(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのチャネルコードを用いて伝送されるデジタル情報を通信システムにおいて伝送するために該デジタル情報を処理する方法であって、デジタル情報を少なくとも１つのチャネルコードを用いて符号化するステップと、
少なくとも一部分はチャネルコードに関連するパンクチャリングパターンに基づいて、システムの周波数スペクトルにおける部分の異なるセクションに符号化チャネルビットを割当てするステップとからなり、
符号化チャネルビットは割当てされたセクションにてシステムを通して伝送され、そして符号化チャネルビットはデコーディング過程においてどのセクションが使用されるかにより、システムの受信機において異なるコードレートで復号されることができ、
デジタル情報は内部チャネルコードおよび外部チャネルコードを用いて伝送され、および
外部コードを使用して生成されたエラーインディケータは受信機において使用され、デコーディング過程の一部として周波数スペクトルの部分のどのセクションが復号されるべきであるかを判断することを特徴とする方法。
【請求項２】
少なくとも１つのチャネルコードを用いて伝送されるデジタル情報を通信システムにおいて伝送するために該デジタル情報を処理する方法であって、デジタル情報を少なくとも１つのチャネルコードを用いて符号化するステップと、
少なくとも一部分はチャネルコードに関連するパンクチャリングパターンに基づいて、システムの周波数スペクトルにおける部分の異なるセクションに符号化チャネルビットを割当てするステップとからなり、
符号化チャネルビットは割当てされたセクションにてシステムを通して伝送され、そして符号化チャネルビットはデコーディング過程においてどのセクションが使用されるかにより、システムの受信機において異なるコードレートで復号されることができ、および
セクション数がパンクチャリングパターンのピリオドに対応するよう、周波数スペクトルの部分が異なるセクションに分割されることを特徴とする方法。
【請求項３】
少なくとも１つのチャネルコードを用いて伝送されるデジタル情報を通信システムにおいて伝送するために該デジタル情報を処理する方法であって、デジタル情報を少なくとも１つのチャネルコードを用いて符号化するステップと、
少なくとも一部分はチャネルコードに関連するパンクチャリングパターンに基づいて、システムの周波数スペクトルにおける部分の異なるセクションに符号化チャネルビットを割当てするステップとからなり、
符号化チャネルビットは割当てされたセクションにてシステムを通して伝送され、そして符号化チャネルビットはデコーディング過程においてどのセクションが使用されるかにより、システムの受信機において異なるコードレートで復号されることができ、および
周波数スペクトルの部分は少なくともＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤの４つのセクションから成り、そして、次の割当てに従って、
【数１】
0003852680.tif 000007
（ここでＰ４は、所定のパンクチャリングパターンマトリクスに関してどのセクションが各チャネル符号化ビットを受け取るべきかを識別する）、４ピリオドを有するパンクチャリングパターンに基づいて、チャネル符号化ビットのセクションへの割当てが行われることを特徴とする方法。
【請求項４】
異なるコードレートは、（ｉ）Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤ、（ｉｉ）Ａ、Ｂ、およびＣ、（ｉｉｉ）ＡおよびＢ、（ｉｖ）Ａ、の４つのセクションにおける配置の各々に関連を行うことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つのチャネルコードを用いて伝送されるデジタル情報を通信システムにおいて伝送するために該デジタル情報を処理する方法であって、デジタル情報を少なくとも１つのチャネルコードを用いて符号化するステップと、
少なくとも一部分はチャネルコードに関連するパンクチャリングパターンに基づいて、システムの周波数スペクトルにおける部分の異なるセクションに符号化チャネルビットを割当てするステップとからなり、
符号化チャネルビットは割当てされたセクションにてシステムを通して伝送され、そして符号化チャネルビットはデコーディング過程においてどのセクションが使用されるかにより、システムの受信機において異なるコードレートで復号されることができ、および
デコーディングプロセスは、（ａ）セクションの全部を使用してチャネルコードを復号するステップと、（ｂ）指定のエラークライテリアが満足されなかった場合、指定のセクションを消去し、次に、対応するより高いレートでセクションの残りのサブセットを復号するステップと、（ｃ）エラークライテリアが満足されたか、あるいは可能とするコードレート全てが復号されるまで、ステップ（ｂ）を繰り返すステップとを用いて実行されることを特徴とする方法。
【請求項６】
少なくとも１つのチャネルコードを用いて伝送されるデジタル情報を通信システムにおいて伝送するために該デジタル情報を処理する装置であって、デジタル情報を少なくとも１つのチャネルコードを用いて符号化することが可能であり、かつ、少なくとも一部分はチャネルコードに関連するパンクチャリングパターンに基づいて、システムの周波数スペクトルの部分の異なるセクションに符号化チャネルビットを割当てすることが可能な送信機からなり、符号化チャネルビットは割当てされたセクションにてシステムを通して伝送され、そして符号化チャネルビットはデコーディング過程においてどのセクションが使用されるかにより、システムの受信機において異なるコードレートで復号されることができ、
デジタル情報は内部チャネルコードおよび外部チャネルコードを用いて伝送され、および
外部コードを使用して生成されたエラーインディケータは受信機において使用され、デコーディング過程の一部として周波数スペクトルの部分のどのセクションが復号されるべきであるかを判断することを特徴とする装置。
【請求項７】
少なくとも１つのチャネルコードを用いて伝送されるデジタル情報を通信システムにおいて伝送するために該デジタル情報を処理するための送信機であって、少なくとも１つのチャネルコードを用いてデジタル情報を符号化するためのチャネルコーダと、少なくとも一部分はチャネルコードに関連するパンクチャリングパターンに基づいて、システムの周波数スペクトルにおける部分の異なるセクションに符号化チャネルビットを割当てすることが可能なビット配置ユニットとからなり、
符号化チャネルビットは割当てされたセクションにてシステムを通して伝送され、そして符号化チャネルビットはデコーディング過程においてどのセクションが使用されるかにより、システムの受信機において異なるコードレートで復号されることができ、
デジタル情報は内部チャネルコードおよび外部チャネルコードを用いて伝送され、および
外部コードを使用して生成されたエラーインディケータは受信機において使用され、デコーディング過程の一部として周波数スペクトルの部分のどのセクションが復号されるべきであるかを判断することを特徴とする送信機。
【請求項８】
通信システムにおいて伝送を行うためにデジタル情報を処理する際に使用される１つあるいはそれ以上のソフトウェアプログラムを格納するための物品において、該デジタル情報は少なくとも１つのチャネルコードを使用して伝送され、そして実行時の１つあるいはそれ以上のプログラムは、デジタル情報を少なくとも１つのチャネルコードを用いて符号化するステップと、少なくとも一部分はチャネルコードに関連するパンクチャリングパターンに基づいて、システムの周波数スペクトルにおける部分の異なるセクションに符号化チャネルビットを割当てするステップとを実行し、
該符号化チャネルビットは割当てされたセクションにてシステムを通して伝送され、該符号化チャネルビットはデコーディング過程においてどのセクションが使用されるかにより、システムの受信機において異なるコードレートで復号され、
デジタル情報は内部チャネルコードおよび外部チャネルコードを用いて伝送され、および外部コードを使用して生成されたエラーインディケータは受信機において使用され、デコーディング過程の一部として周波数スペクトルの部分のどのセクションが復号されるべきであるかを判断することを特徴とする物品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には、通信システムにおけるデジタルオーディオ放送（ＤＡＢ）および情報を伝送するための他の技法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＡＭラジオバンド（無線帯域）およびＦＭラジオバンドを用いてデジタルオーディオ放送（ＤＡＢ）を提供するために提唱されるシステムは、改良された品質を有するオーディオおよびデータサービスと、さらに、現存のアナログ伝送よりもさらに頑強なカバレッジを提供することが期待されている。このような全デジタルシステムはしばしばインバンドオンチャネル（ＩＢＯＣ）ＤＡＢシステムと呼ばれる。しかし、全デジタルＤＡＢへの完全な転換が達成されるまで、放送業者は、アナログ信号とデジタル信号が認可された同一帯域内で同時に伝送されることの出来る中間的な解決策を必要としている。一般的にそのようなシステムはハイブリッドインバンドオンチャネル（ＨＩＢＯＣ）ＤＡＢシステムと呼ばれ、現在ＡＭラジオバンドおよびＦＭラジオバンドの両方に対して開発中である。
【０００３】
上記のＤＡＢシステムでは、部分帯域干渉がシステムのある特定のエリアに存在するよう、あるいはある特定の動作状況下で存在するよう設計がなされている。例えば、このようなシステムにおいては、より高ビットレートがサポートされるよう、隣接キャリアのデジタル側波帯を指定されたエリア内の、あるいは指定された動作状況下における、限定された範囲にまでオーバラップさせることが望ましい。
【０００４】
部分帯域干渉の影響を軽減する技法、あるいは、ＩＢＯＣおよびＨＩＢＯＣ  ＤＡＢシステム性能を改善する技法については、１９９９年４月１３日付けで、D. Mansour、D.Shinha、およびC.-E.W.Sundbergなる発明人の名称の下で出願された”Multistream In-band On-channel Systems”なる発明の名称の米国特許出願第０９／２９０，８１９と、１９９９年３月２８日付けで、J.N.Laneman およびC.-E.W.Sundbergなる発明人の名称の下で出願された”Soft Selection Combining Based on Successive Erasures of Frequency Band Components in a Communication System”なる発明の名称の米国特許出願第０９／３２２，８４８と、１９９９年１２月１５日付けで、J.N.Laneman、D.Shinha、C.-E.W.Sundberg、およびJ.W.Traceyなる発明人の名称の下で出願された”Error Screening Based on Code and Control Information Consistency in a Communication System”なる発明の名称の米国特許出願第０９／４６４，０４２と、１９９９年１２月１５日付けで、J.N.Laneman、D.Shinha、C.-E.W.Sundbergなる発明人の名称の下で出願された”Channel Code Configurations for Digital Audio Broadcasting Systems and Other Types of Communication Systems”なる発明の名称の米国特許出願第０９／４６４，０４3とにおいて説明されているためこれらを参照にされたい。これらの米国特許出願は全て本発明の譲渡人に譲渡されるものであり、参考までにここに引用を行った。
【０００５】
ＤＡＢシステムでは、デジタル側波帯における最適ビット配置（ＯＢＰ）により相補パンクチャードペア畳み込み（ＣＰＰＣ）コードをチャネルコードとして使用する。ＩＢＯＣおよびＨＩＢＯＣシステムにおいて使用に適する多数のＣＰＰＣコードおよびＯＢＰ技法については、１９９８年１２月２１日付けで、B. ChenおよびC.-E.W.Sundbergなる発明人の名称の下で出願された”Optimal Complementary Punctured Convolutional Codes”なる発明の名称の米国特許出願第０９／２１７，６５５において説明されているためこれを参照にされたい。この米国特許出願は本発明の譲渡人に譲渡されるものであり、参考までにここに引用を行った。ビット配置は、例えば、最も外側の周波数成分が第一隣接干渉の影響を最も受けやすい側波帯成分であることが予測される場合、最適化される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記引用の米国特許出願において説明された技法により多大な進歩がもたらされたが、それにもかかわらず、依然、部分帯域干渉を受けやすいＤＡＢシステムおよび他のシステムにおいて、さらに性能を改善する必要がある。
【０００７】
【発明を解決するための手段】
本発明は、デジタルオーディオ放送システム（ＤＡＢ）システムにおける、あるいは他のタイプのデジタル通信システムにおけるチャネルコーディングのための方法および装置を提供する。これにより、部分帯域干渉が存在する従来のシステムに関してその性能を向上させることが可能となる。本発明の一態様に基づいて、デジタル情報は通信システムにおける伝送を行うために隠れパンクチャリング（ｈｉｄｄｅｎ  ｐｕｎｃｔｕｒｉｎｇ）技法を用いて処理される。デジタル情報はそれに関連する少なくとも１つのパンクチャリングパターンを有するチャネルコードを用い符号化される。パンクチャリングパターンは望ましくはレートコンパチブルパンクチャリングパターンである。システムの送信機サイドで適用されるチャネルコードのパンクチャリングはないが、代わりに、結果的チャネル符号化ビットは、少なくとも一部分パンクチャリングパターンに基づいて、デジタル側波帯の異なるセクションか、あるいはシステムの周波数スペクトルの他の部分に割当てされる。次に、符号化チャネルビットはシステムを通して割当てされたセクションにて伝送され、そして、デコーディング過程においてどのセクションが使われるかにより、異なるコードレートにてシステムの受信機において復号されることが出来る。本発明は、異なるセクションを消去させ、そして、対応するより高いレートコードでデコーディングを進行させることにより、システムにおける部分帯域干渉の影響を軽減する。
【０００８】
本発明の実施形態において、デジタル情報は内部チャネルコードおよび外部チャネルコードを用いて伝送される。そして、上述の周波数スペクトルにおける部分の異なるセクションへのチャネル符号化ビットの割当てが内部チャネル符号化ビットに適用される。次に外部コードを使用して生成されたエラーインディケータが受信機において使用され、どの周波数スペクトルの部分のセクションがデコーディング過程の一部として復号されるべきかを判断する。
【０００９】
本発明のまた別の態様に基づいて、上述のデコーディングプロセスはセクションの全部を使用して最初にチャネルコードを復号することにより実行される。次に、周期冗長検査（ＣＲＣ）あるいは他の指定されたエラークライテリアが満足されなかった場合、１つあるいはそれ以上のセクションが消去され、そして、セクションの残りのサブセットを用いて、対応するより高いレートコードでデコーディングが繰り返される。このプロセスは、指定のエラークライテリアが満足されるまで、もしくは、可能な全てのコードレートが復号されるまで繰り返される。可能なコードレートの全てが復号され、なお指定のエラークライテリアが満足されないままである場合、ソースデコーダにおいてエラー軽減アルゴリズムがトリガされる。
【００１０】
本発明の隠れパンクチャリング技法においては、部分帯域干渉レベルの予測を必要としないことを長所とする。代わりに、上述したようなＣＲＣか、あるいは他のタイプのエラーインディケータが、そのような干渉の存在を知らせるインディケータとして使用される。
【００１１】
本発明は特に畳み込みコードあるいはターボコードとの使用によりよく適合するものであるが、他のタイプのチャネルコードとの使用も可能である。
【００１２】
本発明は、例えば、音声情報、データ情報、映像情報、およびイメージ情報、またこれらの多様な組合せを含めたあらゆるタイプのデジタル情報への適用が可能である。加えて、本発明は、インターネット、衛星放送システム、音声およびデータの同時配信用のシステムなどといった、ＦＭおよびＡＭ  ＨＩＢＯＣ  ＤＡＢシステム以外のあらゆる多数のアプリケーションにおいて実行が可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に説明を行う実施形態において、本発明は、例えば知覚オーディオコーダといったようなオーディオコーダにより生成された圧縮オーディオビットといったようなソース符号化音声情報ビットの伝送においてその使用に適合するチャネルコーディング技法を提供する。ただし、本発明のチャネルコーディング技法は、例えば、映像情報、イメージ情報、かつ他のタイプのソース符号化ビットストリーム等、他の多くのタイプの情報に適用出来ることを理解されたい。加えて、本発明は、インターネットおよび他のコンピュータネットワークによる通信、かつ、セルラマルチメディア、衛星、無線ケーブル、無線ローカルループ、高速無線アクセスによる通信、および他のタイプの通信システムによる通信を含めた、広範囲わたる多様に異なるタイプの通信システムアプリケーションにおいてその使用を可能とする。本発明は、例えば、周波数チャネル、タイムスロット、コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）スロット、および非同期転送モード（ＡＴＭ）あるいは他のパケットベース伝送システムにおける仮想接続などの、所望するあらゆるタイプの通信チャネルよる使用を可能とする。
【００１４】
図１は、本発明による実施形態が実行され得る一般的なＦＭハイブリッド、インバンドオンチャネル（ＨＩＢＯＣ）デジタルオーディオ放送（ＤＡＢ）システムにおける周波数スペクトルの部分を示したものである。スペクトルの電力Ｐが周波数ｆの関数としてプロットされている。ここに示すスペクトルの部分は、アナログホストＦＭ信号１００と、関連する下側デジタル側波帯１０２および上側デジタル側波帯１０４から構成される。側波帯はＨＩＢＯＣ  ＤＡＢシステムにおいてデジタルオーディオ情報を伝送するために用いられる周波数スペクトルの部分を表す。
【００１５】
ここに記載する実施形態のシステムでは、外部順方向誤り修正（ＦＥＣ）あるいは誤り検出チャネルコードとして周期冗長検査（ＣＲＣ）コードと、差分直交位相シフトキード（ＤＱＰＳＫ）／直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調を使用する。伝送されたシンボルのＤＱＰＳＫ変調は周波数選択フェージングとオシレータ位相ドリフトに頑強性を与える。差分符号化は直交周波数分割多重トーン間の周波数にて実行される。伝送されるデジタル信号と外部周期冗長検査ブロックコードは側波帯１０２および側波帯１０４のそれぞれで反復される。しかし、本発明は広範囲にわたる多様なタイプの変調により使用可能であることを理解されたい。例えば、差分直交位相シフトキード（ＤＱＰＳＫ）に代わりコーヒレント直交位相シフトキード（ＱＰＳＫ）変調を使用することも可能である。
【００１６】
図１に示すように、側波帯１０２および側波帯１０４の各々はそれぞれＮ成分、１０２−１、１０２−２、…１０２−Ｎ、および１０４−１、１０４−２、…１０４−Ｎを含む。成分は例えば直交周波数分割多重キャリアのセットであろう。パイロットトーン１０３は側波帯１０２の両サイドにあり、パイロットトーン１０５は側波帯１０４の両サイドにある。図中記載を行っていないが、追加のパイロットトーンがここに示した周波数スペクトルの他部分に存在する。パイロットトーン１０３およびパイロットトーン１０５は選択された直交周波数分割多重基準トーンであり、例えば干渉の存在を判断するために使用される。ただし、干渉を判断する目的でパイロットトーンを使用することが本発明の要求とするものではないことを強調する。実際に、本発明のチャネルコーディング技法のきわだった長所として、その詳細を後述するように、干渉の予測や干渉の他の判断を必要としないことがある。
【００１７】
パイロットトーン１０３とパイロットトーン１０５は常に必要なわけではなく、本発明の他の実施形態においては完全に省かれるであろうことも注記する。例えば、パイロットトーンは、例をあげると干渉を計測するといったようなある特定の場合や、対応する周波数スロットがデータ伝送や他の目的に使用されるといった他の場合にのみ使用される。一般的に、データ伝送に有効なスペクトルの最大量を有するため、パイロットトーンの数を最小限に抑えることが望ましい。
【００１８】
本発明は、図１のＨＩＢＯＣ  ＤＡＢシステムにおいて、また他のタイプの通信システムにおいて実行される改良されたチャネルコーディング技法を提供する。図１に例示したタイプのスペクトルを有するＨＩＢＯＣシステムの例について図２および図３に関連して詳細な説明を行う。
【００１９】
図２は、本発明が実行される一般的なＦＭ  ＨＩＢＯＣ  ＤＡＢシステム２００である。システム２００は送信機部分と受信機部分とから構成される。図２は主にシステムのデジタル部分、すなわち、デジタル信号の生成および処理に関連する部分を示していることに注意されたい。また、従来技法による追加の処理エレメントもアナログ信号処理に使用されよう。
【００２０】
システム２００において、ＰＡＣオーディオコーダ２０２は、音声圧縮技法を使用し、例えば９６ｋｂｐｓのビットレートで復号オーディオ信号を生成する。この音声圧縮技法については、D. Shinha、 J. D. Johnston、 S. DorwardおよびS. R. Quackenbush による、１９９８年ＣＲＣプレス、デジタルオーディオ、セクション４２、４２−１ページから４２−１８ページに掲載の論文「知覚オーディオコーダ」において詳細説明がなされている。復号オーディオビットストリームは、ＣＲＣ誤り検出ブロックコードを使用して従来の方法においてＣＲＣビットを生成するＣＲＣエンコーダ２０４に適用され、次に本発明が実行されるチャネルコーディングおよび変調サブシステム２１０に適用される。
【００２１】
本実施形態におけるチャネルコーディングおよび変調サブシステムは、図３に関連してその詳細説明を行うが、ＦＭブロードキャストチャネルを含むものと仮定することを注記する。
【００２２】
先に説明したように、ＣＲＣはシステム２００において使用可能な外部コードタイプの一例である。本発明との使用に適する他の外部コードとして、例えば、リード＿ソロモン（ＲＳ）符号、ＢＣＨ符号、さらに他のタイプのブロックコードなどが含まれる。また、本発明に基づいて、非周期短縮コードのみならず、他の周期コードもまた外部コードとして使用することが出来る。本発明は、外部チャネルコードを使用しないシステム、例えば、「内部」畳み込みコードのみを使用してチャネルコーディングが行われるシステムにおけるの実行も可能である。
【００２３】
図３に示すように、サブシステム２１０はチャネルコーディング、変調、伝送、受信、復調、およびチャネル復号操作を実行する。例示目的において、サブシステム２１０は、ＨＩＢＯＣ  ＤＡＢの信号が伝送されるＦＭブロードキャストチャネル２３０を含むものと仮定する。また、図３のサブシステム２１０は、内部チャネルコード、インターリーバ２２２、ＤＱＰＳＫ変調器２２４、および、ＯＦＤＭ変調器２２６を実行する畳み込みコーダ２２０を含む送信機部分から成る。
【００２４】
畳み込みコーダ２２０において実行される畳み込みコーディングはシステム２００において使用が可能な内部チャネルコードタイプの一例である。詳細を後述するが、いわゆるターボコード、ブロックコード、およびトレリス符号化変調に関連するコーディングを含む、他のタイプの内部チャネルコードも使用することも可能である。畳み込みコードおよびターボコードは本発明の実施形態の実行に好ましいコードである。前者の畳み込みコードは従来のビタビ復号を用い効果的な方法でデコーディングを可能とする。一方、後者のターボコードはより長い遅延と高い複雑さの度合いを示すが、一般的によりよいパフォーマンスをもたらす。
【００２５】
また、本発明は、上記引用米国特許出願第０９／２１７，６５５に記載されているような相補パンクチャードペア畳み込み（ＣＰＰＣ）コードを用いて実行可能であることを注記する。しかし、このようなコードを必要としない。
【００２６】
デジタル側波帯１０２およびデジタル側波帯１０２に相当するＯＦＤＭ変調器２２６の変調された出力はＦＭブロードキャストチャネル２３０を通して、ＯＦＤＭ復調器２３２、ＤＱＰＳＫ復調器２３４、デインターリーバ２３８、およびビタビデコーダ２４０を含む受信機部分に伝送される。
【００２７】
もう一度、図２に関して、復調され、かつ、復号されたサブシステム２１０の受信機部分からの受信信号はＣＲＣデコーダ２１２に適用され、次にＰＡＣオーディオデコーダ２１４に適用される。ＣＲＣデコーダ２１２は、出力２４２を介して図３のビタビデコーダ２４０に供給されるエラーフラグを生成する。エラーフラグは、ＰＡＣオーディオデコーダ２１４における従来のエラー軽減プロセスをトリガするためにも使用可能である。デコーダ２１４からの再構成オーディオ信号は例えば一つあるいはセットのスピーカといったような出力装置２１６に適用され、耳で知覚できる形式に変換される。
【００２８】
図３のビタビデコーダ２４０はリストビタビアルゴリズム（ＬＶＡ）技法を使用する。このリストビタビアルゴリズム（ＬＶＡ）技法においては、ＣＲＣエラーフラグあるいは他のタイプの外部コードエラーフラグが、デコーダにより生成された１つあるいはそれ以上の代替デコーディングパスの選択をトリガするために使用される。例えば、エラーフラグが最も可能性のありそうなパスを示す場合、出力２４２を介して供給されたＣＲＣエラーフラグが、次の最も可能性のありそうなパスの選択をトリガする、といったように使用される。
【００２９】
本発明の使用に適したリストビタビアルゴリズム（ＬＶＡ）技法の他の例として、リストビタビ復号のいわゆる「ショートリスト」タイプがある。本実施形態におけるリストサイズは望ましくは、例えば２、３、あるいは４個のエントリのオーダとされる。典型的なＦＭ  ＨＩＢＯＣ  ＤＡＢシステムにおける部分帯域干渉信号は、通常、例えば、自動車に搭載された受信機が第一隣接干渉信号が存在するエリア内を移動するにつれて干渉レベルをゆるやかに変えることから、ショートリストは有効である。さらに、通常は、所定の消去される成分は、複数のＣＲＣフレームにわたって消去されたままであることが望ましい。具体的なリストサイズおよび消去される成分数は、従来技法で明らかなやり方でシミュレーションを用いて決定される。
【００３０】
本発明の隠れパンクチャリング（ｈｉｄｄｅｎ  ｐｕｎｃｔｕｒｉｎｇ）における消去の各レベルごとに、別々のＬＶＡデコーディングあるいは他のタイプのデコーディングが実行されることを注記する。
【００３１】
本発明に関してその使用に適したＬＶＡ技法に関し、ここに参考までに引用すると、２０００年８月２２日公開、発明人の名称B. ChenおよびC. -E. W. Sundbergによる、”List Viterbi Algorithms for Continuous deta Transmission”なる発明の名称の米国特許番号６，１０８，３８６において詳細が述べられている。
【００３２】
図２および図３の関連において説明を行った通信システム２００は、変調器、マルチプレクサ、アップコンバータ等といった追加の処理エレメントを配備することも可能であるが、ここでは説明を簡略化するため図中記載を行わない。加えて、これらの実施形態は、ここに示した以外のエレメントを含む、他の複数エレメントによる装置を使用して実行することも可能である。さらに、コーダやデコーダといったような特定の信号処理エレメントが、１つあるいはそれ以上の専用集積回路、マイクロプロセッサ、あるいは他のタイプのデジタルデータプロセッサや、これらの部分あるいは組合せ、かつ、他の公知のデバイスを使用して、少なくともある部分実行が可能である。本実施形態の様々なエレメントはまた、デジタルデータプロセッサの中央処理装置（ＣＰＵ）や同等のものにより実行される１つあるいはそれ以上のソフトウェアプログラムのフォームで全体的あるいは部分的に実行されることも出来る。
【００３３】
本発明の実施形態におけるＦＭ  ＨＩＢＯＣシステムの上記説明における構成は例示目的にのみ提示を行ったものであることを再度強調する。本発明の改良されたチャネルコーディング技法は、あらゆる多くの他の種類のシステムにおいてその実行が可能であることは従来技法により明らかである。
【００３４】
先に説明したように、本発明は、図１、図２、および図３に関して説明を行ったＦＭ  ＨＩＢＯＣシステムのような通信システムにおいて使用される改良されたチャネルコーディング技法を提供する。部分帯域干渉の影響を軽減することに特に適したこれらのチャネルコーディング技法をここで「隠れパンクチャリング」(hidden puncturing)と呼ぶ。隠れパンクチャリングについては例示チャネルコード、すなわち、レート−１／２メモリ−６畳み込みコード、レート−１／３並列連接ターボコード、およびレート−１／２メモリ−２ターボコードを使用して、以下に詳細を説明する。これらのコードのパンクチャリングについて、図４、図５、および図６に関して説明を行う。これらコードは例示目的にのみ使用するものであり、本発明は、他の異なるタイプのコード、かつ、異なるコードレート、メモリ、パンクチャリングパターンや他のパラメータを使用しての実行も可能であることを強調する。
【００３５】
図４は、例示レート−１／２メモリ６畳み込みコードのパンクチャリングパターンを示す表である。パンクチャされていないコードは１／２のレートＲを有する。この表は、４のパンクチャリングピリオドにて、レート−４／７コード、レート−２／３コード、およびレート−４／５コードを生成するために、レート−１／２コードをパンクチャする際に使用するパンクチャリングパターンを示している。これらのコードはレートコンパチブルパンクチャード畳み込み（ＲＣＰＣ）コードのクラスの例である。これについては、参考までに引用すると、J. Hagenauerによる、１９８８年４月ＩＥＥＥ  トランザクション  オン  コミュニケーションズ、３６（４）：３８９−４００に掲載の論文「レートコンパチブルパンクチャード畳み込みコード（ＲＣＰＣコード）およびそのアプリケーション」（”ate-Compatible Punctured Convolutional Codes(RCPC Codes) and Their Applications”）に詳細説明がなされている。パンクチャされていないレート−１／２コードは「マザーコード」であり、次のジェネレータマトリクスにより表される。
【数２】
0003852680.tif 000002
【００３６】
上記例示レート−１／３ターボコードは、次のジェネレータマトリクスにより表される２つのレート−２／３成分コードの並列連接として生成される。
【数３】
0003852680.tif 000003
【００３７】
これについては、参考までに引用すると、J. Hagenauer等による、１９９６年３月ＩＥＥＥトランザクション  オン  インフォメーション  セオリ、４２（２）：４２９−４４４に掲載の論文「バイナリブロックの反復型デコーディングおよび畳み込みコード」（”Iterative Decoding of Binary Block and Convolutional Codes”において詳細記載されている。
【００３８】
図５は、８のパンクチャリングピリオドによる、レート−１／３ターボコードのレートコンパチブルパンクチャリングパターンを示したものである。パンクチャリングは成分コードに適用され、成分レートＲｃの関数としての結果トータルレートＲは次により求められる。
【数４】
0003852680.tif 000004
【００３９】
図６は、例示のレート−１／２メモリ−２ターボコードのレートコンパチブルパンクチャリングパターンを示したものである。図５の１／２のトータルレートを得るために成分レート−２／３コードに適用されたパンクチャリングは、例示レート−１／２ターボコードを構成するために使用されるパンクチャリングと正確に同一であることを注記する。このレート−１／２ターボコードに使用されるビットを図５において太字で示している。よって、レート−１／２ターボコードは、図６のパンクチャリングパターンを用いて、より高レートコードを生成するためにそれ自身パンクチャされることが可能な新しい「マザーコード」と見なされる。
【００４０】
本発明の隠れパンクチャリング技法については、図７、図８、および図９に関して、さらに上記の例示チャネルコードに関して詳しく説明を行う。例示チャネルコードの従来の使用法においては、これらのコードは明示的にシステムの送信機においてパンクチャされ、伝送レートを調整する。この従来の使用法とは反対に、本発明は送信機サイドでコードをパンクチャせず、代わりにパンチャリングパターンを用いてＯＦＤＭスペクトルにおける異なるセクションへの符号化ビットの最適な配置を判断する。「隠れパンクチャリング」という言葉は、レート調整のための送信機サイドにおける明示パンクチャリングのないこの技法に対して用いられる。従来技法において明らかであるように、隠れパンクチャリングは、部分帯域干渉を示す通信システムにおいて、かつ、レートコンパチブルコードあるいはパンクチャリングパターンを有する他のコードが使用されることの出来るあらゆる通信システムにおいてその使用に適するものである。都合良く、本発明の隠れパンクチャリングアプローチは、時間変化干渉およびスペース変化干渉を処理するために柔軟性のある、かつ効果的なアプローチを提供する。
【００４１】
図７は、本発明の隠れパンクチャリングにより軽減される部分帯域干渉のタイプの一例である。この例において、ＦＭホスト１００に関連するデジタル側波帯１０４の最も外側の部分は、第一隣接ＦＭインターフェアラ(interferer)２５０からの部分帯域干渉の影響を受けやすい。インターフェアラ２５０による影響を最も受けるデジタル側波帯１０４の部分は、側波帯の最も外側の部分であることが理解される。この例におけるデジタル側波帯１０４は、第１デジタルビットストリームにあたる第１部分２５２と第２デジタルビットストリームにあたる第２部分２５４とを含むマルチストリームシステム側波帯である。
【００４２】
本発明に基づいて、マルチストリームデジタル側波帯１０４の第１部分２５２と第２部分２５４の各々は異なるセクションに分割され、そして、チャネル符号化ビットは、レートコンパチブルパンクチャリングパターンに基づいて異なるセクションに配置される。異なるセクションのサイズは使用される特定のパターンに基づいて判断される。この例において、第１部分２５２の最も外側の部分は第１部分２５２の最も内側の部分よりも保護のより大きいレベル、すなわち、より低いコードレートが提供される。同様に、第２部分２５４の最も内側の部分は、第２部分２５４の最も外側の部分よりも高次の保護レベルが提供される。もちろん、所定アプリケーションにおける特定のチャネル特性により、多くの異なる区分化構成が可能である。ゆえに、区分化はこの図に示すものと同一である必要はない。加えて、異なるチャネルコードが異なるセクションあるいはセクショングループに対し使用されることも出来る。
【００４３】
図７の構成はまた、ＦＭホスト１００からの自己干渉に対し第１部分２５２の保護をも可能にする。本発明は、同等でないエラー保護（ＵＥＰ）技法の明示アプリケーションを必要としないが、代わりに周波数帯域配置によって異なるレベルのエラー保護を可能にする。本発明はマルチストリームシステムを必要としないことも注記する。シングルストリームシステムの側波帯区分の例については図９に関して以下に詳細な説明を行う。さらに、ＡＭキャリアもしくはＦＭキャリアなしに、例えば、全デジタルＩＢＯＣシステムの場合において、隠れパンクチャリングがデジタル周波数スペクトルに適用可能である。後者の場合、スペクトルに関する急スロープは隠れパンクチャリングとの使用によりよく適合する。
【００４４】
図８は、本発明の隠れパンクチャリングの実行に適した通信システム送信機２６０の部分のブロック図である。この図に示した送信機２６０の部分は、チャネルエンコーダ２６２、ビット配置ユニット２６４、セグメント化インターリーバ２６６、およびＯＦＤＭユニット２６８を備えている。構成装置２６２、２６６、および２６８は一般に、前述の図３のチャネルコーディングおよび変調サブシステム２１０の構成装置２２０、２２２、および２２４−２２６に相当する。ビット配置ユニット２６４は、レートコンパチブルパンクチャリングパターンに基づいてチャネルエンコーダ２６２からの符号化ビットを編成する。これにより、ビットはＯＦＤＭユニット２６８により生成されたデジタル側波帯の最適部分に存在する。インターリーバ２６６は、デジタル側波帯の指定されたセクションの各々においてのみ、時間内で、かつ、周波数内でインターリーブするよう構成されたセグメント化されたインターリーバであり、これにより、ビット配置ユニット２６４で実行されるように、側波帯セクションへのチャネル符号化ビットの割当てを保存する。
【００４５】
図８の送信機２６０を有するシステムの対応する受信機サイドは、側波帯の異なるセクションのどこが、よって、どのコードレートが検出されるべきであるかを判断することが出来る。さらに詳しく言うと、受信機はチャネルデコーディングプロセスから高干渉レベルの影響を受けやすいセクションを除外することが出来る。このようなセクションを除外することにより、そして、このようにより弱い、高レートチャネルコードを使用することにより、最も低いレートを使用して全セクションを復号する試みに関して優れたパフォーマンスゲインを可能にする。この隠れパンクチャリングの効果は、ホスト信号スペクトルのスロープといったようなインターフェアラのスペクトル特性により決定する。この技法は、スペクトルの急スロープのないインターフェアラを有するマルチストリームシステムといったような、ある特定のシステムには効果がない。
【００４６】
ビット配置ユニット２６４のオペレーションについては、図９に示すビット配置例に関して詳細を説明する。先に注記したように、本例は、シングルストリームシステムについて提示を行うものであり、図解による説明を正確に分かりやすく行う目的でこれを使用する。ここに記載の配置技法はマルチストリームシステムに直接的な方法で展開可能であることは従来技法により明らかである。
【００４７】
図９の例において、シングルストリームデジタル側波帯１０４はＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤで表された異なる４つのセクションに分けられる。先に述べたように、セクションのサイズは使用される特定のレートコンパチブルパンクチャリングパターンに基づいて判断される。チャネル符号化ビットはパンクチャリングパターンに応じてセクションに配置することが出来る。さらに詳しく言うと、図４および図６のピリオド−４のパンクチャリングパターンに関して、チャネル符号化ビットは次のようにセクションＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤに配置される。
【数５】
0003852680.tif 000005
【００４８】
ここでＰ４は、所定のパンクチャリングパターンマトリクスに関して、どのセクションが各チャネル符号化ビットを受け取るべきかを識別する。
【００４９】
受信機サイドにて、異なるパンクチャリングパターンによって表されるコードレートの各々は、対応するセクションのみのデコーディングによって復号されることが出来る。異なるコードレートとセクション間の対応を、前述の例示レート−１／２畳み込みコードおよびターボコードについて、下記の表１に示す。
0003852680.tif 000006
表１：異なるコードレートで復号されるセクション
【００５０】
同一デコーダが全部のコードレートに対して使用される。復号プロセスに影響を与えないよう、あるコードレートについて復号されることになっていない所定セクションは、デコーダ入力でゼロにセットされたチャネル符号化ビットを有する。これにより、その所定のセクションは「消去」されたと見なされる。他にも例えば、所定セクションに対応するビットを単純に無視する、といったような他の技法を使用してこのような消去を行うことも可能であることを注記する。
【００５１】
図１から図３に記載のＦＭ  ＨＩＢＯＣ  ＤＡＢシステムにおけるレート−１／２畳み込みコードあるいはターボコードの復号プロセスの例について説明する。前に記載したように、レート−１／２畳み込みコードあるいはターボコードはこのようなシステムの内部コードである。また、ＣＲＣコードが外部チャネルコードとして使用される。復号プロセスは次の通りとなる。
【００５２】
１．セクションＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤを用いてレート−１／２外部チャネルコードを復号する。
２．ＣＲＣが満足されない場合、セクションＤを消去し、そしてレート−４／７コードを復号する。
３．依然ＣＲＣが満足されない場合、セクションＣおよびＤを消去し、そしてレート２／３コードを復号する。
４．依然ＣＲＣが満足されない場合、セクションＢ、Ｃ、およびＤを消去し、そしてレート４／５コードを復号する。
５．依然ＣＲＣが満足されない場合、全部の側波帯を消去し、そして、例えば図１の側波帯１０２のような他の側波帯のみに依存する。
【００５３】
復号プロセスのステップ５に達した場合、ＰＡＣデコーダ２１４においてエラー軽減アルゴリズムがトリガされる。
【００５４】
本発明による上記で説明を行った隠れパンクチャリング技法の長所は干渉レベルの予測を必要としないことである。代わりにＣＲＣが干渉の存在を知らせるインディケータとして使用される。しかし、他の実施形態においては、ＣＲＣに代わりに、あるいはＣＲＣとの連動で干渉レベル予測を使用することも可能である。干渉が予測されることの可能な実施形態において、上記引用米国特許出願第０９／３２２，８４８に記載されているようなソフト結合アプローチも適用することが出来る。
【００５５】
先に述べたように、ＣＲＣは、本発明の隠れパンクチャリング技法に関連して使用可能な外部チャネルコードタイプの一例としてここで使用している。本発明のまた他の実施形態においては、例えば、ＲＳ符号、ＢＣＨ符号、あるいは他のブロックコードといったような他のタイプの外部コードを使用することも可能である。
【００５６】
本発明は、例えば、本発明に基づく隠れパンクチャリングにより、内部畳み込みコードあるいはターボコードのみといった単一チャネルコードだけの使用による実行も可能である。外部コードを使用しないこのような構成においては、内部コードは単純にチャネルコードに相当する。これらタイプの実施形態においては、特定周波数セクションの消去をトリガする目的で、例えば、ビタビデコーダメトリクス、干渉計測、ハフマンスクリーニング等を含めた、他の手段がエラーの存在を示すために用いられる。このタイプのエラースクリーニング技法の例が上記引用米国特許出願第０９／４６４，０４２に記載されている。
【００５７】
周波数分割多重（ＦＤＭ）のコンテキストにおいて本実施形態の説明を行ったが、本発明は時分割多重化（ＴＤＭ）フォーマットやコード分割多重化（ＣＤＭ）フォーマット、さらにＴＤＭ、ＦＤＭ、ＣＤＭの組合せや他のタイプのフレームフォーマットを含む、あらゆる種類のフレームフォーマットへの適用が可能である。さらに、他のタイプの変調フォーマットも使用することが出来る。
【００５８】
また、本発明は、例えば、単一周波数帯でかつホストキャリア信号無しのスペクトル、２つ以上の側波帯を有するスペクトル等、他のあらゆる種類の、かつ、あらゆる構成の周波数スペクトルにて使用可能であることを注記する。
【００５９】
本発明は、データ情報、映像情報、イメージ情報や他のタイプの情報などの音声情報以外のデジタル情報の伝送にも適用が可能である。本実施形態ではＰＡＣエンコーダにより生成されるといったようなオーディオパケットを使用したが、本発明は、より一般的に、あらゆる形式のデジタル情報に、また、あらゆるタイプの圧縮技法によって生成されるデジタル情報に適用することが可能である。本発明は、同時マルチプルプログラムリスニングおよび／あるいはレコーディング、音声およびデータの同時配信などといった広範囲にわたる多様なアプリケーションにてその実行を可能とする。
【００６０】
当業者においては、これらおよび他の様々な形態および実現が容易に明らかになると思われるが、これら全てが特許請求の範囲に入るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハイブリッドインバンドオンチャネル（ＨＩＢＯＣ）デジタルオーディオ放送（ＤＡＢ）システムの周波数スペクトルの部分を示したものである。
【図２】本発明が実行されるＨＩＢＯＣ  ＤＡＢシステムのブロック図である。
【図３】図２のＨＩＢＯＣ  ＤＡＢシステムのチャネルコーディングおよび変調サブシステムの詳細ブロック図である。
【図４】本発明との関連にて使用される例示チャネルコードのレートコンパチブルパンクチャリングパターンの表を示したものである。
【図５】本発明との関連にて使用される例示チャネルコードのレートコンパチブルパンクチャリングパターンの表を示したものである。
【図６】本発明との関連にて使用される例示チャネルコードのレートコンパチブルパンクチャリングパターンの表を示したものである。
【図７】図１に示すような周波数スペクトルを有するＨＩＢＯＣ  ＤＡＢシステムにおいて生じる部分帯域干渉を示した図である。
【図８】本発明の実施形態に基づくＨＩＢＯＣ  ＤＡＢシステムの送信機部分の略ブロック図である。
【図９】図８のＨＩＢＯＣ  ＤＡＢシステムの送信機部分におけるビット配置ユニットのオペレーションを示した図である。
【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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