JPWO2013069272A1 - 送信方法、受信方法、送信機、及び受信機 - Google Patents

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Abstract

D個の実数値シンボルを要素とするD次元ベクトルの各々を、当該D次元ベクトルにD行D列の直交行列を乗算することによって、D個の実数シンボルを要素とするD次元回転ベクトルに変換し、NS個の実数シンボルからNC=NS/2個の複素シンボルを含む複素シンボル列を生成し、複素シンボル列の生成を、全てのD次元回転ベクトルのD個の実数シンボルの間隔がNC/D複素シンボル又はNC/D−1複素シンボルになるように、又は、一部のD次元回転ベクトルを除くD次元回転ベクトルのD個の実数シンボルの間隔がNC/D複素シンボル又はNC/D−1複素シンボルになるように、行う。

Description

本発明は、デジタル通信分野に関し、より詳細には、多次元回転コンステレーションを用いる送信及び受信の技術に関する。
近年、送信機として、多次元回転コンステレーション(例えば、回転QAM(quadrature amplitude modulation)コンステレーション)を用いるものがある(例えば、特許文献1、非特許文献1参照)。
このような送信機は、シンボルマッパから出力される複数の実数値(real-valued)のPAM(pulse amplitude modulation)シンボルにおいて、所定個のPAMシンボルのグループ毎に当該所定個のPAMシンボルを要素とするベクトルに直交行列を乗算する(ベクトルを回転させる)機能を備える。このような送信機では、回転処理の結果得られたベクトル(回転ベクトル)を構成する前記所定個の要素を時間軸で分散させることが行われている。
欧州特許出願2288048
ETSI EN 302 755 V1.1.1(DVB−T2規格)
ところで、時間ダイバーシティは、回転ベクトルを構成する前記所定個の要素の時間軸での分散に依存する。
そこで、本発明は、回転ベクトルを構成する前記所定個の要素の時間軸での分散を適切にして、優れた時間ダイバーシティを得ることができる送信方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明の送信方法は、デジタルデータの送信方法であって、
所定長のデータブロック毎に、誤り訂正符号を用いてデータブロックを符号化する符号化ステップと、
前記符号化により得られた符号化データブロックを所定数のビットずつ順次実数値シンボルにマッピングしていくことによって、NS個の実数値シンボルを含む実数値シンボル列を生成する実数値シンボル列生成ステップと、
前記実数値シンボル列に含まれるD個の前記実数値シンボルを要素とするD次元ベクトルの各々を、当該D次元ベクトルにD行D列の直交行列を乗算することによって、D個の実数シンボルを要素とするD次元回転ベクトルに変換する変換ステップと、
前記変換の結果得られたNS個の前記実数シンボルからNC=NS/2個の複素シンボルを含む複素シンボル列を生成する複素シンボル列生成ステップと、
を有し、
前記複素シンボル列生成ステップは、
前記複素シンボル列の生成を、当該複素シンボル列において、全ての前記D次元回転ベクトルのD個の前記実数シンボルの間隔がNC/D複素シンボル又はNC/D−1複素シンボルになるように、又は、一部の前記D次元回転ベクトルを除く前記D次元回転ベクトルのD個の前記実数シンボルの間隔がNC/D複素シンボル又はNC/D−1複素シンボルになるように、行う。
上記の送信方法によれば、優れた時間ダイバーシティを得ることができる。
一般的な回転コンステレーションを用いる送信機100の構成を示すブロック図。 フレームインターリービングとフレームマッピングの組み合わせの一例を示す図。 フレームインターリービングとフレームマッピングの組み合わせの他の例を示す図。 フレームインターリービングとフレームマッピングの組み合わせの更に他の例を示す図。 フレームインターリービングとフレームマッピングの組み合わせの更に他の例を示す図。 フレームインターリービングとフレームマッピングの組み合わせの更に他の例を示す図。 本発明の一実施形態に従った1フレームでのFECブロックの分散の概略の一例を示す図。 本発明の一実施形態に従った2フレームでのFECブロックの分散の概略の一例を示す図。 本発明の一実施形態に従った3フレームでのFECブロックの分散の概略の一例を示す図。 本発明の一実施形態に従った4フレームでのFECブロックの分散の概略一例を示す図。 本発明の実施の形態1の回転コンステレーションを用いる送信機100Aの構成を示すブロック図。 2次元回転コンステレーションブロックの場合に図4のセルマッパ140Aによって行われるセルマッピングの一例を示す図。 4次元回転コンステレーションブロックの場合に図4のセルマッパ140Aによって行われるセルマッピングの一例を示す図。 2次元回転コンステレーションブロックの場合に図4のセルマッパ140Aによって行われるセルマッピングの他の例を示す図。 4次元回転コンステレーションブロックの場合に図4のセルマッパ140Aによって行われるセルマッピングの他の例を示す図。 2次元回転コンステレーションブロックの場合に図4のセルインターリーバ150Aによって行われるセルインターリービングの一例を示す図。 4次元回転コンステレーションブロックの場合に図4のセルインターリーバ150Aによって行われるセルインターリービングの一例を示す図。 2次元回転コンステレーションブロックの場合のセルマッピング及びセルインターリービングの結果の一例を示す図。 4次元回転コンステレーションブロックの場合のセルマッピング及びセルインターリービングの結果の一例を示す図。 2次元回転コンステレーションブロックの場合のFECブロックのスライシングの例を示す図。 4次元回転コンステレーションブロックの場合のFECブロックのスライシングの例を示す図。 図4のフレームインターリーバ160Aの構成を示すブロック図。 図15のフレームインターリーバ160AによるFECブロックの複数フレームへの分散の概略の一例を示す図。 FECブロックをインターリービングユニットに分離し、さらにスライスに分離する一例を示す図。 本発明の実施の形態1の回転コンステレーションを用いる受信機300の構成を示すブロック図。 DVB−T2規格に基づく、回転QAM(quadrature amplitude modulation)コンステレーションを用いる送信機500の構成を示すブロック図。 2次元回転コンステレーションブロックの場合に図19のQ遅延挿入ユニット551によって行われる処理の一例を示す図。 4次元回転コンステレーションブロックの場合に図19のQ遅延挿入ユニット551によって行われる処理の一例を示す図。 図19のビットインターリーバ520の構成を示すブロック図。 図22のカラム‐ロウインターリーバ524の動作の概要を示す図。 QPSKコンステレーションに対するビットマッピングを示す図。 16−QAMコンステレーションに対するビットマッピングを示す図。 64−QAMコンステレーションに対するビットマッピングを示す図。 本発明の実施の形態2の回転コンステレーションを用いる送信機500Aの構成を示すブロック図。 本発明の実施の形態2の回転コンステレーションを用いる他の送信機500Bの構成を示すブロック図。 本発明の実施の形態2の回転コンステレーションを用いる受信機700の構成を示すブロック図。
≪発明者による検討及びそれから発明者が得た知見≫
最初に、一般的な多次元回転コンステレーション(例えば、回転QAM(quadrature amplitude modulation)コンステレーション)を用いる送信技術について図面を参照しつつ説明する。
図1は、一般的な多次元回転コンステレーションを用いる送信機の構成を示すブロック図である。
送信機100は、前方誤り訂正(forward-error-correction:FEC)エンコーダ110と、デマルチプレクサ115と、PAMマッパ120と、デマルチプレクサ125と、コンステレーション回転ユニット130と、セルマッパ140と、セルインターリーバ150と、フレームインターリーバ160と、フレームマッパ170と、変調器180と、送信アンテナ190とを備える。
送信機100は、入力として、送信される情報を含む、所定長のバイナリーブロックを受け取る。
FECエンコーダ110は、前方誤り訂正(forward-error-correction:FEC)符号を用いて各情報ブロックを符号化する。これによって、FEC符号が作られる。この符号化処理は、受信機における情報ブロックの復号をエラーに対してよりロバスト(robust)にするための、冗長ビットの計算と当該冗長ビットの情報ブロックへの付加を含む。FEC符号のファミリーの2つの重要な例として、低密度パリティ検査(low-density parity-check:LDPC)符号とターボ符号がある。しかしながら、本発明は、FECエンコーダ110が使用するFEC符号の類型を特に限定するものではない。FEC符号の最も重要なパラメータは符号化率である。ここで、符号化率は、情報ビット数と符号語ビット数との比である(符号化率=情報ビット数÷符号語ビット数)。なお、本発明は、符号化率を特に限定するものではない。
符号化処理により得られたFEC符号語はデマルチプレクサ115に供給される。以下では、FEC符号語をFECブロックと表記する。デマルチプレクサ115は、FECブロックの複数ビットをB個のビットのグループに分離して、PAMマッパ120に供給する。PAMマッパ120は、グループ毎に、B個のビットを実数値(real-valued)のPAM(pulse amplitude modulation)シンボルにマッピングする。各PAMシンボルは、2B個の値を含むディスクリートセットから1つの値をとる。B個のビットがどのようにPAMシンボルにマッピングされるかはよく理解されており、本発明には直接関連しない。本発明に関連する側面は、各FECブロックがPAMシンボルのブロックに変換されることである。以下では、FECブロック毎のPAMシンボル数をNSで表記する。
PAMシンボルにマッピングする前に、FECブロックは、例えば、ビットパーミュテーション又はパンクチャなど、付加的な処理を施されてもよい。これらの側面は本技術分野でよく知られた技術である。
PAMマッパ120によって作られたNS個の実数値のPAMシンボルは、デマルチプレクサ125に供給される。デマルチプレクサ125は、NS個の実数値のPAMシンボルを、各々がD個の実数値のPAMシンボルを要素とするD次元ベクトルに分離する。これらのベクトルは、D次元空間における固有のポイントを示すものとして扱われる。結果として得られた(2BD個の組み合わせがD次元コンステレーションを形成する。
各D次元ベクトルはデマルチプレクサ125からコンステレーション回転ユニット130に供給される。コンステレーション回転ユニット130は、各D次元ベクトルにD行D列の直交行列(以下では、D×Dの直交行列と表記する。)を乗算する(コンステレーション回転ユニット130に供給されるD次元ベクトルをV、行列乗算に用いられる直交行列をR、行列乗算結果のD次元回転ベクトルをV’とした場合、V’=RV)。直交行列の乗算は、一般的なD次元空間におけるベクトルの回転とみなされ、用語「回転コンステレーション(rotated constellation)」が用いられる。本発明は、コンステレーション回転ユニット130が用いる直交行列(適宜「回転行列」と表記)を特定の構造の直交行列に限定するものではなく、任意の直交行列を用いることができる。回転コンステレーションの使用は、当該技術分野において既知技術であるので詳細説明は省略するが、特許文献1(欧州特許出願2288048)に非常に詳細に開示されており、その開示内容を完全に援用する。
Dは、好ましくは、2の累乗であり、例えば2、4、8である。通常、NSはDの倍数である。NSがDの倍数でない場合、FECブロックの最後の1から(D−1)個のPAMシンボルは変化しないまま、すなわち、回転されないままである。このことは、本発明の側面のどれにも影響しない。
また、好ましくは、NSが2の倍数である。
ここで、D個の実数値のPAMシンボルを要素とするベクトルを回転させた結果得られたD次元回転ベクトルをD次元回転コンステレーションブロック又は単にD次元コンステレーションブロックと表記する。また、D次元コンステレーションブロックを構成する実数シンボルを成分又は次元と表記する。
なお、2次元回転コンステレーションブロックを2D回転コンステレーションブロック又は2D−RCと表記し、4次元回転コンステレーションブロックを4D回転コンステレーションブロック又は4D−RCと表記する。
直交行列乗算後(回転処理後)、各FECブロックのNS個の実数シンボル(成分)が、コンステレーション回転ユニット130からセルマッパ140に供給される。セルマッパ140は、NS個の実数シンボルを、NC=NS/2の複素シンボルにマッピングする(セルマッピング)。複素シンボルは複素セルまたは単にセルと表記されることもある。
セルインターリーバ150は、セルマッパ140から複素セルを受け取り、受け取った複素セルをインターリービングする(セルインターリービング)。
フレームインターリーバ160は、システムの時間ダイバーシティを増大するために、各FECブロックのNC個の複素セルを時間軸で分散するために、インターリービングする(フレームインターリービング)。そして、フレームマッパ170は、時間軸で分散された複素セルをフレームにマッピングする(フレームマッピング)。
フレームインターリーバ160は、ブロックインターリーバ、畳み込みインターリーバ、又は、両者を組み合わせたものであってもよい。例えば、DVB−T2規格では、フレームインターリーバ160は、ブロックインターリーバであり、時間インターリーバと表記される。
システムの時間ダイバーシティは、インターリービング期間の増大に伴って増大していくものであり、最大化されるべきである。しかしながら、インターリービング期間を非常に長くすると、レイテンシが大きくなり、初期取得(例えば、テレビチャネルザッピングのための初期取得)に要する時間が長くなり、また、送信機と受信機の双方で必要なメモリ容量が大きくなる。
通常、送信信号は、同じ期間の1又は複数のフレームにまとめられる。各FECブロックのNC個の複素セルは、1または複数NFのフレームで送信される。好ましくは、各フレームで送信される複素セルの数は同じである。1フレーム内で、複数の複素セルは1つのバーストで、又は、より長い期間で他の複素セルとインターリーブされて、送信される。複数の複素セルがフレーム全体に分散することにより、最高のダイバーシティとロバスト性が得られる。しかしながら、本発明は、フレームインターリービングとフレームマッピングの特定の仕組みに限定されるものではない。
フレームインターリービングとフレームマッピングが施された後、複素セルは、少なくも変調器180、アップコンバータ(不図示)、及びRF(radio-frequency)電力増幅器(不図示)含む処理ブロックによって、さらに処理される。変調器180は、例えば、直交周波数分割多重(orthogonal frequency-division multiplexing:OFDM)変調を用いる。また、変調器180は、周波数ダイバーシティを増大するために周波数インターリービングを含んでもよい。アップコンバータは、デジタルベースバンド信号をアナログRF(radio-frequency)信号に変換する。RF電力増幅器は、アナログRF信号の電力増幅を行う。電力増幅されたアナログRF信号が送信アンテナ190から送出される。
図2Aから図2Eは、フレームインターリービングとフレームマッピングの組み合わせの例を示す図である。図2Aから図2E、並びに、後述する図3Aから図3Dの各図において、水平(横)軸と垂直(縦)軸は、それぞれ、時間と周波数である。
図2Aは、FECブロックがフレームの1つの小さい部分で送信される場合を示す。結果として得られる時間ダイバーシティは小さい。FECブロックが送信されるフレームの領域が例えばインパルス雑音の影響を受けた場合、FECブロックの複素セルの全てがインパルス雑音の影響を受けてしまい、FECブロックはもはや復号可能ではなくなってしまう。
図2Bは、FECブロックが1フレームで2つのバーストで送信される場合を示す。図2Bの場合、時間ダイバーシティは、図2Aの場合に比べて向上する。以下では、バーストをスライスと表記する。
図2Cは、FECブロックが1フレーム全体に分散して送信される場合を示す。図2Cの場合、時間ダイバーシティは、図2A及び図2Bの場合に比べて、かなり向上する。インパルス雑音が例えばフレームの先頭を破壊した場合、FECブロックの複素セルの一部分のみがインパルス雑音の影響を受けることになる(それ以外の部分の複素セルはインパルス雑音の影響を受けない)。このため、復号の失敗の確率が低下する。
図2Dは、各FECブロックがインターリーブされて、2つの隣接するフレームに分散して送信される場合を示す。図2Dの場合、時間ダイバーシティは、図2A、図2B及び図2Cの場合に比べて向上する。しかしながら、インターリービングやデインターリービングのために、図2Dの場合に要求されるメモリサイズは、図2A、図2B及び図2Cの場合の、2倍になる。
図2Eは、各FECブロックがインターリーブされて、1フレーム隔たった2つの隣接しないフレームに分散して送信される場合を示す。2つのフレームの各々において、複素セルは短いバーストで送信される。これは、タイムスライシングとして知られており、受信機におけるバースト間の電力消費を抑えることを可能にする。インターリービング期間は4フレームであり、インターリービングやデインターリービングのために要求されるメモリ量は、図2Cの場合に比べて、さらに増大する。
一般に、時間ダイバーシティは、(i)FECブロックの複数の複素セルを複数のフレームで送信する、(ii)各フレームで複数の複素セルをフレーム期間でできるだけ分散させる、ことによって最大化される。これら2つの側面は、フレーム間時間ダイバーシティとフレーム内時間ダイバーシティとして記述される。
時間ダイバーシティを最大化するための従来の手法として、2次元回転コンステレーションについて、非特許文献1に開示されている。従来の手法は、下記のステップ(1)からステップ(3)を含む。
(1)各複素QAMシンボルの実数成分(real component)と虚数成分(imaginary component)との間で2次元の回転を適用する。なお、1つの複素QAMシンボルの実数成分及び虚数成分の夫々は上記の1つの実数値のPAMシンボルに相当する。
(2)2次元の回転の適用後、各FECブロックでNC個の複素セルの実数成分と虚数成分との間で1複素セル分の相対的な巡回遅延を適用する。
(3)巡回遅延適用後、FECブロックの複素セルに疑似ランダムパーミュテーションを適用する。疑似ランダムパーミュテーションはDVB−T2規格ではセルインターリーバとして記述されている。
上記のステップの詳細は、非特許文献1に記述されており、当該技術分野では既知技術であるため、ここではその詳細は省略する。
上記の従来の手法は、各コンステレーションブロックを構成する2つの成分(次元)が影響を受けるフェージングの平均相関を減少させる、ものである。しかしながら、疑似ランダムパーミュテーションに用いる乱数によって、同じコンステレーションブロックの2つの成分が互いに非常に近くになったり、互いに非常に離れたりする。このため、従来の手法の時間ダイバーシティは最適になっていない。
回転コンステレーションを用いる通信システムにおいて、D次元コンステレーションブロックのD個の成分に影響するチャネルフェージングが互いに無相関であることが重要である。故に、D次元コンステレーションブロックのD個の成分はD個の異なる複素セルにマッピングされ、当該D個の異なる複素セルに影響するチャネルフェージングはできるだけ互いに無相関である、ことが好ましい。この場合に、回転コンステレーションのゲイン、ひいては、システム性能が、最大化される。
一般的なD次元回転コンステレーションの場合、発明者は、FECブロックの全コンステレーションブロックに関して、同じコンステレーションブロックにおける2つの成分間の時間間隔(距離)が、できるだけ均等に分布し、できるだけ大きい場合に、システムの性能が最大になる、との知見を得た。
FECブロックがNF(>1)フレームに分散する場合、各コンステレーションブロックのD個の成分(次元)はNF個のフレームにできるだけ均等に分散される必要がある。DがNFより大きい場合、いくつかのフレームはいくつかのコンステレーションブロックの2以上の成分を送信する。この場合、この2以上の成分はフレームにできるだけ均等に分散される必要がある。
本発明は、これらの条件の全てを簡単に満たすことを保証する、ものである。
図3Aから図3Dには、2D−RCと4D−RCの複数成分の分散の例が示されている。
図3A、図3B、図3C、及び図3Dは、夫々、FECブロックが1フレーム、2フレーム、3フレーム、及び4フレームにマッピングされる場合の、2D−RCの2個の成分のマッピングの例と、4D−RCの4個の成分のマッピングの例を示している。
図3Aから図3Dの各図において、最も小さい正方形の1つは、1つの成分に相当する。また、各図の斜線付きの正方形のグループは、同じ2D−RCの2個の成分、又は、同じ4D−RCの4個の成分を表している。
2D−RCが4フレームに分散される場合、2D−RCの2つの成分をフレーム1とフレーム3に1つずつ、または、フレーム2とフレーム4に1つずつマッピングすると、全ての2D−RCの2つの成分の時間間隔が2フレームになることが保証されるため、図3Dに一例を示すマッピングが最善の手法であることが容易に分かる。
2D−RCの2つの成分をフレーム1とフレーム2に1つずつ、または、フレーム3とフレーム4に1つずつマッピングした場合、2D−RCの2つの成分の時間間隔は全ての2D−RCにおいて同じになっているが、時間間隔は1フレームのみである。また、2D−RCの2つの成分をフレーム1とフレーム4に1つずつ、または、フレーム2とフレーム3に1つずつマッピングした場合、2D−RCの2つの成分の時間間隔の全ての2D−RCについての平均が2フレームであるが、2D−RCの2つの成分の時間間隔が全ての2D−RCにおいて同じではない(1フレームであったり、3フレームであったりする)。従って、これらのマッピングは、図3Dに一例を示すマッピングに比べて、よいマッピングにはなっていない。
≪実施の形態1≫
本発明の実施の形態1の送信機、送信方法、受信機及び受信方法は、上記の≪発明者による検討及びそれから発明者が得た知見≫に基づくものであり、以下、図面を参照しつつ説明する。
<送信機及び送信方法>
図4は、本発明の実施の形態1の送信機100Aの構成を示すブロック図である。但し、実施の形態1では、≪発明者による検討及びそれから発明者が得た知見≫において記載した図1の送信機100の各構成要素の説明を適用できる構成要素にはそれと同じ符号を付し、その説明を省略する。
図4の送信機100Aは、FECエンコーダ110と、デマルチプレクサ115と、PAMマッパ120と、デマルチプレクサ125と、コンステレーション回転ユニット130と、セルマッパ140Aと、セルインターリーバ150Aと、フレームインターリーバ160Aと、フレームマッパ170Aと、変調器180と、送信アンテナ190とを備える。
なお、実施の形態1の説明の理解を容易にするため、適宜、FECブロックが24個の複素セルを含み、コンステレーションブロックが2D−RCまたは4D−RCの場合を例に挙げて説明する。
セルマッパ140Aは、コンステレーション回転ユニット130から供給される各D次元コンステレーションブロックのD個の成分をNC個の複素セルを含む複素セル列においてD個の隣接(連続)する複素セルにマッピングする。但し、本発明は、各D次元コンステレーションブロックのD個の成分をD個の連続する複素セルにマッピングする処理内容を特に限定するものではなく、そのようにマッピングすることができる処理内容であればよい。
以下に、セルマッパ140Aによる各D次元コンステレーションブロックのD個の成分をD個の連続する複素セルにマッピングする処理手順を2つ記載する。
セルマッピングの処理手順として、セルマッパ140Aは、各D次元コンステレーションブロックのD個の成分を、D/2個の連続する複素セルの実数成分と虚数成分とにマッピングし、複素セルの実数成分と虚数成分との間にD/2の相対的な遅延を挿入する。相対的な遅延は特定期間で巡回的である。特定期間は、通常、Dの倍数であって、NCの約数である必要がある。この特定期間を巡回遅延期間と表記する。
この処理内容の具体例を図5及び図6に示す。但し、図5及び図6、並びに、後述する図7、図8、図11、図12、図13、図14、図20、及び図21の各図において、最も小さい正方形の1つが2D−RC又は4D−RCの1つの成分に相当し、最も小さい上下に並ぶ2つの正方形(上側が実数成分Re、下側が虚数成分Im)が1つの複素セルに相当する。図5及び図6、並びに、後述する図7、図8、図11、図12、図13、図14、図20、及び図21の各図において、最も小さい正方形内の値(1、2、・・・)は2D−RC又は4D−RCを示すインデックスである。
図5は、2次元回転コンステレーションブロック(2D−RC)の場合に図4のセルマッパ140Aによって行われるセルマッピングの例を示す図である。
セルマッパ140Aは、図5(a)に示すように、各2D−RCのD=2個の成分を、D/2=1個の複素セルの実数成分と虚数成分とにマッピングする。そして、セルマッパ140Aは、図5(b)、(c)、(d)、(e)に示すように、巡回遅延期間(図5では単に「期間」と表記)で複素セルの虚数成分をD/2=1複素セル分巡回的に遅延させる。なお、図5(b)、(c)、(d)、(e)の夫々は、巡回遅延期間が24、8、4、2の場合である。
図6は、4次元回転コンステレーションブロック(4D−RC)の場合に図4のセルマッパ140Aによって行われるセルマッピングの例を示す図である。
セルマッパ140Aは、図6(a)に示すように、各4D−RCのD=4個の成分を、D/2=2個の隣接する複素セルの実数成分と虚数成分とにマッピングする。そして、セルマッパ140Aは、図6(b)、(c)、(d)に示すように、巡回遅延期間(図6では単に「期間」と表記)で複素セルの虚数成分をD/2=2複素セル分巡回的に遅延させる。なお、図6(b)、(c)、(d)の夫々は、巡回遅延期間が24、8、4の場合である。但し、巡回遅延期間2は4D−RCの場合には可能でない。なお、図5及び図6には図示していないが、2D−RC及び4D−RCともに巡回遅延期間が12の場合も可能であり、2D−RCでは更に巡回遅延期間が6の場合も可能である。
なお、セルマッパ140Aは、実数成分と虚数成分との間に相対的なD/2の巡回的な遅延を挿入するために、図5及び図6に示す虚数成分をD/2複素セル分巡回的に遅延させる代わりに、実数成分をD/2複素セル分巡回的に遅延させてもよい。
あるいはセルマッピングの別の処理手順として、セルマッパ140Aは、コンステレーションブロックの各ペアを、D個の連続する複素セルにマッピングする。このセルマッピングは、セルマッピングの前述の処理手順における巡回遅延期間がDである場合と等価である。さらに詳述すれば、セルマッパ140Aは、ペアの一方のコンステレーションブロックのD個の成分をD個の複素セルの実数成分にマッピングし、他方のコンステレーションブロックのD個の成分をD個の複素セルの虚数成分にマッピングする。
この処理内容の具体例を図7及び図8に示す。
図7は、2次元回転コンステレーションブロック(2D−RC)の場合に図4のセルマッパ140Aによって行われるセルマッピングの例を示す図である。
セルマッパ140Aは、図7に示すように、2D−RCの各ペアにおいて、ペアの一方の2D−RCの2個の成分を連続する2個の複素セルの実数成分にマッピングし、ペアの他方の2D−RCの2個の成分をこの2個の複素セルの虚数成分にマッピングする。例えば、セルマッパ140Aは、インデックス1の2D−RCとインデックス2の2D−RCとのペアについて、インデックス1の2D−RCの2個の成分を連続する2個の複素セルの実数成分にマッピングし、インデックス2の2D−RCの2個の成分をこの2個の複素セルの虚数成分にマッピングする。
図8は、4次元回転コンステレーションブロック(4D−RC)の場合に図4のセルマッパ140Aによって行われるセルマッピングの例を示す図である。
セルマッパ140Aは、図8に示すように、4D−RCの各ペアにおいて、ペアの一方の4D−RCの4個の成分を連続する4個の複素セルの実数成分にマッピングし、ペアの他方の4D−RCの4個の成分をこの4個の複素セルの虚数成分にマッピングする。例えば、セルマッパ140Aは、インデックス1の4D−RCとインデックス2の4D−RCとのペアについて、インデックス1の4D−RCの4個の成分を連続する4個の複素セルの実数成分にマッピングし、インデックス2の4D−RCの4個の成分をこの4個の複素セルの虚数成分にマッピングする。
セルマッパ140Aによるセルマッピングの結果得られたFECブロックの複素セルが、セルインターリーバ150Aに供給される。セルインターリーバ150Aは、供給されたFECブロックの複素セルを、各D次元コンステレーションブロックのD個の成分がFECブロック全体に均等に分散されるように、パーミュテーションする(セルインターリービング)。ここで、このパーミュテーションに関連するパラメータはFECブロックの複素セルの数NCとコンステレーションブロックの次元数(成分数)Dである。セルインターリーバ150Aによるパーミュテーションは、処理内容は異なっているが、DVB−T2規格における疑似ランダムセルパーミュテーションに相当するものである。セルインターリーバ150Aによるパーミュテーションは、D次元コンステレーションブロックのD個の成分のほぼ均等な分散を保証する。従って、回転コンステレーションの性能の向上が図られる。
セルインターリーバ150AによるFECブロックの複素セルの好ましいパーミュテーションを記載する。
この好ましいパーミュテーションは次の処理と等価である。
セルインターリーバ150Aは、上流から供給される順番で、FECブロックのNC個の複素セルをD行ceil(NC/D)列のインターリーバ行列に列に沿って書き込んでいく。そして、セルインターリーバ150Aは、書き込んだ複素セルをインターリーバ行列から行に沿って読み出していき、読み出した順番に下流へ出力する。なお、関数ceil(A)は、A以上の最小の整数を返す関数である。
CがDの約数でない場合、FECブロックのNC個の複素セルをインターリーバ行列に書き込んでも、最後の列の一部には複素セルが書き込まれない。しかしながら、NCは必ずD/2の倍数であるので、最後の列ではD/2個だけ(すなわち列の半分だけ)、複素セルが不足する。
この処理内容の具体例を図9及び図10に示す。但し、図9及び図10の値(1、2、・・・)はコンステレーションブロックの成分のインデックスではなくて、FECブロックの複素セルのインデックスである。なお、図中の矢印は書き込み順序又は読み出し順序を示す。
図9は、2次元回転コンステレーションブロック(2D−RC)の場合に図4のセルインターリーバ150Aによって行われるセルインターリービングの例を示す図である。
セルインターリーバ150Aは、図9(a)に示すように、FECブロックの24個の複素セルを、上流から入力される順番「1、2、3、4、・・・、21、22、23、24」に、2(=D)行12(=ceil(24/2))列のインターリーバ行列に列方向に書き込んでいく。そして、セルインターリーバ150Aは、図9(b)に示すように、書き込んだFECブロックの24個の複素セルを、インターリーバ行列から行方向に読み出していき、読み出した順番「1、3、・・・、21、23、2、4、・・・、22、24」に下流へ出力する。
図10は、4次元回転コンステレーションブロック(4D−RC)の場合に図4のセルインターリーバ150Aによって行われるセルインターリービングの例を示す図である。
セルインターリーバ150Aは、図10(a)に示すように、FECブロックの24個の複素セルを、上流から入力される順番「1、2、3、4、・・・、21、22、23、24」に、4(=D)行6(=ceil(24/4))列のインターリーバ行列に列方向に書き込んでいく。そして、セルインターリーバ150Aは、図10(b)に示すように、書き込んだFECブロックの24個の複素セルを、インターリーバ行列から行方向に読み出していき、読み出した順番「1、5、・・・、21、2、6、・・・、20、24」に下流へ出力する。
図4のセルインターリーバ150Aによる上述したパーミュテーションは、数学的項(mathematical term)で表現することも可能である。
CがDの倍数である場合、セルインターリーバ150Aに入力される複素セルのインデックスをi、セルインターリーバ150Aから出力される複素セルのインデックスをjとした場合、インデックスjはインデックスiの関数として次のように表現される。
j=rem(i,D)×NC/D+floor(i/D)
但し、iとjは0、1、・・・、NC−1である。
なお、関数rem(i,D)はiをDで割った剰余値を返す関数である。また、関数floor(A)はA以下の最大の整数を返す関数である。
セルインターリーバ150Aによるパーミュテーションの適用後、結果として得られるFECブロックはD個の連続する領域からなり、各領域は各コンステレーションブロックの1成分ずつを含む。コンステレーションブロックの成分間の距離(間隔)は、所定個(NCを巡回遅延期間で割った値)のコンステレーションブロックを除いて、又は、例外なく(全てにおいて)、NC/D複素セル或いはNC/D−1複素セルである。すなわち分散はできるだけ均等になる。
なお、セルマッパ140A及びセルインターリーバ150Aは、NC個の複素セルを含む複素セル列において、所定個(NCを巡回遅延期間で割った値)のコンステレーションブロックを除いて、又は、例外なく、コンステレーションブロックのD個の成分の間隔がNC/D複素セル或いはNC/D−1複素セルになるように、FECブロックのNS個の成分からNC個の複素セルを生成している、ことになる。
上述したセルマッピング及びセルインターリービングの処理結果の例を図11及び図12に示す。
図11及び図12は、夫々、2次元回転コンステレーションブロック(2D−RC)及び4次元回転コンステレーションブロック(4D−RC)の場合におけるセルマッピング及びセルインターリービングの処理結果の一例を示す図である。但し、巡回遅延期間が最大の24複素セルである。
図11に示すように2D−RCの2個の成分がコンポーネントインデックス1,2の2つの領域に一つずつ含まれており、図12に示すように4D−RCの4個の成分がコンポーネントインデックス1から4の4つの領域に一つずつ含まれている。
図11及び図12から、FECブロック全体で、D個の成分がほぼ均等に分散していることが分かる。2D−RCの場合、図11に示すように、同じコンステレーションブロックの成分を持つ複素セル間の最小距離は、奇数番のコンステレーションブロックでは12(=NC/D)複素セル、偶数番のコンステレーションブロックでは24番のコンステレーションブロックを除いて11(=NC/D−1)複素セル、24番のコンステレーションブロックでは23複素セルである。また、4D−RCの場合、図12に示すように、同じコンステレーションブロックの成分を持つ複素セル間の最小距離は、4D−RCでは、奇数番のコンステレーションブロックでは6(=NC/D)複素セル、偶数番のコンステレーションブロックでは12番のコンステレーションブロックを除いて5(=NC/D−1)複素セル、12番のコンステレーションブロックでは6(=NC/D)複素セルである。
並び替えられたFECブロックは、シーケンシャルな順番に、1以上のフレームにマッピングされる。FECブロックがNF>1個のフレームに分散される場合、まず、FECブロックはNF個の連続するスライスに分割され、各スライスは正確にNF個のフレームの1つにマッピングされる。NF個のスライス間のサイズの差が最大1複素セルになるようにFECブロックはNF個のスライスに分割される。NF個のスライスは最適な時間ダイバーシティを保証するために同サイズであることが好ましい。この処理はフレームインターリーバ160A及びフレームマッパ170Aによって実行される。
図13及び図14にFECブロックのスライシングの例を示す。
図13は、2次元回転コンステレーションブロック(2D−RC)の場合のFECブロックのスライシングの例を示す図である。図13(a)は、セルインターリーバ150Aによって並び替えられたFECブロックを示す。図13(b)、(c)、(d)は、夫々、2、3、4フレームでのFECブロックのスライシングを示す。
図14は、4次元コンステレーションブロック(4D−RC)の場合のFECブロックのスライシングの例を示す図である。図14(a)は、セルインターリーバ150Aによって並び替えられたFECブロックを示す。図14(b)、(c)、(d)は、それぞれ、2、3、4フレームでのFECブロックのスライシングを示す。
各コンステレーションブロックのD成分(各2D−RCの2成分、各4D−RCの4成分)の分散はできる限りよくなる。
スライシングが用いられる場合(図2B参照)、すなわち、データが1フレームに分布する代わりに各フレームでいくつかのバースト(またはスライス)で送信される場合、各フレームはほぼ等しいサイズのスライスに分割される。好ましくは、複数のスライス間でスライスに含まれる複素セルの数の差が最大1である。結果として得られる各コンステレーションブロックのD成分の分布は最適なままである。
以下、各FECブロックをNF個のフレームに分散する好ましい実施形態を説明する。
図15は、図4のフレームインターリーバ160Aの構成を示すブロック図である。図15のフレームインターリーバ160Aには畳み込みインターリーバが用いられており、フレームインターリービングがNF=3フレームで実行される。各フレームは4個のFECブロックからなる。なお、図15の「1」から「4」はFECブロックを識別するための値である。
フレームインターリーバ160Aは、デマルチプレクサ161Aとインターリーバ165Aとを備える。なお、図15の例ではフレームインターリーバ160Aにはフレーム1、2、3の順に入力されている。
デマルチプレクサ161Aは、FECブロック毎に、FECブロックをNF個のブロックに分割してインターリーバ165AのNF個のインターリーバブランチに一つずつブロックを供給する。但し、デマルチプレクサ161Aは、各FECブロックを、NF個のブロック間でブロックに含まれる複素セルの数の差が最大1になるように、理想的には等しいサイズになるように分割する。ここで、ブロックをインターリービングユニット(interleaving units:IUs)と表記する。
インターリーバ165Aは、デマルチプレクサ161Aからの入力に対して、ブランチインデックスに依存する遅延を施す。通常、ブランチ遅延は、0から始まるブランチインデックスのフレーム分の遅延、すなわち、図15の例では、0、1、2のフレーム分の遅延に等しい。なお、図15の例では、インターリーバ165Aは、ブランチ遅延を実行するために、ブランチインデックス0のブランチにはメモリブロックを備えず、ブランチインデックス1のブランチにはメモリブロックMを1つ備え、ブランチインデックス2のブランチにはメモリブロックMを2つ備える。各メモリブロックMは、フレームのFECブロックの数、すなわち、この例では4個のインターリービングユニットの複素セルを収容する。
フレームマッパ170Aはフレームインターリーバ160A内のインターリーバ165Aの出力をフレームにマッピングする。
これにより、各FECブロックは3つの隣接するフレームに分散される。一例として、フレーム1の4個のFECブロックが3フレームに分散される様子を図16に示す。
各フレームにインターリーブされたデータはさらにいくつかのスライスに分割されてもよい。この効果は、各インターリービングユニットが多くのスライスに分割される、ことである。従って、各FECブロックは、まずインターリービングユニットに分割され、それからスライスに分割される。
図17は、FECブロックあたり24複素セル、4フレームでのインターリービング、フレームあたり2スライス、について示す図である。この図17の例では、全てのスライスは同じサイズ、すなわち、24/(4×2)=3セルである。この数が整数でない場合、各FECブロックを、複数のスライス間で複素セルの数の差が最大1になるように、分割される。
<受信機及び受信方法>
図18は、本発明の実施の形態1の受信機300の構成を示すブロック図である。図18の受信機300は、図4の送信機100Aに対応し、送信機100Aの機能を反映するものである。
受信機300は、受信アンテナ310と、復調器320と、フレームデマッパ330と、フレームデインターリーバ340と、セルデインターリーバ350と、セルデマッパ360と、コンステレーションデマッパ370と、前方誤り訂正(forward error correction:FEC)デコーダ380とを備える。
復調器320は、RF(radio-frequency)フロントエンドからベースバンド信号を受け取る。RFフロントエンドは、通常、受信アンテナ310、所望のチャネルを選局するチューナ(不図示)、アナログRF信号をデジタルベースバンドへ変換するダウンコンバータ(不図示)を備える。
復調器320は、RFフロントエンドから受け取ったデジタルベースバンド信号を復調する。つまり、復調器320は、デジタルベースバンド信号を利用してチャネルフェージング係数を計算し、デジタルベースバンド信号から計算したチャネルフェージング係数を利用して複素シンボル(複素セル)を求める。そして、復調器320は、複素セルのストリームをフレームデマッパ330へ出力する。
フレームデマッパ330は、送信機100Aのフレームマッパ170Aによって行われるフレームマッピングに対応する機能を有し、送信機によって通知されたスケジュールを基に所望のサービスやプログラムに属する複素セルをフレーム(セルストリーム)から抽出する。そして、フレームデインターリーバ340は、抽出した複素セルを、送信機100Aのフレームインターリーバ160Aによるインターリービング前の並びにするために、デインターリービングする(フレームデインターリービング)。フレームデインターリーバ340の出力はフレームごとに複数のFECブロックから構成される。
セルデインターリーバ350は、各FECブロックのNC個の複素セルを、送信機100Aのセルインターリーバ150Aによるインターリービング前の並びにするために、デインターリービングする(セルデインターリービング)。
セルデマッパ360は、送信機100Aのセルマッパ140AによるコンステレーションブロックのD個の実数シンボルの複素セルへのマッピング位置に基づいて、FECブロックの複素セルにマッピングされた各D次元コンステレーションブロックのD個の実数シンボルを抽出する。
コンステレーションデマッパ370は、各D次元コンステレーションブロックを復調する。例えば、コンステレーションデマッパ370は、各D次元コンステレーションブロックのD個の実数シンボルを結合復調し、各D次元コンステレーションブロックに対してD×B個の“ソフト”ビットを作り出す。なお、コンステレーションデマッパ370は、1処理ステップで、送信機100Aのコンステレーション回転ユニット130によるローテーションに対応するデローテーションと送信機100AのPAMマッパ115によるマッピングに対応するデマッピングを実行する。
FECデコーダ380は、送信機100AのFECエンコーダ110が用いるFEC符号に基づいて、各FECブロックのソフトビットを復号し、更なる処理のために復号結果を下流の処理ブロックへ供給する。
≪発明者による更なる検討及びそれから発明者が得た更なる知見≫
非特許文献1に開示されたDVB−T2(Digital Video Broadcasting-Second Terminal)規格はテレビジョン規格DVB−Tの改良であり、デジタルテレビジョン放送の第二世代テレビジョンシステムを開示している。それは、デジタルテレビジョンサービスや一般的なデータ向けのチャネル符号変調システムを詳述する。
図19は、DVB−T2規格に基づく、回転QAM(quadrature amplitude modulation)コンステレーションを用いる送信機500の構成を示すブロック図である。
送信機500は、FECエンコーダ510と、ビットインターリーバ520と、QAMマッパ530と、コンステレーション回転ユニット540と、RC成分分離ユニット550(Q遅延挿入ユニット551及びセルインターリーバ555を含む。)と、時間/周波数インターリーバ560と、OFDM変調器570と、RF電力増幅器580と、送信アンテナ590とを備える。
送信機500は、入力として、送信される情報を含む、所定長のバイナリーブロックを受け取る。
FECエンコーダ510は、FEC符号を用いて各情報ブロックを符号化する。DVB−T2規格では、FEC符号として低密度パリティ検査(low-density parity-check:LDPC)符号が用いられる。
ビットインターリーバ520は、符号化処理の結果得られたFEC符号語(FECブロック)のビットをインターリーブし(ビットインターリービング)、ビットインターリーブされたFECブロックをQAMマッパ530へ供給する。これにより、システムのロバスト性が向上する。
QAMマッパ530は、ビットインターリービングされたFECブロックを、所定個のビットのグループ毎に、複素QAMシンボルにマッピングする。通常、B個のビットが実数成分を変調し、別のB個のビットが虚数成分を変調する。従って、複素QAMシンボルの実数成分と虚数成分は互いに独立であり、それぞれ実数値(real-valued)のPAM(pulse amplitude modulation)シンボル(図1及び図4のPAMマッパ120によって作られたPAMシンボルと同じもの)と扱うことができる。マッピング処理の結果として、各FECブロックは複素QAMシンボルのブロックに変換される。
コンステレーション回転ユニット540は、QAMマッパ530によって作られた複素QAMシンボルを、それを構成する2つの実数値のPAMシンボル間で依存を作り出すために、回転する。これによって、フェージングチャネルでのロバスト性が増大する。回転処理は、2つの実数値のPAMシンボルの結合符号化(jointly encoded)としても表記される。回転処理が施された複素QAMシンボルは2次元空間における固有のポイントを示すものとして扱われる。結果として得られた(2B2個の組み合わせが2次元回転コンステレーションを形成する。コンステレーション回転ユニット540による回転は、2つの実数値のPAMシンボルをベクトル要素とするベクトルに、2×2の直交行列を乗算することによって、実行される。
なお、2つの実数値のPAMシンボルの結合符号化をD個の実数値のPAMシンボルの結合符号化に一般化する場合には、図1のコンステレーション回転ユニット130に関する説明を適用することができる。簡単に記載すると、コンステレーション回転ユニット540は、D個の実数値のPAMシンボルを要素とするD次元ベクトルにD×Dの直交行列を乗算することによって、結合符号化を行う。
直交行列乗算後(回転処理後)、各FECブロックのNS個の実数シンボル(成分)が、回転コンステレーションユニット540からRC成分分離ユニット550に供給される。RC成分分離ユニット550は、各FECブロックにおいて、各D次元コンステレーションブロックのD個の実数シンボルがD個の異なる複素シンボル(複素セル)にマッピングされるように、FECブロックのNS個の実数シンボルをNC=NS/2個の複素シンボル(複素セル)にマッピングする。但し、回転コンステレーションの良い性能を達成するために、各D次元回転コンステレーションブロックのD個の実数シンボルは、時間と周波数でできるだけ分散される必要がある。その結果、D個の実数シンボルに影響するチャネルフェージングはできるだけ無相関になる。
DVB−T2規格に基づくRC成分分離ユニット550では、まず、Q遅延挿入ユニット551は、D次元コンステレーションブロックのD個の実数シンボルをD/2個の複素セルにマッピングしていくことによって、FECブロックのNS個の実数シンボルをNC個の複素セルにマッピングする。続いて、Q遅延挿入ユニット551は、虚数(imaginary)(別の表記では、直交(quadrature))成分をD/2個の複素セル分巡回的に遅延し(Q遅延)、遅延結果をセルインターリーバ555へ出力する。
この処理内容の具体例を図20及び図21に示す。なお、図20及び図21では、FECブロックが24個の複素セルを含むものとする。
図20は、2次元回転コンステレーションブロック(2D−RC)の場合に図19のQ遅延挿入ユニット551によって行われる処理の例を示す図である。なお、図20(a)は2D−RCの実数シンボル(成分)の複素セルへのマッピング前の状態を示している。
Q遅延挿入ユニット551は、図20(b)に示すように、各2D−RCのD=2個の成分をD/2=1個の複素セルの実数成分と虚数成分とにマッピングする。そして、Q遅延挿入ユニット551は、図20(c)に示すように、複素セルの虚数成分をD/2=1複素セル分巡回的に遅延させる。
図21は、4次元回転コンステレーションブロック(4D−RC)の場合に図19のQ遅延挿入ユニット551によって行われる処理の例を示す図である。なお、図21(a)は4D−RCの成分の複素セルへのマッピング前の状態を示している。
Q遅延挿入ユニット551は、図21(b)に示すように、各4D−RCのD=4個の実数シンボル(成分)をD/2=2個の連続する複素セルの実数成分と虚数成分とにマッピングする。そして、Q遅延挿入ユニット551は、図21(c)に示すように、複素セルの虚数成分をD/2=2複素セル分巡回的に遅延させる。
RC成分分離ユニット550内のセルインターリーバ555は、Q遅延により得られたNC個の複素セルをパーミュテーション(シャッフル)する。DVB−T2規格では、セルインターリーバ555によるセルパーミュテーションは、線形フィードバックシフトレジスタ(LFSR)を使って生成された疑似ランダムパーミュテーションである。DVB−T2規格では、セルインターリーバ555によるセルパーミュテーションはFECブロック毎に異なる。
時間/周波数インターリーバ560は、システムのダイバーシティを増大するために、各FECブロックの複素セルを、時間軸と周波数軸で分散するために、時間インターリービングと周波数インターリービングする。時間インターリービングと周波数インターリービングは、DVB−T2規格では、2つの異なるブロックによって実行される。
OFDM変調器570は、直交周波数分割多重(orthogonal frequency-division multiplexing:OFDM)変調を用いる。不図示のアップコンバータはデジタルベースバンド信号をアナログRF(radio-frequency)信号に変換する。RF電力増幅器580は、アナログRF信号の電力増幅を行う。電力増幅されたアナログRF信号が送信アンテナ590から送出される。
以下、図19のビットインターリーバ520の詳細について図22及び図23を用いて説明する。
図22は図19のビットインターリーバ520の構成を示すブロック図である。
DVB−T2規格に応じたビットインターリーバ520は、パリティインターリーバ522と、カラム‐ロウインターリーバ524と、ビット‐セルデマルチプレクサ526とを備える。
パリティインターリーバ522は、FECエンコーダ510による符号化処理の結果得られた、組織的LDPC符号語のパリティビットをインターリービングする。
そして、カラム‐ロウインターリーバ524は、パリティインターリーバ522によってパリティビットが並び替えられた組織的LDPC符号語のビットをインターリービングする。
続いて、ビット‐セルデマルチプレクサ526は、カラム‐ロウインターリーバ524によってビットが並び替えられた組織的LDPC符号語のビットを、QAMコンステレーションへのマッピング前に、セル語に多重分離(demultiplexing)する。但し、多重分離は、カラム‐ロウインターリーバ524のインターリーバ行列の列のパーミュテーションと等価な処理を含む。
カラム‐ロウインターリーバ524と関連するビット‐セルデマルチプレクサ526は、16−QAMコンステレーション、64−QAMコンステレーション、256−QAMコンステレーションなどの高次のコンステレーションに対してのみ用いられる。QPSK(4−QAM)コンステレーションに対しては、パリティインターリーバ522のみが使用される。
以下、図23を用いて、図22のDVB−T2規格のカラム‐ロウインターリーバ524の動作の概要を説明する。図23では、データビットのインターリーバ行列への書き込み順序、インターリーバ行列からのデータビットの読み出し順序が点線で示されている。
カラム‐ロウインターリーバ524は、パリティインターリーバ522から受け取るデータビット(パリティビットが並び替えられたFEC符号語のビット)を、書き込み開始位置を決まったビット数分だけツイストしながら、インターリーバ行列に連続的に列方向に書き込み、インターリーバ行列に書き込まれたデータビットを連続的に行方向に読み出す。FEC符号語(FECフレーム)の第1ビット(ベースバンドヘッダのMSB(most significant bit))が、最初にインターリーバ行列に書き込まれ、最初に読み出される。なお、図中の「FECフレームのLSB」はカラム‐ロウインターリービング後のFEC符号語(FECフレーム)のLSB(least significant bit)を示している。
カラム‐ロウインターリーバの列数は1つの複素QAMシンボルに符号化されるビットの数すなわち2×Bに等しいか、或いはこの数の2倍(2×2×B)に等しい。
セル語は1つの複素QAMシンボルに符号化されるビットと同数、即ち2×B個のビットを含む。例えば、セル語のビット数は、QPSK(4−QAM)シンボルの場合2、16−QAMシンボルの場合4、64−QAMシンボルの場合6、256−QAMシンボルの場合8である。各セル語は、QAMマッパ530によってQPSK(4−QAM)、16−QAM、64−QAM、又は256−QAMなどの、特定のマッピングコンステレーションを用いて変調される。DVB−T2規格でビットに適用されるコンステレーションとグレイマッピングの詳細を、図24A、図24B、及び図24Cの夫々に、QPSK(4−QAM)、16−QAM、及び64−QAMの場合を示す。
発明者は、DVB−T2規格のセルインターリーバ555が2つの異なる機能を備えることを悟った。
1つ目の機能(以下、「第1機能」と呼ぶ。)はチャネルに発生するバーストエラーをFECブロックにできるだけ不規則に拡散することである。この機能は、DVB−T2規格において、セルインターリーバ555による疑似ランダムパーミュテーションによって非常によく達成されており、回転コンステレーションと非回転コンステレーションに適用可能である。
2つ目の機能(以下、「第2機能」と呼ぶ。)は、時間/周波数インターリーバと共同して達成されるものであり、回転コンステレーション成分を時間と周波数で広げることである。この機能は、もちろん、回転コンステレーションのみに関連する。しかしながら、DVB−T2規格で使用されるような、セルインターリーバ555による疑似ランダムパーミュテーションは、時間軸と周波数軸でのD次元回転コンステレーションブロックのD個の実数シンボルの最適な分離を達成できているとは言えない。従って、フェージングやチャネル消失において最適な性能が得られていない。
D次元回転コンステレーションブロックのD個の実数シンボルの分離は、DVB−T2規格における疑似ランダムパーミュテーションを行うセルインターリーバ555を、できるだけ時間軸と周波数軸で当該D個の実数シンボルを離す分離するために特に最適化されたインターリーバに、置き換えることによって実現される。しかしながら、このようなインターリーバは規則的な構造をとっており、第1機能にとって最適ではない。
≪実施の形態2≫
本発明の実施の形態2の送信機、送信方法、受信機及び受信方法は、上記の≪発明者による更なる検討及びそれから発明者が得た更なる知見≫に基づくものであり、以下、図面を参照しつつ説明する。
<送信機及び送信方法>
図25は、本発明の実施の形態2の送信機500Aの構成を示すブロック図である。但し、実施の形態2では、≪発明者による更なる検討及びそれから発明者が得た更なる知見≫において記載した図19の送信機500の各構成要素の説明を適用できる構成要素にはそれと同じ符号を付し、その説明を省略する。
送信機500Aは、送信機500に対して、QAMマッパ530とコンステレーション回転ユニット540との間にセルインターリーバ535Aを配置し、RC成分分離ユニット550を異なる処理内容を実行するRC成分分離ユニット550Aに置き換えた構成をしている。
セルインターリーバ535Aは、チャネルに発生するバーストエラーをFECブロックにできるだけ不規則に拡散させるための第1機能を実現するものである。セルインターリーバ535Aは、コンステレーション回転ユニット540により回転処理が施される前の、QAMマッパ530から出力される複素QAMシンボル(2つの実数値のPAMシンボルからなるグループ)をパーミュテーションする。第1機能を実現するためのセルインターリーバ535Aが行うパーミュテーションとしては、疑似ランダムパーミュテーションが適している(セルインターリーバ535AはDVB−T2規格のセルインターリーバ555のような疑似ランダムインターリーバが適している)。
セルインターリーバ535AによるパーミュテーションはQAMマッパ530によって作られたQAMシンボルに直接適用されている。このため、図26に示すように、QAMマッパ530の下流に配置したセルインターリーバ535Aの代わりにQAMマッパ530の上流にセルインターリーバ535Bを配置してもよい。図26の送信機500Bのセルインターリーバ535Bは、QAMシンボルをインターリービングする代わりに、2×B個のビットをグループとしてグループをインターリービングする。各グループは1つのQAMシンボルを変調する。なお、ビットインターリーバ520とセルインターリーバ535Bとを合わせたものは新しいビットインターリーバとしてみなしてもよい。
RC成分分離ユニット550Aは、コンステレーション回転ユニット540の下流に配置され、回転コンステレーションブロックの成分を分散させるための第2機能を実現するものである。
RC成分分離ユニット550Aは、実施の形態1の送信機100Aのセルマッパ140Aとセルインターリーバ150Aとで行われる処理を行うものであり、実施の形態1のセルマッパ140Aとセルインターリーバ150Aとの説明を適用できるため、詳細説明は省略する。
RC成分分離ユニット550Aによって並び換えられたFECブロックは、シーケンシャルな順番に、1以上のフレームにマッピングされ、及び/又は、1以上のチャネル又は周波数にマッピングされる。この処理は時間/周波数インターリーバ560によって実行される。FECブロックがNF>1個のフレームに分散される場合、まず、FECブロックはNFの連続するスライスに分割され、各スライスは正確にNF個のフレームの1つにマッピングされる。NF個のスライス間のサイズの差が最大1複素セルになるようにFECブロックはNF個のスライスに分割される。NF個のスライスは最適な時間ダイバーシティを保証するために同サイズであることが好ましい。
<受信機及び受信方法>
図27は、本発明の実施の形態2の受信機700の構成を示すブロック図である。図27の受信機700は、図25の送信機500A又は図26の送信機500Bに対応し、送信機500A又は図26の送信機500Bの機能を反映するものである。
受信機700は、受信アンテナ710と、RF(radio-rfequency)フロントエンド720と、OFDM復調器730と、時間/周波数デインターリーバ740と、RC成分結合ユニット750と、コンステレーションデマッパ760と、セルデインターリーバ770と、ビットデインターリーバ780と、FECデコーダ790とを備える。なお、セルデインターリーバ770とビットデインターリーバ780を新しいビットデインターリーバとみなすことができる。
受信アンテナ710によって受信された受信信号はRFフロントエンド720に入力される。RFフロントエンド720は、通常、所望のチャネルを選局するチューナ(不図示)、及びアナログRF信号をデジタルベースバンドへ変換するダウンコンバータ(不図示)を備える。
OFDM復調器730は、デジタルベースバンド信号を復調する。つまり、OFDM復調器730は、デジタルベースバンド信号を利用してチャネルフェージング係数を計算し、デジタルベース信号から計算したチャネルフェージング係数を利用して複素シンボル(複素セル)を求める。そして、OFDM復調器730は、複素セルのストリームを時間/周波数デインターリーバ740へ出力する。
時間/周波数デインターリーバ740は、送信機によって通知されたスケジュールを基に所望のサービスやプログラムに属する複素セルをフレーム(ストリーム)から抽出する。そして、時間/周波数デインターリーバ740は、抽出した複素セルを、送信機500A,送信機500Bの時間/周波数インターリーバ560によるインターリービング前の並びにするために、デインターリービングする(時間/周波数デインターリービング)。時間/周波数デインターリーバ740の出力では、複数のFECブロックは複数の複素セルからなる。
RC成分結合ユニット750は、NS/D個のD次元コンステレーションブロック毎に、送信機500A,送信機500BのRC成分分離ユニット550Aの処理内容に基づいてRC成分分離ユニット550Aによって分離されたD次元コンステレーションブロックのD個の実数シンボルを抽出し、抽出したD個の実数シンボルを連続するD/2個の複素セルに結合する。
コンステレーションデマッパ760は、NS/D個のD次元コンステレーションブロックを順次復調する。例えば、コンステレーションデマッパ760は、D次元コンステレーションブロックのD個の実数シンボルを結合復調し、D次元コンステレーションブロックに対してD×B個の“ソフト”ビットを作り出す。なお、コンステレーションデマッパ760は、1処理ステップで、送信機500A,送信機500Bのコンステレーション回転ユニット540によるローテーションに対応するデローテーションとQAMマッパ530によるマッピングに対応するデマッピングを実行する。
セルデインターリーバ770は、送信機500のセルインターリーバ535Aによる2個の実数値シンボルをグループとするグループの並び換え又は図26の送信機500Bのセルインターリーバ535Bによる2×B個のビットをグループとするグループの並び換えが打ち消されるように、コンステレーションデマッパ760の出力を2×B個の“ソフト”ビットをグループにしてそのグループをデインターリービングする(セルデインターリービング)。
ビットデインターリーバ780は、送信機500A,送信機500Bのビットインターリーバ520によるインターリービング前の並びに戻すために、セルデインターリーバ770の出力をデインターリービングする(ビットデインターリービング)。
FECデコーダ790は、送信機500A,送信機500BのFECエンコーダ510が用いるFEC符号に基づいて、各FECブロックのソフトビットを復号し、復号結果を下流の処理ブロックへ供給する。
≪補足(その1)≫
本発明は上記の実施の形態で説明した内容に限定されず、本発明の目的とそれに関連又は付随する目的を達成するためのいかなる形態においても実施可能であり、例えば、以下であってもよい。
(1)上記の実施の形態1,2では、誤り訂正符号としてFEC符号を例に挙げて説明したが、上記の実施の形態1,2で説明した内容はFEC符号以外の誤り訂正符号に対しても適用可能である。
(2)上記の実施の形態は、ハードウェアとソフトウェアを使った実装に関するものであってもよい。上記の実施の形態はコンピューティングデバイス(プロセッサ)を使って実装又は実行されてもよい。コンピューティングデバイスまたはプロセッサは、例えば、メインプロセッサ/汎用プロセッサ(general purpose processor)、デジタル信号プロセッサ(DSP)、ASIC(application specific integrated circuit)、FPGA(field programmable gate array)、他のプロラマブル論理デバイスなどであってよい。上記の実施の形態は、これらのデバイスの結合によって実行され、あるいは、実現されてもよい。
(3)上記の実施の形態は、プロセッサによって、または、直接ハードウェアによって実行される、ソフトウェアモジュールの仕組みによって実現されてもよい。また、ソフトウェアモジュールとハードウェア実装の組み合わせも可能である。ソフトウェアモジュールは、様々な種類のコンピュータ読み取り可能なストレージメディア、例えば、RAM、EPROM、EEPROM、フラッシュメモリ、レジスタ、ハードディスク、CD−ROM、DVDなど、に保存されてもよい。
≪補足(その2)≫
実施の形態等に係る送信処理方法、送信機、受信処理方法、および受信機とその効果についてまとめる。
第1の送信方法は、
デジタルデータの送信方法であって、
所定長のデータブロック毎に、誤り訂正符号を用いてデータブロックを符号化する符号化ステップと、
前記符号化により得られた符号化データブロックを所定数のビットずつ順次実数値シンボルにマッピングしていくことによって、NS個の実数値シンボルを含む実数値シンボル列を生成する実数値シンボル列生成ステップと、
前記実数値シンボル列に含まれるD個の前記実数値シンボルを要素とするD次元ベクトルの各々を、当該D次元ベクトルにD行D列の直交行列を乗算することによって、D個の実数シンボルを要素とするD次元回転ベクトルに変換する変換ステップと、
前記変換の結果得られたNS個の前記実数シンボルからNC=NS/2個の複素シンボルを含む複素シンボル列を生成する複素シンボル列生成ステップと、
を有し、
前記複素シンボル列生成ステップは、
前記複素シンボル列の生成を、当該複素シンボル列において、全ての前記D次元回転ベクトルのD個の前記実数シンボルの間隔がNC/D複素シンボル又はNC/D−1複素シンボルになるように、又は、一部の前記D次元回転ベクトルを除く前記D次元回転ベクトルのD個の前記実数シンボルの間隔がNC/D複素シンボル又はNC/D−1複素シンボルになるように、行う。
第2の送信方法は、
デジタルデータの送信方法であって、
所定長のデータブロック毎に、誤り訂正符号を用いてデータブロックを符号化する符号化ステップと、
前記符号化により得られた符号化データブロックを所定数のビットずつ順次実数値シンボルにマッピングしていくことによって、NS個の実数値シンボルを含む実数値シンボル列を生成する実数値シンボル列生成ステップと、
前記実数値シンボル列に含まれるD個の前記実数値シンボルを要素とするD次元ベクトルの各々を、当該D次元ベクトルにD行D列の直交行列を乗算することによって、D個の実数シンボルを要素とするD次元回転ベクトルに変換する変換ステップと、
前記変換の結果得られたNS個の前記実数シンボルからNC=NS/2個の複素シンボルを含む複素シンボル列を生成する複素シンボル列生成ステップと、
を有し、
前記複素シンボル列生成ステップは、
前記D次元回転ベクトル毎に、当該D次元回転ベクトルのD個の前記実数シンボルをD個の隣接する複素シンボルにマッピングすることによって、前記変換の結果得られたNS個の前記実数シンボルからNC個の複素シンボルを含む第1複素シンボル列を生成し、
前記第1複素シンボル列のNC個の前記複素シンボルを、D行のインターリーバ行列に列方向に書き込み、インターリーバ行列から行方向に読み出すことと等価な処理を実行することによって、前記複素シンボル列を生成する。
第3の送信方法は、
デジタルデータの送信方法であって、
所定長のデータブロック毎に、誤り訂正符号を用いてデータブロックを符号化する符号化ステップと、
前記符号化により得られた符号化データブロックを所定数のビットずつ順次実数値シンボルにマッピングしていくことによって、NS個の実数値シンボルを含む実数値シンボル列を生成する実数値シンボル列生成ステップと、
前記実数値シンボル列に含まれるD個の前記実数値シンボルを要素とするD次元ベクトルの各々を、当該D次元ベクトルにD行D列の直交行列を乗算することによって、D個の実数シンボルを要素とするD次元回転ベクトルに変換する変換ステップと、
前記変換の結果得られたNS個の前記実数シンボルからNC=NS/2個の複素シンボルを含む複素シンボル列を生成する複素シンボル列生成ステップと、
を有し、
前記複素シンボル列生成ステップは、
前記D次元回転ベクトル毎に、当該D次元回転ベクトルのD個の前記実数シンボルをD/2個の隣接する第1複素シンボルにマッピングすることによって、前記変換の結果得られたNS個の前記実数シンボルからNC個の第1複素シンボルを含む第1複素シンボル列を生成し、
前記第1複素シンボル列において、NC個の前記第1複素シンボルの実数成分と虚数成分との間に所定期間でD/2シンボル分の遅延を挿入することによって、NC個の前記複素シンボルを含む第2複素シンボル列を生成し、
前記第2複素シンボル列のNC個の前記複素シンボルを、D行のインターリーバ行列に列方向に書き込み、インターリーバ行列から行方向に読み出すことと等価な処理を実行することによって、前記複素シンボル列を生成する。
第1の送信機は、
デジタルデータの送信機であって、
所定長のデータブロック毎に、誤り訂正符号を用いてデータブロックを符号化する符号化部と、
前記符号化により得られた符号化データブロックを所定数のビットずつ順次実数値シンボルにマッピングしていくことによって、NS個の実数値シンボルを含む実数値シンボル列を生成する実数値シンボル列生成部と、
前記実数値シンボル列に含まれるD個の前記実数値シンボルを要素とするD次元ベクトルの各々を、当該D次元ベクトルにD行D列の直交行列を乗算することによって、D個の実数シンボルを要素とするD次元回転ベクトルに変換する変換部と、
前記変換の結果得られたNS個の前記実数シンボルからNC=NS/2個の複素シンボルを含む複素シンボル列を生成する複素シンボル列生成部と、
を有し、
前記複素シンボル列生成部は、
前記複素シンボル列の生成を、当該複素シンボル列において、全ての前記D次元回転ベクトルのD個の前記実数シンボルの間隔がNC/D複素シンボル又はNC/D−1複素シンボルになるように、又は、一部の前記D次元回転ベクトルを除く前記D次元回転ベクトルのD個の前記実数シンボルの間隔がNC/D複素シンボル又はNC/D−1複素シンボルになるように、行う。
第2の送信機は、
デジタルデータの送信機であって、
所定長のデータブロック毎に、誤り訂正符号を用いてデータブロックを符号化する符号化部と、
前記符号化により得られた符号化データブロックを所定数のビットずつ順次実数値シンボルにマッピングしていくことによって、NS個の実数値シンボルを含む実数値シンボル列を生成する実数値シンボル列生成部と、
前記実数値シンボル列に含まれるD個の前記実数値シンボルを要素とするD次元ベクトルの各々を、当該D次元ベクトルにD行D列の直交行列を乗算することによって、D個の実数シンボルを要素とするD次元回転ベクトルに変換する変換部と、
前記変換の結果得られたNS個の前記実数シンボルからNC=NS/2個の複素シンボルを含む複素シンボル列を生成する複素シンボル列生成部と、
を有し、
前記複素シンボル列生成部は、
前記D次元回転ベクトル毎に、当該D次元回転ベクトルのD個の前記実数シンボルをD個の隣接する複素シンボルにマッピングすることによって、前記変換の結果得られたNS個の前記実数シンボルからNC個の複素シンボルを含む第1複素シンボル列を生成し、
前記第1複素シンボル列のNC個の前記複素シンボルを、D行のインターリーバ行列に列方向に書き込み、インターリーバ行列から行方向に読み出すことと等価な処理を実行することによって、前記複素シンボル列を生成する。
第3の送信機は、
デジタルデータの送信機であって、
所定長のデータブロック毎に、誤り訂正符号を用いてデータブロックを符号化する符号化部と、
前記符号化により得られた符号化データブロックを所定数のビットずつ順次実数値シンボルにマッピングしていくことによって、NS個の実数値シンボルを含む実数値シンボル列を生成する実数値シンボル列生成部と、
前記実数値シンボル列に含まれるD個の前記実数値シンボルを要素とするD次元ベクトルの各々を、当該D次元ベクトルにD行D列の直交行列を乗算することによって、D個の実数シンボルを要素とするD次元回転ベクトルに変換する変換部と、
前記変換の結果得られたNS個の前記実数シンボルからNC=NS/2個の複素シンボルを含む複素シンボル列を生成する複素シンボル列生成部と、
を有し、
前記複素シンボル列生成部は、
前記D次元回転ベクトル毎に、当該D次元回転ベクトルのD個の前記実数シンボルをD/2個の隣接する第1複素シンボルにマッピングすることによって、前記変換の結果得られたNS個の前記実数シンボルからNC個の第1複素シンボルを含む第1複素シンボル列を生成し、
前記第1複素シンボル列において、NC個の前記第1複素シンボルの実数成分と虚数成分との間に所定期間でD/2シンボル分の遅延を挿入することによって、NC個の前記複素シンボルを含む第2複素シンボル列を生成し、
前記第2複素シンボル列のNC個の前記複素シンボルを、D行のインターリーバ行列に列方向に書き込み、インターリーバ行列から行方向に読み出すことと等価な処理を実行することによって、前記複素シンボル列を生成する。
第1、第2、第3の送信方法又は第1、第2、第3の送信機によれば、D次元回転コンステレーションブロックのD個の実数シンボルを均等かつ最小距離が大きくなるように分散することができ、これにより優れた時間ダイバーシィが得られる。
第4の送信方法は、第1、第2、第3の送信方法の何れかにおいて、
前記複素シンボル列をNF個のスライスに分割し、NF個の前記スライスの夫々において当該スライスの全ての前記複素シンボルが同じフレームにマッピングされるように、前記NS/2個の前記複素シンボルをNF個のフレームにマッピングする。
第5の送信方法は、第4の送信方法において、
前記分割を、NF個の前記スライスとの間で前記スライスに含まれる前記複素シンボルの数の差が最大1になるように、行う。
第4、第5の送信方法によれば、さらに時間ダイバーティの向上が図られる。
第6の送信方法は、第1、第2、第3の送信方法の何れかの送信方法において、
前記実数値シンボル列生成ステップと前記変換ステップとの間に、前記実数値シンボル列において2個の前記実数値シンボルをグループとしてグループの並び順を並び替えるインターリービングステップ
をさらに有する。
第4の送信機は、第1、第2、第3の送信機の何れかの送信機において、
前記実数値シンボル列生成部と前記変換部との間に、前記実数値シンボル列において2個の前記実数値シンボルをグループとしてグループの並び順を並び替えるインターリービング部
をさらに有する。
第6の送信方法又は第4の送信機によれば、チャネルに発生するバーストエラーを符号化データブロックで拡散されるため、チャネルに発生するバーストエラーに対する耐性の向上が図られる。
第7の送信方法は、第1、第2、第3の送信方法の何れかの送信方法において、
前記実数値シンボルはB個のビットを変調したものであり、
前記符号化ステップと前記実数値シンボル列生成ステップとの間に、前記符号化データブロックの複数ビットを含むビット列において、2×B個の前記ビットをグループとしてグループの並び順を並び替えるインターリービングステップ
をさらに有する。
第5の送信機は、第1、第2、第3の送信機の何れかの送信機において、
前記実数値シンボルはB個のビットを変調したものであり、
前記符号化部と前記実数値シンボル列生成部との間に、前記符号化データブロックの複数ビットを含むビット列において、2×B個の前記ビットをグループとしてグループの並び順を並び替えるインターリービング部
をさらに有する。
第7の送信方法又は第5の送信機によれば、チャネルに発生するバーストエラーを符号化データブロックで拡散されるため、チャネルに発生するバーストエラーに対する耐性の向上が図られる。
第1の受信方法は、
デジタルデータの受信方法であって、
第1、第2、第3の送信方法の何れかの送信方法によって得られたNC個の複素シンボルを含む複素シンボル列を受信する受信ステップと、
S/D個のD次元回転ベクトル毎に、前記複素シンボル列から当該D次元回転ベクトルのD個の実数シンボルを抽出する実数シンボル抽出ステップと、
S/D個の前記D次元回転ベクトルを順次デマッピングすることによって符号化データブロックを生成するデマッピングステップと、
前記符号化データブロックを誤り訂正符号を用いて復号する復号ステップと、
を有する。
第1の受信機は、
デジタルデータの受信機であって、
第1、第2、第3の送信機の何れかの送信機によって得られたNC個の複素シンボルを含む複素シンボル列を受信する受信部と、
S/D個のD次元回転ベクトル毎に、前記複素シンボル列から当該D次元回転ベクトルのD個の実数シンボルを抽出する実数シンボル抽出部と、
S/D個の前記D次元回転ベクトルを順次デマッピングすることによって符号化データブロックを生成するデマッピング部と、
前記符号化データブロックを誤り訂正符号を用いて復号する復号部と、
を有する。
第1の受信方法又は第1の受信機によれば、D次元回転コンステレーションブロックのD個の実数シンボルが均等かつ最小距離が大きくなるように分散されているので、優れた時間ダイバーシィが得られる。
第2の受信方法は、
デジタルデータの受信方法であって、
第6または第7の送信方法によって得られたNC個の複素シンボルを含む複素シンボル列を受信する受信ステップと、
S/D個のD次元回転ベクトル毎に、前記複素シンボル列から当該D次元回転ベクトルのD個の実数シンボルを抽出する実数シンボル抽出ステップと、
S/D個の前記D次元回転ベクトルを順次デマッピングすることによって符号化データブロックを生成するデマッピングステップと、
前記インターリービングステップにおける並び換えに基づいて前記符号化データブロックのビットを並び替えるデインターリービングステップと、
前記デインターリービングステップによって並び換えられた前記符号化データブロックを誤り訂正符号を用いて復号する復号ステップと、
を有する。
第2の受信機は、
デジタルデータの受信機であって、
デジタルデータの受信機であって、
第4または第5の送信機によって得られたNC個の複素シンボルを含む複素シンボル列を受信する受信部と、
S/D個のD次元回転ベクトル毎に、前記複素シンボル列から当該D次元回転ベクトルのD個の実数シンボルを抽出する実数シンボル抽出部と、
S/D個の前記D次元回転ベクトルを順次デマッピングすることによって符号化データブロックを生成するデマッピング部と、
前記インターリービング部における並び換えに基づいて前記符号化データブロックのビットを並び替えるデインターリービング部と、
前記デインターリービング部によって並び換えられた前記符号化データブロックを誤り訂正符号を用いて復号する復号部と、
を有する。
第2の受信方法又は第2の受信機によれば、D次元回転コンステレーションブロックのD個の実数シンボルが均等かつ最小距離が大きくなるように分散されているので、優れた時間ダイバーシィが得られるとともに、チャネルに発生するバーストエラーに対する耐性の向上が図られる。
本発明は、回転コンステレーションを用いる通信に利用することができる。
100A 送信機
110 FECエンコーダ
115 デマルチプレクサ
120 PAMマッパ
125 デマルチプレクサ
130 コンステレーション回転ユニット
140 セルマッパ
150A セルインターリーバ
160A フレームインターリーバ
170A フレームマッパ
180 変調器
190 送信アンテナ
300 受信機
310 受信アンテナ
320 復調器
330 フレームデマッパ
340 フレームデインターリーバ
350 セルデインターリーバ
360 セルデマッパ
370 コンステレーションデマッパ
380 FECデコーダ
500A,500B 送信機
510 FECエンコーダ
520 ビットインターリーバ
520 QAMマッパ
535A,535B セルインターリーバ
540 コンステレーション回転ユニット
550A RC成分分離ユニット
560 時間/周波数インターリーバ
570 OFDM変調器
580 RF電力増幅器
590 送信アンテナ
700 受信機
710 受信アンテナ
720 RFフロントエンド
730 OFDM復調器
740 時間/周波数デインターリーバ
750 RC成分結合ユニット
760 セルデインターリーバ
770 コンステレーションデマッパ
780 ビットデインターリーバ
790 FECデコーダ

Claims (16)

  1. デジタルデータの送信方法であって、
    所定長のデータブロック毎に、誤り訂正符号を用いてデータブロックを符号化する符号化ステップと、
    前記符号化により得られた符号化データブロックを所定数のビットずつ順次実数値シンボルにマッピングしていくことによって、NS個の実数値シンボルを含む実数値シンボル列を生成する実数値シンボル列生成ステップと、
    前記実数値シンボル列に含まれるD個の前記実数値シンボルを要素とするD次元ベクトルの各々を、当該D次元ベクトルにD行D列の直交行列を乗算することによって、D個の実数シンボルを要素とするD次元回転ベクトルに変換する変換ステップと、
    前記変換の結果得られたNS個の前記実数シンボルからNC=NS/2個の複素シンボルを含む複素シンボル列を生成する複素シンボル列生成ステップと、
    を有し、
    前記複素シンボル列生成ステップは、
    前記複素シンボル列の生成を、当該複素シンボル列において、全ての前記D次元回転ベクトルのD個の前記実数シンボルの間隔がNC/D複素シンボル又はNC/D−1複素シンボルになるように、又は、一部の前記D次元回転ベクトルを除く前記D次元回転ベクトルのD個の前記実数シンボルの間隔がNC/D複素シンボル又はNC/D−1複素シンボルになるように、行う
    送信方法。
  2. デジタルデータの送信方法であって、
    所定長のデータブロック毎に、誤り訂正符号を用いてデータブロックを符号化する符号化ステップと、
    前記符号化により得られた符号化データブロックを所定数のビットずつ順次実数値シンボルにマッピングしていくことによって、NS個の実数値シンボルを含む実数値シンボル列を生成する実数値シンボル列生成ステップと、
    前記実数値シンボル列に含まれるD個の前記実数値シンボルを要素とするD次元ベクトルの各々を、当該D次元ベクトルにD行D列の直交行列を乗算することによって、D個の実数シンボルを要素とするD次元回転ベクトルに変換する変換ステップと、
    前記変換の結果得られたNS個の前記実数シンボルからNC=NS/2個の複素シンボルを含む複素シンボル列を生成する複素シンボル列生成ステップと、
    を有し、
    前記複素シンボル列生成ステップは、
    前記D次元回転ベクトル毎に、当該D次元回転ベクトルのD個の前記実数シンボルをD個の隣接する複素シンボルにマッピングすることによって、前記変換の結果得られたNS個の前記実数シンボルからNC個の複素シンボルを含む第1複素シンボル列を生成し、
    前記第1複素シンボル列のNC個の前記複素シンボルを、D行のインターリーバ行列に列方向に書き込み、インターリーバ行列から行方向に読み出すことと等価な処理を実行することによって、前記複素シンボル列を生成する
    送信方法。
  3. デジタルデータの送信方法であって、
    所定長のデータブロック毎に、誤り訂正符号を用いてデータブロックを符号化する符号化ステップと、
    前記符号化により得られた符号化データブロックを所定数のビットずつ順次実数値シンボルにマッピングしていくことによって、NS個の実数値シンボルを含む実数値シンボル列を生成する実数値シンボル列生成ステップと、
    前記実数値シンボル列に含まれるD個の前記実数値シンボルを要素とするD次元ベクトルの各々を、当該D次元ベクトルにD行D列の直交行列を乗算することによって、D個の実数シンボルを要素とするD次元回転ベクトルに変換する変換ステップと、
    前記変換の結果得られたNS個の前記実数シンボルからNC=NS/2個の複素シンボルを含む複素シンボル列を生成する複素シンボル列生成ステップと、
    を有し、
    前記複素シンボル列生成ステップは、
    前記D次元回転ベクトル毎に、当該D次元回転ベクトルのD個の前記実数シンボルをD/2個の隣接する第1複素シンボルにマッピングすることによって、前記変換の結果得られたNS個の前記実数シンボルからNC個の第1複素シンボルを含む第1複素シンボル列を生成し、
    前記第1複素シンボル列において、NC個の前記第1複素シンボルの実数成分と虚数成分との間に所定期間でD/2シンボル分の遅延を挿入することによって、NC個の前記複素シンボルを含む第2複素シンボル列を生成し、
    前記第2複素シンボル列のNC個の前記複素シンボルを、D行のインターリーバ行列に列方向に書き込み、インターリーバ行列から行方向に読み出すことと等価な処理を実行することによって、前記複素シンボル列を生成する
    送信方法。
  4. 前記複素シンボル列をNF個のスライスに分割し、NF個の前記スライスの夫々において当該スライスの全ての前記複素シンボルが同じフレームにマッピングされるように、前記NS/2個の前記複素シンボルをNF個のフレームにマッピングする
    ことを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の送信方法。
  5. 前記分割を、NF個の前記スライスとの間で前記スライスに含まれる前記複素シンボルの数の差が最大1になるように、行う
    ことを特徴とする請求項4に記載の送信方法。
  6. 前記実数値シンボル列生成ステップと前記変換ステップとの間に、前記実数値シンボル列において2個の前記実数値シンボルをグループとしてグループの並び順を並び替えるインターリービングステップ
    をさらに有する請求項1から請求項3の何れか1項に記載の送信方法。
  7. 前記実数値シンボルはB個のビットを変調したものであり、
    前記符号化ステップと前記実数値シンボル列生成ステップとの間に、前記符号化データブロックの複数ビットを含むビット列において、2×B個の前記ビットをグループとしてグループの並び順を並び替えるインターリービングステップ
    をさらに有する請求項1から請求項3の何れか1項に記載の送信方法。
  8. デジタルデータの受信方法であって、
    請求項1から請求項3の何れか1項に記載の送信方法によって得られたNC個の複素シンボルを含む複素シンボル列を受信する受信ステップと、
    S/D個のD次元回転ベクトル毎に、前記複素シンボル列から当該D次元回転ベクトルのD個の実数シンボルを抽出する実数シンボル抽出ステップと、
    S/D個の前記D次元回転ベクトルを順次デマッピングすることによって符号化データブロックを生成するデマッピングステップと、
    前記符号化データブロックを誤り訂正符号を用いて復号する復号ステップと、
    を有する受信方法。
  9. デジタルデータの受信方法であって、
    請求項6または請求項7に記載の送信方法によって得られたNC個の複素シンボルを含む複素シンボル列を受信する受信ステップと、
    S/D個のD次元回転ベクトル毎に、前記複素シンボル列から当該D次元回転ベクトルのD個の実数シンボルを抽出する実数シンボル抽出ステップと、
    S/D個の前記D次元回転ベクトルを順次デマッピングすることによって符号化データブロックを生成するデマッピングステップと、
    前記インターリービングステップにおける並び換えに基づいて前記符号化データブロックのビットを並び替えるデインターリービングステップと、
    前記デインターリービングステップによって並び換えられた前記符号化データブロックを誤り訂正符号を用いて復号する復号ステップと、
    を有する受信方法。
  10. デジタルデータの送信機であって、
    所定長のデータブロック毎に、誤り訂正符号を用いてデータブロックを符号化する符号化部と、
    前記符号化により得られた符号化データブロックを所定数のビットずつ順次実数値シンボルにマッピングしていくことによって、NS個の実数値シンボルを含む実数値シンボル列を生成する実数値シンボル列生成部と、
    前記実数値シンボル列に含まれるD個の前記実数値シンボルを要素とするD次元ベクトルの各々を、当該D次元ベクトルにD行D列の直交行列を乗算することによって、D個の実数シンボルを要素とするD次元回転ベクトルに変換する変換部と、
    前記変換の結果得られたNS個の前記実数シンボルからNC=NS/2個の複素シンボルを含む複素シンボル列を生成する複素シンボル列生成部と、
    を有し、
    前記複素シンボル列生成部は、
    前記複素シンボル列の生成を、当該複素シンボル列において、全ての前記D次元回転ベクトルのD個の前記実数シンボルの間隔がNC/D複素シンボル又はNC/D−1複素シンボルになるように、又は、一部の前記D次元回転ベクトルを除く前記D次元回転ベクトルのD個の前記実数シンボルの間隔がNC/D複素シンボル又はNC/D−1複素シンボルになるように、行う
    送信機。
  11. デジタルデータの送信機であって、
    所定長のデータブロック毎に、誤り訂正符号を用いてデータブロックを符号化する符号化部と、
    前記符号化により得られた符号化データブロックを所定数のビットずつ順次実数値シンボルにマッピングしていくことによって、NS個の実数値シンボルを含む実数値シンボル列を生成する実数値シンボル列生成部と、
    前記実数値シンボル列に含まれるD個の前記実数値シンボルを要素とするD次元ベクトルの各々を、当該D次元ベクトルにD行D列の直交行列を乗算することによって、D個の実数シンボルを要素とするD次元回転ベクトルに変換する変換部と、
    前記変換の結果得られたNS個の前記実数シンボルからNC=NS/2個の複素シンボルを含む複素シンボル列を生成する複素シンボル列生成部と、
    を有し、
    前記複素シンボル列生成部は、
    前記D次元回転ベクトル毎に、当該D次元回転ベクトルのD個の前記実数シンボルをD個の隣接する複素シンボルにマッピングすることによって、前記変換の結果得られたNS個の前記実数シンボルからNC個の複素シンボルを含む第1複素シンボル列を生成し、
    前記第1複素シンボル列のNC個の前記複素シンボルを、D行のインターリーバ行列に列方向に書き込み、インターリーバ行列から行方向に読み出すことと等価な処理を実行することによって、前記複素シンボル列を生成する
    送信機。
  12. デジタルデータの送信機であって、
    所定長のデータブロック毎に、誤り訂正符号を用いてデータブロックを符号化する符号化部と、
    前記符号化により得られた符号化データブロックを所定数のビットずつ順次実数値シンボルにマッピングしていくことによって、NS個の実数値シンボルを含む実数値シンボル列を生成する実数値シンボル列生成部と、
    前記実数値シンボル列に含まれるD個の前記実数値シンボルを要素とするD次元ベクトルの各々を、当該D次元ベクトルにD行D列の直交行列を乗算することによって、D個の実数シンボルを要素とするD次元回転ベクトルに変換する変換部と、
    前記変換の結果得られたNS個の前記実数シンボルからNC=NS/2個の複素シンボルを含む複素シンボル列を生成する複素シンボル列生成部と、
    を有し、
    前記複素シンボル列生成部は、
    前記D次元回転ベクトル毎に、当該D次元回転ベクトルのD個の前記実数シンボルをD/2個の隣接する第1複素シンボルにマッピングすることによって、前記変換の結果得られたNS個の前記実数シンボルからNC個の第1複素シンボルを含む第1複素シンボル列を生成し、
    前記第1複素シンボル列において、NC個の前記第1複素シンボルの実数成分と虚数成分との間に所定期間でD/2シンボル分の遅延を挿入することによって、NC個の前記複素シンボルを含む第2複素シンボル列を生成し、
    前記第2複素シンボル列のNC個の前記複素シンボルを、D行のインターリーバ行列に列方向に書き込み、インターリーバ行列から行方向に読み出すことと等価な処理を実行することによって、前記複素シンボル列を生成する
    送信機。
  13. 前記実数値シンボル列生成部と前記変換部との間に、前記実数値シンボル列において2個の前記実数値シンボルをグループとしてグループの並び順を並び替えるインターリービング部
    をさらに有する請求項10から請求項12の何れか1項に記載の送信機。
  14. 前記実数値シンボルはB個のビットを変調したものであり、
    前記符号化部と前記実数値シンボル列生成部との間に、前記符号化データブロックの複数ビットを含むビット列において、2×B個の前記ビットをグループとしてグループの並び順を並び替えるインターリービング部
    をさらに有する請求項10から請求項12の何れか1項に記載の送信機。
  15. デジタルデータの受信機であって、
    請求項10から請求項12の何れか1項に記載の送信機によって得られたNC個の複素シンボルを含む複素シンボル列を受信する受信部と、
    S/D個のD次元回転ベクトル毎に、前記複素シンボル列から当該D次元回転ベクトルのD個の実数シンボルを抽出する実数シンボル抽出部と、
    S/D個の前記D次元回転ベクトルを順次デマッピングすることによって符号化データブロックを生成するデマッピング部と、
    前記符号化データブロックを誤り訂正符号を用いて復号する復号部と、
    を有する受信機。
  16. デジタルデータの受信機であって、
    請求項13または請求項14に記載の送信機によって得られたNC個の複素シンボルを含む複素シンボル列を受信する受信部と、
    S/D個のD次元回転ベクトル毎に、前記複素シンボル列から当該D次元回転ベクトルのD個の実数シンボルを抽出する実数シンボル抽出部と、
    S/D個の前記D次元回転ベクトルを順次デマッピングすることによって符号化データブロックを生成するデマッピング部と、
    前記インターリービング部における並び換えに基づいて前記符号化データブロックのビットを並び替えるデインターリービング部と、
    前記デインターリービング部によって並び換えられた前記符号化データブロックを誤り訂正符号を用いて復号する復号部と、
    を有する受信機。
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