JP4105101B2 - 改善されたターボ符号に基づく増加的冗長 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、通信システムに関し、より詳細には、ターボ符号化通信システムにおける符号化に関する。

デジタル通信システムでは、送信される情報の誤りを防ぐために、しばしば、畳み込み符号が使用される。そうした通信システムには、直接拡散符号分割多元接続（ＤＳ−ＣＤＭＡ）規格ＩＳ−９５、広域移動体通信システム（ＧＳＭ）、および次世代広帯域通信システムが含まれる。これらのシステムでは通常、信号が、送信される発信符号ベクトルに畳み込み方式で符号化される。受信側では、当該技術分野で知られているビタビ復号器などの復号器が、トレリス構造を使用して、最尤判定基準に基づく送信済み信号の最適サーチを実施する。

ごく最近では、従来の符号化技法より優れたターボ符号が開発されている。ターボ符号は、一般に、２つ以上の再帰的組織畳み込み符号およびターボ・インターリーバで構成される。これに対応して、ターボ復号化は反復的であり、軟出力復号器を使用して個々の畳み込み符号を復号化する。この復号器の軟出力を復号化手順で使用して、収斂される最終結果に反復的に接近する。

図１に、１つのインターリーバと２つの構成要素符号で構成される典型的なターボ符号器の外観を示す。２つの符号は再帰的組織畳み込み（ＲＳＣ）符号であるが、ブロック符号とすることも可能である。間にインターリーバπを介する２つのＲＳＣの並列連接であるターボ符号器が示されている。このターボ符号器の出力は、組織情報ビットｘ_ｓと、２つの符号器からのパリティ・ビットｐ_１、ｐ_２とを多重化（連接）することによって生成される。通常、これらのパリティ・ビットは、最初の送信のために一定のやり方でパンクチャされ、符号化率を上げるために合成される。このパンクチャリング機構は、レート・マッチング・ブロックで実施される。後続の送信が可能とされ、異なるパンクチャリングを有する送信を受信側で合成し得る場合には、組織ビットにパンクチャリングを実施することも可能である。

通常、符号化されたデータは受信側に送信され、受信側は、通常はターボ符号で提供される誤り訂正を使用し、その後、通常ＣＲＣ符号で提供される誤り検出が続く。誤りが検出された場合には、受信側は、自動再送要求（ＡＲＱ）を使用して、例えば基地局などの送信側にそのデータを再送信するよう要求し得る。言い換えると、受信側でデータ・ビットの解決が間に合わなかった場合には、無線受信機は送信機に、最初のものと同一の送信か、または最初の送信とは異なるパンクチャリングを有する、同じメッセージに基づいて（すなわち、そのターボ符号器に入力された同じ情報ビット・シーケンスに基づいて）符号化された送信かのどちらかを再送するよう要求することが可能である。この方法は、ＡＲＱ機構を介して誤り検出フィードバックと結合された誤り訂正のハイブリッド形であるため、一般に、ハイブリッド自動反復要求（ＨＡＲＱ）と呼ばれる。

ＨＡＲＱの２つの公知の形態は、チェイス合成と増加的冗長（ＩＲ）である。また、ＩＲ方式は完全または部分的とすることも可能である。チェイス合成は、受信側が単に元の符号語の再送信を再度要求するだけの、ＨＡＲＱの簡略化された１形態である。ＩＲは、それが（前の送信時に存在したもの）より多くの、または異なるパリティ・ビットを使用してその符号語の再送信を提供し、全体の合成符号化率を下げるという点でより複雑である。パリティ・ビット中の繰り返しまたはパンクチャリング・パターンは、当該技術分野
で知られている従来の符号パンクチャリング行列、または物理通信路の符号化率を維持するためのレート・マッチング・アルゴリズムを使用して定義し得る。しかし、以前のレート・マッチング・アルゴリズムは、直交性が保持されている場合でさえも（すなわち、各送信が他の送信に含まれない一意のビットを含んでいたとしても）増加的冗長後に均質のパンクチャリング・パターンを維持せず、必要以上に高いフレーム誤り率（ＦＥＲ）を提示する。具体的には、既存のレート・マッチング・アルゴリズムは、使用される冗長バージョンによって異なる誤り低下を実現する。さらに、ＨＡＲＱでの冗長パラメータを決定する方法もない。

求められているのは、合成が復号器トレリス全体に均一のパンクチャリング・パターンを生じさせる、直交の冗長バージョンを送信に使用可能にする増加的冗長技法を使用してフレーム誤り率の改善を提供する、統一されたパンクチャリング方式を利用する改善されたターボ符号器である。使用可能な冗長バージョンのいずれかを使用してこの改善を提供することも有利であろう。また、ターボ符号器の計算量を最小限に抑える冗長パラメータを決定する技法を提供することも有益である。

新規であると考えられる本発明の特徴は、添付の特許請求の範囲に詳細に記載される。本発明、ならびのそのさらなる目的および利点は、以下の説明を添付の図面と併せて参照すれば最もよく理解し得る。添付の図面のいくつかの図において、類似の参照番号は類似の要素を識別する。

本発明は、１つの統一されたパンクチャリング方式を使用して、ＡＲＱ合成の１形態であるチェイスおよび増加的冗長（ＩＲ）をサポートするターボ符号器の方法および装置を提供する。具体的には、本発明は、改善されたレート・マッチング技法をパンクチャリングに使用する。このレート・マッチングの性質により、符号化されたトレリス全体に規則的なパンクチャリングが確実に分布され、優れた符号化性能が保証される。本発明のパンクチャリング手法は、実施が容易であると同時に、任意の選択された冗長バージョンに適合させる際にフレーム誤りを増加させずに直交性を保持するという利点を有する。

適用に際して、第３世代移動体通信システム標準化プロジェクト（３ＧＰＰ）のＵＴＲＡ（ＵＭＴＳターミナル地上無線接続方式）または広帯域符号分割多元アクセス（ＷＣＤＭＡ）方式の高速下りリンク・パケット・アクセス（ＨＳＤＰＡ）機能は、適応性のある変調および符号化を特徴とし、符号化率１／３のターボ符号に適用される増加的冗長（ＩＲ）方法に基づくハイブリッドＡＲＱ方式を詳述する。本発明は、セルラ無線通信装置などのユーザ機器（ＵＥ）で増加的冗長を使用して高速下りリンク共用通信路（ＨＳ−ＤＳＣＨ）符号化変調を定義する。本発明は、ＩＲをＨＳＤＰＡに適用する具体的方法について述べる。

ＩＲ方法は当該技術分野で知られており、これまでＥＤＧＥ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ ｆｏｒ ＧＳＭ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ）などのシステムに適用されている。しかし、ＨＳＤＰＡの問題は、すべての可能な符号化率をサポートする必要があり、場合によっては、同じサイズの再送など特定の条件下でのみ直交送信の可能性があるという点で、これまではなかったものである。さらに本発明は、使用可能な符号化シンボル・メモリまたはＨＡＲＱ工程で使用可能なソフト・メトリック・ロケーション（ＳＭＬ）に従って最終符号化率での変更を可能にする。また、本発明とは異なり、ＥＤＧＥなどの従来のシステムは、ターボ符号ではなく畳み込みコードを利用し、異なる数の冗長バージョンをサポートするものであった。

本発明は、特にＨＳＤＰＡに適用可能な、柔軟なＩＲパンクチャリング方式を提供する
。具体的には、本発明のパンクチャリング方式は、レート・マッチング・パンクチャリング技法の新しい実装形態を使用して、１組の可変の可能冗長バージョンをサポートする。従来技術のレート・マッチングの実装形態は、個々のパリティ・ビット・ストリームには直交のパンクチャリング・パターンを提供するが、パリティ送信の合成には均一にパターン化された（直交の）パンクチャリング方式をもたらさない。この結果、異なる冗長バージョンが使用されるとＦＥＲが増加する。本発明は、冗長バージョン間で直交性を保持することによってこれらの問題に対応し、その複合ＩＲ合成トレリス全体に均一な間隔（すなわち、等間隔のパンクチャされないトレリス・セクション）を提供する。これは、パリティ・ビットおよび組織ビットのパンクチャリングを含み得る。さらに、本発明は、以下で説明するように、冗長パラメータ選択の方法も提供する。

図２に、「Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ；Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ａｎｄ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃｏｄｉｎｇ（ＦＤＤ）（Ｒｅｌｅａｓｅ １９９９）」、ＴＳ２５．２１２ ｖ３．５．０（２０００−１２）、第４．２節、３ＧＰＰ仕様プロトコルによる、高速下りリンク・パケット・アクセス（ＨＳＤＰＡ）の既存の基準通信路符号化モデルを示し、これを本願明細書に援用する。データは単一の伝送ブロックから入力される。このストリームに、巡回冗長検査（ＣＲＣ）が付加され（２０２）、次いで、ストリームは、区分化されて（２０４）Ｎ_ＣＢ符号ブロック２０６を生成する。これらのブロック２００〜２０６の詳細な機能は、ＴＳ２５．２１２に提示されている。この時点で、各符号ブロックには、使用されるパンクチャリングおよび増加的冗長に従って、個々に、通信路符号化２０８およびレート・マッチング２１０が実施される。次いで、各ブロックには、物理通信路区分化２１２、インターリーブ２１４、および物理通信路マッピング２１６が実施され、物理通信路１から物理通信路Ｋまでが出力される。

図３に、本発明によるＨＳＤＰＡターボ符号器での通信路符号化モデルを示す。最初の４つの処理（伝送ブロック連接２００、ＣＲＣ付加２０２、符号ブロック区分化２０４、および通信路符号化２０８）は、前述の３ＧＰＰプロトコルに従って進行する。好ましくは、通信路符号化２０８は、符号化率１／３のターボ符号化機能で入力データ・ストリームを組織ビットとパリティ・ビットに符号化するように動作可能な通信路符号器に従って進行する。また、最後の３段階（物理通信路区分化３１２、（シンボル）インターリーバ３１４、および物理通信路マッピング３１６）も、ビットではなくシンボルに対する処理であることを除いては、３ＧＰＰプロトコルと同様に進行する。本発明は、図４に詳しく示すように、冗長バージョン選択器３０９、レート・マッチング／増加的冗長ブロック３１０、および任意選択のビット優先マッパ／インターリーバ３１１で実施される。

ＨＡＲＱの機能は、２段階のレート・マッチングを使用する。マッチング・ブロック３１０は、着信の組織ビット、パリティ１ビットおよびパリティ２ビットをパンクチャまたは反復することによって、通信路符号器２０８の出力におけるビット数をＨＳ−ＤＳＣＨ物理通信路の合計ビット数にマッチさせるものであり、冗長バージョン（ＲＶ）によって制御される。レート・マッチング・アルゴリズムは、冗長バージョンのパラメータに応じて、組織ビットとパリティ入力ビットの組ごとに異なる適用のされ方をする。レート・マッチング・ブロック３１０は、第１の送信用の（パリティ・ビットおよび組織ビットを含み得る）データ・ストリームをパンクチャして、第１のパンクチャされないトレリス・セクションの組を提供し、データ・ストリームをパンクチャする。冗長バージョン選択器３０９はレート・マッチング・ブロック３１０に結合され、そこにレート・マッチング・パラメータを提供する。レート・マッチング・ブロック３１０は、増加的冗長を提供してデータ・ストリーム・トレリスの第１および第２の送信を合成し、非隣接の第１および第２のパンクチャされないトレリス・セクションを実現する。

第１のレート・マッチング段３１６は、入力ビット数をユーザ機器で使用可能なソフト・ビット数にマッチさせる。ユーザ機器で使用可能なソフト・ビット数が通信路符号器２０８から出力されるビット数以上である場合には、全ビットを記憶することが可能であり、第１のレート・マッチング段は透過的である。しかし、通常はそうであるように、ユーザ機器で使用可能なソフト・ビット数が通信路符号器２０８から出力されるビット数より小さい場合には、符号器出力ビット数をバッファ段３１７で表されるユーザ機器の使用可能なソフト・バッファ能力にマッチさせるためにパンクチャリングが実施される。

第２のレート・マッチング段３１８は、第１のレート・マッチング段３１６から出力されるビット数をＨＳ−ＤＳＣＨ物理通信路で使用可能なビット数にマッチさせる。第１のレート・マッチング段でのものと同じ基本的技法が使用される。しかし、第１段のレート・マッチングに比べると、このレート・マッチング・アルゴリズムは、自己復号可能（１）および自己復号不能（０）送信を区別するために値０または１を取り得るＲＶパラメータｓと、初期誤り変数ｅ_ｉｎｉを変化させる（０から、その通信システムによってサポートされる冗長バージョンの最大数であるｒ_ｍａｘまで変動する）ＲＶパラメータｒとに応じて、レート・マッチング・パラメータに様々な値を使用し得る。

例えば、第２のレート・マッチング前のビット数を、それぞれ、組織ビットはＮ_ｓｙｓ、パリティ１ビットはＮ_ｐ１、パリティ２ビットはＮ_ｐ２で示すことが可能である。各送信時間間隔（ＴＴＩ）当たりの使用可能物理通信路ビット数は、Ｎ_ｄａｔａである。ビット区切りが用いられ、レート・マッチング・パラメータが以下のように求められる。

の場合には、パンクチャリングは第２のレート・マッチング段３１８で実施される。１回の再送信で送信される組織ビット数は、自己復号可能型（ｓ＝１）の送信では、

であり、自己復号不能の場合、すなわちｓ＝０では、

である。

の場合には、第２のレート・マッチング段で繰り返しが実施される。送信された組織ビッ
ト数を

に設定することによって、すべてのビット・ストリームで同様の繰り返し率が実現される。１送信中でパリティ・ビットに使用可能な余地は、パリティ１、パリティ２では、それぞれ、

である。
表１に、第２のレート・マッチング段３１８に結果として生じるパラメータ選択を要約する。表１中のパラメータａは、パリティ１ではａ＝２、パリティ２ではａ＝１であるように選択される。

表中Ｎ_ｓｙｓは組織ビット数であり、Ｎ_ｐ１はパリティ１ビット数であり、Ｎ_ｐ２はパリティ２ビット数であり、Ｎ_{ｔ，ｓｙｓ}は送信された組織ビット数であり、Ｎ_ｔ，ｐ１は送信されたパリティ１ビット数であり、Ｎ_ｔ，ｐ２は送信されたパリティ２ビット数である。

従来技術では、レート・マッチング・パラメータｅ_ｉｎｉは、パンクチャリング、すなわち

の場合には

を使用し、繰り返し、すなわち

の場合には

を使用して、ｅ_ｉｎｉ変動パラメータｒ（ｒ∈｛０，１｝）に従って各ビット・ストリームごとに計算される。ｒを変動させると互いに直交するパンクチャリング・パターンを生じるが、図５の例に示すように、それらの合成は、均一にパターン化されたパンクチャリング方式をもたらさない。図５に示すシナリオでは、両送信とも、第４、第１０、第１６．．．トレリス・セクションからなる第１の送信のパリティ１符号語ビットと、第３、第９、第１５．．．セクションからなる第２の送信のパリティ１符号語ビットを用いて自己復号可能である。したがって、最初の２回の送信に基づくＩＲ合成トレリスは、そのトレリス中の第３、第４、第９、第１０、第１５、第１６．．．段に関連する。実際には、このパンクチャされたビットとパンクチャされないビットの不均一なグループ化の結果としてより高いＦＥＲが生じる。

これに対して、本発明では、ｅ_ｉｎｉは、パンクチャリング、すなわち

の場合には

を使用し、繰り返し、すなわち

の場合には

を使用して、ｅ_ｉｎｉ変動パラメータｒ（ｒ∈｛０，１｝）に従って各ビット・ストリームごとに計算される。

であり、ｒ_ｍａｘがｒを変動させることによって可能とされる冗長バージョンの総数であるそのより一般的な形では、ｅ_ｉｎｉは、ｅ_ｉｎｉ変動パラメータｒ

に従って、パンクチャリングおよび／または繰り返しの場合には

を使用して各ビット・ストリームごとに計算され、また

を使用しても計算される。言い換えると、これらのレート・マッチング式は、これらの式のどちらか１つを使用して、パンクチャリング（すなわち

）の場合と繰り返し（すなわち

）の場合の両方のレート・マッチングを実施するように選択することも、あるいはこれらの式の一方をパンクチャリングでのレート・マッチングに選択し、他方の式を繰り返しでのレート・マッチングに選択するように選択することも可能である。

その結果生じるパンクチャリング・パターンは、両方とも、同じｓ値の冗長バージョン間の直交性を保持するが、今度は、図６のパリティ・トレリスの例に示すように、複合ＩＲ合成トレリス全体が等間隔に開けられ、図５のトレリスより優れたＦＥＲの改善をもたらす。本発明は、パリティ・ビットにも組織ビットにも適用可能である。

図７に、本発明の改善されたパンクチャリング技法で提供される改善を示す。従来技術のレート・マッチングｅ_ｉｎｉ変動方式と提案するレート・マッチングｅ_ｉｎｉ変動方式とを、符号語長９６０、Ｎｉｎｆｏ＝７２０で、ＢＰＳＫ変調を使用した相加性白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）通信路を介し、公知の技法を使用し、２回の送信を使用してシミュレートした。曲線６０および６２は、それぞれ、第１および第２の送信後の従来技術のパンクチャリング方法でのＦＥＲを表す。曲線６４および６６は、それぞれ、第１および第２の送信後の本発明のパンクチャリング方法でのＦＥＲを表す。シミュレーション結果からわかるように、２回の送信後、本発明のＦＥＲ性能では従来技術を約０．２〜０．３ｄＢ上回る改善が見られる。以上を考慮すると、本発明は、複雑さを増大させずに、従来技術より優れた有用な改善を提供するものである。

図３の冗長バージョン選択器３０９に戻ると、好ましい１実施形態では、本発明は、選択された冗長方式（チェイス、部分的ＩＲ、または完全ＩＲ）に基づいて最適化されたｓおよびｒパラメータを選択する方法および装置も提供する。冗長バージョンの選択は、利用される冗長方式に左右される。現在、ＨＳＤＰＡでは、チェイス、部分的増加的冗長（ＩＲ）および完全ＩＲの３つの方式がサポートされるものと期待されている。各冗長方式ごとに、ｓ（ｓ∈｛０，１｝）およびｒ

を計算するために以下の方法が使用される。
チェイス冗長方式が使用される場合には、すべての送信でｓ＝１、ｒ＝１である。
部分的ＩＲ冗長方式が使用される場合には、第１の工程は、

として可能な一意の冗長バージョン数を計算することを含み、式中、Ｎ_ｐ＿ｉはｉ番目のパリティ・ストリームからのターボ符号器の出力におけるパリティ・ビット数を表し、Ｎ_{ｔ＿ｐ＿ｉ}はｉ番目のパリティ・ストリームから送信されるパリティ・ビット数を表し、Ｐはパリティ・ストリーム数を表す。また、ｒ_Ｎ＞ｒ_ｍａｘである場合には、ｒ_Ｎ＝ｒ_ｍａｘである。次の工程では、送信指標ｎが１，２，．．．ｒ_Ｎの場合には、ｓ＝１、ｒ＝ｎ−１に設定する。ｎ＞ｒ_Ｎの場合には、ｎを１にリセットし、前の工程を繰り返す。

完全ＩＲ冗長方式が使用される場合には、第１の工程は、

として可能な一意の冗長バージョン数を計算することを含み、式中、ＢＲは基本符号化率であり、Ｒは送信符号化率であり、ｋおよびｉは正の整数である。ｋおよびｉは、ｋ回の送信が、ターボ符号器からのｉ個の出力ブロック（組織およびパリティ）にちょうど等しくなるように選択されることに留意されたい。この場合もやはり、ｒ_Ｎ＞ｒ_ｍａｘの場合には、ｒ_Ｎ＝ｒ_ｍａｘである。次のパラメータ設定工程では、送信指標ｎ＝１の場合には、ｓ＝１、ｒ＝０、およびＮ_ｔ＝Ｎ_{ｔｒａｎｓ}に設定し、送信指標ｎが２．．．ｒ_Ｎの場合には、残りの下位工程ａ）〜ｅ）を繰り返す。ａ）第１の下位工程は、Ｎ_ｔ＝Ｎ_ｔ＋Ｎ_{ｔｒａｎｓ}に設定する。ｂ）次の下位工程で、

の場合には、ｆｌａｇ＝１、

に設定し、式中、Ｎ_ｓｙｓはターボ符号器によって生成された組織ビット数である。そうでない場合には、ｆｌａｇ＝０に設定する。ｃ）次の下位工程で、（（Ｎ_ｔ≧Ｎ_ｓｙｓ）＆（ｆｌａｇ＝１））の場合には、ｓ＝１に設定する。そうでない場合にはｓ＝０に設定
する。ｄ）次の下位工程でｒ＝ｒ＋１に設定する。ｅ）次の下位工程で、ｎ＞ｒ_Ｎの場合には、ｎを１にリセットし、パラメータ設定工程を繰り返す。

以上の方式は、３ＧＰＰによって採用された増加的冗長方式での自己復号可能パラメータ（ｓ）および冗長バージョン（ｒ）を自動的に選択する。これらの値は、事前に選択された、チェイス、部分的ＩＲ、および完全ＩＲを含む冗長方式に基づいて選択され、ノードＢとＵＥとの間の同期を前提として、任意の適応変調符号化方式（ＡＭＣＳ）と併せて使用され得る。それ以外の場合には、（ｓ）および（ｒ）パラメータは、ａ）「ｓ」および「ｒ」の値を明示的に指定し、高速共用制御通信路（ＨＳ−ＳＣＣＨ）を使用してそれらの値を送信する、または（ｂ）「ｓ」および「ｒ」の値の表をセットアップし、呼び出し開始時に上位レベルでのシグナリングによってＵＥにその表を伝達するという２つの方式のうちの１つを使用してＵＥに送信され得る。次いで、各送信時にＨＳ−ＳＣＣＨを介してこの表中の特定のエントリが伝えられる。

ｒ_ｍａｘが必ずしも知られているとは限らない別の１実施形態では、ｅ_ｉｎｉは、

と定義することができ、式中、

であり、式中、「ｂｉｎ２ｄｅｃ」は２進１０進変換を示し、「ｄｅｃ２ｂｉｎ」は１０進２進変換を示し、「ｆｌｉｐｌｒ」は２進シーケンスのビット順序反転を示す。
好ましい１実施形態では、本発明は、レート・マッチング・ブロックに結合されたビット優先マッパ（図３の３１１を参照）を提供する。このビット優先マッパは、組織ビットを変調コンステレーションでの信頼性のより高い位置にマップするためのものであり、それによってＩＲの性能をさらに向上させる。ビット優先マッピング（ＢＰＭ）は、より高次のコンステレーション（１６ＱＡＭ以上）によって提供される、異なるビット信頼性を利用することに基づくものである。復号器性能にとって、ターボ符号語の組織的部分がパリティ部分よりもより大きな重要性を有することは公知である。当然であるが、高次のコンステレーションが使用された場合には、組織ビットを信頼性の高い位置に配置することによってシステム性能がさらに改善され得ることになる。これを実現するために、サイズＮ_ｒｏｗ×Ｎ_ｃｏｌの単純なインターリーバ（図３の３１１を参照）が使用される。行数および列数は、

で求められ、式中、Ｍは変調サイズ（コンステレーション次数）であり、Ｎ_{ｔｒａｎｓ}は送信される、符号化済み、レート・マッチング済みのビット数である。例えば、１６ＱＡＭの場合には、Ｎ_ｒｏｗ＝ｌｏｇ_２（１６）＝４である。一般のターボ符号器の場合には、符号語は、ｘ_Ｓ，ｋ、ｐ_１，ｋ、ｐ_２，ｋ（ｋ∈｛１，．．．，Ｎ_{ｔｒａｎｓ}｝）で示される組織ストリームとパリティ・ストリームに分けられ、あるいは好ましい場合には、ｘ_Ｓ，ｋ、およびｘ_Ｐ，ｋ（図１参照）で示される組織ストリームと合成パリティ・ストリームに分けられる。データは１行ずつインターリーバに読み込まれ、一列ずつインターリーバから読み出される。優先マッピングを実施するために、まず、ターボ符号器からの組織ビットのストリーム全部が読み込まれ（符号ブロック別に、次いで、左から右に）、続けて２つのパリティ・ストリームから合成された交互のビットが読み込まれる。組織符号語ビット７００は、符号ブロック別に、次いで、左から右にＢＰＭ配列に読み込まれる。すべての組織符号語ビットが読み込まれると、その組織符号語ビットの終わりのところから続けて、やはり、符号ブロック別に、次いで、左から右に２つのパリティ・ストリームからの合成交互ビットが読み込まれる。組織ビットが送信符号語に含まれない完全ＩＲの場合には、パリティ符号語だけが配列を埋める。このＢＰＭ配列は、左から右に順に読み取られる、ＢＰＭ配列の列で与えられる一連のＱＡＭシンボルまたはビット・ベクトル（１６ＱＡＭの場合には４ビットのベクトル、ＱＰＳＫの場合には２ビットのベクトル）である。有利には、これによって、組織ビットがビット・マッパの最初の行にマップされ、その後に後続のパリティ・ビットのマッピングが続くことになる。

インターリーブは、本願明細書に援用する、「Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ；Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ａｎｄ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃｏｄｉｎｇ（ＦＤＤ）（Ｒｅｌｅａｓｅ １９９９）」、ＴＳ２５．２１２ ｖ３．５．０（２０００−１２）、第４．２．３．２．３．１節に記載されているようなターボ符号内部インターリーバと同じ方式で決定される。

シンボル・マッピングは、変調の種類と、送信に使用される組織ビット数およびパリティ・ビット数によって決まる。１例として、有効符号化率３／４、１６ＱＡＭの変調が使用される場合には、各ＱＡＭシンボルは３つの組織ビットと１つのパリティ・ビットからなり、同じバージョンが符号化率１／２、１６ＱＡＭ変調で使用される場合には、各ＱＡＭシンボルは２つの組織ビットと２つのパリティ・ビットからなる。図８に、１６ＱＡＭ、符号化率１／２でのビット配置工程を示す。図中Ｓは組織ビットを表し、Ｐはパリティ・ビットを表す。

実際には、本発明のインターリーバは、サイズ１６×３０のシンボル・ブロック・インターリーバである。インターリーブ動作は、図９に示すように、行０の列０から開始して行１６の列３０まで、入力シンボル・シーケンス｛ｙ_ｐ，ｉ｝をインターリーバに１行ずつ読み込むことによって進行する。次の工程は、置換パターン｛０，２０，１０，５，１５，２５，３，１３，２３，８，１８，２８，１，１１，２１，６，１６，２６，４，１４，２４，１９，９，２９，１２，２，７，２２，２７，１７｝を使用して列間置換を実施することを含み、それによってより均質の、したがって望ましい配置が実現される。列を置換する際には、送信済みの符号語を形成するために１行の１部だけが読み出されたときに、そのトレリスの下位ブロック・セクションが見過ごされることのないようにする。最後の工程は、出力シンボルを１列ずつ読み出す工程である。

図３に戻ると、物理通信路区分化３１２は、本願明細書に援用する、ＴＳ２５．２１２の第４．２．１０節の３ＧＰＰプロトコルに変更を加えたものに従って進行する。第４．２．１０節の場合のようにアルゴリズムをビットに適用するのではなく、アルゴリズムが前述のＢＰＭから出力されたＱＡＭシンボル／ビット・ベクトルに適用される。

通信路区分化３１２に続いて、ＴＳ２５．２１２の第４．２．１１節に記載される（第２の）インターリーブ３１４が、やはり変更を伴って適用される。この場合には、インターリーバを、各物理通信路を含むビットに適用するのではなく、インタリーバが物理通信路区分化３１２から出力された物理通信路のそれぞれのＱＡＭシンボル値またはシンボル指標に適用される。

最後に、同様に、ＴＳ２５．２１２の第４．２．１２節に記載される物理通信路マッピング３１４が、やはりビットをＱＡＭデータ・シンボルに置き換えて適用される。
図１０に、本発明によるターボ符号に基づく増加的冗長のための改善されたパンクチャリングの方法１００を要約する流れ図を示す。この方法の第１の工程１０２は、第１の送信用のデータ・ストリームをパンクチャして、第１のパンクチャされないトレリス・セクションの組を提供することを含む。次の工程１０４は、第２の送信用のデータ・ストリームをパンクチャして、第２のパンクチャされないトレリス・セクションの組を提供することを含む。これは、パリティ・ビットにも組織ビットにも適用し得る。次の工程１０６は、そのトレリスの第１および第２の送信を合成して、非隣接の第１および第２のパンクチャされないトレリス・セクションを提供する増加的冗長を含む。好ましくは、これによって、合成されたトレリス中に、均一にパターン化された、パンクチャされたトレリス・セクションとパンクチャされないトレリス・セクションが実現される。次の工程は、ターボ復号器での復号のために、ターボ符号の送信を出力してそのターボ符号内に含まれる情報を取得し、その情報を、スピーカ、ディスプレイなどのユーザ・インターフェースを介して、またはデータ記憶装置への記憶のためにユーザに提供することを含む。

以上の記述および図面において本発明を説明し、図示してきたが、この説明は例示のためのものにすぎず、本発明の幅広い範囲を逸脱することなく、多数の変更および改変が当業者がなし得ることが理解される。本発明は、携帯用セルラ無線電話に具体的な用途を見出すものであるが、本発明は、ポケットベル、電子手帳、コンピュータを含む、任意の双方向無線通信装置に適用され得るであろう。出願人らの発明は、添付の特許請求の範囲のみのよって限定すべきものである。

従来技術で知られているターボ符号器を示す簡略化した構成図。 従来技術の符号化構造を示す簡略化した流れ図。 本発明による符号化装置を示す簡略化した流れ図。 図３のレート・マッチングを示す簡略化した構成図。 従来技術のパンクチャリングを示す簡略化した図。 本発明によるパンクチャリングを示す簡略化した図。 本発明が提供する改善を示すグラフ。 本発明によるビット優先マッピングを示す図。 本発明によるブロック・インターリーバ管理を示す図。 本発明による方法を示す簡略化した流れ図。

Claims (8)

1. 第１の送信用のデータ・ストリームをパンクチャして、第１のパンクチャされないトレリス・セクションの組を提供する工程と、
   第２の送信用のデータ・ストリームをパンクチャして、第２のパンクチャされないトレリス・セクションの組を提供する工程と、
   該トレリスの該第１および第２の送信を増加的冗長で合成して非隣接の第１および第２のパンクチャされないトレリス・セクションを提供する工程と
   からなるターボ符号に基づく増加的冗長を改善する方法であって、
   前記パンクチャする工程が、それぞれ、式
   

   

   および式
   

   

   によって定義されるレート・マッチング・パラメータを使用して各ビット・ストリームのレート・マッチングを行う下位工程を含み、式中、
   

   

   であり、ｒ _ｍａｘ はｒを変動させることによって可能とされる冗長バージョンの総数であり、ｅ _ｉｎｉ は該ｅ _ｉｎｉ 変動パラメータｒに従って各ビット・ストリームごとに計算され、ｓは、前記送信が自己復号不能であるかそれとも自己復号可能であるかに応じて、それぞれ、０または１であり、ｅ _ｐｌｕｓ およびｅ _{ｍｉｎｕｓ} は表
   

   

   に従って選択され、表中、パリティ１ではａ＝２、パリティ２ではａ＝１であり、Ｎ _ｓｙｓ は組織ビット数であり、Ｎ _ｐ１ はパリティ１ビット数であり、Ｎ _ｐ２ はパリティ２ビット数であり、Ｎ _{ｔ，ｓｙｓ} は送信された組織ビット数であり、Ｎ _ｔ，ｐ１ は送信されたパリティ１ビット数であり、Ｎ _ｔ，ｐ２ は送信されたパリティ２ビット数であり、レート・マッチング式が、パンクチャリング（すなわち
   

   

   ）の場合と繰り返し（すなわち
   

   

   ）の場合の両方でレート・マッチングを行うために該式のうちのどちらか１つを選択すること、およびパンクチャリングでのレート・マッチングを行うために該式の一方を選択し、繰り返しでのレート・マッチングに他方の式を選択すること、からなるグループのうちの１つから選択される方法。
2. 前記合成する工程が、パンクチャされないトレリス・セクションで均一にパターン化された複合パンクチャリング・パターンを提供する請求項１に記載の方法。
3. 前記パンクチャする工程が、それぞれ、第１および第２の直交するパンクチャされないトレリス・セクションの組を提供する請求項１に記載の方法。
4. 冗長方式を選択する工程をさらに含み、
   チェイス冗長が選択された場合には、すべての送信でｓ＝１、ｒ＝１に設定し、
   部分的ＩＲ冗長が選択された場合には、
   可能な一意の冗長バージョン数を
   

   

   として計算する下位工程であって、式中、Ｎ_ｐ＿ｉはｉ番目のパリティ・ストリームからのターボ符号器の出力におけるパリティ・ビット数を表し、Ｎ_{ｔ＿ｐ＿ｉ}は該ｉ番目のパリティ・ストリームから送信されるパリティ・ビット数を表し、Ｐはパリティ・ストリーム数であり、ｒ_Ｎ＞ｒ_ｍａｘである場合にはｒ_Ｎ＝ｒ_ｍａｘである下位工程と、
   送信指標ｎが１，２，．．．ｒ_Ｎの場合にはｓ＝１、ｒ＝ｎ−１に設定し、ｎ＞ｒ_Ｎの場合にはｎを１にリセットし、この下位工程を繰り返す下位工程と、
   から成る下位工程を実施し、
   完全なＩＲ冗長が選択された場合には、
   ａ）可能な一意の冗長バージョン数を
   

   

   として計算する下位工程であって、式中、ＢＲは基本符号化率であり、Ｒは送信符号化率であり、ｋおよびｉは、ｋ回の送信がｉ個の組織およびパリティ出力ブロックとちょうど等しくなるように選択された正の整数であり、ｒ_Ｎ＞ｒ_ｍａｘである場合にはｒ_Ｎ＝ｒ_ｍａｘである下位工程と、
   ｂ）送信指標ｎ＝１の場合に、ｓ＝１、ｒ＝０、およびＮ_ｔ＝Ｎ_{ｔｒａｎｓ}に設定する下位工程と、
   ｃ）送信指標ｎが２，．．．，ｒ_Ｎの場合に、
   Ｎ_ｔ＝Ｎ_ｔ＋Ｎ_{ｔｒａｎｓ}に設定する下位工程、
   ｆｌａｇ＝０に設定する下位工程、
   

   

   の場合に、ｆｌａｇ＝１かつ
   

   

   に設定する下位工程であって、式中Ｎ_ｓｙｓは該ターボ符号器によって生成された組織ビット数である下位工程、
   ｓ＝０に設定する下位工程、
   （（Ｎ_ｔ≧Ｎ_ｓｙｓ）＆（ｆｌａｇ＝１））である場合にｓ＝１に設定する下位工程、
   ｒ＝ｒ＋１に設定する下位工程、および
   ｎ＞ｒ_Ｎの場合に、ｎを１にリセットし、工程ｂ）を繰り返す下位工程、
   から成る下位工程を繰り返す下位工程と、
   から成る下位工程を実施する請求項１に記載の方法。
5. 組織ビットの、変調コンステレーションにおけるより信頼性の高い位置へのビット優先マッピングを行う工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
6. 前記マッピングを行う工程が、サイズＮ_ｒｏｗ×Ｎ_ｃｏｌのインターリーバを提供することを含み、式中、Ｎ_ｒｏｗ＝ｌｏｇ_２（Ｍ）およびＮ_ｃｏｌ＝Ｎ_{ｔｒａｎｓ}／Ｎ_ｒｏｗであり、式中、Ｍは変調サイズであり、Ｎ_{ｔｒａｎｓ}は、送信される、符号化済みレート・マッチング済みビット数であり、該配列の上側の行が該配列の下側の行より高い優先度を有し、データが、最上行から開始して１行ずつ該インターリーバに読み込まれて、該インターリーバを、まず、すべての前記組織ビットで満たし、その後に前記パリティ・ビットで満たし、データが該インターリーバから１列ずつ読み出される請求項５に記載の方法。
7. 前記インターリーバがサイズ１６×３０のものであり、前記マッピングを行う工程が、置換パターン｛０，２０，１０，５，１５，２５，３，１３，２３，８，１８，２８，１，１１，２１，６，１６，２６，４，１４，２４，１９，９，２９，１２，２，７，２２，２７，１７｝を使用して列間置換を実施することを含む請求項６に記載の方法。
8. 前記パンクチャする工程で動作可能な選択された増加的冗長バージョン順序を規定する１組のパラメータを送信する工程をさらに含み、前記送信する工程が、該冗長バージョン・パラメータを明示的に指定し、制御通信路を使用してそれらのパラメータを送信すること、および最初に冗長バージョン・パラメータの表を送信し、次いで、該冗長バージョン・パラメータを識別する手段として表エントリを選択することからなるグループのうちの１つを含む請求項１に記載の方法。

Images