JP5522641B2 - Ｌｄｐｃ符号を利用した多重入力ハードウェアの再利用 - Google Patents

Description

（関連出願）
本出願は、２００８年１２月９日に出願された「Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｈａｒｄｗａｒｅ Ｒｅｕｓｅ Ｕｓｉｎｇ ＬＤＰＣ Ｃｏｄｅｓ」なる名称の米国非仮特許出願整理番号１２／３３１，２９２号についての優先権を主張し、その内容が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、一般に通信ネットワークに関し、より詳細には、通信ネットワークにおけるデジタルデータの符号化および復号に関する。

ほとんど全ての形式の電子通信およびストレージシステムは、誤り訂正符号を利用している。誤り訂正符号は、データストリームに冗長性を導入することにより、これらのシステムにおける情報転送に内在する信頼性の欠如を補うものである。誤り訂正の数学的基礎は、シャノン＝ハートレーの定理によって確立されており、この定理は、通信路に対して容量、すなわち、その通信路を経由して情報を確実に配信できる最大速度を指定する量を定義する。

情報路容量に近いレートで信頼できる送信を行うには、誤り訂正符号を利用する必要がある。このため、誤り訂正符号は、できる限り情報路容量に近づけながら、十分な信頼性を実現するように設計される。誤り訂正符号の実装に伴う複雑さは、誤り訂正符号の実用的応用に常に関わる付加的要因である。ターボ符号の発明によってもたらされた誤り訂正符号方式における最近の進歩、およびそれに続く低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号の再発見および開発により、シャノン＝ハートレー定理の情報路容量に相当近づくことができる実現可能な複雑さの符号化方式が提供されている。

ＬＤＰＣ符号は、疎なパリティ検査行列Ｈによって定義される。この疎行列は多くの場合ランダムに生成され、疎性の制約を受ける。有効な符号語ｘは、所与のパリティ検査行列Ｈに基づき、条件０＝Ｈｘ（０は全ゼロベクトルとする）を満足する必要がある。図１に、長さが１２（つまり、行列の列が１２）のＬＤＰＣ符号用の疎なパリティ検査行列Ｈの一例を示す。パリティ検査行列Ｈの各行は、排他的論理和が０になる一連の検査方程式を表す。

ＬＤＰＣ符号はよくタナーグラフと呼ばれる２部グラフでうまく表される。図２にタナーグラフ２０の一例を示す。タナーグラフ２０は、パリティ検査行列Ｈを表しており、このグラフで一方の組のノード、変数ノード２２は符号語のビットに対応し、もう一方の組のノード、検査ノード２６（制約ノードとも呼ばれる）は、その符号を定義する一組のパリティ検査制約に対応する。このグラフ内のエッジ２４は、変数ノード２２を検査ノード２６に接続する。変数ノードと検査ノードは、グラフ内でエッジによって接続されると隣接ノードと呼ばれる。検査ノード上の接続数は、検査ノードの次数ｄ_ｃまたは行の重みと呼ばれる。復号器は、エッジ２４で特定の検査ノードと接続された変数ノード２２に従って、各ビットについて対数尤度比（ＬＬＲ）を計算する。この計算は、他の各変数ノード２２に関連するＬＬＲ値を考慮した反復処理である。この処理は反復であるため、処理の停止基準に達するまで、各変数ノード２２に関するＬＬＲ値の計算は、１つの検査ノードに関連付けられている各変数ノード２２に関連するＬＬＲ値を更新する一連のパスを継続する。この処理に関係する各変数ノード２２のＬＬＲ値は再計算され、計算中に更新されるため、各変数ノード２２は、階層復号アーキテクチャにおいて１度に１つの計算だけに関係することができる。つまり、エッジ２４で第１の検査ノード２６ａに接続されている変数ノード２２について実行されている計算は、同一の変数ノード２２のいずれかについて動作する第２の検査ノードで同時に行うことはできない。例えば、変数ノード２２ａは、エッジ２４ａで検査ノード２６ａに接続されている。しかし、変数ノード２２ａは、エッジ２４ｂで検査ノード２６ｄにも接続されている。それにもかかわらず、同一変数ノード２２のいずれも検査ノード２６ａおよび検査ノード２６ｂの両方には接続されていない。従って、ＬＬＲは、検査ノード２６ａおよび検査ノード２６ｂに接続されている全ての変数ノード２２について計算することができるが、（少なくとも１つの変数ノード２２ａが検査ノード２６ａおよび検査ノード２６ｄの両方に接続されているため、）検査ノード２６ａおよび検査ノード２６ｄに接続されている全ての変数ノードについて同時に計算することはできない。図１および図２の両方から、検査ノード２６ａおよび検査ノード２６ｂの両方に接続されている共通の変数ノード２２がないことに気づくであろう。同様に、検査ノード２６ｃと検査ノード２６ｄとの間にも、または検査ノード２６ｅと検査ノード２６ｆとの間にも共通する変数ノード２２がない。このため、この場合のＬＬＲの計算は、並列する２組のハードウェア（第１の検査ノード２６ａに接続された変数ノードに関連するＬＬＲ値計算用の１組のハードウェアおよび第２の検査ノード２６ｂに接続された変数ノードに関連するＬＬＲ値計算用のもう１組のハードウェア）を使用して、検査ノードのかかる組合せの各々で同時に実行することができる。第１の対２６ａ、２６ｂに接続されている変数ノード２２について、検査ノード第１の対２６ａ、２６ｂに関連してＬＬＲが計算されると、ハードウェアを使用して、検査ノードの第２の対２６ｃ、２６ｄに関連して、変数ノード２２についてＬＬＲを計算することができる。各検査ノード２６が４つの変数ノード２２に接続されていることに注意すべきである。そのため、１２の変数ノード２２のうちの８つについて、同時にＬＬＲを計算することができる。ＬＬＲの同時計算に関するこれらの制限、および符号語の定義方法における柔軟性の必要性、さらに各種用途のための共通ハードウェアアーキテクチャの効率的な使用に対する要望のために、復号のための新規アーキテクチャおよび方法が必要とされる。

開示された方法および装置は、ＬＤＰＣ符号語に関連付けられたデータが転送されている方法に応じて、様々な長さのＬＤＰＣ符号語を復号するために、同一ハードウェアを効率的に使用できるようにする柔軟なアーキテクチャおよび方法を提供する。一実施形態では、ネットワークコントローラが直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）周波数スペクトルの１つまたは複数のサブキャリア（副搬送波）を各クライアントノードに割り当てる。各クライアントノードは、複数の低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号語を（実質的に同時に）送信する。「Ｍ」個の符号語がパリティ検査行列Ｈを使用して符号化され、この行列の行数ｍ’は符号レートに依存する。これらの符号語は、送信ノードに割り当てられたサブキャリア上にマッピングされる。コントローラは、割り当てられたサブキャリアを介して複数のクライアントノードから実質的に同時にこれらの符号語を受信する。ネットワークコントローラは、これらの符号語の各受信ビットについてビット対数尤度比（ＬＬＲ）を計算する。その後、コントローラは、ビットＬＬＲを、等価パリティ検査行列と一致するように、符号語ごとに配列する。次に、ネットワークコントローラは、単一ノードから全てのＯＦＤＭサブキャリアを介して送信される情報の復号に必要なハードウェア量と本質的に同量のハードウェアを使用して、等価パリティ検査行列を用いて符号語を復号する。

長さが１２のＬＤＰＣ符号用の例示的な疎なパリティ検査行列Ｈを示す図である。 タナーグラフの一例を示す図である。 一実施形態に従ったネットワークのブロック図である。 例示的なＯＦＤＭパリティ検査行列Ｈ_ＯＦＤＭを示す図である。 一実施形態に従ったコンパクト形のＯＦＤＭＡパリティ検査行列Ｈ_{ｏｆｄｍａ}を示す図である。 一実施形態に従ってＭ個の同時符号語を復号する復号器で利用される対応する等価パリティ検査行列Ｈ_ｅｑを示す図である。 等価パリティ検査行列Ｈ_ｅｑを構成する部分行列Ｑ_ｉ，ｊの構造を示す図である。 Ｍ＝８の（クライアントノードに２つ以上の符号語を潜在的に割り当てることができる可能性がある）メモリーバッファー内でのＬＬＲの相対位置を示す図である。 複数の送信／クライアントノードから受信／ネットワークコントローラノードに対して同時に送信されたデジタルデータの符号化および復号におけるネットワークの機能性の流れ図である。

開示された方法および装置の一実施形態は、複数のノードが単一のノードに対して同時に情報を送信する通信システムである。図３は、かかる一実施形態に従ったネットワーク１０のブロック図である。ネットワーク１０は、１つまたは複数のクライアントノード３４〜３６、およびネットワークコントローラ（ＮＣ）ノード３７を含む。一実施形態では、ネットワーク１０は家庭環境内におけるネットワークであり、ノード３４〜３７は、相互間で、メッセージ形式でデジタルデータを通信する家庭内の装置と統合または接続されている。当該装置の例として、セットトップボックス、デジタルビデオレコーダー（ＤＶＲ）、コンピューター、テレビ、ルーターなどがある。ノード３４〜３７は、ネットワーク媒体５０に接続されており、この媒体を介してデジタルデータが転送される。一実施形態では、ネットワーク媒体５０は同軸ケーブルである。しかし、ネットワーク媒体５０は、他の有線または無線の媒体を含む、他のあらゆる種類の媒体でもよい。一実施形態では、ネットワーク１０は、ネットワーク上のどのノードもネットワーク上の他のどのノードとも任意の方向に直接通信ができるフルメッシュネットワークである。あるいは、ネットワーク１０は、クライアントノードからの通信が、ネットワークコントローラ３７などの中央ノードを経由しなければならないアクセスネットワークである。一実施形態では、ネットワーク１０は、単一のＮＣノードおよび最大１５個のクライアントノードを含む。

各クライアントノード３４〜３６は、データ符号化のための符号器３２、データ変調のための変調器３３、およびデータ送信のためのトランシーバー３４を含む。同様に、ＮＣノード３７は、データ受信のためのトランシーバー４２、データ復調のための復調器４３、およびデータ復号のための復号器４４を含む。図３の実施形態は、以下により詳細に開示されているが、複数のノード（すなわち、クライアントノード３４〜３６）が単一ノード（すなわち、ＮＣノード３７）に対して同時にデータを送信するような状況を示している。しかし、他の実施形態では、どのノードも他のどのノードに対してもデータを送信し得るため、各ノードはこの動作モードに適応するために、対応するモジュールを追加で含む。一実施形態では、符号器３２および復号器４４は、メモリーなどのコンピューター読取り可能媒体上に格納されたソフトウェア命令を実行する汎用プロセッサによって実装することができる。他の実施形態では、符号器３２および復号器４４は、専用プロセッサまたはソフトウェアもしくはハードウェアの任意の組合せを使用して実装することができる。

一実施形態では、２つ以上のクライアントノード３４〜３６がＮＣノード３７にデータを送信する。一実施形態では、データは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式を利用して送信している。一般に、ＯＦＤＭは、間隔の狭い多数の直交サブキャリアを使用してデータを搬送する。各サブキャリアは、直交振幅変調または位相偏移変調などの従来型変調方式で変調される。場合によっては、同一帯域幅を持つ従来型のシングルキャリア変調方式で達成されるデータレートと同様な総データレートを全サブキャリアにわたって維持するために、データは低シンボルレートで変調される。従来技術のネットワークの中には、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）方式をＯＦＤＭと組み合わせて、各ノードが別個のタイムスロットで送信できるようにするものもある。ＴＤＭＡとＯＦＤＭを一緒に使用すると、ネットワーク媒体および周波数スペクトルを非効率的に使用する結果となることがある。ＯＦＤＭＡでは、受信ノードの並列復号器が、すべてのノードを同時に復号する。ただし、これには追加のハードウェアが必要となる。従って、各ノードがサブキャリアのＯＦＤＭスペクトル全体に割り当てられている従来型ＴＤＭＡは、データビットのパケットオーバーヘッドビットに対する比が低いため、この状況では効率が悪い。さらに、満たされていない（すなわち、未使用の）サブキャリアもあるだろうから、従来型ＴＤＭＡのスペクトル使用は非効率的である。一方、開示された方法および装置の実施形態では、並列復号器による同時送信されたデータの復号、または別の時間間隔でのデータ送信のいずれも行う必要がなくなる。

一実施形態では、ノード３４〜３６から送信されたデータは、まず準巡回ＬＤＰＣ（ＱＣ−ＬＤＰＣ）を使用して符号化される。図４は、ＯＦＤＭパリティ検査行列Ｈ_ＯＦＤＭの一例を示す。本実施形態では、ＯＦＤＭパリティ検査行列Ｈ_ＯＦＤＭは、Ｐ×Ｐ正方部分行列Ｈ_ｉ，ｊ（ｉは１〜ｍ、ｊは１〜ｎの値を有する）のブロックに分割される。この場合、各部分行列Ｈ_ｉ，ｊの大きさＰは「展開係数」と呼ばれる。各部分行列Ｈ_ｉ，ｊは、（１）全ゼロ行列、（２）単位行列、または（３）単位行列の巡回シフトのいずれかである。階層復号アーキテクチャにおいて最小限のハードウェアで復号速度を最大限にするために、展開係数Ｐに等しい並列ハードウェアを用いてＱＣ−ＬＤＰＣ ＯＦＤＭ符号語を復号することができる。

各データ送信ノードに対してＱＣ−ＬＤＰＣを使用するシステムの一例は、９６×９６部分行列Ｈ_ｉ，ｊ（すなわち、Ｐ×Ｐ、ここでＰ＝９６）を持つ１０×４８パリティ検査行列Ｈ_ＯＦＤＭを用いる。生成されるパリティ検査行列は９６０×４６０８となる。ＯＦＤＭ符号語の完全長は４６０８ビット（パリティ検査行列Ｈ_ＯＦＤＭの完全長）である。復号器が並列度Ｐ＝９６で設計されている場合、復号器はパリティ検査方程式の９６行（すなわち、パリティ検査行列Ｈ_ＯＦＤＭの部分行列Ｈ_ｉ，１〜Ｈ_ｉ，４８の全て）を同時に処理することができる。

しかし、複数のクライアントノードまたは「ユーザー」が、図３のネットワーク１０などのＮＣノードと通信する多重アクセス実施形態では、データパケットは通常、前述の例の４６０８ビットよりも大幅に短くなり、ＯＦＤＭサブキャリアの全てを占有しない場合がある。かかるネットワークでは、各ノードには通常、複数のサブキャリアのうちの相互に排他的なサブセットが割り当てられる。この方式は直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）と呼ばれる。割り当てられたサブキャリアは共に変調されてＯＦＤＭＡシンボルを形成する。一実施形態では、ハードウェアの再使用および復号効率を最大限にするために、利用可能なサブキャリアをクライアントノード数で分割して、ＯＦＤＭＡ符号語を１つのクライアントノードから送信するのに要する時間を他の各クライアントノードからの送信に要する時間と確実に等しくする。

ＯＦＤＭＡ符号語は、複数のクライアントノードに適応するために、ＯＦＤＭ符号語よりも短くなるであろう。従って、現在開示されている方法および装置を使用して、同一の復号器が、１つのＯＦＤＭ符号語の復号に必要なハードウェア量からの著しい増加を生じさせずにＭ個の同時ＯＦＤＭＡ符号語を復号するように構成される。

図５は、ＯＦＤＭＡパリティ検査行列Ｈ_{ＯＦＤＭＡ}の一例示である。Ｍ個のクライアントノードがデータパケットを同時に送信している場合、Ｍ個の同時クライアントノードを復号し、かつ、同じハードウェア量を維持するためには、ＯＦＤＭＡデータパケットのＬＤＰＣは、ＯＦＤＭデータパケットのＬＤＰＣよりもＭ分の１の長さとなる。さらに、展開係数もＭ分の１になる。例えば、同時クライアントノード数がＭ＝８の場合、ＯＦＤＭＡ符号語長は４６０８／８＝５７６ビットであり、展開係数Ｐ’＝Ｐ／Ｍ＝９６／８＝１２である。ＯＦＤＭＡ展開係数Ｐ’が１２の例では、定義により、各部分行列ｈ_{ｍ’，ｎ’}は１２×１２の寸法を有する。かかる部分行列の各々ｈ_{ｍ’，ｎ’}は、ＯＦＤＭパリティ検査行列Ｈ_ＯＦＤＭの部分行列Ｈ_ｍ，ｎと同様に、全ゼロ行列、単位行列、または単位行列の巡回シフトのいずれかである。従って、ＯＦＤＭＡパリティ検査行列Ｈ_{ＯＦＤＭＡ}は全体で計５７６ビット（すなわち、４８個の部分行列×部分行列ごとの１２ビット）である。本例では、同時クライアントノード数と符号化性能との間で納得できる妥協を提供する。ＯＦＤＭＡパリティ検査行列Ｈ_{ＯＦＤＭＡ}は、図４に示すＯＦＤＭパリティ検査行列Ｈ_ＯＦＤＭと同じ数の部分行列の列数（すなわち、ｎ＝ｎ’）を持つが、行数ｍ’は符号レートによって異なる可能性があることに注意されたい。

Ｍ個のクライアントノードの各々は、ＯＦＤＭＡパリティ行列Ｈ_{ＯＦＤＭＡ}を使用してＬＤＰＣ符号化データパケットを同時に送信する。データパケットが受信ネットワークコントローラノード３７（図３を参照）で受信されると、復号器４４は、Ｍ個のクライアントノード全てから受信したデータパケットを同時に復号できるようにするためにデータパケットを配列する必要がある。開示された方法および装置に従って、これを行うには、各クライアントノードから各パリティ検査行列Ｈ_{ＯＦＤＭＡ}に提示される情報を、本明細書で「等価パリティ検査行列」Ｈ_ｅｑとして参照される新規の行列を形成するように結合する必要がある。

図６は、一実施形態に従ってＭ個の同時符号語を復号するために復号器４４で使用される等価パリティ検査行列Ｈ_ｅｑである。図７は、等価パリティ検査行列Ｈ_ｅｑを構成する部分行列Ｑ_ｉ，ｊの構造を示している。各部分行列Ｑ_ｉｊは、さらに１２×１２の下位部分行列（ｓｕｂ−ｓｕｂ−ｍａｔｒｉｘ）から構成される。図７にゼロで示されているように、各非対角下位部分行列は１２×１２のゼロ行列（全要素がゼロ）である。対角線上の各下位部分行列ｈ_ｉ，ｊ ^（ｋ）（ｋは１〜Ｍ）は、ｋ番目のクライアントノードによって送信された受信ＯＦＤＭＡパリティ検査行列Ｈ_{ＯＦＤＭＡ}から取得される。従って、Ｑ_１，１の第１行第１列にある下位部分行列ｈ_１，１ ^（１）は、Ｍ個のクライアントノードの１番目によってＨ_{ＯＦＤＭＡ}に送信された部分行列ｈ_１，１である。Ｑ_１，１の第４行第４列にある下位部分行列ｈ_１，１ ^（４）は、Ｍ個のクライアントノードの４番目によってＨ_{ＯＦＤＭＡ}に送信された部分行列ｈ_１，１である。第８行第８列にある下位部分行列ｈ_１，１ ^（８）は、Ｍ個のクライアントノードの８番目によってＨ_{ＯＦＤＭＡ}に送信された部分行列ｈ_１，１である。

本例では、部分行列Ｑ_ｉｊはＭ×Ｍ個の下位部分行列（各大きさは１２×１２）から構成されるため、部分行列Ｑ_ｉｊの寸法は９６×９６（Ｐ×Ｐ、ここでＰは図４に示すＯＦＤＭパリティ検査行列の展開係数）である。

図６の等価パリティ行列が、ｍ’×ｎ’個の部分行列Ｑ_{ｍ’，ｎ’}（それぞれＰ×Ｐ）から構成されることに留意すると、生成されるパリティ行列Ｈ_ｅｑの大きさは、ｍ’Ｐ×ｎ’Ｐである。ＯＦＤＭパリティ行列Ｈ_ＯＦＤＭの長さｎがＯＦＤＭＡパリティ行列Ｈ_{ＯＦＤＭＡ}の長さｎ’と同じであることを思い出すと、これら２つの行列のビット長は同一である。従って、従来技術と比較して最小限のハードウェア増設で、ＯＦＤＭ長のＬＤＰＣ用に設計されている復号器を、図６に示す等価パリティ検査行列を用いて、Ｍ個の同時ＯＦＤＭＡ ＬＤＰＣを復号するように構成できる。

前記開示のとおりｎ＝ｎ’の例に加えて、他の実施形態には以下が含まれる。
・ｎ’＞ｎ：結合されたＯＦＤＭＡ符号語は、ＯＦＤＭ長データパケットＬＤＰＣより長い。本実施形態では、大規模なバッファを用いてＯＦＤＭＡデータを処理のために保持する。
・ｎ’＜ｎ：結合されたＯＦＤＭＡ符号語は、ＯＦＤＭ長データパケットＬＤＰＣより短い。
・Ｐ’＜Ｐ／Ｍ：許可されているより小さい展開係数が使用され、その結果、処理装置が未使用になる。

同時クライアントノード数がＭ＝８である実施形態では、ＯＦＤＭＡ符号語長は４６０８（ＯＦＤＭ符号語長）／８＝５７６ビットである。本実施形態では、ＯＦＤＭＡ展開係数Ｐ’は、ＯＦＤＭ展開係数Ｐ／Ｍ＝９６／８＝１２である。ビット対数尤度比（ＬＬＲ）は、同時に復号されるＭ個の各ＯＦＤＭＡ符号語の各ビットについて計算される。各ビットのＬＬＲは、図６に示す等価パリティ検査行列Ｈ_ｅｑで示すように再配列される。等価パリティ検査行列Ｈ_ｅｑで示す配列では、ハードウェアを最も効率的に使用できるようになる（すなわち、復号器の全処理能力が完全に利用されていることを確実にして、数個のＬＬＲを同時に計算できる）。

図８は、４６０８ビット用に計算されたＬＬＲ（すなわち、図６に示す等価パリティ検査行列Ｈ_ｅｑの対角下位部分行列）がＭ＝８用に格納されているバッファメモリー内の相対位置を示している。注意すべきは、一実施形態では、クライアントノードが２つ以上の符号語に割り当てられていることである。図８に示すように、各符号語の先頭の１２ビットが連続して配列され、その後に各符号語から次の１２ビットが配列され、というように以下同様に続く。一実施形態では、復号器４４は同時に最大８つのＯＦＤＭＡ符号語を処理できるため、ネットワーク上にあるクライアントノードが８未満の状況では、送信するより多くのデータを持つノードのいくつかには、２つ以上の符号語を割り当てることができる。各送信ノードの各符号語の相対ビット位置を図８に示す。

図９は、複数の送信／クライアントノードから受信／ネットワークコントローラノードに対して同時に送信されるデジタルデータの符号化および復号において、ネットワーク１０で実行される機能の流れ図である。一実施形態では、ネットワーク内のデジタルデータは「ＯＦＤＭ」ＬＤＰＣ符号語長を持ち、これは、ＯＦＤＭスペクトル全体が１つのクライアントノードに割り当てられる場合に使用されるＬＤＰＣ符号語の非短縮版を意味する。一実施形態では、図９の流れ図に示す機能は、メモリーに格納されたソフトウェアまたは他のコンピューターが読取り可能もしくは理解可能な媒体で実装され、プロセッサによって実行される。他の実施形態では、当該機能は、ハードウェア（すなわち、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルゲートアレイ（ＰＧＡ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などを利用して）、またはハードウェアおよびソフトウェアの任意の組合せにより実行できる。

９０２では、各クライアントノードが、ＯＦＤＭＡ周波数スペクトルの１つまたは複数のサブキャリアに割り当てられる。

９０４では、各クライアントノードが、ＯＦＤＭ ＬＤＰＣ符号語のＭ分の１の長さであるＯＦＤＭＡ ＬＤＰＣ符号語を生成し、符号語の総数はＭである。

９０６では、各クライアントノードが、行数ｍ’が符号レートに依存し、列数がｎ’になるように、図５のパリティ検査行列に従ってそれぞれのデータを符号化する。

９０８では、各クライアントノードが、符号化されたデータを、割り当てられたサブキャリアにマッピングし、Ｍ個のデータの符号語が実質的に同時に全てのクライアントノードからネットワークコントローラノードに送信される。

９１０では、ネットワークコントローラノードが、Ｍ個の符号語全てを同時に受信して、各伝送ビットについてビットＬＬＲを計算し、このビットＬＬＲを、図８に示すように、等価パリティ検査行列と一致するように符号語ごとに配列する。

９１２では、ネットワークコントローラノードのＬＤＰＣ復号器が、図６の等価パリティ検査行列Ｈ_ｅｑに従って復号を行う。このとき、Ｈ_ｅｑは部分行列Ｑ_ｉ，ｊから構成され、各部分行列Ｑ_ｉ，ｊは、主対角線の下方に部分行列ｈ_ｉ，ｊを持つＭ×Ｍのブロック行列である。各ｈ_ｉ，ｊ部分行列はＰ’×Ｐ’（Ｐ’＝Ｐ／Ｍ）である。復号が終了すると、復号された情報は、上位層での処理のために、関連する符号語に従って再編成される。

別の実施形態では、同一値および同一寸法（幅ｍ’および長さｎ’）を持つ図７のＱ_ｉ，ｊ部分行列の主対角線下方にある各部分行列ｈ_ｉ，ｊの代わりに、部分行列がｈ_ｉ，ｊ ^（ｋ）として一般化できるよう、使用されている異なる符号語に対して異なる値および寸法を持つパリティ検査行列ｈ_ｉ，ｊ ^（ｋ）が使用できる。本実施形態では、展開係数の総計は、

（Ｐ^（ｉ）はｉ番目の符号語の展開係数）である。ｈ_ｉ，ｊ ^（ｋ）はＰ^（ｋ）×Ｐ^（ｋ）かつＱ_ｉ，ｊはＰ_ｔ×Ｐ_ｔであるため、生成されるパリティ検査行列Ｈ_ｅｑの長さはｍ’Ｐ_ｔ×Ｎとなり、これはＯＦＤＭ長データパケットＬＤＰＣと同一長である。図７に示す非対角ゼロの部分行列は、その同一行の対角線上にある部分行列の幅と同一幅およびその同一列の対角線上にある部分行列の長さと同一長を持ち、かつ必ずしも正方行列ではない。前記開示のｎ＝ｎ’の例に加えて、他の実施形態には以下が含まれる。
・ｎ’＞ｎ：結合されたＯＦＤＭＡ符号語は、ＯＦＤＭ長データパケットＬＤＰＣより長い。本実施形態では、大規模なバッファを用いてＯＦＤＭＡデータを処理のために保持する。
・ｎ’＜ｎ：結合されたＯＦＤＭＡ符号語は、ＯＦＤＭ長データパケットＬＤＰＣより短い。
・Ｐ_ｔ＜Ｐ：許可されているより小さい展開係数が使用され、その結果、処理装置が未使用になる。

本明細書では様々な実施形態が具体的に解説および／または説明されている。しかし、開示された実施形態の修正および改変は、本発明の精神および意図された範囲から逸脱することなく、前述の教示および添付の請求項の範囲内に含まれていることを理解されたい。

Claims (21)

1. 受信ノードにおけるデータ上で誤り検査を実行する方法であって、
   Ｍ個の送信ノードから複数の符号語を実質的に同時に受信するステップであって、受信される前記符号語が、ＯＦＤＭＡパリティ検査行列を用いて符号化された低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号語であり、かつ、前記Ｍ個の送信ノードから受信される前記符号語の各々が、該受信される符号語を送信するために各送信ノードに割り当てられた直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）周波数スペクトルの複数のサブキャリアのうち割り当てられたサブセットで受信される、ステップと、
   Ｍ個の送信ノード全てから受信された前記符号語に対する誤り検査を、等価パリティ検査行列を用いて同時に実行するステップと、
   を含み、
   前記符号語の各々がＯＦＤＭ ＬＤＰＣ符号語のＭ分の１の長さである、方法。
2. 前記符号語が符号レートで符号化され、かつ前記ＯＦＤＭＡパリティ検査行列がｍ’個の行を有し、この行数ｍ’は前記符号レートに依存する、請求項１に記載の方法。
3. 前記ＯＦＤＭＡパリティ検査行列の展開係数がＯＦＤＭパリティ検査行列の展開係数のＭ分の１である、請求項１に記載の方法。
4. 前記符号語の符号化に使用する前記パリティ検査行列が
   
   で定義され、式中の各部分行列ｈ_ｉ，ｊが全ゼロ行列、単位行列、または単位行列の巡回シフトのいずれかである、請求項３に記載の方法。
5. 前記等価パリティ検査行列が
   
   を含み、式中
   
   であって、各部分行列ｈ_ｉ，ｊがＰ’×Ｐ’でありかつＰ’＝Ｐ／Ｍであり、式中Ｐが前記ＯＦＤＭパリティ検査行列の展開係数であり、Ｐ’が前記ＯＦＤＭＡパリティ検査行列の展開係数である、請求項４に記載の方法。
6. 前記等価パリティ検査行列が
   
   
   
   であって、各部分行列ｈ_ｉ，ｊ ^（ｋ）がＰ^（ｋ）×Ｐ^（ｋ）であり、かつＱ_ｉ，ｊがＰ_ｔ×Ｐ_ｔであり、展開係数の総計が
   
   であり、式中Ｐ^（ｉ）はｉ番目の前記符号語の展開係数である、請求項１に記載の方法。
7. 各部分行列ｈ_ｉ，ｊ ^（ｋ）が正方行列であるが、前記各部分行列の寸法が他の対角部分行列に依存しない、請求項６に記載の方法。
8. 各ゼロ部分行列がその同一行の対角線上にある部分行列の幅と同一幅およびその同一列の対角線上にある部分行列の長さと同一長を持つ、請求項７に記載の方法。
9. コンピューター読取り可能媒体であって、前記媒体上に格納された命令を持ち、前記命令は、プロセッサによって実行されると、複数の送信ノードから受信したデータを前記プロセッサに復号させる命令であり、
   各送信ノードに直交周波数分割多元接続周波数スペクトルの１つまたは複数のサブキャリアを割り当てる論理と、
   前記送信ノードからＭ個の符号語を実質的に同時に受信する論理であって、前記符号語は、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号語であり、前記符号語は、行数ｍ’が符号レートに依存するようにパリティ検査行列で符号化され、前記符号語は、前記割り当てられたサブキャリアにマッピングされている、論理と、
   前記符号語の各受信ビットについてビット対数尤度比を計算し、該ビット対数尤度比を、等価パリティ検査行列と一致するように、符号語ごとに配列する論理と、
   前記等価パリティ検査行列を用いて前記符号語を復号する論理と、
   を含む命令であり、
   前記符号語の各々がＯＦＤＭ ＬＤＰＣ符号語のＭ分の１の長さである、コンピューター読取り可能媒体。
10. 前記符号化されたパリティ検査行列が
    
    を含む、請求項９に記載のコンピューター読取り可能媒体。
11. 前記等価パリティ検査行列が
    
    を含み、式中
    
    であって、各部分行列ｈ_ｉ，ｊがＰ’×Ｐ’であり、かつＰ’＝Ｐ／Ｍである、請求項９に記載のコンピューター読取り可能媒体。
12. 前記等価パリティ検査行列が
    
    を含み、式中
    
    であって、各部分行列ｈ_ｉ，ｊ ^（ｋ）がＰ^（ｋ）×Ｐ^（ｋ）であり、かつＱ_ｉ，ｊがＰ_ｔ×Ｐ_ｔであり、展開係数の総計が
    
    であり、式中Ｐ^（ｉ）はｉ番目の前記符号語の展開係数である、請求項９に記載のコンピューター読取り可能媒体。
13. 各部分行列ｈ_ｉ，ｊ ^（ｋ）が正方行列であるが、前記各部分行列の寸法がその他の対角部分行列に依存しない、請求項１２に記載のコンピューター読取り可能媒体。
14. 各ゼロ部分行列がその同一行の対角線上にある部分行列の幅と同一幅およびその同一列の対角線上にある部分行列の長さと同一長を持つ、請求項１３に記載のコンピューター読取り可能媒体。
15. 複数の送信ノードからのデータを復号するためのシステムであって、
    各送信ノードに直交周波数分割多元接続周波数スペクトルの１つまたは複数のサブキャリアを割り当てる手段と、
    前記送信ノードからＭ個の符号語を実質的に同時に受信する手段であって、前記符号語は、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号語であり、符号レートに依存する行数ｍ’を有するようにパリティ検査行列に符号化され、かつ、割り当てられた前記サブキャリアにマッピングされている、手段と、
    前記符号語の各受信ビットについてビット対数尤度比を計算し、該ビット対数尤度比を、等価パリティ検査行列と一致するように、符号語ごとに配列する手段と、
    前記等価パリティ検査行列を用いて前記符号語を復号する手段と、
    を備え、
    前記符号語の各々がＯＦＤＭ ＬＤＰＣ符号語のＭ分の１の長さである、システム。
16. ネットワークノードであって、
    トランシーバーと、
    前記トランシーバーに接続された復調器と、
    前記復調器に接続された復号器と、を備え、
    前記復号器が、
    複数の送信ノードの各々に直交周波数分割多元接続周波数スペクトルの１つまたは複数のサブキャリアを割り当て、
    前記送信ノードからＭ個の符号語を実質的に同時に受信し、ここで、前記符号語は、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号語であり、符号レートに依存する行数ｍ’を有するようにパリティ検査行列に符号化され、かつ、割り当てられた前記サブキャリアにマッピングされており、
    前記符号語の各受信ビットについてビット対数尤度比を計算し、該ビット対数尤度比を、等価パリティ検査行列と一致するように、符号語ごとに配列し、
    前記等価パリティ検査行列を用いて前記符号語を復号する
    ように構成された復号器であり、
    前記符号語の各々がＯＦＤＭ ＬＤＰＣ符号語のＭ分の１の長さである、ネットワークノード。
17. 前記符号化されたパリティ検査行列が
    
    を含む、請求項１６に記載のネットワークノード。
18. 前記等価パリティ検査行列が
    
    を含み、式中
    
    であって、各部分行列ｈ_ｉ，ｊがＰ’×Ｐ’であり、かつＰ’＝Ｐ／Ｍである、請求項１６に記載のネットワークノード。
19. 前記等価パリティ検査行列が
    
    を含み、式中
    
    であって、各部分行列ｈ_ｉ，ｊ ^（ｋ）がＰ^（ｋ）×Ｐ^（ｋ）であり、かつＱ_ｉ，ｊがＰ_ｔ×Ｐ_ｔであり、展開係数の総計が
    
    （式中Ｐ^（ｉ）はｉ番目の前記符号語の展開係数）である、請求項１６に記載のネットワークノード。
20. 各部分行列ｈ_ｉ，ｊ ^（ｋ）が正方行列であるが、前記各部分行列の寸法が他の対角部分行列に依存しない、請求項１９に記載のネットワークノード。
21. 各ゼロ部分行列がその同一行の対角線上にある部分行列の幅と同一幅およびその同一列の対角線上にある部分行列の長さと同一長を持つ、請求項２０に記載のネットワークノード。