(57)【要約】【課題】従来に比べて誤りを訂正できる確率を高めることができるインターリーブ装置を得ること。【解決手段】送信データをＯＦＤＭ伝送により送信する送信装置において送信データに対してインターリーブ処理を行うインターリーバ２３であって、送信データを時間および周波数方向に並び替える第１のインターリーブ処理を行う並び替え部２３０と、第１のインターリーブ処理後の送信データをＯＦＤＭシンボル時間ごとにグループ化し、グループのビット列を、グループごとにビット列中の出力開始位置をサイクリックにシフトさせて出力する読み出し位置計算装置２３４と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信データをOrthogonal  Frequency-Division  Multiplexing伝送により送信する送信装置において前記送信データに対してインターリーブ処理を行うインターリーブ装置であって、
前記送信データを時間および周波数方向に並び替える第１のインターリーブ処理を行う第１のインターリーブ処理部と、
前記第１のインターリーブ処理後の送信データをOrthogonal  Frequency-Division  Multiplexingシンボル時間ごとにグループ化し、各グループのビット列を、グループごとにビット列中の出力開始位置をサイクリックにシフトさせて出力する第２のインターリーブ処理を行う第２のインターリーブ処理部と、
を備えることを特徴とするインターリーブ装置。
【請求項２】
前記第１のインターリーブ処理部は、
前記送信データの入力方向を行方向とし、送信データの入力順に行方向に順次記憶し、一定ビット数の入力ごとに次の行に前記送信データを記憶することにより、前記一定ビット数を列数とした行列状の前記送信データを送信データ行列として記憶する第１記憶部と、
前記送信データ行列の複数列を同一のOrthogonal  Frequency-Division  Multiplexingシンボル時間に送信することとし、前記送信データ行列のうち同一のOrthogonal  Frequency-Division  Multiplexingシンボル時間に送信する列が並び替え前に隣接していた列以外の列となるように前記第１記憶部に記憶された前記送信データ行列の列を並び替える並び替え部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のインターリーブ装置。
【請求項３】
前記第２のインターリーブ処理部は、
あらかじめ設定されたサイクリックシフト量を記憶するレジスタと、
前記第１のインターリーブ処理後の送信データを記憶する第２の記憶部と、
前記第２の記憶部に記憶されている前記送信データを、Orthogonal  Frequency-Division  Multiplexingシンボル時間ごとにグループ化し、各グループのビット列を、グループごとにビット列中の出力開始位置を前記レジスタに記憶されている前記サイクリックシフト量に基づいてシフトさせて読み出す読み出し部と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のインターリーブ装置。
【請求項４】
前記送信データを畳み込み符号化されたデータとすることを特徴とする請求項１、２または３に記載のインターリーブ装置。
【請求項５】
送信データをOrthogonal  Frequency-Division  Multiplexing伝送により送信する送信装置であって、
前記送信データを時間および周波数方向に並び替える第１のインターリーブ処理を行う第１のインターリーブ処理部と、
前記第１のインターリーブ処理後の送信データをOrthogonal  Frequency-Division  Multiplexingシンボル時間ごとにグループ化し、各グループのビット列を、グループごとにビット列中の出力開始位置をサイクリックにシフトさせて出力する第２のインターリーブ処理を行う第２のインターリーブ処理部と、
を備えることを特徴とする送信装置。
【請求項６】
請求項５に記載の送信装置から送信された信号を受信する受信装置であって、
前記送信装置から受信した信号に対して、前記送信装置が実施したインターリーブ処理と逆の処理を実施するデインターリーブ装置、を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項７】
請求項５に記載の送信装置と、
請求項６に記載の受信装置と、
を備えることを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インターリーブ装置、送信装置、受信装置および通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＭ（Orthogonal  Frequency-Division  Multiplexing）は、地上波デジタル放送、無線ＬＡＮ（Local  Area  Network）、ＬＴＥ（Long  Term  Evolution）など様々なシステムに利用されている。ＯＦＤＭは、互いにサブキャリアを直交伝送する伝送方式である。このことにより、多くの情報を同時に伝送でき、伝送速度を向上させることができる。
【０００３】
しかし、反射や散乱などにより、受信装置において受信した際に、連続したビット列の誤りとなり、誤り訂正符号による、誤り検出や誤り訂正ができないことが有る。そのため、周波数インターリーブと時間インターリーブを行い、周波数方向、時間方向にビットを分散させることにより性能向上させる方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載の技術では、時間方向、周波数方向、空間方向へのインターリーブを用い、インターリーブ後の系列を変調して送信している。特許文献１では、このことにより、上記の様な反射や散乱などの干渉による劣化を低減させるデジタル変調装置、デジタル復調装置及びその方法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、インターリーブの手法に関して、疑似乱数を用いることによりインターリーブ処理を簡単化する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２９５７５６号公報
【特許文献２】特開２００９−３３６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
無線通信の免許不要なＩＳＭ（Industry  Science  Medical）帯で使用される装置などでは、狭い帯域で送信される信号がＯＦＤＭサブキャリアの一部と干渉することが有る。
このとき、ＯＦＤＭを利用したシステムで行われる従来のインターリーブは、時間および周波数方向のビット分散効果が不十分であり、誤り訂正において誤りを訂正することができず、伝送効率が低下するという問題が有った。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、従来に比べて誤りを訂正できる確率を高めることができるインターリーブ装置、送信装置、受信装置および通信システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、送信データをOrthogonal  Frequency-Division  Multiplexing伝送により送信する送信装置において前記送信データに対してインターリーブ処理を行うインターリーブ装置であって、前記送信データを時間および周波数方向に並び替える第１のインターリーブ処理を行う第１のインターリーブ処理部と、前記第１のインターリーブ処理後の送信データをOrthogonal  Frequency-Division  Multiplexingシンボル時間ごとにグループ化し、各グループのビット列を、グループごとにビット列中の出力開始位置をサイクリックにシフトさせて出力する第２のインターリーブ処理を行う第２のインターリーブ処理部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、従来に比べて誤りを訂正できる確率を高めることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明にかかる通信システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、送信装置が備える送信器の構成例を示す図である。
【図３】図３は、受信装置が備える受信器の構成例を示す図である。
【図４】図４は、送信器と受信器の一部を一体化した無線局の構成例を示す図である。
【図５】図５は、インターリーバの構成例を示す図である。
【図６】図６は、畳み込み符号化後のデータの一例を示す図である。
【図７】図７は、第１記憶装置への記憶方法の一例を示す図である。
【図８】図８は、１回目のインターリーブ処理の一例を示す図である。
【図９】図９は、読み出し位置計算装置が計算した読み出し位置と第２記憶装置からの出力方向の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態のインターリーブ処理を適用した場合に出力されるデータの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかるインターリーブ装置、送信装置、受信装置および通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態．
図１は、本発明にかかる通信システムの実施の形態の構成例を示す図である。図１（ａ）に示す構成例では、通信システムは、本発明にかかる送信装置であるとともに本発明にかかる受信装置である無線局１−１，１−２を備える。図１（ｂ）に示す構成例では、通信システムは、本発明にかかる送信装置２と本発明にかかる受信装置３とを備える。
【００１４】
図１（ａ）に示す無線局１−１，１−２は、それぞれ電波の送信および受信を行うことができる送受信アンテナ１０を備える。図１（ｂ）に示す送信装置２は、電波を送信することができる送信アンテナ２０を備え、受信装置３は、電波を受信することができる受信アンテナ３０を備える。
【００１５】
図２は、本実施の形態の送信装置２が備える送信器２００の構成例を示す図である。送信器２００は、信号制御部２１、誤り訂正符号付加部（符号化部）２２、インターリーバ（インターリーブ装置）２３、変調器２４、ＯＦＤＭサブキャリア割り当て部２５、ＩＦＦＴ（Inverse  Fast  Fourier  Transform）部２６および無線送信部２７を備える。
【００１６】
信号制御部２１は、送信データを生成する。誤り訂正符号付加部２２は、信号制御部２１により生成され送信データを符号化して誤り訂正符号を付加する。インターリーバ２３は、符号化後のデータ（符号語）に対して伝送路でのバースト的な誤りに対して耐性を持たせるためにデータの並び替えを行う。変調器２４は、インターリーブされたデータに対して変調処理を行う。ＯＦＤＭサブキャリア割り当て部２５は、変調された信号をＯＦＤＭ伝送で使用するサブキャリアに割り当てる。ＩＦＦＴ部２６は、サブキャリアに割り当てられたデータをＯＦＤＭシンボル（Orthogonal  Frequency-Division  Multiplexingシンボル）ごとに周波数領域のデータから時間領域のデータに変換する。無線送信部２７は、時間領域に変換されたデータを無線で伝送可能な形式に変換して送信アンテナ２０に入力する。送信アンテナ２０は、入力されたデータを空中線に放射する。
【００１７】
図３は、本実施の形態の受信装置３が備える受信器３００の構成例を示す図である。受信器３００は、受信アンテナ３０、無線受信部３１、ＦＦＴ部３２、復調器３３、並直列変換器３４、デインターリーバ３５、誤り訂正部３６および信号制御部３７を備える。
【００１８】
受信アンテナ３０は、送信装置２から送信された信号を受信する。無線受信部３１は、受信アンテナ３０により受信された受信信号を、復調処理などを実施可能なデータに変換する。ＦＦＴ部３２は、無線受信部３１により変換されたデータを時間領域から周波数領域に変換する。復調器３３は、ＦＦＴ部３２により変換されたデータ（すなわち、サブキャリアごとのデータ）をサブキャリアごとに復調する。並直列変換器３４は、サブキャリアごとのデータを直列に並び替える。デインターリーバ３５は、送信器２００のインターリーバ２３が行った並び替えと逆の処理（デインタリーブ）を実施する。誤り訂正部３６は、デインターリーブ後のデータの誤りを検出して訂正を行う。信号制御部３７は、誤り訂正後のデータを出力する。
【００１９】
図１（ａ）の構成例の場合、無線局１−１，１−２は、上記の送信器２００、送信アンテナ２０、受信器３００および受信アンテナ３０をそれぞれ備えるようにしてもよいが、以下に述べるように送信器と受信器の一部を一体化してもよい。以下、無線局１−１，１−２を区別せずに示す場合、無線局１とよぶこととする。図１（ａ）では、無線局１がこの一体化した構成例を有する例を示し送受信アンテナ１０を備えている。
【００２０】
図４は、送信器と受信器の一部を一体化した無線局１の構成例を示す図である。図４に示す無線局１は、送信処理部２０１および受信処理部３０１を備える。送信処理部２０１は、送信器２００と同様の信号制御部２１、誤り訂正符号付加部２２、インターリーバ２３、変調器２４、ＯＦＤＭサブキャリア割り当て部２５およびＩＦＦＴ部２６を備える。受信処理部３０１は、受信器３００と同様のＦＦＴ部３２、復調器３３、並直列変換器３４、デインターリーバ３５、誤り訂正部３６および信号制御部３７を備える。無線送受信部１１は、時間領域に変換されたデータを無線で伝送可能な形式に変換して送受信アンテナ１０へ出力する。また、無線送受信部１１は、送受信アンテナ１０により受信された受信信号を、復調処理などを実施可能なデータに変換する。送信処理部２０１および受信処理部３０１において、送信器２００、受信器３００と同様の機能を有する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２１】
図５は、本実施の形態のインターリーバ２３の構成例を示す図である。図５に示すように、インターリーバ２３は、並び替え部２３０、第１記憶装置（第１記憶部）２３１、第２記憶装置（第２記憶部）２３２、サイクリックシフト量記憶レジスタ（レジスタ）２３３および読み出し位置計算装置（読み出し部）２３４を備える。
【００２２】
本実施の形態のインターリーバ２３は、入力されたデータを行方向に第１記憶装置２３１に記憶する。並び替え部２３０は、第１記憶装置２３１に記憶されたデータの行方向の入れ替えを行う。行方向の入れ替えが実施されたデータは第２記憶装置２３２に記憶される。サイクリックシフト量記憶レジスタ２３３は、あらかじめ設定されたサイクリックシフト量を記憶している。読み出し位置計算装置２３４は、第２記憶装置２３２に記憶されている行列状のデータを送信する時間帯ごとに区切り、サイクリックシフト量記憶レジスタ２３３に記憶されている値に基づいて各時間帯のデータの読み出し位置を計算し、計算した読み出し位置から列方向に第２記憶装置２３２からデータを読み出す。
【００２３】
次に、本実施の形態の送信器２００の動作について説明する。送信処理部２０１の動作も、無線送信部２７、送信アンテナ２０の動作を、それぞれ無線送受信部１１、送受信アンテナ１０が実施する以外は、送信器２００の動作と同様である。
【００２４】
送信器２００では、まず、信号制御部２１が、１符号語分の送信データ（すなわち、１符号語における情報データ）をまとめて誤り訂正符号付加部２２に渡す。誤り訂正符号付加部２２は、送信するデータに対して符号化を行う。この符号化としては、例えば、畳み込み符号化を用いることができる。図６は、畳み込み符号化後のデータの一例を示す図である。図６の各矩形中の数字は先頭ビットからの順番を示しており、送信データ値を示すものではない。
【００２５】
つぎに、インターリーバ２３が、符号化後の送信データに対して、２回のインターリーブ処理を行う。インターリーバ２３に入力されたデータは第１記憶装置２３１に、行方向に順に記憶される。図７は、第１記憶装置２３１への記憶方法の一例を示す図である。図７は、図６に例示した３２ビットの符号語を記憶した例を示しており、データは行方向に入力されて記憶され、一定数（列数）入力されると、次の行の先頭に入力される。これを繰り返すことにより、図７のように行列状にデータが記憶される。図７では、列数を８列としているため、３２ビットの符号語は４行８列の行列状に記憶される。なお、図７では、列数を８列としているが、列数はこれに限定されない。
【００２６】
並び替え部２３０は、１回目のインターリーブ処理（第１のインターリーブ処理）として、列単位での並び替えを行う。図８は、１回目のインターリーブ処理の一例を示す図である。図８の例では、１列目のデータを２列目へ移動させ、２列目のデータを７列目に移動させ、７列目のデータを１列目に移動させ、３列目のデータを６列目に移動させ、４列目のデータを３列目に移動させ、５列目のデータを８列目に移動させ、６列目のデータを５列目に移動させ、８列目のデータを４列目に移動させている。列の並び替えの具体的順序は、図８の例に限定されない。
【００２７】
このように列単位で並び替えられた行列状のデータは、第２記憶装置２３２に転送され、第２記憶装置２３２は転送されたデータを記憶する。読み出し位置計算装置２３４は、２回目のインターリーブ処理（第２のインターリーブ処理）として、第２記憶装置２３２に記憶されている行列状のデータを送信する時間帯ごとに区切り、各時間帯のデータの読み出し位置をサイクリックシフト量記憶レジスタ２３３に記憶されているサイクリックシフト量に基づいて計算し、計算した読み出し位置から列方向に第２記憶装置２３２からデータを読み出す処理を実施する。すなわち、読み出し位置計算装置２３４は、行列状のデータを送信する時間帯ごとにグループ化し、各グループ内のビット列を出力するビット列内位置をグループごとに順次シフトさせて読み出す。
【００２８】
図９は、読み出し位置計算装置２３４が計算した読み出し位置と第２記憶装置２３２からの出力方向の一例を示す図である。読み出し位置計算装置２３４は、第２記憶装置２３２に記憶されている行列状のデータを送信する時間帯（１ＯＦＤＭシンボル分、すなわち１シンボル時間）ごとに区切る。図９の例では、時間＃１，時間＃２，時間＃３，時間＃４の４つの時間帯に区切られている。そして、読み出し位置計算装置２３４は、時間帯ごとに、サイクリックシフト量記憶レジスタ２３３に記憶されているサイクリックシフト量に基づいて読み出し位置（読み出しを開始する位置）を求める。図９の丸で囲んだ位置は、読み出し位置を示している。図９では、サイクリックシフト量が１（１ビット）の例を示しており、時間帯ごとに読み出し位置が１ビットずつシフトしていく。読み出し位置計算装置２３４は、時間帯ごとに、読み出し位置を先頭として列方向に第２記憶装置２３２から読み出して読み出したデータを変調器２４へ出力する。読み出しは、時間帯ごとに、該時間帯に対応するデータが全て読み出されるまで行われる。すなわち、例えば、時間＃１については、ビット番号が７，１５，２３，３１，１，９，１７，２５の順に読み出され、時間＃２については、ビット番号が１２，２０，２８，４，１６，２４，３２，８の順に読み出される。
【００２９】
サイクリックシフト量記憶レジスタ２３３に記憶されているサイクリックシフト量は自由に設定することができ、外部から適宜変更可能とし、適用するシステムの使用環境に応じて設定すればよい。
【００３０】
なお、本実施の形態では、送信データ（符号語）で構成される行列を列方向に並び替える第１のインターリーブ処理を、並び替え部２３０および第１記憶装置２３１により実現しているが、第１のインターリーブ処理を実施する第１のインターリーブ処理部の構成はこの例に限定されない。例えば、並び替え部２３０および第１記憶装置２３１を１つの構成要素として実装してもよい。また、送信する時間帯ごとにサイクリックシフト量に基づいて読み出し位置を定めて列方向に読み出す第２のインターリーブ処理を、サイクリックシフト量記憶レジスタ２３３、第２記憶装置２３２および読み出し位置計算装置２３４により実現しているが、第２のインターリーブ処理を実施する第２のインターリーブ処理部の構成はこの例に限定されない。例えば、サイクリックシフト量記憶レジスタ２３３と読み出し位置計算装置２３４を１つの構成要素として実装してもよい。
【００３１】
また、第１記憶装置２３１に記憶された行列状の送信データは、図９に示すように、２列が同一の時間帯に送信される。また、同一時間帯で送信される８個のデータは８つのサブキャリアにそれぞれ割り当てられる。したがって、第１のインターリーブ処理では、同一時間帯の複数（図８、９の例では２つ）の列が異なる時間帯で送信されるように並び替えを行う。これにより、第１の並び替えでは、時間方向にインターリーブを実施することになる。また、入力方向（すなわち、符号語の出力順）を行方向とした場合に、図９に示すように列方向に順にサブキャリアへの割当てを行うため、同時に周波数方向にインターリーブを実施していることになる。なお、図９では、２列を１つの時間帯としたが、３列以上を１つの時間帯としてもよい。
【００３２】
図１０は、本実施の形態のインターリーブ処理を適用した場合に出力されるデータの一例を示す図である。図１０の縦軸は、時間を示し、横軸は周波数を示す。横軸の周波数（サブキャリア）は、サブキャリアが割り当てられた後の周波数を概念的に示したものである。
【００３３】
変調器２４は、インターリーバ２３によりインターリーブされた信号に対して変調を行う。変調方式は、例えば、ＱＰＳＫ（Quadrature  Phase  Shift  Keying）を用いることができる。ＱＰＳＫを用いる場合、入力された信号を２ビットずつ読み取り変調を行う。
【００３４】
ＯＦＤＭサブキャリア割り当て部２５は、ＯＦＤＭシンボルごとに、変調された信号を並列に並び替えてサブキャリアに割り当て、ＩＦＦＴ部２６へ入力する。ＩＦＦＴ部２６は入力された各シンボルをＯＦＤＭシンボルごとにＩＦＦＴすることによりサブキャリアに割り当てられた信号を周波数領域のデータから時間領域のデータに変換する。無線送信部２７は、ＩＦＦＴ部２６から出力されたデータを無線で送信できるデータに変換し、送信アンテナ２０経由で電波として送信する。
【００３５】
つぎに、受信器３００の受信時の動作について説明する。受信処理部３０１の動作も、無線受信部３１、受信アンテナ３０の動作を、それぞれ無線送受信部１１、送受信アンテナ１０が実施する以外は、受信器３００の動作と同様である。
【００３６】
受信器３００では、まず、受信アンテナ３０によって受信した電波を、無線受信部３１が、信号処理などができる形式に変換する。そして、ＦＦＴ部３２は、無線受信部３１により変換された受信信号をＯＦＤＭサブキャリアごとに分け、復調器３３は、それぞれのサブキャリアの復調を行う。
【００３７】
並直列変換器３４は、サブキャリアごとに復調を行ったデータを直列に並び替える。そして、デインターリーバ３５は、送信器２００のインターリーバ２３の行った処理と逆の手順の処理を行ってデータを並び替えるデインターリーブ処理を行う。
【００３８】
つぎに、誤り訂正部３６は、デインターリーブ処理を行ったデータを、例えばビタビアルゴリズムによってビタビ復号処理によって誤り訂正処理を行う。信号制御部３７は、誤り訂正処理後のデータを受信データとして受信器３００の外部へ出力する。
【００３９】
以上のように、本実施の形態では、送信時には行列を用いたインターリーブを行った後に、指定された位置から順番に読み込むことにより、ビットが周波数方向と時間方向により分散される。このため、インパルス性のノイズにより複数のＯＦＤＭシンボル内の同一位置のサブキャリアが干渉を受けてもビタビ復号処理によって復号できる可能性が高まる。インターリーブ処理中の読み込み始めの位置は畳み込み符号や干渉信号の特性によって変更を行うことにより、より耐干渉性能の高い無線装置を作ることができる。
【００４０】
なお、本発明の実施形態では無線通信を例に説明をしたが、ＯＦＤＭを利用する送受信器であれば様々な形態に適応でき、携帯電話などの移動端末、移動を伴わない固定端末、ＰＬＣ（Power  Line  Communication）などの有線通信にも利用することができる。
【００４１】
なお、畳み込み符号以外を用いる場合も、複数の符号語で図７に示す行列を構成するようにすれば、連続する誤りが各符号語に分散するため、復号できる符号語が増える。このため、畳み込み符号以外を用いる場合も、耐干渉性能を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明にかかるインターリーブ装置、送信装置、受信装置および通信システムは、ＯＦＤＭ伝送を行う通信装置に有用である。
【符号の説明】
【００４３】
１−１，１−２  無線局、２  送信装置、３  受信装置、１０  送受信アンテナ、１１  無線送受信部、２０  送信アンテナ、２１  信号制御部、２２  誤り訂正符号付加部、２３  インターリーバ、２４  変調器、２５  ＯＦＤＭサブキャリア割り当て部、２６  ＩＦＦＴ部、２７  無線送信部、３０  受信アンテナ、３１  無線受信部、３２  ＦＦＴ部、３３  復調器、３４  並直列変換器、３５  デインターリーバ、３６  誤り訂正部、３７  信号制御部、２００  送信器、２０１  送信処理部、２３０  並び替え部、２３１  第１記憶装置、２３２  第２記憶装置、２３３  サイクリックシフト量記憶レジスタ、２３４  読み出し位置計算装置、３００  受信器、３０１  受信処理部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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