JP2020504505A - データ送信方法、データ受信方法、送信デバイス、受信デバイス、及び無線通信システム - Google Patents

データ送信方法、データ受信方法、送信デバイス、受信デバイス、及び無線通信システム Download PDF

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Abstract

データ送信方法、送信デバイス、及び受信デバイスが提供される。送信デバイスは、情報データを取得し、疑似巡回低密度パリティチェックLDPCコード行列を使用することにより情報データをエンコードし、エンコードされたデータを変調して第1のデータを取得し、第1のデータを送信する。受信デバイスは、第2のデータを取得し、第2のデータを復調して、デコード対象のデータを取得し、疑似巡回低密度パリティチェックLDPCコード行列のブロック行列を使用することによりデコード対象のデータをデコードし、ブロック行列は、疑似巡回LDPC行列内の部分行列であり、疑似巡回LDPC行列において、行(H−1)の行重みが行Hの行重みよりも大きい又は等しいか、又は行(H−1)の行重みが行Hの行重みよりも小さいか又は等しい。このようにして、デコーディング効率は、高められることが可能である。

Description

本出願は、エンコーディング技術の分野に関し、特に、データ送信方法、送信デバイス、及び受信デバイスに関する。
マルチメディア及びブロードバンドモバイル通信サービスの幅広い普及に伴い、無線通信システムは、送信速度及び信頼性に関してより高い要件を有している。低い複雑性、低いエラーフロア、及び完全並列なデコーディングなどの利点により、低密度パリティチェック(Low Density Parity Check、LDPC)コードは、マイクロ波分野、光ネットワーク分野、Wi−Fi分野などに幅広く適用されてきた。
LDPCコードは、1962年にGallagerにより最初に提案されたものであり、コード長がn、情報シーケンス長がk、及びチェック行列が疎行列である線形ブロックコードとして理解されてもよい。LDPCコードは、LDPCコードのチェック行列(基底行列)Hによって一意に決定されてもよいか、又はチェック行列Hに対応するタナーグラフによって一意に定義されてもよい。
例えば、
は、LDPCコードの行列表現として理解されてもよい。行列によって表現されるLDPCコードにおいて、チェックビット{v0123456789}は、転置された後にチェック行列H内の非ゼロ要素で乗算される。
線形ブロックコード
が得られる場合、これはデコーディングが成功したものと理解されてもよい。
行列により表されるLDPCコードは、代替として、図1に示されるタナーグラフによって表されてもよい。図1において、円形のノードは、行列Hの列を表す変数ノード{v0123456789}であり、正方形のノードは、行列Hの行を表すチェックノード{c01234}である。図においてチェックノードと変数ノードを結ぶ各線は、チェックノード及び変数ノードに対応している行及び列の交差において非ゼロ要素があることを表す。
現在、疑似巡回LDPC行列をデコードするための方法は、主として、バックプロパゲーション(Back Propagation、BP)アルゴリズム、及びmin−sum(Min sum、MS)アルゴリズムという2つの方法がある。デコーディングの複雑度が比較的高いため、概して、BPは、パフォーマンスを理論的に検証するためにしか使用されない。実際に、システムはほとんどの場合、デコーディングのためにMSデコーディング方法を使用する。フラッド(Flood)MSアルゴリズム及びレイヤード(Layered)MSアルゴリズムは、現在比較的一般的なMSデコーディング方法である。レイヤードMSアルゴリズムは、フラッドMSアルゴリズムの改良を通じて得られたMSデコーディング方法であると理解されてもよい。レイヤードMSアルゴリズムは、比較的高い収束速度を有し、デコーディングに必要とされる反復の数量を低減することができ、一般的なMSデコーディング方法である。しかし、レイヤードMSデコーディング方法がデコーディングに使用される場合、デコーディング効率は依然として比較的低い。
本願の実施形態は、エンコーディング効率を高めるための、データ送信方法、送信デバイス、及び受信デバイスを提供する。
第1の態様によれば、データ送信方法が提供される。送信デバイスは、情報データを取得し、行(H−1)の行重みが行Hの行重みよりも大きいか又は等しい、或いは行(H−1)の行重みが行Hの行重みよりも小さいか又は等しい疑似巡回LDPC行列を使用することによって情報データをエンコードし、エンコードされた情報データを変調して第1のデータを取得し、第1のデータを送信する。デコーディング処理において、受信デバイスは第2のデータを取得し、第2のデータは送信デバイスによって送信され、チャネルを通じて受信デバイスに送信された第1のデータとして理解されてもよく、疑似巡回LDPC行列のブロック行列を使用することによりデコード対象のデータをデコードする。例えば、行重みに従って、行重みが比較的小さいブロック行列は、反復デコーティングのために優先的に選択される。反復処理において、反復計算は、行重みがより小さい行に最初に実行され、次いで反復計算は、行重みがより大きい行に実行される。これは、反復の収束速度を高めることができる。従って、本出願の実施形態において、行重みに従って、行重みが比較的小さいブロック行列を反復デコーティングのために優先的に選択することにより、反復の収束速度が高められ、デコーディング効率が改善されることができる。加えて、高コードレートのLDPCコード部分の場合、高コードレートのLDPCコード部分の入力情報の信頼性が、高コードレートのLDPCコード部分の事前設定済みの閾値よりも高い水準に達する場合に限り、反復デコーディングを実行することにより収束解が得られることがあり、それ以外の場合、反復処理は発散となる。従って、本出願の実施形態において、ブロック行列はデコーディングのために使用され、ブロック行列の信頼性がブロック行列の事前設定済みの閾値よりも高い水準に達する場合、ビット信頼性が高められてもよく、コンピューティングリソースが節約されることができる。
Hは、整数であって、0≦H≦M−1であり、Mは、疑似巡回LDPC行列内の行の数量を表す。ブロック行列は、疑似巡回LDPC行列内の部分行列である。例えば、ブロック行列は、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列内のコア行列及び展開行列であってもよい。
可能な設計において、行(H−1)の行重みが行Hの行重みよりも小さいか又は等しい疑似巡回LDPC行列は、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列であってもよい。行(H−1)の行重みが行Hの行重みよりも大きいか又は等しい疑似巡回LDPC行列は、ラプター様構造の、列方向に転置された疑似巡回LDPC行列であってもよい。
ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列が、M行×N列の行列であると仮定すると、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列内のコア行列は、Mc行×Nc列である。Mc<Mであり、M、N、Mc、及びNcはすべて正の整数である。ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列において、行0〜(Mc−1)及び列0〜(Nc−1)を含むブロック行列はコア行列であり、行Mc〜(M−1)及び列0〜(Nc−1)を含むブロック行列は展開行列である。ブロック行列を使用することによりデコード対象のデータをデコードする場合、受信デバイスは、以下の方式を使用し得る。
可能な設計において、デコード対象のデータは、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列内の行Mc〜(M−1)及び列0〜Nを含むブロック行列を使用することにより、反復の第1の指定された数量を通じてデコードされて、反復デコーディングの中間データを取得する。反復デコーディングの中間データは、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列内の行0〜(Mc−1)及び列0〜Nを含むブロック行列、並びに行Mc〜(M−1)及び列0〜Nを含むブロック行列を順次に使用することにより、反復の第2の指定された数量を通じてデコードされる。Mc<M、Nc<Nであり、M、N、及びMcはすべて正の整数である。
デコード対象のデータをデコードするために使用されるラプター様構造の疑似巡回LDPC行列は、行(H−1)の行重みが行Hの行重みよりも小さいか又は等しい疑似巡回LDPC行列であってもよい。
もう1つの可能な設計において、デコード対象のデータは、ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列内の行0〜(M−Mc−1)及び列0〜Nを含むブロック行列を使用することにより、反復の第1の指定された数量を通じてデコードされて、反復デコーディングの中間データを取得する。反復デコーディングの中間データは、ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列内の行0〜(M−Mc−1)及び列0〜Nを含むブロック行列、並びに行Mc〜(M−1)及び列0〜Nを含むブロック行列を順次に使用することにより、反復の第2の指定された数量を通じてデコードされる。
ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列において、行(H−1)の行重みは、行Hの行重みよりも大きいか又は等しい。
さらにもう1つの可能な設計において、毎回デコード対象のデータをデコードした後、デコーディングが成功したと決定する場合、受信デバイスは反復デコーディングを終了する。
第2の態様によれば、送信デバイスが提供される。送信デバイスは、データ送信方法を実施するための送信デバイスのすべての機能を有する。機能は、ハードウェアにより実施されてもよいか、又は対応するソフトウェアを実行することによってハードウェアにより実施されてもよい。ハードウェア又はソフトウェアは、前述の機能に対応する1つ又は複数のモジュールを含む。モジュールは、ソフトウェア及び/又はハードウェアであってもよい。
可能な設計において、送信デバイスは、取得ユニット、エンコーディングユニット、変調ユニット、及び送信ユニットを含む。取得ユニット、エンコーディングユニット、変調ユニット、及び送信ユニットの機能は、方法における様々なステップに対応してもよい。詳細については、本明細書において再度説明されることはない。
もう1つの可能な設計において、送信ユニットは、受信機、エンコーダ、変調器、及び送信機を含む。受信機、エンコーダ、変調器、及び送信機の機能は、方法における様々なステップに対応してもよい。詳細については、本明細書において再度説明されることはない。
第3の態様によれば、受信デバイスが提供される。受信デバイスは、データ送信方法を実施するための受信デバイスのすべての機能を有する。機能は、ハードウェアにより実施されてもよいか、又は対応するソフトウェアを実行することによってハードウェアにより実施されてもよい。ハードウェア又はソフトウェアは、前述の機能に対応する1つ又は複数のモジュールを含む。モジュールは、ソフトウェア及び/又はハードウェアであってもよい。
可能な設計において、受信デバイスは、受信ユニット、復調ユニット、及びデコーディングユニットを含む。受信ユニット、復調ユニット、及びデコーディングユニットの機能は、方法における様々なステップに対応してもよい。詳細については、本明細書において再度説明されることはない。
もう1つの可能な設計において、受信デバイスは、受信機、復調器、及びデコーダを含む。受信機、復調器、及びデコーダの機能は、方法における様々なステップに対応してもよい。詳細については、本明細書において再度説明されることはない。
実施形態において提供されるデータ送信方法、送信デバイス、及び受信デバイスによれば、送信デバイスは、疑似巡回低密度パリティチェックLDPCコード行列を使用することによって情報データをエンコードし、疑似巡回LDPC行列において、行(H−1)の行重みは行Hの行重みよりも大きいか又は等しい、或いは行(H−1)の行重みは行Hの行重みよりも小さいか又は等しい。デコーディング処理において、受信デバイスは、疑似巡回LDPC行列のブロック行列を使用することによりデコード対象のデータをデコードする。例えば、行重みに従って、行重みが比較的小さいブロック行列は、反復デコーティングのために優先的に選択される。反復処理において、反復計算は、行重みがより小さい行に最初に実行され、次いで反復計算は、行重みがより大きい行に実行される。これは、反復の収束速度を高めることができる。従って、本出願の実施形態において、行重みに従って、行重みが比較的小さいブロック行列を反復デコーティングのために優先的に選択することにより、反復の収束速度が高められ、デコーディング効率が改善されることができる。加えて、高コードレートのLDPCコード部分の場合、高コードレートのLDPCコード部分の入力情報の信頼性が、高コードレートのLDPCコード部分の事前設定済みの閾値よりも高い水準に達する場合に限り、反復デコーディングを実行することにより収束解が得られることがあり、それ以外の場合、反復処理は発散となる。従って、本出願の実施形態において、ブロック行列はデコーディングのために使用され、ブロック行列の信頼性がブロック行列の事前設定済みの閾値よりも高い水準に達する場合、ビット信頼性が高められてもよく、コンピューティングリソースが節約されることができる。
タナーグラフによって表されるLDPCコードを示す概略図である。 チャネルエンコーディング及びデコーディングのための無線通信システムを示す概略構造図である。 疑似巡回LDPC行列を示す概略図である。 LDPCコードのレイヤードデコーディングにおけるノード更新を示す流れ図である。 本出願の実施形態によるデータ送信方法を示す概略図である。 ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列を示す概略構造図である。 ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列を示す概略構造図である。 本出願の実施形態によるもう1つのデータ送信方法を示す概略図である。 本出願の実施形態によるブロック行列を使用することによるデコード対象のデータのデコーディングを示す概略流れ図である。 本出願の実施形態によるブロック行列を使用することによるデコード対象のデータのデコーディングを示すもう1つの概略流れ図である。 本出願の実施形態による2つの疑似巡回LDPC行列を示す概略図である。 本出願の実施形態による2つの疑似巡回LDPC行列を示す概略図である。 本出願の実施形態による収束速度を高め、コンピューティングリソースを節約するための、デコーディング方法の効果を示す概略図である。 本出願の実施形態による収束速度を高め、コンピューティングリソースを節約するための、デコーディング方法の効果を示す概略図である。 本出願の実施形態による送信デバイスを示す概略構造図である。 本出願の実施形態によるもう1つの送信デバイスを示す概略構造図である。 本出願の実施形態による受信デバイスを示す概略構造図である。 本出願の実施形態によるもう1つの受信デバイスを示す概略構造図である。
これ以降、本出願の実施形態を、添付の図面を参照して説明する。
本出願の実施形態において提供されるデータ送信方法は、チャネルエンコーディング及びデコーディングが必要とされる無線通信システムに適用されてもよい。例えば、図2において、送信デバイスは、受信された情報データをエンコード及び変調し、処理された情報データをチャネルを通じて送信し、受信デバイスは、受信信号を受信した後、復調、デコーディングなどの処理を受信信号に実行し、デコーディングにより得られた情報データを出力する。
本出願の実施形態において、これ以降主として、送信デバイス及び受信デバイスにより実施されるデータ送信方法について説明する。送信デバイスは、エンコーディング、変調、及び送信の機能を有する。受信デバイスは、受信、復調、及びデコーディングの機能を有する。本出願の実施形態において提供されるデータ送信デバイスは、エンコーダ、変調器、及び送信機が組み入れられたデバイスであってもよく、受信デバイスは、受信機、復調器、及びデコーダが組み入れられたデバイスであってもよい。
本出願の実施形態において提供される送信デバイス及び受信デバイスは、無線の方式でデータ送信を実行する任意の送信端末デバイス及び任意の受信端末デバイスであってもよい。送信デバイス及び受信デバイスは、基地局NodeB、エボルブドNodeB eNodeB、第5世代(the fifth generation、5G)通信システムの基地局、将来の通信システムの基地局又はネットワークデバイス、Wi−Fiシステムのアクセスポイント、無線リレーノード、無線バックホールノード、及びユーザ機器(user equipment、UE)を含む無線送信及び受信機能を有する任意のデバイスであってもよいが、これらに限定されることはない。UEはまた、端末terminal、移動局(mobile station、MS)、モバイル端末(mobile terminal、MT)などと称されてもよい。UEは、無線アクセスネットワーク(radio access network、RAN)を通じて1つ又は複数のコアネットワークと通信してもよいか、又は自己組織化モード又はグラントフリーモードで分散ネットワークにアクセスしてもよく、UEは、通信のために別のモードで無線ネットワークにアクセスしてもよいか、又はUEは、別のUEとの無線通信を直接実行してもよい。これは、本出願の実施形態に限定されることはない。
本出願の実施形態において提供されるデータ送信方法は、ダウンリンクデータ送信に適用されてもよく、アップリンクデータ送信に適用されてもよく、またデバイスツーデバイス(device to device、D2D)データ送信に適用されてもよい。ダウンリンクデータ送信の場合、送信デバイスは基地局であり、対応する受信デバイスはUEである。アップリンクデータ送信の場合、送信デバイスはUEであり、対応する受信デバイスは基地局である。D2Dデータ送信の場合、送信デバイスはUEであり、対応する受信デバイスもまたUEである。これは、本出願の実施形態に限定されることはない。
本出願の実施形態における送信デバイス及び受信デバイスは、屋内又は屋外を含む、地上に配備されてもよく、手に保持されるか又は車両に配備されてもよいか、或いは水上に配備されてもよいか、又は空中の航空機、風船、及び衛星に配備されてもよい。本出願の実施形態におけるUEは、携帯電話(mobile phone)、タブレットコンピュータ(Pad)、無線送信及び受信機能を有するコンピュータ、仮想現実(Vertual Reality、VR)端末デバイス、拡張現実(Augmented Reality、AR)端末デバイス、産業制御(industrial control)の無線端末、自動運転(self driving)の無線端末、遠隔医療(remote medical)の無線端末、スマートグリッド(smart grid)の無線端末、輸送安全(transportation safety)の無線端末、スマートシティ(smart city)の無線端末、スマートホーム(smart home)の無線端末などであってもよい。出願のシナリオは、本出願の実施形態に限定されることはない。
受信デバイスがデコーディングのために一般的なレイヤードMS方法を使用する処理は、本出願の実施形態において最初に説明される。
特殊構造の特徴を有するLDPC行列のタイプは通常、レイヤードMSデコーディングにおいて使用される。LDPC行列のチェック行列Hは、一定数量のm*nブロック行列を含む(m*z)*(n*z)行列である。各ブロックは、z*z単位行列の循環シフトを通じて得られる。特殊構造の特徴を有するLDPC行列は、疑似巡回(Quasi−Cycle、QC)LDPC行列と称されてもよい。本出願の実施形態における以下のLDPC行列もまた、疑似巡回LDPC行列である。図3は、疑似巡回LDPC行列である。図3において、疑似巡回LDPC行列内の各要素は、行列を表す。値がすべて−1である要素によって表される行列は、z*zオールゼロ行列を得るために展開される。
値が−1の要素の展開は、以下のように表現されてもよく、
実際の行列において、−1はまた、スペース、文字、数学記号、又は別の記号によって表されてもよい。
値がすべて−1である要素とは異なるその他の要素によって表される行列は、z*z順列行列を得るために展開される。順列行列は、単位行列Iの循環シフトの対応する数量を通じて得られてもよく、シフトの数量は、対応する行列要素の値と等しい。例えば、行列展開係数がz=4であり、展開係数が展開行列のサイズ(疑似巡回LDPC行列内の要素値)を表す場合、要素展開処理は、以下のように表現されてもよい。
本出願のこの実施形態において、疑似巡回LDPC行列内の要素値が事前設定済みの展開係数よりも大きい場合、要素は、除算され、切り捨てられる必要があり、次いで循環シフトが実行される。式は以下の通りである。
式において、zfは、実際の展開係数を表し、p(i,j)は疑似巡回LDPC行列内の対応する要素値を表す。p(i,j)>zfである場合、前述の式による計算を通じて新しい循環シフト値p(f,i,j)が得られた後、要素は展開される必要があり、循環シフトは展開された要素に実行される。
本出願のこの実施形態において、レイヤードMSデコーディング処理に関連する主な記号は、以下のように定義される。
itは、反復の現在の数量を表し、it=1、2、L、Max_Iterであり、Max_Iterは、反復の最大の数量を表す。lは、更新対象のレイヤの現在の数量を表し、l=0、1、L、L−1であり、Lは、チェック行列内のレイヤの数量を表す。iは、チェック行列内の行iを表し、i=0、1、L、M−1であり、Mは、チェック行列内の行の数量を表す。jは、チェック行列内の列jを表し、j=0、1、L、N−1であり、Nは、チェック行列内の列の数量を表すλjは、入力シーケンスのj番目の要素のログ尤度比(likelihood Rate、LLR)情報を表す。Rij[it]は、it番目の反復が実行される場合の、i番目のチェックノードからj番目の変数ノードに送信される情報を表す。Qji[it]は、it番目の反復が実行される場合の、j番目の変数ノードからi番目のチェックノードに送信される情報を表す。Qj[it]は、it番目の反復が実行される場合の、j番目の変数ノードの、硬判定に使用される、事後確率情報を表す。C(j)は、j番目の変数ノードに接続されるチェックノードの集合を表す。V(i)は、i番目のチェックノードに接続される変数ノードの集合を表す。
レイヤードMSデコーディング中、疑似巡回LDPC行列は、行により完全に複数のレイヤに分割され、複数のレイヤは、順序どおりに更新される、各レイヤ内の行が更新された後、レイヤ内の行に接続されたすべての列は、即座に更新され、次いで、次のレイヤ内の行が更新される。行及び列は、レイヤードMSデコーディング処理において交互に更新される。現在のレイヤ内の行が更新された後、現在のレイヤ内の列は最初に更新され、次いで、次のレイヤ内の行が更新される。この場合、反復の収束速度が比較的高くなるように、次のレイヤ内の行は、その他の新たに更新された行に関する情報に従って更新される。レイヤードMSデコーディング処理は、主として以下のステップを含む。
ステップ1:初期化を実行する。
デコーディング処理において、入力シーケンス(デコード対象のデータ)は一般にLLRデータであり、LLRデータは、
つまり、負論理マッピング(0→+1、1→−1)のように定義されてもよい。確かに、LLRデータは、代替として、正論理マッピング(0→−1、1→+1)、つまり、
であってよい。j=0、1、L、N−1、及びNは、チェック行列内の列の数量を表す。
i=0、1、L、M−1の場合、Mは、チェック行列内の行の数量を表し、i番目のチェックノードからj番目の変数ノードに送信された情報Rij[0]は、0に初期化され、ここでj∈V(i)である。
j=0、1、L、N−1の場合、j番目の変数ノードの事後確率情報Qj[0]がλjに初期化される。
反復の数量はit=1であり、更新対象のレイヤの数量はl=0である。
ステップ2:反復計算を実行する。
デコーディング処理において、更新のための代替の計算は、デコーディングが成功するまで、又は反復の最大数量に達せられるまで、チェックノード(行)と変数ノード(列)の間で実行される。レイヤードMSアルゴリズムにおいて、並列計算は、1つのレイヤ内のすべてのチェックノード(行)に実行されてもよく、レイヤ内のすべての行が更新された後、行内のすべての非ゼロ要素が位置する列が更新される。図4は、LDPCコードのレイヤードデコーディングにおけるノード更新を示す流れ図である。本明細書において、各レイヤは1つの行のみを有する。
疑似巡回LDPC行列が展開された後に取得された非ゼロ要素は、基底行列内の非負要素と等価である。これらは後段において区別されない。
各反復において、受信デバイスのデコーダは、すべてのレイヤ内のチェックノード、及び疑似巡回LDPC行列内のチェックノードに接続された変数ノード(列)の更新を完了する必要がある。
具体的に、反復の現在の数量はit(1≦it≦Max_Iter)であると仮定すると、l(0≦l≦L−1)番目のレイヤの更新処理は以下の通りである。
(1) チェックノードの入力情報計算
l番目のレイヤ内のチェックノードを更新するために、このレイヤ内のチェックノード(Check Node、CN)に接続されたj番目の変数ノード(Variable Node、VN)から、i番目のチェックノードCNに送信された情報は、最初に計算される必要がある。本明細書において、lz≦i≦(l+1)z−1であり、ここでzは展開係数であり、j∈V(i)であり、Qji[it]=Qj[it]−Rij[it−1]である。
j[it]は1回の反復において一定回数量更新されるので、説明を容易にするため、本出願のこの実施形態において、Qj[it]は常に最新の更新結果である。l=0である場合、Qj[it]=Qj[it−1]である。
(2) チェックノード更新
l番目のチェックノードについて、i番目のチェックノードに接続された変数ノードの情報絶対値|Qji[it]|の最小値mini[it]、及び最小値に対応する列シーケンスmin_indexi[it]は最初に計算される。
ここで
である。
次いで、最小値とは異なるその他の値の中で、サブミニマム値submini[it]を得るために最小値計算が実行される。
ここで、
である。次いで、i番目のチェックノードに接続されたすべての変数ノードの記号の積が計算される。
最後に、チェックノード更新は、前述の情報、
及びRij[it]=sgn_alli[it]・sgn(Qji[it])・Tempに従って完了される。
式において、αは正規化修正係数であり、αはシステムによって事前設定されている。
(3) 変数ノード更新
変数ノード情報の計算中、チェックノードが、この場合はit番目(1≦it≦Max_Iter)反復においてl番目のレイヤの更新を完了すると仮定すると、l番目のレイヤ内のチェックノードiに接続された変数ノードjのみが更新される必要がある。本明細書において、lz≦i≦(l+1)z−1、及びj∈V(i)である。
反復デコーディングが完了した後に毎回、硬判定検出を実行するために、変数ノードの事後確率情報が計算される必要がある。j番目の変数ノードの事後確率情報は、次の式、Qj[it]=Qj[it]+(Rij[it]−Rij[it−1])、を使用することによって計算されてもよい。硬判定検出は、事後確率に従って計算されてもよい。硬判定処理は以下の通りである。
に従って、長さがNである硬判定シーケンスHDD=(HDD0、HDD1、L、HDDk-1、L、HDDN-1)が得られた後、疑似巡回LDPC行列デコーディングチェックがシーケンスに実行される。
H/HDDT=0である場合、デコーディング結果はすべてのチェック数式を満たし、疑似巡回LDPC行列デコーディングは成功する。H/HDDT≠0である場合、疑似巡回LDPC行列チェックは失敗し、反復は、正しいデコーディングが実行されるまで、又は反復の最大数量に達せられるまで、継続して実行される。
各定数jについて、各レイヤ内の1つのチェックノードのみがj番目の変数ノードに接続されるので、1つの値i、及びjに対応する1つの値iだけがあることが理解されることができる。
チェックノード更新式は、Rij[it]=sgn_alli[it]・sgn(Qji[it])・Tempである。
と表現されてもよい。
V(i)\{j}は、現在のチェックノードに接続されている変数ノードの数量を表す。V(i)\{j}内のより少ない要素は、送信済みの情報値Rij[k]のより大きい値を示すことが、式から理解されることができる。現在の更新されたチェックノードのより小さい行重みが、各変数ノードに送信されたより大きい更新値を示すことが、質的に説明されることができる。従って、反復処理において、反復計算は、行重みがより小さい行に最初に実行され、次いで反復計算は、行重みがより大きい行に実行される。これは、反復の収束速度を高めることができる。行重みは、疑似巡回LDPC行列内の各行のターゲット要素の数量として理解されてもよい。ターゲット要素によって表される行列が展開された後に、非ゼロ行列が取得される。例えば、展開された疑似巡回LDPC行列の行内の非ゼロ要素の数量は、LDPC基底行列内の非負要素の数量であると見なされてもよい。説明を容易にするため、行重みが非ゼロ要素の数量を表す表現を使用することにより、本出願のこの実施形態において、説明が以下に示される。
本出願のこの実施形態において、デコーディング処理における反復の収束速度を高めるため、送信デバイスは、行(H−1)の行重みが行Hの行重みよりも大きいか又は等しい、或いは行(H−1)の行重みが行Hの行重みよりも小さいか又は等しい疑似巡回LDPC行列を使用することによって情報データをエンコードしてもよい。Hは、整数であって、0≦H≦M−1であり、Mは、疑似巡回LDPC行列内の行の数量を表す。デコーディング処理において、行重みの順序に従って、受信デバイスは、行重みが比較的小さいブロック行列を反復デコーティングのために優先的に選択する。
図5は、本出願の実施形態によるデータ送信方法を示す概略図である。図5に示されるデータ送信方法は、送信デバイスに適用されてもよい。図5を参照すると、データ送信方法は、以下のステップを含む。
S101:送信デバイスは情報データを取得する。
S102:送信デバイスは、疑似巡回LDPC行列を使用することによって情報データをエンコードし、疑似巡回LDPC行列において、行(H−1)の行重みは行Hの行重みよりも大きいか又は等しい、或いは行(H−1)の行重みは行Hの行重みよりも小さいか又は等しく、Hは、整数であって、0≦H≦M−1であり、Mは、疑似巡回LDPC行列内の行の数量を表す。
S103:送信デバイスは、エンコードされた情報データを変調して第1のデータを取得し、第1のデータを送信する。
本出願のこの実施形態において、疑似巡回LDPC行列内の行重みは、行ごとに増加するか、又は行ごとに減少することがある。具体的な実装において、代替として、行重みが相互に等しいか、又は降順である2つの行があってもよいが、疑似巡回LDPC行列の全体的な行重みは、増加するか又は減少している。
本出願のこの実施形態において、行(H−1)の行重みが行Hの行重みよりも小さいか又は等しい疑似巡回LDPC行列は、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列であってもよい。行(H−1)の行重みが行Hの行重みよりも大きいか又は等しい疑似巡回LDPC行列は、ラプター様構造の、列方向に転置された疑似巡回LDPC行列であってもよい。
図6は、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列を示す概略構造図である。図6を参照すると、ラプター様構造のLDPC行列は、パート1部分行列及びパート2部分行列という、2つの部分行列を含む。パート1部分行列は、高コードレートの疑似巡回LDPC行列である。概して、パート1部分行列の任意の行内の非負要素が位置する列は、少なくとも2つの非負要素を含む。パート1部分行列は、エンコーディングとデコーディングを独立して実行するために高コードレートのLDPCコードとしての役割を果たしてもよいか、又は802.11n様行列及びコア行列と称されてもよい。概して、コア行列もまた、チェック部分が二重対角構造又は下三角構造を含む行列として理解されてもよい。説明を容易にするため、本出願のこの実施形態において、パート1部分行列は、コア行列と称される。パート2部分行列は、左部分と右部分に分割されてもよい。左部分の行列の幅は、コア行列の幅と等しい。右部分は、単位行列であり、右部分の行列内のすべての列の列重みは、すべて1である(列重みは、展開された行列の1つの列内の非ゼロ要素の数量を表す)。パート2部分行列は、完全なLDPCコードを形成するためにパート1部分行列と結合される必要があり、完全なLDPCコードはまた、展開行列とも称される。説明を容易にするため、本出願のこの実施形態において、パート2部分行列は、コア行列と称される。
図7は、ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列を示す概略構造図である。図7を参照すると、ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列において、コア行列は左下隅に位置し、全ゼロ行列は右下隅に位置し、展開行列は左上隅に位置し、鏡像反転後に得られた単位行列は右上隅に位置する。
送信デバイスは、行(H−1)の行重みが行Hの行重みよりも大きいか又は等しい、或いは行(H−1)の行重みが行Hの行重みよりも小さいか又は等しい疑似巡回LDPC行列を使用することによって情報データをエンコードし、エンコードされた情報データを変調して第1のデータを取得し、第1のデータを受信デバイスに送信する。受信デバイスは、得られた第2のデータを復調した後にデコード対象のデータを取得してもよく、疑似巡回LDPC行列を使用することによりデコード対象のデータをデコードする。
図8は、本出願の実施形態によるもう1つのデータ送信方法を示す概略図である。図8に示されるデータ送信方法は、受信デバイスに適用されてもよい。図8を参照すると、データ送信方法は、以下のステップを含む。
S201:受信デバイスは、第2のデータを取得する。
本出願のこの実施形態における第2のデータは、送信デバイスにより送信され、チャネルを通じて受信デバイスに送信される第1のデータとして理解されてもよい。
S202:受信デバイスは、第2のデータを復調して、デコード対象のデータを取得する。
S203:受信デバイスは、疑似巡回LDPC行列のブロック行列を使用することによりデコード対象のデータをデコードする。
本出願のこの実施形態において、ブロック行列は、疑似巡回LDPC行列内の部分行列である。例えば、ブロック行列は、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列内のコア行列及び展開行列であってもよい。
本出願のこの実施形態において、疑似巡回LDPC行列がラプター様構造の疑似巡回LDPC行列であることは、受信デバイスがブロック行列を使用することによりデコード対象のデータをデコードする処理を説明するための例として使用される。
ラプター様行列構造は、高コードレートのLDPCコード(コード行列)及び低コードレートLuby変換コード(Luby Transform Codes、LT)のカスケーディングと見なされてもよい。高コードレートのLDPCコード部分の場合、高コードレートのLDPCコード部分の入力情報の信頼性が、高コードレートのLDPCコード部分の事前設定済みの閾値よりも高い水準に達する場合に限り、反復デコーディングを実行することにより収束解が得られることがあり、それ以外の場合、反復処理は発散となる。各ビットについて、ビット信頼性は、反復の数量の増大に応じて増加しないこともある。しかし、高コードレートのLDPCコードとカスケードされたLTコードの場合、行間のチェック数式は比較的独立しており、収束もまた単一方向である。従って、各反復は、ビット信頼性を向上させることができる。従って、従来のデコーディング方法が、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列をデコーディングするために使用される場合、反復計算の最初の数量はビット信頼性を高めることはできず、コンピューティングリソースを浪費することになる。本出願のこの実施形態において、反復デコーディング中、受信デバイスは、コア行列とカスケードされたLTコード行列を最初に使用することにより、デコード対象のデータに反復デコーディングを実行して、ビット信頼性を高めてもよく、それによりコンピューティングリソースを節約してもよい。
可能な実装において、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列が、M行×N列の行列であると仮定すると、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列内のコア行列は、Mc行×Nc列である。Mc<Mであり、M、N、Mc、及びNcはすべて正の整数である。ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列において、行0〜(Mc−1)及び列0〜(Nc−1)を含むブロック行列はコア行列であり、行Mc〜(M−1)及び列0〜(Nc−1)を含むブロック行列は展開行列である。
受信デバイスは、図9に示される処理を使用して、ブロック行列を使用することによりデコード対象のデータをデコードしてもよい。
S2031a:ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列内の行Mc〜(M−1)及び列0〜Nを含むブロック行列を使用することにより、反復の第1の指定された数量を通じてデコード対象のデータをデコードし、反復デコーディングの中間データを取得する。
本出願のこの実施形態において、入力λj=LLR_injが、
、すなわち、負論理マッピング(0→+1、1→−1)と定義されると仮定する。
j∈[0,l0)である場合、入力λjは情報データのビットに対応し、j∈[l0,l1)である場合、入力λjはコア行列に対応するチェックビットを表し、j∈[l1,n)であり、nはコード長を表す場合、入力λjは展開行列に対応するチェックビットを表す。反復の第1の指定された数量は、iterpreに事前設定され、反復の第2の指定された数量は、iterfullに事前設定される。
最初に、前述の実施形態に関連する初期化処理は、i=Mc、Mc+1、...、(M−1)及びj=0、1、L、N−1である部分のチェックノード及び変数ノードに関する情報を初期化するために使用される。i番目のチェックノードからj番目の変数ノードに送信される情報Rij[0]は、0に初期化され、ここでj∈V(i)である。j番目の変数ノードからi番目のチェックノードに送信される情報Rij[0]は、λjに初期化され、ここでi∈C(j)である。
次いで、デコード対象のデータは、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列内の行Mc〜(M−1)及び列0〜Nを含むブロック行列を使用することにより、前述の実施形態のチェックノード更新の方式及び変数ノード更新の方式における反復の第1の指定された数量iterpreを通じてデコードされる。反復の数量が反復の数量iterpreに達する場合、デコーディングは、反復の第1の指定された数量iterpreを通じて完了されて、反復デコーディングの中間データを取得する。
S2032a:ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列内の行0〜(Mc−1)及び列0〜Nを含むブロック行列、並びに行Mc〜(M−1)及び列0〜Nを含むブロック行列を順次に使用することにより、反復の第2の指定された数量を通じて、反復デコーディングの中間データをデコードする。
本出願のこの実施形態において、デコーディングが、反復の第1の指定された数量iterpreを通じて完了されて、反復デコーディングの中間データを取得した後、デコーディングは、ラプター様構造の、コア行列を含む、疑似巡回LDPC行列全体を使用することにより反復の第2の指定された数量を通じて実行されてもよい。
最初に、デコーディングが反復の第2の指定された数量を通じて実行される前に、コア行列部分のチェックノード及び変数ノードは依然として最初に初期化される必要がある。本出願のこの実施形態において、i=Mc、Mc+1、...、(M−1)及びj=0、1、L、N−1である部分のチェックノード及び変数ノードに関する情報は、初期化される。
i番目のチェックノードからj番目の変数ノードに送信される情報Rij[iterpre]は0に初期化され、j番目の変数ノードからi番目のチェックノードに送信される情報Qji[iterpre]は、式
に従って初期化され、ここでi∈C(j)、i∈[0,Mc−1]である。
次いで、反復デコーディングの中間データは、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列内の行0〜(Mc−1)及び列0〜Nを含むブロック行列、並びに行Mc〜(M−1)及び列0〜Nを含むブロック行列を順次に使用することにより、前述の実施形態のチェックノード更新の方式及び変数ノード更新の方式における反復の第2の指定された数量iterfullを通じてデコードされる。反復の数量が、iterfullに達する場合、デコーディングは、反復の第2の指定された数量iterfullを通じて完了される。
本出願のこの実施形態において、デコーディングが、疑似巡回LDPC行列内のブロック行列を使用することによりデコード対象のデータに実行された後に毎回、硬判定検出を実行するために、変数ノードの事後確率情報が計算される必要がある。デコーディングが成功したと判定が示す場合、反復デコーディングは終了され、現在の硬判定コードワードが出力される。
本出願のこの実施形態において、反復の数量iterfullが達せられ、デコーディングが成功していない場合、デコーディングは失敗し、終了される。
本出願のこの実施形態において、デコード対象のデータをデコードするために使用されるラプター様構造の疑似巡回LDPC行列は、行(H−1)の行重みが行Hの行重みよりも小さいか又は等しい疑似巡回LDPC行列であってもよい。
もう1つの可能な実装において、疑似巡回LDPC行列において、行(H−1)の行重みは、行Hの行重みよりも大きいか又は等しい。疑似巡回LDPC行列は、ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列であってもよい。
ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列が、M行×N列の行列であると仮定すると、ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列内のコア行列は、Mc行×Nc列である。Mc<Mであり、M、N、Mc、及びNcはすべて正の整数である。ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列において、行Mc〜(M−1)及び列0〜(Nc−1)を含むブロック行列はコア行列であり、行0〜(M−Mc−1)及び列0〜(Nc−1)を含むブロック行列は展開行列である。
受信デバイスは、図10に示される処理を使用して、ブロック行列を使用することによりデコード対象のデータをデコードする。
S2031b:ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列内の行0〜(M−Mc−1)及び列0〜Nを含むブロック行列を使用することにより、反復の第1の指定された数量を通じてデコード対象のデータをデコードし、反復デコーディングの中間データを取得する。
S2032b:ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列内の行0〜(M−Mc−1)及び列0〜Nを含むブロック行列、並びに行Mc〜(M−1)及び列0〜Nを含むブロック行列を順次に使用することにより、反復の第2の指定された数量を通じて反復デコーディングの中間データをデコードする。
S2031b及びS2032bにおける具体的なデコーディング実装については、S2031a及びS2032aの実装処理を参照されたい。詳細については、本明細書において繰り返されることはない。
本出願のこの実施形態において、反復デコーディング中、受信デバイスは、コア行列とカスケードされたLTコード行列を最初に使用することにより、デコード対象のデータに反復デコーディングを実行して、ビット信頼性を高め、それによりコンピューティングリソースを節約する。
本出願のこの実施形態において、ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列を使用することにより実行される反復デコーディング中、デコーディングはまた、一般的なレイヤードMSデコーティング方法を使用することによって実行されてもよい。この場合、この行列の全体的な行重みが行ごとに増大するので、ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列の収束速度は、ラプター様構造の従来の疑似巡回LDPC行列の収束速度よりも高い。
本出願のこの実施形態において提供されるデータ送信方法のデコーディング処理において、収束速度が高められて、コンピューティングリソースが節約されることが可能であるという効果を検証するため、図11A及び図11Bに示される疑似巡回LDPC行列は、説明の例として使用される。図11Bの行列内の右下隅の単位行列は、スペースが限られているため、図面において省略されている。図11Aのコードレートは0.8064であり、図10Bのコードレートは0.5である。展開係数はz=40であり、展開後、コード長情報ビットの長さはk=1000である。比較のため、デコーディングは、レイヤードMSデコーディング方法と、本出願のこの実施形態におけるデコーディング方法を別個に使用することにより実行される。比較結果は、図12A及び図12Bに示される。図12A及び図12Bにおいて、横軸は、デコーディングに必要とされる等価複雑性を表し、行列内の要素の数量と、これらの要素の反復の数量の積は、本明細書における基準として使用され、縦軸は、(0.1又は0.01)ブロックエラーレート(Block error rate、BLER)に達するために必要とされるゲイン(Eb/N0)を表す。シミュレーション結果から、計算の合計数量が比較的小さい部分について、本出願のこの実施形態における方法は、レイヤードMSデコーディング方法よりも大きいゲインを有することが理解されることができる。計算の数量の増大に伴って、2つの方法のパフォーマンスは、徐々に相互に近付くことがある。
前述の実施形態のデータ送信方法に基づいて、本出願の実施形態は、データ送信デバイス及びデータ受信デバイスをさらに提供する。前述の機能を実施するために、送信デバイス及び受信デバイスは、機能を実行するための対応するハードウェア構造及び/又はソフトウェアモジュールを含むことが理解され得る。本出願において開示されるこの実施形態を参照して説明される例示のユニット及びアルゴリズムステップは、本出願のこの実施形態においてハードウェア又はハードウェアとコンピュータソフトウェアの組合せにより実施されてもよい。機能がハードウェア又はコンピュータソフトウェアにより駆動されるハードウェアのいずれによって実行されるかは、技術的解決策の特定のアプリケーション及び設計の制約により異なる。各々特定のアプリケーションについて、当業者は、説明されている機能を実施するために異なる方法を使用することがあるが、その実装が、本出願のこの実施形態の技術的解決策の範囲を逸脱するものと見なされるべきではない。
本出願のこの実施形態において、機能ユニット分割は、方法の例に基づいて送信デバイス及び受信デバイスで実行されてもよい。例えば、機能ユニットは、対応する機能に基づいて分割されてもよいか、又は2つ以上の機能が1つの処理ユニットに組み込まれてもよい。組み込まれたユニットは、ハードウェアの形態で実施されてもよいか、又はソフトウェア機能ユニットの形態で実施されてもよい。本出願のこの実施形態において、ユニット分割は例であり、単なる論理的機能分割に過ぎず、実際の実装においてその他の分割があってもよいことに留意されたい。
組み込まれたユニットが使用される場合、図13は、送信デバイスを示す概略構造図である。図13を参照すると、送信デバイス100は、取得ユニット101、エンコーディングユニット102、変調ユニット103、及び送信ユニット104を含む。取得ユニット101は、情報データを取得するように構成される。エンコーディングユニット102は、疑似巡回LDPC行列を使用することによって、取得ユニット101によって得られた情報データをエンコードするように構成され、疑似巡回LDPC行列において、行(H−1)の行重みは行Hの行重みよりも大きいか又は等しい、或いは行(H−1)の行重みは行Hの行重みよりも小さいか又は等しく、Hは、整数であって、0≦H≦M−1であり、Mは、疑似巡回LDPC行列内の行の数量を表し、行重みは、疑似巡回LDPC行列内の各行のターゲット要素の数量を表し、ターゲット要素によって表される行列が展開された後に、非ゼロ行列が取得される。変調ユニット103は、エンコーディングユニット102によってエンコードされた情報データを変調して第1のデータを取得するように構成される。送信ユニット104は、変調ユニット103により変調を通じて得られた第1のデータを送信するように構成される。
疑似巡回LDPC行列において、行(H−1)の行重みは行Hの行重みよりも小さいか又は等しく、Hは整数であって0≦H≦M−1であり、Mは疑似巡回LDPC行列内の行の数量を表す。疑似巡回LDPC行列は、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列であってもよい。
疑似巡回LDPC行列において、行(H−1)の行重みは行Hの行重みよりも大きいか又は等しく、Hは整数であって0≦H≦M−1であり、Mは疑似巡回LDPC行列内の行の数量を表す。疑似巡回LDPC行列は、ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列であってもよい。
ハードウェアの形態が実装に使用される場合、本出願のこの実施形態において、取得ユニット101は受信機であってもよく、エンコーディングユニット102はエンコーダであってもよく、変調ユニット103は変調器であってもよく、送信ユニット104は送信機であってもよい。図14は、本出願の実施形態によるもう1つの送信デバイスを示す概略構造図である。図14を参照すると、送信デバイス1000は、受信機1001、エンコーダ1002、変調器1003、及び送信機1004を含む。
取得ユニット1001と同じ機能を有する受信機1001は、情報データを取得するように構成され、エンコーディングユニット102と同じ機能を有するエンコーダ1002は、疑似巡回LDPC行列を使用することにより、受信機により得られた情報データをエンコーディングする機能を実施するように構成される。変調ユニット103と同じ機能を有する変調器1003は、エンコーダ1002によってエンコードされた情報データを変調する機能を実施して第1のデータを取得するように構成される。送信ユニット104と同じ機能を有する送信機1004は、変調器1003により変調を通じて得られた第1のデータを送信する機能を実施するように構成される。送信デバイス1000内の受信機1001、エンコーダ1002、変調器1003、及び送信機1004の具体的な機能については、前述の実施形態における送信デバイス100の説明を参照されたい。詳細については、本明細書において繰り返されることはない。
本出願のこの実施形態において、送信デバイス100及び送信デバイス1000は、前述の方法の実施形態における送信デバイスと同じデータ送信機能を有する。本出願のこの実施形態において詳細には説明されていない内容については、前述の実施形態における関連する説明を参照されたい。詳細は、本出願のこの実施形態において説明されることはない。
組み込まれたユニットが使用される場合、図15は、受信デバイスを示す概略構造図である。図15を参照すると、受信デバイス200は、取得ユニット201、復調ユニット202、及びデコーディングユニット203を含む。取得ユニット201は、第2のデータを取得するように構成される。復調ユニット202は、取得ユニット201によって得られた第2のデータを復調してデコード対象のデータを取得するように構成される。デコーディングユニット203は、疑似巡回LDPC行列のブロック行列を使用することにより、復調ユニット202により復調を通じて得られたデコード対象のデータをデコードするように構成され、ブロック行列は疑似巡回LDPC行列の部分行列である。
可能な実装において、疑似巡回LDPC行列は、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列である。デコーディングユニット203は、疑似巡回LDPC行列のブロック行列を使用することにより以下の方式でデコード対象のデータを特にデコードする。
デコード対象のデータは、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列内の行Mc〜(M−1)及び列0〜Nを含むブロック行列を使用することにより、反復の第1の指定された数量を通じてデコードされて、反復デコーディングの中間データを取得し、反復デコーディングの中間データは、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列内の行0〜(Mc−1)及び列0〜Nを含むブロック行列、並びに行Mc〜(M−1)及び列0〜Nを含むブロック行列を順次に使用することにより、反復の第2の指定された数量を通じてデコードされ、Mは、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列内の行の数量を表し、Nは、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列内の列の数量を表し、Mcは、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列のコア行列内の行の数量を表し、コア行列の任意の行内の非負要素が位置する列は、少なくとも2つの非負要素を含み、Mc<Mであり、M、N、及びMcはすべて正の整数である。
疑似巡回LDPC行列において、行(H−1)の行重みは行Hの行重みよりも小さいか又は等しく、Hは整数であって0≦H≦M−1であり、Mは疑似巡回LDPC行列内の行の数量を表す。行重みは、疑似巡回LDPC行列内の各行のターゲット要素の数量を表し、ターゲット要素によって表される行列が展開された後に、非ゼロ行列が取得される。
もう1つの可能な実装において、疑似巡回LDPC行列において、行(H−1)の行重みは行Hの行重みよりも大きいか又は等しく、Hは整数であって0≦H≦M−1であり、Mは疑似巡回LDPC行列内の行の数量を表す。疑似巡回LDPC行列は、ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列である。
デコーディングユニット203は、疑似巡回LDPC行列のブロック行列を使用することにより以下の方式でデコード対象のデータを特にデコードする。
デコード対象のデータは、ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列内の行0〜(M−Mc−1)及び列0〜Nを含むブロック行列を使用することにより、反復の第1の指定された数量を通じてデコードされて、反復デコーディングの中間データを取得し、反復デコーディングの中間データは、ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列内の行0〜(M−Mc−1)及び列0〜Nを含むブロック行列、並びに行Mc〜(M−1)及び列0〜Nを含むブロック行列を順次に使用することにより、反復の第2の指定された数量を通じてデコードされ、Mは、ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列内の行の数量を表し、Nは、ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列内の列の数量を表し、Mcは、ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列のコア行列内の行の数量を表し、コア行列の任意の行内の非負要素が位置する列は、少なくとも2つの非負要素を含み、Mc<Mであり、M、N、及びMcはすべて正の整数である。
さらにもう1つの可能な実装において、デコーディングユニット203は、毎回デコード対象のデータをデコードした後、デコーディングが成功した場合、反復デコーディングを終了するようにさらに構成される。
ハードウェアの形態が実装に使用される場合、本出願の実施形態において、取得ユニット201は受信機であってもよく、復調ユニット202は復調器であってもよく、デコーディングユニット203はデコーダであってもよい。図16は、本出願の実施形態によるもう1つの受信デバイスを示すもう1つの概略構造図である。図16を参照すると、受信デバイス2000は、受信機2001、復調器2002、及びデコーダ2003を含む。
取得ユニット201と同じ機能を有する受信機2001は、第2の信号を取得するように構成される。復調ユニット202と同じ機能を有する復調器2002は、デコード対象のデータを取得するために第2のデータを復調する機能を実施するように構成される。デコーディングユニット203と同じ機能を有するデコーダ2003は、疑似巡回LDPC行列のブロック行列を使用することによりデコード対象のデータをデコードする機能を実施するように構成される。受信デバイス2000内の受信機2001、復調器2002、及びデコーダ2003の具体的な機能については、前述の実施形態における受信デバイス200の説明を参照されたい。詳細については、本明細書において繰り返されることはない。
本出願のこの実施形態において、受信デバイス200及び受信デバイス2000は、前述の方法の実施形態における受信デバイスと同じデータ送信機能を有する。本出願のこの実施形態において詳細には説明されていない内容については、前述の実施形態における関連する説明を参照されたい。詳細については、本出願のこの実施形態において説明されない。
当業者であれば、実施形態の前述の方法におけるステップの全部又は一部が、プロセッサに命令するプログラムにより実施されてもよいことを理解し得る。プログラムは、コンピュータ可読ストレージ媒体に格納されてもよい。ストレージ媒体は、ランダムアクセスメモリ、読取り専用メモリ、フラッシュメモリ、ハードディスク、ソリッドステートドライブ、磁気テープ(magnetic tape)、フロッピーディスク(floppy disk)、光ディスク(optical disc)、又はその任意の組合せのような、非一時的(non−transitory)媒体であってもよい。
本出願のこの実施形態における方法及びデバイスの流れ図及びブロック図を参照して、コンピュータプログラム命令が、流れ図及びブロック図の各処理及び各ブロック、並びに流れ図及びブロック図の処理及びブロックの組合せを実施するために使用されてもよいことを理解されたい。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は任意のその他のプログラマブルデータ処理デバイスのプロセッサによって実行される命令が、流れ図又はブロック図の1つ又は複数のブロックの具体的な機能を実施するための装置を生成するように、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、組込みプロセッサ、又はその他のプログラマブルデータ処理デバイスのプロセッサがマシンを生成するために提供されてもよい。
前述の説明は、本出願の実施形態の具体的な実装に過ぎないが、本出願の実施形態の保護適用範囲を限定することを意図されていない。本出願の実施形態において開示される技術的範囲内の当業者により容易に考案される任意の変形又は置換は、本出願の実施形態の保護適用範囲に含まれるものとする。
実施形態において提供されるデータ送信方法、送信デバイス、及び受信デバイスによれば、送信デバイスは、疑似巡回低密度パリティチェックLDPCコード行列を使用することによって情報データをエンコードし、疑似巡回LDPC行列において、行(H−1)の行重みは行Hの行重みよりも大きいか又は等しい、或いは行(H−1)の行重みは行Hの行重みよりも小さいか又は等しい。デコーディング処理において、受信デバイスは、疑似巡回LDPC行列のブロック行列を使用することによりデコード対象のデータをデコードする。例えば、行重みに従って、行重みが比較的小さいブロック行列は、反復デコーティングのために優先的に選択される。反復処理において、反復計算は、行重みがより小さい行に最初に実行され、次いで反復計算は、行重みがより大きい行に実行される。これは、反復の収束速度を高めることができる。従って、本出願の実施形態において、行重みに従って、行重みが比較的小さいブロック行列を反復デコーティングのために優先的に選択することにより、反復の収束速度が高められ、デコーディング効率が改善されることができる。加えて、高コードレートのLDPCコード部分の場合、高コードレートのLDPCコード部分の入力情報の信頼性が、高コードレートのLDPCコード部分の事前設定済みの閾値よりも高い水準に達する場合に限り、反復デコーディングを実行することにより収束解が得られることがあり、それ以外の場合、反復処理は発散となる。従って、本出願の実施形態において、ブロック行列はデコーディングのために使用され、ブロック行列の信頼性がブロック行列の事前設定済みの閾値よりも高い水準に達する場合、ビット信頼性が高められてもよく、コンピューティングリソースが節約されることができる。
本出願の実施形態において提供される送信デバイス及び受信デバイスは、無線の方式でデータ送信を実行する任意の送信端末デバイス及び任意の受信端末デバイスであってもよい。送信デバイス及び受信デバイスは、基地局NodeB、エボルブドNodeBeNodeB、第5世代(the fifth generation、5G)通信システムの基地局、将来の通信システムの基地局又はネットワークデバイス、Wi−Fiシステムのアクセスポイント、無線リレーノード、無線バックホールノード、及びユーザ機器(user equipment、UE)を含む無線送信及び受信機能を有する任意のデバイスであってもよいが、これらに限定されることはない。UEはまた、端末terminal、移動局(mobile station、MS)、モバイル端末(mobile terminal、MT)などと称されてもよい。UEは、無線アクセスネットワーク(radio access network、RAN)を通じて1つ又は複数のコアネットワークと通信してもよいか、又は自己組織化モード又はグラントフリーモードで分散ネットワークにアクセスしてもよく、UEは、通信のために別のモードで無線ネットワークにアクセスしてもよいか、又はUEは、別のUEとの無線通信を直接実行してもよい。これは、本出願の実施形態に限定されることはない。
ラプター様構造は、高コードレートのLDPCコード(コード行列)及び低コードレートLuby変換コード(Luby Transform Codes、LT)のカスケーディングと見なされてもよい。高コードレートのLDPCコード部分の場合、高コードレートのLDPCコード部分の入力情報の信頼性が、高コードレートのLDPCコード部分の事前設定済みの閾値よりも高い水準に達する場合に限り、反復デコーディングを実行することにより収束解が得られることがあり、それ以外の場合、反復処理は発散となる。各ビットについて、ビット信頼性は、反復の数量の増大に応じて増加しないこともある。しかし、高コードレートのLDPCコードとカスケードされたLTコードの場合、行間のチェック数式は比較的独立しており、収束もまた単一方向である。従って、各反復は、ビット信頼性を向上させることができる。従って、従来のデコーディング方法が、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列をデコーディングするために使用される場合、反復計算の最初の数量はビット信頼性を高めることはできず、コンピューティングリソースを浪費することになる。本出願のこの実施形態において、反復デコーディング中、受信デバイスは、コア行列とカスケードされたLTコード行列を最初に使用することにより、デコード対象のデータに反復デコーディングを実行して、ビット信頼性を高めてもよく、それによりコンピューティングリソースを節約してもよい。
取得ユニット101と同じ機能を有する受信機1001は、情報データを取得するように構成され、エンコーディングユニット102と同じ機能を有するエンコーダ1002は、疑似巡回LDPC行列を使用することにより、受信機により得られた情報データをエンコーディングする機能を実施するように構成される。変調ユニット103と同じ機能を有する変調器1003は、エンコーダ1002によってエンコードされた情報データを変調する機能を実施して第1のデータを取得するように構成される。送信ユニット104と同じ機能を有する送信機1004は、変調器1003により変調を通じて得られた第1のデータを送信する機能を実施するように構成される。送信デバイス1000内の受信機1001、エンコーダ1002、変調器1003、及び送信機1004の具体的な機能については、前述の実施形態における送信デバイス100の説明を参照されたい。詳細については、本明細書において繰り返されることはない。

Claims (20)

  1. 送信デバイスにより、情報データを取得するステップと、
    前記送信デバイスにより、疑似巡回低密度パリティチェックLDPCコード行列を使用することにより前記情報データをエンコードするステップであって、前記疑似巡回LDPC行列において、行(H−1)の行重みが行Hの行重みよりも大きい又は等しいか、又は行(H−1)の行重みが行Hの行重みよりも小さいか又は等しく、Hは、整数であって、0≦H≦M−1であり、Mは、前記疑似巡回LDPC行列内の行の数量を表し、前記行重みは、前記疑似巡回LDPC行列内の各行のターゲット要素の数量を表し、前記ターゲット要素によって表される行列が展開された後に、非ゼロ行列が取得される、ステップと、
    前記送信デバイスにより、前記エンコードされたデータを変調して第1のデータを取得するステップと、
    前記送信デバイスにより、前記第1のデータを送信するステップと
    を含む
    データ送信方法。
  2. 前記疑似巡回LDPC行列において、前記行(H−1)の前記行重みは、前記行Hの前記行重みよりも小さいか又は等しく、前記疑似巡回LDPC行列は、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列である
    請求項1に記載の方法。
  3. 前記疑似巡回LDPC行列において、前記行(H−1)の前記行重みは、前記行Hの前記行重みよりも大きいか又は等しく、前記疑似巡回LDPC行列は、ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列である
    請求項1に記載の方法。
  4. 受信デバイスにより、第2のデータを取得し、前記第2のデータを復調してデコード対象のデータを取得するステップと、
    前記受信デバイスにより、疑似巡回低密度パリティチェックLDPCコード行列のブロック行列を使用することにより前記デコード対象のデータをデコードするステップであって、
    前記ブロック行列は、前記疑似巡回LDPC行列内の部分行列である、ステップと
    を含む
    データ送信方法。
  5. 前記疑似巡回LDPC行列は、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列であり、
    疑似巡回LDPC行列のブロック行列を使用することにより前記デコード対象のデータをデコードする前記ステップは、
    前記ラプター様構造の前記疑似巡回LDPC行列内の行Mc〜(M−1)及び列0〜Nを含むブロック行列を使用することにより、反復の第1の指定された数量を通じて前記デコード対象のデータをデコードし、反復デコーディングの中間データを取得するステップと、
    前記ラプター様構造の前記疑似巡回LDPC行列内の行0〜(Mc−1)及び列0〜Nを含むブロック行列、並びに行Mc〜(M−1)及び列0〜Nを含むブロック行列を順次に使用することにより、反復の第2の指定された数量を通じて反復デコーディングの前記中間データをデコードするステップとを含み、
    Mは、前記ラプター様構造の前記疑似巡回LDPC行列内の行の数量を表し、Nは、前記ラプター様構造の前記疑似巡回LDPC行列内の列の数量を表し、Mcは、前記ラプター様構造の前記疑似巡回LDPC行列のコア行列内の行の数量を表し、前記コア行列の任意の行内の指定された要素が位置する列は、少なくとも2つの指定された要素を含み、
    c<Mであり、M、N、及びMcはすべて正の整数である
    請求項4に記載の方法。
  6. 前記疑似巡回LDPC行列において、行(H−1)の行重みは、行Hの行重みよりも小さいか又は等しく、Hは、整数であって、0≦H≦M−1であり、Mは、前記疑似巡回LDPC行列内の行の数量を表し、前記行重みは、前記疑似巡回LDPC行列内の各行のターゲット要素の数量を表し、前記ターゲット要素によって表される行列が展開された後に、非ゼロ行列が取得される
    請求項4又は5に記載の方法。
  7. 前記疑似巡回LDPC行列において、行(H−1)の行重みは、行Hの行重みよりも大きいか又は等しく、Hは、整数であって、0≦H≦M−1であり、Mは、前記疑似巡回LDPC行列内の行の数量を表す
    請求項4に記載の方法。
  8. 前記疑似巡回LDPC行列は、ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列である
    請求項7に記載の方法。
  9. 疑似巡回LDPC行列のブロック行列を使用することにより前記デコード対象のデータをデコードする前記ステップは、
    前記ラプター様構造の、列方向に転置された、前記疑似巡回LDPC行列内の行0〜(M−Mc−1)及び列0〜Nを含むブロック行列を使用することにより、反復の第1の指定された数量を通じて前記デコード対象のデータをデコードして、反復デコーディングの中間データを取得するステップと、
    前記ラプター様構造の、列方向に転置された、前記疑似巡回LDPC行列内の行0〜(M−Mc−1)及び列0〜Nを含むブロック行列、並びに行Mc〜(M−1)及び列0〜Nを含むブロック行列を順次に使用することにより、反復の第2の指定された数量を通じて反復デコーディングの前記中間データをデコードするステップとを含み、
    Mは、前記ラプター様構造の、列方向に転置された、前記疑似巡回LDPC行列内の行の数量を表し、Nは、前記ラプター様構造の、列方向に転置された、前記疑似巡回LDPC行列内の列の数量を表し、Mcは、前記ラプター様構造の、列方向に転置された、前記疑似巡回LDPC行列のコア行列内の行の数量を表し、前記コア行列の任意の行内の非負要素が位置する列は、少なくとも2つの非負要素を含み、
    c<M、Nc<Nであり、M、N、及びMcはすべて正の整数である
    請求項8に記載の方法。
  10. 毎回前記デコード対象のデータをデコードする前記ステップの後、
    デコーディングが成功した場合、反復デコーディングを終了するステップをさらに含む
    請求項4〜9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 情報データを取得するように構成された取得ユニットと、
    疑似巡回低密度パリティチェックLDPCコード行列を使用することにより、前記取得ユニットにより得られた前記情報データをエンコードするように構成されたエンコーディングユニットであって、前記疑似巡回LDPC行列において、行(H−1)の行重みが行Hの行重みよりも大きい又は等しいか、又は行(H−1)の行重みが行Hの行重みよりも小さいか又は等しく、Hは、整数であって、0≦H≦M−1であり、Mは、前記疑似巡回LDPC行列内の行の数量を表し、前記行重みは、前記疑似巡回LDPC行列内の各行のターゲット要素の数量を表し、前記ターゲット要素によって表される行列が展開された後に、非ゼロ行列が取得されるエンコーディングユニットと、
    前記エンコーディングユニットによってエンコードされた前記情報データを変調して第1のデータを取得するように構成された変調ユニットと、
    前記変調ユニットにより変調を通じて得られた前記第1のデータを送信するように構成された送信ユニットと
    を備える
    送信デバイス。
  12. 前記疑似巡回LDPC行列において、前記行(H−1)の前記行重みは、前記行Hの前記行重みよりも小さいか又は等しく、前記疑似巡回LDPC行列は、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列である
    請求項11に記載の送信デバイス。
  13. 前記疑似巡回LDPC行列において、前記行(H−1)の前記行重みは、前記行Hの前記行重みよりも大きいか又は等しく、前記疑似巡回LDPC行列は、ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列である
    請求項11に記載の送信デバイス。
  14. 第2のデータを取得するように構成された取得ユニットと、
    前記取得ユニットによって得られた前記第2のデータを復調してデコード対象のデータを取得するように構成された復調ユニットと、
    疑似巡回低密度パリティチェックLDPCコード行列のブロック行列を使用することにより、前記復調ユニットにより復調を通じて得られた前記デコード対象のデータをデコードするように構成されたデコーディングユニットとを備え、
    前記ブロック行列は、前記疑似巡回LDPC行列内の部分行列である
    受信デバイス。
  15. 前記疑似巡回LDPC行列は、ラプター様構造の疑似巡回LDPC行列であり、
    前記デコーディングユニットは、
    前記ラプター様構造の前記疑似巡回LDPC行列内の行Mc〜(M−1)及び列0〜Nを含むブロック行列を使用することにより、反復の第1の指定された数量を通じて前記デコード対象のデータをデコードし、反復デコーディングの中間データを取得するステップと、
    前記ラプター様構造の前記疑似巡回LDPC行列内の行0〜(Mc−1)及び列0〜Nを含むブロック行列、並びに行Mc〜(M−1)及び列0〜Nを含む前記ブロック行列を順次に使用することにより、反復の第2の指定された数量を通じて反復デコーディングの前記中間データをデコードするステップとの方式で、前記疑似巡回LDPC行列の前記ブロック行列を使用することにより、前記デコード対象のデータを特にデコードし、
    Mは、前記ラプター様構造の前記疑似巡回LDPC行列内の行の数量を表し、Nは、前記ラプター様構造の前記疑似巡回LDPC行列内の列の数量を表し、Mcは、前記ラプター様構造の前記疑似巡回LDPC行列のコア行列内の行の数量を表し、前記コア行列の任意の行内の非負要素が位置する列は、少なくとも2つの非負要素を含み、
    c<Mであり、M、N、及びMcはすべて正の整数である
    請求項14に記載の受信デバイス。
  16. 前記疑似巡回LDPC行列において、行(H−1)の行重みは、行Hの行重みよりも小さいか又は等しく、Hは、整数であって、0≦H≦M−1であり、Mは、前記疑似巡回LDPC行列内の行の数量を表し、前記行重みは、前記疑似巡回LDPC行列内の各行のターゲット要素の数量を表し、前記ターゲット要素によって表される行列が展開された後に、非ゼロ行列が取得される
    請求項14又は15に記載の受信デバイス。
  17. 前記疑似巡回LDPC行列において、行(H−1)の行重みは、行Hの行重みよりも大きいか又は等しく、Hは、整数であって、0≦H≦M−1であり、Mは、前記疑似巡回LDPC行列内の行の数量を表す
    請求項14に記載の受信デバイス。
  18. 前記疑似巡回LDPC行列は、ラプター様構造の、列方向に転置された、疑似巡回LDPC行列である
    請求項17に記載の受信デバイス。
  19. 前記デコーディングユニットは、
    前記ラプター様構造の、列方向に転置された、前記疑似巡回LDPC行列内の行0〜(M−Mc−1)及び列0〜Nを含むブロック行列を使用することにより、反復の第1の指定された数量を通じて前記デコード対象のデータをデコードして、反復デコーディングの中間データを取得するステップと、
    前記ラプター様構造の、列方向に転置された、前記疑似巡回LDPC行列内の行0〜(M−Mc−1)及び列0〜Nを含む前記ブロック行列、並びに行Mc〜(M−1)及び列0〜Nを含むブロック行列を順次に使用することにより、反復の第2の指定された数量を通じて反復デコーディングの前記中間データをデコードするステップとの方式で、前記疑似巡回LDPC行列の前記ブロック行列を使用することにより、前記デコード対象のデータを特にデコードし、
    Mは、前記ラプター様構造の、列方向に転置された、前記疑似巡回LDPC行列内の行の数量を表し、Nは、前記ラプター様構造の、列方向に転置された、前記疑似巡回LDPC行列内の列の数量を表し、Mcは、前記ラプター様構造の、列方向に転置された、前記疑似巡回LDPC行列のコア行列内の行の数量を表し、前記コア行列の任意の行内の非負要素が位置する列は、少なくとも2つの非負要素を含み、
    c<Mであり、M、N、及びMcはすべて正の整数である
    請求項18に記載の受信デバイス。
  20. 前記デコーディングユニットは、
    毎回前記デコード対象のデータをデコードした後、デコーディングが成功した場合、反復デコーディングを終了するようにさらに構成される
    請求項14〜19のいずれか一項に記載の受信デバイス。
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