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技術 インターリービング方法、及びデインターリービング方法

出願人 パナソニック株式会社
発明者 ペトロフミハイル
出願日 2012年7月23日 (8年5ヶ月経過) 出願番号 2013-558253
公開日 2014年7月28日 (6年5ヶ月経過) 公開番号 2014-518462
状態 特許登録済
技術分野 符号誤り検出・訂正
主要キーワード セクション数 各構成ユニット M成分 セクション毎 検査ノード 疎行列 巡回構造 巡回行列
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年7月28日)のものです。
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図面 (20)

課題・解決手段

符号語ビット並び換えを、少なくとも1つの前記空間多重ブロックがB/2個の異なる巡回ブロックのビットから作られ、前記少なくとも1つの前記空間多重ブロックの前記コンステレーション語の夫々が当該コンステレーション語のビット数Btの1/2であるBt/2個の巡回ブロックのビットから作られ、前記少なくとも1つの前記空間多重ブロックの前記コンステレーション語の夫々の各前記ビット対はBt/2個の巡回ブロックのうちの1つの共通の巡回ブロックから作られるように、行われる。

概要

背景

近年、ビットインターリーブ符号化変調(bit-interleaved coding and modulation:BICM)エンコーダを備える送信機を含む通信ステムが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。
BICMエンコーダは、例えば、次のステップを行う。
(1)データブロックを、例えば、疑似巡回低密度パリティ検査(quasi-cyclic low-density parity-check:QCDPC)符号を用いて、符号化する。

(2)符号化の結果得られた符号語ビットに対して、パリティインターリービング及びカラムロウインターリービングを含むビットインターリービングを施す。
(3)ビットインターリーブされた符号語をコンステレーション語に多重分離する。但し、多重分離には、変調方式が16QAM、64QAM、256QAMなどの場合、カラム‐ロウインターリービングにおけるインターリーバ行列の列のパーミュテーションに等価な処理が含まれる。

(4)コンステレーション語をコンステレーションにマッピングする。

概要

符号語のビットの並び換えを、少なくとも1つの前記空間多重ブロックがB/2個の異なる巡回ブロックのビットから作られ、前記少なくとも1つの前記空間多重ブロックの前記コンステレーション語の夫々が当該コンステレーション語のビット数Btの1/2であるBt/2個の巡回ブロックのビットから作られ、前記少なくとも1つの前記空間多重ブロックの前記コンステレーション語の夫々の各前記ビット対はBt/2個の巡回ブロックのうちの1つの共通の巡回ブロックから作られるように、行われる。

目的

本発明は、疑似巡回低密度パリティ検査符号に基づく符号語のビットを1以上の空間多重ブロックの複数のコンステレーション語に適切にマッピングして、通信システムの受信性能の向上を実現することを可能にする、当該符号語のビットを並び換えるインターリービング方法、インターリーバ、及びこれを備える送信機、並びにこれらに対応するデインターリービング方法、デインターリーバ、及びこれを備える受信機を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

疑似巡回低密度パリティ検査符号空間多重、及びT(Tは1より大きい整数)本の送信アンテナを用いる通信ステムにおける送信機において実行される、前記疑似巡回低密度パリティ検査符号の符号語から1以上の空間多重ブロックの複数のコンステレーション語を生成するために、当該符号語のビット並び換えインターリービング方法であって、前記符号語は、夫々がQ個のビットからなるN個の巡回ブロックで構成され、前記空間多重ブロックはB個のビットからなり、前記空間多重ブロックはT個のコンステレーション語により構成され、前記コンステレーション語の夫々は、当該コンステレーション語のコンステレーションマッピングに用いられる所定のコンステレーションの複数のコンステレーションポイントの1つを示し、各前記コンステレーション語の複数のビットは同じロバストベルビット対に分けられ、前記インターリービング方法は、前記符号語のビットの並び換えを、少なくとも1つの前記空間多重ブロックがB/2個の異なる巡回ブロックのビットから作られ、前記少なくとも1つの前記空間多重ブロックの前記コンステレーション語の夫々が当該コンステレーション語のビット数Btの1/2であるBt/2個の巡回ブロックのビットから作られ、前記少なくとも1つの前記空間多重ブロックの前記コンステレーション語の夫々の各前記ビット対はBt/2個の巡回ブロックのうちの1つの共通の巡回ブロックから作られるように、行うことを特徴とするインターリービング方法。

請求項2

前記NがB/2の倍数の場合には、前記N個の巡回ブロックはB/2個の巡回ブロックからなる複数のセクションに分けられ、前記NがB/2の倍数でない場合には、B/2で割った余りXの巡回ブロックを除いたN−X個の巡回ブロックはB/2個の巡回ブロックからなる複数のセクションに分けられ、前記インターリービング方法は、前記符号語のビットの並び換えを、さらに、前記少なくとも1つの前記空間多重ブロックについて、当該空間多重ブロックが1つの前記セクションに分けられた前記B/2個の巡回ブロックのビットからのみ作られるように、行うことを特徴とする請求項1記載のインターリービング方法。

請求項3

前記符号語のビットの並び換えを、各前記セクションを他の前記セクションと独立して行うことを特徴とする請求項2記載のインターリービング方法。

請求項4

前記符号語のビットの並び換えを、さらに、前記N個の巡回ブロックの少なくとも一部の前記巡回ブロックの夫々において、当該巡回ブロックのQ個のビットの全てが同じロバストレベルのビットにマッピングされるように、行うことを特徴とする請求項1記載のインターリービング方法。

請求項5

前記所定のコンステレーションは平方QAMコンステレーションであることを特徴とする請求項1記載のインターリービング方法。

請求項6

疑似巡回低密度パリティ検査符号、空間多重、及びT(Tは1より大きい整数)本の送信アンテナを用いる通信システムにおける受信機において実行される、デインターリービング方法であって、前記デインターリービング方法は、複数のコンステレーション語からなる1以上の空間多重ブロックに対して、請求項1記載のインターリービング方法によって行われる前記ビットの並び換えと逆の処理を行うことを特徴とするデインターリービング方法。

請求項7

疑似巡回低密度パリティ検査符号、空間多重、及びT(Tは1より大きい整数)本の送信アンテナを用いる通信システムにおける送信機が備える、前記疑似巡回低密度パリティ検査符号の符号語から1以上の空間多重ブロックの複数のコンステレーション語を生成するために、当該符号語のビットを並び換えるインターリーバであって、前記符号語は、夫々がQ個のビットからなるN個の巡回ブロックで構成され、前記空間多重ブロックはB個のビットからなり、前記空間多重ブロックはT個のコンステレーション語により構成され、前記コンステレーション語の夫々は、当該コンステレーション語のコンステレーションマッピングに用いられる所定のコンステレーションの複数のコンステレーションポイントの1つを示し、各前記コンステレーション語の複数のビットは同じロバストレベルのビット対に分けられ、前記インターリーバは、前記符号語のビットの並び換えを、少なくとも1つの前記空間多重ブロックがB/2個の異なる巡回ブロックのビットから作られ、前記少なくとも1つの前記空間多重ブロックの前記コンステレーション語の夫々が当該コンステレーション語のビット数Btの1/2であるBt/2個の巡回ブロックのビットから作られ、前記少なくとも1つの前記空間多重ブロックの前記コンステレーション語の夫々の各前記ビット対はBt/2個の巡回ブロックのうちの1つの共通の巡回ブロックから作られるように、行うことを特徴とするインターリーバ。

請求項8

前記NがB/2の倍数の場合には、前記N個の巡回ブロックはB/2個の巡回ブロックからなる複数のセクションに分けられ、前記NがB/2の倍数でない場合には、B/2で割った余りXの巡回ブロックを除いたN−X個の巡回ブロックはB/2個の巡回ブロックからなる複数のセクションに分けられ、前記インターリーバは、前記符号語のビットの並び換えを、さらに、前記少なくとも1つの前記空間多重ブロックについて、当該空間多重ブロックが1つの前記セクションに分けられた前記B/2個の巡回ブロックのビットからのみ作られるように、行うことを特徴とする請求項7記載のインターリーバ。

請求項9

前記符号語のビットの並び換えを、各前記セクションを他の前記セクションと独立して行うことを特徴とする請求項8記載のインターリーバ。

請求項10

前記符号語のビットの並び換えを、さらに、前記N個の巡回ブロックの少なくとも一部の前記巡回ブロックの夫々において、当該巡回ブロックのQ個のビットの全てが同じロバストレベルのビットにマッピングされるように、行うことを特徴とする請求項7記載のインターリーバ。

請求項11

前記所定のコンステレーションは平方QAMコンステレーションであることを特徴とする請求項7記載のインターリーバ。

請求項12

疑似巡回低密度パリティ検査符号、空間多重、及びT(Tは1より大きい整数)本の送信アンテナを用いる通信システムにおける受信機が備える、デインターリーバであって、前記デインターリーバは、T個の複数のコンステレーション語からなる1以上の空間多重ブロックの夫々に対応するT個の複素シンボルに対して、請求項7記載のインターリーバによって行われる前記ビットの並び換えと逆の処理を行うことを特徴とするデインターリーバ。

請求項13

疑似巡回低密度パリティ検査符号、空間多重、及びT(Tは1より大きい整数)本の送信アンテナを用いる通信システムにおける送信機であって、疑似巡回低密度パリティ検査符号を用いて符号語を生成する疑似巡回低密度パリティ検査エンコーダと、前記符号語のビットを並び換えて1以上の空間多重ブロックを出力する請求項7記載のインターリーバと、各前記空間多重ブロックを構成する複数のコンステレーション語の夫々を複素シンボルにマッピングするコンステレーションマッパと、を備えることを特徴とする送信機。

請求項14

疑似巡回低密度パリティ検査符号、空間多重、及びT(Tは1より大きい整数)本の送信アンテナを用いる通信システムにおける受信機であって、複数の受信アンテナによって受信された信号を、T個のコンステレーション語を含む1以上の空間多重ブロックの夫々に対応するT個の複素シンボルに変換するMIMOデコーダと、前記T個の複素シンボルに対してデインターリービング処理を行う請求項12記載のデインターリーバと、前記デインターリーバによるデインターリービング処理結果を前記疑似巡回低密度パリティ検査符号を用いて復号する疑似巡回低密度パリティ検査デコーダと、を備えることを特徴とする受信機。

技術分野

0001

本発明は、デジタル通信分野に関し、さらに詳細には、複数の送信アンテナ用の、疑似巡回低密度パリティ検査(quasi-cyclic low-density parity-check:QC−LDPC)符号、QAM(quadrature amplitude modulation)、及び空間多重を用いるビットインターリーブ符号化変調(bit-interleaved coding and modulation:BICM)システムに用いられるインターリービング方法インターリーバ、及びこれを備える送信機、並びにこれらに対応するデインターリービング方法、デインターリーバ、及びこれを備える受信機に関する。

背景技術

0002

近年、ビットインターリーブ符号化変調(bit-interleaved coding and modulation:BICM)エンコーダを備える送信機を含む通信システムが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。
BICMエンコーダは、例えば、次のステップを行う。
(1)データブロックを、例えば、疑似巡回低密度パリティ検査(quasi-cyclic low-density parity-check:QCLDPC)符号を用いて、符号化する。

0003

(2)符号化の結果得られた符号語ビットに対して、パリティインターリービング及びカラムロウインターリービングを含むビットインターリービングを施す。
(3)ビットインターリーブされた符号語をコンステレーション語に多重分離する。但し、多重分離には、変調方式が16QAM、64QAM、256QAMなどの場合、カラム‐ロウインターリービングにおけるインターリーバ行列の列のパーミュテーションに等価な処理が含まれる。

0004

(4)コンステレーション語をコンステレーションにマッピングする。

先行技術

0005

ETSI EN 302 755 V1.2.1(DVB−T2規格

発明が解決しようとする課題

0006

ところで、QCLDPC符号に基づく符号語のビットをコンステレーション語に適切にマッピングすることができれば、通信システムの受信性能の向上につながる。
同様に、空間多重を伴うBICMエンコーダを備える送信機を含む通信システムにおいても、QC LDPC符号に基づく符号語のビットを空間多重ブロックの複数のコンステレーション語に適切にマッピングすることができれば、通信システムの受信性能の向上につながる。

0007

本発明は、疑似巡回低密度パリティ検査符号に基づく符号語のビットを1以上の空間多重ブロックの複数のコンステレーション語に適切にマッピングして、通信システムの受信性能の向上を実現することを可能にする、当該符号語のビットを並び換えるインターリービング方法、インターリーバ、及びこれを備える送信機、並びにこれらに対応するデインターリービング方法、デインターリーバ、及びこれを備える受信機を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

上記目的を達成するために本発明のインターリービング方法は、
疑似巡回低密度パリティ検査符号、空間多重、及びT(Tは1より大きい整数)本の送信アンテナを用いる通信システムにおける送信機において実行される、前記疑似巡回低密度パリティ検査符号の符号語から1以上の空間多重ブロックの複数のコンステレーション語を生成するために、当該符号語のビットを並び換えるインターリービング方法であって、
前記符号語は、夫々がQ個のビットからなるN個の巡回ブロックで構成され、
前記空間多重ブロックはB個のビットからなり、前記空間多重ブロックはT個のコンステレーション語により構成され、
前記コンステレーション語の夫々は、当該コンステレーション語のコンステレーションマッピングに用いられる所定のコンステレーションの複数のコンステレーションポイントの1つを示し、
各前記コンステレーション語の複数のビットは同じロバストベルビット対に分けられ、
前記インターリービング方法は、
前記符号語のビットの並び換えを、
少なくとも1つの前記空間多重ブロックがB/2個の異なる巡回ブロックのビットから作られ、
前記少なくとも1つの前記空間多重ブロックの前記コンステレーション語の夫々が当該コンステレーション語のビット数Btの1/2であるBt/2個の巡回ブロックのビットから作られ、
前記少なくとも1つの前記空間多重ブロックの前記コンステレーション語の夫々の各前記ビット対はBt/2個の巡回ブロックのうちの1つの共通の巡回ブロックから作られるように、
行う
ことを特徴とする。

発明の効果

0009

上記インターリービング方法によれば、疑似巡回低密度パリティ検査符号に基づく符号語のビットをコンステレーション語に適切にマッピングして、通信システムの受信性能の向上が図られる。

図面の簡単な説明

0010

複数アンテナを有し、空間多重を用いるビットインターリーブ符号化変調を行う送信機のブロック図。
図1の空間多重用のビットインターリーブ符号化変調エンコーダのブロック図。
巡回係数Q=8である疑似巡回低密度パリティ検査符号のパリティ検査行列の一例を示す図。
グレイ符号化を用いた8−PAMシンボルでの異なるロバストレベルを示す略図。
4−QAM(QPSK)用のQAMマッパのブロック図。
16−QAM用のQAMマッパのブロック図。
64−QAM用のQAMマッパのブロック図。
本発明の実施の形態に係る2アンテナSMブロックごとのビット数が4に等しい空間多重システムの略図。
本発明の実施の形態に係る2アンテナでSMブロックごとのビット数が6に等しい空間多重システムの略図。
本発明の実施の形態に係る2アンテナでSMブロックごとのビット数が8に等しい空間多重システムの略図。
本発明の実施の形態に係る2アンテナでSMブロックごとのビット数が10に等しい空間多重システムの略図。
本発明の実施の形態に係る通信システムにおける送信機のブロック図。
図7のBICMエンコーダのブロック図。
図8ビットインターリーバの一構成例を示すブロック図。
図8のビットインターリーバの他の構成例を示すブロック図。
本発明の実施の形態に係るB=4の場合における図9セクションパーミュテーションユニットのビットの並び換えの機能の一例を示す図。
本発明の実施の形態に係るB=6の場合における図9のセクションパーミュテーションユニットのビットの並び換えの機能の一例を示す図。
本発明の実施の形態に係るB=8の場合における図9のセクションパーミュテーションユニットのビットの並び換えの機能の一例を示す図。
本発明の実施の形態に係るB=10の場合における図9のセクションパーミュテーションユニットのビットの並び換えの機能の一例を示す図。
図11Aに示すビットの並び換えを行うセクションパーミュテーションユニットの一動作例を説明するための図。
図11Bに示すビットの並び換えを行うセクションパーミュテーションユニットの一動作例を説明するための図。
図11Cに示すビットの並び換えを行うセクションパーミュテーションユニットの一動作例を説明するための図。
図11Dに示すビットの並び換えを行うセクションパーミュテーションユニットの一動作例を説明するための図。
B=4の場合における図8のビットインターリーブ符号化変調エンコーダの一構成例を示す図。
B=6の場合における図8のビットインターリーブ符号化変調エンコーダの一構成例を示す図。
B=8の場合における図8のビットインターリーブ符号化変調エンコーダの一構成例を示す図。
B=10の場合における図8のビットインターリーブ符号化変調エンコーダの一構成例を示す図。
本発明の実施の形態に係る通信システムにおける受信機のブロック図。

実施例

0011

≪発明をするに至った背景
図1は、送信機1000の構成を示すブロック図である。送信機1000は、入力処理部1100と、ビットインターリーブ符号化変調(bit-interleaved coding and modulation:BICM)エンコーダ1200と、変調器1300−1〜1300−4と、電力増幅器1400−1〜1400−4と、送信アンテナ1500−1〜1500−4を備える。

0012

入力処理部1100は、放送サービスに関する入力ビットストリーム所定長のブロックに変換する。当該ブロックはベースバンドフレームと呼ばれる。
BICMエンコーダ1200は、ベースバンドフレームを複数の複素シンボルから構成される複数のデータストリームに変換する。データストリームの数は送信アンテナの数に等しい。

0013

各データストリームは、少なくとも変調器1300−1〜1300−4と電力増幅器1400−1〜1400−4を含む変調チェーンによってさらに処理され、送信アンテナ1500−1〜1500−4から出力される。各変調器1300−1〜1300−4はBICMエンコーダ1200からの入力に対して直交周波数分割多重などの処理を行う。各電力増幅器1400−1〜1400−4は各変調器1300−1〜1300−4からの入力に対して電力増幅を行う。

0014

以下、図1のBICMエンコーダ1200の詳細について図2を参照しつつ説明する。
図2は、図1の空間多重用のBICMエンコーダ1200のブロック図である。
BICMエンコーダ1200は、LDPCエンコーダ1210と、ビットインターリーバ1220と、デマルチプレクサ1230と、QAMマッパ1240−1〜1240−4と、空間多重(spatial-multiplexing:SM)エンコーダ1250と、を備える。

0015

LDPCエンコーダ1210は、入力ブロック、すなわち、ベースバンドフレームをLDPC符号を用いて符号語に符号化してビットインターリーバ1220へ出力する。
ビットインターリーバ1220は、LDPC符号語のビットを並び換えるビットインターリービングを行ってデマルチプレクサ1230へ出力する。
デマルチプレクサ1230は、ビットインターリーブされた符号語を複数のビットストリームに多重分離してQAMマッパ1240−1〜1240−4へ出力する。

0016

各QAMマッパ1240−1〜1240−4は、各ビットストリームを構成する複数のコンステレーション語の夫々を複素シンボルにマッピングして選択自由なSMエンコーダ1250へ出力する。コンステレーション語の夫々は、当該コンステレーション語のコンステレーションマッピングに用いられる所定のコンステレーションの複数のコンステレーションポイントの1つを示す。

0017

SMエンコーダ1250は、通常、入力信号ベクトルに直交平方行列を乗算する。
LDPC符号は、パリティ検査行列(parity check matrix:PCM)によって完全に定義される線形誤り訂正符号であり、PCMは、符号語ビット(変数ノードとも称される。)とパリティ検査(検査ノードとも称される。)との連結(connection)を表す2値疎行列である。PCMの列と行は、夫々、変数ノードと検査ノードに対応する。変数ノードと検査ノードとの連結は、PCMにおいて、「1」という要素で示されている。

0018

LDPC符号には、疑似巡回低密度パリティ検査(quasi-cyclic low-density parity check:QCLDPC)符号と呼ばれる種類が存在する。QC LDPC符号は、特にハードウェア実装に適した構造を有する。事実、今日の規格のほとんどにおいてQC LDPC符号が用いられている。QC LDPC符号のPCMは、複数の巡回行列を有する特別な構造となっている。巡回行列とは、各行がその直前の行の要素を1つ巡回シフトした形になっている正方行列であり、重ね合わされた斜めの列(folded diagonal)が1つ、2つ、または、それ以上存在し得る。各巡回行列のサイズはQ×Qである。ここでQはQC LDPC符号の巡回係数(cyclic factor)と称される。このような疑似巡回構造により、Q個の検査ノードを並列処理することができ、QC LDPC符号は効率的なハードウェア実装を行うために明らかに有利な符号である。

0019

図3は、一例として、巡回係数Q=8であるQCLDPC符号のPCMを示す図である。なお、図3において、最も小さな四角の1つがPCMの1つの要素を表しており、そのうち黒塗りの四角の要素は「1」、それ以外の要素は「0」である。
図3のPCMは、重ね合わされた斜めの列が1つまたは2つある巡回行列を有し、図3のPCMに対応するQC LDPC符号は8×12=96ビットのブロックを8×18=144ビットの符号語に符号化する。従って、このQC LDPC符号の符号化率は96/144=2/3である。符号語ビットはQビットを有する複数のブロックに分割される。Qビットのブロックを本明細書では巡回ブロックと称し、QBと表記する。

0020

図3のPCMに対応するQCLDPC符号は、リピートアキュミュレート疑似巡回低密度パリティチェック(repeat-accumulate quasi-cyclic low-density parity check:RA QC LDPC)符号という特別な種類のQC LDPC符号に属する。RA QC LDPC符号は、符号化が容易であることで知られており、数多くの規格(例えば、DVB−S2規格、DVB−T2規格、DVB−C2規格といった第二世代DVB規格)において採用されている。PCMの右側はパリティビットに対応し、その部分における「1」の要素の配置は階段構造となっている。

0021

なお、DVBはDigital Video Broadcastingの略であり、DVB−S2はDigital Video Broadcasting - Second Generation Satelliteの略であり、DVB−T2はDigital Video Broadcasting - Second Generation Terrestrialの略であり、DVB−C2はDigital Video Broadcasting - Second Generation Cableの略語である。
通常、LDPC符号語のビットには異なる重要度のものがあり、また、コンステレーションのビットには異なるロバストレベルのものがある。LDPC符号語のビットを直接、即ちインターリービングせずにコンステレーションのビットにマッピングすると、最適な性能には至らない。このため、符号語のビットがコンステレーションにマッピングされる前にインターリーブされる必要がある。

0022

符号語のビットをインターリーブするために、図2に示すように、ビットインターリーバ1220及びデマルチプレクサ1230がLDPCエンコーダ1210とQAMマッパ1240−1〜1240−4との間に設けられる。ビットインターリーバ1220及びデマルチプレクサ1230を入念に設計することによって、LDPC符号語のビットとコンステレーションにより符号化されるビットとの関連性が最適なものとなり、受信性能の改善に繋がる。その性能は、通常、SN比(Signal to Noise Ratio:SNR)の関数としての符号誤り率(Bit Error Rate:BER)を用いて測定される。

0023

LDPC符号語のビットに異なる重要度が生じる主な理由は、全てのビットに関係するパリティ検査の数が同数であるとは限らないことである。符号語ビット(変数ノード)に関係しているパリティ検査(検査ノード)の数が多いほど、反復LDPC復号処理において符号語ビットの重要度は高くなる。さらなる理由は、LDPC符号のタナーグラフ表現における巡回に対する連結性(connectivity)が変数ノードによって異なることである。このために、符号語ビットが関係しているパリティ検査の数が同数であるとしても、符号語ビットの重要度が異なる可能性がある。これらの見解当技術分野で周知である。原則として、変数ノードと連結する検査ノードの数が大きくなると、その変数ノードの重要度は増す。

0024

特にQCLDPC符号の場合、Qビットの巡回ブロックに含まれる全てのビットにおいて、関係するパリティ検査の数が同数であり、タナーグラフにおける巡回に対する連結性が同じであるため、当該全てのビットの重要度は同じになる。
同様に、コンステレーションにおいて符号化されたビットには異なるロバストレベルのものがあることも周知の事実である。例えば、複素直交振幅変調(quadrature amplitude modulation:QAM)コンステレーションは2つの互いに独立したパルス振幅変調(pulse amplitude modulation:PAM)シンボルから成り、そのうち1つが実数部に対応し、もう1つが虚数部に対応する。正方形コンステレーションでは、2つのPAMシンボルは互いに同数のビットを符号化する。PAMシンボルにおいて符号化された複数のビットのロバストレベルは互いに異なる。その一例として、グレイ符号化を用いた8−PAMシンボルの場合を図4に図示する。このようにPAMシンボルにおいて符号化された複数のビットのロバストレベルが互いに異なるのは、ビット(0または1)によって定義される2つのサブセット間の距離が各ビットに対して異なるためである。この距離が大きいほど、そのビットのロバストレベルまたは信頼度は高い。図4では、ビットb3のロバストレベルが最も高く、ビットb1のロバストレベルが最も低い。

0025

最も一般的に用いられているQAMコンステレーション用のQAMマッパのブロック図を図5Aから図5Cに示す。
図5Aは、4−QAMコンステレーション用のQAMマッパのブロック図である。QAMマッパ1240Aは、実数部用と虚数部用に、2−PAMコンステレーション用のPAMマッパ1241A,1245Aを備える。QAMマッパ1240Aは、PAMマッパ1241A,1245Aで1ビットずつ合計2ビットを符号化する。4−QAMコンステレーションには1つのロバストレベルがある。

0026

図5Bは、16−QAMコンステレーション用のQAMマッパのブロック図である。QAMマッパ1240Bは、実数部用と虚数部用に、4−PAMコンステレーション用のPAMマッパ1241B,1245Bを備える。QAMマッパ1240Bは、PAMマッパ1241B,1245Bで2ビットずつ合計4ビットを符号化する。16−QAMコンステレーションには2つのロバストレベルがある。

0027

図5Cは、64−QAMコンステレーション用のQAMマッパのブロック図である。QAMマッパ1240Cは、実数部用と虚数部用に、8−PAMコンステレーション用のPAMマッパ1241C,1245Cを備える。QAMマッパ1240Cは、PAMマッパ1241C,1245Cで3ビットずつ合計6ビットを符号化する。64−QAMコンステレーションには3つのロバストレベルがある。

0028

但し、各平方QAMコンステレーションにおいて、bi,Reとbi,Imのロバストレベルは互いに等しい(i=1,・・・)。
T本の伝送アンテナを用いる空間多重システムでは、T個の複素QAMシンボルが同じチャネルスロット伝送される。OFDM変調では、チャネルスロットはOFDMセル記述され、OFDMセルはOFDMシンボルにおけるサブキャリアである。T個の複素QAMシンボルは、必ずしも同サイズである必要はなく、空間多重(SM)ブロックを形成する。

0029

1つのSMブロックにおけるT個の複素QAMシンボルは、符号化されずに、あるいは、図2に示されるSMエンコーダ1250によって追加的な符号化ステップが適用されることによって結合符号化されて(jointly encoded)、アンテナから送信される。
結合符号化は、通常、2T個の実数成分からなるベクトルに直交平方行列を乗算することによって行われる。最も一般的な場合、結合符号化は、複数のK個のチャネルスロット、すなわち、K×T個の複素QAMシンボルに対して適用される。結合符号化は、K個のチャネルスロットで有効な追加的な時間ダイバーシティ及び/又は周波数ダイバーシティを有効に使用する。

0030

本明細書を通して、1つのチャネルスロットにおいて伝送されるビット数をBで表記し、各複素QAMシンボルにおけるビット数をBtと表記する。但し、tは、1からTまでのアンテナインデックスである。
≪実施の形態≫
本発明の特別な手法は、次の内容を保証するQCLDPC符号に基づく符号語(QCLDPC符号語)のビットを並び換えるインターリービング方法を提供するものである。

0031

(i)各QAMシンボルのBt個のビットは、Bt/2個の巡回ブロックのそれぞれが同じロバストレベルのビットに関連付けられるように、正確にQCLDPC符号語のBt/2の巡回ブロックにマッピングされる。
(ii)空間多重ブロック(SMブロック)のT個のQAMシンボルは、互いに、QC LDPC符号語の異なる巡回ブロックにマッピングされる。

0032

言い換えると、
(I)各コンステレーション語(ビット数Bt)は、QCLDPC符号語の異なるBt/2個の巡回ブロックのビットから作られ、
(II)コンステレーション語の同じロバストレスレベルのビット対は同じ巡回ブロックから作られ、
(III)異なるアンテナに関するコンステレーション語は、異なる巡回ブロックのビットから作られる。

0033

但し、SMブロックは、B/2個の巡回ブロックのビットから作られる。
SMブロックはBビットからなり、SMブロックはT個のコンステレーション語からなる。
本発明の好ましい実施の形態では、通信システムは、平方QAMコンステレーションを用いる。従って、アンテナtに対するコンステレーション語毎のビット数Btは必ず偶数であり、2つのQAM成分(実数部と虚数部)は夫々同数Bt/2のビットによって変調される。

0034

好ましくは、B/2個の巡回ブロックのQ×B/2個のビットは、Q/2個の空間多重ブロックにマッピングされることが好ましい。この場合、B/2個の巡回ブロックをセクションとして記載する。
2送信アンテナで空間多重ブロック毎のビット数が4、6、8、10に等しい場合における空間多重システムに対する構造が図6Aから図6Dに示される。同じSMブロックに属するグループのビットが太線で囲まれている。この例では、LDPCパラメータの、巡回係数Q=8及び符号語毎の巡回ブロック数N=15である。

0035

あるセクションにおけるコンステレーション語へのビットのマッピングは、他のセクションと独立して実行される。これにより、特に効率的な実装が可能となる。複数のセクションパーミュテーションユニットはセクション毎に1個設けられ、並列動作が採用される。この実装はパラレルインターリーバとして記述され得る。なお、セクション毎に1つのセクションパーミュテーションユニットを設ける代わりに、セクション数より少ないセクションパーミュテーションユニットを時分割で使用するようにしてもよい。

0036

NがB/2の倍数でない場合、上記の例のB=4、8の場合、符号語をそれぞれがB/2個の巡回ブロックからなるセクションに分割することができない。そこで、符号語を、NをB/2で除算した余りの値である個数Xの巡回ブロックのグループ(以下、「余りのグループ」と称する。)と、B/2個の巡回ブロックからなる1つ以上のセクションに分割する。但し、余りのグループでのマッピングは本発明の主題ではなく、一つのオプションは連続的にマッピングを行うことである。

0037

NがB/2の倍数である場合、上記の例のB=6、10の場合、符号語をそれぞれがB/2個の巡回ブロックからなる1以上のセクションに分割することができる。
さらに、N個の巡回ブロックの順番は、通常、LDPC符号の定義における順番と異なっており、N個の要素のパーミュテーションによって定義される。
<送信機>
以下、本発明の実施の形態に係る通信システムにおける送信機について図面を参照しつつ説明する。

0038

図7は本発明の実施の形態に係る送信機100の構成を示すブロック図である。送信機100は、入力処理部110と、ビットインターリーブ符号化変調(bit-interleaved coding and modulation:BICM)エンコーダ120と、変調器130−1〜130−4と、電力増幅器140−1〜140−4と、送信アンテナ150−1〜150−4を備える。但し、BICMエンコーダ120を除く各構成ユニット図1の送信機1000の対応する各構成ユニットと実質的に同じ処理を行い、詳細な説明を省略する。

0039

以下、図7のBICMエンコーダ120の詳細について図8を参照しつつ説明する。
図8は、図7の空間多重用のBICMエンコーダ120のブロック図である。
BICMエンコーダ120は、LDPCエンコーダ121と、ビットインターリーバ122と、デマルチプレクサ123と、QAMマッパ124−1〜124−4と、空間多重(spatial-multiplexing:SM)エンコーダ125と、を備える。但し、ビットインターリーバ122及びデマルチプレクサ123を除く各構成ユニットは図2のBICMエンコーダ1200の対応する各構成ユニットと実質的に同じ処理を行う。

0040

LDPCエンコーダ121はQCLDPC符号を用いた符号化によって符号語を生成して、ビットインターリーバ122へ出力する。但し、LDPCエンコーダ121によって生成される符号語は、N個の巡回ブロックからなり、各巡回ブロックはQ個のビットからなる。
ビットインターリーバ122は、LDPCエンコーダ121から符号語を受け取り、受け取った符号語のビットを並び換える。デマルチプレクサ123は並び換えが行われた符号語のビットを多重分離し(複数のビット列に分離し、複数のビット列を並び換えて)、コンステレーション語にマッピングする。なお、ビットインターリーバ122とデマルチプレクサ123は、上記の(i)〜(ii)、言い換えると(I)〜(III)を満たすように、処理を行う。

0041

QAMマッパ124−1〜124−4は、デマルチプレクサ123から供給されるコンステレーション語を複素QAMシンボルにマッピングし、SMエンコーダ125はQAMマッパ124−1〜124−4から供給される複素QAMシンボルを空間多重するための符号化を行う。
以下、図8のビットインターリーバ122の一例について図9を参照しつつ説明する。

0042

図9図8のビットインターリーバ122の一構成例を示すブロック図である。
図9に一構成例を示すビットインターリーバ122では、N個の巡回ブロックは、B/2個の巡回ブロックからなる1又は複数のセクションと、NをB/2で除算した余り値である個数Xの巡回ブロックからなるグループ(残りのグループ)に分けられる。NがB/2の倍数の場合には、残りのグループは存在しない。

0043

例えば、図6Aに対応するN=15、Q=8、B=4の場合、1セクションに関連付けられる巡回ブロックの数はB/2=2、空間多重ブロック(SMブロック)の数はQ/2=4、セクションの数は7、残りの巡回ブロックの数は1である。
図6Bに対応するN=15、Q=8、B=6の場合、1セクションに関連付けられる巡回ブロックの数はB/2=3、SMブロックの数はQ/2=4、セクションの数は5である。

0044

図6Cに対応するN=15、Q=8、B=8の場合、1セクションに関連付けられる巡回ブロックの数はB/2=4、SMブロックの数はQ/2=4、セクションの数は3、残りの巡回ブロックの数は3である。
図6Dに対応するN=15、Q=8、B=10の場合、1セクションに関連付けられる巡回ブロックの数はB/2=5、SMブロックの数はQ/2=4、セクションの数は3である。

0045

図9に一構成例を示すビットインターリーバ122は、セクション毎にセクションパーミュテーションユニット122−1、122−2、122−3、・・・を備える。なお、NがB/2の倍数でない場合、いずれのセクションにも属さない巡回ブロックが存在することになるが、いずれのセクションにも属さない巡回ブロックに対してはビットの並び換えを行わなくてもよいし、任意のパーミュテーション規則に従ってビットの並び換えを行ってもよい。

0046

セクションパーミュテーションユニット122−1、122−2、122−3、・・・は、B/2個の巡回ブロックのQ×(B/2)個のビットを、巡回ブロックQBのQ個のビットがQ/2個の各SMブロックにおける2個のビットにマッピングされるように、並び換えて出力する。そして、デマプレクサ123は、各SMブロックについて、SMブロックにおける同じ巡回ブロックの2個のビットが同じコンステレーションの同じロバストレベルの2つのビットにマッピングされるように、並び換えて出力する。各セクションパーミュテーションユニット122−1、122−2、122−3、・・・は、他のセクションパーミュテーションユニットと独立して動作するようにしてもよい。なお、セクション毎に1つのセクションパーミュテーションユニットを備える必要はなく、セクション数より少ない数のセクションパーミュテーションユニットを時分割で使用してもよい。

0047

但し、図8のビットインターリーバ122は、図10に示すように、図9の構成に、巡回ブロック間パーミュテーションユニット310と巡回ブロック内パーミュテーションユニット3201、・・・を追加した構成としてもよい。
巡回ブロック間パーミュテーションユニット310は巡回ブロックを並び換え、巡回ブロック内パーミュテーションユニット3201、・・・は巡回ブロックのビットを並び換える。

0048

なお、巡回ブロック間パーミュテーションユニット310による巡回ブロックの並び換えは特に限定されるものではないが、例えば、巡回ブロック間パーミュテーションユニット310は、セクションパーミュテーションユニットによるビットの並び換え及びデマルチプレクサによるビットの並び換えを考慮して、重要度の高いビットからなる巡回ブロックのビットほど、コンステレーション語のロバストレベルの高いビットにマッピングされるように、巡回ブロックを並び換えるようにしてもよい。

0049

なお、ビットインターリーバの構成として、図10の構成から巡回ブロック間パーミュテーションユニット310と巡回ブロック内パーミュテーションユニット3201、・・・の一方を取り除いた構成であってもよく、図10の構成において巡回ブロック間パーミュテーションユニット310と巡回ブロック内パーミュテーションユニット3201、・・・の並びを入れ換えた構成であってもよい。各巡回ブロック内パーミュテーションユニット3201、・・・は、他の巡回ブロック内パーミュテーションユニットと独立して動作するようにしてもよい。なお、巡回ブロック毎に1つの巡回ブロック内パーミュテーションユニットを備える必要はなく、巡回ブロック数より少ない数の巡回ブロック内パーミュテーションユニットを時分割で使用してもよい。

0050

以下、図9のセクションパーミュテーションユニットの動作例について、Q=8であって、B=4、6、8、10の夫々の場合について、図11Aから図11D及び図12Aから図12Dを用いて説明する。
図11Aは、Q=8、B=4の場合におけるセクションパーミュテーションユニットの並び換えの機能の一例を示す図であり、図12A図11Aに示すビットの並び換えを行うセクションパーミュテーションユニットの一動作例を説明するための図である。

0051

セクションパーミュテーションユニット122−1Aは、図11Aに示すように、B/2=2個の巡回ブロックQB1,QB2のビットを、Q/2=4個のSMブロックSMB1〜SMB4のビットにマッピングされるように、入力ビットの並び換えを行う。
図11Aの入力ビットの並び換えのために、セクションパーミュテーションユニット122−1Aは、例えば、図12Aに示すように、Q列B/2行=8列2行のインターリーバ行列の行方向にビットを書き込み、列方向にビットを読み出すカラム‐ロウインターリービングと等価な処理を行う。なお、図12A及び後述する図12Bから図12Dでは、ビットの書き込み順序点線矢印で示し、ビットの読み出し順序実線矢印で示している。

0052

図11Bは、Q=8、B=6の場合におけるセクションパーミュテーションユニットの並び換えの機能の一例を示す図であり、図12B図11Bに示すビットの並び換えを行うセクションパーミュテーションユニットの一動作例を説明するための図である。
セクションパーミュテーションユニット122−1Bは、図11Bに示すように、B/2=3個の巡回ブロックQB1〜QB3のビットを、Q/2=4個のSMブロックSMB1〜SMB4のビットにマッピングされるように、入力ビットの並び換えを行う。

0053

図11Bの入力ビットの並び換えのために、セクションパーミュテーションユニット122−1Bは、例えば、図12Bに示すように、Q列B/2行=8列3行のインターリーバ行列の行方向にビットを書き込み、列方向にビットを読み出すカラム‐ロウインターリービングと等価な処理を行う。
図11Cは、Q=8、B=8の場合におけるセクションパーミュテーションユニットの並び換えの機能の一例を示す図であり、図12C図11Cに示すビットの並び換えを行うセクションパーミュテーションユニットの一動作例を説明するための図である。

0054

セクションパーミュテーションユニット122−1Cは、図11Cに示すように、B/2=4個の巡回ブロックQB1〜QB4のビットを、Q/2=4個のSMブロックSMB1〜SMB4のビットにマッピングされるように、入力ビットの並び換えを行う。
図11Cの入力ビットの並び換えのために、セクションパーミュテーションユニット122−1Cは、例えば、図12Cに示すように、Q列B/2行=8列4行のインターリーバ行列の行方向にビットを書き込み、列方向にビットを読み出すカラム‐ロウインターリービングと等価な処理を行う。

0055

図11Dは、Q=8、B=10の場合におけるセクションパーミュテーションユニットの並び換えの機能の一例を示す図であり、図12D図11Dに示すビットの並び換えを行うセクションパーミュテーションユニットの一動作例を説明するための図である。
セクションパーミュテーションユニット122−1Dは、図11Dに示すように、B/2=5個の巡回ブロックQB1〜QB5のビットを、Q/2=4個のSMブロックSMB1〜SMB4ビットにマッピングされるように、入力ビットの並び換えを行う。

0056

図11Dの入力ビットの並び換えのために、セクションパーミュテーションユニット122−1Dは、例えば、図12Dに示すように、Q列B/2行=8列5行のインターリーバ行列の行方向にビットを書き込み、列方向にビットを読み出すカラム‐ロウインターリービングと等価な処理を行う。
図11Aから図11D及び図12Aから図12Dを用いて説明したセクションパーミュテーションユニットを一般化すると次の通りとなる。

0057

セクションパーミュテーションユニットは、巡回ブロックQBB/2×i+1〜QBB/2×i+B/2のビットを入力とし、SMブロックSMBQ/2×i+1〜SMBQ/2×i+Q/2のビットを出力とする。セクションパーミュテーションユニットは、Q列B/2行のインターリーバ行列の行方向にビットを書き込み、列方向にビットを読み出すカラム‐ロウインターリービングと等価な処理を行う。

0058

以下、図8のBICMエンコーダ120のビットインターリーバ、デマルチプレクサ、QAMマッパの経路での動作例について図13Aから図13Dを用いて説明する。但し、送信アンテナ数(SMブロック毎のコンステレーション語の数)は2とする。
図13Aは、B=4の場合におけるBICMエンコーダのビットインターリーバ、デマルチプレクサ、QAMマッパの経路の一構成例を示すブロック図である。

0059

BICMエンコーダ120A内の不図示のLDPCエンコーダ(図8参照)によって生成されたLDPC符号語は、図11A及び図12Aを用いて説明したセクションパーミュテーションユニットを備えるビットインターリーバ122Aに供給される。LDPC符号語のビットはビットインターリーバ122Aによって並び換えられ、ビットが並び換えられた符号語はデマルチプレクサ123Aへ供給される。

0060

デマルチプレクサ123Aは、図13Aの例では、ビットy1〜y4をビットy1、y3、y2、y4に並び換えて出力する。これにより、ビット(y1、y3)がコンステレーション語CA(b1,Re、b1,Im)にマッピングされ、ビット(y2、y4)がコンステレーション語CB(b1,Re、b1,Im)にマッピングされる。
4−QAMマッパ124A−1,124A−2は、夫々、2つの2−PAMマッパによってコンステレーション語CA,CB(b1,Re、b1,Im)を複素シンボル(Re、Im)にマッピングする。

0061

SMエンコーダ125Aは、伝送信号Tx1、Tx2を生成するために、複素シンボルを空間多重するための符号化を行う。
図13Bは、B=6の場合におけるBICMエンコーダのビットインターリーバ、デマルチプレクサ、QAMマッパの経路の一構成例を示すブロック図である。
BICMエンコーダ120B内の不図示のLDPCエンコーダ(図8参照)によって生成されたLDPC符号語は、図11B及び図12Bを用いて説明したセクションパーミュテーションユニットを備えるビットインターリーバ122Bに供給される。LDPC符号語のビットはビットインターリーバ122Bによって並び換えられ、ビットが並び換えられた符号語はデマルチプレクサ123Bへ供給される。

0062

デマルチプレクサ123Bは、図13Bの例では、ビットy1〜y6をビットy1、y2、y4、y5、y3、y6に並び換えて出力する。これにより、ビット(y1、y2、y4、y5)がコンステレーション語CA(b1,Re、b2,Re、b1,Im、b2,Im)にマッピングされ、ビット(y3、y6)がコンステレーション語CB(b1,Re、b1,Im)にマッピングされる。
16−QAMマッパ124B−1は、2つの4−PAMマッパによってコンステレーション語CA(b1,Re、b2,Re、b1,Im、b2,Im)を複素シンボル(Re、Im)にマッピングする。一方、4−QAMマッパ124B−2は、2つの2−PAMマッパによってコンステレーション語CB(b1,Re、b1,Im)を複素シンボル(Re、Im)にマッピングする。

0063

SMエンコーダ125Bは、伝送信号Tx1、Tx2を生成するために、複素シンボルを空間多重するための符号化を行う。
図13Cは、B=8の場合におけるBICMエンコーダのビットインターリーバ、デマルチプレクサ、QAMマッパの経路の一構成例を示すブロック図である。
BICMエンコーダ120C内の不図示のLDPCエンコーダ(図8参照)によって生成されたLDPC符号語は、図11C及び図12Cを用いて説明したセクションパーミュテーションユニットを備えるビットインターリーバ122Cに供給される。LDPC符号語のビットはビットインターリーバ122Cによって並び換えられ、ビットが並び換えられた符号語はデマルチプレクサ123Cへ供給される。

0064

デマルチプレクサ123Cは、図13Cの例では、ビットy1〜y8をビットy1、y2、y5、y6、y3、y4、y7、y8に並び換えて出力する。これにより、ビット(y1、y2、y5、y6)がコンステレーション語CA(b1,Re、b2,Re、b1,Im、b2,Im)にマッピングされ、ビット(y3、y4、y7、y8)がコンステレーション語CB(b1,Re、b2,Re、b1,Im、b2,Im)にマッピングされる。

0065

16−QAMマッパ124C−1,124C−2は、夫々、2つの4−PAMマッパによってコンステレーション語CA,CB(b1,Re、b2,Re、b1,Im、b2,Im)を複素シンボル(Re、Im)にマッピングする。
SMエンコーダ125Cは、伝送信号Tx1、Tx2を生成するために、複素シンボルを空間多重するための符号化を行う。

0066

図13Dは、B=10の場合におけるBICMエンコーダのビットインターリーバ、デマルチプレクサ、QAMマッパの経路の一構成例を示すブロック図である。
BICMエンコーダ120D内の不図示のLDPCエンコーダ(図8参照)によって生成されたLDPC符号語は、図11D及び図12Dを用いて説明したセクションパーミュテータを備えるビットインターリーバ122Dに供給される。LDPC符号語のビットはビットインターリーバ122Dによって並び換えられ、ビットが並び換えられた符号語はデマルチプレクサ123Dへ供給される。

0067

デマルチプレクサ123Dは、図13Dの例では、ビットy1〜y10をビットy1、y2、y3、y6、y7、y8、y4、y5、y9、y10に並び換えて出力する。これにより、ビット(y1、y2、y3、y6、y7、y8)がコンステレーション語CA(b1,Re、b2,Re、b3,Re、b1,Im、b2,Im、b3,Im)にマッピングされ、ビット(y4、y5、y9、y10)がコンステレーション語CB(b1,Re、b2,Re、b1,Im、b2,Im)にマッピングされる。

0068

64−QAMマッパ124D−1は、2つの8−PAMマッパによってコンステレーション語CA(b1,Re、b2,Re、b3,Re、b1,Im、b2,Im、b3,Im)を複素シンボル(Re、Im)にマッピングする。一方、16−QAMマッパ124D−2は、2つの4−PAMマッパによってコンステレーション語CB(b1,Re、b2,Re、b1,Im、b2,Im)を複素シンボル(Re、Im)にマッピングする。

0069

SMエンコーダ125Dは、伝送信号Tx1、Tx2を生成するために、複素シンボルを空間多重するための符号化を行う。
図13Aから図13Dを用いて説明したデマルチプレクサを一般化すると次の通りとなる。但し、SMブロックのビット数はB、アンテナ(コンステレーション語)の数をT、コンステレーション語Ciのビット数をBi=2×Miとする。なお、iはアンテナ(コンステレーション語)のインデックスであり、1以上T以下の整数である。

0070

デマルチプレクサは、ビット(y1,y2,・・・,yM1,yB/2+1,yB/2+2,・・・,yB/2+M1)をコンステレーション語C1に、ビット(yM1+1,yM1+2,・・・,yM1+M2,yB/2+M1+1,yB/2+M1+2,・・・,yB/2+M1+M2)をコンステレーション語C2に、ビット(yM1+M2+1,yM1+M2+2,・・・,yM1+M2+M3,yB/2+M1+M2+1,yB/2+M1+M2+2,・・・,yB/2+M1+M2+M3)をコンステレーション語C3に、・・・、にマッピングされるように、入力ビットを並び換えて出力する。つまり、Li=Li-1+Mi-1(ただし、L1=0)とすると、デマルチプレクサは、i番目のコンステレーション語Ciに、ビット(yLi+1,yLi+2,・・・,yLi+Mi,yB/2+Li+1,yB/2+Li+2,・・・,yB/2+Li+Mi)がマッピングされるように、入力ビットを並び換えて出力する。

0071

<受信機>
以下、本発明の実施の形態に係る通信システムにおける受信機について図面を参照しつつ説明する。
図14は、本発明の実施の形態における受信機200の構成を示すブロック図である。受信機は送信機の機能を反映する。一般的な受信機はR本の受信アンテナを有し、送信機のT本の送信アンテナから送信された信号を受信する。RとTは必ずしも同じである必要はない。

0072

図14の受信機200は、受信アンテナ210−1〜210−4と、RF(radio frequency)フロントエンド部220−1〜220−4と、復調器230−1〜230−4と、MIMOデコーダ240と、マルチプレクサ250と、ビットデインターリーバ260と、LDPCデコーダ270とを備える。MIMOデコーダ240は、空間多重(spatial-multiplexing:SM)デコーダ241とQAMデマッパ245−1〜245−4を備える。

0073

受信アンテナ210−1〜210−4で受信された信号は、RFフロントエンド部220−1〜220−4及び復調器230−1〜230−4によって処理される。RFフロントエンド部220−1〜220−4は、一般に、チューナダウンコンバータを備え、チューナによって所望の周波数チャネル選局し、ダウンコンバータによって所望の周波数帯ダウンコンバートする。復調器230−1〜230−4は、各チャネルスロットに対して、1つの受信シンボルとT個のチャネルフェーディング係数を求める。受信シンボルとチャネルフェーディング係数は複素値である。各チャネルスロットに対して、R個の受信シンボルとT×R個のチャネルフェーディング係数がSMデコーダ241の入力として供給される。SMデコーダ241は、R個の受信シンボルとT×R個のフェーディング係数を用いてSM復号を行い、T個の複素QAMシンボルを出力する。複素シンボルはQAMコンステレーションデマッピング多重、デインターリービング、LDPC復号が実行される。すなわち、図8及び図9の送信機におけるちょうど逆の処理ステップが行われる。

0074

QAMデマッパ245−1〜245−4は、夫々、入力される複素QAMシンボルに対して、送信機が備えるQAMマッパ124−1〜124−4によるQAMコンステレーションマッピングに対応するQAMコンステレーションデマッピングを行う。
マルチプレクサ250は、QAMデマッパ245−1〜245−4からの入力に対して、送信機が備えるデマルチプレクサ123と逆の処理(デマルチプレクサ123によって並び換えられる前の並びに戻し、多重する処理)を行う。

0075

ビットデインターリーバ260は、マルチプレクサ250からの入力に対して、送信機が備えるビットインターリーバ122と逆の処理(ビットインターリーバ122によって並び換えられる前の並びに戻す処理)、すなわち、ビットデインターリービングを行う。
LDPCデコーダ270は、ビットデインターリーバ260からの入力に対して、送信機のLDPCエンコーダ121と同じQC−LCPC符号に基づくLDPC復号を行う。

0076

SMデコーディングとQAMコンステレーションデマッピングは、ときには、当技術分野ではMIMO(multiple-input multiple output)復号として呼ばれる。高性能実装において、所謂最尤復号(maximum-likelihood decoding)が実行され、SMデコーディングとQAMコンステレーションデマッピングは1つのMIMOデコーダ240において結合して実行される。これらの知見は当技術分野においてよく知られている。

0077

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)本発明は、アンテナ数が1を除く如何なる値(例えば、2、4、8など)であっても、適用可能である。

0078

本発明は、コンステレーションが平方QAMコンステレーション(4−QAM、16−QAM、64−QAM、256−QAMなど)を含む如何なるQAMコンステレーションであっても、適用可能である。なお、Bの値は、使用するコンステレーションのビット数の和である。
本発明は、LDPC符号がDVB−S2、DVB−T2、DVB−C2などの第二世代デジタルビデオ放送規格で採用されている疑似巡回パリティ検査符号(例えば、DVB−T2規格のETSI EN 302 755の表A1から表6で定義されている疑似巡回パリティ検査符号)など如何なる疑似巡回パリティ検査符号であっても、適用可能である。なお、N、Qの値は使用する疑似巡回パリティ検査符号によって変わる。

0079

(2)本発明は、実施の形態で説明したソフトウェア又はハードウェアを使った方法やデバイスの実装に対する特別な形態に制限されるものではない。本発明は、コンピュータマイクロプロセッサマイクロコントローラ、などで実行でき、上記実施の形態に従った全てのステップを実行するための、コンピュータ実行可能命令で具現されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体の形態で実現されてもよい。本発明は、ASIC(application specific integrated circuit)またはFPGA(field programmable gate array)などの形態で実現されてもとい。

0080

≪補足(その2)≫
実施の形態に係るインターリービング方法、インターリーバ、及びこれを備える送信機、並びにこれらに対応するデインターリービング方法、デインターリーバ、及びこれを備える受信機とその効果についてまとめる。
(1) 第1のインターリービング方法は、
疑似巡回低密度パリティ検査符号、空間多重、及びT(Tは1より大きい整数)本の送信アンテナを用いる通信システムにおける送信機において実行される、前記疑似巡回低密度パリティ検査符号の符号語から1以上の空間多重ブロックの複数のコンステレーション語を生成するために、当該符号語のビットを並び換えるインターリービング方法であって、
前記符号語は、夫々がQ個のビットからなるN個の巡回ブロックで構成され、
前記空間多重ブロックはB個のビットからなり、前記空間多重ブロックはT個のコンステレーション語により構成され、
前記コンステレーション語の夫々は、当該コンステレーション語のコンステレーションマッピングに用いられる所定のコンステレーションの複数のコンステレーションポイントの1つを示し、
各前記コンステレーション語の複数のビットは同じロバストレベルのビット対に分けられ、
前記インターリービング方法は、
前記符号語のビットの並び換えを、
少なくとも1つの前記空間多重ブロックがB/2個の異なる巡回ブロックのビットから作られ、
前記少なくとも1つの前記空間多重ブロックの前記コンステレーション語の夫々が当該コンステレーション語のビット数Btの1/2であるBt/2個の巡回ブロックのビットから作られ、
前記少なくとも1つの前記空間多重ブロックの前記コンステレーション語の夫々の各前記ビット対はBt/2個の巡回ブロックのうちの1つの共通の巡回ブロックから作られるように、
行う
ことを特徴とする。

0081

第1のデインターリービング方法は、
疑似巡回低密度パリティ検査符号、空間多重、及びT(Tは1より大きい整数)本の送信アンテナを用いる通信システムにおける受信機において実行される、デインターリービング方法であって、
前記デインターリービング方法は、
複数のコンステレーション語からなる1以上の空間多重ブロックに対して、第1のインターリービング方法によって行われる前記ビットの並び換えと逆の処理を行う
ことを特徴とする。

0082

第1のインターリーバは、
疑似巡回低密度パリティ検査符号、空間多重、及びT(Tは1より大きい整数)本の送信アンテナを用いる通信システムにおける送信機が備える、前記疑似巡回低密度パリティ検査符号の符号語から1以上の空間多重ブロックの複数のコンステレーション語を生成するために、当該符号語のビットを並び換えるインターリーバであって、
前記符号語は、夫々がQ個のビットからなるN個の巡回ブロックで構成され、
前記空間多重ブロックはB個のビットからなり、前記空間多重ブロックはT個のコンステレーション語により構成され、
前記コンステレーション語の夫々は、当該コンステレーション語のコンステレーションマッピングに用いられる所定のコンステレーションの複数のコンステレーションポイントの1つを示し、
各前記コンステレーション語の複数のビットは同じロバストレベルのビット対に分けられ、
前記インターリーバは、
前記符号語のビットの並び換えを、
少なくとも1つの前記空間多重ブロックがB/2個の異なる巡回ブロックのビットから作られ、
前記少なくとも1つの前記空間多重ブロックの前記コンステレーション語の夫々が当該コンステレーション語のビット数Btの1/2であるBt/2個の巡回ブロックのビットから作られ、
前記少なくとも1つの前記空間多重ブロックの前記コンステレーション語の夫々の各前記ビット対はBt/2個の巡回ブロックのうちの1つの共通の巡回ブロックから作られるように、
行う
ことを特徴とする。

0083

第1のデインターリーバは、
疑似巡回低密度パリティ検査符号、空間多重、及びT(Tは1より大きい整数)本の送信アンテナを用いる通信システムにおける受信機が備える、デインターリーバであって、
前記デインターリーバは、
T個の複数のコンステレーション語からなる1以上の空間多重ブロックの夫々に対応するT個の複素シンボルに対して、第1のインターリーバによって行われる前記ビットの並び換えと逆の処理を行う
ことを特徴とする。

0084

第1の送信機は、
疑似巡回低密度パリティ検査符号、空間多重、及びT(Tは1より大きい整数)本の送信アンテナを用いる通信システムにおける送信機であって、
疑似巡回低密度パリティ検査符号を用いて符号語を生成する疑似巡回低密度パリティ検査エンコーダと、
前記符号語のビットを並び換えて1以上の空間多重ブロックを出力する第1のインターリーバと、
各前記空間多重ブロックを構成する複数のコンステレーション語の夫々を複素シンボルにマッピングするコンステレーションマッパと、
を備えることを特徴とする。

0085

第1の受信機は、
疑似巡回低密度パリティ検査符号、空間多重、及びT(Tは1より大きい整数)本の送信アンテナを用いる通信システムにおける受信機であって、
複数の受信アンテナによって受信された信号を、T個のコンステレーション語を含む1以上の空間多重ブロックの夫々に対応するT個の複素シンボルに変換するMIMOデコーダと、
前記T個の複素シンボルに対してデインターリービング処理を行う第1のデインターリーバと、
前記デインターリーバによるデインターリービング処理結果を前記疑似巡回低密度パリティ検査符号を用いて復号する疑似巡回低密度パリティ検査デコーダと、
を備えることを特徴とする。

0086

これらによれば、通信システムの受信性能の向上が図られる。
(2) 第2のインターリービング方法は、第1のインターリービング方法において、
前記NがB/2の倍数の場合には、前記N個の巡回ブロックはB/2個の巡回ブロックからなる複数のセクションに分けられ、
前記NがB/2の倍数でない場合には、B/2で割った余りXの巡回ブロックを除いたN−X個の巡回ブロックはB/2個の巡回ブロックからなる複数のセクションに分けられ、
前記インターリービング方法は、
前記符号語のビットの並び換えを、
さらに、前記少なくとも1つの前記空間多重ブロックについて、当該空間多重ブロックが1つの前記セクションに分けられた前記B/2個の巡回ブロックのビットからのみ作られるように、
行う
ことを特徴とする。

0087

第2のインターリーバは、第1のインターリーバにおいて、
前記NがB/2の倍数の場合には、前記N個の巡回ブロックはB/2個の巡回ブロックからなる複数のセクションに分けられ、
前記NがB/2の倍数でない場合には、B/2で割った余りXの巡回ブロックを除いたN−X個の巡回ブロックはB/2個の巡回ブロックからなる複数のセクションに分けられ、
前記インターリーバは、
前記符号語のビットの並び換えを、
さらに、前記少なくとも1つの前記空間多重ブロックについて、当該空間多重ブロックが1つの前記セクションに分けられた前記B/2個の巡回ブロックのビットからのみ作られるように、
行う
ことを特徴とする。

0088

これらによれば、高い並列度を持ったハードウェアまたはソフトウェア実装が可能になる。
(3) 第3のインターリービング方法は、第2のインターリービング方法において、
前記符号語のビットの並び換えを、各前記セクションを他の前記セクションと独立して行う
ことを特徴とする。

0089

第3のインターリーバは、第2のインターリーバにおいて、
前記符号語のビットの並び換えを、各前記セクションを他の前記セクションと独立して行う
ことを特徴とする。
これらによれば、各セクションを他のセクションと独立してビットの並び換えを行うので、高い並列度を持ったハードウェアまたはソフトウェア実装が可能になる。

0090

(4) 第4のインターリービング方法は、第1のインターリービング方法において、
前記符号語のビットの並び換えを、
さらに、
前記N個の巡回ブロックの少なくとも一部の前記巡回ブロックの夫々において、当該巡回ブロックのQ個のビットの全てが同じロバストレベルのビットにマッピングされるように、
行う
ことを特徴とする。

0091

第4のインターリーバは、第1のインターリーバにおいて、
前記符号語のビットの並び換えを、
さらに、
前記N個の巡回ブロックの少なくとも一部の前記巡回ブロックの夫々において、当該巡回ブロックのQ個のビットの全てが同じロバストレベルのビットにマッピングされるように、
行う
ことを特徴とする。

0092

これらによれば、符号語の重要度が同じビットが、コンステレーション語のロバストレベルが同じビットにマッピングされ、重要度とロバストレベルの合致が得られる。例えば、符号語の最も重要度が高いビットがコンステレーション語の最もロバストレベルが高いビットにマッピングされるようにし、符号語の最も重要度が低いビットがコンステレーション語の最もロバストレベルが低いビットにマッピングされるようにしてもよい。この場合、受信時に符号語の重要度が高いビットに対して高い信頼度が得られ、高い受信性能が得られる。

0093

(5) 第5のインターリービング方法は、第1のインターリービング方法において、
前記所定のコンステレーションは平方QAMコンステレーションである
ことを特徴とする。
第5のインターリーバは、第1のインターリーバにおいて、
前記所定のコンステレーションは平方QAMコンステレーションである
ことを特徴とする。

0094

これらによれば、平方QAMコンステレーションは同数のビットを符号化する2つの同種のPAMシンボルに分割することができるので、ビット対を同じロバストレベルのビットへのマッピングを容易に行うことができる。

0095

本発明は、疑似巡回低密度パリティ検査符号を用い、空間多重を行うビットインターリーブ符号化変調に利用することができる。

0096

100送信機
110入力処理部
120 BICMエンコーダ
121LDPCエンコーダ
122ビットインターリーバ
123デマルチプレクサ
124−1〜124−4QAMマッパ
125SMエンコーダ
130−1〜130−4変調器
140−1〜140−4増幅器
150−1〜150−4送信アンテナ
200受信機
210−1〜210−4受信アンテナ
220−1〜220−4RFフロントエンド部
230−1〜230−4復調器
240MIMOデコーダ
241 SMデコーダ
245−1〜245−4 QAMデマッパ
250マルチプレクサ
260ビットデインターリーバ
270 LDPCデコーダ

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