JP2012519982A - 確率的に一定組成の符号から不均一誤り保護符号の設計を提供するための方法およびデバイス - Google Patents
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Abstract
エラーに対する異なるレベルのロバスト性を有するデータを符号化および復号化するために線形エンコーダおよび線形デコーダのような標準的なコーデックを用いる符号化の方法が記述されている。ある構成においては、複数のエンコーダが利用されてもよく、上記エンコーダの1つは、符号の2進数表現における1および0の不均等分布を生成する非線形性を伴っているターボ符号のような標準的なエンコーダを用いてもよい。他の構成においては、メッセージ出力を、データ順方向誤り訂正コーダにおける状態遷移(またはシンボルエラー)を生成する「通信路」として表すコーダが用いられてもよい。データの符号化および復号化は、無線通信デバイスにより実行可能である。
Description
本発明、一般に無線通信および無線通信関連の技術に関する。具体的には、確率的に一定組成の符号から不均一誤り保護符号の設計を提供するための方法およびデバイスに関する。
順方向誤り訂正(FEC:forward error correction)としても知られている通信路符号化は、データ通信のためのエラー制御用システムであり、送信者が送信メッセージに冗長データを追加できる。それ故、メッセージの受信者が、ある環境の下において、および、ある境界内においてメッセージ中のエラーを検出し補正できる。順方向誤り訂正は、所定のアルゴリズムを用いて、送信情報に冗長データを追加することにより成し遂げられる。従来的には、このタイプの符号化においては、例えば、ターボ符号および低密度パリティ検査符号(LDPC:low-density parity-check)のような通信路の容量にほぼ等しい符号の設計が重要であった。それ故に、多くの研究者から、主に、1つのタイプのメッセージに対するレート歪み曲線上にて特定のポイントを成し遂げる符号を如何に設計するのかについて質問が投げかけられてきた。
本明細書において用いられているように、埋め込み符号化は、データ通信のためのエラー制御用システムであり、送信者が複数同時送信メッセージに冗長データを追加する。それ故に、埋め込み符号化は、複数のメッセージに対する通信路符号化である。「埋め込む」という用語は、一または複数のタイプの情報が他のメッセージの符号語中に隠れ得るという事実に由来している。「メッセージ」および「情報」という用語は、入れ替えて用いられてもよい。
そのような場合において、符号化が通信路固有の信頼性に合わせて調整されるのであれば、埋め込み符号化は、通信路リソースのより柔軟で信頼できる利用法を提供する。2009年1月13日に公開された米国特許7,477,622号明細書(発明者:Aattar, Rashid A.およびKiran, Kiran)に記述されているように、高オーダーの変調を送信することが幾つかの側面において述べられている。しかしながら、この方法は、高いピーク対平均電力比を要求するので、送信電力の保存に弊害をもたらすのである。
本明細書において記述されているように、埋め込み符号化は、従来の通信路符号化とは異なる課題を解決する。特に、ここで取り組む課題は、異なるタイプの情報/メッセージには、(エラー確率に関して)複数レベルの信頼性が要求されるという課題である。換言すれば、埋め込み符号化の利点には、1つに、サービスの質(QoS:quality-of-service)の要求が異なる様々なアプリケーションをサポートする能力が挙げられる。それ故に、不均一誤り保護(UEP:unequal error protection)を提供することは、埋め込み符号化の機能の1つである。不均一誤り保護符号の設計に関するシステムおよび方法の改善により利益がもたらされる。
埋め込み不均一誤り保護符号化のための方法が開示されている。第一データおよび第二データが符号化される。線形エンコーダが、上記第一データを符号化するため、または、上記第二データを符号化するために用いられる。上記第一データおよび上記第二データは、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を提供するように符号化される。符号化第一データおよび符号化第二データを含んでいる信号が、通信路を介して受信器に送信される。
上記第一データを符号化するために用いられる符号は、上記符号の2進数表現における1および0の不均等分布を生成する非線形性を伴っている標準的な符号を含んでいてもよい。上記標準的な符号は、ターボ符号、低密度パリティ検査(LDPC)符号、リード・ソロモン符号、および、畳み込み符号から成るグループより選択されてもよい。
上記第一データを符号化するために用いられる符号は、符号化データの一部が上記符号の2進数表現における1および0の不均等分布を生成する非線形性を伴っている標準的な符号を含んでいてもよい。上記標準的な符号は、ターボ符号、低密度パリティ検査(LDPC)符号、リード・ソロモン符号、および、畳み込み符号から成るグループより選択されていてもよい。
上記第一データを符号化するために用いられる符号は、符号語の組が符号語の補数を全く含まない符号を伴っている標準的な符号を含んでいてもよい。上記標準的な符号は、ターボ符号、低密度パリティ検査(LDPC)符号、リード・ソロモン符号、および、畳み込み符号から成るグループより選択されてもよい。
上記非線形性は、逆分布関数に漸近させることにより生成されてもよい。上記非線形性は、本来の符号からの符号語の部分列に逐次的に適用されてもよい。上記非線形性における符号語は、不均一になるように選択されつつ、符号語間のハミング距離に関する尺度を最大にするように選択されてもよい。
上記第二データは、順方向誤り訂正のための制御データであってもよい。確率的なプロセスが上記制御データを符号化するために用いられてもよい。
上記第二データの符号化は、メッセージ出力をデータ順方向誤り訂正コーダにおける状態遷移またはシンボルエラーを生成する通信路として表すことを含んでいてもよい。上記第二データの符号化は、先に符号化されたデータの列の、所望の確率行列に基づき選択された経験的分布へのマッピングを含んでいてもよい。
上記第一データは、ユーザデータを含んでいてもよい。上記第二データは、メッセージを含んでいてもよい。符号化メッセージは、順方向誤り訂正符号化メッセージを表している所定の経験的分布を維持しているデータの符号化の無エラー復号化を維持するようにユーザデータの符号化列にマッピングされてもよい。また、符号化メッセージは、符号化ユーザデータとメッセージが埋め込まれた符号化データとの間の最小ハミング重みを維持しているデータの符号化の無エラー復号化を維持するようにユーザデータの符号化列にマッピングされてもよい。
符号化される上記メッセージは、チャネル品質指標(CQI)の値であってもよい。上記ユーザデータは、第3世代移動体通信システムの標準化プロジェクト(3GPP)ロング・ターム・エボリューション(LTE)システム、または、3GPP LTE仕様のシステムにおけるアップリンク共有データであってもよい。
上記第二データは、強固に保護されているデータであってもよい。上記第一データは、比較的強固でなく保護されているデータであってもよい。強固に保護されているデータ、および、比較的強固でなく保護されているデータの両者にとっての入力は、ダウンリンク制御情報を含んでいてもよい。
埋め込み不均一誤り訂正のための方法が開示されている。符号化第一データおよび符号化第二データを含んでいる信号が受信される。上記第一データおよび上記第二データは、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を提供するように符号化される。上記第一データおよび上記第二データは、復号化される。線形デコーダが上記第一データを復号化するため、および、上記第二データを復号化するために用いられている。
埋め込み不均一誤り訂正符号化を実行するように構成されている無線通信デバイスが開示されている。上記無線通信デバイスは、プロセッサ、上記プロセッサと電気的な通信をするメモリ、および、上記メモリに記憶されているインストラクションを含んでいる。
上記インストラクションは、第一データおよび第二データを符号化するために上記プロセッサにより実行可能である。線形エンコーダが、上記第一データを符号化するため、および、上記第二データを符号化するために用いられる。上記第一データおよび上記第二データは、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を提供するように符号化される。上記インストラクションは、通信路を介して符号化第一データおよび符号化第二データを含んでいる信号を受信器に送信するために実行可能でもある。
上記インストラクションは、第一データおよび第二データを符号化するために上記プロセッサにより実行可能である。線形エンコーダが、上記第一データを符号化するため、および、上記第二データを符号化するために用いられる。上記第一データおよび上記第二データは、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を提供するように符号化される。上記インストラクションは、通信路を介して符号化第一データおよび符号化第二データを含んでいる信号を受信器に送信するために実行可能でもある。
埋め込み不均一誤り訂正復号化を実行するように構成されている無線通信デバイスが開示されている。上記無線通信デバイスは、プロセッサ、上記プロセッサと電気的な通信をするメモリ、および、上記メモリに記憶されているインストラクションを含んでいる。上記インストラクションは、符号化第一データおよび符号化第二データを含んでいる信号を受信するために上記プロセッサにより実行可能である。上記第一データおよび上記第二データは、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を提供するように符号化される。上記インストラクションは、上記第一データを復号化するため、および、上記第二データを復号化するために実行可能でもある。線形デコーダが、上記第一データを復号化するため、および、上記第二データを復号化するために用いられている。
本発明に関する先述のおよび他の目的、特徴、および利点は、添付の図面と共に以下に示す本発明の詳細を考慮することにより、より容易く理解できるであろう。
本明細書にて開示されているシステムおよび方法は、可変な信頼性を伴うデータを送信するための通信路の効率的な使用、同一時間/同一周波数の効率的な使用、および、無相関なノイズを伴う通信路を介してデータシンボルからデータシンボルへ情報を送信するために独自に開発された符号の効率的な使用についての課題に関する。制御メッセージおよびユーザデータに同一時間および同一周波数を用いる代わりに、時間および周波数の直交するパーティションを用いることにより、現在の慣例が優位になっている。しかしながら、長い列を任意に符号化するために同一時間同一周波数リソースを用いる方がより効率的であると証明しているシャノン符号化理論が存在することが知られている。それ故に、UEP符号化システムおよびUEP復号化システムは、直交された情報の分割送信に比べ、より多くの情報信頼性および/またはより多くの容量を提供する。
図1は、本明細書に開示されている方法が実施されている無線通信システム100を示しているブロック図である。基地局102は、複数のユーザデバイス104(ユーザ装置、移動局、加入者ユニット、アクセスターミナル等とも表現される)と無線通信をするものである。第一ユーザデバイス104a、第二ユーザデバイス104b、および第nユーザデバイス104nが、図1に示されている。基地局102は、無線(RF:radio frequency)周波数通信経路106を介して、ユーザデバイス104にデータを送信し、ユーザデバイス104からデータを受信する。
本明細書において用いられているように、「送信器」という用語は、信号を送信する任意のコンポーネントまたはデバイスを表している。送信器は、一または複数のユーザデバイス104に信号を送信するように、基地局102に備えられていてもよい。反対に、または加えて、送信器は、一または複数の基地局102に信号を送信するように、ユーザデバイス104に備えられていてもよい。
「受信器」という用語は、信号を受信する任意のコンポーネントまたはデバイスを表している。受信器は、一または複数の基地局102から信号を受信するように、ユーザデバイス104に備えられていてもよい。反対に、または加えて、受信器は、一または複数のユーザデバイス104から信号を受信するように、基地局102に備えられていてもよい。
通信システム100は、第3世代移動体通信システムの標準化プロジェクト(3GPP:3rd Generation Partnership Project)のロング・ターム・エボリューション(LTE:Long Term Evolution)システム、または、3GPP LTE仕様のシステム(例えば、3GPP LTE−Advanced)であってもよい。3GPPは世界に亘った標準化機構のコラボレーションである。3GPPの目的は、国際電気通信連合によって定義されている世界共通の次世代携帯電話システム(IMT-2000:International Mobile Telecommunications-2000)スタンダードの範囲内で、グローバルに適用できる第3世代(3G)携帯電話システムの仕様書を作成することである。3GPP LTEとは、近未来の技術進化に対処するために、ユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・システム(UMTS:Universal Mobile Telecommunications System)の携帯電話スタンダードを改善するための3GPP内部におけるプロジェクトに命名された名前である。3GPP LTE−Advancedは、3GPP LTEの強化版として、目下、3GPPにより標準化されつつあるものである。
図2は、無線通信システム200において送信器204と受信器202との間に存在する通信路を示しているブロック図である。図示されているように、通信経路214を介して、送信器204から受信器202への通信が行われる。送信器204が基地局102に備えられていて、受信器202がユーザデバイス104に備えられている場合、通信経路214は、ダウンリンク、送信リンク等と表されてもよい。送信器204がユーザデバイス104に備えられていて、受信器202が基地局102に備えられている場合、通信経路214は、アップリンク、逆方向リンク等と表されてもよい。
制御データ208およびユーザデータ210の両方に対する順方向誤り訂正は、メッセージの離散的な組の1つをエンコードする際に、制御データ208の符号化プロセスをモデリングすることによって、同一の時間/周波数リソースにおいて成し遂げられてもよい。それ故に、制御データ208は、一または複数の離散的メッセージを有するメッセージの組vとしてモデリングされてもよい。各メッセージは、順方向誤り訂正符号化されたユーザデータ210の列の変調方法を制御する確率行列に対して同形である。この変調は、決定性または(擬似)ランダム性の何れかであってもよい。ユーザデータ210は、3GPP LTEシステム、または、3GPP LTEのようなシステムにおけるアップリンク共有データであってもよい。
制御データ208(第一データ)およびユーザデータ210(第二データ)は、送信器204において不均一誤り保護符号化システム212を用いて符号化されてもよい。不均一誤り保護符号化システム212は、エラーに対して異なるレベルのロバスト性を有するデータを符号化するための、線形エンコーダのような標準的なコーデックを用いてもよい。そして、符号化データは、通信経路214を介して、符号化第一データおよび符号化第二データを含んでいる信号を受信する受信器202に送信される。不均一誤り保護復号化システム212は、受信した符号化データを復号してもよい。不均一誤り保護復号化システム212は、エラーに対して異なるレベルのロバスト性を有するデータを復号するための、線形デコーダのような標準的なコーデックを用いて、受信した符号化第一データおよび符号化第二データを復号してもよい。
図3は、現行のシステムおよび方法において用いられている不均一誤り保護システム300を示しているブロック図である。シンボルの列{u1,...uk}316が、(K個の可能なメッセージの固定の組から取り出された)メッセージv318と同時期に、通信路Γを介して送信されると仮定する。これらのシンボル{u1,...uk}は、自身が通信路コーダからの符号化出力であることを表している。例えば、ターボコーダ、LDPCコーダ、または畳み込みエンコーダからの出力である。このように、これらのシンボルは、もし2進数のシンボルとして表現された場合には、それら自身で、1であるか0であるかの確率が2分の1である、独立して一様に分布した2進数シンボルとして分布または近似的に分布する。v318がエラーとして受信される確率が、シンボルの列316のエラー比率に比べて比較的小さいことが好ましい。図3は、メッセージの組v={a,b}が2進数である場合を表している。つまり、K=2である。加えて、シンボルの組{u1,...uk}316は、kビットの列により構成されている。メッセージの組vは、制御情報または制御データ208を表してもよい。例えば、メッセージの組vはCQI値であっても良い。シンボルの組{u1,...uk}316は、ユーザデータ210を表してもよい。
ビットの列は、Bern(δ)符号を用いて符号化されてもよい。Bern(δ)エンコーダ320が、図3に示されている。「Bern(δ)」という用語は、符号語のシンボルが、様々な特性がある中で、確率δを有するベルヌーイ分布に従って、または、近似的に従って分布しているバイナリコードを表している。すなわち、この分布は(一般性を喪失させることなく)符号語のr番目のシンボルが0である確率がδであり、符号語のr番目のシンボルが1である確率が(δ−1)である分布である。このスキームは、特定の固定の組み合わせが用いられる符号へ一般化することができる。例えば、これまでに不均一誤り保護符号化に関して報告された事例のように、全ての単一の符号語は特定の分布をしていてもよいし、全ての符号語は各シンボルに対する数を有していてもよい。
メッセージv318は、Bern(1/2)符号を用いて符号化される。Bern(1/2)エンコーダ322が、図3に示されている。最初の1ビットメッセージのエンコーダ322の符号化率は1/nであり、シンボルの列{u1,...uk}の符号用のエンコーダ320の符号化率はk/nである。
符号化ユーザデータ324および符号化制御データ326は、ビットワイズ排他的論理輪関数328を用いて、互いに加算される(モジュロ2加算)。組み合わされた符号化シンボル330は、通信路Γ332を介して送信される。通信路Γ332は、Bern(γ)通信路としてモデリングされてもよい。
Bern(γ)通信路は、Bern(δ)符号と同様の通信路である。それは、一定の入力(全てが1または全てが0)に対して、出力がベルヌーイランダム変数の列であるように、γの確率でビットを反転させ、(1−γ)の確率でビットを反転させないで残しておく無記憶対称二元通信路である。ソースのようなこれらの通信路モデルは、実例のために、そして、不均一誤り保護システムの実際の設計を動機付けるために用いられている。不均一誤り保護システム自身は、そのような通信路の実在には依存していない。また、通信路は加法性白色ガウス雑音であってもよい。
通信路Γ322が相対的に良性、つまり、γが相対的に小さい場合、データおよびメッセージの両方は、エラー無く受信される。しかしながら、通信路が相当数のエラーを生成する場合には、メッセージvが、データシンボル{u1,...uk}よりも高い確率で受信されることが好ましい。
図4は、2つ以上のシンボルを有するシンボルアルファベットの場合のUEP符号化システム400を示しているブロック図である。高度な保護が要求されるメッセージvの組418は、出力の符号語が(図5に示されているように)離散的無記憶通信路(DMC:discrete memoryless channel)からのシンボルであるかのように符号化率kv/nで分布しているエンコーダ422への入力である。更に、データ416は、類似した離散的無記憶通信路仕様のエンコーダ420を用いて符号化率k/nで符号化される。特に、これらの離散的無記憶通信路エンコーダ420および422は、(図5にあるように)K変数の対称通信路としてモデリングされてもよい。この場合、モジュロ2加算器328(図3より)は、モジュロK加算器428と交換されてもよい。K=4である場合のK変数離散的無記憶通信路の例が図5に示されている。
これからの記述は、ビット値の不均一分布を生成するコーダの1つの可能な設計に関するものである。各要素が、p[bk=0]=p[bk=1]=1/2を有するベルヌーイのように独立し一様に分布しているビットの列{b1,b2,...bn}=bを考慮する。このような列を「Bernoulli(1/2)」列と呼ぶ。2n個のうち正確に2k個の可能な列(すなわち、b中のベクトル)が存在する状況を考える。このようにして、bの像は、GF(2n)を「サンプリングする」。それは、「上への(onto)」マッピング(写像)ではなく、「中への(into)」マッピングである。
以下のような関数y=f(b)が求められる。
(i)yは、各要素がp[bk=1]=δおよびp[bk=1]=1−δを有するベルヌーイのように少なくとも略独立し一様に分布している、長さmがn以上である2進数の列である。このような列を「Bernoulli(δ)」列と呼ぶ。
(ii)g=f−1(y)が存在し、コンピュータ読取可能である。更に、
(i)yは、各要素がp[bk=1]=δおよびp[bk=1]=1−δを有するベルヌーイのように少なくとも略独立し一様に分布している、長さmがn以上である2進数の列である。このような列を「Bernoulli(δ)」列と呼ぶ。
(ii)g=f−1(y)が存在し、コンピュータ読取可能である。更に、
である。つまり、逆関数は一意的である。
(iii)g=f−1(y)は、確定的に(deterministically)定まることが好ましい。すなわち、f−1という関数の形状自身は、bに依存しない。
(iii)g=f−1(y)は、確定的に(deterministically)定まることが好ましい。すなわち、f−1という関数の形状自身は、bに依存しない。
この関数の特性およびこの課題の解決策に関連する論点が、以下に示されている。
任意のbに対して、重みスペクトルは式(1)によって表されてもよい。
ここで、I[]は指標関数を表している。上記より、w(b)は、二項分布している。nが大きくなると、ド・モアブル=ラプラスの定理により、w(b)およびw(y)の両者は、漸近的に正規になる。更に、式(2)および(3)のように示される。
(上述の)(ii)より、m、n、およびdの全ての値により有益な結果が生み出される訳ではない。例えば、明白なケースとして、m=n=2、k=2、およびδ=0.01である場合を考える。すると、δ=0.01であるようにサンプリングするように列をモデリングすることは不可能である。一般に、任意の符号語に対して、式(4)が適用される。
次式も所望の数式である。
この分散は、mδ(1−δ)である。一般に、bとf(b)とにおいて1対1のマッピングになるように、mを十分大きくする。
関数bは、ターボ符号、LDPC符号、および「シャノン限界のような」符号等の符号からの出力として観測され得るものを抽象化したもの、または近似したものであってもよい。
上記課題の解決策を決定するために、式(6)におけるマッピングを考える。
bがp[bk=0]=p[bk=1]=1/2を伴って分散しているのであれば、全てのnビットが1であるときに上限に到達している場合、vは0.0000から0.111...12まで均一に分散している。代わりに、p[bk=1]=δ、かつ、p[bk=1]=1−δであれば、累積分布関数(CDF:cumulative distributive function)が存在する。
Bernoulli(δ)の符号語を生成するためのステップを以下に示す。
第一に、p[bk=0]=p[bk=1]=1/2を伴うnビットのBernoulli(1/2)の符号語を生成する。
第二に、次式のようにマッピングを実行する。
第三に、nよりも大きいm(m>n)を用いて始める。単語vは、bの二進展開(すなわち、上記のv)に0をパディングすること(padding zero)により単語bから生成される。長さmのBernoulli(δ)の符号語vにより決定された分布Fζに対して、Fζ−1を形成する。ここで、
である。
Fζが2つの列の間の関係を示しているで、Fζ−1は単にその関係の逆を示している。Fζは反復により算出されてもよい。
Fζが2つの列の間の関係を示しているで、Fζ−1は単にその関係の逆を示している。Fζは反復により算出されてもよい。
第四に、mを用いて本来の2nの符号語の全てに対して1対1のマッピングにならなければ、mを増加し、上記の第三のステップに戻る。反対に、1対1のマッピングになれば、このプロセスは終了する。
また、1対1のマッピングが成し遂げられるまで、擬似ランダムに生成された2nの符号語のサブセットを用いることにより、2mの符号語から1対1のマッピングを生成してもよい。同様に、2nの符号語のランダムなサブセットは、符号語間の最長の最短ハミング距離のような特性を有するように選択されてもよい。
p{bk=1}=δを伴って二項分布している列において、ビット数が増大するにつれて、列の累積分布関数の収束が観測される。しかしながら、任意の有限なビット数に対し、「実際のδ」、すなわち、符号語における1の相対頻度は、「設計のδ」とは異なる。ビット数が増加するにつれて、この相違は、(そうなるべきであるように)消失する。18ビットにおいては、例えば、「設計の」δが0.625であるのに対し、(繰り返しが可能な)符号語における相対頻度は98.6%以上である。上述のように、出力ビット数と同一の入力ビット数に対し、線形曲線(符号化からの影響なし)または繰り返しエントリが符号語において存在し、この現象はビット数を増加させることにより改善される。他のスキームは、1対1ではない非線形性を修正するものであり、冗長エントリを非冗長エントリに置換することにより非線形性を修正する。
上記は、構築された非線形性は実際に符号化率n/mの符号であることを考慮しておらず、それはあるレベルの増加弾力性を通信路エラーに供給するはずである。
通信路エラーへの付加的なロバスト性を含むこの技術を実行するための他の方法の1つに、符号語の分布がFζ−1のmビットの表示から引き出される符号であって、符号語がBernoulli(δ)分布に近似される符号であって、同様に符号語がハミング距離を最大にするために選択される符号を選択するという方法がある。これは、Fζ−1に近似のmビット長の2mの符号語からの均一な分布に従って、2nの符号語の組を擬似ランダムに複数選択することにより実行される。そして、符号語間における最小平均値または最小のハミング距離を伴う2nの符号語の組を選択することにより実行される。
nの大きな値に対する非線形性の実行が、以下に示されている。「ワードの大きさ」である関数としての分布、すなわち、次の展開
におけるビット数nは、nが大きくなるにつれて「フラクタルに」振る舞う。そして、これは、大きなビット長に対する非線形性を実行するための方法を提案する。第一に、「長い」符号語を、短い符号語の列に分解する。第二に、短くなった符号語ごとに小さい非線形性を用いる。
この非線形性を生成する他の方法として、本来の逆分布に対して多項式フィッティングを用いる方法、および、非線形性を算出するためにルックアップテーブルの代わりに該多項式を用いる方法がある。
本明細書に記述されている{u1,...uk}に対する各符号は、{u1,...uk}に対し雑音が無く同形であるため、本来のBernoulli(1/2)列{u1,...uk}は、信号対雑音比が高いようであれば、ルックアップテーブルを介して、または、ルックアップテーブルを用いる反復法の列を介して、Bernoulli(δ)列から回復されてもよい。また、信号対雑音比が中位または低いときは、{u1,...uk}に対するソフトな出力を生み出すための対数尤度比復号が実行されてもよい。そして、これらのソフトな出力は、{u1,...uk}に符号化された背景情報(underlying information)復号するためのデコーダへの入力として用いられてもよい。また、Bernoulli(δ)列は、複数のBernoulli(δ)部分列により構成されていてもよい。
他には、符号が雑音の中で受信されるのであれば、列(部分列)を復号させるためにシンドローム復号化が用いられ得る。または、Bernoulli(δ)符号自身は、{u1,...uk}に符号化された背景情報を生み出すためのターボ符号デコーダまたはビタビデコーダのような軟判定デコーダに組み込まれていてもよい。
情報を符号化するためのターボ符号962を用いているこのスキームの適用例が、図9に示されている。ターボ符号962は、符号化されていないデータを符号化し、符号化出力の列{u1,...uk}を生成する。この列が通信路964への直接の入力となるか、または、符号化出力が上述のように非線形性をモデリングする不平衡符号966を通過する。そして、この出力は、肯定応答(ACK:acknowledgement)または否定応答(NAK:negative acknowledgement)であってもよい制御情報968にモジュロ2加算される970。不平衡符号966が用いられないのであれば、ACKビットまたはNAKビットであるターボ符号化出力へのモジュロ2加算は行われない。特に、不平衡符号966は、以下の表のような特性を有する符号化率3/5の符号であってもよい。
本実施例において記述されているスキームを用いることによって、制御情報の埋め込み符号化が全ての符号化データに適用される訳ではなく、制御情報の埋め込み符号化が存在しない符号化ビットは、埋め込み符号化が存在する領域において、データデコーダ974および制御デコード972を用いて復号化を補助するために用いられてもよい。このようにして、符号化データおよび埋め込み制御データの両者のエラー率を最小限にする。そして、埋め込み制御データの量は、埋め込み制御データの送信信頼性に対して符号化データの送信信頼性をトレードオフするために変動される。
受信器においては、ACK/NAK制御データ信号は、対数尤度比に基づく検出スキームを連続したnビットのグループ(例えば、ここではn=5)に用い、尤度を総和し、そして下記式を用いて(ゼロに関して)閾値を設けることにより、ノイズのある受信ビットストリームから検出されてもよい。
ここで、λj(y)は、n(=5)ビットの大量の受信データにおける対数尤度を表している。これらの大量のデータからJを受信した後に、対数尤度の総和に閾値を設けることにより、決定が為される。
そして、例えば、Λ(y1...yj)>0であるならば、NAKが検出される。反対であるならば、ACKが検出される。
不均一誤り保護の上記方法の変形例が、図6に関連して以下に記述されている。分かりやすくするために、K=4およびv={a,b,c,d}であるとする。特に、この実施例においては、メッセージv=aが送信されると仮定する。また、簡素化のために、第一FECエンコーダ640は、列{u1,...uk}616を列{φ1,...,φm}642に符号化すると仮定する。ここで、各φiは{a,b,c,d}からの値をとる。更に、m,n>>K(特に、この場合におけるKは4)であると仮定する。一例として、3GPP TR 36.212からの符号化率が1/3であるターボ符号を用いてもよい。
以下においては、Zは、確率行列(stochastic matrix)WZを伴う離散的無記憶通信路であると仮定する。但し、本明細書にて論じられている方法は、他のタイプの通信路に容易に適合されている。更に、Zは対称形であると仮定する(これは全ての場合において必要になる訳ではないが、課題の解決を容易にする)。対称形にすることによって、次式(11)および式(12)の条件が満たされる。
従って、Wは次のようになる。
第一FECコーダ640の符号が、「適度に優良な符号」である(つまり、離散的無記憶通信路にて用いられるには十分に適正である)と仮定すると、以下の特性を有することになる。
第一に、それは、符号語あたり、漸近的に正規分布したシンボルの数と略同じシンボルの分布を有することになる。つまりこの場合、例えば、符号語におけるaの数は略正規分布しており、bの数と略同様に分布している。
第二に、それは、符号語あたりのシンボルの数において、略均等に重み付けられた「多くの」符号語を有することになる。
3GPPリリース8用アップリンクフィジカル共有チャネルのために用いられた前述のターボ符号のような符号は、これと同様の特性を有しており、それ故、データと共に埋め込まれているメッセージの不均一誤り保護を符号化するための基礎として用いられ得る。低密度パリティ検査符号、リード・ソロモン符号、畳み込み符号等のコーダも同様に用いられてもよい。
「FECコーダ#2」644用エンコーダ、それらに求められる特性、および、復号の方法に関する分類を、以下に示す。特に、FECコーダ#2 644は、送信される{a,b,c,d}からのメッセージに依存して、事前知識のない観測者にとって、送信されるメッセージが与えられた特定の符号語の分布に向けて出力シンボル{φ1,...,φm}642を偏らせる非対称通信路であるように見えるという特性を有している。従って、この事前知識のない観測者は、コーダ644への多数の入力の列{φ1,...,φm}642を観察することによって、シンボルaに向けて出力を明らかに偏らせる確率行列として表現される特性を有する出力の列{ψ1,...,ψm}648を観測することになる。そのような行列の一例は、次式で与えられる。
ここで、
である。(Vのi番目の行のエントリおよびj番目の列のエントリは、入力シンボルがアルファベットのi番目の文字である場合、出力シンボルがアルファベットのj番目の文字である確率を表している。)
一般に、作動中のシステムにとって、第二メッセージFEC符号化プロセスにより導出された「エラー」は、ノイズの無い通信路において符号を用いて補正可能である。そして、ノイズのある通信路に対しては、通信路により導出されたノイズが符号化プロセスと比べ比較的小さいこと、または、次式が必要である。
一般に、作動中のシステムにとって、第二メッセージFEC符号化プロセスにより導出された「エラー」は、ノイズの無い通信路において符号を用いて補正可能である。そして、ノイズのある通信路に対しては、通信路により導出されたノイズが符号化プロセスと比べ比較的小さいこと、または、次式が必要である。
Vv=b、Vv=c、およびVv=dは、Vv=aの置換として実現される。例えば、次式である。
第二FECエンコーダ644は、メッセージコーダとも呼ばれる。メッセージコーダを実行する可能な方法が幾つか存在する。3つの異なる方法が、以下に示されている。
(方法1)「(擬似)ランダム符号」は{Vk}用に設計されてもよい。すなわち、シンボル入力{Vk}(この集合を{VV}と示す)が与えられたエンコーダの所望の確率行列Vに基づいて{φ1,...,φm}642に機能する「ノイズのある通信路」として符号化を実現させる。FECエンコーダ#2 644は、実際に、{φ1,...,φm}642に作用する非対称通信路として実現される。これは、各φkについて、φkのシンボル値に対応するVvの列から選択された確率を伴う離散的な結果を出力する擬似ランダム数生成器に従い、出力アルファベットの中へのマッピングとして実現されるものと考えることもできる。
(方法2)「FECコーダ#2」644は、符号化シンボル{φ1,...,φm}642の全ての列に作用すると共に、出力シンボルの経験的分布(または等価確率行列)が行列{VV}によって決定されるようにする。これを行うための正確なマッピングは、所望の経験的分布/経験的確率行列を生成する任意のマッピングであってよい。特に、{Vk}の値に基づいて、次式にて示す確率を最小化させるどのマッピングであってもよい。
(方法3)フィードバック。図7を参照すると、「FECコーダ#2」744は、図4に示されているように、ノイズの無い通信路において
をエラー無く再現することを保証するために、デコーダおよび再エンコーダを伴って実現されてもよい。FECコーダ#2 744は、(擬似)ランダムの通信路または上述された「方法2」のエンコーダのどちらかとして実現されてもよい。このフィードバックメカニズムの変形例では、決定メカニズムおよびFECコーダ#1 740用デコーダを、{φ1,...,φm}742と{ψ1,...,ψm}candidate748との間のハミング距離の計算に置き換え、符号化に対応する最小ハミング距離を有する符号化列{ψ1,...,ψm}candidate748を出力する。
以下に示すメッセージエンコーダ(「FECコーダ#2」744)上の設計の制約が考慮されるべきである。{VV}およびZのエントリを記述する際に上記の表記法を用いたとして
である。
これは、受信された信号対干渉雑音比(SINR:signal-to-interference-and-noise-ratio)に暗黙の制約を課す。
これは、受信された信号対干渉雑音比(SINR:signal-to-interference-and-noise-ratio)に暗黙の制約を課す。
これらのコーダを実行するために、一般に、ある程度の試行錯誤が行われる。確率行列Vは、{u1,...un}および{v}に対するエラー要求に基づいて経験的に見つけられてもよい。また、上述のSINRの制約は、シミュレーションにより確認されるべきである。3GPP LTEにとって、コーダは単一サブフレームベース(single sub-frame basis)で実行されてもよく、ハイブリッド自動再生要求(HARQ:hybrid automatic repeat-request)は、信号からエラー部分を除去するために用いられてもよい。
復号化は、一般に2つのステップにより為される。第一に、FECコーダ#2を介して符号化された「メッセージ」が復号化される。これは、受信データシンボルの経験的分布関数を作成することにより実行されてもよく、経験的分布関数が確率行列Vvkによって示されたものに最も近い場合、メッセージVkが送信されたことを決定することである。同様に、尤度比に基づくデコーダが用いられてもよい。
復号化のステップは、
を探し出すことである。これは、FECコーダ#2の復号化から提供された情報なしに為される。一方、それは、決定されたVkに対応する確率行列に基づいてFECコーダ#2により「エラー」となったシンボルの尤度についての明示的な情報を用いることによって復号化されてもよい。
図6および図7に示されているシステム600およびシステム700は、上述の復号化ステップを実行するための、FECデコーダ#2 654、754、および、FECデコーダ#1 656、756の両者を備えている。
上述の内容より、本発明は、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を有するデータを符号化および復号化するための線形エンコーダおよび線形デコーダのような標準的なコーデックを用いる符号化の方法を提供する。また、本発明は、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を有するデータを符号化および復号化するための標準的なコーデックからの符号化出力のサブセットを用いる方法も提供する。Bern(δ)エンコーダ320およびDMC仕様のエンコーダ420は、非線形性を利用するが、本来のBern(1/2)コーダは、典型的に線形コーダとして生成されている。例えば、ターボ符号は、畳み込み符号、BCH符号、リード・ソロモン符号、リード・マラー符号等のように、(時間変化する)線形な符号である。そのため、非線形な符号への入力として、線形に符号化された入力(上述の{u1,...um})を提供することができる。更に、制御情報用「Bern(1/2)」コーダもまた標準的な符号を用いて行われる。この符号は、3GPPにおけるこの目的のために用いられている符号、すなわち、リード・マラー符号および畳み込み符号を含んではいるが、これに限定されるものではない。
本発明によれば、複数のエンコーダが用いられてもよい。エンコーダの1つは、符号の2進数表現における0および1の不均一な分布を生成する非線形性を伴っている標準的なエンコーダ(例えば、ターボ符号、LDPC符号、リード・ソロモン符号、または、畳み込み符号)を用いてもよい。例えば、上述のBern(δ)エンコーダ320およびDMC仕様のエンコーダ420は、このように機能する。また、エンコーダの1つは、符号化データの一部が2進数表現における0および1の不均一な分布を生成する非線形性を伴っている標準的なエンコーダを用いてもよい。更に、エンコーダの1つは、符号語の組はいずれの符号語の補数をも含んでいない符号を伴っている標準的なエンコーダを用いてもよい。
非線形性は、逆分布関数に近似することによって生成されてもよい。逆分布関数の例は、Fζ−1である。上述のように、分布関数Fζは、長さmのBernoulli(δ)符号vによって決定されてもよい。ここで、Fζ−1はFζの逆関数である。
非線形性は、本来の符号からの符号語の部分列に逐次的に適用されてもよい。例えば、上述のように、大きなビット長に対して、非線形性は、「長い」符号語を短い符号語の列に分解することによって実行されてもよく、より短い符号語により小さい非線形性を用いることによって実行されてもよい。
非線形性における符号語は、不均一であるためだけでなく、符号語間のハミング距離に関する幾つかの尺度(例えば、平均したハミング距離、または、最小のハミング距離)を最大限に利用するために選択されてもよい。上述のように、これは、Fζ−1に漸近しているmビット長の2mの符号語からの一様分布に従って擬似ランダムに2nの符号語の組を複数選択することにより、および、符号語間の最小平均値または符号語間の最小のハミング距離を伴う2nの符号語の組を選択することにより為される。
上述のように、本明細書における方法は、制御データおよびユーザデータを符号化するために利用されてもよい。その結果、符号化制御データは、符号化ユーザデータ(比較的強固でなく保護されている第一データ)よりも強固に保護されている(強固に保護された第二データ)。本明細書における方法は、確率に依存しているため、本発明は、順方向誤り訂正用の、制御データ(第二データ)を符号化するための確率的なプロセスの使用についても記述している。
制御データの符号化プロセスは、メッセージの離散的な組の1つを符号化する際にモデリングされてもよい。メッセージの組は、チャネル品質指標(CQI:channel quality indicator)の値であってもよい。メッセージは、肯定応答メッセージおよび否定応答メッセージの少なくとも1つであってもよい。ユーザデータは、3GPP LTEシステム、または、3GPP LTE−Advancedのような3GPP LTE仕様のシステムにおけるアップリンク共有データであってもよい。
強固に保護されている第二データ、および、それほど強固には保護されていない第一データの両者のための入力は、異なるリモートハンドセット/UEに送信されたスケジューリングのようなダウンリンク制御情報を含んでいてもよい。例えば、基地局に近いUEは、より強い信号を受信してもよく、それ故に、基地局から遠いUEよりも誤り保護の必要性は少ない。このような場合、{u1,...uk}およびvの両者は、共に制御情報を伝達する。
本明細書は、制御データ(第二データ)がメッセージ出力をデータ順方向誤り訂正コーダにおいて状態遷移(またはシンボルエラー)を生成する「通信路」として表すコーダの使用についても記述している。例えば、上述のように、図6におけるFECコーダ#2 644は、送信される{a,b,c,d}からのメッセージに依存して、事前知識のない観測者にとって、送信されるメッセージが与えられた特定の符号語の分布に向けて出力シンボル{φ1,...,φm}642を偏らせる非対称通信路であるように見えるという特性を有している。従って、この事前知識のない観測者は、コーダ644への多数の入力の列{φ1,...,φm}642を観察することによって、シンボルaに向けて出力を明らかに偏らせる確率行列として表現される特性を有する出力の列{ψ1,...,ψm}648を観測することになる。
本明細書には、所望の確率行列に基づいて、選択された経験的分布に(先に符号化された)データの列をマッピングするメッセージの符号化のための符号の設計方法も記述されている。これは、FECコーダ#2 644を用いた「方法2」の実行に関連して上述されている。上述のように、FECコーダ#2 644は、符号化シンボル{φ1,...,φm}642の全ての列に作用すると共に、出力シンボルの経験的分布(または等価確率行列)が行列{VV}によって決定されるようにする。上述のように、{Vk}の値に基づいて、次式にて示す確率を最小化させるどのマッピングが用いられてもよい。
本明細書には、(順方向誤り訂正符号化メッセージを表している)所定の経験的分布または選択された経験的分布を維持しているデータを符号化してエラー無く復号化することを維持するように、符号化メッセージを符号化ユーザデータの列にマッピング(すなわち、先に符号化されたデータの列をマッピング)するメッセージの符号化の適応的方法の使用も記述されている。図7に示されているように、これは、FECコーダ#2 744を用いた(すなわち、所望の確率行列に基づいた)「方法3」の実行に関連して上述されている。
本明細書には、符号化ユーザデータおよびメッセージ埋め込み型符号化データとの間における最小のハミング重みを維持しているデータを符号化してエラー無く復号化することを維持するように、符号化メッセージを符号化ユーザデータ(第一データ)の列にマッピングするためのメッセージの符号化の適応的方法の使用も記述されている。本方法において、第二データはメッセージの符号化において用いられるメッセージを含んでいる。これは、FECコーダ#2 744を用いた「方法3」の実行に関連して上述されている。上述のように、{φ1,...,φm}742と{ψ1,...,ψm}candidate748との間のハミング距離は、コンピュータにより計算されてもよく、符号化に対応する最小のハミング距離を有する符号化列{ψ1,...,ψm}candidate748は、出力であってもよい。
図8は、通信デバイス802において利用されている様々なコンポーネントを示している。通信デバイス802は、移動局、携帯電話、アクセスターミナル、ユーザ装置、基地局トランシーバ、基地局コントローラ等のような任意のタイプの通信デバイスを含んでいてもよい。通信デバイス802は、通信デバイス802の動作を制御するプロセッサ806を備えている。プロセッサ806は、CPUと呼ばれてもよい。読取専用メモリ(ROM:read-only memory)とランダムアクセスメモリ(RAM:random access memory)との両方、または、情報を記憶する任意のタイプのデバイスを備えているメモリ808は、プロセッサ806にインストラクション807aおよびデータ809aを供給する。メモリ808の一部は、不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM:non-volatile random access memory)を備えていてもよい。更に、または、加えて、インストラクション807bおよびデータ809bはプロセッサ806に存在してもよい。プロセッサ806に搭載された(loaded)インストラクション807bは、プロセッサ806により実行されるために搭載された、メモリ808からのインストラクション807aを含んでいてもよい。
通信デバイス802は、データの送信および受信を行うための送信器810および受信器812を有する筐体を備えていてもよい。送信器810および受信器812は、トランシーバ820に組み合わされてもよい。アンテナ818は、筐体に適合されており、トンシーバ820に電気的に結合されている。追加のアンテナ(図示なし)が用いられてもよい。
通信デバイス802の様々なコンポーネントは、データバスに加え、電力バス、制御信号バス、および、ステータス信号バスを含んでいるバスシステム826によって互いに結合されている。しかしながら、様々なバスは、見やすさのためにバスシステム826として図8に示されている。通信デバイス802は、信号を処理する際に用いるためにデジタル・シグナル・プロセッサ(DSP:digital signal processor)814を備えていてもよい。通信デバイス802は、通信デバイス802の機能にユーザアクセスを提供する通信インターフェース824を備えていてもよい。図8に示されている通信デバイス802は、特定のコンポーネントのリストというよりはむしろ機能ブロック図である。
例えば、上記機能ブロック図は、上述の方法に従って埋め込み型不均一誤り保護符号化を実行するように構成されている無線通信デバイスを含んでいてもよい。該無線通信デバイスは、第一データを符号化するための第一エンコーダ(プロセッサ806)、第二データを符号化するための第二エンコーダ(プロセッサ806)を備えていてもよい。ここで、線形エンコーダが、第一データを符号化するため、および、第二データを符号化するために用いられており、第一データおよび第二データは、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を提供するように符号化される。そして、該無線通信デバイスは、符号化された第一データおよび符号化された第二データを含んでいる信号を通信経路を介して受信器に送信する送信器(810)を備えていてもよい。
例えば、上記機能ブロック図は、上述の方法に従って埋め込み型不均一誤り保護符号化を実行するように構成されている無線通信デバイスを含んでいてもよい。該無線通信デバイスは、符号化された第一信号および符号化された第二信号を含んでいる信号を受信するための受信器(受信器812)を備えていてもよい。ここで、第一データおよび第二データは、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を提供するように符号化される。また、該無線通信デバイスは、第一データを復号化する第一デコーダ(プロセッサ806)および第二データを復号化する第二デコーダ(プロセッサ806)を備えていてもよい。ここで、線形デコーダが、第一データを復号化するため、および、第二データを復号化するために用いられている。
本明細書にて用いられているように、「決定する」という用語は、幅広い行為を含んでおり、それ故に、「決定している」は、算出している、コンピュータを用いて計算している、処理している、導出している、調査している、調べている(例えば、表、データベース、または他のデータ構造を基に調べている)、確かめている等の意味を含んでいてもよい。また、「決定している」は、受信している(例えば、情報を受信している)、アクセスしている(例えば、メモリにてデータにアクセスしている)等の意味を含んでいてもよい。また、「決定している」は、解決している、選択している、選んでいる、確立している等の意味を含んでいてもよい。
「〜に基づいて」という語句は、他に特定の表現がない限り、「〜にのみ基づいて」という意味だけではない。換言すれば、「〜に基づいて」というフレーズは、「〜にのみ基づいて」および「少なくとも〜に基づいて」の両方の意味を兼ね備えている。
「プロセッサ」という用語は、汎用プロセッサ、中央演算装置(CPU:central processing unit)、マイクロプロセッサ、デジタル・シグナル・プロセッサ、制御装置、マイクロ制御装置、状態機械(state machine)等を包含して幅広く解釈されるべきである。ある環境下においては、「プロセッサ」は、特定用途向け集積回路(ASIC:application specific integrated circuit)、プログラマブル論理回路(PLD:programmable logic device)、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA:field programmable gate array)等を表してもよい。「プロセッサ」という用語は、例えば、DSPとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアに関連した一または複数のマイクロプロセッサ、または、同様の構成を取る他の組み合わせのような、処理装置の組み合わせを表してもよい。
「メモリ」という用語は、電気的な情報を記憶可能な任意の電気的なコンポーネントを包含して幅広く解釈されるべきである。メモリという用語は、ランダム・アクセス・メモリ、読取専用メモリ、不揮発性ランダム・アクセス・メモリ、プログラマブル読取専用メモリ(PROM:programmable read-only memory)、消去可能プログラマブル読取専用メモリ(EPROM:erasable programmable read-only memory)、電気的消去可能プログラマブル読取専用メモリ(EEPROM:electrically erasable PROM)、フラッシュメモリ、磁気的または光学的データストレージ、レジスタ等のような、様々なタイプのプロセッサ読取可能な媒体を表してもよい。メモリは、プロセッサがメモリから情報を読み取りできる、および/または、プロセッサがメモリに情報を書き込みできる場合に、プロセッサと電気的な通信をする。メモリは、プロセッサに集積されてもよく、依然としてプロセッサと電気的な通信をしてもよい。
「インストラクション」および「符号」という用語は、任意のタイプのコンピュータ読取可能なステートメントを包含して幅広く解釈されるべきである。例えば、「インストラクション」および「符号」という用語は、一または複数のプログラム、ルーチン、サブルーチン、関数、プロシージャ等を表してもよい。「インストラクション」および「符号」は、単一のコンピュータ読取可能なステートメント、または、複数のコンピュータ読取可能なステートメントを含んでいてもよい。
本明細書にて記述された関数は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または、これらの組み合わせにおいて実行されてもよい。該関数がソフトウェアにおいて実行される場合、該関数は一または複数のインストラクションとしてコンピュータ読取可能な媒体上に記憶されてもよい。「コンピュータ読取可能な媒体」という用語は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体を表している。制限をする訳ではなく、単に例を挙げると、コンピュータ読取可能な媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD−ROMや他の光学ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置や他の磁気記憶装置、または、所望のプログラム・コードをインストラクションまたはデータ構造の形で携帯したり記憶したりするために用いられつつ、コンピュータによってアクセスされ得る他の媒体を含んでいてもよい。本明細書では、ディスク(disk)およびディスク(disc)は、コンパクト・ディスク(CD:compact disc)、レーザディスク(laser disc)、光学ディスク(optical disc)、デジタル多用途ディスク(DVD:digital versatile disc)、フロッピディスク(floppy disk)、およびブルーレイ(登録商標)ディスク(Blu-ray(R) disc)を含んでいる。ここで、ディスク(disc)はデータをレーザを用いて光学的に再生するのに対し、ディスク(disk)は、通常、データを磁気的に再生する。
ソフトウェアまたはインストラクションは、送信媒体を介して送信されてもよい。例えば、ソフトウェアが、ウェブサイト、サーバ、または、他のリモートソースから、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線(DSL:digital subscriber line)、または、赤外線、無線、および、マイクロ波のような無線技術を用いて送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、DSL、または、赤外線、無線、および、マイクロ波のような無線技術は、送信媒体の定義に含まれる。
本明細書に開示されている方法は、該方法を成し遂げるための一または複数の工程または動作を含んでいる。該方法の工程および/または動作は、特許請求の範囲を逸脱すること無く互いに交換され得る。換言すれば、該方法を正しく実施するために工程または動作に特定の順序が必要でない限り、特定の工程および/または動作の順序および/または使用は、特許請求の範囲を逸脱すること無く修正され得る。
特許請求の範囲は、上述された正確な構成および構成要素に限定されないことは理解に容易い。様々な修正、変更、および変形が、本明細書に記述されているシステム、方法、および装置の適用、実施、および詳細において、特許請求の範囲を逸脱すること無く為され得る。
Claims (19)
- 符号の2進数表現における1および0の不均等分布を生成する非線形性を伴う標準的な符号を含んでいる符号を用いて第一データを符号化する工程と、
第二データを符号化する工程と、
符号化された上記第一データおよび符号化された上記第二データを通信経路を介して受信器に送信する工程と、
を含んでおり、
上記第一データを符号化するため、および、上記第二データを符号化するために線形エンコーダが用いられ、
上記第一データおよび上記第二データは、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を有するように符号化される、
ことを特徴とする埋め込み不均一誤り保護符号化のための方法。 - 符号の2進数表現における1および0の不均等分布を生成する非線形性を伴う標準的な符号を含んでいる符号を用いて符号化された符号化第一データおよび符号化第二データを含んでいる信号を受信する工程と、
上記第一データを復号化する工程と、
上記第二データを復号化する工程と、
を含んでおり、
上記第一データおよび上記第二データは、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を有するように符号化されており、
上記第一データを復号化するため、および、上記第二データを復号化するために線形デコーダが用いられる、
ことを特徴とする埋め込み不均一誤り保護復号化のための方法。 - 埋め込み不均一誤り保護符号化を実行するように構成されている無線通信デバイスであって、
符号の2進数表現における1および0の不均等分布を生成する非線形性を伴う標準的な符号を含んでいる符号を用いて第一データを符号化するための第一エンコーダと、
第二データを符号化するための第二エンコーダと、
通信経路を介して符号化第一データおよび符号化第二データを受信器に送信する送信器と、
を備えており、
上記第一データを符号化するため、および、上記第二データを符号化するために線形エンコーダが用いられ、
上記第一データおよび上記第二データは、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を有するように符号化される、
ことを特徴とする無線通信デバイス。 - 上記標準的な符号は、ターボ符号、低密度パリティ検査(LDPC)符号、リード・ソロモン符号、および、畳み込み符号から成るグループより選択される、
ことを特徴とする請求項3に記載の無線通信デバイス。 - 符号化データの一部が、上記非線形性を伴っており、
上記標準的な符号は、ターボ符号、低密度パリティ検査(LDPC)符号、リード・ソロモン符号、および、畳み込み符号から成るグループより選択される、
ことを特徴とする請求項4に記載の無線通信デバイス。 - 上記第一データを符号化するために用いられる符号は、符号語の組が符号語の補数を全く含まない符号を伴う標準的な符号を含んでおり、
上記標準的な符号は、ターボ符号、低密度パリティ検査(LDPC)符号、リード・ソロモン符号、および、畳み込み符号から成るグループより選択される、
ことを特徴とする請求項3に記載の無線通信デバイス。 - 上記非線形性は、逆分布関数に漸近させることにより生成される、
ことを特徴とする請求項4に記載の無線通信デバイス。 - 上記非線形性は、本来の符号からの符号語の部分列に逐次的に適用される、
ことを特徴とする請求項4に記載の無線通信デバイス。 - 上記非線形性における符号語は、不均一になるように選択されつつ、符号語間のハミング距離に関する尺度を最大にするように選択される、
ことを特徴とする請求項4に記載の無線通信デバイス。 - 上記第二データは、順方向誤り訂正のための制御データであり、
上記制御データを符号化するために確率的なプロセスが用いられる、
ことを特徴とする請求項3に記載の無線通信デバイス。 - 上記第二データの符号化は、メッセージ出力を、データ順方向誤り訂正コーダにおける状態遷移またはシンボルエラーを生成する通信路として表すことを含んでいる、
ことを特徴とする請求項3に記載の無線通信デバイス。 - 上記第二データの符号化は、先に符号化されたデータの列の、所望の確率行列に基づき選択された経験的分布へのマッピングを含んでいる、
ことを特徴とする請求項3に記載の無線通信デバイス。 - 上記第一データは、ユーザデータを含んでおり、
上記第二データは、メッセージを含んでおり、
順方向誤り訂正符号化メッセージを表しているデータであって、所定の経験的分布を維持しているデータの符号化の無エラー復号化を維持するように、符号化メッセージをユーザデータの符号化列にマッピングすることを更に含んでいる、
ことを特徴とする請求項3に記載の無線通信デバイス。 - 上記第一データは、ユーザデータを含んでおり、
上記第二データは、メッセージを含んでおり、
符号化ユーザデータとメッセージが埋め込まれた符号化データとの間の最小ハミング重みを維持しているデータの符号化の無エラー復号化を維持するように符号化メッセージをユーザデータの符号化列にマッピングすることを更に含んでいる、
ことを特徴とする請求項3に記載の無線通信デバイス。 - 上記第二データは、メッセージを含んでおり、
符号化される上記メッセージは、少なくとも1つの肯定応答(ACK)メッセージおよび否定応答(NACK)メッセージを含んでいる、
ことを特徴とする請求項3に記載の無線通信デバイス。 - 上記第二データは、メッセージを含んでおり、
符号化される上記メッセージは、チャネル品質指標(CQI)の値である、
ことを特徴とする請求項3に記載の無線通信デバイス。 - 上記第一データは、ユーザデータを含んでおり、
上記ユーザデータは、第3世代移動体通信システムの標準化プロジェクト(3GPP)ロング・ターム・エボリューション(LTE)システム、または、3GPP LTE−Advancedシステムにおけるアップリンク共有データである、
ことを特徴とする請求項3に記載の無線通信デバイス。 - 上記第二データは、強固に保護されたデータであり、
上記第一データは、比較的強固でなく保護されているデータであり、
上記強固に保護されている第二データおよび上記比較的強固でなく保護されているデータの両者にとっての入力は、ダウンリンク制御情報を含んでいる、
ことを特徴とする請求項3に記載の無線通信デバイス。 - 埋め込み不均一誤り保護復号化を実行するように構成されている無線通信デバイスであって、
符号の2進数表現における1および0の不均等分布を生成する非線形性を伴う標準的な符号を含んでいる符号を用いて符号化された符号化第一データおよび符号化第二データを含んでいる信号を受信するための受信器と、
上記第一データを復号化するための第一デコーダと、
上記第二データを復号化するための第二デコーダと、
を備えており、
上記第一データおよび上記第二データは、エラーに対する異なるレベルのロバスト性を有するように符号化され、
上記第一データを復号化するため、および、上記第二データを復号化するために線形デコーダが用いられている、
ことを特徴とする無線通信デバイス。
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