(57)【要約】【課題】ＭＩＭＯシステム用ビットインターリーバ【解決手段】ＭＩＭＯ伝送で使用する、ＭＩＭＯチャネルへの送信用マルチアンテナ出力を生成する送信装置で使用するためのインターリーバが記述される。送信装置は、第１の構成として送信用の符号化ビットのブロックを生成するデータソースを備え、インターリーバは、ビットを第２の構成に置換し、置換されたデータを、第２の構成のビットを送信用ＯＦＤＭフレームに変調する変調手段に与えるように動作可能である。インターリーブ手段は、第１の構成におけるビットの位置を記述する第１の値にマッピング関数を適用するマッピング手段を備える。マッピング手段は、第２の構成におけるこのビットの位置を記述する第２の値を生成するように動作可能であり、第２の値と第１の値の関係は、第１の値と、データブロック中のビット数と互いに素である因数との積に基づくものである。ＭＩＭＯ伝送に特有の、データをインターリーブする方法も記述され、同様に、受信機、そのような受信機のデインターリーバ、及びインターリーブされたデータを受信する方法も記述される。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャネルへの送信用マルチアンテナ出力を生成する送信装置であって、第１の構成として送信用の符号化ビットのブロックを生成するデータソースと、前記ビットを第２の構成に置換するインターリーブ手段と、前記第２の構成の前記ビットを送信用ＯＦＤＭフレームに変調する変調手段とを備え、前記インターリーブ手段は、前記第１の構成におけるビットの位置を記述する第１の値にマッピング関数を適用するマッピング手段を備え、前記マッピング手段は、前記第２の位置における前記ビットの位置を記述する第２の値を生成するように動作可能であり、前記第２の値と前記第１の値の関係は、前記第１の値と、前記データブロック中のビットの数と互いに素である因数との積に基づくものである、装置。
【請求項２】
前記マッピング手段は、前記第２の値を求めるためにマッピング関数を実行するように動作可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記マッピング手段は、格納される作成済みの第２の値のセットから第２の値を取り出すように動作可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記格納されるセットはルックアップテーブルに格納される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
それぞれが１つのＯＦＤＭシンボルで対応する数のビットを送信する機能を提供する複数の利用可能な送信モードの、選択される１つに従ってデータを送信するように動作可能な装置であって、各ルックアップテーブルが作成済みの第２の値のセットを格納する対応する複数のルックアップテーブルを備える、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記マッピング手段は、前記第２の値が前記第２の位置を記述する許容値の範囲内にあるように前記第２の値にモジュロを適用するように動作可能である、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の送信機によって送信される複数の送信アンテナからの送信を受信する受信装置であって、多重アンテナ送信から受け取られるデータをデインターリーブすることのできるデインターリーブ手段を含み、前記デインターリーブ手段は、受信データブロックにおけるビットの位置を識別する第２の値を、前記送信装置によって生成される前記ブロックにおけるビットの位置を識別する第１の値に逆マッピングするように動作可能である、装置。
【請求項８】
前記デインターリーブ手段は、前記デインターリーブ手段が、第２の値によって識別される位置にあるビットに基づいてそこから１つを選択するように動作可能である、格納される第１の値のセットを含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記デインターリーブ手段は、前記格納されるセットが格納されるルックアップテーブルを備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記デインターリーブ手段は、それぞれが１つの送信モードに対応し、前記デインターリーブ手段の使用に際して、受信データが受け取られる前記送信モードと受信データブロックにおけるビットの位置に対応する前記第２の値に基づいてそこから１つが選択されるそれぞれの第１の値のセットを格納する、複数のルックアップテーブルを備える、請求項８又は請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の送信装置と、請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の受信装置とを備え、前記送信装置は複数のアンテナから１つ以上のアンテナを備える受信機への送信ができる、通信システム。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の送信装置と、請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の受信装置とを備え、前記送信装置により、複数のアンテナから無線通信チャネルに送信することができ、前記受信装置により、無線通信チャネルから複数のアンテナからの送信を受信することができる、通信装置。
【請求項１３】
第１の構成の送信用の符号化ビットのブロックを受け取り、前記ビットを第２の構成に置換し、前記置換されるビットを、前記第２の構成の前記ビットを送信用ＯＦＤＭフレームに変調する変調手段に出力するように動作可能な、無線チャネルへの送信用マルチアンテナ出力を生成する送信装置で使用するためのインターリーバであって、前記第１の構成におけるビットの位置を記述する第１の値にマッピング関数を適用するマッピング手段を備え、前記マッピング手段は、前記第２の構成における前記ビットの位置を記述する第２の値を生成するように動作可能であり、前記第２の値と前記第１の値の関係は、前記第１の値と、前記データブロック中のビットの数と互いに素である因数との積に基づくものである、インターリーバ。
【請求項１４】
前記マッピング手段は、前記第２の値を求めるためにマッピング関数を実行するように動作可能である、請求項１３に記載のインターリーバ。
【請求項１５】
前記マッピング手段は、格納される作成済みの第２の値のセットから第２の値を取り出すように動作可能である、請求項１３に記載のインターリーバ。
【請求項１６】
前記格納されるセットはルックアップテーブルに格納される、請求項１５に記載のインターリーバ。
【請求項１７】
それぞれが１つのＯＦＤＭシンボルで対応する数のビットを送信する機能を提供する複数の利用可能な送信モードの、選択される１つに従ってデータを送信するように動作可能な送信機で使用するためのインターリーバであって、各ルックアップテーブルが作成済みの第２の値のセットを格納する対応する複数のルックアップテーブルを備える、請求項１６に記載のインターリーバ。
【請求項１８】
前記マッピング手段は、前記第２の値が前記第２の位置を記述する許容値の範囲内にあるように前記第２の値にモジュロを適用するように動作可能である、請求項１３乃至請求項１７のいずれか１項に記載のインターリーバ。
【請求項１９】
請求項１３乃至請求項１８のいずれか１項に記載のインターリーバによってインターリーブされるデータを含む、複数の送信アンテナからの送信を受信する受信装置に使用するためのデインターリーバであって、受信データブロックにおけるビットの位置を識別する第２の値を、前記インターリーバによって受け取られるように前記ブロックにおけるビットの位置を識別する第１の値に逆マッピングするように動作可能である、デインターリーバ。
【請求項２０】
前記デインターリーバは、格納された第１の値のセットを含み、第２の値によって識別される位置にあるビットに基づいて前記第1の値から１つを選択するように動作可能である、請求項１９に記載のデインターリーバ。
【請求項２１】
前記デインターリーバは、前記格納されたセットが格納されたルックアップテーブルを備える、請求項２０に記載のデインターリーバ。
【請求項２２】
それぞれが１つの送信モードに対応する複数のルックアップテーブルを備えており、これらルックアップテーブルは、前記デインターリーバの使用に際して、受信データが受信される前記送信モードと受信データブロックにおけるビットの位置に対応する前記第２の値に基づいて１つが選択される第１の値の個別のセットをそれぞれ格納する、請求項２０又は請求項２１に記載のデインターリーバ。
【請求項２３】
無線チャネルへの送信用マルチアンテナ出力を生成する方法であって、第１の構成として送信用の符号化ビットのブロックを生成するステップと、前記ビットを第２の構成に置換するステップと、前記第２の構成の前記ビットを送信用ＯＦＤＭフレームに変調する変調ステップとを備え、前記置換ステップは、前記第１の構成におけるビットの位置を記述する第１の値を前記第２の構成における前記ビットの位置を記述する第２の値にマッピングするステップを備え、前記第２の値と前記第１の値の関係は、前記第１の値と、前記データブロック中のビットの数と互いに素である因数との積に基づくものである、方法。
【請求項２４】
前記マッピングするステップは、前記第２の値を求めるためにマッピング関数を実行するステップを備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記マッピングするステップは、格納された作成済みの第２の値のセットから第２の値を取り出すステップを備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記格納されるセットはルックアップテーブルに格納される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
複数の利用可能な送信モードに対応する数のビットをＯＦＤＭシンボルで送信する機能をそれぞれ与える前記複数の利用可能な送信モードの選択される１つに従ってデータを送信するように動作可能な送信機において、各々が準備された第２の値のセットを格納している対応する複数のルックアップテーブルの１つを選択するステップを備える、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記マッピングステップは、前記第２の値が前記第２の位置を記述する許容値の範囲内にあるように前記第２の値にモジュロを適用するステップを備える、請求項２３乃至請求項２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
請求項２３乃至請求項２８のいずれか１項に記載の送信方法によって送信される多重送信アンテナからの送信を受信する方法であって、多重アンテナ送信から受信するデータをデインターリーブするステップを含み、前記デインターリーブステップは、受信データブロックにおけるビットの位置を識別する第２の値を、前記送信方法によって生成される前記ブロックにおけるビットの位置を識別する第１の値にマッピングするステップを備える、方法。
【請求項３０】
前記デインターリーブステップは、第２の値によって識別される位置にあるビットに基づいて格納される第１の値のセットの１つを選択するステップを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記格納セットはルックアップテーブルに格納される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記デインターリーブステップは、各々が１つの送信モードに対応し、第１の値のセットをそれぞれ格納する複数のルックアップテーブルから、受信データが受信される前記送信モードに基づいて、１つのルックアップテーブルを選択するステップと、受信データブロックにおける前記ビットの位置に対応する前記第２の値に基づいて前記選択されたルックアップテーブルから、前記送信方法によって生成されるように前記第１の構成における前記ビットの位置に対応する第１の値を決定するステップとを備える、請求項３０又は請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
請求項２３乃至請求項２８のいずれか１項に記載の方法によりデータを送信するステップと、前記２９乃至請求項３２のいずれか１項に記載の方法によりデータを受信するステップとを備える、通信方法。
【請求項３４】
多重アンテナから無線チャネルへの送信用であり、第1の構成で生成される符号化ビットのブロックとして生成されるデータをインターリーブする方法であって、第２の構成にて送信用ＯＦＤＭフレームへ前記ビットを変調する前に前記ビットを前記第２の構成に置換するステップを備え、前記置換ステップは、前記第１の構成におけるビットの位置を記述する第１の値を前記第２の構成における前記ビットの位置を記述する第２の値にマッピングするステップを備え、前記第２の値と前記第１の値の関係は、前記第１の値と、前記データブロック中のビットの数と互いに素である因数との積に基づくものである、方法。
【請求項３５】
前記マッピングするステップは、前記第２の値を求めるためにマッピング関数を実行するステップを備える、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記マッピングするステップは、準備された第２の値の格納セットから第２の値を取り出すステップを備える、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記格納セットはルックアップテーブルに格納される、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
各々が複数の利用可能な送信モードに対応する数のビットを１つのＯＦＤＭシンボルで送信する機能を与える前記複数の利用可能な送信モードの選択される１つに従ってデータを送信するように動作可能な送信機で使用するための方法であって、各々が準備された第２の値のセットを格納する対応する複数のルックアップテーブルの１つを選択するステップを備える、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記マッピングするステップは、前記第２の値が前記第２の位置を記述する許容値の範囲内にあるように前記第２の値にモジュロを適用するステップを備える、請求項３４乃至請求項３８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４０】
請求項３４乃至請求項３９のいずれか１項に記載の方法によってインターリーブされている、多重アンテナ送信からのデータをデインターリーブする方法であって、多重アンテナ送信から受信されるデータをデインターリーブするステップを含み、前記デインターリーブステップは、受信データブロックにおけるビットの位置を識別する第２の値を、前記送信方法によって生成される前記ブロックにおけるビットの位置を識別する第１の値にマッピングするステップを備える、方法。
【請求項４１】
第２の値によって識別される位置にあるビットに基づいて格納セットの第１の値の１つを選択するステップを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記格納セットはルックアップテーブルに格納される、請求項４２に記載の方法。
【請求項４３】
前記デインターリーブステップは、それぞれが１つの送信モードに対応し、それぞれの第１の値のセットを格納する複数のルックアップテーブルから、前記データが送信されている前記送信モードに基づいて、１つのルックアップテーブルを選択するステップと、受信データブロックにおける前記ビットの位置に対応する前記第２の値に基づいて、前記選択されるルックアップテーブルから、前記送信方法で生成される前記第１の構成における前記ビットの位置に対応する第１の値を決定するステップとを備える、請求項４１又は請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
コンピュータによって実行されると、前記コンピュータが、請求項１及び請求項６のいずれか１項に記載の送信機として構成されるようになるプロセッサ実行可能命令を保持する、コンピュータプログラム製品。
【請求項４５】
コンピュータによって実行されると、前記コンピュータが、請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の受信機として構成されるようになるプロセッサ実行可能命令を保持する、コンピュータプログラム製品。
【請求項４６】
コンピュータによって実行されると、前記コンピュータが、請求項１３乃至請求項１８のいずれか１項に記載のインターリーバとして構成されるようになるプロセッサ実行可能命令を保持する、コンピュータプログラム製品。
【請求項４７】
コンピュータによって実行されると、前記コンピュータが、請求項１９乃至請求項２２のいずれか１項に記載のデインターリーバとして構成されるようになるプロセッサ実行可能命令を保持する、コンピュータプログラム製品。
【請求項４８】
コンピュータによって実行されると、前記コンピュータに、請求項２３乃至請求項２８のいずれか１項に記載の信号を送信する方法を実行させるプロセッサ実行可能命令を保持する、コンピュータプログラム製品。
【請求項４９】
コンピュータによって実行されると、前記コンピュータに、請求項２９乃至請求項３２のいずれか１項に記載の信号を受信する方法を実行させるプロセッサ実行可能命令を保持する、コンピュータプログラム製品。
【請求項５０】
コンピュータによって実行されると、前記コンピュータに、請求項３４乃至請求項３９のいずれか１項に記載のデータをインターリーブする方法を実行させるプロセッサ実行可能命令を保持する、コンピュータプログラム製品。
【請求項５１】
コンピュータによって実行されると、前記コンピュータに、請求項４０乃至請求項４３のいずれか１項に記載のデータをデインターリーブする方法を実行させるプロセッサ実行可能命令を保持する、コンピュータプログラム製品。
【請求項５２】
コンピュータによって受信され、実行されると、前記コンピュータが、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の送信機として構成されるようになるプロセッサ実行可能命令を定義するデータを含む、信号。
【請求項５３】
コンピュータによって受信され、実行されると、前記コンピュータが、請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の受信機として構成されるようになるプロセッサ実行可能命令を定義するデータを含む、信号。
【請求項５４】
コンピュータによって受信され、実行されると、前記コンピュータが、請求項１３乃至請求項１８のいずれか１項に記載のインターリーバとして構成されるようになるプロセッサ実行可能命令を定義するデータを含む、信号。
【請求項５５】
コンピュータによって受信され、実行されると、前記コンピュータが、請求項１９乃至請求項２２のいずれか１項に記載のデインターリーバとして構成されるようになるプロセッサ実行可能命令を定義するデータを含む、信号。
【請求項５６】
コンピュータによって受信され、実行されると、前記コンピュータに、請求項２３乃至請求項２８のいずれか１項に記載の信号を送信する方法を実行させるプロセッサ実行可能命令を定義するデータを含む、信号。
【請求項５７】
コンピュータによって受信され、実行されると、前記コンピュータに、請求項２９乃至請求項３２のいずれか１項に記載の信号を受信する方法を実行させるプロセッサ実行可能命令を定義するデータを含む、信号。
【請求項５８】
コンピュータによって受信され、実行されると、前記コンピュータに、請求項３４乃至請求項３９のいずれか１項に記載のデータをインターリーブする方法を実行させるプロセッサ実行可能命令を定義するデータを含む、信号。
【請求項５９】
コンピュータによって受信され、実行されると、前記コンピュータに、請求項４０乃至請求項４３のいずれか１項に記載のデータをデインターリーブする方法を実行させるプロセッサ実行可能命令を定義するデータを含む、信号。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＩＭＯ通信システムに関する。より詳細には、本発明は、ＭＩＭＯ通信システムで使用するためのビットインターリーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号を用いる通信システムの性能はビットインターリーブにより改善できる。ビットインターリーブには、符号器を出るときに互いに隣接していたビットがチャネルを介した伝送中に（様々な領域において）できるだけ広く隔てられるように符号化ビットストリームの置換を作成することが伴う。この理由は、通信チャネル（特に無線チャネル）上の誤りがバーストとして発生し、そのため、誤りが符号化シーケンス全体にわたって分散されれば、ＦＥＣ符号の有効性が大幅に向上できることである。（復号化の前の）任意の検出誤りの分散は、受信データストリームがＦＥＣ復号器に入る前にデインターリーブされるときに行われる。
【０００３】
ビットインターリーバの理論的シミュレーションでは、ビットインターリーバによって実行されるインターリーブ操作は、しばしば、符号化シーケンスの純粋にランダムな置換になるように設定され、送信されるブロック毎に新しい置換が生成される。純粋にランダムなインターリーバに関連する１つの問題は、これが、多くの具現化にわたって平均して良好な置換を生成する一方で、時折、符号器から出力される多くの連続ビットが置換後も依然として相互に隣り合う（又は近接する）不良な置換を生成する可能性がある。純粋にランダムなインターリーバに関連する第２の問題は、受信側がビットストリームに適用されるインターリーブ置換について知らされようがないため、実際には、ランダムにインターリーブされる信号をデインターリーブすることが不可能なことである。
【０００４】
したがって、実際には、インターリーバの操作を、置換パターンの生成を指定する数学的定義によって規定させることが有用である。予測可能なデインターリーブを可能にするアルゴリズムによって操作が規定されるインターリーバの一例が、ＩＥＥＥ規格８０２．１１ａで開示されているものである。８０２．１１ａ無線ＬＡＮ規格は、連続するビットがＯＦＤＭ伝送の２サブキャリアおきに、しかも、交互の信頼度のコンステレーションビット位置に割り振られるように、ビットをＯＦＤＭ伝送のサブキャリアに割り振るビットインターリーバを規定している。
【０００５】
直交振幅変調（ＱＡＭ）及び関連する符号化技法では、利用可能なシンボルの信号点が定義され、これの信頼度は、使用されるシンボルに応じて変動できる。図３に、公知のＱＡＭ信号点である、１６ＱＡＭ信号点のグラフを示す。このグラフでは、各ドットは、各シンボルをこれらの同相（Ｉ）及び直交位相（Ｑ）成分に関してプロットしている。この信号点には１６のシンボルがあり、そのため、これらのシンボルは、２進数ｂ０ｂ１ｂ２ｂ３の００００（２進数）から１１１１（２進数）の間の値にマッピングされる。
【０００６】
一般的に、ベクトル［ｂ０，ｂ１，・・・，ｂＭ−１］で表される、１シンボル当たりＭビットを搬送する信号点では、正常に受け取られる１ビットの信頼度は、これのベクトル内での位置に従って変動し得る。各ビット位置の信頼度は、厳密なビット／シンボルマッピングに依存する。信頼度は、（図３の同相成分に対する直交位相成分のグラフにプロットされる）シンボル間のユークリッド距離、及びこれらのシンボルが共通の値のビットを持つビットベクトルを表すかどうかに依存する。例えば、ある特定の送信シンボルは、多くの場合、これに最も近い隣接するシンボルの１つであると誤って検出される可能性が最も高い。すべての隣接するシンボルが特定のビット位置において同じビット値を表す場合、このビット位置は、これらのビット値が異なる場合よりも信頼度が高い。
【０００７】
図３に示す割り振りでは、ビットマッピングは、等しい信頼度を持つビットｂ０、ｂ２、及び等しい信頼度を持つビットｂ１、ｂ３をもたらす。ｂ０＝０とｂ０＝１を区別するプロセスは、受信信号の同相成分が正であるか、それとも負であるか判定するプロセスである。同様に、ｂ２＝０とｂ２＝１を区別するプロセスは、受信信号の直交位相成分が正であるか、それとも負であるか判定するプロセスである。他方、ｂ１又はｂ３の値を判定するプロセスは、それぞれ、同相又は直交位相成分の振幅に基づくものである。
【０００８】
ゆえに、同じビット位置で一貫して送信される情報は、この特定の情報の信頼性の一貫した欠如をもたらす可能性がある。さらに、ビットシーケンスを同レベルの信頼度を持つビット位置に転置するインターリーブプロセスは、そうでないインターリーバと同様に動作することができない。ゆえに、この問題が改善され得るように送信されるデータ中のビットを転置することのできるインターリーブプロセスを提供することが望ましい。
【０００９】
様々な構成のブロックデインターリーバの１つの特徴は、デインターリーブが行われる前にインターリーブブロックのサイズに等しいビット数をバッファする必要があることである。バッファされなければならないビット数は復号化待ち時間に影響を及ぼす。というのは、受信機がインターリーブされたブロック中のビットすべてが受け取られるのを待つ間、復号化に際して遅延が生じるからである。８０２．１１ａ規格に記載されるインターリーバは、この待ち時間を最小限にするように設計されている。これを達成するために、８０２．１１ａインターリーバは、各ＯＦＤＭシンボルで搬送される符号化ビットの数に等しいブロックサイズに設計される。８０２．１１ａシステムは、適応変調及び符号化も可能にするので、１ＯＦＤＭシンボル当たりの符号化ビット数は、選択される信号点が変更される際に変化する。したがって、そのようなシステムでのインターリーバの定義は、この変化するブロックサイズ、及び変化する１シンボルあたりのビット数にうまく対処できなければならない。
【００１０】
入力パラメータとして、８０２．１１ａインターリーバは、１ＯＦＤＭシンボル当たりの符号化ビット数ＮＣＢＰＳ及び１サブキャリア当たりのビット数ＮＢＰＳＣを必要とする。規格から引用すると以下の通りである。
【００１１】
「すべての符号化データビットは、単一のＯＦＤＭシンボル中のビット数ＮＣＢＰＳに対応するブロックサイズを持つブロックインターリーバによってインターリーブされる。このインターリーバは２段階の置換によって定義される。第１の置換は、隣接する符号化ビットが、確実に、隣接しないサブキャリア上にマッピングされるようにする。第２の置換は、隣接する符号化ビットが、確実に、信号点のより下位のビットとより上位のビットに交互にマッピングされるようにする。これにより、低信頼度（ＬＳＢ）のビットのロングランが避けられる。
【００１２】
「第１の置換の前の符号化ビットのインデックスをｋで表し、ｉは、第１の置換後、第２の置換前のインデックスであり、ｊは、変調マッピング直前の、第２の置換後のインデックスであるものとする。
【００１３】
「第１の置換は、以下の規則で定義される。
【００１４】
ｉ＝（ＮＣＢＰＳ／１６）（ｋ  ｍｏｄ  １６）＋ｆｌｏｏｒ（ｋ／１６）
ｋ＝０，１，・・・，ＮＣＢＰＳ−１
「関数ｆｌｏｏｒ（．）は、パラメータを上回らない最大の整数を表す。
【００１５】
「第２の置換は以下の規則で定義される。
【００１６】
ｊ＝ｓ×ｆｌｏｏｒ（ｉ／ｓ）＋（ｉ＋ＮＣＢＰＳ−ｆｌｏｏｒ（１６×ｉ／ＮＣＢＰＳ））ｍｏｄ  ｓ
ｉ＝０，１，・・・，ＮＣＢＰＳ−１
「ｓの値は、ｓ＝ｍａｘ（ＮＢＰＳＣ／２，１）に従い、１サブキャリア当たりの符号化ビット数ＮＢＰＳＣによって決定される。
【００１７】
インターリーバの厳密な定義（及び各ビットが後でチャネルを介して送信されるときの各ビットの場所）は、各ビットが後で処理され、サブキャリア又は１シンボル内ビット位置に割り振られる方法に左右される。８０２．１１ａの場合には、インターリーバは、図１に概略的に示す送信機に基づいて前述したように設計される。送信機１０は、前述のアルゴリズムに従って動作可能なインターリーバ１４に符号化データを供給するＦＥＣ符号器１２を備える。インターリーバ１４はインターリーブされたビットストリームをビット／シンボルマッパ(bit-to-symbol mapper)１６に出力し、次いで、ビット／シンボルマッパ１６がＯＦＤＭ変調器１８にシンボルを出力し、ＯＦＤＭ変調器１８が、ＯＦＤＭシンボルを生成し、チャネルへの適当なアンテナに出力する。
【００１８】
この例では、ＦＥＣ符号器から出力されたビットがＮＣＢＰＳのブロックでインターリーブされ、次いで、ＮＢＰＳＣ連続ビットのグループが単一のシンボルのビット位置ｂ０からｂＮＢＰＳＣ−１に割り当てられ、次いで最後に、これらのシンボルが、順次、１つのＯＦＤＭシンボルのデータ搬送サブキャリア全体にわたって割り振られる。１６ＱＡＭ変調を使用するシステムの単一のＯＦＤＭシンボルで結果として生じるビット割り振りの一例を図２に示す。図から、隣接するビットが２サブキャリアおきに割り振られ、これらがビット位置ｂ０とｂ１又はｂ２とｂ３の間で入れ替わることがわかる。
【００１９】
目下、多入力多出力（ＭＩＭＯ）技術を利用する、インターリーバも含むシステムを開発することが求められている。しかしながら、前述のインターリーバは、マルチアンテナ送信が用いられるときに直接適用することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
ゆえに、本発明の１つの目的は、ＭＩＭＯ送信機で使用するためのインターリーバを提供することである。本発明の別の目的は、ＭＩＭＯ受信機で使用するためのデインターリーバを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の第１の態様によれば、マルチアンテナ送信機は、符号化データをインターリーブするインターリーバを備え、このインターリーバは、データの時空ブロックにおける既知の複数の利用可能な位置の所与のインデックス位置の１ビットをこのブロック上のインターリーブされる位置にマッピングするように動作し、後で参照されるインデックス位置を導出するために先に参照されるインデックス位置にモジュロ演算を適用し、ビットを後の方のインデックス位置に割り振るように動作可能である。
【００２２】
モジュロ演算は、最初のインデックス位置に、インターリーバブロック中のビットの数と互いに素である一定の整数値をかけることによるこれの入力の１つの算出を含み得る。モジュロ演算は、さらに、第１の演算の結果への第２の一定の整数値の加算を含み得る。第２の一定の整数値は、第１の整数値と異なり得る。モジュロ演算のモジュラスは、好ましくは、インターリーバブロック中のビットの数に等しい。
【００２３】
本発明の第２の態様によれば、マルチアンテナ送信機で使用するためのインターリーバは、インターリーバブロックに入力されるビットを参照するインデックスにインターリーバブロック中のビットの数と互いに素な数をかける手段と、結果として生じる積を、インターリーブされる位置にあるビットを参照するインデックスの有効値のセットの１つに制約して、インターリーバブロック中のビットに修正インデックスを提供する手段と、このビットを、修正インデックスと一致するインターリーバブロックにおける位置に割り振る手段とを備える。
【００２４】
本発明の第３の態様によれば、信号を送信する方法は、インターリーバブロック中のビットの位置を再割り当てするインターリーブステップを含み、インターリーブステップは、インターリーバブロック中の１ビットのインデックスに、インターリーバブロック中のビットの数に対して互いに素である因数による乗算を適用するステップと、結果として生じる積が必ずインターリーバブロック中の可能なインデックス位置の数に対応する値の範囲内にあるようにモジュロ関数を適用するステップとを含む。
【００２５】
モジュロ演算は、好ましくは、インターリーバブロック中のビットの数に対するものである。
【００２６】
本発明の第４の態様によれば、ＭＩＭＯ伝送用のデータを処理する方法は、インターリーバブロック中のビットの位置を再割り当てするインターリーブステップを含み、インターリーブステップは、インターリーバブロックに入力されるビットのインデックスに、インターリーバブロック中のビットの数に対して互いに素である因数による乗算を適用するステップと、結果として生じる積が必ずインターリーバブロック中の可能なインデックス位置の数に対応する値の範囲内にあるようにモジュロ関数を適用するステップと、結果として生じる修正インデックスに基づいてインターリーバブロックにビットを再割り当てするステップとを含む。
【００２７】
本発明の第５の態様は、ＭＩＭＯチャネルへの送信用マルチアンテナ出力を生成する送信装置を提供し、この装置は、第１の構成として送信用のビットの符号化ブロックを生成するデータソースと、これらのビットを第２の構成に置換するインターリーブ手段と、第２の構成のビットを送信用ＯＦＤＭフレームに変調する手段とを備え、インターリーブ手段は、第１の構成におけるビットの位置を記述する第１の値にマッピング関数を適用するマッピング手段を備え、マッピング手段は、第２の構成におけるビットの位置を記述する第２の値を生成するように動作可能であり、第２の値と第１の値の関係は、第１の値と、データブロック中のビットの数と互いに素である因数の積に基づくものである。
【００２８】
マッピング手段は、第２の値を求めるマッピング関数を実行するように動作可能することができる。
【００２９】
代替として、マッピング手段は、格納される作成済みの第２の値のセットから第２の値を取り出すように動作可能とすることもできる。格納されるセットはルックアップテーブルに格納されてもよい。
【００３０】
送信機は、各々が複数の利用可能な送信モードに対応する数のビットを１つのＯＦＤＭシンボルで送信する機能を与える前記複数の利用可能な送信モードの選択された１つに従ってデータを送信するように動作可能とすることができる。この場合、この装置は、各ルックアップテーブルが準備された第２の値のセットを格納する、対応する複数のルックアップテーブルを備えることができる。
【００３１】
マッピング手段は、第２の値が第２の位置を記述する許容値の範囲内にあるように、第２の値にモジュロを提供するように動作可能とすることができる。
【００３２】
本発明の第６の態様によれば、本発明の前記態様のいずれかによる送信機によって送信されるＭＩＭＯ送信を受信する受信装置は、ＭＩＭＯ送信上で受け取られるデータをデインターリーブすることのできるデインターリーブ手段を含み、このデインターリーブ手段は、受信データブロックにおけるビットの位置を識別する第２の値を、送信装置によって生成されるブロックにおけるビットの位置を識別する第１の値に逆マッピングするように動作可能である。
【００３３】
デインターリーブ手段は、格納された第１の値のセットを含み、第２の値によって識別される位置にあるビットに基づいて前記第1の値から１つを選択するように動作可能である。デインターリーブ手段は、格納されるセットが格納されるルックアップテーブルを備え得る。
【００３４】
デインターリーブ手段は、それぞれが１つの送信モードに対応する複数のルックアップテーブルを備えており、これらルックアップテーブルは、前記デインターリーバの使用に際して、受信データが受信される前記送信モードと受信データブロックにおけるビットの位置に対応する前記第２の値に基づいて１つが選択される第１の値の個別のセットをそれぞれ格納する。
【００３５】
本発明の態様のいずれかによる送信装置及び適切に構成された受信機とを備える通信システムが提供され得る。
【００３６】
本発明の第７の態様は、第１の構成として送信用のビットブロックを生成するステップと、これらのビットを第２の構成に置換するステップと、第２の構成のビットを送信用ＯＦＤＭフレームに変調するステップとを備えるＭＩＭＯチャネルへの送信用マルチアンテナ出力を生成する方法を提供し、置換ステップは、第１の構成におけるビットの位置を記述する第１の値を第２の構成におけるビットの位置を記述する第２の値にマッピングし、第２の値と第１の値の関係は、第１の値と、データブロック中のビットの数と互いに素である因数との積に基づくものである。
【００３７】
マッピングするステップは、第２の値を求めるマッピング関数を実行することを備え得る。
【００３８】
マッピングするステップは、格納される準備された第２の値のセットから第２の値を取り出すことを備え得る。格納されるセットは、ルックアップテーブルに格納され得る。
【００３９】
複数の利用可能な送信モードに対応する数のビットをＯＦＤＭシンボルで送信する機能をそれぞれ与える前記複数の利用可能な送信モードの選択される１つに従ってデータを送信するように動作可能な送信機において、各々が準備された第２の値のセットを格納している対応する複数のルックアップテーブルの１つを選択するステップを備える。
【００４０】
マッピングするステップは、第２の値が第２の位置を記述する許容値の範囲内にあるように第２の値にモジュロを適用するステップを備え得る。
【００４１】
本発明の第８の態様は、ＭＩＭＯ送信上で受信されるデータをデインターリーブするステップを含む、本発明の第７の態様による送信方法によって送信されるＭＩＭＯ送信を受信する方法を提供し、デインターリーブステップは、受信データブロックにおけるビットの位置を識別する第２の値を、送信方法によって生成されるブロックにおけるビットの位置を識別する第１の値にマッピングするステップを備える。
【００４２】
デインターリーブステップは、第２の値によって識別される位置にあるビットに基づいて格納される第１の値のセットの１つを選択するステップを含み得る。格納セットは、ルックアップテーブルに格納できる。
【００４３】
デインターリーブステップは、好ましくは、受信データが受信される送信モードに基づいて、各々が１つの送信モードに対応し、第１の値のセットをそれぞれ格納する複数のルックアップテーブルから１つのルックアップテーブルを選択するステップと、受信データブロックにおけるビットの位置に対応する第２の値に基づいて、選択ルックアップテーブルから、送信方法で生成されるように第１の構成におけるビットの位置に対応する第１の値を決定するステップとを備える。
【００４４】
本発明の別の態様、好ましい特徴及び利点は、次に添付の図面を参照して説明する、以下の、すべて本発明の諸態様による、送信機、送信機中のインターリーバ、送信機と共に使用するための受信機、受信機中のデインターリーバの具体的実施形態の説明を読めば明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
図４に示すように、本発明の具体的実施形態によるＭＩＭＯデータ通信システム１００は、送信装置１１２及び受信装置１１４を備える。
【００４６】
数多い状況では、無線通信機器は、送信機と受信機が組み合わさった機能を備わっているが、この例では、分かり易くするために、各装置は片方向通信装置として示されている。
【００４７】
送信装置１１２は、送信データプロセッサ１１８に（情報ビットを含む）データを提供するデータソース１１６を備える。送信データプロセッサ１１８は、データソース１１６によって入力されるデータを処理し、複数の送信アンテナ１２８で構成される送信アンテナアレイ１２６に多重化信号を与える。この図示の例では、２つの送信アンテナ１２８が設けられている。
【００４８】
送信データプロセッサ１１８を、図５にさらに詳細に示す。プロセッサ１１８は、ＦＥＣ符号器１６０及びチャネルインターリーバ１６２を含む。ビット／シンボルマッパ１６４は、インターリーブされたビットストリームをシンボルにマッピングし、これらのシンボルが時空符号器１６６に与えられ、ここで、１つ以上の入力シンボルが、複数のアンテナから送信するための複数の符号化シンボルに符号化される。
【００４９】
符号化送信信号は、送信アンテナアレイ１２６と、対応する受信装置１１４の受信アンテナアレイ１４０の間に規定されるＭＩＭＯチャネル１３０を介して伝搬する。受信アンテナアレイ１４０は、受信装置１１４の時空（及び／又は周波数）復号器１４４に複数の入力を供給する複数の受信アンテナ１４２により構成される。この具体的実施形態では、受信アンテナアレイ１４０は、２つの受信アンテナ１４２により構成される。
【００５０】
受信機１１４は、受信アンテナから信号を受信し、検出されるビット又は何らかの代替形態でのビット表現（例えば、各ビットごとのログ尤度比といった軟判定ビット情報など）のストリームを出力するＯＦＤＭ時空（ＳＴ）復号器１４４を有する。これらのビット、又はビットの表現は、本発明の一具体的実施形態によるデインターリーバ１４６でデインターリーブされ、次いで、ＦＥＣ復号器１４８に入力される。デインターリーブ操作は、ビット順序の逆置換を行うために、送信機１１２のインターリーバ１６２によって提供されるビットインデックス置換の知識を用いる。これは、ＦＥＣ復号器１４８に入力されるビット、又はビットの表現の順序が、ＦＥＣ符号器１６０によって出力されたビットの順序と同じであることを意味する。
【００５１】
次に、図６の流れ図を参照して、チャネルインターリーバ１６２の操作について説明する。図６で示すプロセスは、チャネルインターリーバ１６２によるデータブロックの受信時に実行される。このプロセスは、すべての符号化データビットが、インターリーバ１６２によって、確実に、各データ搬送サブキャリア上で単一の時空符号ブロックを生成するため時空ブロック符号器に入力されるビット数ＮＢＰＳＴＢに対応するブロックサイズを用いてインターリーブされるようにする。
【００５２】
このプロセスは、隣接する符号化ビットが、異なる、通常は大きく隔たったサブキャリア上で、１シンボル内の異なるビット位置、符号化時空ブロック内の異なる位置に配置されるようにマッピングされることを保証する。時空ブロック内の位置が異なれば、ビットが異なるアンテナから送信されることが望ましい。
【００５３】
第１のステップＳ１−２で、後続のステップがブロック中の各ビットごとに実行されるようなループが確立される。次いで、ステップＳ１−４で、以下のように１時空ブロック当たりのビット数ＮＢＰＳＴＢが求められる。
【００５４】
ＮＢＰＳＴＢ＝ｂｉｔｓ＿ｓｙｍｂ＊Ｎ＿ｓｕｂｓ＊Ｎ＿ｓｔ＿ｓｙｍｂ
但し、
ｂｉｔｓ＿ｓｙｍｂ＝１シンボル当たりのビット数（例えば１６ＱＡＭでは４）
Ｎ＿ｓｕｂｓ＝データ搬送サブキャリアの数（例えば４８）
Ｎ＿ｓｔ＿ｓｙｍｂ＝１つの時空ブロックへの入力シンボル数
例えば、時空符号器が空間多重化伝送用に設定される場合、Ｎ＿ｓｔ＿ｓｙｍｂは送信アンテナの数である。これがＡｌａｍｏｕｔｉ符号化用に設定される場合、Ｎ＿ｓｔ＿ｓｙｍｂは２に等しく、従来方式の単一アンテナからの伝送では、Ｎ＿ｓｔ＿ｓｙｍｂは１に等しい。
【００５５】
様々な代替の時空符号器を用いることができ、特に、Ｎ＿ｓｔ＿ｓｙｍｂは、送信アンテナの数に等しい必要はない。
【００５６】
次いで、ステップＳ１−６で、ＮＢＰＳＴＢに一定の整数値αをかける。αは、ＮＢＰＳＴＢが取り得る値（具体的には、ｂｉｔｓ＿ｓｙｍｂ、Ｎ＿ｓｕｂｓ又はＮ＿ｓｔ＿ｓｙｍｂが取り得る異なる値）の範囲に応じて選択できるため、実装形態に依存する。αは１≦α≦ＮＢＰＳＴＢの範囲内になければならず、しかも、αとＮＢＰＳＴＢは互いに素（相対的に素ともいう）でなければならない。２つの整数が互いに素である要件とは、これらが１以外の正の共通因数（約数）を持たないことである。この要件は、インターリーバに入力されるすべてのビットが出力シーケンスにおける一意の位置に割り振られることを保証する。
【００５７】
設計依存の値αは、すべての必要とされるＮＢＰＳＴＢの値について、インターリーバから生じるビット置換が、連続する入力ビットを、異なるサブキャリア上、異なるシンボルビット位置上、及び時空符号化ブロック中のシンボル上に配置するように選択される。
【００５８】
ステップＳ１−８で、結果として生じる積が、１時空ブロック当たりのビット数ＮＢＰＳＴＢに等しい基数のモジュロ演算に適用される。この演算の結果が新しいインデックスｉであり、次いで、これを使って、ステップＳ１−１０で、インターリーバから出力されるブロックにおける新しい位置にビットが再割り当てされる。
【００５９】
ゆえに、インデックスｉは以下のように表される。
【００６０】
ｉ＝α＊ｋ  ｍｏｄ  ＮＢＰＳＴＢ  ｋ＝０，１，・・・，ＮＢＰＳＴＢ−１
式中、ｋはこのアルゴリズムの適用前のビットのインデックスである。
【００６１】
ＮＢＰＳＴＢは、しばしば、複数の値を取り得るため、素数であるαを選択し、この素数が、明白に、ＮＢＰＳＴＢが取る値のいずれの約数でもないようにすることは有用である。選択できるαの適当な値の例は２３又は３７である。しかしながら、他にも多くの値が選択できることが分かであろう。
【００６２】
入力時空ブロックのビットに対するこの演算の結果は、２つのアンテナ上で出力されるＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへの、この時空ブロック内のビットの再割り振りである。図７に、２つの送信アンテナ、４８のデータ搬送サブキャリアを備え、１６ＱＡＭを用いるシステムでの再割り振りを示す。表の一部は、分かり易くするために省略されているが、インターリーブプロセスを規定する原理は確認され得る。例えば、ビット番号１０は、アンテナ２、サブキャリア４２、ビット位置ｂ１にあり、ビット番号１１は、アンテナ１、サブキャリア４７、ビット位置ｂ２にあり、ビット番号１２は、アンテナ２、サブキャリア３、ビット位置ｂ３にあることがわかる。
【００６３】
本発明を、時空ブロックにおけるビット構成の置換を決定するプロセスが、送信時に必要に応じて実行される具体的実施形態により例示しているが、送信機により参照可能なルックアップテーブルのセットを提供して、ビットを、インターリーブされない位置からインターリーブされる位置に直接マッピングすることも可能なはずである。さらに、逆参照が可能なルックアップテーブルのセットを、そのようなインターリーブ信号を受信するように構成された受信機に提供して、インターリーブされたビットを、これらのインターリーブされない位置に逆マッピングすることもできる。
【００６４】
送信機が、単一のＯＦＤＭシンボルでトランスポート可能なビット数が異なる、いくつかの異なる送信モードで送信する機能を備える場合には、１つのＯＦＤＭシンボルに収まるビット数が与えられるものとして、インターリーブのための適当なルックアップテーブルの選択が実行できるようにルックアップテーブルを提供する必要がある。
【００６５】
送信機の構造が異なり、あるいはインターリーバのパラメータが変更される、このインターリーバのいくつかの実装形態が可能であることが理解されるであろう。これらの変更は、符号化ビットの異なる置換を生じると想定されるが、インターリーバの全体的性能は、本発明で比較的計算が簡単なインターリーバが提供されることから得られるものである。
【００６６】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格のインターリーバでは、常に、ビットは、厳密に同じやり方で、すなわち、２サブキャリアおきにサブキャリアに割り振られることが理解されるであろう。これは、隣接する符号化ビットが、常に、厳密に同じ間隔を持つことを保証する。互いに素のインターリーバはこの特徴を示さないが、適当なαの選択により、隣接する符号化ビットが、（これらの間のサブキャリアの数の点で）常に最小限の間隔を持つようにすることができる。ほとんどの場合、互いに素のインターリーバは、８０２．１１ａインターリーバを使って達成されるよりも隣接する符号化ビット間の間隔が大きくなるはずである。
【００６７】
既存のインデックスと、１時空ブロック当たりのビット数に対して互いに素である因数の積にモジュロを適用する演算の前に、この時空ブロック内ですべてのビットを所定量だけシフトさせる効果を持つ別の整数値の加算を行い得ることが理解されるであろう。ゆえに、前述のインターリーバ１６２によって実行されるインターリーブ操作は、
ｉ＝（α＊ｋ）ｍｏｄ  ＮＢＰＳＴＢ
であるが、代替としてこれは以下のように規定することもできる。
【００６８】
ｉ＝（α＊ｋ＋β）ｍｏｄ  ＮＢＰＳＴＢ
これは、すべての置換されるビット位置をβ桁ずつ移動させる効果がある。
【００６９】
前述の送信機及び受信機は、本発明に従って動作するように具体的に構成されているが、汎用送信機又は汎用受信機も、コンピュータ装置によって実行される適当なソフトウェアの導入により、この方式で動作するように構成できることが理解されるであろう。このために、本発明の一態様は、使用に際して、適当に構成可能なハードウェア構成要素を備えるコンピュータを、実質上、前述の実施形態で例示される本発明に従って動作させる、コンピュータで読取り可能な形のコンピュータ実行可能命令を格納する製品で構成される。この製品は、光ディスク、磁気記憶媒体、他の任意の技術の記憶媒体などの記憶媒体、取り外し可能ＲＯＭユニットなどの能動部品、又はメモリカードなどその他のメモリデバイスで構成されてもよく、又はコンピュータ実行可能プログラム製品を設定するようなコンピュータ読み取り可能命令を規定するデータを含み、ダウンロードで受信できる信号であってもよい。
【００７０】
この製品は、適当に構成された汎用機器にインストールされると、結果として得られるシステムを、前述の実施形態によって例示される本発明の諸態様のいずれかに従って動作可能にする特定用途向け集積回路も備え得るであろう。
【００７１】
添付の特許請求の範囲で請求されている保護の適用範囲は、添付の図面を参照した明細書に基づき決定されるものであるが、本発明の具体的実施形態の特徴が特許請求の範囲の特徴の範囲に対する限定事項であると解釈されることはこの限りではない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】当分野で知られているインターリーバを含む例示的送信側データプロセッサを示す概略図である。
【図２】図１に示す例によるインターリーバを使ったデータ割り振りを示す図である。
【図３】本発明の分野を説明するのに使用するための１６ＱＡＭ信号点を示す図である。
【図４】本発明の１つの具体的実施形態によるインターリーバを備える送信機と、対応するデインターリーバを備える受信機とを含む通信システムを示す概略図である。
【図５】インターリーバを含む、図４に示す送信機の送信側データプロセッサを示す概略図である。
【図６】図５に示すインターリーバで実行される、データをインターリーブするプロセスを示す流れ図である。
【図７】図４に示す本発明の実施形態によるインターリーバを使ったデータ割り振りの結果を示す図である。
【図１】
2008503110.tif 000003
【図２】
2008503110.tif 000004
【図３】
2008503110.tif 000005
【図４】
2008503110.tif 000006
【図５】
2008503110.tif 000007
【図６】
2008503110.tif 000008
【図７】
2008503110.tif 000009
【国際調査報告】
2008503110.tif 000010
2008503110.tif 000011