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JP4408755B2 - デインタリーブ装置、移動通信端末及びデインタリーブ方法 - Google Patents

デインタリーブ装置、移動通信端末及びデインタリーブ方法 Download PDF

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Description

本発明は、無線通信における受信側での誤り訂正処理で用いられるデインタリーブ装置、デインタリーブ方法及びこれを備えた移動通信端末に関する。
移動体通信等の無線通信では、フェージング等によって生じるバースト誤りを分散化するため、インタリーブ処理が行われる。送信側において符号化されたデータを送信する際に、送信データ列を並び替えるインタリーブを行い、受信側では受信データ列の順序を元に戻すデインタリーブを行ってから復号化を行う。このような処理によって、バースト誤りを分散したランダム誤りとすることができ、誤り訂正能力を向上させることが可能となる。
第3世代移動体通信方式であるW−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)における無線通信区間でのインタリーブ処理は、3GPP(3rd Generation Partnership Project)仕様のTS25.212において定められている。ここでは、送信側において1つのトランスポートチャネル(TrCH)の符号化後のデータ列に対して1stインタリーブを行うことが規定されている。1stインタリーブ処理は、TrCHの送信単位であるTTI(Transmission Time Interval)フレームのビット配列を入れ替えることによって行われる。また、上記のTS25.212では、1stインタリーブに先立ってレートマッチを実施すること、及び1stインタリーブ実施後にTTIフレームを無線送信の単位であるラジオフレーム(10ms)単位に分割することも規定されている。
レートマッチにおいて行われる処理の1つに、TrCHに含まれるビット数を少なくする処理がある。この処理はCompressed Modeと呼ばれ、送信側(例えば基地局)から受信側(例えば移動通信端末)に対してデータを送信する際に、一時的に送信が停止される時間(送信ギャップ)を設けるために行われるものである。この送信ギャップによって得られる送信停止時間は、異周波数へのハンドオーバーを行う際のハンドオーバー先の周波数の様々な測定を行うために利用される。
上記のCompressed Modeで送信ギャップを生成する方法の1つにPuncturingと呼ばれる方法がある。Puncturingは、TrCHからデータビットを間引くことによって送信ギャップを生成するものであり、レートマッチにおいてpuncturingの実施が指定されている場合には、TrCHから送信ギャップに相当するビット数分のデータを間引く処理が行われる。
Puncturing後のTrCHに対して行われる1stインタリーブ処理は以下のように実行される。まず、Puncturingによって間引かれたビット数と同数の冗長ビット(Pビット)をインタリーブ実施前のTTIフレームに挿入する。そして、Pビット挿入後のデータ列に対してインタリーブを行う。なお、ここでのPビットの挿入は、インタリーブ実施後のTTIフレームをラジオフレーム単位に分割した際に、Pビットがラジオフレームの先頭に位置にするように考慮して行われる。
上述の1stインタリーブを行った後、TrCHをラジオフレームに分割し、前述のTS25.212に規定された多重化処理を引き続き行ってから、受信側に対してラジオフレームが送信される。ラジオフレームの送信時には、ラジオフレームの先頭に位置するPビットを削除して送信されるため、ラジオフレーム間に必要な送信ギャップが得られることになる。
一方、受信側においてデインタリーブを行う際には、送信側での1stインタリーブ処理と逆の処理(1stデインタリーブ)を実行しなければならない。Puncturingが行われた場合における従来の1stデインタリーブ装置800の構成例を図8に示し、同図に従って1stデインタリーブ動作を説明する。具体的には、先ず、ラジオフレーム結合・Pビット挿入部82において、ラジオフレームバッファ81から受信ラジオフレームを読み出して、ラジオフレームの先頭位置にPビットを挿入する。
なお、Pビットの挿入は、Pビット情報テーブル86から当該TTIフレームに対して挿入すべきPビット数を読み出して行う。挿入すべきPビット数は、送信側において1stインタリーブを行う際に挿入したPビット数と同数であり、送信側の基地局等から通知され、Pビット情報テーブルに予め格納されているものである。
次いで、デインタリーブ部83において、Pビット挿入後のフレームデータに対して、置換則テーブル87に定められた置換則に従ってデインタリーブが行われる。ここで、置換則テーブル87は、TTIフレームの長さに応じて予め定められたビット置換則を保持するテーブルである。デインタリーブ部83は、置換則テーブル87に格納された置換則に従ってデインタリーブを実行し、TTIフレームバッファ84に格納する。
Pビット削除部85では、TTIフレームバッファ84に格納されたデータから全てのPビットを除去し、次のデコード処理ブロックにデータを渡す。
従来から、デインタリーブ処理の実施時に必要となるメモリバッファ容量を削減したデインタリーブ装置及びデインタリーブ方法について提案がなされている(例えば特許文献1乃至2を参照)。
特許第3239872号公報 特開2004−147240号公報
図8を用いて説明した従来の1stデインタリーブ装置800では、TTIフレームバッファ84に、Pビットを付加した後のTTIフレームを全て格納できるだけの容量が必要となる。このため、単に冗長ビットにすぎないPビットの格納のために容量の大きなバッファメモリを備える必要があるという問題がある。
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、デインタリーブ処理に必要なバッファ容量を削減したデインタリーブ装置、移動通信端末及びデインタリーブ方法を提供することを目的とする。
本発明にかかるデインタリーブ装置は、デインタリーブ前のデータを格納する記憶手段と、前記デインタリーブ前のデータに対する付加データの大きさと付加位置を含む付加データ情報を格納する第1のテーブルと、デインタリーブの置換規則を格納する第2のテーブルと、前記第1のテーブルに格納された付加データ情報及び前記第2のテーブルに格納された置換規則に基づいて、前記記憶手段に格納されたデインタリーブ前のデータに対してデインタリーブ処理を施して出力する制御手段とを有するものである。このような構成により、付加データ自体を入力せずにデインタリーブ処理を実施できるため、デインタリーブ装置に必要なバッファ容量を削減することができる。
前記記憶手段に格納されるデータ列には、前記付加データが含まれないよう構成することができる。このような構成により、付加データ自体を記憶手段に格納することなく、付加データの大きさと挿入位置にのみによってデインタリーブ処理を実施できるため、デインタリーブ装置に必要なバッファ容量を削減することができる。
なお、前記制御手段は、前記付加データの大きさ及び付加位置に基づいて前記デインタリーブ前のデータの出力可否を判定し、出力可能と判定されたデータを前記記憶手段から順次出力するものとし、前記付加データは出力しないよう構成するとよい。
また、本発明にかかるデインタリーブ装置は、デインタリーブ前のフレームデータを格納するフレームバッファと、前記デインタリーブ前のフレームデータに付加すべきPビットのビット数と付加位置を含むPビット情報を格納する第1のテーブルと、デインタリーブの置換規則を格納する第2のテーブルと、前記第1のテーブルに格納されたPビット情報及び前記第2のテーブルに格納された置換規則に基づいて、前記フレームバッファに格納されたフレームデータに対してデインタリーブ処理を施して出力する制御手段とを有し、W−CDMA通信方式において1stインタリーブされたフレームデータのデインタリーブを行う装置として構成してもよい。このような構成により、Pビット自体を記憶手段に格納することなく1stデインタリーブ処理を実施できるため、1stデインタリーブ装置に必要なバッファ容量を削減することができる。
なお、前記制御手段は、前記デインタリーブ前のフレームデータに含まれるデータビットの出力可否を、前記Pビットのビット数及び付加位置に基づいて判定し、出力可能と判定されたデータビットを前記記憶手段から順次転送するものとし、前記Pビットは出力しないよう構成するとよい。
さらに本発明にかかる移動通信端末は、上述の本発明にかかるデインタリーブ装置を備えたものである。このような構成により、移動通信端末でのデインタリーブ処理時に必要なバッファ容量を削減することが可能となる。
一方、本発明にかかるデインタリーブ方法は、W−CDMA通信方式における受信データに対するデインタリーブ方法であって、送信ギャップ長を表し、前記受信データに付加すべき付加データの大きさと付加位置を含む付加データ情報を取得し、前記付加データ情報及び予め定められた置換規則に基づいて、デインタリーブ後の前記受信データの出力順序を決定し、決定した出力順序に従って前記受信データを転送するものである。これにより、付加データ自体を入出力することなくデインタリーブ処理を実施でき、付加データを格納するためのバッファメモリが不要となるため、デインタリーブ処理に必要なバッファ容量を削減することができる。
なお、前記出力順序の決定は、前記付加データの大きさ及び位置に基づいて前記受信データの出力可否を判定し、前記受信データの出力は、転送可能と判定された受信データを順次出力することとすればよい。
また、上述の本発明にかかるデインタリーブ方法は、前記付加データをPビット、前記受信データをTTIフレーム分のデータとして、W−CDMA通信方式において1stインタリーブされたTTIフレーム分のデータのデインタリーブ方法としてもよい。これにより、Pビットを入出力することなく1stデインタリーブ処理を実施できるため、1stデインタリーブ処理に必要なバッファ容量を削減することができる。
本発明により、デインタリーブ処理に必要なバッファ容量を削減したデインタリーブ装置、移動通信端末及びデインタリーブ方法を提供することができる。
発明の実施の形態1.
図1に、本実施の形態にかかる1stデインタリーブ装置100の構成を示す。ラジオフレームバッファ11は、外部(例えば、ラジオフレーム結合前に行う2ndデインタリーバ等)から入力されたラジオフレームが格納されるメモリである。ラジオフレーム結合部12は、ラジオフレームバッファ11に格納されたラジオフレームを結合してTTIフレームの組み立てを行う機能部であり、組み立てたTTIフレームをTTIフレームバッファ13に格納する。なお、従来の1stデインタリーブ装置800と異なり、ここではPビットの付加は行わない。
デインタリーブ部14は、デインタリーブ処理を行うTTIフレームに対し挿入すべきPビット数をPビット情報テーブル15から読み出し、さらに置換則テーブル16から置換則を読み出し、後述する処理手順に従ってTTIフレームの各ビットに対するビット置換を行う。置換後のTTIフレームは、1stデインタリーブ装置100の外部に出力される。具体的な出力先は、1stデインタリーブ後のTTIフレームに対してデコード処理を行うためのデコードブロックである。
次に、本発明によるバッファ容量の削減効果を図2及び図3を用いて説明する。1stデインタリーブ装置100が備える各バッファに格納されるデータを図2に示す。図中のD(i、j)は、データビットを示しており、iはラジオフレーム番号に対応し、jはラジオフレーム内で順次付与したビット番号に対応する。一方、P(i、j)は、Pビットを表している。図2では、4つのラジオフレームが結合されて1つのTTIフレームとなる、つまりTTI長が40msの場合を示している。
図2のラジオフレームバッファ11には、外部から入力されたラジオフレームが格納される。TTIフレームバッファ13には、ラジオフレームバッファ11内のラジオフレームを順々に出力し、4つのラジオフレーム(#0〜#3)を結合したTTIフレームが格納される。なお、本発明にかかるデインタリーブ装置100ではPビット挿入を行わないため、TTIフレームバッファ13のサイズは、ラジオフレーム#0乃至#3の全ビットを格納できるサイズであればよい。外部フレームバッファ21は、インタリーブ部14から出力されるデータを示しており、例えば、1stデインタリーブ装置100の外部に設けられたデコードブロック等が有するフレームバッファに格納されるデータを示したものである。なお、図の外部フレームバッファ21は一例を示したものであり、必ずしもTTI相当のサイズを有する必要はない。実際には、後段のデコードブロックでのデコード処理(ターボ復号、ビタビ復号等)単位に合わせたバッファ容量とすればよく、この場合は、デインタリーブ装置100の出力を後段のデコードブロックでのデコード処理単位に合わせて行うこととすればよい。
これに対して図3は、従来の1stデインタリーブ装置800が備える各バッファに格納されるデータを示したものである。図2と同じく、TTI長が40msの場合を示している。なお、外部フレームバッファ31は、Pビット削除部85から出力されるデータを示しており、例えば、1stデインタリーブ装置800の外部に設けられたデコードブロック等が有するフレームバッファに格納されるデータを示したものである。図3から分かるように、TTIフレームバッファ84に格納された1stデインタリーブ後のデータにPビットが含まれているため、図2に示した本発明にかかるTTIフレームバッファ13に比べて、Pビット数分だけバッファサイズを大きくする必要がある。
具体的には、TTIが最大の80msである場合は、最大33792バイトのデータに対して、最大63810バイトのPビットが挿入され得る。このため、従来のTTIフレームバッファ84では、最大97632バイト/TTIのバッファ容量を確保する必要があった。これに対して、本発明にかかるTTIフレームバッファ13では、Pビット分の63810バイトの格納が不要になるため、最大33792バイト/TTIのデータを格納できれば十分であり、必要なバッファ容量を大幅に削減することができる。
続いて、デインタリーブ部14で行う処理を、図4乃至図6を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明では、TTI長が40ms、即ち、4つのラジオフレームが結合して1つのTTIフレームが構成される場合を例として示す。
図4は、デインタリーブ処理のフローチャートである。ステップS401では、まずPビット情報テーブル15から、現在のTTIフレームに挿入すべきPビット数を読み込む。図4に示すP(i)は、現在のTTIフレームのi番目のラジオフレームに挿入すべきPビットの数を示しており、TTI長が40msである場合は、iは0乃至3の4つの値となる。なお、挿入すべきPビット数は、従来と同様に送信側の基地局等から通知されるものであるため、送信側から受信したPビット数をPビット情報テーブル16に予め格納することとすればよい。
次に、ステップS402では、置換則テーブル16から、TTI長が40msの場合の置換則の読み込みを行う。1stデインタリーブで行うビット置換の規則を定めた置換則は、TTI長に応じて決まるものであり、前述の3GPP仕様TS25.212に規定されている。したがって、置換則テーブル16は、例えば、図5に示すような配列A(i、j)によって予め定めた値を格納することとすればよい。なお図5では、A(i、j)の右側の値が置換後のビット位置を示しており、iはTTI長をラジオフレーム(10ms)の倍数で示した値であり、jは置換を行う前のビット位置を示す番号である。今回の例はTTI長が40msであるため、A(4、0)=0、A(4、1)=2、A(4、2)=1及びA(4、3)=3の4つの値を読み込んで使用する。
ステップS403では、読み込んだPビット数と置換則を用いて、Pビットの存在を考慮しながらTTIフレームバッファのビット順を置換し、置換後の値を装置外部のデコードブロック等に出力する処理を行う。以下、図6を用いて、この処理の具体例を説明する。
まず、ステップS601及びS602において、以降に使用するカウンタi、j、kの初期化を行う。なお、カウンタiは、以降の処理においてラジオフレーム内の全ビットをカウントアップするために使用する。カウンタkは、デインタリーブ後のデータの出力順序を示すカウンタであり、最初の出力データを0として順に付与することとしている。続いて、ステップS602からS608までの処理を、ラジオフレーム内の先頭ビット(0)から最後のビット(n)まで繰り返し実行する。
ステップS602では、カウンタjの初期化を行う。カウンタjはラジオフレーム数をカウントアップするために使用するものである。さらに、次のステップS603からS607までのループ処理は、0から3までの番号が付与された4つのラジオフレームに対して処理を繰り返すものである。ステップS603では、当該ラジオフレームの先頭位置に挿入されるPビットの有無を判定する。例えば、i=0、j=0からループ処理を開始したとき、0番目のラジオフレームに挿入するPビット数を示すP(0)が1以上であったとすると、ステップS604及びS605の処理は実施せず、ステップS606のカウンタjのカウントアップ処理に進むことになる。ビット置換の対象がPビットである場合は、この対象ビットを装置外部のデコードブロック等に出力する必要がないためである。
一方、Pビット数を示すP(0)が0であった場合には、ステップS604において、TTIフレームバッファ13からD(A(4、0)、0)、即ちD(0、0)の値を読み出して装置外部のデコードブロック等に出力する。ステップS605では、先のステップでデータ出力を行ったため、次の出力のためにkの値をカウントアップする。
これらの処理を4つのラジオフレームについて繰り返し(ステップS607)、さらに、カウンタiをカウントアップしながらラジオフレームの最終ビットまで繰り返すことにより(ステップS608及びS609)、1stデインタリーブ処理を行ったTTIフレームを装置外部のデコードブロック等に出力することができる。
上述した1stデインタリーブ装置100は、無線受信装置、例えばW−CDMA方式の移動通信端末に搭載して使用できるものである。1stデインタリーブ装置100を備えた移動通信端末の一例を図7に示す。本発明にかかる移動通信端末700は、従来の移動通信端末と同様の構成を有し、同様の動作を行うものである。例えば、受信時の処理では先ず、アンテナ701で受信した信号が復調部702に送られて、RAKE受信や逆拡散等の復調処理が行われる。次に、復号化部703において、復調後の受信信号にデインタリーブ、ターボ復号等の復号処理が施される。符号化された信号は、音声コーデック部704及びD/A変換部705を通じてアナログ音声信号に変換されてスピーカ706より出力される。一方、送信側では、受信側の逆処理が、マイク710、A/D変換部709、音声コーデック部704、符号化部708、変調部707、アンテナ701を通じて行われるが、これらも従来の移動通信端末の備える構成と同様である。なお、図示しないが、移動通信端末700は、端末全体を制御するマイクロプロセッサ、無線通信チャネルの管理を行うベースバンドLSI、入力キー、液晶表示部等をさらに備えるものである。またさらに、インターネット接続等のデータ通信をおこなうためのパケット通信処理部を備えることとしてもよい。
本発明にかかる1stデインタリーブ装置100は、上述の移動通信端末700が有する復号化部703内で使用されるものであり、1stデインタリーブ装置100を備えることによって、1stデインタリーブ処理時に必要なバッファ容量を削減することが可能となる。
本発明にかかる1stデインタリーブ装置の構成図である。 本発明にかかる1stデインタリーブ装置のバッファに格納されるデータを示した図である。 従来の1stデインタリーブ装置のバッファに格納されるデータを示した図である。 本発明にかかるデインタリーブ処理の処理フロー図である。 置換則テーブルの一例を示す図である。 本発明にかかるデインタリーブ処理の処理フロー図である。 本発明にかかる移動通信端末の構成図である。 従来の1stデインタリーブ装置の構成図である。
符号の説明
100 1stデインタリーブ装置
13 TTIフレームバッファ
14 デインタリーブ部
15 Pビット情報テーブル
16 置換則テーブル

Claims (12)

  1. 挿入されるべき付加ビットが挿入されていない対象フレームを格納する第1のバッファと、
    前記対象フレームに対する前記付加ビットの挿入位置および前記対象フレームに挿入されるべき前記付加ビットの挿入数に関する情報を格納する第1のテーブルと、
    前記対象フレームに含まれるビットの置換の規則を格納する第2のテーブルと、
    前記第1のテーブルに格納された前記挿入位置と前記挿入数に関する情報、及び前記第2のテーブルに格納された前記規則に基づいて、前記付加ビットが挿入されていない前記対象フレームをデインタリーブするデインタリーブ部と、
    を有するデインタリーブ装置。
  2. 前記対象フレームは、第1及び第2の小フレームを含む複数の小フレームによって構成されており、
    前記デインタリーブ部は、前記第1の小フレームに対して挿入されるべき前記付加ビットが存在するか否かを前記第1のテーブルに基づいて判定し、前記第1の小フレームに対して挿入されるべき前記付加ビットが存在しない場合には前記第1の小フレームに含まれる第1のビットを前記第1のバッファから読み出して出力し、前記第1の小フレームに対して挿入されるべき前記付加ビットが存在する場合には、前記第1の小フレームに含まれる前記第1のビットを出力しないことを特徴とする請求項1に記載のデインタリーブ装置。
  3. 前記デインタリーブ部は、前記第1の小フレームに含まれる前記第1のビットを出力すること、または、前記第1の小フレームに含まれる前記第1のビットを出力しないことを行った後に、前記第2の小フレームに対して挿入されるべき前記付加ビットが存在するか否かを前記第1のテーブルに基づいて判定することを特徴とする請求項2に記載のデインタリーブ装置。
  4. 前記デインタリーブ部は、前記第2の小フレームに対して挿入されるべき前記付加ビットが存在しない場合には前記第2の小フレームに含まれる第2のビットを前記バッファから読み出して出力し、前記第2の小フレームに対して挿入されるべき前記付加ビットが存在する場合には前記第2の小フレームに含まれる前記第2のビットを出力しないことを特徴とする請求項3に記載のデインタリーブ装置。
  5. 順次供給される前記第1および第2の小フレームを順次格納する第2のバッファと、
    前記第2のバッファから順次読み出した前記第1および第2の小フレームを結合して前記対象フレームの組み立てを行い、前記対象フレームを前記第1のバッファに格納するフレーム結合部と、
    をさらに有することを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載のデインタリーブ装置。
  6. 前記対象フレームに対する前記付加ビットの挿入位置は、前記複数の小フレームの各々の先頭であり、
    前記第1のテーブルにおける前記付加ビットの挿入位置及び挿入数に関する情報は、前記複数の小フレームの各々に対する前記付加ビットの挿入数によって指定される、
    請求項2〜5のいずれか1項に記載のデインタリーブ装置。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載のデインタリーブ装置を有する通信端末。
  8. 挿入されるべき付加ビットが挿入されていない対象フレームに対する前記付加ビットの挿入位置および挿入数に関する情報を読み込むステップと、
    前記フレームが含むビットを置換する規則を読み込むステップと、
    読み込んだ前記挿入位置および前記挿入数に関する情報、並びに前記規則に基づいて、前記付加ビットが挿入されていない前記対象フレームを第1のバッファから読み出してデインタリーブするステップと、
    を備えるデインタリーブ方法。
  9. 前記対象フレームは、第1及び第2の小フレームを含む複数の小フレームによって構成されており、
    前記デインタリーブするステップは、
    前記第1の小フレームに対して挿入されるべき前記付加ビットが存在するか否かを前記付加ビットの挿入位置および挿入数に関する情報に基づいて判定する第1ステップと、
    前記第1の小フレームに対して挿入されるべき前記付加ビットが存在しない場合には前記第1の小フレームに含まれる第1のビットを前記第1のバッファから読み出して出力し、前記第1の小フレームに対して挿入されるべき前記付加ビットが存在する場合には、前記第1の小フレームに含まれる前記第1のビットを出力しない第2ステップと、
    を有することを特徴とする請求項8に記載のデインタリーブ方法。
  10. 前記デインタリーブするステップは、
    前記第1の小フレームに含まれる前記第1のビットを出力すること、または、前記第1の小フレームに含まれる前記第1のビットを出力しないことを行った後に、前記第2の小フレームに対して挿入されるべき前記付加ビットが存在するか否かを前記付加ビットの挿入位置および挿入数に関する情報に基づいて判定する第3ステップをさらに有することを特徴とする請求項9に記載のデインタリーブ方法。
  11. 前記デインタリーブするステップは、
    前記第2の小フレームに対して挿入されるべき前記付加ビットが存在しない場合には前記第2の小フレームに含まれる第2のビットを前記バッファから読み出して出力し、前記第2の小フレームに対して挿入されるべき前記付加ビットが存在する場合には前記第2の小フレームに含まれる前記第2のビットを出力しない第4ステップをさらに有することを特徴とする請求項10に記載のデインタリーブ方法。
  12. 前記対象フレームに対する前記付加ビットの挿入位置は、前記複数の小フレームの各々の先頭であり、
    前記付加ビットの挿入位置および挿入数に関する情報は、前記複数の小フレームの各々に対する前記付加ビットの挿入数によって指定される、
    請求項8〜11のいずれか1項に記載のデインタリーブ方法。
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