JP4603693B2 - マルチ・パンクチャドfec手法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線ローカル・エリア・ネットワーク(wireless local area networks(無線構内通信網))等のような電気通信システムに関する。特に、本発明は、電気通信システム内で伝送されている情報ビットの保護(the protection of information bits)に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
低コスト、短距離、大容量無線リンク(low-cost, short-range, high capacity radio links)の必要性が増大するのに応えて、欧州電気通信標準化機構(ETSI(the European Telecommunications Standards Institute))は、広帯域無線アクセス・ネットワーク(BRAN(Broadband Radio Access Networks))のための標準化プロジェクトを確立した。ETSIのBRANのもとで開発されている広帯域無線アクセス・ネットワークの一つに、HIPERLAN Type 2(HIPERLAN/2)がある。HIPERLAN/2は、汎用移動通信システム(UMTS(Universal Mobile Telecommunications System))のコア網、非同期転送モード(ATM(Asynchronous Transfer Mode))のネットワーク及びインターネット・プロトコル(IP(Internet Protocol))に基づくネットワークを含む様々なネットワークに対して、高速アクセス(すなわち、54Mbit/secまでの高速アクセス)を提供する、短距離の大情報伝送量システム(a short-range, high data-rate system)である。
【0003】
HIPERLAN/2の重要な特徴の一つとして、集中型の媒体アクセス制御(MAC)プロトコル(the centralized medium access control (MAC) protocol)がある。この集中型のMACプロトコルは、利用可能な周波数帯(spectrum)の効率的な利用を提供することを意図したものである。MACプロトコルによれば、基地局(base station)とも言われるアクセス・ポイント(AP(access point))は、それが通信をしているそれぞれ別の移動端末機(MTs(mobile terminals))に対して下り線及び上り線のタイムスロットを割り当てることにより、チャネル・アクセスを制御する(前記「MTs」の「s」は複数であることを表す。以下の略称に付す「s」も同様である。)。そしてこの場合において、MTは、下り線タイムスロット(downlink timeslot)の間にアクセス・ポイントからデータを受信すると共に、上り線タイムスロット(uplink timeslot)の間にアクセス・ポイントへデータを送信する。
【0004】
HIPERLAN/2の特性の一つとして、データがプロトコル・データ・ユニット(PDUs(protocol data units))単位によって転送される(transported(運ばれる))ことが挙げられる。PDUには、それぞれ異なるタイプのものがある。例えば、制御情報(control information)の転送用には制御PDUsがあり、実際のデータ(actual data)の転送用にはデータPDUsがある。ここで、一定のタイプに属する各PDUは、固定されたサイズを有するものとなっている。
【0005】
HIPERLAN/2標準では、3つのシステム・レイヤ(system layers)、すなわち、物理レイヤ(physical layer)、論理リンク制御(LLC(logical link control))及びMACを含むデータ・リンク制御(DLC(data link control))レイヤ、並びに一体化レイヤ(CL(convergence layer))が規定されている。CLは、上位レイヤ(higher layers)とDLCレイヤとの間のインタフェースである。例えば、CLとしては、IPパケットをデータPDUsに分割するTCP/IP用のCLがあり得る。DLCレイヤは、PDUsが物理レイヤへと通過して行く(送られて行く)前にヘッダ情報を加える。以下においてはデータPDUsについての説明を中心に行うが、同様のことが制御PDUsにも当てはまることを理解されたい。
【0006】
HIPERLAN/2の物理レイヤは、直交周波数分割多重化(OFDM(orthogonal frequency division multiplexing))と畳み込み符号化(convolutional encoding)に基づくものとなる。このため、物理レイヤ上でのデータ・ユニットの細分性(granularity)は、OFDMシンボル(OFDM symbol)となる。例えばBPSK、QPSK、8PSK、16QAMないし64QAM等のサブキャリア(subcarrier(副搬送波))の変調方式に応じて、一つのPDUを搬送するのに必要なOFDMシンボルの数は異なるものとなる。
【0007】
HIPERLAN/2の他の特徴として、いくつかの物理レイヤ・モードが与えられることになる点が挙げられる。例えば、前述の変調方式と1/2、9/16及び3/4のレートに係る畳み込み符号とに基づく物理レイヤ・モードをシステムが備えることとしてもよい。DLC構成計画(DLC design)に当たっての重要な要件として、各PDUが整数個分のOFDMシンボルと合致する(fits into an integer number of OFDM symbols)ように物理レイヤ・モードの構成を計画することが予定される点がある。そうしないと、例えばビット・パディング(bit padding(ビット埋め込み操作))を利用することによって容量が浪費されることになる。
【0008】
一例としては、データ用に48のサブキャリアを使用し、かつ、それぞれのPDUを54バイトで構成し、符号レート(code rate)1/2によるBPSK変調方式を用いる。このケースでは、それぞれのシンボルにより48ビットが搬送される。432の入力ビット(すなわち、54bytes*8bits/byte=432ビット)に対して1/2の符号レートを用いると、テール・ビット(tail bits)がなければ結果として符号器の出力は864ビットになる。それらの864ビットの符号器出力は、ちょうど18個のOFDMシンボル(すなわち、864bits/(48bits/symbol)=18シンボル)によって搬送される。整数個分のOFDMシンボルがあるものとなっているので、ビットを埋め込み操作する必要はない。このことは、テール・ビットが破棄されている(discarded)限り、HIPERLAN/2における他のすべてのモードについてもいえることである。
【0009】
ここで特に強調しておかなければならないこととして、HIPERLAN/2用に議論されている符号レート1/2、9/16及び3/4は、テール・ビットを無視する場合に的確なもの(precise)となるのみであるということがある。この論点については、後にさらに議論することにする。
【0010】
現在標準化が行われている別のWLANシステムとしては、IEEE802.11システムがある。IEEE802.11システムについては、5GHzモードを用いる構成が計画されており、この5GHzモードでは、HIPERLAN/2との関係では類似した物理レイヤのパラメータを有することになる。しかし、IEEE802.11システムは、無線によりIPパケットを伝送するためのものとして特に構成の計画がなされているシステムであって、プロトコルの原理(protocol principles)がイーサネット(Ethernet)に類似しており、このことから、MACプロトコルがHIPERLAN/2とは非常に異なるものになる。IEEE802.11システムにおいては、例えば、様々な長さ(lengths)を有するIPパケットないしそのセグメント(segments)が伝送される。IEEE802.11用に現在考えられている符号レートは、1/2、2/3及び3/4である。
【0011】
図1には、HIPERLAN/2のフレキシブルMACフレーム(a flexible MAC frame)100の一例を表してある。図示のように、MACフレーム100は、一つのAPによって収容される(covered)全体のエリア(例えばセル)上で伝送される情報を含んでいる報知制御チャネル(BCCH(broadcast control channel))を有している。それぞれ別個のMTsに対する論理チャネルの割当は、時にリソース・グラント・チャネル(resource grant channel)とも呼ばれるフレーム制御チャネル(FCCH(frame control channel))において伝送される(伝えられる)。これにより、各MTは、当該各MTが下り線バースト(downlink burst)の受信及び/又は上り線バースト(uplink burst)の送信を行うことが予定される時に当たる、MACフレーム100内の正確な専用時間期間(dedicated time period)を把握する。MACフレーム100の末尾(end(終わり))には、ランダム・アクセス・チャネル(RACH(random access channels))が置かれている。MTは、自身に割り当てられた上り線バースト・チャネルにおいて要求を伝送(送信)することにより、あるいは、ランダム・アクセス・チャネルを介して要求を伝送することにより、容量(capacity)を要求することとしてもよい。
【0012】
ここで述べている図1に例示したMACフレーム100は、採用可能なフィールドの一配置(arrangement)として理解すべきものである。実際には、各フィールドが異なる順序で現れることとしてもよい。さらに、MACフレーム100中のいくつかのフィールドが全く現れないこととしてもよく、その一方で他のものを追加してもよい。後に説明する本発明は、それとは関係なくなおも適用可能なものとなっている。
【0013】
それぞれのMACフレームのフィールドにおいては、APから1つのMT若しくは2つ以上のMTsへデータが伝送され、あるいは、逆に1つのMT若しくは2つ以上のMTsからAPへデータが伝送される。1つのMTに宛てられ(1つのMTを宛先として送られ)ないしは1つのMTによって送られるデータのブロックは、“バースト”と呼ばれる。それぞれのバーストは、1つのPDU又は2つ以上のPDUsを含んでいる。DLCレイヤ上では、いくつかのPDUsの連結(concatenation)のことを、PDUトレーン(PDU train(PDU列))とも呼ぶことがあり、あるいは、ATMセルの伝送を伴っているときでは‘セル’トレーン(‘cell’train(‘セル’列))とも呼ぶことがある。物理レイヤ上では、同期とチャネル推定(channel estimation)を行うために、各バーストの先頭(beginning(最初))にプリアンブル(preamble)を付加することとしてもよい。チャネル・アクセス方式がダイナミックTDMA(dynamic TDMA(動的TDMA))である場合には、バーストの長さは可変である。
【0014】
畳み込み符号(CC(convolutional code))は、データの各ブロックを符号化するのに利用することができる。CCsが利用されているときは、情報ビットのストリーム(stream)にテール・ビット(例えばゼロのビット(zero bits))が付加される。それらのテール・ビットは、符号化プロセスが、例えばゼロ状態(zero state)等の予め定めた状態(pre-defined state)で終了することを保証し、これによってブロックにおける最後のビットに対しての保護を与える。制約長(constraint length)7によるCCについては、終了のために6つのテール・ビットが必要とされる。これは、追加の冗長性(additional redundancy)を生じる結果となる。しかし、CCの符号レートは、テール・ビットを考慮せずに与えられる場合が多い。例えば、HIPERLAN/2用に議論されている符号レート1/2、9/16及び3/4は、テール・ビットを含んでいない。したがって、追加のテール・ビットの使用が生じさせるのに従って増大していく冗長性により、実際の符号化レートは、それより少し低いものとなる。
【0015】
例えばGSM等の、固定タイムスロット(fixed timeslots)を用いたTDMAシステムにおいては、それらのタイムスロットが固定された継続期間(fixed duration)を有し、かつ、情報ビットの数が変化し得る一方で変調ビット(modulating bits)の数は固定されたままとなる。これは、物理レイヤ・モード毎に一つの、様々なパンクチャリング方式(puncturing schemes)によって与えられる場合が多い。テール・ビットは、個別的(specific)なパンクチャリング方式の構成計画において含められる。
【0016】
IEEE802.11は、規則的(regular)なフレーム構造を用いない特別なネットワーク(ad-hoc network)である。可変の長さを有し、あるいは、IEEE802.11プロトコルより上位のIPレイヤにより通常は決定されている長さをより正確に(more precisely a length being typically determined by the IP layer above the IEEE802.11 protocol)有する、IPパケットないしそのセグメントが伝送される。符号化は、パケット全体についての符号レートによる選択された符号化方式に基づいて実行される。パケットの末尾(終わり)では、テール・ビットが付加されかつデータ同様に符号化される。それらのテール・ビットを含む符号化されたデータは、OFDMシンボルにマッピングされる(mapped)。最後のOFDMシンボルが完全には満たされないこともあり、それ故にビット・パディングが適用される。
【0017】
HIPERLAN/2及び同種のシステムは、次のような特徴によって特徴付けられる。すなわち、PDUsは、テール・ビットとは無関係に、チャネル符号化に先立って固定されたビット数の情報ビットを含むものとなる。さらに、PDUsが整数個分のOFDMシンボルないしいくつかの他の物理レイヤ・ユニットを形成する(map)ようにするために、多数の物理レイヤ・モードがある。最後に、パンクチャリング方式の数が相応に制限され(reasonably limited)、例えば、1/2、9/16及び3/4のレートに対応する3つの単純なパンクチャリング方式に制限され、かつ、PDUについてかバーストについてかのいずれかの単位で(either on a PUD-wise or a burst-wise basis)符号化が処理される。
【0018】
上記の特徴を考えると、追加のOFDMシンボルを無駄に使うことなく、あるいは、対バーストの符号化(burst-wise encoding(バーストについての符号化))のケースにおいて、物理レイヤ・モードとバースト長(burst lengths)との採用可能なすべての組合せに対する(実現のためには)面倒な多数の複雑なパンクチャリング方式を用いることなく、符号化されたサンプル・ストリーム(sample stream)における追加のテール・ビットを取り入れること(accommodating(追加のテール・ビットに対応すること))には、問題がある。図2には、例として対PDUの符号化(PDU-wise encoding(PDUについての符号化))のケースについて、その問題を例示してある。図示のように、それぞれのPDUは、符号レート3/4による物理レイヤ・モードIに対しては4つのOFDMシンボル上に、そして、符号レート1/2による物理レイヤ・モードIIに対しては6つのOFDMシンボル上に、それぞれマッピングされることとしてもよい。ここで、物理レイヤ・モードIと物理レイヤ・モードIIは、例示であり、必ずしもいずれかのHIPERLAN/2モードに対応しているものでなくてもよい。すべての利用可能な物理レイヤ・モードについての符号レートが1/2、9/16、3/4等の比較的“単純”(“simple”)な符号レートに限られているので、唯一実現可能なのは、例示してあるように追加のOFDMシンボルを用いてテール・ビットを伝送することである。HIPERLAN/2におけるように、PDUのサイズが比較的小さいケースにおいては、符号器の最終状態(the final state of the encoder)を定めるために大量の冗長性が生じる結果となる。他の形態として、GSMにおいては、それぞれのモードに対して一つの特定のパンクチャリング方式が用いられる。このアプローチは、実施上の理由で魅力的なものではなく、特に、PDUsが相当多くのビット数を含むという理由からして魅力的ではない。
【0019】
対バーストの符号化に関しても本質的に同様の問題がある。これについては、例として図3に3/4の符号レートを想定したものをさらに例示してある。図3に示した例においては、バーストが2つのPDUsか3つのPDUsのいずれかの長さになっている。このように、一つのバースト中に含まれるPDUsが整数個分のOFDMシンボル上にマッピングされると共に、追加のテール・ビットが伝送用に追加のOFDMシンボルを必要とすることになる。多くの特定のパンクチャリング方式を用いることに関しては、必要なパンクチャリング方式の数が物理レイヤ・モードの数にバースト毎の含まれ得るPDUsの数を乗算した数と等しくなり、その方式数は512方式(すなわち8モード*64PDUs/Burst)かあるいはそれ以上のオーダーになり得る。
【0020】
テール・ビットを転送するのに追加のOFDMシンボルを利用することの問題を克服するためには、次のような特徴による解決策が必要である。すなわち、追加のOFDMシンボルないし他の物理レイヤ・ユニットを用いることなく、固定長(fixed-length)のPDUsからなる、普通に使用されるバーストの構造の中でテール・ビットを伝送する。PDUないしバーストの全体に渡って多くの不規則ないし複雑なパンクチャリング・パターン(puncturing patterns)を用いることを回避する。対PDUないし対バーストの符号化に対するパンクチャリング方式の数に加えて、異なる物理レイヤ・モードに対するパンクチャリング方式の数もが、追加のテール・ビットがないケースと比べたときに、わずかに増大するだけになっている。
US-4,908,827 ( Gates John )では、衛星伝送システム( satellite transmission system )における伝送のための入力において受信されるデータのブロックを符号化する方法が開示されており、フレーム中で伝送されるデータがそれぞれ予め定義されたビット数であるNビットを含むものとしている。この方法は、R=I/O<1を満たすように構成された符号器を利用して前記データのブロックを符号化する過程を有している。ここで、Iは、符号器内へ供給される前記データのブロックのそれぞれにおいて符号化されないビット( uncoded bits )の数であり、Oは、符号化された符号器の出力ビットの数である。前記符号化の過程は、Iの符号化されないビットの前記ブロックのそれぞれとテール・ビットの数Lとを前記符号器内へ供給する過程と、前記符号器内で前記I+Lの符号化されないビットに対する処理をして前記テール・ビットの符号化からNよりも多くのいくつかの符号化出力ビットOを生成する過程と、前記符号化されたデータからO−Nに等しいビット数を引き出して( punching out )Nビットを含んだ符号化データの前記フレームを提供する過程とを、含んでいる。特に、 US-4,908,827 では、データ・フレームの長さに沿って均一に間隔を置いて配置された( evenly spaced )ビットを引き出すことが解説されている。
【0021】
【課題を解決するための手段】
本発明は、無線電気通信システムにおいて使用するための誤り訂正符号化(前方誤り訂正(forward error correction))の手法を伴い、データ・ブロックの第1の部分におけるビットに対して第1の畳み込み符号化方式(first convolutional coding scheme)を適用すると共に、前記データ・ブロックの第2の部分におけるビットに対して第2の畳み込み符号化方式(second convolutional coding scheme)を適用し、かつ、前記データ・ブロックの前記第2の部分が、前記第1の部分を含む、前記データ・ブロックの一部ないし前記データ・ブロックの全体を、包括的に含み(encompass)得るものとなっている。前記第1、第2の符号化方式は、それぞれ第1、第2のパンクチャリング方式による同じ畳み込み符号化方式を用いて実現することとしてもよい。前記第1の符号化方式が第1の符号レートを採用するのに対し、前記第2の符号化方式は、前記第1の符号レートよりも高い第2の符号レートを採用する。そのより高いレートは、前記データ・ブロックの前記第2の部分中に1つ又は2つ以上のテール・ビットを取り込む(incorporate)ことを可能にする。このようにして、直交周波数分割多重化シンボル等のような追加のシンボルの発生を回避することができる。
【0022】
本発明の第1の代表的な実施形態によれば、本発明に係る様々な有利な効果(advantages)が、請求項1を特徴付けている特徴( the characterizing features of claim 1 )に基づく、情報ビットのブロックを保護する方法によって達成される。
【0023】
本発明の第2の代表的な実施形態によれば、本発明に係る様々な有利な効果が、請求項6を特徴付けている特徴( the characterizing features of claim 6 )に基づく、情報ビットのブロックを保護する方法によって達成される。
【0024】
本発明の第3の代表的な実施形態によれば、本発明に係る様々な有利な効果が、請求項18を特徴付けている特徴( the characterizing features of claim 18 )に基づく、情報ビットのブロックを保護する方法によって達成される。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下にここで本発明について図面を参照して詳細に説明する。
【0026】
以下にここで説明する発明の機能を持った方法(inventive method)は、フレキシブルMACフレーム構造と固定長のPDUsとを採用しているHIPERLAN/2のようなシステムに利用することを意図したものである。しかし、本発明は、HIPERLAN/2に限定されるものを意図しているわけではない。本発明が適用可能である他のシステムとしては、例えば、全般的な無線ATMシステム及び汎用移動通信システム(UMTS)等が挙げられる。
【0027】
本発明の代表的な実施形態によれば、ここではバーストと言われる一つのPDUないし複数のPDUs等のような情報ビットのブロックは、全体的にかあるいは部分的に、例えば1/2、9/16ないし3/4等のいくつかの“標準”符号レート(“nominal”code rates)のうちの一つを用いて符号化される。情報ビットのブロックに対して付加されたテール・ビットは、それらの情報ビットと共に符号化される。それらのテール・ビットは、トレリスの終了(trellis termination)を保証すると共に、情報ブロック(information block)中の最後の各ビット(the last bits)が他のすべてのビットと同じ品質で保護されることを保証する。その一方で、OFDMシンボルを追加することの必要性を回避し、かつ、先のシンボル(previous symbols)において符号化されたテール・ビットを取り入れるために、1つ又は2つ以上の先のシンボルについては、情報ビットの符号化されたブロックの残りの部分(remaining portion)と比較すると異なるパンクチャリング方式を用いてパンクチャリングされる(are punctured)ことにする。より具体的には、異なる形態で(differently)パンクチャリングされた符号化ブロック(encoded block)の部分に係る符号レートは、追加パンクチャリング(the additional puncturing)によって増加する。その結果、そうでない場合に要求されるであろうよりも少ない整数個分のOFDMシンボルに符号化されたビット(encoded bits)の数が合致するように、符号化されるビットの総数が減少する。
【0028】
ブロックの残りの(各)部分とは異なるパンクチャリング方式を用いてパンクチャリングされる符号化ブロックの部分は、ブロックの先頭に位置している部分でもよく、ブロックの末尾に位置している部分でもよく、あるいは、ブロックの中央(middle)に位置している部分でもよい、という点に留意されたい。他の形態として、その符号化ブロックの部分は、符号化ブロックの全体に渡って任意の位置に置かれた連続していない複数の部分(multiple, non-contiguous portions arbitrarily located throughout the encoded block)に、分割することとしてもよい。実施上の複雑性との関係では、より好ましい部分はブロックの先頭における部分であり、同時にブロックのその部分の範囲内にある符号化されたビットの数がすべてのモードについて等しくなっているのが好ましい。このような好ましい実施形態においては、その追加パンクチャリング方式が単一のパターンをすべてのモードに対して利用することが可能である。
【0029】
また、留意すべき重要な点として、異なる形態でパンクチャリングされた符号化ブロックの前記部分に係るOFDMシンボルの数が少ないという点もある。この発明にとっての一つの利点は、影響を受ける(affected)OFDMシンボルの数が、多くても、既存のすべての物理レイヤ・モードにおけるすべてのPDUタイプの中でのPDU毎に最少数のOFDMシンボルであるに過ぎないことの可能性(possibility)である。この具体的な例においては、すべての物理モードとPDUタイプに適用可能なただ一つの追加パンクチャリング方式が必要とされるだけである。さらに、I(及びII)という名称で呼ぶことにする(各)物理レイヤ・モードが単純化した例に過ぎないものであり、HIPERLAN/2のどのモードにも対応しないものであってもよい点に留意されたい。
【0030】
図4は、対PDUの符号化のケース(すなわち、情報ビットの各ブロックが単一のPDUに対応するケース)に関する第1の代表的な実施形態を例として示したものである。例示してあるように、すべてのOFDMシンボル1〜5に対して3/4の符号レートを使用する場合にあっては、符号化されたテール・ビットは、通常では各PDUの末尾における追加のOFDMシンボル5によって転送されることになる。しかし、この第1の代表的な実施形態によれば、符号化されたテール・ビットは、この実施形態によらない場合であればOFDMシンボル5となるはずのものから取り除かれる(removed)と共に、先の2つのシンボル3〜4の中に取り入れられている。これは、それら2つの先のOFDMシンボル3〜4に係る符号化ビット(coded bit)に対して異なるパンクチャリング・パターンを採用することによって実現され、それによってそれらのシンボルについてのより高い符号レートを得る結果をもたらす。したがって、OFDMシンボル5は、もはや必要ないものとなる。
【0031】
図5は、対バーストの符号化のケース(すなわち、情報ビットの各ブロックが複数のPDUsに対応するケース)に関する第2の代表的な実施形態を例として示したものである。ここでは、符号化されたテール・ビットを取り入れるために、バースト中の最後の2つのOFDMシンボル3〜4に係る符号化ビットだけが異なる形態でパンクチャリングされる。これに対して、上記第1の代表的な実施形態におけるPDUについての符号化方式では、それぞれのPDUにおける最後の2つのOFDMシンボル3〜4が異なる形態でパンクチャリングされる。
【0032】
上に説明した本発明の2つの代表的な実施形態においては、各PDUの末尾ないし各バーストの末尾に位置するOFDMシンボルに対して“追加”パンクチャリング(“additional”puncturing)を適用している。他の実施形態によれば、その“追加”パンクチャリングは、各PDUないし各バーストの先頭に位置する1つ又は2つ以上のOFDMシンボルに対して適用することとしてもよい。それらの他の実施形態は、対PDUの符号化/終了(encoding/terminating)と対バーストの符号化/終了について、それぞれ図6と図7に例示してある。図6及び図7においては、さらに、“標準”ないし“単純”パンクチャリング方式(“nominal”or“simple”puncturing scheme)をブロック中の残りのOFDMシンボルに対して適用することも例示してあり、この場合において、“追加”パンクチャリング方式は、“標準”ないし“単純”パンクチャリング方式に係るパンクチャリング・パターンとは異なっているパンクチャリング・パターンを利用するものとしてもよい。
【0033】
さらに他の実施形態によれば、符号化されたビットのブロックを2つ以上の部分に分割することとしてもよく、その場合において、2つ又はそれより多くの連続していない部分に係るOFDMシンボルに対して“標準”及び/又は“追加”パンクチャリング方式を適用する。さらに、“追加”パンクチャリング方式に係るパンクチャリング・パターンと“標準”パンクチャリング方式に係るパンクチャリング・パターンとが互いに異なるものであってもよいことが分かるであろう。
【0034】
本発明のより好ましい実施形態によれば、2段階パンクチャリング方式(two-stage puncturing scheme)が適用される。この2段階パンクチャリング方式では、情報ビットの符号化ブロックの初めの部分に対して、例えば“追加”パンクチャリング方式等の第1のパンクチャリング方式を適用し、その一方で、符号化ブロックの前記初めの部分を含む情報ビットのブロック全体に対して、例えば“標準”パンクチャリング方式等の第2のパンクチャリング方式を(前記第1のパンクチャリング方式を適用した後に)続いて適用する。このより好ましい実施形態は、逆の順序で実施することとしてもよく、第1段階(first stage)の間に情報ビットのブロック全体に対して第1のパンクチャリング方式を適用し、かつ、第2段階(second stage)の間にブロック全体の一部に対して第2のパンクチャリング方式を適用してもよいことは分かるであろう。
【0035】
図8は、上記本発明のより好ましい実施形態を例示したブロック図を表している。このブロック図においては、始めに、ステップ801によりDLCレイヤからデータ・ビットのブロックが配信される(delivered)。このビットのブロックは、単一バースト中で伝送されるいくつかのPDUsであってもよく、あるいは、他のPDUsとは別個に符号化された一つのPDUであってもよい。この具体例では、畳み込み符号器(convolutional encoder)が制約長7を有している場合を想定しているので、ステップ805で示すように、このデータ・ビットのブロックに対しては、6つのテール・ビット(例えばすべてゼロ)が付加される。それらのテール・ビットを含む情報ビットのブロック全体は、ステップ810により、符号レート1/2による畳み込み符号器を用いて符号化される。ここで留意すべき点として、対バーストの符号化は対PDUの符号化よりも導入する冗長性が少ないという利点を持っており、このことはPDUsが比較的短い方である場合に特に重要なこととなり得る、という点がある。このため、以下の説明においては、対バーストの符号化を考えることにする。
【0036】
符号レート1/2、9/16及び3/4に対する指定されたパンクチャリング方式が符号器の後段で直接適用される場合には、符号化されたビットの総数が整数個分のOFDMシンボルの範囲内に合致しない(収まらない)ことになる。挿入した6つのテール・ビットにより、それぞれのバーストの末尾には常に12ビットの符号化されたビットがあることになり、それら12ビットの符号化されたビットは、先に説明したように、追加のOFDMシンボルを必要とするものとなる。このことは、言うまでもなく本発明が克服する問題である。そこで、ステップ815で示すように、ある程度の数(a certain number)の符号化ビットを含む各バーストの部分であって各バーストの先頭に位置している部分に対し、第1のパンクチャリング方式P1(すなわち、“追加”パンクチャリング方式)を適用する。その符号化ビットの部分は、ただ単に例示をするという目的のために、バーストの末尾ではなくバーストの先頭に位置させてある。第1のパンクチャリング方式P1により影響を受けるその符号化ビットの部分の位置については、図9中に示すようにバーストの末尾にあってもよく、バーストの中央にあってもよく、あるいは、バースト中に渡って連続していない部分に散在させる(scattered(分散させる))こととしてもよいのは明らかである。
【0037】
たとえ一つのPDUが異なるモード及び/又は異なるPDUタイプに対して異なる数の符号化ビットを有し得る場合であっても、複雑性の適度な増加(moderate increase)以外をもたらさず、かつ、すべてのモードに対して同じ“追加”パンクチャリング・パターンの使用が可能となるように、前記第1の(すなわち“追加”の)パンクチャリング方式を適用する符号化ビットの数は、相応に少ないものとする必要がある。
【0038】
実施化の一例としては、“追加”パンクチャリングにより影響を受ける符号化ビットのブロックの長さを96の符号化ビット(すなわち、6bytes/PDU*8bits/byte*2coded bits/input bit)分に等しいものとしてもよい。その理由は、これがすべてのPDUタイプの中での符号化ビットの最少数に等しいものとなり得るからである。P1についてのそれぞれのパンクチャリング・パターンは、(11111110)としてもよく、これを12回繰り返し、この場合において、8つの符号化ビットで構成される、8番目のビット毎の、バーストの初めの12ブロックのそれぞれは、破棄され、かつ、そのために伝送はされない。
【0039】
発明の機能を持った方法は、2部分パンクチャリング及び2段階パンクチャリング(two-part and two-stage puncturing)という2つの通常タイプ(general type)の実施形態を含む。2部分パンクチャリングは、符号化ビットのブロックを2つの部分に区分する(partitions)。一方の部分は、ブロック全体の先頭、中央又は末尾であってもよく、“追加”パンクチャリング方式の対象とする。他方の残りの部分は、“標準”方式によってパンクチャリングする。上記の好ましい実施形態に当たる2段階パンクチャリングのケースにおいては、パンクチャリングを2つの段階に分ける。第1の段階においては、符号化ビットのブロックの一部だけに“追加”パンクチャリングを適用する。この場合の符号化ビットのブロックの一部は、ブロック中の先頭若しくは末尾又はそれら以外のブロック中のどこかのいずれにある部分でもよい。また、“追加”パンクチャリング方式が適用されるブロックを全体のブロックにおいて任意の位置に配置される複数の部分に分離する(split)ことが可能であるということも容易に分かるであろう。第2の段階においては、ブロック全体に対して“標準”パンクチャリングを使用する。ただし、処理の順序は逆にしてもよく、全体のブロックに対する“標準”パンクチャリングを第1の段階とし、かつ、ブロックの小さい一部(a small part)ないし小さい複数部分(small portions)に対する“追加”パンクチャリングを第2の段階としてもよい。
【0040】
強調すべき点として、“追加”パンクチャリング・パターンによる影響を受ける部分は、PDU全体ないしバースト全体と比較してかなり短い(rather short)という点がある。さらに、“追加”パンクチャリング方式を適用する所のシンボルの数がPDU毎のシンボルの最少数より少ないかあるいは少なくともこれに等しい場合には、すべての物理レイヤ・モードに対して同じ2部分パンクチャリングのアプローチを利用してもよく、また、すべてのPDUタイプに対しても同じ2部分パンクチャリングのアプローチを利用してもよい。したがって、パンクチャリング・パターンの数は、符号化ビットの“追加的に”パンクチャリングをする部分用に必要とされる追加パンクチャリング・パターンを1つ(ないし少数)“標準”符号レート(例えば1/2、9/16、3/4等)に加えて与えられる数(the provided number of“nominal”code rates, e.g., 1/2, 9/16, 3/4, plus one (or a few) additional puncturing patterns needed for the“additionally”punctured part of coded bits)を超えないことになる。
【0041】
実施上の複雑性に関しては、“追加”パンクチャリングによる影響を受ける部分の長さを符号化ビットの数に換算して(in terms of number of coded bits(符号化ビットの数という観点で))定義することがより一層魅力的であるのは明らかである。このケースにおいて、前述の部分の符号化ビットに換算した長さは、具体的な物理レイヤ・モード及び/又はPDUタイプからそれぞれ独立したものである。したがって、ただ一つの“追加”パンクチャリング・パターンを使用する必要があるだけになる。
【0042】
在来の方式は、情報ブロック(例えばPDUないしバースト)の全体に渡ってテール・ビットが分散しているという事実から複雑なパンクチャリング方式を伴うので、本発明は、在来の方式よりも魅力的である。また、在来の方式は、テール・ビットの付加と最後のOFDMシンボルについてのビット・パディングも伴い、これらが帯域幅の浪費をもたらす結果となっている。在来の方式に比べると、本発明は、柔軟性(flexibility)の増大を与え、実施上の複雑性を低減し、かつ、ビット・パディングを回避することにより帯域幅の効率を増大させる。
【0043】
いくつかの代表的な実施形態を参照して本発明の説明をした。上述した実施形態は、例示的なものであり、かつ、如何なる点においても限定的なものと考えるべきではない。本発明の範囲は、上の説明ではなく特許請求の範囲によって与えられ、かつ、特許請求の範囲の領域内に属するすべての変形及び均等物は、その中に含まれるものと解釈される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ダイナミック時分割多元接続/時分割二重(ダイナミックTDMA/TDD(dynamic Time Division Multiple Access/Time Division Duplex))システムにおける代表的な媒体アクセス制御プロトコル・フレーム(Medium Access Control protocol frame)を例示した図である。
【図2】 在来の手法による対PDUの符号化を例示した図である。
【図3】 在来の手法による対バーストの符号化を例示した図である。
【図4】 本発明の代表的な実施形態による対PDUの符号化を例示した図である。
【図5】 本発明の代表的な実施形態による対バーストの符号化を例示した図である。
【図6】 符号化されるビットのブロックの先頭において“追加パンクチャリング”方式(“additional puncturing”scheme)を適用した、本発明の代表的な実施形態による対PDUの符号化を例示した図である。
【図7】 符号化されるビットのブロックの先頭において“追加パンクチャリング”方式を適用した、本発明の代表的な実施形態による対バーストの符号化を例示した図である。
【図8】 ブロックの先頭における部分に対して第1のパンクチャリング方式を適用すると共にブロック全体に対して第2のパンクチャリング方式を適用する、本発明の代表的な実施形態による2段階パンクチャリング方式(two-stage puncturing scheme)を例示した図である。
【図9】 ブロックの末尾における部分に対して第1のパンクチャリング方式を適用すると共にブロック全体に対して第2のパンクチャリング方式を適用する、本発明の代表的な実施形態による2段階パンクチャリング方式を例示した図である。
Claims (30)
- 電気通信システム内で伝送する情報ビットのブロックを保護する方法であって、
前記情報ビットのブロックにいくつかのテール・ビットを付加する過程と、
それらの付加したテール・ビットと共に、前記情報ビットのブロックを与えられた符号レートで符号化する過程と、
第1のパンクチャリング方式を適用する過程と、
第2のパンクチャリング方式を適用する過程と、
前記第1のパンクチャリング方式および前記第2のパンクチャリング方式を適用した結果として生じた、符号化した前記情報ビットのブロックを、前記電気通信システムを通じて伝送する過程とを有し、
前記第1のパンクチャリング方式は、符号化した前記情報ビットのブロックの第1の部分に対して適用され、
前記第2のパンクチャリング方式は、符号化した前記情報ビットのブロックの残りの部分に対して適用され、かつ、前記第1のパンクチャリング方式でパンクチャされるビット数に加えて、符号化した前記いくつかのテール・ビットに等しい数のビットをパンクチャリングする
ことを特徴とする方法。 - 請求項1記載の方法において、付加したテール・ビットと共に、前記情報ビットのブロックを与えられた符号レートで符号化する前記過程は、付加したテール・ビットと共に、前記情報ビットのブロックを、畳み込み符号器を用いて符号化する過程を有する、方法。
- 前記与えられた符号レートが1/2に等しい請求項2記載の方法。
- 請求項1記載の方法において、
前記電気通信システムは、媒体アクセス制御プロトコルを利用し、
前記情報ビットのブロックは、少なくとも一つのプロトコル・データ・ユニットを含む、方法。 - 電気通信システム内で伝送する情報ビットのブロックを保護する方法であって、
前記情報ビットのブロックにいくつかのテール・ビットを付加する過程と、
付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを符号化する過程と、
第1のパンクチャリング方式を適用する過程と、
第2のパンクチャリング方式を適用する過程と、
前記第1のパンクチャリング方式および前記第2のパンクチャリング方式を適用した結果として生じた、符号化した前記情報ビットのブロックを、前記電気通信システムを通じて伝送する過程とを有し、
前記第1のパンクチャリング方式は、符号化した前記情報ビットのブロックの一部分に対して適用され、かつ、符号化した前記いくつかのテール・ビットに等しい数のビットをパンクチャリングし、それによって、部分的にパンクチャリングされた情報ビットの符号化ブロックを生成し、
前記第2のパンクチャリング方式は、前記部分的にパンクチャリングされた情報ビットの符号化ブロックに対して適用される
ことを特徴とする方法。 - 請求項5記載の方法において、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを符号化する前記過程は、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを、畳み込み符号器を用いて符号化する過程を有する、方法。
- 請求項6記載の方法において、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを符号化する前記過程は、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを、1/2の符号レートで符号化する過程をさらに有する、方法。
- 請求項5記載の方法において、第1のパンクチャリング方式を適用する前記過程は、符号化した前記情報ビットのブロックの先頭の部分に対して、前記第1のパンクチャリング方式を適用する過程を有する、方法。
- 請求項5記載の方法において、第1のパンクチャリング方式を適用する前記過程は、符号化した前記情報ビットのブロックの最後の部分に対して、前記第1のパンクチャリング方式を適用する過程を有する、方法。
- 請求項5記載の方法において、前記部分的にパンクチャリングされた情報ビットの符号化ブロックに対して、第2のパンクチャリング方式を適用する前記過程は、1/2の符号レートに基づくパンクチャリング・パターンを適用する過程を有する、方法。
- 請求項5記載の方法において、前記部分的にパンクチャリングされた情報ビットの符号化ブロックに対して、第2のパンクチャリング方式を適用する前記過程は、9/16の符号レートに基づくパンクチャリング・パターンを適用する過程を有する、方法。
- 請求項5記載の方法において、前記部分的にパンクチャリングされた情報ビットの符号化ブロックに対して、第2のパンクチャリング方式を適用する前記過程は、3/4の符号レートに基づくパンクチャリング・パターンを適用する過程を有する、方法。
- 請求項5記載の方法において、符号化した前記情報ビットのブロックの前記部分は、符号化した前記情報ビットのブロックの残りの部分に含まれるビットの数よりも相当に少ないビットを含む、方法。
- 請求項5記載の方法において、
前記電気通信システムは、媒体アクセス制御プロトコルを利用し、
前記情報ビットのブロックは、少なくとも一つのプロトコル・データ・ユニットを含む、方法。 - 電気通信システム内で伝送する情報ビットのブロックを保護する方法であって、
前記情報ビットのブロックにいくつかのテール・ビットを付加する過程と、
付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを符号化する過程と、
第1のパンクチャリング方式を適用する過程と、
第2のパンクチャリング方式を適用する過程と、
前記第1のパンクチャリング方式および前記第2のパンクチャリング方式を適用した結果として生じた、符号化した前記情報ビットのブロックを、前記電気通信システムを通じて伝送する過程とを有し、
前記第1のパンクチャリング方式は、符号化した前記情報ビットのブロックの全体に対して適用され、それによって、パンクチャリングされた情報ビットの符号化ブロックを生成し、
前記第2のパンクチャリング方式は、前記パンクチャリングされた情報ビットの符号化ブロックの一つの部分に対して適用され、かつ、符号化した前記いくつかのテール・ビットに等しい数のビットをパンクチャリングする
ことを特徴とする方法。 - 請求項15記載の方法において、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを符号化する前記過程は、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを、畳み込み符号器を用いて符号化する過程を有する、方法。
- 請求項16記載の方法において、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを符号化する前記過程は、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを、1/2の符号レートで符号化する過程をさらに有する、方法。
- 請求項15記載の方法において、第2のパンクチャリング方式を適用する前記過程は、符号化した前記情報ビットのブロックの先頭の部分に対して前記第2のパンクチャリング方式を適用する過程を有する、方法。
- 電気通信システム内で伝送する情報ビットのブロックを保護する電気通信装置であって、
前記情報ビットのブロックにいくつかのテール・ビットを付加する手段と、
それらの付加したテール・ビットと共に、前記情報ビットのブロックを与えられた符号レートで符号化する手段と、
第1のパンクチャリング方式を適用する手段と、
第2のパンクチャリング方式を適用する手段とを有し、
第1のパンクチャリング方式を適用する前記手段は、符号化した前記情報ビットのブロックの第1の部分に対して前記第1のパンクチャリング方式を適用し、
第2のパンクチャリング方式を適用する前記手段は、符号化した前記情報ビットのブロックの残りの部分に対して前記第2のパンクチャリング方式を適用し、
前記第2のパンクチャリング方式は、前記第1のパンクチャリング方式でパンクチャされるビット数に加えて、符号化した前記いくつかのテール・ビットに等しい数のビットをパンクチャリングする
ことを特徴とする電気通信装置。 - 請求項19記載の装置において、付加したテール・ビットと共に、前記情報ビットのブロックを与えられた符号レートで符号化する前記手段は、付加したテール・ビットと共に、前記情報ビットのブロックを、畳み込み符号器を用いて符号化する手段を有する、装置。
- 請求項19記載の装置において、
前記電気通信システムは、媒体アクセス制御プロトコルを利用し、
前記情報ビットのブロックは、少なくとも一つのプロトコル・データ・ユニットを含む、装置。 - 電気通信システム内で伝送する情報ビットのブロックを保護する電気通信装置であって、
前記情報ビットのブロックにいくつかのテール・ビットを付加する手段と、
付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを符号化する手段と、
第1のパンクチャリング方式を適用する手段と、
第2のパンクチャリング方式を適用する手段とを有し、
第1のパンクチャリング方式を適用する前記手段は、符号化した前記情報ビットのブロックの一部分に対して前記第1のパンクチャリング方式を適用し、かつ、符号化した前記いくつかのテール・ビットに等しい数のビットをパンクチャリングし、それによって、部分的にパンクチャリングされた情報ビットの符号化ブロックを生成し、
第2のパンクチャリング方式を適用する前記手段は、前記部分的にパンクチャリングされた情報ビットの符号化ブロックに対して前記第2のパンクチャリング方式を適用する
ことを特徴とする電気通信装置。 - 請求項22記載の装置において、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを符号化する前記手段は、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを、畳み込み符号器を用いて符号化する手段を有する、装置。
- 請求項22記載の装置において、第1のパンクチャリング方式を適用する前記手段は、符号化した前記情報ビットのブロックの先頭の部分に対して、前記第1のパンクチャリング方式を適用する手段を有する、装置。
- 請求項22記載の装置において、第1のパンクチャリング方式を適用する前記手段は、符号化した前記情報ビットのブロックの最後の部分に対して、前記第1のパンクチャリング方式を適用する手段を有する、装置。
- 請求項22記載の装置において、符号化した前記情報ビットのブロックの前記部分は、符号化した前記情報ビットのブロックの残りの部分に含まれるビットの数よりも相当に少ないビットを含む、装置。
- 請求項22記載の装置において、
前記電気通信システムは、媒体アクセス制御プロトコルを利用し、
前記情報ビットのブロックは、少なくとも一つのプロトコル・データ・ユニットを含む、装置。 - 電気通信システム内で伝送する情報ビットのブロックを保護する電気通信装置であって、
前記情報ビットのブロックにいくつかのテール・ビットを付加する手段と、
付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを符号化する手段と、
第1のパンクチャリング方式を適用する手段と、
第2のパンクチャリング方式を適用する手段とを有し、
第1のパンクチャリング方式を適用する前記手段は、符号化した前記情報ビットのブロックの全体に対して前記第1のパンクチャリング方式を適用し、それによって、パンクチャリングされた情報ビットの符号化ブロックを生成し、
第2のパンクチャリング方式を適用する前記手段は、前記パンクチャリングされた情報ビットの符号化ブロックの一つの部分に対して前記第2のパンクチャリング方式を適用し、かつ、符号化した前記いくつかのテール・ビットに等しい数のビットをパンクチャリングする
ことを特徴とする電気通信装置。 - 請求項28記載の装置において、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを符号化する前記手段は、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを、畳み込み符号器を用いて符号化する手段を有する、装置。
- 請求項28記載の装置において、第2のパンクチャリング方式を適用する前記手段は、符号化した前記情報ビットのブロックの先頭の部分に対して前記第2のパンクチャリング方式を適用する手段を有する、装置。
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