム・インターリーバの例を詳細にわたって示した図である。 図５は、種々のインターリービング方法に対するＳＮ比と誤り率の関係をグラフで示した図である。 図６は、種々のインターリービング方法に対するＳＮ比と誤り率の関係をグラフで示した図である。 図７は、種々のインターリービング方法に対するＳＮ比と誤り率の関係をグラフで示した図である。 図８は、種々のインターリービング方法に対するＳＮ比と誤り率の関係をグラフで示した図である。 図９は、種々のインターリービング方法に対するＳＮ比と誤り率の関係をグラフで示した図である。 図１０は、種々のインターリービング方法に対するＳＮ比と誤り率の関係をグラフで示した図である。 図１１は、種々のインターリービング方法に対するＳＮ比と誤り率の関係をグラフで示した図である。 図１２は、種々のインターリービング方法に対するＳＮ比と誤り率の関係をグラフで示した図である。 図１３は、種々のインターリービング方法に対するＳＮ比と誤り率の関係をグラフで示した図である。 図１４は、種々のインターリービング方法に対するＳＮ比と誤り率の関係をグラフで示した図である。 図１５は、種々のインターリービング方法に対するＳＮ比と誤り率の関係をグラフで示した図である。 図１６は、種々のインターリービング方法に対するＳＮ比と誤り率の関係をグラフで示した図である。 図１７は、種々のインターリービング方法に対するＳＮ比と誤り率の関係をグラフで示した図である。 図１８は、種々のインターリービング方法に対するＳＮ比と誤り率の関係をグラフで示した図である。
本発明の態様による送信機の実施例において、ＭＩＭＯインターリービングは隣接ビットが副搬送波と空間ストリームでは十分分離されるようにして用いられる。
（一般化された８０２．１１ａＭＩＭＯシンボルインターリービング）
次の略称が今後用いられる。
ＮDBPS：すべてのＴＸにおけるＯＦＤＭ／ＭＩＭＯシンボルあたりの総データビット数
ＮCBPS：すべてのＴＸにおけるＯＦＤＭ／ＭＩＭＯシンボルあたりの総符号化ビット数
ＮBPSC：１送信機の１副搬送波に対する符号化ビット数
ＮTX：送信機または空間ストリームの数
ＩDEPTH：インターリービングの深さ（８０２．１１ａではＩDEPTH＝１６）
Ｄn：送信機または空間ストリーム（ＴＸ）ｎの副搬送波における位相
ｊn：ＴＸ ｎにおけるＮCBPS／ＮTXビットのブロック内のインターリーバ指数
ｋn：ＴＸ ｎに対する入力ビット指数
ｋn＝ＮTXｋ＋ｎ ｎ＝０，．．．，ＮTX−１
ｉ＝（（ＮCBPS／ＮTX）／ＩDEPTH）（ｋ mod ＩDEPTH）＋floor（ｋ／ＩDEPTH） ｋ＝０，．．．，（ＮCBPS／ＮTX）−１
ｊ＝ｓfloor（ｉ／ｓ）＋（ｉ＋ＮCBPS／ＮTX−floor（ＩDEPTH＊ｉ／（ＮCBPS／ＮTX））） mod ｓ ただし、ｓ＝ｍａｘ（ＮBPSC／２，１）
ｊn＝（ｊ＋ＮCBPS／ＮTX−２ｓ＊Ｄn） mod （ＮCBPS／ＮTX）
一般に、符号化器はサイクルあたりＮDBPSビットを使う。ここで、サイクルというのは信号を送るための周期時間のことである。上記の用語を用いるとＮCBPSは全体のシンボルあたりの符号化ビット数を表わし、従ってＮDBPS／ＮCBPSは符号効率を表わす。上記の用語を用いるとＮBPSCは副搬送波あたりの符号化ビットの数を表わし、従って、ＮCBPS＝ＮBPSC＊Ｓ＊ＮTX、ここで（必ずしもそうである必要はないが、ストリームあたりの副搬送波数が同じで副搬送波あたりの符号化ビット数が同じであるとして）ｓは各送信機／空間ストリームに用いられる副搬送波の数である。
こうして、標準の８０２．１１ａインターリーバに対しては：
ＩDEPTH＝１６，ＮTX＝１ （式３）
ｉ＝（（ＮCBPS／１６）（ｋ mod １６）＋floor（ｋ／１６） ｋ＝０，．．．，ＮCBPS−１ （式４）
ｊ＝ｓfloor（ｉ／ｓ）＋（ｉ＋ＮCBPS−floor（１６＊ｉ／ＮCBPS）） mod ｓ ここで ｓ＝ｍａｘ（ＮBPSC／２，１） （式５）
こうして、インターリーバは符号化器からの入力シーケンスに符号化ビットを取り込むことになる。ここで、符号化ビットはｋで表わされる指数を持つ（すなわち、ビットはｋ＝０、ｋ＝１、ｋ＝２、などというように到来する）。インターリーバは指数ｊに従ってビットが出力されるようにそれらを並べ替える。所定のｋの値に対し、ｊの値は式３から５までの式で決定される。この並べ替えを用いることによって、隣接ビットは３副搬送波分だけ異なり、１つおいて隣のビットは６副搬送波分だけ異なるというように隔てられることになる。（ＱＰＳＫあるいは高次のコンステレーションに対する）所定の副搬送波内には１６ビットの差分がある。
以下の例ではｊnで表わされる異なった空間ストリームに対して別々のｊ個のシーケンスがある。具体例としてｋ＝０，１，…，４７までの４８個のＢＰＳＫを用いた副搬送波に対応する各空間ストリームのインターリーバの入力ビット指数がｋで、各空間ストリームに対するインターリービング指数がｊnであれば、入力ビット番号ｋはビット番号ｊnを出力する。言い換えれば、もしｋ＝０，１，２，・・・が入力されればｊn＝０，６，１２，・・・，となって、入力のビット０が出力のビット０、入力のビット１が出力のビット６、などというようになる。
（代替の実装）
上述の方法では、ｊn＝（ｊ＋ＮCBPS／ＮTX−２ｓ＊Ｄn） mod （ＮCBPS／ＮTX）の代わりに、式中の２ｓに代わってＮBPSCを用いることで、ｊn＝（ｊ＋ＮCBPS／ＮTX−ＮBPSC＊Ｄn） mod （ＮCBPS／ＮTX）となる。ＱＰＳＫ、１６−ＱＡＭ、および６４−ＱＡＭに対しては、２ｓはＮBPSCに等しいが、ＢＰＳＫに対してはこの値は違ってくる。ＢＰＳＫに対しては、ＮBPSC＝１、２ｓ＝２なので、この場合の２つの選択肢の違いは、前者が後者に比べて副搬送波シフトＤnが２倍になる。従って、前の選択肢に対してＢＰＳＫ以外におけるＤnをＢＰＳＫのときのＤnの２倍に選べば、前の選択肢でＢＰＳＫでない場合のＤnとＤnが同じであるとして、すべての変調方式において同じＤnを用いた後の選択肢と前者は同等になる。
（ハードウェア実装）
いま、図を参照することにして、図１は本発明の態様が用いられ得るＭＩＭＯシステム１００のブロック図である。ここに示されるように、回線を介して送信されるビットは、ＦＥＣ符号化器１０２に送り込まれ、そこで順方向誤り訂正符号化された符号化データがその入力をＭ個の送信ストリームに分配するインターリービングシステム１０４に供給される。各送信ストリームは変調器１０６で変調され、伝送回路１０８に送られる。そこでは変調された送信ストリームをアンテナ１１０を用いて８０２．１１伝送で用いられるような然るべき周波数帯域を用いた無線周波数空間などの回線１２０に送信する。
いくつかの実施例では、アンテナ１１０は分かれていて、空間的にも離れたアンテナになっている。他の実施例では、個々の信号はＭ個よりも少ないアンテナで異なる偏波を組み合わせられることもある。この例は空間的な回転もしくは空間的な拡散が行われると、複数の空間ストリームが１個のアンテナにマップされる場合である。いずれにせよ個々の空間ストリームは異なった形で編成されることを理解すべきである。例えば、送信アンテナは１つ以上の空間ストリームからのデータを送るとか数個の送信アンテナが１つの空間ストリームからのデータを送ることがあるということである。例えば、４個の送信アンテナと２個の空間ストリームを持つ送信機を考える。各空間ストリームは２個の送信アンテナにマップされることができ、この場合、２個のアンテナは１個だけの空間ストリームからのデータを送ることになる。
受信機１２５は回線１２０からの信号を（必要に応じて個々の偏波を数えて）Ｎ個の受信回路１３２に連結したＮ個のアンテナ１３０で受信する。受信回路１３２の出力はＭＩＭＯ検出器１３４に送られ、その出力がＦＥＣ復号器１３６に送られてされに受信されたビットを出力する。これは復元不能な誤りがなければ送信されたビットであるＦＥＣ符号化器への入力と同じになる。（ここでは示されていないが）ＭＩＭＯ検出器１３４は多分適当な逆インターリーバを有しているであろう。
ここで示される種々の式に使われるベクトルや行列は、対応する要素と本文に記載される式の対応を理解するのを助けるために、図１のいくつかの要素の下方に付記されている。例えば、変調器１０６の出力はベクトルｘで表わされ、回線特性は行列Ｈで表わされる。雑音として寄与するベクトルｎによって、受信機は処理用にｙ＝Ｈｘ＋ｎを受信し、これによって受信機は可能な限りxがどういうものであったかを決定する。
（改良されたインターリーバ）
改良されたインターリーバは本開示を参照することによって理解されるような他の変形を伴った改良されたインターリービングを提供するものとしてここに記載される。一つの改良として、複数の空間ストリームに対するデータがパース（parse）され、空間ストリームごとに異なった少なくとも２個の空間ストリーム間のインターリービング処理を用いてインターリーブされる。
（送信機シンボルインターリービング＃１）
このインターリーバでは、２送信機の例が示される。このインターリーバでは、偶数番ビットは第１の送信機ＴＸ０（ｋ0＝０，２，４，・・・）に配られ、奇数番ビットは第２の送信機ＴＸ１（ｋ1＝１，３，５，・・・）に配られる。Ｄ0＝０，Ｄ1＝８である。個々の８０２．１１ａインターリービングは各送信機に対して行われる。そして、送信機ＴＸ１のインターリーバに対する指数は隣接ビットの距離を最大にするために８副搬送波分だけシフトされる。標準の８０２．１１ａインターリーバと同様に、ＩDEPTH＝１６である。これは数学的には式６から式９までの式で示される。
ｉ＝（（ＮCBPS／２）／１６）（ｋ mod １６）＋floor（ｋ／１６） ｋ＝０，・・・，（ＮCBPS／２）−１ （式６）
ｊ＝ｓfloor（ｉ／ｓ）＋（ｉ＋ＮCBPS／２−floor（１６＊ｉ／（ＮCBPS／２））） mod ｓ ここで ｓ＝ｍａｘ（ＮBPSC／２，１） （式７）
ｊ0＝ｊ （式８）
ｊ1＝（ｊ＋ＮCBPS／ＮTX−１６ｓ） mod （ＮCBPS／ＮTX） （式９）
この方法では、送信機ＴＸ０に対するビット指数ｋ0は２ｋで、送信機ＴＸ１に対するビット指数ｋ1は２ｋ＋１である。こうして一つの送信機は奇数番ビットを送信し、もう一つの送信機は偶数番ビットを送信する。
この方法では隣接ビットは８副搬送波分異なっていて異なる送信機に行き、一つおいて隣のビットは３副搬送波分異なっている。隣接する副搬送波は３２ビット分異なっている。
（送信機シンボルインターリービング＃２）
このインターリーバでは２送信機の例が示される。このインターリーバでは偶数番ビットは第１の送信機ＴＸ０に行き奇数番ビットは第２の送信機ＴＸ１に行く。各送信機に対しては１６でなく８行の８０２．１１ａインターリービングが別々に行われる。そして送信機ＴＸ１のインターリーバに対する指数は隣接ビットの距離を最大にするために８副搬送波分だけシフトされる。これは数学的には式１０から式１３までの式で示される。
ｉ＝（（ＮCBPS／２）／８）（ｋ mod ８）＋floor（ｋ／８） ｋ＝０，・・・，（ＮCBPS／２）−１ （式１０）
ｊ＝ｓfloor（ｉ／ｓ）＋（ｉ＋ＮCBPS／２−floor（８＊ｉ／（ＮCBPS／２））） mod ｓ ここで ｓ＝ｍａｘ（ＮBPSC／２，１） （式１１）
ｊ0＝ｊ （式１２）
ｊ1＝（ｊ＋ＮCBPS／ＮTX−１６ｓ） mod （ＮCBPS／ＮTX） （式１３）
この方法では送信機ＴＸ０に対するビット指数ｋ0は２ｋで、送信機ＴＸ１に対するビット指数ｋ1は２ｋ＋１である。こうして一つの送信機は奇数番ビットを送信し、もう一つの送信機は偶数番ビットを送信する。
この方法では隣接ビットは８副搬送波分異なっていて異なる送信機に行き、一つおいて隣のビットは６副搬送波分異なっている。隣接する副搬送波は１６ビット分異なっている。
（実装例の詳細）
図２はＭＩＭＯインターリービングシステムの実装例を示すものである。図に示されるように、符号化器からの入力ビットストリームはパーサ２００でパースされ複数のストリーム・インターリーバ２０２に送られる。パーサには複数の空間ストリームが供給され、パーサはそれをラウンドロビン法でパースする。この代わりに他のパース法、たとえば別のパース関数を用いたより一般的な方法を使うこともできる。上の例におけるパース関数はｋn＝ＮTX＊ｋ＋ｎ（すなわち、空間ストリームあたり１ビットで次の空間ストリームに移るラウンドロビン）であるが、より一般的な関数ｆ（ｋ，ｎ）が代わりに用いられることがある。例えば、一つの空間ストリームに２ビットを送ってから次の空間ストリームに移るようなものである。
図３は図２に示される装置で用いられるようなストリーム・インターリーバ２０２の例を示したものである。この例では各ストリーム・インターリーバ２０２はシフト値Dｉが違う以外は同じである。このようにして、４送信機のＭＩＭＯシステムは同じストリーム・インターリーバを４個使うが、各副搬送波では異なる巡回シフトを用いることになる。各ストリーム・インターリーバは通常の８０２．１１ａインターリーバであってよい。
図４はストリーム・インターリーバ３００の例をより詳細に示したものである。本開示を読めば複数のストリーム・インターリーバが組み合わされて複合構造を形成し得ることは当業者には明らかである。図示されるように入力ビットは受信され、記憶ロジック３０２はビットをビットバッファ３０４に格納する。使われるビットバッファ３０４の場所はカウンタ３０６に記録され、ビットはビットバッファ３０４に順次蓄えられるのが普通であるが必ずしもその必要はない。出力ロジック３０８はビットバッファ３０４からのビットを読み出してそれを出力する。読み出されるビットの順序はインターリーバの実装によって決まる。
上で示された式の手続きはビットごとに計算することが可能である。しかし、すべての指数を同時に計算して、入力指数を出力指数にマップする行列や、単なる出力シーケンスのリストというようなデータ構造として保存することがしばしばより効率的である。そのようなデータはインターリーバの規則から行列計算器３１２を用いて生成されるであろう。
（インターリービング・パラメタの選択）
インターリービング・パラメタの選択には種々の考慮が払われ得る。図５から図１８までは２ｘ２、３ｘ３、および４ｘ４の場合について種々のパラメタを用いたシミュレーションの結果をいろいろ示したものである。４８副搬送波と５４副搬送波の場合のインターリービングに対する誤り率カーブが比較された。５４副搬送波では、同じ符号化効率と同じコンステレーション規模の場合、ＳＮ比特性はほぼ同じとなる。１０８副搬送波では、５４副搬送波に比べて周波数ダイバシティが大きいのでＳＮ比特性は同等もしくは良くなる。シミュレーションは理想的なトレーニングすなわちＭＭＳＥ、１０００Ｂパケットを用いている。結果ではＳＮ比は信号帯域幅に対する受信機あたりの平均ＳＮ比で、信号の帯域幅は（データ副搬送波の数＋パイロットの数）／３．２μｓに等しい。
図５は、１０８Ｍｂｐｓ、２ｘ２、１００Ｂ、Ｃ−ＮＬＯＳ回線などの条件のもとで種々のインターリービング方法に対するＳＮ比対誤り率を示したものである。これらの例は、送信機と受信機の数が代わりに考えられるが，２個の送信機と２個の受信機に対するものである。図５に描かれた線は以下の通りである：
ａ＝奇数／偶数ＴＸインターリービング、８行。
ｂ＝奇数／偶数ＴＸインターリービング、１６行。
ｃ＝奇数／偶数ＴＸインターリービング、１６行、シフト＝１５。
図６は１０８Ｍｂｐｓ、２ｘ２、１００Ｂ、Ｄ−ＮＬＯＳ回線における種々のインターリービング方法に対するＳＮ比対誤り率を図５のように示したものである。
図７は１２０Ｍｂｐｓ、２ｘ２、１００Ｂ、Ｃ−ＮＬＯＳ回線における種々のインターリービング方法に対するＳＮ比対誤り率を図５のように示したものである。
図８は１２０Ｍｂｐｓ、２ｘ２、１００Ｂ、Ｄ−ＮＬＯＳ回線における種々のインターリービング方法に対するＳＮ比対誤り率を図５のように示したものである。図８の描画線は以下の通りである。
ａ＝奇数／偶数ＴＸインターリービング、８行。
ｂ＝奇数／偶数ＴＸインターリービング、１６行。
図９は１２０Ｍｂｐｓ、２ｘ２、１００Ｂ、Ｅ−ＮＬＯＳ回線における種々のインターリービング方法に対するＳＮ比対誤り率を図５のように示したものである。
図１０は２ｘ２、符号化効率３／４、６４−ＱＡＭ、Ｄ−ＮＬＯＳ回線における種々のインターリービング方法に対するＳＮ比対誤り率を示したものである。ここで上のカーブは４８副搬送波で１０８Ｍｂｐｓ、下のカーブは５４副搬送波で１２１．５Ｍｂｐｓの場合である。
図１１は２ｘ２、符号化効率５／６、６４−ＱＡＭ、Ｄ−ＮＬＯＳ回線における種々のインターリービング方法に対するＳＮ比対誤り率を示したものである。ここで右端で上になるカーブは４８副搬送波で１２０Ｍｂｐｓ、右端で下になるカーブは５４副搬送波で１３５Ｍｂｐｓの場合である。
３ＴＸインターリービングでは３ビットでサイクルが回る、例えば、ｋ0＝０，３，６，・・・，ｋ1＝１，４，７，・・・，ｋ2＝２，５，８，・・・である。４ＴＸインターリービングでは４ビットでサイクルが回る、例えば、ｋ0＝０，４，８，・・・，ｋ1＝１，５，９，・・・，ｋ2＝２，６，１０，・・・，ｋ3＝３，７，１１，・・・である。
３および４送信機の場合のＩDEPTHとＤnの値の例としてＤ0＝０，Ｄ1＝ｓ，Ｄ2＝１６，Ｄ3＝２４およびＩDEPTH＝８があるであろう。
図１２は３ｘ３、符号化効率１／２、６４−ＱＡＭ、Ｄ−ＮＬＯＳ回線における種々のインターリービング方法に対するＳＮ比対誤り率を示したものである。ここで右端で上になるカーブは４８副搬送波で１０８Ｍｂｐｓ、右端で下になるカーブは５４副搬送波で１２１．５Ｍｂｐｓの場合である。
図１３は４ｘ４、符号化効率３／４、６４−ＱＡＭ、Ｄ−ＮＬＯＳ回線における種々のインターリービング方法に対するＳＮ比対誤り率を示したものである。ここでＳＮ比＝３３のときに下になるカーブは４８副搬送波で２１６Ｍｂｐｓ、ＳＮ比＝３３のときに上になるカーブは５４副搬送波で２４３Ｍｂｐｓの場合である。
図１４は４０ＭＨｚモードで、２ｘ２、符号化効率３／４、６４−ＱＡＭ、Ｄ−ＮＬＯＳ回線における種々のインターリービング方法に対するＳＮ比対誤り率を示したものである。ここで上のカーブは５４副搬送波で１２１．５Ｍｂｐｓ、下のカーブは１０８副搬送波で２４３Ｍｂｐｓの場合である。
図１５は４０ＭＨｚモードで、２ｘ２、符号化効率５／６、６４−ＱＡＭ、Ｄ−ＮＬＯＳ回線における種々のインターリービング方法に対するＳＮ比対誤り率を示したものである。ここで上のカーブは５４副搬送波で１３５Ｍｂｐｓ、下のカーブは１０８副搬送波で２７０Ｍｂｐｓの場合である。
図１６は４０ＭＨｚモードで、３ｘ３、符号化効率１／２、６４−ＱＡＭ、Ｄ−ＮＬＯＳ回線における種々のインターリービング方法に対するＳＮ比対誤り率を示したものである。ここで上のカーブは５４副搬送波で１２１．５Ｍｂｐｓ、下のカーブは１０８副搬送波で２４３Ｍｂｐｓの場合である。
図１７は４０ＭＨｚモードで、４ｘ４、符号化効率３／４、６４−ＱＡＭ、Ｄ−ＮＬＯＳ回線における種々のインターリービング方法に対するＳＮ比対誤り率を示したものである。ここで上のカーブは５４副搬送波で２４３Ｍｂｐｓ、下のカーブは１０８副搬送波で４８６Ｍｂｐｓの場合である。
図１８は１ｘ１モードで１０８副搬送波、符号化効率３／４、６４−ＱＡＭ、Ｄ−ＮＬＯＳ回線における種々のインターリービング方法に対するＳＮ比対誤り率を示したものである。上のカーブはＩDEPTH＝６、間のカーブはＩDEPTH＝１８、下のカーブはＩDEPTH＝１２の場合である。
５４個あるいは１０８個のデータ副搬送波を使う場合は、（ＮCBPS／ＮTX）／ＩDEPTHが整数値であるべきことからパラメタＩDEPTHとＤnには異なる値が使われるべきである。一例として５４個および１０８個のデータ副搬送波とｎ個の空間ストリームのとき：
ＩDEPTH＝６ １個以上の空間ストリームを有するすべてのモードに対して。
ＩDEPTH＝１２ １０８副搬送波で１個の空間ストリームを有する場合。
Ｄn＝５ｎ 空間ストリームｎに対して。
すべての送信機に対して部分回線の数が同じでない場合、あるいはすべての送信機に対する各部分回線でサイクルごとに使われるビット数が同じでない場合、それに合わせて上記のインターリービングに変更を加えることは本開示を調べた当業者には明らかである。その結果、ＮBPSCは副搬送波ごとに変化し得る。
５４副搬送波に対するインターリーバの新しいパラメタは４８副搬送波の場合と同じＳＮ比特性を与え、４０ＭＨｚモードは約１ｄBの改良を示すが、これはほとんど周波数ダイバシティが増えたためと言えよう。
一般的な構成は、種々の回線帯域幅（２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚなど）や種々の数の空間ストリーム（１ＴＸ，２ＴＸ，３ＴＸ，４ＴＸ，など）で動作するように拡張できる。１ＴＸ版は８０２．１１ａインターリーバに相当する（すなわち、縮退してこれまでの標準になる）。
いくつかのシミュレーションでは、上述の送信機インターリービング＃１による送信機インターリービングはよりよい性能を与え、実装も容易である。なぜならそれは各送信機が標準の８０２．１１ａインターリーバそのもので、ＴＸ０とＴＸ１の間に８個の副搬送波シフトを付加したものだからである。これは２送信機の空間分割多重モードに対するインターリーバとして送信機とそれに対応する受信機に用いることができる。
本発明は典型的な実施例について記述されてきたが、当業者はいくつかの変形が可能であることを認識するであろう。例えば、これまでに述べた処理はハードウェア要素、ソフトウェア要素、および／またはそれらを組み合わせたものを用いて実装されてもよい。本発明はまた信号のコンステレーション、ＦＥＣ符号化方法、あるいは送信アンテナの数や受信アンテナの数などで制限されるものではない。ここで述べたように、複数のアンテナは必ずしもその必要はないのであるが好ましくは空間的に分離されている個々のアンテナを備えることができ、１個の物理アンテナが偏波またはその他の技術を使って１個以上の送信ストリームもしくは受信信号に対して使用されることができる。
このようにして本発明は典型的な実施例について記述されてきたが、本発明が以下の請求項の及ぶ範囲内で、変更を加えることや等価なものをすべて含むことを目的としていることを認識されるであろう。
以下に本件出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]無線送信機において、入力ビットシーケンスが符号化され、それぞれが複数の副搬送波を用いる複数の空間ストリームを用いて無線媒体上で送信される、インタリーブする方法であって、
前記入力ビットシーケンスを複数の空間ストリームにパースすること、
第１の空間ストリームにパースされたビットを、第１のインターリービング・シーケンスを用いてインターリーブすること、
第２の空間ストリームにパースされたビットを、前記第１のインターリービング・シーケンスとは異なる第２のインターリービング・シーケンスを用いてインターリーブすること、
を備える方法。
[2]前記複数の空間ストリームの各々は、別個の送信アンテナから送信される信号に対応する、上記[1]の方法。
[3]少なくとも１個の送信アンテナは、２個以上の空間ストリームからのデータを伝送する、上記[1]の方法。
[4]前記第１及び第２のインターリービング・シーケンスは、副搬送波上で巡回シフト分だけ異なっている、上記[1]の方法。
[5]２個以上の送信アンテナは、１個の空間ストリームからのデータを伝送する、上記[1]の方法。
[6]符号化データのＭＩＭＯ送信で用いられるインターリーバシステムであって、
送信されるＮ CBPS ビットを備える符号化データをパースするパーサであって、パースすることには、複数のＮ TX 空間ストリーム上で前記符号化データの複数の部分を割り当てることが含まれる、パーサと、
複数のＮ TX ストリーム・インターリーバであって、
前記ストリーム・インターリーバの各々は、ｎ番目の空間ストリームのための前記ストリーム・インターリーバが、Ｎ CBPS ／Ｎ TX ビットのそのブロック内でＴＸ ｎのためのインターリーバ指数で示される順序でビットを出力するようにインターリーブを行い、
ここで、前記インターリーバ指数ｊ n は（ｊ＋Ｎ CBPS ／Ｎ TX −２ｓ＊Ｄ n ） mod （Ｎ CBPS ／Ｎ TX ）に等しく、
ｊ＝ｓfloor（ｉ／ｓ）＋（ｉ＋Ｎ CBPS ／Ｎ TX −floor（Ｉ DEPTH ＊ｉ／（Ｎ CBPS ／Ｎ TX ））） mod ｓであり、
ここでｓ＝ｍａｘ（Ｎ BPSC ／２，１）、
ｋ＝０，．．．，（Ｎ CBPS ／Ｎ TX ）−１に対してｉ＝（（Ｎ CBPS ／Ｎ TX ）／Ｉ DEPTH ）（ｋ mod Ｉ DEPTH ）＋floor（ｋ／Ｉ DEPTH ）、
ｋ n ＝Ｎ TX ｋ＋ｎ、であり、
Ｎ BPSC は１空間ストリームの１副搬送波に関する符号化されたビットの数であり、
Ｉ DEPTH はインターリービングの深さである、
複数のＮ TX ストリーム・インターリーバと、
を備える、インターリーバシステム。

Claims (3)

  1. 符号化データのＭＩＭＯ送信で用いられるインターリーバシステムであって、
    送信されるＮCBPSビットを備える符号化データをパースするパーサであって、パースすることには、複数のＮTX空間ストリーム上で前記符号化データの複数の部分を割り当てることが含まれる、パーサと、
    複数のＮTXストリーム・インターリーバであって、
    前記ストリーム・インターリーバの各々は、ｎ番目の空間ストリームのための前記ストリーム・インターリーバが、ＮCBPS／ＮTXビットのそのブロック内でＴＸ ｎのためのインターリーバ指数で示される順序でビットを出力するようにインターリーブを行い、
    ここで、前記インターリーバ指数ｊnは（ｊ＋ＮCBPS／ＮTX−２ｓ＊Ｄn） mod （ＮCBPS／ＮTX）に等しく、
    ｊ＝ｓfloor（ｉ／ｓ）＋（ｉ＋ＮCBPS／ＮTX−floor（ＩDEPTH＊ｉ／（ＮCBPS／ＮTX））） mod ｓであり、
    ここでｓ＝ｍａｘ（Ｎ BPSC ／２，１）、
    ｋ＝０，．．．，（ＮCBPS／ＮTX）−１に対してｉ＝（（ＮCBPS／ＮTX）／ＩDEPTH）（ｋ mod ＩDEPTH）＋floor（ｋ／ＩDEPTH）、
    ｋn＝ＮTXｋ＋ｎ、であり、
    ＮBPSCは１空間ストリームの１副搬送波に関する符号化されたビットの数であり、
    ＩDEPTHはインターリービングの深さである、
    複数のＮTXストリーム・インターリーバと、
    を備える、インターリーバシステム。
  2. 符号化データのＭＩＭＯ送信のための方法であって、
    送信されるＮCBPSビットを備える符号化データをパースすることであって、パースすることには、複数のＮTX空間ストリーム上で前記符号化データの複数の部分を割り当てることが含まれる、パースすることと、
    複数のＮTXストリーム・インターリーバを使用してインターリーブすることであって、
    前記ストリーム・インターリーバの各々は、ｎ番目の空間ストリームのための前記ストリーム・インターリーバが、ＮCBPS／ＮTXビットのそのブロック内でＴＸ ｎのためのインターリーバ指数で示される順序でビットを出力するようにインターリーブを行い、
    ここで、前記インターリーバ指数ｊnは（ｊ＋ＮCBPS／ＮTX−２ｓ＊Ｄn） mod （ＮCBPS／ＮTX）に等しく、
    ｊ＝ｓfloor（ｉ／ｓ）＋（ｉ＋ＮCBPS／ＮTX−floor（ＩDEPTH＊ｉ／（ＮCBPS／ＮT
    X））） mod ｓであり、
    ここでｓ＝ｍａｘ（Ｎ BPSC ／２，１）、
    ｋ＝０，．．．，（ＮCBPS／ＮTX）−１に対してｉ＝（（ＮCBPS／ＮTX）／ＩDEPTH）（ｋ mod ＩDEPTH）＋floor（ｋ／ＩDEPTH）、
    ｋn＝ＮTXｋ＋ｎ、であり、
    ＮBPSCは１空間ストリームの１副搬送波に関する符号化されたビットの数であり、
    ＩDEPTHはインターリービングの深さである、インターリーブすることと
    を備える、方法。
  3. 符号化データのＭＩＭＯ送信で用いられるインターリーバシステムであって、
    送信されるＮCBPSビットを備える符号化データをパースするための手段であって、パースすることには、複数のＮTX空間ストリーム上で前記符号化データの複数の部分を割り当てることが含まれる、パースするための手段と、
    複数のＮTXストリーム・インターリービング手段であって、
    前記ストリーム・インターリービング手段の各々は、ｎ番目の空間ストリームのための前記ストリーム・インターリーバが、ＮCBPS／ＮTXビットのそのブロック内でＴＸ ｎのためのインターリーバ指数で示される順序でビットを出力するようにインターリーブを行い、
    ここで、前記インターリーバ指数ｊnは（ｊ＋ＮCBPS／ＮTX−２ｓ＊Ｄn） mod （ＮCBPS／ＮTX）に等しく、
    ｊ＝ｓfloor（ｉ／ｓ）＋（ｉ＋ＮCBPS／ＮTX−floor（ＩDEPTH＊ｉ／（ＮCBPS／ＮT
    X））） mod ｓであり、
    ここでｓ＝ｍａｘ（Ｎ BPSC ／２，１）、
    ｋ＝０，．．．，（ＮCBPS／ＮTX）−１に対してｉ＝（（ＮCBPS／ＮTX）／ＩDEPTH）（ｋ mod ＩDEPTH）＋floor（ｋ／ＩDEPTH）、
    ｋn＝ＮTXｋ＋ｎ、であり、
    ＮBPSCは１空間ストリームの１副搬送波に関する符号化されたビットの数であり、
    ＩDEPTHはインターリービングの深さである、
    複数のＮTXストリーム・インターリービング手段と
    を備える、インターリーバシステム。
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