JP5706527B2 - 誤り制御符号化コードブックのサブコードブックの生成及び適用 - Google Patents

Description

この出願は、概して無線通信技術に関し、特にこの開示の技術に関する。

データ通信システムの受信機の検出器は、コヒーレント検出（coherent detection）又は非コヒーレント検出（non-coherent detection）を実装することができる。コヒーレント検出では、検出器は、キャリア信号の位相を認識しており、検出を改善するためにこの認識を使用する。非コヒーレント検出では、検出器はこのような情報を有さず、従って、（例えば、異なる検出方式を使用して）何らかの位相の不一致を試みて取り消さなければならない。或いは、当該技術分野において知られている他の非コヒーレント検出方法を適用しなければならない。

コヒーレント検出を実行する受信機は、多くの利点を提供する。しかし、（受信機の能力のため）非コヒーレント検出が必要な状況が存在する可能性がある。或いは、コヒーレント検出より好ましい状況が存在する可能性すらある。従って、非コヒーレント検出器で使用するのに適した通信方式を策定することが望まれる。

2008年4月15日のDraft IEEE802.16m System Description Document, IEEE802.16m-08/003r1において、以下のことが記載されている。

この[802.16m]標準は、免許を受けた帯域での動作のための高度な無線インタフェースを提供するために、IEEE802.16無線MAN-OFDMA仕様を修正する。これは、IMT-Advanced次世代移動ネットワークのセルラレイヤの要件を満たす。この修正は、通常の無線MAN-OFDMA装置について継続したサポートを提供する。

また、この標準は、以下の目的に対処する。

i.この標準の目的は、ITUによりReport ITU-R M.2072に記載のもののような将来の高度なサービス及びアプリケーションをサポートするために必要な性能の改善を提供する。

概して、誤り制御符号を使用してデータを符号化する方法が提供される。この方法は、データの系列を誤り制御符号のコードブックGからのコードワードにマッピングし、チャネルでの送信のためにコードワードを転送することを有する。コードブックGは、コードブックPのサブコードブックである。サブコードブックGの各コードワードgは、gとサブコードブックGの他のコードワードのそれぞれとの間の各相関振幅と異なっており、これよりも高い自己相関振幅を有する。

一実施例では、Gを生成する方法は、(a)空のサブコードブックGを定め、(b)コードブックPからコードワードを選択し、コードブックPからのコードワードをサブコードブックGに含め、(c)コードブックPからのコードワードの自己相関振幅を計算し、(d)コードブックPからのコードワードとコードブックPの各コードワードとの間の相関振幅を計算し、相関振幅が自己相関振幅と等しいコードブックPの各コードワードをコードブックPから削除し、(e)複数のコードワードの全てがコードブックPから削除されるまで動作(b)〜(d)を繰り返すことを有する。

１つの特定の実施例では、前述の技術を使用して、Reed-MullerコードブックPのサブコードブックである新たなコードブックGが構成されてもよい。データは、Pではなく、Gを使用して符号化される。

また、通信チャネルで受信したデータの系列を復号化する方法が提供される。この系列は、チャネルでの送信の前に、誤り制御符号を使用して符号化されている。この方法は、受信機で実行され、通信チャネルで受信されたデータの系列を取得し、誤り制御符号のコードブックGのコードワード毎に、系列とコードワードとの間の相関値を計算し、最も高い相関値を生じるコードブックGの中のコードワードを選択することを有する。コードブックGは、コードブックPのサブコードブックである。サブコードブックGの各コードワードgは、gとサブコードブックGの他のコードワードのそれぞれとの間の各相関振幅と異なっており、これよりも高い自己相関振幅を有する。

更に、誤り制御符号を使用してデータを符号化するように構成されたデータ通信システムのデバイスが提供される。このデバイスは、誤り制御符号のコードブックGを格納するメモリと、データの系列をコードブックGからのコードワードにマッピングするように構成された符号化器と、チャネルでコードワードを送信する送信回路とを有する。コードブックGは、コードブックPのサブコードブックである。サブコードブックGの各コードワードgは、gとサブコードブックGの他のコードワードのそれぞれとの間の各相関振幅と異なっており、これよりも高い自己相関振幅を有する。

また、通信チャネルで受信したデータの系列を復号化するように構成されたデータ通信システムのデバイスが提供される。この系列は、チャネルでの送信の前に、誤り制御符号を使用して符号化されている。このデバイスは、チャネルからデータの系列を受信する受信回路と、誤り制御符号のコードブックGを格納するメモリと、コードブックGのコードワード毎に、系列とコードワードとの間の相関値を計算し、最も高い相関値を生じるコードブックGの中のコードワードを選択するように構成された復号化器とを有する。コードブックGは、コードブックPのサブコードブックである。サブコードブックGの各コードワードgは、gとサブコードブックGの他のコードワードのそれぞれとの間の各相関振幅と異なっており、これよりも高い自己相関振幅を有する。

前述の技術を実行するコンピュータ可読命令を格納したコンピュータ可読媒体も提供される。

セルラ通信システムのブロック図 本発明の或る実施例を実装するために使用され得る例示的な基地局のブロック図 本発明の或る実施例を実装するために使用され得る例示的な無線端末のブロック図 本発明の或る実施例を実装するために使用され得る例示的な中継局のブロック図 本発明の或る実施例を実施するために使用され得る例示的なOFDM送信アーキテクチャの論理分解のブロック図 本発明の或る実施例を実施するために使用され得る例示的なOFDM受信アーキテクチャの論理分解のブロック図 IEEE802.16m-08/003rlの図１の全体ネットワークアーキテクチャの例 IEEE802.16m-08/003rlの図２の全体ネットワークアーキテクチャの中継局 IEEE802.16m-08/003rlの図３のシステム参照モデル IEEE802.16m-08/003rlの図４のIEEE802.16mのプロトコル構成 IEEE802.16m-08/003rlの図５のIEEE802.16mのMS/BSデータプレーン処理フロー IEEE802.16m-08/003rlの図６のIEEE802.16mのMS/BS制御プレーン処理フロー IEEE802.16m-08/003rlの図７のマルチキャリアシステムをサポートする一般プロトコルアーキテクチャ コードブックPからサブコードブックGを構成する方法を示すフローチャート データを符号化及び送信するように構成されたデバイスの実施例 データを受信及び復号化するように構成されたデバイスの実施例 図１６及び図１７に示すデバイスの動作を示すフローチャート

本発明の態様及び特徴は、添付図面と共に、この開示の特定の実施例の以下の説明を読むことで当業者に明らかになる。

本発明の実施例について、添付図面を参照して一例のみとして説明する。

同様の要素を示すために、異なる図面で同様の参照符号が使用される。

例示目的で、特定の無線システムに関して以下に実施例について詳細に説明する。

以下に示す実施例は、当業者が本発明を実施することができるのに必要な情報を示しており、本発明を実施する最良の形態を示している。添付図面を見ながら以下の説明を読むことで、当業者は、本発明の概念を理解し、ここに特に示されていない概念の用途を認識する。これらの概念及び用途は、この開示の範囲及び特許請求の範囲内に入ることが分かる。

更に、ここに例示して命令を実行するいずれかのモジュール、コンポーネント又はデバイスは、記憶媒体、コンピュータ記憶媒体又はデータ記憶デバイスのようなコンピュータ可読媒体（取り外し可能及び／又は取り外し不可能）（例えば、磁気ディスク、光ディスク又はテープ等）を含んでもよく、これらにアクセスしてもよいことが分かる。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール又は他のデータ等のような情報を記憶するいずれかの方法又は技術で実装される揮発性及び不揮発性、取り外し可能及び取り外し不可能媒体を含んでもよい。コンピュータ記憶媒体の例は、RAM、ROM、EEPROM、フラッシュメモリ若しくは他のメモリ技術、CD-ROM、DVD（digital versatile disk）若しくは他の光記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置若しくは他の磁気記憶デバイス、又は所望の情報を格納するために使用され、アプリケーション、モジュール若しくはこれらの双方によりアクセスされ得る他の媒体を含む。いずれかのこのようなコンピュータ記憶媒体は、デバイスの一部でもよく、これにアクセス可能又は接続可能でもよい。ここに記載のいずれかのアプリケーション又はモジュールは、このようなコンピュータ可読媒体により格納又は保持されてもよいコンピュータ可読／実行可能命令を使用して実装されてもよい。

＜無線システムの概要＞
図面を参照すると、図１は、複数のセル12内での無線通信を制御する基地局コントローラ（BSC：base station controller）10を示しており、複数のセルは、対応する基地局（BS：base station）14によりサービス提供される。或る構成では、各セルは、複数のセクタ13又はゾーン（図示せず）に更に分割される。一般的に、各基地局14は、移動端末及び／又は無線端末16との直交周波数分割多重（OFDM：Orthogonal Frequency-Division Multiplexing）を使用した通信を容易にする。移動端末及び／又は無線端末16は、対応する基地局14に関連するセル12内にある。基地局14に対する移動端末16の移動は、チャネル状態におけるかなりの変動を生じる。図示のように、基地局14及び移動端末16は、通信のための空間ダイバーシチを提供するために、複数のアンテナを含んでもよい。或る構成では、中継局（relay station）15は、基地局14と無線端末16との間の通信を支援してもよい。無線端末16は、いずれかのセル12、セクタ13、ゾーン（図示せず）、基地局14又は中継局15から他のセル12、セクタ13、ゾーン（図示せず）、基地局14又は中継局15にハンドオフされてもよい。或る構成では、基地局14は、バックホールネットワーク11で各ネットワーク及び他のネットワーク（コアネットワーク又はインターネット（双方とも図示せず）等）と通信する。或る構成では、基地局コントローラ10は必要ない。

図２を参照すると、基地局14の例が示されている。基地局14は、一般的に、制御システム20と、ベースバンドプロセッサ22と、送信回路24と、受信回路26と、複数のアンテナ28と、ネットワークインタフェース30とを含む。受信回路26は、移動端末16（図３に図示する）及び中継局15（図４に図示する）により提供された１つ以上の遠隔送信機から、情報を運ぶ無線周波数信号を受信する。低雑音増幅器及びフィルタ（図示せず）は、処理のために信号からブロードバンド干渉を増幅及び除去するように協調してもよい。ダウンコンバージョン及びデジタル化回路（図示せず）は、フィルタリングされた受信信号を中間又はベースバンド周波数信号にダウンコンバートする。中間又はベースバンド周波数信号は、１つ以上のデジタルストリームにデジタル化される。

ベースバンドプロセッサ22は、デジタル化された受信信号を処理し、受信信号で伝達された情報又はデータビットを抽出する。典型的には、この処理は、復調、復号化及び誤り訂正動作を有する。従って、ベースバンドプロセッサ22は、一般的には、１つ以上のデジタルシグナルプロセッサ（DSP：digital signal processor）又は特定用途向け集積回路（ASIC：application-specific integrated circuit）に実装される。受信情報は、ネットワークインタフェース30を介して無線ネットワークを通じて送信される、或いは、直接的に又は中継局15の支援により、BS14によりサービス提供される他のSS16に送信される。

送信側では、ベースバンドプロセッサ22は、制御システム20の制御で、ネットワークインタフェース30からデジタル化されたデータ（音声、データ又は制御情報を表してもよい）を受信し、送信のためにデータを符号化する。符号化されたデータは、送信回路24に出力され、そこで、所望の送信周波数を有する１つ以上のキャリア信号により変調される。電力増幅器（図示せず）は、変調されたキャリア信号を送信に適したレベルに増幅し、マッチングネットワーク（matching network）（図示せず）を通じて変調されたキャリア信号をアンテナ28に配信する。変調及び処理の詳細は、以下に詳細に説明する。

図３を参照して、移動端末16の例を説明する。基地局14と同様に、移動端末16は、制御システム32と、ベースバンドプロセッサ34と、送信回路36と、受信回路38と、複数のアンテナ40と、ユーザインタフェース回路42とを含む。受信回路38は、１つ以上の基地局14及び中継局15から情報を運ぶ無線周波数信号を受信する。低雑音増幅器及びフィルタ（図示せず）は、処理のために信号からブロードバンド干渉を増幅及び除去するように協調してもよい。ダウンコンバージョン及びデジタル化回路（図示せず）は、フィルタリングされた受信信号を中間又はベースバンド周波数信号にダウンコンバートする。中間又はベースバンド周波数信号は、１つ以上のデジタルストリームにデジタル化される。

ベースバンドプロセッサ34は、デジタル化された受信信号を処理し、受信信号で伝達された情報又はデータビットを抽出する。典型的には、この処理は、復調、復号化及び誤り訂正動作を有する。ベースバンドプロセッサ34は、一般的には、１つ以上のデジタルシグナルプロセッサ（DSP：digital signal processor）又は特定用途向け集積回路（ASIC：application-specific integrated circuit）に実装される。

送信について、ベースバンドプロセッサ34は、制御システム32からデジタル化されたデータ（音声、ビデオ、データ又は制御情報を表してもよい）を受信し、送信のためにデータを符号化する。符号化されたデータは、送信回路36に出力され、そこで、所望の送信周波数にある１つ以上のキャリア信号を変調するために変調器により変調される。電力増幅器（図示せず）は、変調されたキャリア信号を送信に適したレベルに増幅し、マッチングネットワーク（図示せず）を通じて変調されたキャリア信号をアンテナ40に配信する。当業者に利用可能な様々な変調及び処理技術が、直接的に又は中継局を介して移動端末と基地局との間で信号を送信するために使用される。

一実施例では、ベースバンドプロセッサ34は、基地局14又は中継局15に送信されるデータを符号化するために、誤り制御符号のコードブックから生成された新たなサブコードブックを使用する。これについては、図１４を参照して更に以下に説明する。以下に詳細に説明するように、新たなサブコードブックを使用して符号化されたデータは、例えば、移動端末16から上りリンクチャネルで送信される制御パケットでもよい。

OFDM変調では、送信帯域は複数の直交搬送波に分割される。各搬送波は、送信されるデジタルデータに従って変調される。OFDMは送信帯域を複数のキャリアに分割するため、キャリア毎の帯域幅は減少し、キャリア毎の変調時間は増加する。複数のキャリアが並列して送信されるため、いずれかの所与のキャリアのデジタルデータ若しくはシンボルの送信レートは、単一のキャリアが使用される場合より低い。

OFDM変調は、送信される情報について逆高速フーリエ変換（IFFT：Inverse Fast Fourier Transform）の性能を利用する。復調について、受信信号での高速フーリエ変換（FFT：Fast Fourier Transform）の性能は、送信された情報を回復する。実際に、IFFT及びFFTは、それぞれ逆離散フーリエ変換（IDFT：Inverse Discrete Fourier Transform）及び離散フーリエ変換（DFT：Discrete Fourier Transform）を実行するデジタル信号処理により提供される。従って、OFDM変調の特徴は、送信チャネル内の複数の帯域について直交搬送波が生成される点にある。変調された信号は、比較的低い送信レートを有し、各帯域内に留まることができるデジタル信号である。個々の搬送波は、デジタル信号により直接的に変調されない。その代わりに、全ての搬送波は、IFFT処理により同時に変調される。

動作中に、OFDMは、基地局14から移動端末16への下りリンク送信に少なくとも使用されることが好ましい。各基地局14は、“n”個の送信アンテナ28（n>=1）を備えており、各移動端末16は、“m”個の受信アンテナ40（m>=1）を備えている。特に、各アンテナは、適切なデュプレクサ又はスイッチを使用して受信及び送信に使用可能であり、簡潔にするためにのみこのようにラベルが付与されている。

中継局15が使用される場合、OFDMは、基地局14から中継局15への下りリンク送信と、中継局15から移動端末16への下りリンク送信とに使用されることが好ましい。

図４を参照すると、中継局15の例が示されている。基地局14及び移動端末16と同様に、中継局15は、制御システム132と、ベースバンドプロセッサ134と、送信回路136と、受信回路138と、複数のアンテナ130と、中継回路142とを含む。中継回路142は、中継局15が基地局14と移動端末16との間の通信を支援することを可能にする。受信回路138は、１つ以上の基地局14及び移動端末16から情報を運ぶ無線周波数信号を受信する。低雑音増幅器及びフィルタ（図示せず）は、処理のために信号からブロードバンド干渉を増幅及び除去するように協調してもよい。ダウンコンバージョン及びデジタル化回路（図示せず）は、フィルタリングされた受信信号を中間又はベースバンド周波数信号にダウンコンバートする。中間又はベースバンド周波数信号は、１つ以上のデジタルストリームにデジタル化される。

ベースバンドプロセッサ134は、デジタル化された受信信号を処理し、受信信号で伝達された情報又はデータビットを抽出する。典型的には、この処理は、復調、復号化及び誤り訂正動作を有する。ベースバンドプロセッサ134は、一般的には、１つ以上のデジタルシグナルプロセッサ（DSP：digital signal processor）又は特定用途向け集積回路（ASIC：application-specific integrated circuit）に実装される。

送信について、ベースバンドプロセッサ134は、制御システム132からデジタル化されたデータ（音声、ビデオ、データ又は制御情報を表してもよい）を受信し、送信のために符号化する。符号化されたデータは、送信回路136に出力され、そこで、所望の送信周波数にある１つ以上のキャリア信号を変調するために変調器により使用される。電力増幅器（図示せず）は、変調されたキャリア信号を送信に適したレベルに増幅し、マッチングネットワーク（図示せず）を通じて変調されたキャリア信号をアンテナ130に配信する。前述のように、当業者に利用可能な様々な変調及び処理技術が、直接的に又は中継局を介して間接的に移動端末と基地局との間で信号を送信するために使用される。

図５を参照して、論理OFDM送信アーキテクチャについて説明する。まず、基地局コントローラ10は、直接的に又は中継局15の支援により、様々な移動端末16に送信されるデータを基地局14に送信する。基地局14は、送信用のデータをスケジューリングするため及びスケジューリングされたデータを送信するための適切な符号化及び変調技術を選択するために、移動端末に関連するチャネル品質インジケータ（CQI：channel quality indicator）を使用してもよい。CQIは、移動端末16からの直接のものでもよく、移動端末16により提供された情報に基づいて基地局14で判定されてもよい。いずれの場合でも、各移動端末16のCQIは、チャネル振幅（又は応答）がOFDM周波数帯域を通じて変化する程度の関数である。

ビットのストリームであるスケジューリングされたデータ44は、データスクランブル化ロジック46を使用してデータに関連するピーク対平均電力比を低減するようにスクランブル化される。スクランブル化されたデータの巡回冗長検査（CRC：cyclic redundancy check）は、CRC付加ロジック48を使用して決定され、スクランブル化されたデータに付与されてもよい。次に、チャネル符号化ロジック50を使用して、チャネル符号化が実行され、移動端末16での回復及び誤り訂正を容易にするためにデータに冗長性を効果的に付加する。符号化されたデータは、符号化に関連するデータ展開を補うために、レートマッチング（rate matching）ロジック52により処理される。

ビットインターリーバロジック54は、符号化されたデータのビットを体系的に並び替え、連続的なデータビットのロスを最小化する。結果のデータビットは、マッピングロジック56により選択された変調方式に応じて対応するシンボルに体系的にマッピングされる。好ましくは、直交振幅変調（QAM：Quadrature Amplitude Modulation）又は四相位相シフトキーイング（QPSK：Quadrature Phase Shift Key）が使用される。変調の程度は、特定の移動端末のCQIに基づいて選択されることが好ましい。シンボルは、シンボルインターリーバロジック58を使用して、周波数選択性フェージングにより生じる周期的なデータロスに対する送信信号の耐性を更に増強するために体系的に並び替えられてもよい。

この時点で、ビットのグループは、振幅及び位相コンステレーションの位置を表すシンボルにマッピングされる。空間ダイバーシチが望まれる場合、シンボルのブロックは、時空ブロック符号（STC：space-time block code）符号化ロジック60により処理される。STC符号化ロジック60は、送信信号を干渉に対してより耐性のあるようにし、移動端末16で容易に復号されるように、シンボルを変更する。STC符号化ロジック60は、入来するシンボルを処理し、基地局14の送信アンテナ28の数に対応する“n”個の出力を提供する。図５に関して前述した制御システム20及び／又はベースバンドプロセッサ22は、STC符号化を制御するためにマッピング制御信号を提供する。この時点で、“n”個の出力のシンボルが、送信されて移動端末16により回復可能なデータを表すことを仮定する。

この例では、基地局14が２つのアンテナ28（n=2）を有しており、STC符号化ロジック60がシンボルの２つの出力ストリームを提供することを仮定する。従って、STC符号化ロジック60により出力される各シンボルストリームは、理解を容易にするために別々に図示されている対応するIFFTプロセッサ62に送信される。当業者は、このようなデジタル信号処理を提供するために、１つ以上のプロセッサが単独で又はここに記載の他の処理と組み合わせて使用されてもよいことを認識する。IFFTプロセッサ62は、逆フーリエ変換を提供するために各シンボルで動作することが好ましい。IFFTプロセッサ62の出力は、時間領域でのシンボルを提供する。時間領域のシンボルはフレームにグループ化され、フレームは、プレフィックス挿入ロジック64によりプレフィックスに関連付けられる。結果の信号のそれぞれは、デジタル領域で中間周波数にアップコンバートされ、対応するデジタルアップコンバート（DUC：digital up-conversion）及びデジタル・アナログ（D/A）変換回路66を介してアナログ信号に変換される。結果の（アナログ）信号は、所望のRF周波数で同時に変調され、増幅され、RF回路68及びアンテナ28を介して送信される。特に、目的の移動端末16により知られているパイロット信号は、サブキャリア間に分散される。以下に詳細に説明する移動端末16は、チャネル推定のためにパイロット信号を使用する。

基地局14から直接的な又は中継局15の支援による移動端末16による送信信号の受信を示す図６に参照が行われる。移動端末16の各アンテナ40に送信信号が到達すると、各信号は、対応するRF回路70により復調及び増幅される。簡潔且つ明瞭にするために、２つの受信パスのうち１つのみを詳細に説明及び図示する。アナログ・デジタル（A/D）変換器及びダウンコンバート回路72は、デジタル処理のために、アナログ信号をデジタル化してダウンコンバートする。結果のデジタル化された信号は、受信信号レベルに基づいてRF回路70の増幅器の利得を制御するために、自動利得制御回路（AGC：automatic gain control）74により使用されてもよい。

まず、デジタル化された信号は、同期ロジック76に提供される。同期ロジック76は、複数のOFDMシンボルをバッファに入れて、２つの連続するOFDMシンボルの間の自己相関を計算する粗い同期ロジック78を含む。相関結果の最大値に対応する結果の時間インデックスは、ヘッダに基づいて正確なフレーム開始位置を決定するために細かい同期ロジック80により使用される細かい同期検索ウィンドウを決定する。細かい同期ロジック80の出力は、フレーム整列ロジック84によるフレーム取得を容易にする。適切なフレーム整列は、次のFFT処理が時間領域から周波数領域への正確な変換を提供するために重要である。細かい同期アルゴリズムは、ヘッダにより伝達される受信パイロット信号と既知のパイロットデータのローカルコピーとの間の相関に基づく。フレーム整列の取得が生じると、OFDMシンボルのプレフィックスは、プレフィックス除去ロジック86で除去され、結果のサンプルは、周波数オフセット訂正ロジック88に送信される。周波数オフセット訂正ロジック88は、送信機及び受信機の一致しないローカル発振器により生じたシステム周波数オフセットを補う。同期ロジック76は、周波数オフセット及びクロック推定ロジック82を含むことが好ましい。周波数オフセット及びクロック推定ロジック82は、ヘッダに基づき、送信信号でのこのような効果を推定し、適切にOFDMシンボルを処理するためにこれらの推定を訂正ロジック88に提供することに役立てる。

この時点で、時間領域のOFDMシンボルは、FFT処理ロジック90を使用して周波数領域に変換する準備ができている。結果は周波数領域のシンボルであり、周波数領域のシンボルは、処理ロジック92に送信される。処理ロジック92は、分散パイロット抽出ロジック94を使用して分散したパイロット信号を抽出し、チャネル推定ロジック96を使用して抽出されたパイロット信号に基づいてチャネル推定を決定し、チャネル再構成ロジック98を使用して全てのサブキャリアについてチャネル応答を提供する。サブキャリア毎のチャネル応答を決定するために、基本的には、パイロット信号は、時間及び周波数の双方において既知のパターンでOFDMサブキャリアを通じてデータシンボル間に分散した複数のパイロットシンボルである。図６を参照し続けると、処理ロジックは、特定の時間の特定のサブキャリアで想定されるパイロットシンボルと受信したパイロットシンボルとを比較し、パイロットシンボルが送信されたサブキャリアのチャネル応答を決定する。結果は、パイロットシンボルが提供されない残りのサブキャリアの全てではなくてもほとんどのチャネル応答を推定するように補間される。実際に補間されたチャネル応答は、OFDMチャネルのサブキャリアの全てではなくてもほとんどのチャネル応答を含む全体のチャネル応答を推定するために使用される。

各受信パスのチャネル応答から導かれる周波数領域のシンボル及びチャネル再構成情報は、STC復号化器100に提供される。STC復号化器100は、双方の受信パスでSTC復号化を提供し、送信シンボルを回復する。チャネル再構成情報は、各周波数領域のシンボルを処理するときに送信チャネルの効果を除去するのに十分な等化情報をSTC復号化器100に提供する。

回復されたシンボルは、シンボルデインターリーバロジック102を使用して逆の順序に配置される。シンボルデインターリーバロジック102は、送信機のシンボルインターリーバロジック58に対応する。デインターリーブされたシンボルは、デマッピングロジック104を使用して、対応するビットストリームに復調又はデマッピングされる。ビットは、ビットデインターリーバロジック106を使用してデインターリーブされる。ビットデインターリーバロジック106は、送信アーキテクチャのビットインターリーバロジック54に対応する。デインターリーブされたビットは、レートデマッチングロジック108により処理され、最初にスクランブル化されたデータ及びCRCチェックサムを回復するためにチャネル復号化ロジック110に提示される。従って、CRCロジック112は、CRCチェックサムを除去し、通常の方法でスクランブル化されたデータを検査し、既知の基地局のデスクランブル化符号を使用してデスクランブル化するためにこれをデスクランブル化ロジック114に提供し、元々送信されたデータ116を回復する。

データ116の回復と並行して、CQI又は少なくとも基地局14でCQIを生成するのに十分な情報が決定され、基地局14に送信される。前述のように、CQIは、搬送波対干渉比（CIR：carrier-to-interference ratio）と、チャネル応答がOFDM周波数帯域の様々なサブキャリアを通じて変化する程度との関数でもよい。この実施例では、情報を送信するために使用されるOFDM周波数帯域の各サブキャリアのチャネル利得は、チャネル利得がOFDM周波数帯域を通じて変化する程度を決定するために、相互に比較される。変動の程度を測定するために複数の技術が利用可能であるが、１つの技術は、データを送信するために使用されているOFDM周波数帯域を通じた各サブキャリアのチャネル利得の標準偏差を計算することである。

或る実施例では、中継局は、１つのみの無線機を使用して時分割方式で動作してもよく、或いは複数の無線機を含んでもよい。

図１〜６は、通信システムの１つの特定の例を提供している。本発明の実施例は、特定の例とは異なるアーキテクチャを有するが、ここに記載の実施例の実装に従った方法で動作する通信システムで実装されてもよいことが分かる。

この出願の図７〜１３は、IEEE802.16m-08/003r1の図１〜７に対応する。IEEE802.16m-08/003r1に記載されているこれらの図面の説明を援用する。更に以下に説明する特定の実施例は、図７〜１３に示すようなアーキテクチャに実装されてもよい。様々な実施例について、前述の無線システムに関して説明する。

前述のようなシステム（例えば、チャネル符号化器50）においてチャネル符号化を適用する場合、チャネル雑音に対してロバストな保護を要求する小さいパケット又はデータの小さい系列を符号化するために、RM（Reed-Muller）誤り制御符号を使用することが有利になり得る。特に、データの小さい系列では、RM符号は比較的大きい最小ハミング距離及び比較的高速な復号化アルゴリズムを有する。Reed-Muller符号を使用した符号化から利益を受け得る小さいパケットの例は、移動端末16から基地局14に上りリンクで送信される制御パケットである。

オーダー（order）r及びコードワード長n=2^mを有するRM（Reed-Muller）ブロック符号RM(m,r)について検討する。RM符号は、当該技術分野において周知であり、RM符号は(n,k)のブロック符号であると考えられ得ることが分かる。ただし、n=2^mはコードワード長であり、

である。このようなブロック符号は、合計で2^kのコードワードでkビットの情報まで符号化できる。RMコードブックは、RM符号により生成された全てのコードワードから構成され、Pとして示される。Pにおけるいずれか２つのコードワードの間の最小ハミング距離は2^m-rである。

データの系列が送信機から受信機に送信されているチャネルにおいて、非コヒーレント検出が使用されてもよい。しかし、非コヒーレント検出を実装するシステムでRM符号が直接使用された場合、非コヒーレント判定メトリックにおける１つより多くの最大相関振幅の存在の可能性の増加のため、復号化の不明確さが生じる可能性がある。

従って、RMを符号を使用してデータの系列を送信する代わりに、RM符号のコードブックPを使用して新たなサブコードブックGが構成され、送信されるデータの系列は、代わりに新たなサブコードブックGを使用して符号化される。サブコードブックGは、Gの各コードワードgがgとGの他のコードワードのそれぞれとの間の各相関振幅と異なっており、実際にこれよりも高い自己相関振幅を有するようにPから構成される。コードブックPがRM符号のものである前述の特定の例では、これは、復号化中に非コヒーレント判定メトリックを計算するときに、１つより多くの最大相関振幅の存在の可能性を低減する。

誤り制御符号のコードブックPからサブコードブックGを構成する方法が図１４に示されている。一例として、この方法は処理ユニットで実行されてもよい。一実施例では、処理ユニットは、移動端末16のベースバンドプロセッサ34である。

従って、図１４を参照すると、まずステップ200において、空のコードブックGが定められる。例えば、この方法がベースバンドプロセッサ34で実行される場合、移動端末16のメモリの指定の領域がコードブックGのために確保されてもよい。最初にGはコードワードを有さない。

次にステップ202において、コードワードpがコードブックPから選択され、コードブックGに追加される。選択されたコードワードは、コードブックPから削除されてもよく、削除されなくてもよい。以下に明らかになるように、選択されたコードワードpがコードブックPから削除されない場合、ステップ208において削除される。

ステップ204において、コードワードpの自己相関振幅が計算される。

次にステップ206において、コードワードｐとPの各コードワード

との間の相関振幅が計算される。

ステップ208において、pと

との間で計算された相関振幅がpの自己相関振幅に等しい場合、Pのいずれかのコードワード

はPから削除される。

ステップ202〜208は、全てのコードワードがコードブックPから削除されるまで繰り返される。

このように、図１４の方法を使用して、Pの全てのコードワードが削除されるまで、Pからのコードワードがそれぞれの繰り返しでサブコードブックGに追加される。この構成は、Gに追加された各コードワードpがpとGの他のコードワードのそれぞれとの間の各相関振幅と異なる（これよりも高い）自己相関振幅を有することを確保する。

一実施例では、図１４の方法は、移動端末16の動作の前に実行される。この場合、新たなサブコードブックGが移動端末16のメモリに格納され、ベースバンドプロセッサ34によりアクセス可能になる。

図１５は、サブコードブックGがメモリ304に格納されたデバイス302の実施例を示している。サブコードブックGは、図１４に記載したとおりに構成されている。デバイス302は、符号化されるデータの系列305をコードブックGのコードワードにマッピングするように構成された符号化器306を含む。デバイス302は、チャネル310でコードワードを送信する送信回路308を更に含む。メモリ304は、代わりに符号化器306自体に配置されてもよく、メモリ304に格納されたサブコードブックGは、Gのコードワードを生成する生成行列のみを有してもよいことが分かる。１つの特定の実施例では、図１〜６を参照して説明したシステムに関して、デバイス302は移動端末16であり、符号化器306はベースバンドプロセッサ34の一部であり、送信回路308は送信回路36である。

図１６は、チャネル302で送信されたデータの符号化された系列（すなわち、コードワード）を受信及び復号化するデバイス322の例示的な実施例である。デバイス322は、チャネル302からデータの系列325を受信する受信回路324と、誤り制御符号のコードブックGを格納するメモリ326とを含む。デバイス322は、コードブックGのコードワード毎に、系列325とコードワードとの間の相関値を計算するように構成された復号化器328を更に含む。デバイス302と同様に、メモリ326は、代わりに復号化器328自体に配置されてもよく、メモリ326に格納されたサブコードブックGは、Gのコードワードを生成する生成行列のみを有してもよいことが分かる。復号化器328は、最も高い相関値を生じるコードブックGの中のコードワードを選択する。１つの特定の実施例では、図１〜６を参照して説明したシステムに関して、デバイス322は基地局14であり、復号化器328はベースバンドプロセッサ22の一部であり、受信回路324は受信回路26である。

図１７は、図５のデバイス（送信機）及び図１６のデバイス（受信機）の動作を示している。図１７のステップ402及び404は、送信機により実行される。

まずステップ402において、データの系列305は（例えば符号化器306により）コードブックGのコードワードgにマッピングされる。次にステップ404において、コードワードgは（例えば送信回路308を使用して）チャネルで送信される。

データの符号化された系列を表すコードワードgは、チャネルの雑音により破損し、（例えば受信回路324を介して）受信機で受信される。これがステップ406に示されている。取得されたデータ325の受信した系列は、例えばステップ408及び410に示すように、復号化器328により演算される。

まずステップ408において、Gのコードワード毎に、受信した系列325とコードワードとの間の相関値が計算される。次にステップ410において、最も高い相関値を生じるコードワードが選択される。この選択されたコードワードは、受信機の‘最善の推定’を表す。

図１〜６に示すようなOFDMシステムに関して、特定の例について以下に説明する。この例の目的で、OFDMリソース空間の一式のサブキャリアは、ここで“タイル（tile）”とそれぞれ呼ばれるサブリソース空間に分割されることを仮定する。各タイルはJ個のサブキャリアを有する。

上りリンク制御パケットを送信する目的で、以下に詳細に説明するように、選択されたコードワードは、タイルのうちI個を使用して、タイル毎にJ個のQPSKシンボル（サブキャリア毎に１つ）を使用して、合計でI×JのQPSKシンボルで移動局16により基地局14に送信される。以下の例では、Jは16であり、Iは2、4、6又は8であるが、これらは単なる実装例であることが明らかに分かる。

特にこの例では、移動端末16は、タイルiのデータトーンjでQPSKシンボルp_ijを送信する。ただし、i=1,...,Iであり、I∈{2,4,6,8}であり、j=1,...,Jであり、J=16である。

ベースバンドプロセッサ34は、コードワードp=[p_ij]∈Gを選択する。ただし、Gは、図１４の方法を使用して判定された一式の可能なコードワードである。標記[p_ij]は、このような一式のI×J個のQPSKシンボルを示す。

y_ijkを基地局14の受信アンテナ番号kで受信したシンボルとする。y_ijkは、タイルiのデータトーンjで送信されたQPSKシンボルp_ijに対応する。基地局14は、非コヒーレント受信機を実装しているため、以下の判定メトリックを満たすコードワードを選択することにより、どのコードワードpが送信されたかについて‘最善の推定’を行うために、各受信アンテナからy_ijkを使用する。

前述のように、図１４の方法は、コードブックGを構成するために使用される。コードブックGは、RM符号のような符号Pのサブコードブックである。この特定の例では、図１４の方法を介してPからコードブックGを構成するときに、ステップ204の間に、コードワードpの自己相関振幅が

として計算される。ただし、p_t, t=1,2,...Tは、コードワードp∈Pに対応する一式のT個のQPSKシンボルの中のQPSKデータシンボルである。図１４のステップ206の間に、コードワードp∈Pとコードワード

との間の相関振幅が、式

に従って計算される。ただし、

は、コードワード

に対応する一式のT個のQPSKシンボルの中のQPSKデータシンボルであり、

は、p_tの複素共役である。

前述のように、図１４の方法は、RMコードブックPを使用して実行されてもよい。１次RM符号（first order RM code）では、RMコードブックPは、QPSKについて４つの独立したサブコードブックG1、G2、G3及びG4に分割されてもよい。G1は、RMコードブックPを使用して図１４の方法を実行することにより生成されてもよい。G2は、コードブックPの一式のコードワードからG1のコードワードを引いたものであるコードブック

を使用して図１４の方法を実行することにより生成されてもよい。G3は、RMコードブック

を使用して図１４の方法を実行することにより生成されてもよく、以下同様である。

前述の特定の例のいくつかはRM符号に関して説明したが、図１４の技術は、線形及び非線形並びに非バイナリ符号を含み、他の誤り制御符号のコードブックPに適用され得ることが分かる。例は、平方剰余符号と、Golay符号と、BCH符号のファミリーとを含む。

また、前述のOFDMシステムに関して説明した特定の例示的な実施例は、QPSK変調方式に関して説明した。しかし、図１４に記載の技術は、利用される変調方式に依存しないことが分かる。

更に、図１５〜１７を参照して説明した“チャネル”はデータ通信チャネルのみに限定されるのではなく、符号化されたデータ系列が送信又は格納され、後にそこから受信又は読み取られる如何なる媒体と考えられてもよい。

最後に、特定の実施例を参照して前述したが、特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な変形が当業者に明らかになる。

Claims (13)

1. 誤り制御符号を使用してデータを符号化する方法であり、送信機で実行される方法であって、
   前記データの系列を前記誤り制御符号のコードブックGからのコードワードにマッピングするステップと、
   チャネルでの送信のために前記コードワードを転送するステップと
   を有し、
   前記コードブックGは、他のコードブックPのサブコードブックであり、
   前記サブコードブックの各コードワードgは、gと前記サブコードブックの他のコードワードのそれぞれとの間のそれぞれの相関振幅よりも高い自己相関振幅を有し、
   前記サブコードブックは、
   (a)空のサブコードブックを定め、
   (b)コードブックPからコードワードを選択し、コードブックPからの前記コードワードをサブコードブックに含め、
   (c)コードブックPからの前記コードワードの自己相関振幅を計算し、
   (d)コードブックPからの前記コードワードとコードブックPの各コードワードとの間の相関振幅を計算し、相関振幅が前記自己相関振幅と等しいコードブックPの各コードワードを、前記サブコードブックに前記コードワードを含めたコードブックPから削除し、
   (e)複数のコードワードの全てがコードブックPから削除されるまで動作(b)〜(d)を繰り返す
   ことにより、前記コードブックPから生成される方法。
2. 前記自己相関振幅は、
   

   

   として計算され、
   前記相関振幅は、
   

   

   として計算され、
   ただし、p_t, t=1,2,...Tは、サブコードブックに含まれるコードブックPからのコードワードに関連する一式のT個のデータシンボルのうちのデータシンボルであり、
   

   

   は、p_tの複素共役であり、
   

   

   は、コードブックPのコードワードに関連する一式のT個のデータシンボルのうちのデータシンボルである、請求項１に記載の方法。
3. 通信チャネルで受信したデータの系列を復号化する方法であり、前記系列は、前記通信チャネルでの送信の前に、誤り制御符号を使用して符号化されており、受信機で実行される方法であって、
   前記通信チャネルで受信された前記データの系列を取得するステップと、
   前記誤り制御符号のコードブックGのコードワード毎に、前記系列と前記コードワードとの間の相関値を計算するステップと、
   前記計算された相関値の最も高い相関値に関連する前記コードブックGの中のコードワードを選択するステップと
   を有し、
   前記コードブックGは、他のコードブックPのサブコードブックであり、
   前記サブコードブックの各コードワードgは、gと前記サブコードブックの他のコードワードのそれぞれとの間のそれぞれの相関振幅よりも高い自己相関振幅を有し、
   前記サブコードブックは、
   (a)空のサブコードブックを定め、
   (b)コードブックPからコードワードを選択し、コードブックPからの前記コードワードをサブコードブックに含め、
   (c)コードブックPからの前記コードワードの自己相関振幅を計算し、
   (d)コードブックPからの前記コードワードとコードブックPの各コードワードとの間の相関振幅を計算し、相関振幅が前記自己相関振幅と等しいコードブックPの各コードワードを、前記サブコードブックに前記コードワードを含めたコードブックPから削除し、
   (e)複数のコードワードの全てがコードブックPから削除されるまで動作(b)〜(d)を繰り返す
   ことにより、前記コードブックPから生成される方法。
4. 前記自己相関振幅は、
   

   

   として計算され、
   前記相関振幅は、
   

   

   として計算され、
   ただし、p_t, t=1,2,...Tは、サブコードブックに含まれるコードブックPからのコードワードに関連する一式のT個のデータシンボルのうちのデータシンボルであり、
   

   

   は、p_tの複素共役であり、
   

   

   は、コードブックPのコードワードに関連する一式のT個のデータシンボルのうちのデータシンボルである、請求項３に記載の方法。
5. 前記データの系列は、OFDMを使用して受信され、
   前記相関値は、
   

   

   として計算され、
   前記p_ijはタイルi及びデータトーンjのデータシンボルであり、y_ijkは受信機のアンテナkで受信したp_ijの値である、請求項３又は４に記載の方法。
6. 誤り制御符号を使用してデータを符号化するように構成されたデータ通信システムのデバイスであって、
   前記誤り制御符号のコードブックGを格納するメモリと、
   前記データの系列を前記コードブックGからのコードワードにマッピングするように構成された符号化器と、
   チャネルで前記コードワードを送信する送信回路と
   を有し、
   前記コードブックGは、他のコードブックPのサブコードブックであり、
   前記サブコードブックの各コードワードgは、gと前記サブコードブックの他のコードワードのそれぞれとの間のそれぞれの相関振幅よりも高い自己相関振幅を有し、
   前記サブコードブックは、
   (a)空のサブコードブックを定め、
   (b)コードブックPからコードワードを選択し、コードブックPからの前記コードワードをサブコードブックに含め、
   (c)コードブックPからの前記コードワードの自己相関振幅を計算し、
   (d)コードブックPからの前記コードワードとコードブックPの各コードワードとの間の相関振幅を計算し、相関振幅が前記自己相関振幅と等しいコードブックPの各コードワードを、前記サブコードブックに前記コードワードを含めたコードブックPから削除し、
   (e)複数のコードワードの全てがコードブックPから削除されるまで動作(b)〜(d)を繰り返す
   ことにより、前記コードブックPから生成されるデバイス。
7. 通信チャネルで受信したデータの系列を復号化するように構成されたデータ通信システムのデバイスであって、前記系列は、前記通信チャネルでの送信の前に、誤り制御符号を使用して符号化されているデバイスであって、
   前記通信チャネルから前記データの系列を受信する受信回路と、
   誤り制御符号のコードブックGを格納するメモリと、
   前記コードブックGのコードワード毎に、前記系列と前記コードワードとの間の相関値を計算し、前記計算された相関値の最も高い相関値に関連する前記コードブックGの中のコードワードを選択するように構成された復号化器と
   を有し、
   前記コードブックGは、他のコードブックPのサブコードブックであり、
   前記サブコードブックの各コードワードgは、gと前記サブコードブックの他のコードワードのそれぞれとの間のそれぞれの相関振幅よりも高い自己相関振幅を有し、
   前記サブコードブックは、
   (a)空のサブコードブックを定め、
   (b)コードブックPからコードワードを選択し、コードブックPからの前記コードワードをサブコードブックに含め、
   (c)コードブックPからの前記コードワードの自己相関振幅を計算し、
   (d)コードブックPからの前記コードワードとコードブックPの各コードワードとの間の相関振幅を計算し、相関振幅が前記自己相関振幅と等しいコードブックPの各コードワードを、前記サブコードブックに前記コードワードを含めたコードブックPから削除し、
   (e)複数のコードワードの全てがコードブックPから削除されるまで動作(b)〜(d)を繰り返す
   ことにより、前記コードブックPから生成されるデバイス。
8. 誤り制御符号を使用してデータを符号化する方法を実行するコンピュータ可読命令を格納したコンピュータ可読媒体であって、
   前記コンピュータ可読命令は、
   前記データの系列を前記誤り制御符号のコードブックGからのコードワードにマッピングし、
   チャネルでの送信のために前記コードワードを転送する
   ことを有する動作を実行する命令を含み、
   前記コードブックGは、他のコードブックPのサブコードブックであり、
   前記サブコードブックの各コードワードgは、gと前記サブコードブックの他のコードワードのそれぞれとの間のそれぞれの相関振幅よりも高い自己相関振幅を有し、
   前記サブコードブックは、
   (a)空のサブコードブックを定め、
   (b)コードブックPからコードワードを選択し、コードブックPからの前記コードワードをサブコードブックに含め、
   (c)コードブックPからの前記コードワードの自己相関振幅を計算し、
   (d)コードブックPからの前記コードワードとコードブックPの各コードワードとの間の相関振幅を計算し、相関振幅が前記自己相関振幅と等しいコードブックPの各コードワードを、前記サブコードブックに前記コードワードを含めたコードブックPから削除し、
   (e)複数のコードワードの全てがコードブックPから削除されるまで動作(b)〜(d)を繰り返す
   ことにより、前記コードブックPから生成されるコンピュータ可読媒体。
9. 通信チャネルで受信したデータの系列を復号化する方法を実行するコンピュータ可読命令を格納したコンピュータ可読媒体であり、前記系列は、前記通信チャネルでの送信の前に、誤り制御符号を使用して符号化されているコンピュータ可読媒体であって、
   前記コンピュータ可読命令は、
   前記通信チャネルで受信された前記データの系列を取得し、
   前記誤り制御符号のコードブックGのコードワード毎に、前記系列と前記コードワードとの間の相関値を計算し、
   前記計算された相関値の最も高い相関値に関連する前記コードブックGの中のコードワードを選択する
   ことを有する動作を実行する命令を含み、
   前記コードブックGは、他のコードブックPのサブコードブックであり、
   前記サブコードブックの各コードワードgは、gと前記サブコードブックの他のコードワードのそれぞれとの間のそれぞれの相関振幅よりも高い自己相関振幅を有し、
   前記サブコードブックは、
   (a)空のサブコードブックを定め、
   (b)コードブックPからコードワードを選択し、コードブックPからの前記コードワードをサブコードブックに含め、
   (c)コードブックPからの前記コードワードの自己相関振幅を計算し、
   (d)コードブックPからの前記コードワードとコードブックPの各コードワードとの間の相関振幅を計算し、相関振幅が前記自己相関振幅と等しいコードブックPの各コードワードを、前記サブコードブックに前記コードワードを含めたコードブックPから削除し、
   (e)複数のコードワードの全てがコードブックPから削除されるまで動作(b)〜(d)を繰り返す
   ことにより、前記コードブックPから生成されるコンピュータ可読媒体。
10. コードブックPを有する誤り制御符号のサブコードブックを構成する方法であり、処理ユニットで実行される方法であって、
    (a)空のサブコードブックを定めるステップと、
    (b)コードブックPからコードワードを選択し、コードブックPからの前記コードワードをサブコードブックに含めるステップと、
    (c)コードブックPからの前記コードワードの自己相関振幅を計算するステップと、
    (d)コードブックPからの前記コードワードとコードブックPの各コードワードとの間の相関振幅を計算し、相関振幅が前記自己相関振幅と等しいコードブックPの各コードワードを、前記サブコードブックに前記コードワードを含めたコードブックPから削除するステップと、
    (e)複数のコードワードの全てがコードブックPから削除されるまで動作(b)〜(d)を繰り返すステップと
    を有する方法。
11. 前記自己相関振幅は、
    

    

    として計算され、
    前記相関振幅は、
    

    

    として計算され、
    ただし、p_t, t=1,2,...Tは、サブコードブックに含まれるコードブックPからのコードワードに関連する一式のT個のデータシンボルのうちのデータシンボルであり、
    

    

    は、p_tの複素共役であり、
    

    

    は、コードブックPのコードワードに関連する一式のT個のデータシンボルのうちのデータシンボルである、請求項１０に記載の方法。
12. 処理ユニットとメモリとを有するデバイスであって、
    請求項１０又は１１に記載の方法を実行するように構成されたデバイス。
13. 請求項１０又は１１に記載の方法を実行するコンピュータ可読命令を格納したコンピュータ可読媒体。

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