CN102365835B - 多天线通信装置以及多天线通信方法 - Google Patents

多天线通信装置以及多天线通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种多天线通信装置以及多天线通信方法，其能够减少接收数据的错误率。为了解决该课题，MIMO处理部(202)经由天线(201-0～201-3)接收从发送装置发送来的数据，对从发送装置的天线分别发送来的层(0～3)的分组进行分离。最大比合成部(203-0～203-3)对层(0～3)的分组中重复的部分进行最大比合成。Turbo解码部(204-0～204-3)对将彼此重复的部分最大比合成后的层(0～3)的分组进行Turbo解码。软判定值合成部(205)将由Turbo解码部(204-0～204-3)对层(0～3)的分组进行Turbo解码而得到的各个层(0～3)的信息位的软判定值进行合成。硬判定部(206)得到发送装置的与层(0～3)的信息位分别对应的硬判定值。

Description

多天线通信装置以及多天线通信方法
技术领域
本发明涉及多天线通信装置以及多天线通信方法。
背景技术
近些年来，在无线通信领域中，积极研究着有关通过在发送装置和接收装置双方设置多个天线，能提高吞吐量的MIMO(Multi Input Multi Output，多输入多输出)的技术。对于MIMO的发送装置而言，从多个发送天线分别同时发送不同数据，因而相比使用1根发送天线的发送装置，理论上还可以实现发送发送天线数倍的数据。另外，MIMO的接收装置从多个接收天线接收数据，例如进行矩阵运算等，将从各发送天线发送来的数据彼此分离。
即，在MIMO中，从多个发送天线发送来的数据在特性彼此不同的信道内传送，在各信道内传送的数据合成而被接收装置的各接收天线接收。因此接收装置使用各接收天线所接收的合成数据，将每个发送天线的数据彼此分离。此时，接收装置为了正确分离从各发送天线发送来的数据，优选补偿信道特性导致的接收质量的恶化。
于是研究了发送装置对于从各发送天线发送来的数据预先施加赋予信道特性的反特性的预编码(precoding)。具体而言，当由接收装置向发送装置反馈表示信道特性的CSI(Channel State Information，信道状态信息)时，发送装置进行使用了码本(codebook)的预编码，以补偿根据CSI估计的信道特性导致的接收质量的恶化。
专利文献1：日本特表2007-506303号公报
非专利文献1：I.E.Telatar，”Capacity of Multi-antenna Gaussian Channels”，European Transactions on Telecommunications，Vol.10，No.6，pp.585-595，1999
然而，仅凭通过预编码补偿接收质量的恶化，是无法充分减少接收装置的错误率的，存在难以提高MIMO的吞吐量的问题。即，即使发送装置从多个发送天线同时发送彼此不同的数据，如果接收装置的错误率未能充分降低，则也会频繁产生数据的重新发送。其结果，导致发送装置多次发送相同数据，不但未能提高吞吐量，还由 于导入MIMO反而还可能导致吞吐量降低。
发明内容
于是，本发明的一个方面的目的在于减少接收数据的错误率。
在第1内容中，多天线通信装置例如具有：映射部，其将信息数据映射到与多个天线对应的多个层中的第1层，并且将与映射到上述第1层的信息数据相比，一部分重复而一部分不同的信息数据映射到第2层；编码部，其对通过上述映射部映射到上述第1层和上述第2层的信息数据进行编码，生成每个层的发送数据；以及发送部，其将通过上述编码部生成的每个层的发送数据从与各个层对应的天线进行发送。
另外，在第2内容中，多天线通信装置例如具有：接收处理部，其接收所映射的信息数据的一部分重复而一部分不同的多个层的数据，将接收数据分离为每个层的层别数据；解码部，其对通过上述接收处理部分离而得到的按层数据进行解码，生成每个层的软判定值；合成部，其对通过上述解码部生成的每个层的软判定值中与重复地映射到多个层的信息数据对应的软判定值进行合成；以及判定部，其使用通过上述合成部合成而得到的软判定值，对按层数据进行硬判定。
另外，在第3内容中，多天线通信方法例如具有：映射步骤，将信息数据映射到与多个天线对应的多个层中的第1层，并且将与映射到上述第1层的信息数据相比，一部分重复而一部分不同的信息数据映射到第2层；编码步骤，对通过上述映射步骤映射到上述第1层和上述第2层的信息数据进行编码，生成每个层的发送数据；以及发送步骤，将通过上述编码步骤生成的每个层的发送数据从与各个层对应的天线进行发送。
另外，在第4内容中，多天线通信方法例如具有：接收处理步骤，接收所映射的信息数据的一部分重复而一部分不同的多个层的数据，将接收数据分离为每个层的按层数据；解码步骤，对通过上述接收处理步骤分离而得到的按层数据进行解码，生成每个层的软判定值；合成步骤，对通过上述解码步骤生成的每个层的软判定值中与重复地映射到多个层的信息数据对应的软判定值进行合成；以及判定步骤，使用通过上述合成步骤合成而得到的软判定值，对按层数据进行硬判定。
由此能够减少接收数据的错误率。
附图说明
图1是表示一个实施方式涉及的发送装置的构成的框图。
图2是表示一个实施方式涉及的接收装置的构成的框图。
图3是表示跨层映射的具体例子的图。
图4是表示原分组和辅助分组的具体例子的图。
图5是表示一个实施方式涉及的接收装置的接收动作的流程图。
图6是表示数据的能量合成的具体例子的图。
图7是表示软判定值合成的具体例子的图。
图8是表示反复解码的具体例子的图。
图9是表示接收质量与错误率的关系的具体例子的图。
图10是表示跨层映射的另一具体例子的图。
图11是表示跨层映射的又一具体例子的图。
图12是表示跨层映射的又一具体例子的图。
符号说明
101跨层映射部；102-0～102-3CRC附加部；103-0～103-3Turbo编码部；104-0～104-3调制部；105MIMO预编码部；106-0～106-3、201-0～201-3天线；202MIMO处理部；203-0～203-3最大比合成部；201-0～204-3Turbo解码部；205软判定值合成部；206硬判定部；207检错部；208解码控制部；209LLR设定部
具体实施方式
下面参照附图详细说明用于实施本发明的方式。并且本发明不限于该一个实施方式。
【发送装置的构成】
图1是表示本实施方式涉及的发送装置的构成的框图。该图所示的发送装置具有：跨层映射部101、作为检错编码的一例的CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验)附加部102-0～102-3、作为纠错编码的一例的Turbo编码部103-0～103-3、调制部104-0～104-3、MIMO预编码部105和天线106-0～106-3。在图1中，将与CRC附加部102-0、Turbo编码部103-0、调制部104-0和天线106-0对应的层称为“层0”。 同样地，将与CRC附加部102-1～102-3、Turbo编码部103-1～103-3、调制部104-1～104-3和天线106-1～106-3对应的层分别称为“层1”、“层2”和“层3”。
当被输入了相当于2层分组的信息位时，跨层映射部101将这些信息位分割并组合起来，从而将信息位映射至合计共4层。具体而言，跨层映射部101例如将所输入的相当于2层分组的信息位分别映射到层0和层1。即，层0和层1是所输入的信息位被直接映射的层。
然后，跨层映射部101对映射到层0和层1的信息位进行分割，将其映射到层2和层3。具体而言，跨层映射部101例如将映射到层0的信息位的前半部分与映射到层1的信息位的后半部分组合起来，映射到层2。而且，跨层映射部101例如将映射到层0的信息位的后半部分与映射到层1的信息位的前半部分组合起来，映射到层3。
如上，跨层映射部101将同一信息位重复地映射到多个层。因此在上述例子中，层0的前半部分与层2的一部分重复，层0的后半部分与层3的一部分重复。另外，层1的前半部分与层3的一部分重复，层1的后半部分与层2的一部分重复。
CRC附加部102-0～102-3对各层信息位附加检错用的CRC，将包含CRC的每个层的信息位分别输出到对应的Turbo编码部103-0～103-3。
Turbo编码部103-0～103-3对各层0～3的信息位进行Turbo编码，生成对层0～3的信息位附加了冗余位的编码数据。并且，Turbo编码部103-0～103-3的编码率既可以彼此相同也可以彼此不同。以下，主要以Turbo编码部103-0～103-3的编码率相同的情况进行说明。
调制部104-0～104-3分别对层0～3的编码数据进行调制，将所得到的调制数据输出给MIMO预编码部105。此时，调制部104-0～104-3例如通过QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，正交相移键控)、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交调幅)或64QAM等调制方式调制编码数据。
MIMO预编码部105经由天线106-0～106-3接收从后述的接收装置发送的CSI(Channel State Information)，根据所接收的CSI对各层的包含调制数据的分组进行预编码。即，MIMO预编码部105根据CSI所包含的信道特性的信息设定码本，使用所设定的码本对层0～3的分组施加信道特性的反特性。然后，MIMO预编码部105将预编码后的层0～3的分组分别从对应的天线106-0～106-3进行发送。
【接收装置的构成】
图2是表示本实施方式涉及的接收装置的构成的框图。该图所示的接收装置具有：天线201-0～201-3、MIMO处理部202、最大比合成部203-0～203-3、Turbo解码部204-0～204-3、软判定值合成部205、硬判定部206、检错部207、解码控制部208和LLR(Log-Likelihood Ratio：对数似然比)设定部209。
MIMO处理部202经由天线201-0～201-3接收从发送装置发送来的数据，执行规定的矩阵运算等，从而分离从发送装置的天线106-0～106-3分别发送的层0～3的分组。另外，MIMO处理部202根据所接收的数据估计信道特性，经由天线201-0～201-3将包含估计结果的CSI反馈给发送装置。
最大比合成部203-0～203-3对层0～3的分组中重复的部分进行最大比合成。具体而言，最大比合成部203-0例如对层0的分组与层2和层3的分组重复的部分进行最大比合成。同样地，最大比合成部203-1对层1的分组与层2和层3的分组重复的部分进行最大比合成，最大比合成部203-2、203-3分别对层2、3的分组与层0和层1的分组重复的部分进行最大比合成。
并且，在图2中，以向各最大比合成部203-0～203-3输入所有层0～3的分组的方式将MIMO处理部202与最大比合成部203-0～203-3连接，而向各最大比合成部203-0～203-3也可以不必输入所有层0～3的分组。即，向最大比合成部203-0～203-3只要分别输入有层0～3的分组，并且输入各层0～3中具有重复的部分的分组即可。
Turbo解码部204-0～204-3对将彼此重复的部分最大比合成后的层0～3的分组进行Turbo解码。具体而言，Turbo解码部204-0～204-3使用对层0～3的分组附加的冗余位，并且使用LLR对分组进行Turbo解码。另外，Turbo解码部204-0～204-3按照解码控制部208的控制对层0～3的分组进行反复解码。
在第2次以后的解码中，Turbo解码部204-0～204-3将由LLR设定部209指定的分组的一部分置换为由LLR设定部209反馈的硬判定值，使所置换的部分的LLR变得无限大，对分组进行Turbo解码。LLR为无限大的部分表示似然度大，因而Turbo解码部204-0～204-3会进行精度比前次高的纠错解码。并且，在第2次以后的解码中，至少由与产生了置换为硬判定值的层对应的Turbo解码部204-0～204-3对分组进行Turbo解码即可。
软判定值合成部205将通过Turbo解码部204-0～204-3对层0～3的分组进行了Turbo解码而得到的各层0～3的信息位的软判定值进行合成。具体而言，软判定值合 成部205例如将层0的信息位的软判定值与层2和层3的各个对应的部分的软判定值合成。同样地，软判定值合成部205将层1的信息位的软判定值与层2和层3的各个对应的部分的软判定值合成。即，软判定值合成部205将各层0～3中重复的信息位的软判定值合成起来。
硬判定部206对由软判定值合成部205合成后的软判定值进行硬判定，确定各层0～3的信息位分别为“0”和“1”中的哪个。即，硬判定部206得到与发送装置的层0～3的信息位分别对应的硬判定值。
检错部207使用层0～3的信息位所包含的CRC，检测各层0～3的硬判定值的错误。即，检错部207使用由硬判定部206得到的层0～3的硬判定值的与CRC相当的部分，判定各层0～3的硬判定值是否与发送装置的层0～3的信息位相等。而且，当检错部207判定为各层0～3的硬判定值没有错误时，根据该硬判定值取得发送装置中的信息位并输出。即，检错部207除去硬判定值中重复的部分，例如将层0和层1的硬判定值作为发送装置的信息位输出。
解码控制部208按照检错部207的检错的结果，控制Turbo解码部204-0～204-3进行的反复解码的有无。具体而言，在所有层0～3没有错误的情况或所有层0～3都有错误的情况下，解码控制部208停止反复解码。另外，当存在有错误的层和没有错误的层双方的情况下，解码控制部208执行反复解码。其中，在与上次解码时相比，没有错误的层数没有增加的情况下，解码控制部208停止反复解码。
LLR设定部209将检错部207的检错结果为没有错误的层的硬判定值反馈给Turbo解码部204-0～204-3，并且在使用该硬判定值的Turbo解码部204-0～204-3中将与硬判定值对应的LLR设定为无限大。即，LLR设定部209将通过此次解码而没有新出现错误的层的硬判定值反馈给Turbo解码部204-0～204-3，将与该硬判定值对应的分组的部分置换为硬判定值。此后，LLR设定部209将所置换的部分的LLR设定为无限大，使Turbo解码部204-0～204-3重新执行Turbo解码。通过将分组的一部分置换为硬判定值，将LLR设定为无限大，Turbo解码部204-0～204-3进行的Turbo解码精度比前次解码时得以提升。
【发送装置的发送动作】
接着，具体举例说明图1所示的发送装置的动作。图3是表示发送装置中将信息位映射到层0～3的情形的图。
如图3所示，当相当于2层分组的信息位I0、I1被输入到跨层映射部101时，通过跨层映射部101将信息位I0、I1映射到4个层0～3。具体而言，通过跨层映射部101将信息位I0分割为信息位I0，0、I0，1，将信息位I1分割为信息位I1，0、I1，1。而且，通过跨层映射部101将信息位I0，0重复地映射到层0和层2，将信息位I0，1重复地映射到层0和层3，将信息位I1，0重复地映射到层1和层3，将信息位I1，1重复地映射到层1和层2。
即，将原信息位I0、I1按照原有顺序连续地映射到层0和层1，另一方面，映射到层0和层1的信息位的一部分重复地映射到层2和层3。因此，若比较层0与层2或层3，则一部分信息位I0，0、I0，1重复，一部分信息位I1，1、I1，0不同。同样地，若比较层1与层2或层3，则一部分信息位I1，1、I1，0重复，一部分信息位I0，0、I0，1不同。
如上，跨层映射部101的映射是以层0和层1为基准，通过生成与层0和层1各自一部分重复而一部分不同的层2和层3来进行的。另外，这里，层0和层1的所有信息位I0，0、I0，1、I1，0、I1，1都重复，但也可以不是所有信息位I0，0、I0，1、I1，0、I1，1都重复。只要是在作为基准的层(此处为层0和层1)与此外的层(此处为层2和层3)的任意组合中一部分信息位重复而一部分信息位不同即可。
通过跨层映射部101分别映射到层0～3的信息位分别被输出到CRC附加部102-0～102-3，通过CRC附加部102-0～102-3被附加与层0～3的信息位对应的CRC。而且，包含CRC的层0～3的信息位被输出到对应的Turbo编码部103-0～103-3，进行Turbo编码。具体而言，通过Turbo编码部103-0对层0的信息位I0，0和信息位I0，1附加冗余位P0，0，0，1，通过Turbo编码部103-1对层1的信息位I1，0和信息位I1，1附加冗余位P1，0，1，1。同样地，通过Turbo编码部103-2对层2的信息位I0，0和信息位I1，1附加冗余位P0，0，1，1，通过Turbo编码部103-3对层3的信息位I0，1和信息位I1，0附加冗余位P0，1，1，0。
通过Turbo编码部103-0～103-3的Turbo编码而得到的信息位与冗余位的组合分别为1个分组。即，信息位I0，0和信息位I0，1与冗余位P0，0，0，1的组合为层0的分组，信息位I1，0和信息位I1，1与冗余位P1，0，1，1的组合为层1的分组。另外，信息位I0，0和信息位I1，1与冗余位P0，0，1，1的组合为层2的分组，信息位I0，1和信息位I1，0与冗余位P0，1，1，0的组合为层3的分组。
此时，如上所述，在层0和层1中，原信息位I是按照原有顺序连续的，因此如图4所示，将层0和层1的分组作为“原分组”。而在层2和层3中，层0和层1的 信息位辅助性地重复映射，因此如图4所示，将层2和层3的分组作为“辅助分组”。另外，在图4中省略了CRC的图示。另外，在如下说明中所参照的附图中，也省略了CRC的图示，而实际情况是对各层的信息位附加了CRC。
层0～3的分组通过调制部104-0～104-3进行调制，通过MIMO预编码部105实施了与信道特性对应的预编码，从分别对应的天线106-0～106-3进行发送。即，天线106-0发送层0的原分组，天线106-1发送层1的原分组，天线106-2发送层2的辅助分组，天线106-3发送层3的辅助分组。这些分组在彼此不同的信道中被传送后进行合成，通过接收装置的各天线201-0～201-3进行接收。
【接收装置的接收动作】
接着参照图5所示流程图具体举例说明图2所示的接收装置的动作。
天线201-0～201-3的接收数据通过MIMO处理部202被实施了规定的矩阵运算等接收处理(步骤S101)，被分离为发送装置的层0～3的分组。这些层0～3的分组被输入到最大比合成部203-0～203-3。此时，各最大比合成部203-0～203-3中被输入有对应的层0～3的分组以及具有与这些层0～3重复的部分的层的分组。
具体而言，层0与层2和层3具有重复的部分，因而向最大比合成部203-0输入层0、层2和层3的分组。另外，由于层1与层2和层3具有重复的部分，因而向最大比合成部203-1输入层1、层2和层3的分组。同样地，层2与层0和层1具有重复的部分，因而向最大比合成部203-2输入层0、层1和层2的分组。另外，由于层3与层0和层1具有重复的部分，因而向最大比合成部203-3输入层0、层1和层3的分组。
然后通过最大比合成部203-0～203-3对各分组的重复部分进行最大比合成(步骤S102)。即，如图6所示，在最大比合成部203-0中，对层0和层2的信息位I0，0进行最大比合成，对层0和层3的信息位I0，1进行最大比合成。另外，在最大比合成部203-1中，对层1和层2的信息位I1，1进行最大比合成，对层1和层3的信息位I1，0进行最大比合成。同样地，在最大比合成部203-2中，对层2和层0的信息位I0，0进行最大比合成，对层2和层1的信息位I1，1进行最大比合成。另外，在最大比合成部203-3中，对层3和层0的信息位I0，1进行最大比合成，对层3和层1的信息位I1，0进行最大比合成。
如上，通过最大比合成部203-0～203-3对不同层的分组的重复部分进行最大比 合成，从而将在不同信道传送的分组合成，因此能得到分集增益。其结果，能对接收质量的恶化进行补偿。
通过最大比合成部203-0～203-3分别对信息位进行了最大比合成后的层0～3的分组被输出到Turbo解码部204-0～204-3，通过Turbo解码部204-0～204-3进行Turbo解码(步骤S103)。即，使用各分组所包含的冗余位以及预先设定的LLR进行解码，得到各层的分组的信息位的软判定值。具体而言，Turbo解码部204-0使用冗余位P0，0，0，1得到信息位I0，0、I0，1的软判定值，Turbo解码部204-1使用冗余位P1，0，1，1得到信息位I1，0、I1，1的软判定值。同样地，Turbo解码部204-2使用冗余位P0，0，1，1得到信息位I0，0、I1，1的软判定值，Turbo解码部204-3使用冗余位P0，1，1，0得到信息位I0，1、I1，0的软判定值。
通过Turbo解码而得到的软判定值通过软判定值合成部205合成(步骤S104)。即，由于在Turbo解码部204-0～204-3对重复的信息位执行Turbo解码，因此通过软判定值合成部205将所重复的信息位的软判定值合成。具体而言，如图7所示，将层0和层2的信息位I0，0的软判定值合成，将层0和层3的信息位I0，1的软判定值合成，将层1和层3的信息位I1，0的软判定值合成，将层1和层2的信息位I1，1的软判定值合成。如上，通过将同一信息位的不同层的软判定值合成，能得到发送装置的跨层映射的增益。其结果，能对接收质量的恶化进行补偿。
各层0～3的信息位的软判定值的合成结果被输出到硬判定部206，进行硬判定(步骤S105)。即，确定包含信息位I0，0、I0，1、I1，0、I1，1的各层0～3的信息位分别与“0”或“1”的哪个硬判定值对应。在本实施方式中，在软判定值合成部205的软判定值合成之后进行硬判定，因此通过硬判定部206得到的硬判定值精度高。
而且，层0～3的硬判定值被输出到检错部207，使用各层的硬判定值中相当于CRC的部分，从而对每个层的硬判定值进行检错(步骤S106)。每个层的检错结果被通知给解码控制部208，通过解码控制部208判断所有层0～3的硬判定值是否没有错误或者所有层0～3的硬判定值是否有错误(步骤S107)。
当该判断的结果为所有层0～3的硬判定值都没有错误的情况下(步骤S107，是)，不需要Turbo解码部204-0～204-3的反复解码，因而由解码控制部208向Turbo解码部204-0～204-3指示停止反复解码。并且，在该情况下，认为由原分组得到的硬判定值与发送装置的信息位相等，因此通过检错部207例如将层0和层1的硬判定值作为信息位输出。
同样地，当所有层0～3的硬判定值有错误的情况下(步骤S107，是)，即使进行Turbo解码部204-0～204-3的反复解码也难以改善错误率，因此解码控制部208向Turbo解码部204-0～204-3指示停止反复解码。另外，在该情况下，也可以向发送装置请求分组的重新发送。
另一方面，当至少分别具有1个硬判定值没有错误的层与硬判定值有错误的层的情况下(步骤S107，否)，接下来通过解码控制部208判定硬判定值没有错误的层相比于前次解码时是否增加(步骤S108)。此处，是在进行首次解码之后，因此判定为硬判定值没有错误的层增加(步骤S108，是)，通过解码控制部208向Turbo解码部204-0～204-3指示执行反复解码。
然后，通过LLR设定部109将没有错误的硬判定值反馈给Turbo解码部204-0～204-3，将各层0～3的信息位中与没有错误的硬判定值对应的部分置换为硬判定值。即，当检错部207的检错的结果为例如层0的硬判定值没有错误时，由于层0的硬判定值对应于信息位I0，0、I0，1，因此通过LLR设定部209反馈与信息位I0，0、I0，1对应的硬判定值。而且，由于信息位I0，0、I0，1还包含于层2和层3，因此在Turbo解码部204-2～204-3中，将层2和层3的信息位I0，0、I0，1的部分置换为LLR设定部209所反馈的硬判定值。
如上，当通过LLR设定部209反馈了原分组(此处为层0和层1的分组)的硬判定值的情况下，将辅助分组(此处为层2和层3的分组)的一部分置换为所反馈的硬判定值。反之，当通过LLR设定部209反馈了辅助分组的硬判定值的情况下，原分组的一部分被置换为所反馈的硬判定值。同时，通过LLR设定部209将被置换为硬判定值的部分的LLR设定为无限大(步骤S109)。即，在首次解码之后，在Turbo解码部204-0～204-3中，将各分组的一部分置换为没有错误的硬判定值，将相应部分的LLR设定为最大。
然后，通过Turbo解码部204-0～204-3再次对分组进行Turbo解码(步骤S103)。此时，由与将分组的一部分置换为硬判定值的层对应的Turbo解码部204-0～204-3进行Turbo解码即可。在该第2次解码时，将分组的一部分置换为没有错误的硬判定值，并且使相应部分的LLR为无限大。因此，在分组中硬判定值的部分没有错误的前提之下通过Turbo解码部204-0～204-3进行Turbo解码，能得到比首次解码时精度高的软判定值。
然后，与首次解码时同样地，通过软判定值合成部205合成各层0～3的软判定值(步骤S104)，由硬判定部206对合成后的软判定值进行硬判定(步骤S105)，通过检错部207进行使用了CRC的检错(步骤S106)。其结果，若所有层0～3的硬判定值都没有错误(步骤S107，是)，则通过解码控制部208向Turbo解码部204-0～204-3指示停止反复解码。
另外，当残留有硬判定值有错误的层的情况下(步骤S107，否)，若硬判定值没有错误的层相比于前次解码时没有增加(步骤S108，否)，则认为难以达成此刻以上的错误率改善。于是，通过解码控制部208向Turbo解码部204-0～204-3指示停止反复解码。另一方面，当硬判定值没有错误的层相比于前次解码时增加(步骤S108，是)，则进行上述反复解码，直到所有层0～3的硬判定值都没有错误或硬判定值中没有错误的层增加为止。
【反复解码的具体例子】
接着，参照图8说明本实施方式涉及的反复解码的具体例子。以下，假设在第2次以后的解码时，所有Turbo解码部204-0～204-3也执行Turbo解码。
首先，如图8的左上段所示，第1次解码的结果为从层3的硬判定值未检测到错误，从层0～2的硬判定值检测到了错误。在这种情况下，至少各具有1个硬判定值没有错误的层和硬判定值有错误的层，因此通过解码控制部208向Turbo解码部204-0～204-3指示执行反复解码。而且，由于层3的硬判定值没有错误，因此通过LLR设定部209将层0的信息位I0，1和层1的信息位I1，0分别置换为层3的硬判定值，将这些信息位的LLR设定为无限大。
即，在第2次解码时，如图8的右上段所示，层0和层1的分组中在图中用黑色表示的部分的LLR被设定为无限大，进行Turbo解码部204-0～204-3的Turbo解码。如上，在层0的信息位I0，1和层1的信息位I1，0为正确的前提下进行解码，因此层0和层1的软判定值的精度比第1次解码时高。其结果，通过第2次解码从层0的硬判定值未检测出错误。
在这种情况下，至少各具有1个硬判定值没有错误的层(即层0、3)和硬判定值有错误的层(即层1、2)，并且硬判定值没有错误的层相比于第1次解码时增加，因而通过解码控制部208向Turbo解码部204-0～204-3指示执行反复解码。另外，由于层0的硬判定值不再有错误，因而通过LLR设定部209将层2的信息位I0，0置换为层 0的硬判定值，将该信息位I0，0的LLR设定为无限大。
即，在第3次解码时，如图8的左下段所示，层2的分组中在图中用黑色表示的部分的LLR被设定为无限大，进行Turbo解码部204-0～204-3的Turbo解码。如上，在层2的信息位I0，0为正确的前提下进行解码，因此层2的软判定值的精度比第1次和第2次解码时高。其结果，通过第3次解码从层2的硬判定值未检测出错误。
在这种情况下，至少各具有1个硬判定值没有错误的层(即层0、2、3)和硬判定值有错误的层(即层1)，并且硬判定值没有错误的层比第2次解码时增加，因而通过解码控制部208向Turbo解码部204-0～204-3指示执行反复解码。另外，由于层2的硬判定值不再有错误，因而通过LLR设定部209将层1的信息位I1，1置换为层2的硬判定值，将该信息位I1，1的LLR设定为无限大。
即，在第4次解码时，如图8的右下段所示，层1的分组中在图中用黑色表示的部分的LLR被设定为无限大，进行Turbo解码部204-0～204-3的Turbo解码。如上，在层1的信息位I1，0、I1，1为正确的前提下进行解码，因此层1的软判定值的精度比第1～3次解码时高。其结果，通过第4次解码从层1的硬判定值未检测出错误。
在这种情况下，由于所有层的硬判定值都没有错误，因此通过解码控制部208向Turbo解码部204-0～204-3指示停止反复解码。另外，将层0和层1的硬判定值作为发送装置的信息位从检错部207输出。通过执行这种反复解码，能实现接收数据的错误率的减少。换言之，即使接收质量多少产生恶化，也能满足一定基准的错误率，使得重新发送的产生频度降低。其结果，能可靠地提升MIMO通信的吞吐量。
图9是表示执行本实施方式涉及的反复解码的情况与执行现有的解码的情况下各自的接收质量与错误率的关系的具体例子的图。图9的上段表示发送装置的调制方式为QPSK的情况下SNR(Signal to Noise Ratio，信噪比)与BLER(BLock Error Rate，块误码率)的关系，图9下段表示发送装置的调制方式为64QAM的情况下SNR与BLER的关系。另外，图中白色方框标记表示的曲线图对应于本实施方式涉及的反复解码，图中黑色方框标记表示的图表对应于现有的解码。进而，圆形标记所示的曲线图对应于发送装置的编码率为三分之一的情况，四边形标记表示的曲线图对应于发送装置的编码率为二分之一的情况，三角形标记表示的曲线图对应于发送装置的编码率为四分之三的情况。
根据这些图表可知，无论是哪种调制方式和编码率，为满足相同级别的BLER 而需要的SNR，在执行本实施方式涉及的反复解码时低。这表示通过执行本实施方式涉及的反复解码，即使接收质量多少产生恶化，也能达成一定基准的错误率。具体而言，当采用QPSK作为调制方式的情况下，即使相比以往SNR恶化了2.2～3.0dB左右，通过本实施方式涉及的反复解码也能对接收质量的恶化进行补偿。另外，当采用64QAM作为调制方式的情况下，即使相比以往SNR恶化了3.5～4.3dB左右，通过本实施方式涉及的反复解码也能对接收质量的恶化进行补偿。进而，虽然图9中没有示出，而当采用16QAM作为调制方式的情况下，即使相比以往SNR恶化了3.0～3.5dB左右，通过本实施方式涉及的反复解码也能对接收质量的恶化进行补偿。
如上，根据本实施方式，发送装置在将信息位映射到多个层时，进行将映射到1层的信息位的一部分重复地映射到其他层的跨层映射，从多个天线发送各层的分组。而且，接收装置在分离了各层分组之后，一边合成层的重复部分，一边进行每个层的解码，反馈未检测到错误的层的解码结果并执行反复解码。因此，能通过多个层的重复部分补偿彼此的层，能减少接收数据的错误率，可靠地提升吞吐量。
并且，在上述一个实施方式中，通过接收装置的最大比合成部203-0～203-3将层0～3的分组合成，然而这些分组的合成不限于最大比合成。即，只要合成层0～3的分组的能量能得到分集增益，层0～3的分组合成方法就可为任意的。
另外，在上述一个实施方式中，举例说明的是发送装置和接收装置分别为具有4根天线的4×4的MIMO通信，而发送装置和接收装置的天线数不限于4个。即，在通常发送装置和接收装置分别具有m根(m为2以上的整数)的天线时，将m个层中的n个(n＜m)层的分组作为原分组，将(m-n)个层的分组作为辅助分组，由此能得到与上述一个实施方式相同的效果。
具体而言，如图10所示，若将从层0到层(n-1)这n个层的分组作为原分组，则从层n到层(m-1)的(m-n)个层的分组为辅助分组。在层0～(n-1)的n个原分组中，分别对信息位附加冗余位P0～Pn-1。另一方面，在层n～(m-1)的(m-n)个层的辅助分组中，将对n个原分组的各信息位等分后组合起来构成信息位，对信息位整体附加冗余位Pn～Pm-1。并且，在图10中，各种影线区分表示各层的原分组的信息位。
通过这种跨层映射，例如比较层0的原分组与层n的辅助分组时，信息位的一部分重复而信息位的一部分不同。同样地，在任意的原分组与辅助分组的组合中，信息位的一部分重复而信息位的一部分不同。因此，在接收装置中，能在对各层的分组 解码后，对重复的信息位的部分合成软判定值，解码精度提高。进而，原分组和辅助分组中的某一方被正确地解码，硬判定值中无法检测到错误时，将对应的辅助分组和原分组中的另一方的一部分置换为未检测出错误的硬判定值，能够进行反复解码。其结果，每当反复解码时，各层的分组解码精度相辅相成地提升，能减少错误率。由此能抑制分组重新发送的产生，提升吞吐量。
并且，如上所述，原分组的信息位与辅助分组的信息位的一部分重复，然而无需原分组的所有信息位都与辅助分组的信息位的一部分重复。即，例如图11所示，当仅对2个层0、1映射了信息位的情况等，可以使得映射到层0的信息位的例如一半重复地映射到层1。在这种情况下，若将层0的分组作为原分组，将层1的分组作为辅助分组，则信息位的一部分在这些分组之间重复，并而信息位的一部分不同。
进而，在上述一个实施方式中，说明了发送装置的Turbo编码部103-0～103-3都以相同的编码率进行Turbo编码，而各层的编码率也可以不同。具体而言，如图12所示，即使各层的分组编码率不同，在原分组与辅助分组的组合之中，信息位的一部分重复，信息位的一部分不同。在这种情况下，发送装置的跨层映射部101进行考虑到各层的编码率的映射。即，跨层映射部101按照层n～(m-1)的各辅助分组的编码率分配层0～(n-1)的原分组的信息位而进行映射。而且，Turbo编码部以与分别包含于原分组或辅助分组的信息位的尺寸对应的编码率进行编码。

Claims (14)

1.一种多天线通信装置，其特征在于具有：
映射部，其将第1信息数据和第2信息数据分别映射到与多个天线对应的多个层中的第1层和第2层的分组，将上述第1信息数据的一部分和上述第2信息数据的一部分按顺序组合起来而映射到第3层的分组，将上述第1信息数据的另一部分和上述第2信息数据的另一部分按顺序组合起来而映射到第4层的分组；
编码部，其对通过上述映射部映射到各层的分组的信息数据进行每个层的检错编码和纠错编码，生成发送数据；以及
发送部，其将通过上述编码部生成的每个层的发送数据从与各个层对应的天线进行发送。
2.根据权利要求1所述的多天线通信装置，其特征在于，上述编码部对映射到各层的分组的信息数据分别附加循环冗余校验码。
3.根据权利要求1所述的多天线通信装置，其特征在于，上述映射部对映射到上述第1层和上述第2层的分组的第1信息数据和第2信息数据进行分割，生成多个部分信息数据，将部分信息数据按顺序组合起来而映射到上述第3层和上述第4层的分组。
4.根据权利要求3所述的多天线通信装置，其特征在于，上述映射部对映射到上述第1层和上述第2层的分组的第1信息数据和第2信息数据进行等分，生成上述部分信息数据。
5.根据权利要求4所述的多天线通信装置，其特征在于，
上述编码部按照相同的编码率对映射了部分信息数据的所有分组的信息数据进行纠错编码。
6.根据权利要求3所述的多天线通信装置，其特征在于，
上述编码部按照与各个部分信息数据的尺寸对应的编码率对映射了部分信息数据的分组的信息数据进行纠错编码。
7.一种多天线通信装置，其特征在于具有：
接收处理部，其接收所映射的信息数据的一部分重复而一部分不同的多个层的数据，将接收数据分离为每个层的层别数据；
解码部，其对通过上述接收处理部分离而得到的按层数据进行纠错解码，生成每个层的软判定值；
合成部，其对通过上述解码部生成的每个层的软判定值中与重复地映射到多个层的信息数据对应的软判定值进行合成；以及
判定部，其使用通过上述合成部合成而得到的软判定值，对按层数据进行硬判定。
8.根据权利要求7所述的多天线通信装置，其特征在于，该多天线通信装置还具有数据合成部，该数据合成部对通过上述接收处理部分离而得到的各按层数据，合成与重复于本层的信息数据映射的信息数据对应的其它层的按层数据的一部分，
上述解码部对上述数据合成部合成后的按层数据进行纠错解码。
9.根据权利要求7所述的多天线通信装置，其特征在于，该多天线通信装置还具有：
检测部，其根据上述判定部的按层数据的硬判定结果检测错误；以及
反馈部，其将上述检测部的检错结果为未检测到错误的按层数据的硬判定结果反馈到上述解码部，
上述解码部将按层数据中与通过上述反馈部反馈的硬判定结果对应的部分置换为该硬判定结果，进行纠错解码。
10.根据权利要求9所述的多天线通信装置，其特征在于，上述解码部将被置换为上述硬判定结果的部分的对数似然比设定为无限大，然后对置换后的按层数据进行Turbo解码。
11.根据权利要求9所述的多天线通信装置，其特征在于，该多天线通信装置还具有控制部，在上述检测部的检错的结果为所有按层数据都未检测到错误的情况下，该控制部停止上述解码部的纠错解码。
12.根据权利要求11所述的多天线通信装置，其特征在于，在上述检测部的检错的结果为未检测到错误的按层数据的数量相比于前次检错时没有增加的情况下，上述控制部停止上述解码部的纠错解码。
13.一种多天线通信方法，其特征在于具有：
映射步骤，将第1信息数据和第2信息数据分别映射到与多个天线对应的多个层中的第1层和第2层的分组，将上述第1信息数据的一部分和上述第2信息数据的一部分按顺序组合起来而映射到第3层的分组，将上述第1信息数据的另一部分和上述第2信息数据的另一部分按顺序组合起来而映射到第4层的分组；
编码步骤，对通过上述映射步骤映射到各层的分组的信息数据进行每个层的检错编码和纠错编码，生成发送数据；以及
发送步骤，将通过上述编码步骤生成的每个层的发送数据从与各个层对应的天线进行发送。
14.一种多天线通信方法，其特征在于具有：
接收处理步骤，接收所映射的信息数据的一部分重复而一部分不同的多个层的数据，将接收数据分离为每个层的按层数据；
解码步骤，对通过上述接收处理步骤分离而得到的按层数据进行纠错解码，生成每个层的软判定值；
合成步骤，对通过上述解码步骤生成的每个层的软判定值中与重复地映射到多个层的信息数据对应的软判定值进行合成；以及
判定步骤，使用通过上述合成步骤合成而得到的软判定值，对按层数据进行硬判定。
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