JP4184798B2 - 多重送受信における時空間組合わせによりコード化されたデジタル・データ・ストリームのための反復コード化/復号方法およびシステム - Google Patents
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Description
2.データのSISO検出および低減した状態のTCMトレリスだけに対して結合TCM復号を行うことにより、複雑な計算を簡単にすることができる。
− 第1のアプローチは、内部コードおよび外部コード両方のコード化速度を最大限に低減する方法である。都合の悪いことに、この外部コードのコード化ビットレートを低減すると、ターボ検出の性能が悪くなる。
− 第2のアプローチは、直列連結ST−TCMコードの変調の次数を増大する方法である。しかし、上記論文内で、V.TAROCK、N.SESHADRI、A.R.CALDERBANKが記述しているもののように、最もよく知られているST−TCMコードのもっとよい構成の実施により、このような増大が次数4を超えると、内部コードの性能が非常に大きく低下し、内部コードは、ST−TCMコードとチャネル・コードとの組合わせになる。
− しかし、速度が半分のコンボルーション・コードによりコード化された簡単なQPSK変調からなる直列連結TCMコード・スキームは、上記「マルチパス・レイリー・フェージング環境での、直列連結コンボルーション・コードのための反復復号についてのいくつかの戦略の比較」(A comparison of Several Strategies for Iteratively Decoding Serially Concatenated Convolutional Codes in Multipath Rayleigh Fading Environment)という名称の論文内で、A.O.BERTHET、R.VISOZ、B.UNALおよびP.TORTELIERが記述しているように、多数の記号間干渉環境のフレームワーク内において非常に効率的であることが分かったために、第3のアプローチは、いく人かのユーザのデジタル・データを乗算するか、またはTDMAシステムの同じ時間間隔で、種々の個々のデータ・ストリームを等価的に乗算するという方法である。このようなアプローチを使用すれば、システムの全スペクトル効率を増大することができる。この第3のアプローチのフレームワーク内においては、第1の実施は、いくつかの完全に独立している直列連結ST−TCMコード化プロセスを多重化し、個々の各入力データ・ストリームを特定のユーザと見なすことにより、マルチユーザ通信をモデル化することである。しかし、このような実施は、空間ダイバーシティ現象を使用しない。
− 最後に、第4のアプローチは、1999年11月付けの、IEEE JSAC17巻、11号、1841〜1852ページ掲載の、「多重素子アレイを使用する高スペクトル効率無線通信用の簡単な処理」(Simplified processing for High Spectral Efficiency Wireless Communication Employing Multi−element Arrays)という名称の論文内で、G.J.FOSHINT、G.D.GOLDEM、R.A.VALENZUELA、P.W.WOLANIANSKYが記述しているように、BLAST(Bell Labs Layered Space−Time)プロセスにより、複数の送信アンテナ上で1つの予めコード化したデータ・ストリームをデマルチプレクスするという方法である。
1993年5月付けの、スイス、ジュネーブで開催された、IEEE ICC’93の1064〜1070ページ掲載の、「近シャノン限界エラー訂正コード化および復号:ターボ・コード」(Near Shannon limit error Correcting coding and decoding: Turbo Codes) 1995年9月付けの、European Trans. On Telecommunication、6巻、507〜511ページ掲載の、「記号間インタフェースの会話型修正:ターボ等化」 1996年8月付けのTDA Progress Report、42〜126ページ掲載の、「インタリーブしたコードの直列連結:性能分析、設計および反復復号」(Serial Concatenation of Interleaved Codes: Performance Analysis, Design and Iterative Decoding) 1998年6月付けのギリシャ、ポルトス・カラス開催のICT議事録2巻、259〜263ページ 2000年2月3日付けのElectronic Letters36巻、3号、227〜228ページ掲載の「広帯域無線チャネルにより送信したトレリス・コード化信号に対する一般化ビタビ・アルゴリズム」(Generalised Viterbi Algorithm for Trellis coded Signals transmitted through Broadband Wireless Channels) 2000年11月付けの、米国サンフランシスコ開催の、IEEE GLOBECOM’2000の議事録掲載の「マルチパス・レイリー・フェージング環境での、反復復号直列連結コンボルーション・コードに対するいくつかの戦略の比較」(A Comparison of Several Strategies for Iteratively Decoding Serially concatenated Convolutional Codes in Multipath Rayleigh Fading Environment) 2000年11月付けの、米国サンフランシスコ開催の、IEEE GLOBECOM’2000の議事録掲載の「マルチパス・レイリー・フェージング環境での、反復復号直列連結コンボルーション・コードに対するいくつかの戦略の比較」(A Comparison of Several Strategies for Iteratively Decoding Serially concatenated Convolutional Codes in Multipath Rayleigh Fading Environment) 1996年12月付けのETSI.GSM勧告、05.05バージョン5.8.0 2000年付けの英国ロンドン開催のIEEE会議、PIMRCOO掲載の、M.PUKKILAの「強化GPRSシステムに対するターボ等化」(Turbo Equalisation for the Enhanced GPRS System) 1998年3月付けの、IEEE Trans.Inform.Theory44巻、2号掲載の、「高速データ速度の無線通信用時空間的コード:性能基準およびコード構造」(Space Time Codes for High Data Rata Wireless Communication:: Performance Criterion and Code Construction) 1999年9月付けの会議招集の際の無線通信(WCNC)の議事録に掲載されている、「周波数選択チャネル上の時空間的コード化信号のPA等化」 1999年11月付けの、IEEE JSAC17巻、11号、1841〜1852ページ掲載の、「多重素子アレイを使用する高スペクトル効率無線通信用の簡単な処理」(Simplified processing for High Spectral Efficiency Wireless Communication Employing Multi−element Arrays) 1974年3月付けの、IEEE France.Inform.Theory IT−20巻、284〜287ページ掲載の、「記号誤り率を最小にするための線形暗号の最適復号」 R.VISOZ、P.TORTELIERおよびA.O.BERTHETが記述している、2000年2月付けのIEEE Electronic Letters36巻、3号の227〜228ページ掲載の論文 1989年11月付けの米国、ダラス開催の、IEEE、Globecom、89号、1680〜1686ページ掲載の、「ソフト決定出力を含むビタビ・アルゴリズムおよびその適用」
バーストの数は、フレーム当りn=8に等しくとられ、各バーストは128QPSKの記号を含む。
11 ブロック単位インタリービング・モジュール
12 デマルチプレクサ・モジュール
131〜13ν コード化モジュール
20 空間ダイバーシティ受信アンテナ
21 ターボ検出モジュール
210 等化および合同復号モジュール
211 デインタリービングのためのモジュール
212 復号を行うためのモジュール
213 インタリービングするためのモジュール
210a デマルチプレクサ・モジュールからなるモジュール
210b 復号モジュール
210c 減算モジュール
210d マルチプレクサ・モジュール
212a 復号モジュール
212b 減算モジュール
Claims (12)
- 周波数選択性チャネルを通して多重送受信する際に、デジタル・データ・ストリームを時空間組合わせによりコード化するための方法であって、最初のデジタル・データ・ストリームに基づいて、
コード化されたデジタル・ストリームを生成するために、指定速度の第1のコードにより前記最初のデジタル・データ・ストリームを外部コード化するステップと、
コード化およびインタリーブされたデジタル・ストリームを生成するために、前記コード化されたデジタル・ストリームを連続しているブロックにさらに分割し、前記コード化されたデジタル・ストリームに対して、ブロック単位のインタリービング・プロセスを実行するステップと、
前記コード化およびインタリーブされたデジタル・ストリームをデマルチプレクシングして、コード化およびインタリーブされたν個の基本デジタル・ストリームにさらに分割するステップと、
時空間組合わせによりコード化された一組の基本デジタル・ストリームを生成するために、コード化およびインタリーブされた各基本デジタル・ストリームに対して、指定速度の少なくとも1つの第2のコードにより内部コード化を実行するステップとを含み、前記少なくとも1つの第2のコードは、時空間トレリス・コード化変調タイプのコードを含み、
更に、空間および時間ダイバーシティを示す一組の基本デジタル・ストリームを生成して送信するために、空間ダイバーシティ・アレイを形成する一組の送信アンテナにおける個々の送信アンテナにより、送信チャネルを通して記号を含む各基本デジタル・ストリームを送信し、これにより、受信時に、空間および時間ダイバーシティを表す先験的情報に基づいて、送信された前記一組の基本デジタル・ストリームを含む時空間組合わせによりコード化されたデジタル・データ・ストリームを復号することができるようにするステップを含むことを特徴とする方法。 - 前記内部コード化を可能にする前記少なくとも1つの第2のコードが、コード化およびインタリーブされた各基本デジタル・ストリームに適用される指定速度の一意のコードであることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記内部コード化を可能にする前記少なくとも1つの第2のコードが、コード化およびインタリーブされた各基本デジタル・ストリームのうちの1つに適用される、指定速度の個々のコードであることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記内部コード化を可能にする前記少なくとも1つの第2のコードが、それぞれが個々の送信アンテナからの前記送信チャネルを通して送信される変調記号の複数のストリームを生成するために、それぞれが、コード化およびインタリーブされた各基本デジタル・ストリームに適用される時空間トレリス・コード化変調タイプのコードを含む、時空間トレリス・コード化変調タイプの各コードに対する個々の送信アンテナのグループが、空間ダイバーシティ・アンテナを形成している、請求項1〜3の何れか1項に記載の方法。
- 周波数選択性チャネルを通して多重送受信する際に、時空間組合わせによりコード化された、デジタル・データ・ストリームを復号するための方法であって、
このコード化されたデジタル・データ・ストリームが、指定速度の第1のコードにより最初のデジタル・データ・ストリームの第1の外部コード化により、またこの第1の外部コード化からの前記コード化されたデジタル・ストリームのブロック単位のインタリービングにより、また特定の数νのデマルチプレクシング経路上で入手した、コード化およびインタリーブされたデジタル・ストリームの時間的デマルチプレクシングにより入手した、少なくとも一組の基本デジタル・ストリームを含み、このコード化およびインタリーブされたデジタル・ストリームが、1つおよび同じ数νのコード化およびインタリーブされた基本デジタル・ストリームにさらに分割され、時空間組合わせによりコード化された前記一組の基本デジタル・ストリームを生成するために、コード化およびインタリーブされた各基本デジタル・ストリームに対して、指定速度の少なくとも1つの第2のコードにより第2の内部コード化を実行し、前記少なくとも1つの第2のコードは、時空間トレリス・コード化変調タイプのコードを含み、各基本デジタル・ストリームの送信が、個々の送信アンテナによる複数の記号を含み、前記一組の送信アンテナが前記特定の数の空間ダイバーシティ送信アンテナのアレイを形成していて、前記復号方法が、
時空間組合わせによりコード化され、複数の受信アンテナ上の送信チャネルを通して送信された、前記一組の基本デジタル・ストリームを含む前記デジタル・データ・ストリームを受信することと、前記受信アンテナの数が、送信アンテナの数νとは無関係で、受信した変調記号の一組の基本ストリームを画定するために、空間ダイバーシティ受信アンテナのアレイを形成することと、
受信した変調記号の前記一組の基本ストリームに対して、前記第1の外部コードによりコード化され、インタリーブされた、前記外部コードに基づく復号からのビット上の外因性情報ストリームに基づく前記第2の内部コード化により前記送信チャネルの等化および合同復号の反復プロセスを実行することと、前記第1の外部コードによりコード化され、インタリーブされたビット上の前記外因性情報ストリームが、前記第1の外部コード化によりコード化され、インタリーブされた前記ビット上で第1の外因性情報ストリームを生成するために、先験的情報項目を構成することと、
前記等化および合同復号プロセスからの前記コード化されたビット上に第2の外因性情報ストリームを生成するために、前記第1の外因性情報ストリームに対して、デインタリービングを実行することと、
前記第1の外部コードに基づく前記復号からの、前記コード化されたビット上で、第3の外因性情報ストリームを生成するために、前記コード化されたビット上の前記第2の外因性情報ストリームに対して、前記第1の外部コードに基づく復号を実行することと、
前記先験的情報項目を構成する、前記第1の外部コードによりコード化され、インタリーブされた前記ビット上に前記外因性情報ストリームを生成するために、前記第3の外因性情報ストリームに対して、インタリービングを実行することと、
前記送信チャネルの等化および合同復号のための反復プロセス内に前記先験的情報項目を再注入することとを含むことを特徴とする方法。 - 前記時空間トレリス・コード化変調タイプの第2の内部コード化に対して、等化および合同復号の前記反復プロセスが、
前記第1の外部コードによりコード化され、インタリーブされた前記ビット上で前記外因性情報ストリームをデマルチプレクシングして、前記先験的情報項目を、パケットにさらに分割されたユーザ・フレームの前記ビット上の一組の先験的情報ストリームとして構成することと、
前記ユーザ・フレームのビット上に加重出力のストリームを生成するために、それら自身が低減した数の状態を有する時空間トレリス・コード化変調およびそれを参照する基本メモリ・チャネルの結合トレリスの積と定義され、低減した数の状態を有するトレリスに適用されるソフト入出力による等化および合同復号を実行することと、
前記ユーザ・フレームのビット上に外因性情報ストリームを生成するために、前記ユーザ・フレームの前記ビット上の加重出力の各ストリームから、前記ユーザ・フレームの前記ビット上の先験的情報項目を抽出することと、
第1の外部コードによりコード化され、インタリーブされた前記ビット上に前記第1の外因性情報ストリームを生成するために、前記ユーザ・フレームの前記ビット上での前記外因性情報ストリームのマルチプレクシングを行うこととを含むことを特徴とする、請求項5に記載の方法。 - 前記第1の外部コードによる前記復号が、
前記コード化されたビット上に帰納的情報項目を表す加重出力のストリームを生成するために、前記等化および合同復号プロセスからのコード化されたビット上の前記第2の外因性情報ストリームに対して、前記第1の外部コードによる加重入出力による復号を実行することと、
前記コード化されたビット上に前記第3の外因性情報ストリームを生成するために、前記コード化されたビット上の前記帰納的情報項目を表す加重出力の前記ストリームから、前記第2の外因性情報ストリームを差し引くこととを含むことを特徴とする、請求項5または6に記載の方法。 - 周波数選択性チャネルを通して多重送受信する際に、デジタル・データ・ストリームを時空間組合わせによりコード化するためのシステムであって、このシステムが、少なくとも、
連続しているブロックにさらに分割されたコード化されたデジタル・ストリームを生成するために、指定速度の第1のコードに基づいて、最初のデジタル・データ・ストリームを外部コード化するための手段と、
前記コード化されたデジタル・ストリームに基づいて、時間ダイバーシティを表すコード化およびインタリーブされたデジタル・ストリームを生成することを可能にするブロック単位のインタリービングを行うための手段と、
コード化およびインタリーブされたν個の基本デジタル・ストリームの生成を可能にする、前記コード化およびインタリーブされたデジタル・ストリームを受信するためのデマルチプレクサ手段と、
時空間組合わせによりコード化された、複数の記号を含む一組の基本デジタル・ストリームを生成するために、それぞれが前記コード化およびインタリーブされた基本デジタル・ストリームの1つを受信する、指定速度の少なくとも1つの第2のコードに基づいて内部コード化を行うための複数の手段とを備え、前記少なくとも1つの第2のコードは、時空間トレリス・コード化変調タイプのコードを含み、
更に、個々の送信アンテナが基本デジタル・ストリームの送信を行い、前記送信アンテナの一組が、空間ダイバーシティ・アレイを形成し、前記システムが、空間および時間ダイバーシティを示す一組の基本デジタル・ストリームの生成および送信を可能にし、これにより、受信時に、前記空間および時間ダイバーシティを表す先験的情報に基づいて、送信された前記基本デジタル・ストリームの復号を行うことができるようにする、時空間組合わせによりコード化され、複数の記号を含む各基本デジタル・ストリームのための複数の送信アンテナとを備えるシステム。 - 前記時空間トレリス・コード化変調タイプのコードを含む前記内部コード化を可能にする第2のコードに対して、変調記号の複数のストリームを生成するために、各コードが、コード化およびインタリーブされた各基本デジタル・ストリームに適用され、前記個々の送信アンテナが、それぞれが変調記号のストリームを送信するアンテナのグループ内に配置されていて、時空間トレリス・コード化変調の各タイプに対する個々の送信アンテナが、空間ダイバーシティ・アンテナのサブアレイを形成していることを特徴とする、請求項8に記載のコード化システム。
- 周波数選択性チャネルを通して多重送受信する際に、時空間組合わせによりコード化されたデジタル・データ・ストリームを復号するためのシステムであって、このコード化されたデジタル・データ・ストリームが、指定速度の第1のコードにより最初のデジタル・データ・ストリームの第1の外部コード化により、またこの第1の外部コード化からの前記コード化されたデジタル・ストリームのブロック単位のインタリービングにより、また特定の数νのデマルチプレクシング経路上で入手した、コード化およびインタリーブされたデジタル・ストリームの時間的デマルチプレクシングにより入手した少なくとも一組の送信された基本デジタル・ストリームを含み、このコード化およびインタリーブされたデジタル・ストリームが、1つおよび同じ特定の数νのコード化およびインタリーブされた基本デジタル・ストリームにさらに分割され、時空間組合わせによりコード化された前記一組の基本デジタル・ストリームを生成するために、コード化およびインタリーブされた各基本デジタル・ストリームに対して、指定速度の少なくとも1つの第2のコードにより第2の内部コード化を実行し、前記少なくとも1つの第2のコードは、時空間トレリス・コード化変調タイプのコードを含み、各基本デジタル・ストリームの送信が、送信チャネルにより送信された一組の基本ストリームにより個々の送信アンテナにより複数の記号にさらに分割され、前記一組の送信アンテナが空間ダイバーシティ送信アンテナのアレイを形成していて、この復号システムが、
受信した変調記号の一組の基本ストリームを画定するために、受信アンテナの数が送信アンテナの数νとは無関係で、空間ダイバーシティ受信アンテナのアレイを形成している、この送信チャネルを通して送信された前記一組の基本デジタル・ストリームの受信を可能にする複数の受信アンテナと、
反復等化および反復合同検出および反復復号により受信した変調記号の前記基本ストリームのターボ検出のための手段を備えていて、前記ターボ検出手段が、
前記第1の外部コードによりコード化され、インタリーブされた、前記外部コードに基づく復号によるビット上の外因性情報ストリームに基づく、前記第2の内部コード化による、前記送信チャネルの等化および合同復号のための手段を備え、前記第1の外部コードによりコード化され、インタリーブされた前記ビット上の前記外因性情報ストリームが、先験的情報項目を構成し、前記送信チャネルの等化および合同復号のための前記手段が、受信した変調記号の前記基本ストリームに基づいて、前記第1の外部コードによりコード化され、インタリーブされた前記ビット上で第1の外因性情報ストリームを生成することを可能にし、さらに、
等化および合同復号のための前記手段からの前記コード化されたビット上で、第2の外因性情報ストリームを生成するために、前記第1の外因性情報ストリームをデインタリービングするための手段と、
前記第2の外因性情報ストリームを受信し、前記コード化されたビット上で、前記第1の外部コードに基づく復号からの、第3の外因性情報ストリームの生成を可能にする前記第1の外部コードに基づく復号手段と、
前記第1の外部コードによりコード化され、インタリーブされた前記ビット上で前記外因性情報ストリームを生成するために、前記第3の外因性情報ストリームをインタリービングし、前記送信チャネルの等化および合同復号のための前記手段に再注入された前記先験的情報項目を構成するための手段とを備えるシステム。 - 等化および合同復号のための前記手段が、
前記第1の外部コードによりコード化され、インタリーブされた前記ビット上の前記外因性情報ストリームにより構成されている前記先験的情報項目を受信し、ユーザ・フレームの前記ビット上の一組の先験的情報ストリームを供給するためのデマルチプレクサ手段を備える前記先験的情報項目を注入するためのモジュールを備え、前記一組のストリームが、1つおよび同じ数νのデマルチプレクシング経路上で、送信の際に生成したコード化およびインタリーブされた基本デジタル・ストリームの数としてデマルチプレクシングされ、さらに、
入力として、一方では、ユーザ・フレームの前記ビット上の前記先験的情報ストリームを受信し、他方では、受信した変調記号の前記基本ストリームを受信し、前記ユーザ・フレームの前記ビット上の加重出力のストリームを供給するための加重入出力による復号手段と、
前記ユーザ・フレームの前記ビット上の加重出力の各ストリームからユーザ・フレームの前記ビット上の先験的情報項目を差し引くことができるようにし、前記ユーザ・フレームの前記ビット上の外因性情報ストリームを供給する複数の減算手段と、
前記ユーザ・フレームの前記ビット上の前記外因性情報ストリームに基づいて、前記第1のコードによりコード化され、インタリーブされた前記ビット上の前記第1の外因性情報ストリームの供給を可能にする、前記外因性情報ストリームをマルチプレクシングするためのマルチプレクサ手段とを備えることを特徴とする、請求項10に記載のシステム。 - 前記第1の外部コードに基づく前記復号手段が、
前記等化および合同復号プロセスからの前記コード化されたビット上の前記第2の外因性情報ストリームを受信し、前記コード化されたビット上の帰納的情報項目を表す加重出力のストリームを供給するための加重入出力による復号モジュールと、
前記コード化されたビット上の帰納的情報項目を表す加重出力の前記ストリームから前記第2の外因性情報ストリームを差し引くことができるようにし、前記第1の外部コードに基づく前記復号による、前記コード化されたビット上の前記第3の外因性情報ストリームを供給する減算モジュールとを備えることを特徴とする、請求項10または11に記載のシステム。
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