JP5259696B2 - 無線システムのための協調連接符号化 - Google Patents
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Description
本出願は、2007年5月7日に出願された、「COOPERATIVE CONCATENATED CODING FOR WIRELESS SYSTEMS(無線システムのための協調連接符号化)」と題する、米国特許仮出願第60/916,423号に基づいて優先権を主張し、全体が本明細書に組み込まれるものである。
本明細書は、無線通信システムのための協調連接符号化に関する。
背景技術において述べたように、潜在的な空間ダイバーシチ利得に加えてその他の利益を実現する改善されたシステムおよび方法が、符号化協調に望まれている。限定するものではない様々な実施形態においては、協調ユーザが空間ダイバーシチ利得からだけでなくより強力な共同ユーザチャンネル符号(joint-user channel code)からも利益を得る符号化協調アーキテクチャが、提供される。ここで説明される技術を使用すれば、インターリーバ利得が、データ通信において実現され、これは、協調ユーザの数とともに増加する。この付加的な性能利得は、すべての協調ユーザの受信SNRが基地局において同じものに維持されるときでさえも発生する。さらにまた、等しくないメッセージサイズを備えた2よりも多いユーザ間における協調が、ここで説明される様々な技術によって容易に達成される。また、一実施形態においては、ユーザ間のチャンネルが、「良好」または「満足」なものであると判定されると、複雑さを軽減した協調方法が、使用できる。
ここで、協調符号アーキテクチャおよびその特徴が、共同ユーザ再帰的体系的畳み込み(RSC:recursive systematic convolutional)内部符号(inner code)を備えたチャンネル符号として協調直列連接畳み込み符号(SCCC:serial concatenated convolutional code)を提供する実施形態を参照して説明される。時分割多元接続(TDMA:time-division-multiple-access)アップリンク送信が、半二重通信で使用され、ユーザは、特定の時間に送信するかまたは受信することができる。
多くのシステムにおいて、しばしば、誤り性能利得、メッセージ遅延、および、実装の複雑さの間におけるトレードオフが存在する。この点において、誤り率改善のためのトレードオフは、ユーザの入力復号化遅延であり、それは、ユーザのメッセージが符号器内へ入力されることから開始して、メッセージが回復されることになる対応する有効な符号語が出力されるまでの期間として定義することができる。内部符号語は、すべてのユーザのメッセージから一緒に符号化されるので、最大入力復号化遅延Dmaxが、第1の送信ユーザによって経験され、式(1)によって表現される。
空間ダイバーシチおよび複雑さの減少に加えて、協調ユーザの数とともに増加するインターリーバ利得が、達成することができる。この種のインターリーバ利得を達成するために、第1の問題は、並列連接符号または直列連接符号のどちらを使用するかである。ターボ符号およびSCCCの両方が、インターリーバ利得を達成し、このインターリーバ利得は、式(2)に示されるように、与えられたインターリーバサイズNに対して、大きなSNRにおけるビット誤り率
図7および図8は、それぞれ、様々な数の協調ユーザと入力ブロックサイズとに対する協調符号化アーキテクチャの実施形態の性能を示す。チャンネルが送信中に不変である準静的フェージングを仮定する。この実施形態の特徴をより良く例示するために、すべてのユーザの受信SNRが基地局において一定に維持される適応システムのシナリオが、考察される。多くの一般的な符号化協調システムにおいて、このアーキテクチャは、空間ダイバーシチが利用できない単一ユーザの場合に限定される。図9は、様々なユーザ間チャンネル状態に対する複雑さを軽減した協調符号化構造の実施形態を示す。図7〜図9のそれぞれにおいて、符号化率1/3SCCCが、
Pr(Kユーザ間での最大限の協調)=(1−FER)K(K−1) 式(6)
となり、これは、例えば、5の協調ユーザに対してFER=0.01であるとき、十分に大きく、2桁の誤り率の減少に対応する。
限定するものではない様々な実施形態において、協調連接符号化ストラテジが、マルチユーザ無線ネットワークに提供される。この技術は、異なる協調ユーザからの空間ダイバーシチが性能改善に必要とされる従来のシステムとは対照的に、空間ダイバーシチ以外の付加的な符号化利益を含む。とりわけ、すべての協調ユーザの受信SNRが適応送信システムのような基地局において特定のレベルに維持される場合でさえも、誤り率における驚くべき減少を達成することができる。連接符号のインターリーバ利得に関する概念が採用され、協調ユーザの数を増加させることによって、誤り率における大きな減少を達成することができる。
当業者は、ここで説明される協調連接符号化の様々な実施形態は、コンピュータネットワークの一部分としてまたは分散コンピューティング環境内に配置されかつ何らかの種類のデータストアに接続されてもよい何らかのコンピュータまたはその他のクライアント装置またはサーバ装置に関連して実施されてもよいことがわかるはずである。この点において、ここで説明される様々な実施形態は、どのような数のメモリまたは記憶装置を有してもよく、またどのような数の記憶装置間で発生するどのような数のアプリケーションおよびプロセスを有するどのようなコンピュータシステムまたは環境内においても実施されてよい。これは、限定はされないが、ネットワーク環境または分散コンピューティング環境内に配置されたリモート記憶装置またはローカル記憶装置を有するサーバコンピュータおよびクライアントコンピュータを備えた環境を含む。
上述したように、有利なことには、ここで説明される技術は、一組の協調ユーザからデータを送信することが望ましいどのような装置にも適用されてよい。したがって、ハンドヘルドコンピューティング装置、ポータブルコンピューティング装置、および、その他のコンピューティング装置、および、あらゆる種類のコンピューティングオブジェクトは、様々な実施形態に関連して使用されること、すなわち、装置がデータを送信(または、受信)することを望むかもしれないどのような場所においても使用されることが考慮されることを理解すべきである。したがって、以下、図11において説明される汎用リモートコンピュータは、コンピューティング装置のほんの一例にすぎない。さらに、ここで説明される協調連接符号化を実施する実施形態のいずれかは、以下の汎用コンピュータの1つかまたはそれ以上の側面を含んでもよい。
上述した最適化は、どのようなネットワークにも適用されてよいが、以下の記述は、ここで説明される様々な実施形態を組み込むためのいくつかの典型的な電話無線ネットワークおよび限定するものではない動作環境を説明するものである。以下で説明される動作環境は、すべてを網羅するものではないと考えられるべきであるが、以下で説明されるネットワークアーキテクチャは、ここで説明される様々な実施形態が組み込まれてもよいほんの1つのネットワークアーキテクチャを示すにすぎない。しかしながら、(1つまたは複数の)実施形態は、同様に、通信ネットワークのために現時点において存在するかまたは将来において取って代わるどのようなアーキテクチャにも組み込まれてよいことがわかるはずである。
Claims (21)
- 少なくとも2つの協調装置に含まれる第1の協調装置からの第1のメッセージを符号化するステップと、
前記少なくとも2つの協調装置に含まれる第2の協調装置からの第2のメッセージを受信するステップと、
前記第2のメッセージを復号化するステップと、
少なくとも1つの協調直列連接畳み込み符号(SCCC)と少なくとも1つの共同ユーザ再帰的体系的畳み込み(RSC)内部符号とに基づいて、前記第2のメッセージの少なくとも一部分を前記第1のメッセージの少なくとも一部分とともに再符号化して組み合わせメッセージを生成するステップと、
単一チャンネルを介して前記組み合わせメッセージの少なくとも一部分を送信するステップと、
を備える方法。 - 前記第2のメッセージを通信するために、前記少なくとも2つの協調装置の空間ダイバーシチに関係なく、ビット誤り率を減少させるステップをさらに備える請求項1に記載の方法。
- 前記第1のメッセージを送信するステップをさらに備える請求項1に記載の方法。
- 前記組み合わせメッセージの前記少なくとも一部分を送信するステップが、前記組み合わせメッセージのパリティビットの少なくとも一部分を送信するステップを備える請求項1に記載の方法。
- 前記第1の協調装置から少なくとも1つの他の装置に前記第1のメッセージを送信するステップ、
をさらに備える請求項1に記載の方法。 - 通信の失敗を検出するステップをさらに備える請求項5に記載の方法。
- 前記通信の失敗を検出するのに応じて、少なくとも1つの装置との通信を利用できないようにするステップをさらに備える請求項6に記載の方法。
- 少なくとも第2の協調装置から第2のメッセージを受信するように構成された無線通信コンポーネントと、
少なくとも第1の協調装置から受信された少なくとも第1のメッセージを符号化するように構成され、かつ、前記少なくとも第2の協調装置からの前記第2のメッセージを復号化メッセージに復号化するように構成された符号器/復号器であって、前記符号器/復号器が、共同再帰的体系的畳み込み(RSC)内部符号を用いて、前記復号化メッセージの少なくとも一部分を前記第1の協調装置の前記第1のメッセージの少なくとも一部分とともに再符号化して、単一チャンネルを介して送信するための組み合わせメッセージを生成する、前記符号器/復号器と、
を備える装置。 - 前記符号器/復号器が、協調直列連接畳み込み符号(SCCC)に基づいて、前記復号化メッセージの前記少なくとも一部分を再符号化するように構成される請求項8に記載の装置。
- 前記無線通信コンポーネントが、前記組み合わせメッセージの少なくとも一部分を少なくとも1つの他の協調装置に送信するように構成される請求項8に記載の装置。
- 前記無線通信コンポーネントが、空間ダイバーシチに関係なく前記第2のメッセージを通信するために、ビット誤り率を減少させるように構成される請求項8に記載の装置。
- 前記無線通信コンポーネントが、前記第1のメッセージまたは前記第2のメッセージを少なくとも1つの他の装置に送信するように構成される請求項8に記載の装置。
- 少なくとも2つの協調装置から受信したデータから符号化され、単一チャンネルを介して送信される、共同メッセージを処理するように構成された受信器であって、前記共同メッセージが、
第1のメッセージの少なくとも一部分と、
第2のメッセージの少なくとも一部分と、
を含む、受信器と、
前記第1のメッセージと前記第2のメッセージを処理するように構成され、前記少なくとも2つの協調装置の空間ダイバーシチに関係なく前記第2のメッセージを通信するためにビット誤り率を減少させるように構成された協調直列連接畳み込み(SCC)符号器と、
を備えるシステム。 - 共同ユーザ再帰的体系的畳み込み(RSC)内部符号器をさらに備える請求項13に記載のシステム。
- 前記協調SCC符号器が、少なくとも1つの復調器を含み、該復調器の出力が、前記第2のメッセージに関して判定するための根拠を提供する請求項13に記載のシステム。
- 前記共同メッセージを復号化するように構成されたコンポーネントをさらに備える請求項13に記載のシステム。
- 前記コンポーネントが、複数の単一入力単一出力(SISO)復号器を含む請求項16に記載のシステム。
- 前記共同メッセージが、適応システムにおいてか、または、相当な見通し特性を備えた伝搬環境において、送信される請求項13に記載のシステム。
- ユーザ間チャンネルを保護するためのしきい値最小距離を処理するコンポーネントをさらに備える請求項13に記載のシステム。
- 前記システムの前記ビット誤り率が、少なくとも前記第1のメッセージおよび前記第2のメッセージのブロックサイズが増加したときに減少する請求項13に記載のシステム。
- 前記システムの前記ビット誤り率が、協調装置の数が前記少なくとも2つの協調装置よりも増加したときに、減少する請求項13に記載のシステム。
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