JP2010004416A

JP2010004416A - 移動無線装置

Info

Publication number: JP2010004416A
Application number: JP2008162695A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Kikuchi; 陽一菊地; Junya Mikami; 純矢三上
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2008-06-23
Filing date: 2008-06-23
Publication date: 2010-01-07
Also published as: EP2139140A3; US20090316677A1; EP2139140A2

Abstract

【課題】ブロックエラーレートを向上させるレートマッチ処理を行う移動無線装置を提供する。
【解決手段】移動無線装置は、入力データを異なるサイズ（分割時サイズ）の複数のブロックデータに分割すると、レートマッチ処理において、各ブロックデータの符号化率がほぼ均等になるように各ブロックデータのサイズ調整を行う。具体的には、各ブロックデータの分割時サイズに基づいて、各ブロックデータのレートマッチサイズを演算する。
【選択図】図４

Description

本発明は、移動無線装置に関し、特に、移動無線装置での符号化処理におけるレートマッチ処理に関し、符号化のために分割された複数のブロックデータのサイズが異なる場合のレートマッチ処理に好適である。

現在、第３世代(3G)の無線通信システムとして、W-CDMAシステムが普及し、さらに、W-CDMAのデータ通信を高速化（最大14Mbps）したHSDPA(High-Speed Downlink Packet Access)と呼ばれる規格が実用化されつつある。HSDPAは、3G方式の改良版であることから、3.5Gとも呼ばれている。3G方式の標準化団体3GPP(3rd Generation Partnership Project)で標準化されている。

上述したHSDPAによる3.5Gの移動通信システムが実現された後は、続いて、更なる高速化、大容量化が実現する第４世代(4G)に早期に移行することが期待されているが、現状、第４世代に移行する前に、3.9G（スーパー3Gと呼ばれることもある）と呼ばれる段階をもう一段経て4Gに移行することが予定されている。3.9Gの通信速度は、最大速度100Mbps程度が想定されている。

現在、3.9Gの仕様として、ターボ符号器のインターリーバの種類に応じてデータ長（ブロックサイズ）に制限があり、あらかじめ決められたブロックサイズにデータ分割する必要がある。例えば3GPP TS 36.212に記載されているQPP Interleaves(Quadratic Permutation Polynomial) を使用するターボ符号器の場合は、188種類の固定サイズにデータを調整する必要がある。

図１は3GPP TS 36.212におけるQPP Interleaves使用時の入力データ長（ブロックサイズ）一覧(188種類)である。図１に示される188種の固定サイズよりデータが大きい場合は固定サイズに合わせてデータ分割を行う。分割されたデータを符号化ブロックと称する。分割は均等に分割されるとは限らず、異なったサイズに分割される場合がある。また、分割時に188種類の固定サイズに分割が出来ない場合は、不足分にフィラービット（filler bit）を挿入して固定サイズに分割できるようにする。なお、QPP Interleavesの分割方法の詳細は3GPP TS 36.212を参照するものとする。

符号化処理はこの分割されたブロックデータごとに行われる。符号化ブロックは、誤り訂正符号器（例えばターボ符号器）により符号化された後、レートマッチ処理される。レートマッチ処理は、符号化ブロックの分割時のサイズを通信チャネルサイズに合わせて調整する処理である。レートマッチ処理では、符号化されたビットデータの一部を取り除くパンクチャリングか、繰り返し挿入するレペティションを行うことで、符号化ブロックのサイズを通信チャネルサイズに適合させる。

送信側における符号化処理では、入力データはQPP Interleavesを利用するため複数の符号化ブロックに分割され、各符号化ブロックは符号器により符号化される（必要に応じてフィラービット挿入）。符号化後、フィラービットを取り除くデパディング処理を行ってから、レートマッチ処理が行われる。その後、レートマッチ処理された符号化ブロックを結合して、全体データとして出力する。

なお、送信データを複数のブロックデータに分割し、複数の誤り訂正符号化部が複数のブロックそれぞれに対してブロック単位で誤り訂正符号化を行い、データ連結部が、ブロック単位で誤り訂正符号化された複数のブロックを連結する構成は、下記特許文献１に開示されている。

受信側では復号処理を行う。復号処理されたデータはデータに付加されているCRCを用いてチェックを行いこのCRC結果から復号成功か失敗を判断する。復号結果のCRCエラーの割合をブロックエラーレート(Block Error Rate)という。

図２は、従来のレートマッチ処理の例を示す図である。図２（ａ）はフィラービットを挿入しない場合、図２（ｂ）はフィラービットを挿入する場合の例である。図２（ａ）において、入力データ(6336bit)は、図１に示されたブロックサイズに従い、符号化ブロック＃１(3136bit)と符号化ブロック＃２(3200bit)に分割される。これら符号化ブロックをターボ符号器（符号化レート１／３）に通すと、符号化ブロック＃１、＃２のブロックサイズはそれぞれ9420bit、9612bitとなる。

通信チャネルサイズが7064bitである場合、通信チャネルサイズを符号化ブロック数２で均等分割し、符号化ブロックごとのレートマッチサイズは3532bitとなる。従って、符号化ブロック＃１については9420bit→3532bit、符号化ブロック＃２については、9612bit→3532bitのレートマッチ処理が行われる。図２の例ではパンクチャ処理が行われる。そして、符号化ブロック＃１、＃２は結合され、7064bitの通信チャネルサイズに適合した全体データとして出力される。

ここで、符号化ブロック＃１の符号化率は3136/3532=0.88788、符号化ブロック＃２の符号化率は3200/3532=0.90600となり、符号化ブロックごとの符号化率が異なっている。

図２（ｂ）では、入力データのビット数が6280bitであるため、符号化ブロック＃２のブロックサイズ3200bitとする場合、符号化ブロック＃１のブロックサイズを規定の3136bitにするために、フィラービット56bitが挿入される。

これら符号化ブロックをターボ符号器（符号化レート１／３）により符号化すると、図２（ａ）同様に、符号化ブロック＃１、＃２のブロックサイズはそれぞれ9420bit、9612bitとなる。符号化ブロック＃１の9420bitのうちフィラービット分は168bitである。フィラービットを挿入した場合は、符号化後にフィラービットを取り除く処理（デパディング処理）が行われ、符号化ブロック＃１は9252bitとなる。続いて各符号化ブロック＃１、＃２は3532ビットにレートマッチ処理され、結合され出力される。このとき、符号化ブロック＃１の符号化率は3080/3532=0.87203となる。このように、フィラービットが挿入される場合、分割された符号化ブロック間の符号化率の差は大きくなる。

図３は、符号化ブロックのブロックエラーレートを示すグラフであり、図２（ｂ）における符号化ブロック＃１、＃２のブロックエラーレートを示す。図３において、
符号化ブロック#1ブロックエラーレート：○点線
符号化ブロック#2ブロックエラーレート：△点線
全体データのブロックエラーレート：□点線
で示される。縦軸はブロックエラーレート(BLER)、横軸はSNR（Signal to Noise Ratio）である。

図３に示されるように、符号化率のより高い符号化ブロック＃２のブロックエラーレートが、符号化ブロック＃１のブロックエラーレートより悪くなる。また、符号化ブロック＃１、＃２を結合した全体データのブロックエラーレートは符号化ブロック＃２のブロックエラーレートとほぼ同程度となる。すなわち、全体データのブロックエラーレートは、ブロックエラーレートの最も悪い符号化ブロックのそれにほぼ合致する。
特開２００４−３４９７４２号公報

符号化ブロックに対するレートマッチ処理では、通信チャネルサイズを符号化ブロック数で均等割したサイズになるように各符号化ブロックのサイズが調整される。これにより、異なったサイズで符号化ブロック分割が行われた場合、各符号化ブロックの符号化率が異なり、受信側の復号処理において、符号化ブロックごとにブロックエラーレートにも差分が生じる。

分割された符号化ブロックを結合させて１つのデータ（全体データ）となるため、全体データのブロックエラーレートは、ブロックエラーレートの最も悪い符号化ブロックのブロックエラーレートとなってしまう。このように、符号化ブロックのサイズに差が生じると、ブロックエラーレートにも差が生じ、そのため全体データのブロックエラーレートが悪化すると問題がある。

そこで、本発明の目的は、ブロックエラーレートを向上させるレートマッチ処理を行う移動無線装置を提供することにある。

移動無線装置は、入力データを異なるサイズ（分割時サイズ）の複数のブロックデータに分割すると、レートマッチ処理において、各ブロックデータの符号化率がほぼ均等になるように各ブロックデータのサイズ（レートマッチサイズ）を調整する。具体的には、各ブロックデータの分割時サイズに基づいて、各ブロックデータのレートマッチサイズを演算する。ブロックデータにフィラービットが挿入されている場合、レートマッチサイズの演算に用いられる分割時サイズは、フィラービットを除いたサイズである。

移動無線装置において、分割時サイズに応じてブロックデータ毎にレートマッチサイズが決定されるので、各ブロックデータの符号化率はほぼ均等になるので、ブロックエラーデータも均等化し、全体としてブロックエラーレートが向上する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図４は、本実施の形態における移動無線装置の符号化処理部の構成例を示す図である。移動無線装置は、携帯電話ネットワークのような移動無線システムにおける移動無線端末及び移動無線基地局を含む。符号化ブロック分割部１０は、入力データを複数の符号化ブロックに分割する。符号化ブロックの分割時サイズは、あらかじめ規定された複数の不連続且つ固定のサイズ（図１参照）のいずれかであり、入力データのビット数により、固定サイズに分割できない場合は、フィラービットを付加して固定サイズにする。

レートマッチサイズ演算部１２は、後述するように、各符号化ブロックの符号化率がほぼ均等になるように、各符号化ブロックの分割時サイズに基づいて、各符号化ブロックのレートマッチ処理におけるサイズ（レートマッチサイズと呼ぶ）を演算する。

ターボ符号器１４、デパディング処理部１６、レートマッチ処理部１８は、符号化ブロック数分設けられる。ターボ符号器１４は、各符号化ブロックをターボ符号化する。なお、誤り訂正符号化はターボ符号化方式に限られず、他の方式が採用されてもよい。

デパディング処理部１６は、符号化ブロックにフィラービットが付加されている場合、ターボ符号化された符号化ブロックからフィラービットを取り除く。

レートマッチ処理部１８は、デパディング処理部１６から出力された符号化ブロックのサイズを、レートマッチ演算部１２により求められた各符号化ブロックのレートマッチサイズに調整するレートマッチ処理を実行する。

符号化ブロック結合部２０は、レートマッチサイズに調整された各符号化ブロックを結合し、通信チャネルサイズに適合したサイズの全体データを出力する。

レートマッチサイズ演算部１２におけるレートマッチサイズの演算方法について説明する。
（１）符号化ブロック数＝n
符号化ブロック分割時サイズ＝Ci(i＝1・・・n)
filler bit サイズ＝Yi(i＝1・・・n)
通信チャネルサイズ＝P
とする。
（２）符号化ブロック分割時サイズから、filler bitを引いたサイズを求める。

filler bitを取り除いた符号化ブロック分割時サイズ＝Di(i＝1・・・n)
とすると、
Di＝Ci-Yi
となる。なお、filler bitが挿入されていない場合は、Di＝Ciとなる。
（３）符号化ブロックごとのレートマッチサイズを x_i ＝(i＝1・・・n)とすると、
レートマッチサイズは以下の式1から求めることができる。

（４）上記式1では、小数点以下切り捨て処理する。そのため、求められたレートマッチサイズを合計すると、通信チャネルサイズに余り（差分値）が出る場合がある。

余り（差分値）をＭとすると、式2により求められる。

余りがある場合は、切り捨てられた値が最も大きい符号化ブロックのレートマッチサイズに余りＭを割り当てる。この演算手法を3GPP TS 36.212に記載されているQPP Interleavesに適用した場合の具体例について、図５を参照しつつ以下説明する。

図５は、本実施の形態におけるレートマッチサイズの演算例を説明する図である。図５では、入力データサイズが6280bitで通信チャネルサイズＰが7064bitの場合であり、図２（ｂ）の場合に対応する例である。QPP Interleavesを利用するため、入力データは２つの符号化ブロック＃１、＃２に分割される。符号化ブロック＃１、＃２に対応する各数値には、対応する添字が付される。

符号化ブロック＃１、＃２の分割時サイズはそれぞれ、
C₁＝3136,C₂＝3200
であり、このとき、filler bit数は、
Y₁＝56,Y₂＝0
となる。式1を用いて、符号化ブロックごとのレートマッチサイズを計算する。

符号化ブロック＃１にはfiller bitが挿入されているので、filler bit分サイズを減算してレートマッチサイズ演算を行う。よって演算に使うサイズは
D₁＝3136-56＝3080
D₂＝3200-0＝3200
となる。符号化ブロックごとのレートマッチサイズx₁,x₂は

となり、

となる。小数点以下を切り捨て処理するので、式2から、
M＝7064-3464-3599＝1
となる。符号化ブロック＃１の方が切り捨てられた値が大きいので、符号化ブロック＃１に余りＭを加算する。従って、符号化ブロック＃１、＃２のレートマッチサイズは、
x₁＝3465,x₂＝3599
となる。この結果、符号化ブロック＃１の符号化率は3080/3465=0.88889、符号化ブロック＃２の符号化率は3200/3599=0.88914となり、ほぼ均等化する。
図６は、本実施の形態のレートマッチ処理による符号化ブロックのブロックエラーレートを示すグラフであり、図５における符号化ブロック＃１、＃２のブロックエラーレートを示す。図６において、●実線、▲実線、■実線が、それぞれ本実施の形態のレートマッチ処理の適用によりサイズ調整された符号化ブロック＃１、＃２及び全体のブロックエラーレートを示す。○点線、△点線、□点線は、図３のグラフに対応し、それぞれ本実施の形態のレートマッチ処理を適用しない場合の従来の符号化ブロック＃１、＃２及び全体のブロックエラーレートを示す。縦軸はブロックエラーレート(BLER)、横軸はSNR（Signal to Noise Ratio）である。

各符号化ブロックの符号化率がほぼ均等になるようにレートマッチサイズが決定されるため、図６に示されるように、従来の場合と比較して、ブロックエラーレートが相対的に悪い符号化ブロック＃１のブロックエラーレートが従来と比較して向上し、全体データのブロックエラーレートも向上する。符号化ブロック＃２のブロックエラーレートは従来と比較して悪化するが、全体データのブロックエラーレートは、複数の符号化ブロックのブロックエラーレートのうちの最も悪いブロックエラーレートによって定まるため、符号化率がほぼ均等化して符号化ブロック＃１、＃２のブロックエラーレートの差を縮めることで、ブロックエラーレートの向上が実現される。

上述では、3GPP TS 36.212に定められる標準規格を例に説明したが、該規格に限らず、異なるサイズの複数のブロックデータに分割する規格における複数のブロックデータのレートマッチ処理に適用可能である。

3GPP TS 36.212におけるQPP Interleaves使用時の入力データ長（ブロックサイズ）一覧(188種類)である。従来のレートマッチ処理の例を示す図である。符号化ブロックのブロックエラーレートを示すグラフである。本実施の形態における移動無線装置の符号化処理部の構成例を示す図である。本実施の形態におけるレートマッチサイズの演算例を説明する図である。本実施の形態のレートマッチ処理による符号化ブロックのブロックエラーレートを示すグラフである。

符号の説明

１０：符号化ブロック分割部、レートマッチサイズ演算部、１４：ターボ符号器、１６：デパディング処理部、１８：レートマッチ処理部、２０：符号化ブロック結合部

Claims

入力データを異なるサイズの複数のブロックデータに分割するデータ分割部と、
各ブロックデータを符号化する符号化部と、
符号化された各ブロックデータの分割時サイズを通信チャネルサイズに適合させるためのレートマッチサイズに調整するレートマッチ処理部と、
各ブロックデータの分割時サイズに応じて、ブロックデータ毎のレートマッチサイズを求めるレートマッチサイズ演算部とを備えることを特徴とする移動無線装置。
請求項１において、
前記レートマッチサイズ演算部は、複数のブロックデータの分割時サイズの合計に対する各ブロックデータの分割時サイズの割合に通信チャネルサイズを乗算して、各ブロックデータのレートマッチサイズを求めることを特徴とする移動無線装置。
請求項２において、
フィラービットが挿入されているブロックデータの分割時サイズは、フィラービットのビット数を取り除いたサイズであることを特徴とする移動無線装置。
請求項２において、
レートマッチサイズ演算部は、求めたレートマッチサイズの小数点以下を切り捨て処理し、複数のレートマッチサイズの合計と通信チャネルサイズとに差分が生じた場合、複数のブロックデータのレートマッチサイズのうち切り捨て量が最も大きいレートマッチサイズに差分値を加算することを特徴とする移動無線装置。