JP4077355B2 - 通信装置および通信方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誤り訂正符号化を採用する通信システムに適用可能なインターリーバおよびデインターリーバに関するものであり、特に、複数通信路にわたってデータの並べ替えを行うインターリーバ，デインターリーバ、およびこれらを備えた通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の通信システムにおける通信装置について説明する。たとえば、無線LAN802.11やHISWAN等のようにインターリーブを使用する通信システムにおいては、フェージングなどに起因するバースト誤りに対処するため、誤り訂正符号化後のデータに対してビットインターリーブを行う。具体的には、送信側のインターリーバにより、フェージングの周期より長い周期で誤り訂正符号化後のデータの順序を入れ替えて、受信側のデインターリーバにより、順序を元に戻してから復号する。これにより、バースト誤りをランダム化し、データの誤りを低減する。
【０００３】
ここで、米国の標準規格である無線LAN802.11a（非特許文献１参照）で規定されている従来の通信システムについて説明する。まず、送信側の通信装置では、情報データに対して誤り訂正符号化を実行し、さらに、誤り訂正符号化後のデータの順序を並べ替えて（従来のインターリーブ方法）、さらに、並べ替え後のデータを所定の変調方式で変調して送信する。そして、受信側の通信装置では、受信データを復調し、復調後のデータを元の順序に戻した後、復号する。
【０００４】
【非特許文献１】
IEEE Std. 802.11a-1999
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の通信システムにおける通信装置においては、以下に示すような問題があった。
【０００６】
図６は、上記従来の通信システムにおけるインターリーブ方法を示す図である。詳細には、図６（ａ）はＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）のインターリーバを表し、横方向に書き込んで縦方向に読み出すことによって並べ替えが行われる。また、図６（ｂ）はＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）のインターリーバを表し、ＢＰＳＫと同様、横方向に書き込んで縦方向に読み出す。なお、インターリーバのサイズ，形は変調方式毎で特化された作りとなっており、さらに、通信路毎にインターリーブ処理が閉じている。
【０００７】
しかしながら、複数の通信路を使用した通信において、上記従来の通信システムのように通信路毎に閉じたインターリーバを使用すると、たとえば、使用通信路の中に通信状況の著しく劣化した通信路がある場合に（通信路の１つに突然大きな干渉が加わったとき等）、スループットが大幅に低下する、という問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の通信路のデータをまとめて並べ替え可能な、すなわち、各通信路の通信状況を平均化することによって高いスループットを維持可能なインターリーバ、これに対応するデインターリーバ、およびこれらを備えた通信装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるインターリーバにあっては、Ｎ（２以上の整数）個の通信路を用いて通信を行う通信装置に装備されるインターリーバであって、前記Ｎ個の通信路に送信するためのデータ系列を、時間方向と周波数分割された通信路方向との２次元で並べ替える複数通信路間インターリーブ手段、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、たとえば、１つの誤り訂正符号化部出力のデータ系列を周波数分割された複数の通信路に分散して送信することとした。これにより、特定の通信路が突然大きな干渉の影響を受け、独立して通信ができない状況になった場合であっても、複数通信路間のインターリーブにより誤りが分散するため、誤り訂正が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかるインターリーバ、デインターリーバおよび通信装置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。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかるインターリーバおよびデインターリーバを使った通信装置の構成を示す図であり、詳細には、（ａ）が送信側の通信装置の構成を表し、（ｂ）が受信側の通信装置の構成を表す。
【００１３】
本実施の形態の通信装置は、周波数で分割された複数の通信路を使用して通信を行うことを前提としており、ここでは、Ｎ個の通信路を使用する。図１（ａ）の通信装置は、Ｍ個の誤り訂正符号化部１−１〜１−Ｍと、複数通信路間のデータを並べ替えるインターリーバ２と、Ｎ個の変調部３−１〜３−Ｎを備える。また、図１（ｂ）の通信装置は、Ｎ個の復調部４−１〜４−Ｎと、複数通信路間のデータを並べ替えるデインターリーバ５と、Ｍ個の誤り訂正復号部６−１〜６−Ｍを備える。
【００１４】
Ｍ個の誤り訂正符号化部１−１〜１−Ｍでは、送信すべきデータ（送信データ）に対して所定の符号化処理を実行する。インターリーバ２では、Ｍ個の誤り訂正符号化出力の全てを用いて通信路毎に並べ替え処理（複数の誤り訂正符号化出力間のインターリーブ）を行う。Ｎ個の変調部３−１〜３−Ｎでは、通信路毎に割り当てられた並べ替え後の送信データをそれぞれ所定の変調方式で変調して出力する。一方、受信側の通信装置では、Ｎ個の復調部４−１〜４−Ｎが、通信路毎に受信信号を復調する。デインターリーバ５では、インターリーバ２にて並べ替えられたデータを元の順序に並べ替える（データの順序を元に戻す）。誤り訂正復号部６−１〜６−Ｍでは、上記誤り訂正符号化部１−１〜１−Ｍに対応する復号法で元の送信データを復号する。
【００１５】
図２は、本実施の形態のインターリーバとデインターリーバの構成を示す図である。本実施の形態のインターリーバは、振り分け部１１と、Ｎ個のインターリーバ１２−１〜１２−Ｎを備える。また、本実施の形態のデインターリーバは、Ｎ個のデインターリーバ１３−１〜１３−Ｎと、振り分け部１４を備える。
【００１６】
振り分け部１１では、Ｍ個の誤り訂正符号化出力をＮ個のインターリーバ１２−１〜１２−Ｎに振り分ける。このとき、振り分け部１１は、１つのインターリーバに対して、Ｍ個の誤り訂正符号化出力をランダムに振り分ける。また、Ｎ個のデインターリーバ１３−１〜１３−Ｎは、上記Ｎ個のインターリーバ１２−１〜１２−Ｎとは逆の並べ替えを行い、データを元の順序に戻す。振り分け部１４は、振り分け部１１とは逆の動作で、Ｎ個のデインターリーバ出力をＭ個の誤り訂正復号部６−１〜６−Ｍに振り分ける。
【００１７】
図３は、本実施の形態の並べ替え方法の一例を示す図であり、詳細には、（ａ）がＭ＝２，Ｎ＝２とした場合の各インターリーバへの書き込み処理を示す図であり、（ｂ）が各インターリーバ出力を示す図である。
【００１８】
なお、インターリーバ１２−１に対応した第１の通信路は、変調方式をＢＰＳＫとし、インターリーバ１２−２に対応した第２の通信路は、変調方式をＱＰＳＫとし、各インターリーバは、無線LAN規格802.11aのインターリーバを用いるものとする。すなわち、インターリーバ１２−１は図６（ａ）を、インターリーバ１２−２は図６（ｂ）を、それぞれ使用する。ただし、ここでは、一例として、無線LAN802.11aのインターリーバを使用する場合について説明するが、これに限らず、他の規格やシステムで用いられるインターリーバを使用してもよいし、独自のインターリーバを用いてもよい。また、ここでは、Ｍ＝２，Ｎ＝２の場合を例に挙げて説明しているが、これに限らず、Ｍは１以上，Ｎは２以上であればよく、この条件を満たせば、Ｍ＝Ｎでも、Ｍ＜Ｎでも、Ｍ＞Ｎでも構わない。さらに、各通信路で用いる変調方式はＢＰＳＫやＱＰＳＫだけでなく、多値変調など、他の変調方式を用いても構わない。
【００１９】
図３（ａ）において、網掛けされていない数字は誤り訂正符号化部１−１の出力を表し、網掛けされている数字は誤り訂正符号化部１−２の出力を表している。また、この例は、第１の通信路と第２の通信路で送信するシンボル数が等しい場合を表している。ＱＰＳＫはＢＰＳＫに比べて２倍のデータを送信できることから、誤り訂正符号化部１−２の出力は誤り訂正符号化部１−１の出力の２倍となる。
【００２０】
図３（ａ）の振り分け部１１では、誤り訂正符号化部１−１の出力と誤り訂正符号化部１−２の出力を、書き込み番号（１〜９）に対応した行から順に交互に書き込む。これにより、各誤り訂正符号化部の出力の１／３がインターリーバ１２−１に書き込まれ、残りの２／３がインターリーバ１２−２に書き込まれる。したがって、インターリーバ１２−１，１２−２からの出力は、列毎に順に読み出されるので、図３（ｂ）に示すように、誤り訂正符号化部１−１と誤り訂正符号化部１−２の出力が混在した状態で並べ替えられて出力される。
【００２１】
また、図４は、本実施の形態の並べ替え方法の上記以外の一例を示す図であり、詳細には、（ａ）がＭ＝２，Ｎ＝２とした場合の各インターリーバへの書き込み処理を示す図であり、（ｂ）が各インターリーバ出力を示す図である。なお、並べ替え方法の条件は上記図３と同様である。
【００２２】
図４（ａ）の振り分け部１１では、誤り訂正符号化部１−１の出力と誤り訂正符号化部１−２の出力を、インターリーバ１２−１の書き込み番号１の行に交互に１つずつ書き込み、その後、インターリーバ１２−２の書き込み番号１の行に交互に２つずつ書き込む。そして、この処理を、インターリーバ１２−１であれば書き込み番号３の行の処理が完了するまで、また、インターリーバ１２−２であれば書き込み番号６の行の処理が完了するまで、繰り返し実行する。これにより、上記図３とは異なった処理によって、誤り訂正符号化部１−１と誤り訂正符号化部１−２の出力が混在した状態で並べ替えられて出力される。
【００２３】
なお、本実施の形態では、第１の通信路と第２の通信路で送信シンボル数が等しい場合を一例として説明したが、等しくなくても構わない。また、各インターリーバへの振り分けが均等でなくてもよい。さらに、振り分け方法も、各誤り訂正符号化部からの出力が適度に混ざるように各インターリーバへ書き込まれれば、上記並べ替え方法以外を用いてもよい。
【００２４】
このように、本実施の形態では、１つの誤り訂正符号化部の出力を周波数分割された複数の通信路に分散して送信することとした。これにより、特定の通信路が大きな干渉の影響を受け、独立して通信ができない状況になった場合であっても、複数通信路間のインターリーブおよびデインターリーブにより誤りが分散するため、各誤り訂正復号部による誤り訂正が可能となり、スループットの低下を回避することができる。また、インターリーバ２が、振り分け部１１とインターリーバ１２−１〜１２−Ｎで構成されているため、従来の変調方式に特化したインターリーバにも対応可能である。
【００２５】
なお、上記では、周波数分割された複数の通信路を使用した通信について説明したが、本実施の形態の通信装置は、これに限らず、図５に示すように、空間分割された複数の通信路（ＭＩＭＯ（Multiple -Input Multiple-Output）通信路７−１，７−２，…，７−Ｎに相当）を使用した通信を想定した場合にも対応可能である。たとえば、図５は、図１に示す通信装置がＭＩＭＯ通信路を使用した場合の通信システムの構成を示す図である。このように、本実施の形態の並べ替え方法を用いれば、ＭＩＭＯ通信路を想定した場合であっても上記と同様の効果を得ることができる。ただし、想定するＭＩＭＯ通信路は、複数のアンテナにより実現したものであっても、ビームフォーミングにより実現したものであっても、空間分割により複数の通信路を実現するＭＩＭＯ通信路であれば構わない。
【００２６】
また、本実施の形態においては、周波数分割された複数の通信路と空間分割された複数の通信路（ＭＩＭＯ通信路）の両方を使用した通信を想定した場合であっても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、送信すべきデータ系列を周波数分割された複数の通信路に分散して送信することとした。これにより、特定の通信路が大きな干渉の影響を受け、独立して通信ができない状況になった場合であっても、複数通信路間のインターリーブおよびデインターリーブにより誤りが分散するため、誤り訂正が可能となり、スループットの低下を回避することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかるインターリーバを使った通信装置の構成を示す図である。
【図２】 インターリーバとデインターリーバの構成を示す図である。
【図３】 並べ替え方法の一例を示す図である。
【図４】 並べ替え方法の一例を示す図である。
【図５】 図１に示す通信装置がＭＩＭＯ通信路を使用した場合の通信システムの構成を示す図である。
【図６】 従来の通信システムにおけるインターリーブ方法を示す図である。
【符号の説明】
１−１，１−２，１−Ｍ 誤り訂正符号化部、２ インターリーバ、３−１，３−２，３−Ｎ 変調部、４−１，４−２，４−Ｎ 復調部、５ デインターリーバ、６−１，６−２，６−Ｍ 誤り訂正復号部、７−１，７−２，７−Ｎ ＭＩＭＯ通信路、１１ 振り分け部、１２−１，１２−２，１２−Ｎ インターリーバ、１３−１，１３−２，１３−Ｎ デインターリーバ、１４ 振り分け部。

Claims (8)

1. 通信路毎に異なる変調方式で変調を行うＮ（２以上の整数）個の変調器を備え、各変調器に対応する通信路を用いて通信を行う通信装置において、
   前記通信路毎に設けられ、前記変調方式毎に固有のサイズを有する時間インターリーブ手段と、
   前記サイズに基づき前記送信データ系列を前記各時間インターリーブ手段にランダムに振り分ける振り分け手段と、
   を備え、
   前記振り分け手段の振り分け処理による周波数分割された通信路方向の並べ替え、および、前記時間インターリーブ手段による時間方向の並べ替えを実行後、前記時間インターリーブ手段が出力するデータ系列を、対応する前記変調器へ出力することにより、送信データ系列を時間方向と周波数分割された通信路方向との２次元で並べ替えることを特徴とする通信装置。
2. 通信路毎に異なる変調方式で変調を行うＮ（２以上の整数）個の変調器を備え、各変調器に対応する通信路を用いて通信を行う通信装置において、
   前記通信路毎に設けられ、前記変調方式毎に固有のサイズを有する時間インターリーブ手段と、
   前記サイズに基づき前記送信データ系列を前記各時間インターリーブ手段にランダムに振り分ける振り分け手段と、
   を備え、
   前記振り分け手段の振り分け処理による空間分割された通信路方向の並べ替え、および、前記時間インターリーブ手段による時間方向の並べ替えを実行後、前記時間インターリーブ手段が出力するデータ系列を、対応する前記変調器へ出力することにより、送信データ系列を時間方向と空間分割された通信路方向との２次元で並べ替えることを特徴とする通信装置。
3. 通信路毎に異なる変調方式で変調を行うＮ（２以上の整数）個の変調器を備え、各変調器に対応する通信路を用いて通信を行う通信装置において、
   前記通信路毎に設けられ、前記変調方式毎に固有のサイズを有する時間インターリーブ手段と、
   前記サイズに基づき前記送信データ系列を前記各時間インターリーブ手段にランダムに振り分ける振り分け手段と、
   を備え、
   前記振り分け手段の振り分け処理による通信路方向の並べ替え、および、前記時間インターリーブ手段による時間方向の並べ替えを実行後、前記時間インターリーブ手段が出力するデータ系列を、対応する前記各変調器へ出力することにより、送信データ系列を時間方向と周波数分割された通信路方向と空間分割された通信路方向との３次元で並べ替えることを特徴とする通信装置。
4. 請求項１、２または３に記載の送信側の通信装置から送られてくる信号を復調するＮ（２以上の整数）個の復調器を備えた通信装置において、
   通信路毎に設けられ、対応する変調方式毎に固有のサイズを有し、前記送信側の通信装置内の時間インターリーブ手段と逆の処理で時間方向の並べ替えを行う時間デインターリーブ手段と、
   前記各時間デインターリーブ手段が出力するデータ系列に対して、前記送信側の通信装置内の振り分け手段と逆の振り分け処理で通信路方向の並べ替えを行うことにより、元の送信データ系列を再生する再生手段と、
   を備えることを特徴とする通信装置。
5. 通信路毎に異なる変調方式で変調を行うＮ（２以上の整数）個の変調器を備えた通信装置が、各変調器に対応する通信路を用いて通信を行う場合の通信方法であって、
   前記通信路毎に設けられ、前記変調方式毎に固有のサイズを有する時間インターリーバ による時間インターリーブステップと、
   前記サイズに基づき前記送信データ系列を前記各時間インターリーバにランダムに振り分ける振り分けステップと、
   を含み、
   前記振り分けステップによる周波数分割された通信路方向の並べ替え、および、前記時間インターリーブステップによる時間方向の並べ替えを実行後、前記時間インターリーバが出力するデータ系列を、対応する前記変調器へ出力することにより、送信データ系列を時間方向と周波数分割された通信路方向との２次元で並べ替えることを特徴とする通信方法。
6. 通信路毎に異なる変調方式で変調を行うＮ（２以上の整数）個の変調器を備えた通信装置が、各変調器に対応する通信路を用いて通信を行う場合の通信方法であって、
   前記通信路毎に設けられ、前記変調方式毎に固有のサイズを有する時間インターリーバによる時間インターリーブステップと、
   前記サイズに基づき前記送信データ系列を前記各時間インターリーバにランダムに振り分ける振り分けステップと、
   を含み、
   前記振り分けステップによる空間分割された通信路方向の並べ替え、および、前記時間インターリーブステップによる時間方向の並べ替えを実行後、前記時間インターリーバが出力するデータ系列を、対応する前記変調器へ出力することにより、送信データ系列を時間方向と空間分割された通信路方向との２次元で並べ替えることを特徴とする通信方法。
7. 通信路毎に異なる変調方式で変調を行うＮ（２以上の整数）個の変調器を備えた通信装置が、各変調器に対応する通信路を用いて通信を行う通信方法であって、
   前記通信路毎に設けられ、前記変調方式毎に固有のサイズを有する時間インターリーバによる時間インターリーブステップと、
   前記サイズに基づき前記送信データ系列を前記各時間インターリーバにランダムに振り分ける振り分けステップと、
   を含み、
   前記振り分けステップによる通信路方向の並べ替え、および、前記時間インターリーブステップによる時間方向の並べ替えを実行後、前記時間インターリーバが出力するデータ系列を、対応する前記各変調器へ出力し、送信データ系列を時間方向と周波数分割された通信路方向と空間分割された通信路方向との３次元で並べ替えることを特徴とする通信方法。
8. 請求項５、６または７に記載の通信方法で送信側の通信装置から送られてくる信号を復調するＮ（２以上の整数）個の復調器を備えた通信装置、における通信方法であって、
   通信路毎に設けられ、対応する変調方式毎に固有のサイズを有し、前記時間インターリーブステップと逆の処理で時間方向の並べ替えを行う時間デインターリーバによる時間デインターリーブステップと、
   前記各時間デインターリーバが出力するデータ系列に対して、前記振り分けステップと逆の振り分け処理で通信路方向の並べ替えを行うことにより、元の送信データ系列を再生する再生ステップと、
   を含むことを特徴とする通信方法。

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