JP6883033B2 - 構造化低密度パリティチェック（ｌｄｐｃ）コードのパンクチャリング - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照および優先権主張
本出願は、2015年11月12日に出願した米国仮特許出願第62/254,678号および2016年7月5日に出願した米国特許出願第15/202,207号の利益および優先権を主張するものであり、両出願の全体が参照により本明細書に組み込まれている。
本開示のいくつかの態様は一般に、構造化低密度パリティチェック(LDPC)コードをパンクチャリングするための方法および装置に関する。いくつかの態様は、容量に対して改善された性能を可能にし得る。
ワイヤレス通信システムは、音声、データなどの様々なタイプの通信コンテンツを提供するために広く展開されている。これらのシステムは、利用可能なシステムリソース(たとえば、帯域幅および送信電力)を共有することによって複数のユーザとの通信をサポートすることが可能な多元接続システムであり得る。そのような多元接続システムの例には、符号分割多元接続(CDMA)システム、時分割多元接続(TDMA)システム、周波数分割多元接続(FDMA)システム、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)ロングタームエボリューション(LTE)システム、ロングタームエボリューションアドバンスト(LTE-A)システム、および直交周波数分割多元接続(OFDMA)システムがある。
一般に、ワイヤレス多元接続通信システムは、複数のワイヤレスノードのための通信を同時にサポートすることができる。各ノードは、順方向リンクおよび逆方向リンク上の送信を介して1つまたは複数の基地局と通信する。順方向リンク(または、ダウンリンク)は、基地局からノードへの通信リンクを指し、逆方向リンク(または、アップリンク)は、ノードから基地局への通信リンクを指す。通信リンクは、単入力単出力、多入力単出力または多入力多出力(MIMO)システムを介して確立され得る。
現代の情報化時代では、2進値(たとえば、1および0)は、ビデオ情報、オーディオ情報、統計情報など、様々なタイプの情報を表し、それらを通信するために使用される。残念ながら、2進データを記憶、送信、および/または処理する間、非意図的に誤りが生じる場合があり、たとえば、1が0に変更される場合、またはその逆が生じる場合がある。
概して、データ送信の場合、受信機は、雑音またはひずみが存在する場合に受信された各ビットを観測し、そのビットの値の指示のみが取得される。これらの状況下で、観測された値は「ソフト」ビットのソースと解釈される。ソフトビットは、そのビットの値(たとえば、1または0)の好適な推定値を、その推定値の信頼度の何らかの指示とともに示す。誤りの数は比較的少ない可能性があるが、少数の誤りまたはひずみレベルですら、データを未使用にする場合があり、送信誤りの場合、データの再送信を必要にし得る。
誤りを検査し、場合によっては、誤りを訂正するための機構を提供するために、2進データをコーディングして、慎重に設計された冗長性を取り入れることができる。データの単位のコーディングは、通常、コードワードと呼ばれるものを生成する。その冗長性により、コードワードは、しばしば、そこからコードワードが生成されたデータの入力単位よりも多くのビットを含むことになる。
冗長ビットは、エンコーダによって送信ビットストリームに追加されて、コードワードを作り出す。送信コードワードから生じる信号が受信または処理されるとき、その信号内で観測されるそのコードワード内に含まれる冗長情報を使用して、元のデータユニットを復元するために、受信信号内の誤りを識別および/もしくは訂正すること、またはそこからのひずみを除去することができる。そのような誤りの検査および/または訂正は、復号プロセスの一環として実装され得る。誤りがない場合、または訂正可能な誤りまたはひずみの場合、復号を使用して、処理されているソースデータから、符号化された元のデータユニットを復元することができる。復号不可能な誤りの場合、復号プロセスは、元のデータが完全に復元され得ないという何らかの指示を生成することができる。復号失敗のそのような指示を使用して、データの再送信を開始することができる。
データ通信のための光ファイバーラインの使用を増大し、データがデータ記憶デバイス(たとえば、ディスクドライブ、テープなど)から読み取られ、それらに記憶され得るレートを増大して、データ記憶および送信容量の効率的な使用だけでなく、高速度でデータを符号化および復号する増加する必要性が存在する。
符号化効率および高データレートは重要であるが、符号化および/または復号システムが幅広いデバイス(たとえば、消費者デバイス)における使用のために実際的になるには、エンコーダおよび/またはデコーダが合理的なコストで実装され得ることが重要である。
通信システムは、しばしば、いくつかの異なるレートで動作する必要がある。実装を可能な限り簡単に維持し、異なるレートでコーディングおよび復号を実現する1つの方法は、低密度パリティチェック(LDPC)コードを使用することである。具体的には、低レートコードをパンクチャリングすることによって高レートコードを生成するために、LDPCコードが使用される。LDPCコードの改善された性能に関する技法が望ましい。
本開示のシステム、方法、およびデバイスは、いくつかの態様をそれぞれ有し、それらのうちの単一の態様だけが、その望ましい属性を担うわけではない。以下の特許請求の範囲によって表される本開示の範囲を限定することなく、いくつかの特徴についてここで簡単に説明する。この議論を考慮した後、また特に「発明を実施するための形態」と題するセクションを読んだ後、本開示の特徴が、ワイヤレスネットワーク内のアクセスポイントと局との間の改善された通信を含む利点をどのようにもたらすかが理解されよう。
本開示のいくつかの態様は一般に、構造化低密度パリティチェック(LDPC)コードをパンクチャリングするための方法および装置に関する。いくつかのシナリオでは、5/6コードレートWi-Fi LDPCコード(たとえば、802.11ワイヤレス規格によって定義されるLDPCコード)の最高次数変数ノードをパンクチャリングして、LDPCコードに対して7/8コードレートを実現することができる。いくつかのシナリオでは、追加の変数ノードを有するマルチエッジLDPCコード設計をパンクチャリングして、7/8コードレートLDPCコードを実現することができる。
本開示のいくつかの態様は、送信デバイスによるワイヤレス通信のための方法を提供する。この方法は、一般に、コードワードを生成するためにLDPCコードに基づいて情報ビットのセットを符号化するステップであって、LDPCコードが、第1の数の変数ノードと第2の数のチェックノードとを有する行列によって定義される、符号化するステップと、パンクチャドコードワードを生成するためにコードワードをパンクチャリングするステップであって、パンクチャリングが、チェックノードに対して一定次数の接続性を有する変数ノードのうちの1つまたは複数に対応するビットをパンクチャリングするように設計された第1のパンクチャリングパターンに従って実行される、パンクチャリングするステップと、パンクチャドコードワードを送信するステップとを含む。
本開示のいくつかの態様は、送信デバイスによるワイヤレス通信のための方法を提供する。この方法は、概して、コードワードを生成するためにマルチエッジLDPCコードに基づいて情報ビットのセットを符号化するステップであって、LDPCコードが、基準LDPCコードに対して、追加の変数ノードを含む第1の数の変数ノードと第2の数のチェックノードとを有する行列によって定義される、符号化するステップと、パンクチャドコードワードを生成するためにコードワードをパンクチャリングするステップであって、パンクチャドコードワードに対して一定のコードレートを達成するために変数ノードのうちの1つまたは複数に対応するビットをパンクチャリングするように設計されたパンクチャリングパターンに従って実行される、パンクチャリングするステップと、パンクチャドコードワードを送信するステップとを含む。
本開示のいくつかの態様は、送信デバイスなど、ワイヤレス通信のための装置を提供する。この装置は、概して、コードワードを生成するためにLDPCコードに基づいて情報ビットのセットを符号化するための手段であって、LDPCコードが、第1の数の変数ノードと第2の数のチェックノードとを有する行列によって定義される、符号化するための手段と、パンクチャドコードワードを生成するためにコードワードをパンクチャリングするための手段であって、パンクチャリングが、チェックノードに対して一定次数の接続性を有する変数ノードのうちの1つまたは複数に対応するビットをパンクチャリングするように設計された第1のパンクチャリングパターンに従って実行される、パンクチャリングするための手段と、パンクチャドコードワードを送信するための手段とを含む。
本開示のいくつかの態様は、送信デバイスなど、ワイヤレス通信のための装置を提供する。この装置は、概して、コードワードを生成するためにマルチエッジLDPCコードに基づいて情報ビットのセットを符号化するための手段であって、LDPCコードが、基準LDPCコードに対して、追加の変数ノードを含む第1の数の変数ノードと第2の数のチェックノードとを有する行列によって定義される、符号化するための手段と、パンクチャドコードワードを生成するためにコードワードをパンクチャリングするための手段であって、パンクチャドコードワードに対して一定のコードレートを達成するために変数ノードのうちの1つまたは複数に対応するビットをパンクチャリングするように設計されたパンクチャリングパターンに従って実行される、パンクチャリングするための手段と、パンクチャドコードワードを送信するための手段を含む。
本開示のいくつかの態様は、送信デバイスなど、ワイヤレス通信のための装置を提供する。この装置は、概して、コードワードを生成するためにLDPCコードに基づいて情報ビットのセットを符号化することであって、LDPCコードが、第1の数の変数ノードと第2の数のチェックノードとを有する行列によって定義される、符号化することと、パンクチャドコードワードを生成するためにコードワードをパンクチャリングすることであって、パンクチャリングが、チェックノードに対して一定次数の接続性を有する変数ノードのうちの1つまたは複数に対応するビットをパンクチャリングするように設計された第1のパンクチャリングパターンに従って実行される、パンクチャリングすることと、パンクチャドコードワードを送信することとを行うように構成された、少なくとも1つのプロセッサを含む。
本開示のいくつかの態様は、送信デバイスなど、ワイヤレス通信のための装置を提供する。この装置は、概して、コードワードを生成するためにマルチエッジLDPCコードに基づいて情報ビットのセットを符号化することであって、LDPCコードが、基準LDPCコードに対して、追加の変数ノードを含む第1の数の変数ノードと第2の数のチェックノードとを有する行列によって定義される、符号化することと、パンクチャドコードワードを生成するためにコードワードをパンクチャリングすることであって、パンクチャドコードワードに対して一定のコードレートを達成するために変数ノードのうちの1つまたは複数に対応するビットをパンクチャリングするように設計されたパンクチャリングパターンに従って実行される、パンクチャリングすることとを行うように構成された、少なくとも1つのプロセッサと、パンクチャドコードワードを送信するように構成された送信機と含む。
本開示のいくつかの態様は、コンピュータ実行可能コードを記憶したコンピュータ可読媒体を提供する。このコンピュータ実行可能コードは、概して、コードワードを生成するためにLDPCコードに基づいて情報ビットのセットを符号化するためのコードであって、LDPCコードが、第1の数の変数ノードと第2の数のチェックノードとを有する行列によって定義される、符号化するためのコードと、パンクチャドコードワードを生成するためにコードワードをパンクチャリングするためのコードであって、パンクチャリングが、チェックノードに対して一定次数の接続性を有する変数ノードのうちの1つまたは複数に対応するビットをパンクチャリングするように設計された第1のパンクチャリングパターンに従って実行される、パンクチャリングするためのコードと、パンクチャドコードワードを送信するためのコードとを含む。
本開示のいくつかの態様は、コンピュータ実行可能コードを記憶したコンピュータ可読媒体を提供する。このコンピュータ実行可能コードは、概して、コードワードを生成するためにマルチエッジLDPCコードに基づいて情報ビットのセットを符号化するためのコードであって、LDPCコードが、基準LDPCコードに対して、追加の変数ノードを含む第1の数の変数ノードと第2の数のチェックノードとを有する行列によって定義される、符号化するためのコードと、パンクチャドコードワードを生成するためにコードワードをパンクチャリングするためのコードであって、パンクチャリングが、パンクチャドコードワードに対して一定のコードレートを達成するために変数ノードのうちの1つまたは複数に対応するビットをパンクチャリングするように設計されたパンクチャリングパターンに従って実行される、パンクチャリングするためのコードと、パンクチャドコードワードを送信するためのコードを含む。
当業者には、本発明の特定の例示的実施形態の以下の説明を添付の図とともに検討したときに、本発明の他の態様、特徴、および実施形態が明らかとなるであろう。本発明の特徴について、以下のいくつかの実施形態および図に関して説明する場合があるが、本発明のすべての実施形態は、本明細書で説明する有利な特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。言い換えれば、1つまたは複数の実施形態についていくつかの有利な特徴を有するものとして説明する場合があるが、そのような特徴のうちの1つまたは複数はまた、本明細書で説明する本発明の様々な実施形態に従って使用されてもよい。同様に、以下では例示的実施形態についてデバイス実施形態、システム実施形態、または方法実施形態として説明する場合があるが、そのような例示的実施形態を様々なデバイス、システム、および方法として実装できることを理解されたい。
上述した本開示の特徴が詳細に理解され得るように、そのいくつかが添付図面に示される態様を参照することによって、上記で簡単に要約したより詳細な説明が得られ得る。添付の図面は、本開示のいくつかの典型的な態様のみを示すが、この説明は他の同様に有効な態様にも当てはまる場合があるので、したがって、本開示の範囲を限定するものと見なされるべきではない。
本開示の特定の態様による例示的な多元接続ワイヤレス通信システムを示す図である。 本開示の特定の態様による基地局およびワイヤレスノードのブロック図である。 本開示の特定の態様による、ワイヤレスデバイス内で利用され得る様々な構成要素を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、例示的な低密度パリティチェック(LDPC)コードのグラフィカル表現である。 本開示のいくつかの実施形態による、例示的な低密度パリティチェック(LDPC)コードの行列表現である。 本開示のいくつかの態様による、図4AのLDPCコードのリフティングをグラフィカルに示す図である。 本開示のいくつかの態様によるパンクチャリングエンコーダを示す簡素化ブロック図である。 本開示のいくつかの態様によるデコーダを示す簡素化ブロック図である。 本開示のいくつかの態様による、送信デバイスによるワイヤレス通信のためにLDPCコード構造内の最高次数ノードのパンクチャリングに基づいて情報を符号化するための例示的な動作を示す流れ図である。 例示的な5/6レートWi-Fi LDPCコードのベースグラフ表現を示す図である。 パンクチャド低次数変数ノードを有する、図9に示した例示的な5/6レートWi-Fi LDPCコードのグラフィカル表現である。 本開示のいくつかの態様による、パンクチャド高次数変数ノードを有する、図9に示した例示的な5/6レートWi-Fi LDPCコードのグラフィカル表現である。 本開示のいくつかの態様による、変調およびコーディング方式(MCS)9におけるLDPCコードの様々なパンクチャリング技法の性能を示すグラフである。 本開示のいくつかの態様による、MCS1におけるLDPCコードの様々なパンクチャリング技法の性能を示すグラフである。 本開示のいくつかの態様による、送信デバイスによるワイヤレス通信のためにLDPCコード構造内に基づいて情報を符号化するための例示的な動作を示す流れ図である。 本開示のいくつかの態様による、例示的なマルチエッジ7/8レートLDPCコード設計の行列表現を示す図である。 本開示のいくつかの態様による、別の例示的なマルチエッジレート7/8 LDPCコード設定の行列表現を示す図である。
理解を促すために、可能な場合、図面に共通する同一要素を指すために、同一の参照番号が使用されている。特定の具陳なしに、一実施形態で開示する要素が他の実施形態に関して有利に利用される場合があると考えられる。
本開示の態様は、低密度パリティチェック(LDPC)コードをパンクチャリングするための技法を提供する。いくつかのシナリオでは、5/6コードレートWi-Fi LDPCコード(たとえば、802.11ワイヤレス規格によって定義されるLDPCコード)の最高次数変数ノードをパンクチャリングして、LDPCコードに対して7/8コードレートを実現することができる。いくつかのシナリオでは、追加の変数ノードを有するマルチエッジLDPCコードをパンクチャリングして、所望のブロック長を維持しながらLDPCコードに対して7/8コードレートを提供することができる。
本開示の様々な態様について、添付の図面を参照しながら、以下でより十分に説明する。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本開示全体にわたって提示される任意の特定の構造または機能に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの態様は、本開示が周到で完全になり、本開示の範囲を当業者に十分に伝えるように与えられる。本明細書の教示に基づいて、本開示の範囲が、本開示の任意の他の態様とは無関係に実装されるにせよ、本開示の任意の他の態様と組み合わせて実装されるにせよ、本明細書で開示する本開示の任意の態様を包含するように意図されることを当業者は諒解されたい。たとえば、本明細書に記載された任意の数の態様を使用して、装置が実装されてよく、または方法が実践されてよい。加えて、本開示の範囲は、本明細書に記載する本開示の様々な態様に加えて、またはそうした態様以外に、他の構造、機能、または構造および機能を使用して実践されるそのような装置または方法を包含するように意図される。本明細書で開示する本開示のいかなる態様も、請求項の1つまたは複数の要素によって具現化され得ることを理解されたい。「例示的」という語は、本明細書では「一例、事例、または例示としての働きをすること」を意味するために使用される。本明細書で「例示的」と記載されている任意の態様は、必ずしも他の態様よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。
特定の態様について本明細書で説明するが、これらの態様の多くの変形および置換が、本開示の範囲内に入る。好ましい態様のいくつかの利益および利点について言及するが、本開示の範囲は特定の利益、使用、または目的に限定されることが意図されない。むしろ、本開示の態様は、様々なワイヤレス技術、システム構成、ネットワーク、および送信プロトコルに広く適用可能であるであるものとし、そのうちのいくつかが例として図面および好ましい態様の以下の説明で示される。発明を実施するための形態および図面は、限定的でなく、本開示の例示にすぎず、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその同等物によって定義される。
本明細書で説明する技法は、符号分割多元接続(CDMA)ネットワーク、時分割多元接続(TDMA)ネットワーク、周波数分割多元接続(FDMA)ネットワーク、直交FDMA(OFDMA)ネットワーク、シングルキャリアFDMA(SC-FDMA)ネットワークなどの様々なワイヤレス通信ネットワークのために使用することができる。「ネットワーク」および「システム」という用語は、しばしば互換的に使用される。CDMAネットワークは、ユニバーサル地上無線アクセス(UTRA)、CDMA2000などの無線技術を実装することができる。UTRAは、広帯域CDMA(W-CDMA)および低チップレート(LCR)を含む。CDMA2000は、IS-2000規格、IS-95規格およびIS-856規格を対象とする。TDMAネットワークは、モバイル通信用グローバルシステム(GSM(登録商標))などの無線技術を実装し得る。OFDMAネットワークは、発展型(E-UTRA)、IEEE802.11、IEEE802.16、IEEE802.20、Flash-OFDMなどの無線技術を実装してもよい。UTRA、E-UTRA、およびGSM(登録商標)は、ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム(UMTS)の一部である。ロングタームエボリューション(LTE)は、E-UTRAを使用するUMTSのリリースである。UTRA、E-UTRA、GSM(登録商標)、UMTS、およびLTEは、「第3世代パートナーシッププロジェクト」(3GPP)と名付けられた組織からの文書に記載されている。CDMA2000は、「第3世代パートナーシッププロジェクト2」(3GPP2)と名付けられた組織からの文書に記載されている。これらの通信ネットワークは、本開示で説明される技法が適用され得るネットワークの例として列挙されているにすぎず、本開示は、上記で説明した通信ネットワークに限定されない。
シングルキャリア周波数分割多元接続(SC-FDMA)は、送信機側においてシングルキャリア変調を利用し、受信機側において周波数領域等化を利用する送信技法である。SC-FDMAは、OFDMAシステムのものと類似の性能、および本質的に同じ全体的な複雑さを有する。しかしながら、SC-FDMA信号は、その固有のシングルキャリア構造により、より低いピーク対平均電力比(PAPR)を有する。SC-FDMAは、特に、より低いPAPRが送信電力効率の観点からワイヤレスノードに大きな利益をもたらすアップリンク(UL)通信において大きな注目を集めている。
アクセスポイント(「AP」)は、NodeB、無線ネットワークコントローラ(「RNC」)、eNodeB(eNB)、基地局コントローラ(「BSC」)、基地トランシーバ局(「BTS」)、基地局(「BS」)、トランシーバ機能(「TF」)、無線ルータ、無線トランシーバ、基本サービスセット(「BSS」)、拡張サービスセット(「ESS」)、無線基地局(「RBS」)、または他の専門用語を備えることができ、これらとして実装されてもよく、これらとして知られる場合がある。
アクセス端末(「AT」)は、アクセス端末、加入者局、加入者ユニット、移動局、遠隔局、遠隔端末、ユーザ端末、ユーザエージェント、ユーザデバイス、ユーザ機器(UE)、ユーザ局、ワイヤレスノード、またはなにか他の専門用語を備えることができ、これらとして実装されてもよく、これらとして知られる場合がある。いくつかの実装形態では、アクセス端末は、セルラー電話、スマートフォン、コードレス電話、セッション開始プロトコル(「SIP」)電話、ワイヤレスローカルループ(「WLL」)局、携帯情報端末(「PDA」)、タブレット、ネットブック、スマートブック、ウルトラブック、ワイヤレス接続機能を有するハンドヘルドデバイス、局(「STA」)、または、ワイヤレスモデムに接続されたなにか他の適切な処理デバイスを備えることができる。したがって、本明細書で教示する1つまたは複数の態様は、電話(たとえば、セルラーフォン、スマートフォン)、コンピュータ(たとえば、デスクトップ)、ポータブル通信デバイス、ポータブルコンピューティングデバイス(たとえば、ラップトップ、携帯情報端末、タブレット、ネットブック、スマートブック、ウルトラブック)、医療デバイスもしくは医療機器、生体センサー/デバイス、娯楽デバイス(たとえば、音楽もしくはビデオデバイス、もしくは衛星ラジオ)、車両構成要素もしくはセンサー、スマートメータ/センサー、産業用製造機器、全地球測位システムデバイス、または、ワイヤレス媒体またはワイヤード媒体を介して通信するように構成された任意の他の適切なデバイスに組み込まれ得る。いくつかの態様では、ノードはワイヤレスノードである。ワイヤレスノードは、たとえば、ワイヤード通信リンクまたはワイヤレス通信リンクを介して、ネットワーク(たとえば、インターネットまたはセルラーネットワークなどのワイドエリアネットワーク)のための、またはネットワークへの接続性を提供し得る。
態様は本明細書で3Gおよび/または4Gワイヤレス技術に一般に関連する用語を使用して説明される場合があるが、本開示の態様は、5G以降など、他の世代ベースの通信システムに適用され得ることに留意されたい。
例示的なワイヤレス通信システム
図1は、本開示の態様が実行される場合がある通信ネットワークまたは通信システム100の一例を示す。たとえば、ワイヤレスノード116またはBS102などの送信デバイスは、コードワードを生成するために低密度パリティチェック(LDPC)コードに基づいて情報ビットのセットを符号化することができ、LDPCコードは、第1の数の変数ノードと第2の数のチェックノードとを有する行列によって定義される。送信デバイスは、パンクチャドコードワードを生成するためにコードワードをパンクチャリングすることができる。たとえば、送信デバイスは、パンクチャリングパターンに従ってパンクチャリングを実行することができる。送信デバイスは、チェックノードに対して一定次数の接続性(たとえば、最高次数の接続性)を有する変数ノードのうちの1つまたは複数に対応するビットをパンクチャリングすることができる。送信デバイスは、次いで、パンクチャドコードワードを送信することができる。
図1を参照すると、一態様による多元接続ワイヤレス通信システム100が示されている。基地局(BS)102は、複数のアンテナグループを含むことができ、1つのグループは、アンテナ104および106を含み、別のグループは、アンテナ108および110を含み、追加のグループは、アンテナ112および114を含む。図1では、アンテナグループごとに2つのアンテナしか示されていないが、アンテナグループごとにより多いまたはより少ないアンテナが利用される場合もある。ワイヤレスノード116は、アンテナ112および114と通信している場合があり、アンテナ112および114は、順方向リンク120を介してワイヤレスノード116に情報を送信し、逆方向リンク118を介してワイヤレスノード116から情報を受信する。ワイヤレスノード122は、アンテナ106および108と通信している場合があり、アンテナ106および108は、順方向リンク126を介してワイヤレスノード122に情報を送信し、逆方向リンク124を介してワイヤレスノード122から情報を受信する。BS102は、たとえば、すべてのインターネット(IoE)デバイスであり得る他のワイヤレスノードとも通信している場合がある。IoEデバイス136は、BS102の1つまたは複数の他のアンテナと通信している場合があり、アンテナは、順方向リンク140を介してIoEデバイス136に情報を送信し、逆方向リンク138を介してIoEデバイス136から情報を受信する。IoEデバイス142は、BS102の1つまたは複数の他のアンテナと通信している場合があり、アンテナは、順方向リンク146を介してIoEデバイス142に情報を送信し、逆方向リンク144を介してIoEデバイス142から情報を受信する。周波数分割複信(FDD)システムでは、通信リンク118、120、124、126、138、140、144、および146は、通信のために異なる周波数を使用することができる。たとえば、順方向リンク120は、逆方向リンク118によって使用される周波数とは異なる周波数を使用することができ、順方向リンク140は、逆方向リンク138によって使用される周波数とは異なる周波数を使用することができる。
アンテナの各グループ、および/またはそれらが通信するように設計されたエリアは、しばしばBSのセクタと呼ばれる。本開示の一態様では、各アンテナグループは、アクセスポイント102によってカバーされるエリアのセクタ内のワイヤレスノードと通信するように設計され得る。
ワイヤレスノード130は、BS102と通信している場合があり、BS102からのアンテナは、順方向リンク132を介してワイヤレスノード130に情報を送信し、逆方向リンク134を介してワイヤレスノード130から情報を受信する。
順方向リンク120および126を介する通信において、BS102の送信アンテナは、異なるワイヤレスノード116、122、136、および142のための順方向リンクの信号対雑音比を改善するために、ビームフォーミングを利用することができる。また、そのカバレッジを通じてランダムに点在するワイヤレスノードに送信するためにビームフォーミングを使用するBSは、単一のアンテナを介してすべてのそのワイヤレスノードに送信するBSよりも、隣接セル内のワイヤレスノードに対してより少ない干渉を引き起こす。
図2は、多入力多出力(MIMO)システム200内の送信機システム210(たとえば、基地局としても知られる)および受信機システム250(たとえば、ワイヤレスノードとしても知られる)の態様のブロック図を示す。システム210およびシステム250の各々は、送信と受信の両方の能力を有する。システム210またはシステム250が送信するのか、受信するのか、または同時に送信および受信するのかは、アプリケーションに依存する。送信機システム210において、いくつかのデータストリームに関するトラフィックデータは、データソース212から送信(TX)データプロセッサ214に提供される。
本開示の一態様では、各データストリームは、それぞれの送信アンテナを介して送信することができる。TXデータプロセッサ214は、各データストリームのトラフィックデータを、そのデータストリームについて選択された特定のコーディング方式に基づいて、フォーマットし、コーディングし、インターリーブして、コーディングされたデータを提供する。本明細書で説明する態様によれば、コーディング方式はLDPCコードを使用することができる。
データストリームごとのコード化データは、OFDM技法を使用してパイロットデータと多重化される場合がある。パイロットデータは、一般には既知の方法において処理され、チャネル応答を推定するために受信機システムにおいて使用され得る既知のデータパターンである。各データストリームに関する多重化されたパイロットデータおよびコーディングされたデータは、次いで、変調シンボルを提供するために、そのデータストリームのために選択された特定の変調方式(たとえば、BPSK、QSPK、M-PSK、またはM-QAM)に基づいて変調される(たとえば、シンボルマッピングされる)。各データストリームに関するデータレート、コーディング、および変調は、プロセッサ230によって実行される命令によって決定され得る。メモリ232は、データと、送信機システム210のためのソフトウェア/ファームウェアとを記憶することができる。
次いで、すべてのデータストリームに関する変調シンボルは、TX MIMOプロセッサ220に提供され、TX MIMOプロセッサ220は、(たとえば、OFDMのために)その変調シンボルをさらに処理することができる。次いで、TX MIMOプロセッサ220は、NT個の変調シンボルストリームをNT個の送信機(TMTR)222a〜222tに提供する。本開示のいくつかの態様では、TX MIMOプロセッサ220は、データストリームのシンボルと、シンボルの送信元のアンテナとにビームフォーミング重みを適用する。
各送信機222は、それぞれのシンボルストリームを受信し、1つまたは複数のアナログ信号を提供するために処理し、さらに、MIMOチャネルを介する送信に適した変調信号を提供するためにアナログ信号を調整(たとえば、増幅、フィルタリング、およびアップコンバート)する。次いで、送信機222a〜222tからのNT個の変調信号はそれぞれ、NT個のアンテナ224a〜224tから送信される。
受信機システム250において、送信された被変調信号は、NR個のアンテナ252a〜252rによって受信され得、各アンテナ252からの受信信号は、それぞれの受信機(RCVR)254a〜254rに提供され得る。各受信機254は、それぞれの受信信号を調整(たとえば、フィルタリング、増幅、およびダウンコンバート)し、調整された信号をデジタル化して、サンプルを提供し、さらにそれらのサンプルを処理して、対応する「受信」シンボルストリームを提供することができる。
次いで、RXデータプロセッサ260が、NR個の受信機254からNR個の受信シンボルストリームを受信し、特定の受信機処理技法に基づいて処理して、NT個の「被検出」シンボルストリームを提供する。次いで、RXデータプロセッサ260は、各被検出シンボルストリームを復調し、デインターリーブし、復号して、データストリームのトラフィックデータを再生する。RXデータプロセッサ260による処理は、送信機システム210におけるTX MIMOプロセッサ220およびTXデータプロセッサ214によって実行される処理を補足するものであり得る。
プロセッサ270は、どのプリコーディング行列を使用すべきかを周期的に決定する。プロセッサ270は、行列インデックス部とランク値部とを備える逆方向リンクメッセージを作成する。メモリ272は、データと、受信機システム250のためのソフトウェア/ファームウェアとを記憶することができる。逆方向リンクメッセージは、通信リンクおよび/または受信データストリームに関する様々なタイプの情報を備えることができる。逆方向リンクメッセージは、次いで、データソース236からいくつかのデータストリームに関するトラフィックデータも受信するTXデータプロセッサ238によって処理され、変調器280によって変調され、送信機254a〜254rによって調整され、送信機システム210に送信し戻される。
送信機システム210において、受信機システム250からの被変調信号は、アンテナ224によって受信され、受信機222によって調整され、復調器240によって復調され、RXデータプロセッサ242によって処理されて、受信機システム250によって送信された逆方向リンクメッセージを抽出する。次いで、プロセッサ230が、ビームフォーミング重みを決定するためにどのプリコーディング行列を使用すべきかを決定し、次いで、抽出されたメッセージを処理する。
ワイヤレスノード250のプロセッサ270、RXデータプロセッサ260、TXデータプロセッサ238、もしくは他のプロセッサ/要素のうちのいずれか1つ、またはそれらの組合せ、および/あるいは、アクセスポイント210のプロセッサ230、TX MIMOプロセッサ220、TXデータプロセッサ214、RXデータプロセッサ242、もしくは他のプロセッサ/要素、またはそれらの組合せは、以下で論じる本開示のいくつかの態様によるコネクションレスアクセスのための手順を実行するように構成され得る。一態様では、プロセッサ270、RXデータプロセッサ260、およびTXデータプロセッサ238のうちの少なくとも1つは、本明細書で説明するコネクションレスアクセスのためのランダムアクセスチャネル(RACH)手順を実行するためのメモリ272内に記憶されたアルゴリズムを実行するように構成され得る。別の態様では、プロセッサ230、TX MIMOプロセッサ220、TXデータプロセッサ214、およびRXデータプロセッサ242のうちの少なくとも1つは、本明細書で説明するコネクションレスアクセスのためのRACH手順を実行するためのメモリ232内に記憶されたアルゴリズムを実行するように構成され得る。
図3は、図1に示したワイヤレス通信システム100内で用いられることができるワイヤレスデバイス302内で利用され得る様々な構成要素を示す。ワイヤレスデバイス302は、本明細書で説明する様々な方法を実装するように構成されてもよいデバイスの一例である。ワイヤレスデバイス302は、基地局102、またはワイヤレスノード(たとえば、116、122、136、および142)のいずれかであり得る。たとえば、ワイヤレスデバイス302は、図8で説明する動作800(ならびに、本明細書で説明する他の動作)を実行するように構成され得る。
ワイヤレスデバイス302は、ワイヤレスデバイス302の動作を制御するプロセッサ304を含み得る。プロセッサ304は、中央処理装置(CPU)と呼ばれることもある。メモリ306は、読取り専用メモリ(ROM)とランダムアクセスメモリ(RAM)の両方を含んでよく、命令およびデータをプロセッサ304に提供する。メモリ306の一部は、不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM)を含んでもよい。プロセッサ304は、一般には、メモリ306内に記憶されたプログラム命令に基づいて論理演算と算術演算とを実行する。メモリ306内の命令は、たとえば、コネクションレスアクセスの間にUEがデータを効率的に送信することを可能にするために、本明細書で説明する方法を実装するために実行可能であり得る。プロセッサ304のいくつかの非限定的な例は、Snapdragonプロセッサ、特定用途向け集積回路(ASIC)、プログラマブル論理などを含み得る。
ワイヤレスデバイス302は、ワイヤレスデバイス302と遠隔地との間でデータの送信および受信を可能にするために、送信機310および受信機312を含み得るハウジング308を含む場合もある。送信機310と受信機312を組み合わせてトランシーバ314にしてもよい。単一または複数の送信アンテナ316が、ハウジング308に取り付けられてよく、トランシーバ314に電気的に結合されてよい。ワイヤレスデバイス302はまた、複数の送信機、複数の受信機、および複数のトランシーバを含み得る(図示せず)。ワイヤレスデバイス302は、ワイヤレスバッテリー充電機器も含み得る。
ワイヤレスデバイス302はまた、トランシーバ314によって受信された信号のレベルを検出および定量化するための取組みにおいて使用され得る信号検出器318を含み得る。信号検出器318は、総エネルギー、シンボルごとのサブキャリア当りのエネルギー、電力スペクトル密度、および他の信号などの信号を検出することができる。ワイヤレスデバイス302はまた、信号を処理する際に使用するためのデジタル信号プロセッサ(DSP)320を含み得る。
ワイヤレスデバイス302の様々な構成要素は、バスシステム322によって一緒に結合され得、バスシステム322は、データバスに加えて、電力バスと、制御信号バスと、ステータス信号バスとを含み得る。プロセッサ304は、以下で論じる本開示の態様に従って、コネクションレスアクセスを実行するために、メモリ306内に記憶された命令にアクセスするように構成され得る。
例示的な誤り訂正コーディング
多くの通信システムは誤り訂正コードを使用する。具体的には、誤り訂正コードは、データストリーム内に冗長性を取り入れることによってこれらのシステム内の情報転送の固有の不信頼性を補償する。低密度パリティチェック(LDPC)コード(Gallagerコードとしても知られている)は、反復コーディングシステムを使用する特定のタイプの誤り訂正コードである。LDPCコードは、そのパリティチェック行列の要素Hの大部分が「0」である線形ブロックコードである。
LDPCコードは、2部グラフ(「Tannerグラフ」と呼ばれることが多い)によって表すことができ、変数ノードのセットは、コードワードのビット(たとえば、情報ビットまたはシステマティックビット(systematic bit)に対応し、チェックノードのセットは、そのコードを定義するパリティチェック制約のセットに対応する。したがって、グラフのノードは、2つの特徴的なセットに分離され、そのエッジは2つの異なるタイプのノード、すなわち、可変およびチェックを接続する。
2部ベースグラフ(G)を数回、N回コピーすることによってプロトグラフが作り出される。グラフ内で変数ノードおよびチェックノードが「エッジ」(すなわち、変数ノードとチェックノードを接続するライン)によって接続される場合、変数ノードおよびチェックノードは「隣接」と見なされる。加えて、2部ベースグラフ(G)の各エッジ(e)に対して、GのN個のコピーを相互接続するためにエッジ(e)のN個のコピーに置換が適用される。各チェックノードに関して、すべての隣接変数ノードに関連するビットの合計が0モジュロ2である(すなわち、それらが偶数の1を含む)場合のみ、変数ノードシーケンスとの1対1の関連性を有するビットシーケンスは、有効なコードワードである。使用される置換が巡回である場合、結果として生じるLDPCコードは疑似巡回(QC:quasi-cyclic)であり得る。
図4〜図4Aは、本開示のいくつかの実施形態による、例示的なLDPCコードのグラフィカル表現および行列表現を示す。たとえば、図4は、例示的なLDPCコードを表す2部グラフ400を示す。2部グラフ400は、4個のチェックノード420(正方形によって表される)に接続された5個の変数ノード410(円によって表される)のセットを含む。グラフ400内のエッジは、変数ノード410をチェックノード420に接続する(変数ノード410をチェックノード420に接続するラインによって表される)。このグラフは、|E|=12個のエッジによって接続された、|V|=5変数ノードおよび|C|=4チェックノードからなる。
2部グラフは、簡素化された隣接行列によって表され得る。図4Aは、2部グラフ400の行列表現400Aを示す。行列表現400Aは、パリティチェック行列Hとコードワードベクトルxとを含み、この場合、x1-x5はコードワードxのビットを表す。受信信号が普通に復号されたかどうかを決定するために、パリティ行列Hが使用される。パリティチェックHはj個のチェックノードに対応するC個の行と、i個の変数ノードに対応するV個の列とを有し(すなわち、復調シンボル)、この場合、行は式を表し、列はコードワードのビットを表す。図4Aでは、行列Hは、それぞれ4個のチェックノードおよび5個の変数ノードに対応する、4個の行と5個の列を有する。第j番目のチェックノードがエッジによって第i番目の変数ノードに接続されている場合、すなわち、2個のノードが隣接している場合、パリティチェック行列Hの第i番目の列内および第j番目の行内に1が存在する。すなわち、第i番目の列と第j番目の行の交差部は、エッジが対応する頂点を接合する「1」と、エッジがない「0」とを含む。コードワードベクトルxは、Hx=0である場合(たとえば、各制約ノードに関して、(変数ノードとのそれらの関連性により)その制約に隣接するビットの合計が0モジュロ2である、すなわち、それらが偶数の1を含む)場合のみ)、コードワードベクトルxは有効なコードを表す。したがって、コードワードが正確に受信された場合、Hx=0(mod 2)である。コーディングされた受信信号とパリティチェック行列Hの積が「0」になるとき、これは何の誤りも生じなかったことを示す。パリティチェック行列はC行×V列のバイナリ進行列である。行は等式を表し、列はコードワード内の桁を表す。
復調シンボルまたは変数ノードの数はLDPCコード長である。行(列)内の非ゼロ要素の数は行(列)重みdc(dv)として定義される。
ノードの次数は、そのノードに接続されたエッジの数を指す。この特徴は、変数ノード410に伴うエッジの数が対応する列内の「1」の数に等しく、変数ノード次数d(v)と呼ばれる図4Aに示したH行列内に示されている。同様に、チェックノード420に接続されたエッジの数は、対応する行内の数に等しく、チェックノード次数d(c)と呼ばれる。
正規のグラフまたはコードは、すべての変数ノードが同じ次数を有し、すべての制約ノードが同じ次数を有するものである。この場合、そのコードは正規コードであるという。他方で、非正規コードは、異なる次数の制約ノードおよび/または変数ノードを有する。たとえば、いくつかの変数ノードは、次数4のもの、他の変数ノードは次数3のもの、さらに他の変数ノードは次数2のものであってよい。
「リフティング」は、LDPCコードが、一般には、大きいLDPCコードに関連する複雑性をやはり低減させながら、並列符号化および/または復号実装形態を使用して実装されることを可能にする。より具体的には、リフティングは、より小さいベースコードの複数のコピーから比較的大きいLDPCコードを生成するための技法である。たとえば、ベースグラフの並列コピーの数(Z)を生成し、次いで、ベースグラフの各コピーのエッジクラスタの置換により並列コピーを相互接続することによって、リフトされたLDPCコードを生成することができる。
したがって、同じタイプの頂点は極めて近接するが、グラフ全体は複数の分離されたサブグラフからなるように、複数のコピーがオーバーレイされる「コピーおよび置換」動作によって、より大きいグラフを取得することができる。
図5は、図4のグラフの3つのコピーを作成する効果をグラフィカルに示す。3つのコピーはコピー同士の間の同様のエッジを置換することによって相互接続され得る。置換が巡回置換に制限される場合、結果として生じるグラフはリフティングZ=3である疑似巡回LDPCに対応する。3つのコピーが作成された元のグラフは、本明細書ではベースグラフと呼ばれる。異なるサイズの導出グラフを取得するために、「コピーおよび置換」動作をベースグラフに適用することができる。
受信LDPCコードワードを復号して、元のコードワードの再構築バージョンを生成することができる。誤りがない場合、または訂正可能な誤りの場合、復号を使用して、符号化された元のデータユニットを復元することができる。デコーダは、冗長ビットを使用して、ビット誤りを検出および訂正することができる。LDPCデコーダは、概して、局所計算を反復的に実行して、エッジとともに、2部グラフ400内のメッセージを交換して、着信メッセージに基づいてノードにおいて置換を実行することでこれらのメッセージを更新することによって、それらの結果を通すことによって動作する。これらのステップは、一般に、数回繰り返されてよい。たとえば、グラフ400内の各変数ノード410に、通信チャネルからの観測によって決定された関連ビットの値の推定を示す「ソフトビット」(たとえば、コードワードの受信ビットを表す)を最初に提供することができる。これらのソフトビットを使用して、LDPCデコーダは、それら、またはそれらのいくつかの部分をメモリから反復的に読み取り、更新メッセージ、またはそれらのいくつかの部分をメモリに再度書き込むことによって、メッセージを更新することができる。更新動作は、一般に、対応するLDPCコードのパリティチェック制約に基づく。リフトされたLDPCコードに対する実装形態では、同様のエッジ上のメッセージは並列で処理されることが多い。
高速アプリケーション用に設計されたLDPCコードは、符号化動作および復号動作において高い並列性をサポートするために、大きいリフティング係数と比較的小さいベースグラフとを用いた疑似巡回構成を使用することが多い。より高いコードレート(たとえば、コードワード長に対するメッセージ長の比率)を有するLDPCコードは、比較的少ないパリティチェックを有する傾向がある。ベースパリティチェックの数が変数ノードの次数(たとえば、変数ノードに接続されたエッジの数)よりも小さい場合、ベースグラフ内で、変数ノードは、2個以上のエッジによってベースパリティチェックのうちの少なくとも1つに接続される(たとえば、変数ノードは「ダブルエッジ」を有し得る)。または、ベースパリティチェックの数が変数ノードの次数(たとえば、変数ノードに接続されたエッジの数)よりも小さい場合、ベースグラフ内で、変数ノードは、2個以上のエッジによってベースパリティチェックのうちの少なくとも1つに接続される。2個以上のエッジによって接続されたベース変数ノードおよびベースチェックノードを有することは、概して、並列ハードウェア実装のためには望ましくない。たとえば、そのようなダブルエッジは、同じメモリロケーションに対して複数の同時読取り動作および書込み動作を生じさせる可能性があり、これは、データコヒーレンシ問題を生み出す可能性がある。ベースLDPCコード内のダブルエッジは、単一の並列パリティチェック更新の間に、メモリロケーション内の同じソフトビットの並列読取りを2度トリガし得る。したがって、両方の更新を適切に組み込むことができるように、メモリに再度書き込まれるソフトビット値を組み合わせるために、一般には、追加の回路が必要とされる。しかしながら、LDPCコード内のダブルエッジの除去することは、この過剰な複雑性の回避に役立つ。
巡回リフティングに基づくLDPCコード設計は、多項式モジュロ(polynomials modulo)のリング上のコードがバイナリ多項式モジュロxZ-1であり得ると解釈することができ、式中、Zはリフティングサイズ(lifting size)(たとえば、疑似巡回コード内のサイクルのサイズ)である。したがって、そのようなコードの符号化は、しばしば、このリング内の代数的演算であり得る。
標準的な非正規LDPCコードアンサンブル(次数分布)の定義では、Tannarグラフ表現内のすべてのエッジは統計的に相互交換可能であり得る。言い換えれば、単一の統計的同値類エッジ(equivalence class of edge)が存在する。マルチエッジLDPCコードの場合、複数の同値類エッジが可能であり得る。標準的な非正規LDPCアンサンブル定義では、グラフ内のノード(可変と制約の両方)は、エッジ次数がベクトルであるマルチエッジタイプ設定では、それらの次数、すなわち、それらのノードが接続されるエッジの数によって指定されるが、その次数は、各エッジ同値類(タイプ)からのノードに独立して接続されたエッジの数を指定する。マルチエッジタイプアンサンブルは、有限数のエッジタイプからなる。制約ノードの次数タイプは、(非負)整数のベクトルであり、このベクトルの第i番目のエントリは、そのようなノードに接続された第i番目のタイプのソケットの数を記録する。このベクトルは、エッジ次数と呼ばれることがある。変数ノードの次数タイプは、(非負)整数のベクトルと見なされ得るが、この次数タイプは2つの部分を有する。第1の部分は、受信分布に関し、受信次数と呼ばれることになり、第2の部分はエッジ次数を指定する。エッジ指数は、制約ノードに関するのと同じ役割を果たす。エッジは、それらが同じタイプのソケットをペアリングするとして分類される。ソケットは同様のタイプのソケットとペアリングすべきであるというこの制約は、マルチエッジタイプ概念を特徴づける。マルチエッジタイプ記述では、異なるノードタイプは異なる受信分布を有し得る(たとえば、関連するビットは異なるチャネルを通過し得る)。
パンクチャリングは、より短いコードワードを生み出すために、コードワードからビットを除去する行為である。したがって、パンクチャド変数ノードは、実際に送信されていないコードワードビットに対応する。LDPCコード内の変数ノードのパンクチャリングは、チェックノードをやはり効果的に除去すると同時に、(たとえば、ビットの除去により)短縮コードを作り出す。具体的には、パンクチャリングされるべき変数ノードが1の次数を有する、パンクチャリングされるべきビットを含むLDPCコードの行列表現(そのような表現は、コードが適切であることを条件に行結合によって可能であり得る)の場合、変数ノードのパンクチャリングは、コードから関連ビットを除去し、グラフからその単一の隣接チェックノードを効果的に除去する。結果として、グラフ内のチェックノードの数は1だけ低減される。
図6は、本開示のいくつかの態様によるパンクチャリングエンコーダを示す簡素化ブロック図である。図6は、ワイヤレス送信のためのパンクチャド符号化メッセージを含む信号を提供するように構成され得る無線周波数(RF)モデム650の一部分を示す簡素化ブロック図600である。一例では、基地局102(または、逆経路上のアクセス端末)内の畳み込みエンコーダ602は送信のためのメッセージ620を受信する。メッセージ620は、受信デバイス向けのデータおよび/もしくは符号化音声または他のコンテンツを含み得る。エンコーダ602は、一般に、基地局102または別のネットワークエンティティによって定義された構成に基づいて選択された適切な変調およびコーディング方式(MCS)を使用してメッセージを符号化する。エンコーダ602によって生成される符号化ビットストリーム622は、次いで、別個のデバイスもしくは構成要素であってよく、またはエンコーダ602と一体型であってもよいパンクチャリングモジュール604によって選択的にパンクチャリングされ得る。パンクチャリングモジュール604は、ビットストリームが、送信に先立ってパンクチャリングされるべきか、またはパンクチャリングなしで送信されるべきかを決定することができる。ビットストリーム622をパンクチャリングする判定は、一般に、ネットワーク条件、ネットワーク構成、RAN定義された選好に基づいて、かつ/または他の理由で行われる。ビットストリーム622は、パンクチャパターン612に従ってパンクチャリングされ、メッセージ620を符号化するために使用され得る。パンクチャリングパターンは以下でより詳細に説明するいくつかの態様に従ってよい。パンクチャリングモジュール604は、Txシンボル626のシーケンスを生成するマッパ606に出力624を提供し、Txシンボル626のシーケンスは、Txチェーン608によって変調され、増幅され、さもなければ処理され、アンテナ610を通して送信するためのRF信号628が生成される。
モデム部分650がビットストリーム622をパンクチャリングするように構成されるかどうかに応じて、パンクチャリングモジュール604の出力624は、非パンクチャドビットストリーム622、またはビットストリーム622のパンクチャドバージョンであってよい。一例では、パリティおよび/または他の誤り訂正ビットは、RFチャネルの限定された帯域幅内でメッセージ620を送信するために、エンコーダ602の出力624内でパンクチャリングされ得る。別の例では、ビットストリームは、干渉を回避するために、または他のネットワーク関連の理由で、メッセージ620を送信するために必要とされる電力を低減するためにパンクチャリングされ得る。これらのパンクチャドコードワードビットは送信されない。
デコーダおよびLDPCコードワードを復号するために使用される復号アルゴリズムは、エッジとともにグラフ内のメッセージを交換して、着信メッセージに基づいてノードにおいて置換を実行することでこれらのメッセージを更新することによって動作する。グラフ内の各変数ノードに、たとえば、通信チャネルからの観測によって決定された関連ビットの値の推定を示す、受信値と呼ばれるソフトビットを最初に提供することができる。理想的には、別個のビットに関する推定値は統計的に独立している。この理想は、実際にはそむかれる。受信ワードは、受信値の収集物からなる。
図7は、本開示のいくつかの態様によるデコーダを示す簡素化ブロック図である。図7は、パンクチャド符号化メッセージを含む、ワイヤレスに送信された信号を受信および復号するように構成され得るRFモデム750の一部分を示す簡素化概略図700である。パンクチャコードワードビットは消去されるとして扱われてよい。たとえば、パンクチャドノードのLLRは初期化においてゼロに設定され得る。様々な例では、信号を受信するモデム750は、アクセス端末に、基地局に、または説明する機能を実行するための任意の他の適切な装置もしくは手段に存在し得る。アンテナ702はRF信号720をアクセス端末に提供する。RFチェーン704は、RF信号720を処理および復調し、シンボル722のシーケンスをデマッパ706に提供することができ、デマッパ706は符号化メッセージを表すビットストリーム724を生成する。
デマッパ706はデパンクチャドビットストリーム724を提供することができる。一例では、デマッパ706は、パンクチャドビットが送信機によって削除されたビットストリーム内のロケーションにヌル値を挿入するように構成され得るデパンクチャリングモジュールを含み得る。送信機においてパンクチャドビットストリームを生成するために使用されるパンクチャパターン710が知られているとき、デパンクチャリングモジュールを使用することができる。本明細書で開示するいくつかの態様によれば、パンクチャパターン710を使用して、畳み込みデコーダ708によってビットストリーム724の復号の間に無視され得る対数尤度比(LLR)728を識別することができる。LLRはビットストリーム724内のデパンクチャビットロケーションのセットに関連付けられ得る。したがって、デコーダ708は、識別されたLLR728を無視することによって処理オーバーヘッドを低減させて復号メッセージ726を生成することができる。いくつかの態様では、LDPCデコーダは、パリティチェック動作または変数ノード動作を並列で実行するための複数の処理要素を含み得る。たとえば、リフティングサイズZでコードワードを処理するとき、LDPCデコーダは、いくつか(Z個)の処理要素を利用して、リフトされたグラフのすべてのZ個のエッジ上でパリティチェック動作を同時に実行することができる。
本明細書で開示するいくつかの態様によれば、デコーダ708の処理効率は、パンクチャドビットストリーム722内で送信されたメッセージ内のパンクチャドビットに対応するLLR728を無視するようにデコーダ708を構成することによって改善され得る。パンクチャドビットストリーム722は、符号化メッセージから除去されるべきいくつかのビットを定義するパンクチャリング方式に従ってパンクチャされている場合がある。一例では、いくつかのパリティビットまたは他の誤り訂正ビットを除去することができる。パンクチャリングパターンは、各メッセージ内のパンクチャされるべきビットのロケーションを識別するパンクチャリング行列またはパンクチャリング表の形で表現され得る。通信チャネル上のデータレートおよび/またはネットワークによって設定された送信電力制限に準拠しながら、メッセージ726を復号するために使用される処理オーバーヘッドを低減させるためのパンクチャリング方式を選択することができる。結果として生じるパンクチャドビットストリームは、一般に、高レートの誤り訂正コードの誤り訂正特性を示すが、冗長性はより小さい。したがって、チャネル条件が雑音比に対して比較的高い信号を生成するとき、受信機内のデコーダ708における処理オーバーヘッドを低減させるためにパンクチャリングを効果的に用いることができる。
畳み込みデコーダ708を使用して、畳み込みコードを使用して符号化されているビットストリームからm個のビット情報ストリングを復号することができる。デコーダ708は、ビタビデコーダ、代数デコーダ(algebraic decoder)、または別の適切なデコーダを含み得る。一例では、ビタビデコーダは既知のビタビアルゴリズムを用いて、受信ビットストリーム724に対応する可能性が最も高いシグナリング状態のシーケンス(ビタビ経路)を見出す。ビットストリーム724は、ビットストリーム724に関して計算されたLLRの統計分析に基づいて復号され得る。一例では、ビタビデコーダは、ビットストリーム724からLLRを生成するための尤度比テストを使用してシグナリング状態のシーケンスを定義する正確なビタビ経路を比較および選択することができる。尤度比を使用して、どの経路がビットストリーム724を生成したシンボルのシーケンスを明らかにする可能性が最も高いかを決定するために、各候補ビタビ経路に関する尤度比(たとえば、LLR)の対数を比較する尤度比テストを使用して、複数の候補ビタビ経路を統計的に比較することができる。
いくつのビットがパンクチャリングされているかにかかわらず、受信機において、パンクチャドビットストリームを復号するために、非パンクチャドビットストリームを復号するために使用される同じデコーダを一般に使用することができる。従来の受信機では、一般に、パンクチャド状態またはパンクチャド位置に関するLLR(デパンクチャドLLR)をゼロで充填することによって復号が試みられる前に、LLR情報がデパンクチャされる。デコーダは、何の情報も効果的に搬送しないデパンクチャドLLRを無視することができる。
構造化LDPCコードに対する例示的なパンクチャリング
たとえば、802.11ワイヤレス規格に従って動作するWi-Fiシステム(たとえば、802.11anシステムおよび802.11acシステム)に関するLDPCコードなど、いくつかのシステムに対して構造化低密度パリティチェック(LDPC)コードが定義されている。上記で説明したように、LDPCは、情報ビットを符号化するために使用され得る誤りコーディング方式の一例である。LDPCコードは、固定コードレートに関して設計され得る。コーディングレートを増大させるために、コードワードをパンクチャリングすることができる。
パンクチャリングは、より短いコードワードを生み出すために、コードワードからビットを除去する行為である。したがって、パンクチャド変数ノードは、実際に送信されていないコードワードビット(たとえば、情報ビットまたはシステマティックビット)に対応する。LDPCコード内の変数ノードのパンクチャリングは、(たとえば、ビットの除去により)短縮コードを作り出し、それにより、増大したコードレートを達成することができる。たとえば、所与のLDPC行列の場合、ベース送信ブロック長がn-pであり、pが、パンクチャド列(関連する2部グラフ内の変数ノードに対応する列)の数であり、nが、列の数であり、ベースパリティチェックの数が(たとえば、行列内の列および関連する2部グラフ内のチェックノードに対応する)mである場合、パンクチャドLDPCコードに関するコードレートは(n-m)/(n-p)である。2値情報ブロックサイズは、(n-m)*Zであり、式中、Zはリフティングであり、送信ブロックサイズは(n-p)*Zである。
所望のコードレートの達成に役立ち得る構造化LDPCコードをパンクチャリングするための技法が本明細書で提供される。たとえば、7/8コードレートLDPCコードを生成するために5/6コードレートWi-Fi LDPCコードの最高次数変数ノードをパンクチャリングするための技法が本明細書で提供される。場合によっては、パンクチャリングはコードの開始ビットに関して実行される。本明細書の態様はまた、拡張された性能を備えたレート7/8 LDPCコードに対する設定を提供する。
いくつかの態様によれば、構造化LDPCコードの高次数(システマティック)変数ノードをパンクチャリングして、たとえば、コードレートを増大させることができる。これは容量利益に対する性能を提供し得る。高次数変数ノードのパンクチャリングは、ランダムビットまたは複数のより低次数の変数ノードのパンクチャリングではなく、対応するパリティ行列の単一の列のみのパンクチャリングに対応し得る。
高次変数ノード(たとえば、最高次数変数ノード)のパンクチャリングは、パンクチャド変数ノードに接続される各チェックノードが1つのそのようなパンクチャド変数ノードのみに接続されるように行われ得る。言い換えれば、パンクチャリングは、複数のパンクチャド変数ノードに接続されるチェックノードがほとんどないか、まったくないように、実行され得る。たとえば、リフトされたLDPCコード内で、最高次数変数ノード(たとえば、関連する2部グラフ内の最高数のチェックノードに接続されているLDPCコード構造内の変数)は(たとえば、置換にわたって)パンクチャリングされ得る。
最高次数変数ノードのパンクチャリングが所望のコードレートを提供しない場合、(たとえば、別の最高次数変数ノードまたはチェックノードに対して次の最高次数の接続性を有する変数ノードをパンクチャリングすることによって)3個以上のパンクチャド変数ノードを有するチェックノードの数が最小限に抑えられるように、パンクチャリングのために他の(たとえば、追加の)変数ノードを使用することができる。
複数のパンクチャド変数ノードを有するチェックノードの作成を回避することは、結果として生じるパンクチャドLDPCコードが復号の開始時に「無効」である低数のチェックノードを含むことを確実にするのに役立ち得る。さらに、このタイプのパンクチャリングパターンは、4サイクル、6サイクルなど、(たとえば、ループとも呼ばれる)小型のトラッピングセット(trapping set)の形成を回避し得る。ループ(または、サイクル)は何の繰返しノードも有さない閉鎖経路と定義される。これはループが均一な長さを有することを暗示する。Tanner(2部)グラフ内のサイクルは、接続エッジの有限セットを指す。エッジは同じノードで開始および終了し、エッジは(最初および最後のノードを除いて)何のノードも2回以上出現しないという条件を満たす。サイクルの長さは、単にサイクルのエッジの数である。
5/6 Wi-Fiコードをパンクチャリングすることによる例示的な7/8 LDPCコード
いくつかの態様によれば、拡張された性能を備えたLDPCコードを取得する1つの方法は、Wi-Fi LDPCコードの最高次数変数ノードのパンクチャリングに基づき得る。図8は、本開示のいくつかの態様による、ワイヤレス通信のための例示的な動作800を示す。動作800は、たとえば、送信デバイス(たとえば、UE116またはBS102)によって実行され得る。動作800は、802において、コードワード(たとえば、レート5/6のコードワード)を生成するためにLDPCコードに基づいて情報のセットを符号化することによって開始することができ、LDPCコードは、第1の数の変数ノードと第2の数のチェックノードとを有する行列によって定義される。804において、送信デバイスは、パンクチャドコードワードを生成するためにコードワードをパンクチャリングし、パンクチャリングは、(たとえば、パンクチャドコードワードに対して7/8のコードレートを達成するために)チェックノードに対して一定次数の接続性を有する変数ノードのうちの1つまたは複数に対応するビットをパンクチャリングするように設計された第1のパンクチャリングパターンに従って実行される。806において、送信デバイスはパンクチャドコードワードを送信する。
たとえば、5/6レートWi-Fi LDPCコード(たとえば、802.11acまたは802.11anのLDPCコード)から開始して、7/8レートLDPCコードを生成するために最高次数変数ノードをパンクチャリングすることができる。いくつかの態様によれば、5/6 Wi-Fi LDPCコード始端からパンクチャリングしてこれを行うことができる。一例では、(最高次数変数ノードに対応する)5/6 Wi-Fi LDPCコードの開始の93ビットをパンクチャリングすることができる。この場合、最高次数変数ノードに対応するレート5/6 Wi-Fi LDPCコードに関するベースグラフの第1の列から81ビットをパンクチャリングすることができ、ベースグラフの第2の列から残りの12ビットをパンクチャリングすることができる。およそ5%の利得を達成するためにこれを行うことができる。
いくつかの態様によれば、(たとえば、7/8を超えるコードレートを取得するために)5%を超えてパンクチャリングするために、第1のビットを始端において(たとえば、最高次数変数ノードから)パンクチャリングすることができ、残りのビットを固定周期(たとえば、20)で周期的にパンクチャリングすることができる。
いくつかの態様によれば、他のパンクチャリングパターンを使用することができる。たとえば、テールパンクチャリング(終端におけるビットをパンクチャリング)、周期的パンクチャリング(たとえば、固定周期で始端からパンクチャリング)、ハイブリッドパンクチャリング(たとえば、固定周期で始端からビットの半分をパンクチャリングし、終端においてビットのもう半分をパンクチャリングする)。
図9は、例示的な5/6レートWi-Fi LDPCコード900のベースグラフ表現を示す。図9に示すようにベースグラフは、24個の変数ノード902および4個のチェックノード904を含む。示すように、変数ノードは、チェックノードの様々な次数の接続性を有する。
レート5/6 Wi-Fi LDPCコード900は、マルチエッジタイプ構造としてリフトされてよくZ=81、0.46dBの容量に対する密度発展ギャップ(AWGN)を有し得る。レート20/23のベースグラフに関して低次数ノード(たとえば、図10に示すように2次数ノード1002)に対してパリティ列が(たとえば、ランダムに)パンクチャリングされる場合、容量に対するAWGNギャップは0.49dBであり得る。高次数変数ノード(たとえば、図11に示すような4次数ノード1102)のパンクチャリングは、0.39dBの容量に対してAWGNギャップを提供し得る。したがって、高次数変数ノードパンクチャリングは0.1dB改善を実現し得る。
図12は、93パンクチャドビットを用いた変調およびコーディング方式(MCS)9におけるLDPCコードの様々なパンクチャリング技法の性能を示すグラフ1200であり、図13は、本開示のいくつかの態様による、20回の反復を実行した、100パンクチャドビットを有するMCS1におけるLDPCコードの様々なパンクチャリング技法の性能を示すグラフ1300である。図12に示すように、MCS9(たとえば、256QAM)の場合、曲線1202は、始端におけるパンクチャリングの性能が、それぞれ、テールパンクチャリング、ハイブリッドパンクチャリング、および周期的パンクチャリングに関する曲線1204、1206、および1208よりも良好であることを示している。図13に示すように、MCS1(たとえば、QPSK)の場合、曲線1302は、始端におけるパンクチャリングの性能が、それぞれ、周期的パンクチャリング、ハイブリッドパンクチャリング、およびテールパンクチャリングに関する曲線1304、1306、および1308よりも良好であることを示している。
例示的レート7/8 LDPCコード設計
レート5/6 Wi-Fi LDPCコードのパンクチャリングによって取得されるレート7/8 LDPCコードは、結果として、コードのコードブロック長を低減し得る。場合によっては、残りのブロック長(たとえば、リフトサイズZ=81に対して1944ビット)が望ましい場合がある。いくつかの態様によれば、レート5/6 Wi-Fiコードのパンクチャリングに基づかないマルチエッジレート7/8 LDPCコードを設計することができる。図14は、本開示のいくつかの態様による、ワイヤレス通信のための例示的な動作1400を示す。動作1400は、たとえば、送信デバイス(たとえば、UE116またはBS102)によって実行され得る。動作1400は、1402において、コードワードを生成するためにマルチエッジLDPCコードに基づいて情報ビットのセットを符号化することによって開始することができ、LDPCコードは、基準LDPCコードに対して、追加の変数ノードを含む第1の数の変数ノードと、第2の数のチェックノードとを有する行列によって定義される。1404において、送信デバイスは、パンクチャドコードワードを生成するためにコードワードをパンクチャリングし、パンクチャリングは、パンクチャドコードワードに対して一定のコードレート(たとえば、7/8コードレート)を達成するために変数ノードのうちの1つまたは複数に対応するビットをパンクチャリングするように設計されたパンクチャリングパターンに従って実行される。1406において、送信デバイスはパンクチャドコードワードを送信する。
図15〜図16は、本開示のいくつかの態様による、リフトサイズZ=81に対して1944ビットのブロック長を維持する例示的なマルチエッジレート7/8 LDPCコードの行列表現を示す。図15および図16に示すレート7/8 LDPCコードは、レート7/8 Wi-Fi LDPCコードよりもおよそ0.08dB良好なしきい値を有する。
標準的な非正規LDPCコードアンサンブル(次数分布)の定義では、Tannarグラフ表現内のすべてのエッジは統計的に相互交換可能であり得る。言い換えれば、単一の統計的同値類エッジが存在する。マルチエッジLDPCコードの場合、複数の同値類エッジが可能であり得る。標準的な非正規LDPCアンサンブル定義では、グラフ内のノード(可変と制約の両方)は、エッジ次数がベクトルであるマルチエッジタイプ設定では、それらの次数、すなわち、それらのノードが接続されるエッジの数によって指定されるが、その次数は、各エッジ同値類(タイプ)からのノードに独立して接続されたエッジの数を指定する。
マルチエッジタイプアンサンブルは、有限数のエッジタイプからなる。制約ノードの次数タイプは、(非負)整数のベクトルであり、このベクトルの第i番目のエントリは、そのようなノードに接続された第i番目のタイプのソケットの数を記録する。このベクトルは、エッジ次数と呼ばれることがある。変数ノードの次数タイプは、(非負)整数のベクトルと見なされ得るが、この次数タイプは2つの部分を有する。第1の部分は、受信分布に関し、受信次数と呼ばれることになり、第2の部分はエッジ次数を指定する。エッジ指数は、制約ノードに関するのと同じ役割を果たす。エッジは、それらが同じタイプのソケットをペアリングするとして分類される。ソケットは同様のタイプのソケットとペアリングすべきであるというこの制約は、マルチエッジタイプ概念を特徴づける。マルチエッジタイプ記述では、異なるノードタイプは異なる受信分布を有し得る(たとえば、関連するビットは異なるチャネルを通過し得る)。
図15および図16に示した行列表現では、4つのエッジタイプが存在し、ベクトルdは、エッジタイプベクトルを示し、ベクトルb=(1,0)は、パンクチャドノードを示し、ベクトルvb,dは、変数ノード次数を示し、ベクトルvb,dnは、その次数の変数ノードの数を示し、ベクトルudは、チェックノード次数を示し、ベクトルudnは、その次数のチェックノードの数を示す。
図15および図16に示すLDPCコードは、(たとえば、ベースグラフ内に、図9に示した24個ではなく、合計25個の変数ノードに対して)ベースグラフ内に高次数パンクチャド変数ノード(たとえば、追加コードビット)を取り入れている。追加のパンクチャド変数ノードは、両方の構成において高次数のものであり、より良い高レート(7/8)コードを構成する際に自由度を提供する。したがって、ベースパリティチェック行列内の列の数は25である。ベース行列内のチェックノードの数は4である。リフトサイズ81の場合、高次数変数ノードがパンクチャリングされる場合、残りのノードは24×81=1944であり、したがって、1944のブロック長を維持する。
再送信のための例示的なパンクチャリング
いくつかの態様によれば、再送信のためのパンクチャリングビットは異なり得る(たとえば、交換され得る)。情報の後続の再送信の場合、パンクチャリングビットは同じまたは同様の次数のノード間で交換され得る。たとえば、第1の送信の場合、始端から93ビットをパンクチャリングすることができ(たとえば、ビット[0〜92])、第2の送信の場合、オフセットにおいてパンクチャリングを実行することができる(たとえば、10のオフセットにおいて、ビット[10〜112]をパンクチャリングすることができる)。
本明細書で開示する方法は、説明した方法を実現するための1つまたは複数のステップまたはアクションを備える。方法ステップおよび/またはアクションは、特許請求の範囲から逸脱することなく互いに入れ替えられてよい。言い換えれば、ステップまたはアクションの特定の順序が指定されない限り、特定のステップおよび/またはアクションの順序および/または使用は、特許請求の範囲から逸脱することなく修正されてよい。
本明細書で使用される場合、項目のリストのうちの「少なくとも1つ」を指す句は、単一の部材を含むこれらの項目の任意の組合せを指す。一例として、「a、b、またはcのうちの少なくとも1つ」は、a、b、c、a-b、a-c、b-c、およびa-b-c、ならびに複数の同じ要素を有する任意の組合せ(たとえば、a-a、a-a-a、a-a-b、a-a-c、a-b-b、a-c-c、b-b、b-b-b、b-b-c、c-c、およびc-c-c、または任意の他の順序のa、b、およびc)を包含するものとする。
本明細書において使用される「決定すること」という用語は、幅広い様々な活動を包含する。たとえば、「決定すること」は、計算すること、算出すること、処理すること、導出すること、調査すること、ルックアップすること(たとえば、テーブル、データベースまたは別のデータ構造においてルックアップすること)、確認することなどを含み得る。また、「決定する」は、受信する(たとえば、情報を受信する)、アクセスする(たとえば、メモリ内のデータにアクセスする)などを含み得る。また、「決定する」は、解決する、選択する、選出する、確立するなどを含み得る。
いくつかの場合には、デバイスは、フレームを実際に送信するのではなく、フレームを送信するように出力するインターフェースを有してもよい。たとえば、プロセッサは、バスインターフェースを介して、フレームを送信用のRFフロントエンドに出力してもよい。同様に、デバイスは、フレームを実際に受信するのではなく、別のデバイスから受信したフレームを取得するためのインターフェースを有してもよい。たとえば、プロセッサは、バスインターフェースを介して、フレームを送信用のRFフロントエンドから取得(または受信)してもよい。
上述の方法の様々な動作は、対応する機能を実行することができる任意の適切な手段によって実行されてもよい。この手段は、限定はしないが、回路、特定用途向け集積回路(ASIC)、またはプロセッサを含む、様々なハードウェアおよび/またはソフトウェア構成要素および/またはモジュールを含んでもよい。概して、図に示した動作がある場合、それらの動作は、同様の番号を付された対応する同等のミーンズプラスファンクション構成要素を有してもよい。
たとえば、符号化するための手段は、図2に示したワイヤレス基地局210のTXデータプロセッサ214、TX MIMOプロセッサ220、および/もしくはプロセッサ230、図2に示したワイヤレスノード250のTXデータプロセッサ238、変調器280、および/もしくはプロセッサ270、図3に示したワイヤレスデバイス302の送信機310、DSP320、および/もしくはプロセッサ304、ならびに/または図6に示したエンコーダ600のエンコーダ602など、1つまたは複数のプロセッサを含み得る。パンクチャリングするための手段は、図2に示したワイヤレス基地局210のTXデータプロセッサ214、TX MIMOプロセッサ220、および/もしくはプロセッサ230、図2に示したワイヤレスノード250のTXデータプロセッサ238、変調器280、および/もしくはプロセッサ270、図3に示したワイヤレスデバイス302の送信機310、DSP320、および/もしくはプロセッサ304、ならびに/または図6に示したエンコーダ600のパンクチャリングモジュール604など、プロセッサシステムを含み得る。送信するための手段は、図2に示したワイヤレス基地局210のTXデータプロセッサ214、TX MIMOプロセッサ220、トランシーバ222a〜222t、および/もしくはアンテナ224a〜224t、図2に示したワイヤレスノード250のTXデータプロセッサ238、変調器280、トランシーバ252a〜252r、および/またはアンテナ252a〜252r、図3に示したワイヤレスデバイス302の送信機310および/もしくはアンテナ316、ならびに/または図6に示したエンコーダ600のTXチェーン608およびアンテナ610を含み得る送信機を含む。
本開示に関して説明した様々な例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)もしくは他のプログラマブル論理デバイス(PLD)、個別ゲートもしくはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、または本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実装または実行されてよい。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってよいが、代替として、プロセッサは、任意の市販のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であってもよい。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組合せ(たとえば、DSPおよびマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連携した1つまたは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成)として実施されてもよい。
ハードウェアとして実装される場合、例示的なハードウェア構成は、ワイヤレスノード内の処理システムを備えてもよい。処理システムは、バスアーキテクチャを用いて実装されてもよい。バスは、処理システムの特定の適用例および全体的な設計制約に応じて、任意の数の相互接続バスおよびブリッジを含んでもよい。バスは、プロセッサ、機械可読媒体、およびバスインターフェースを含む、様々な回路を互いにリンクさせ得る。バスインターフェースは、バスを介して、とりわけ、処理システムにネットワークアダプタを接続するために使用されてもよい。ネットワークアダプタは、PHY層の信号処理機能を実装するために使用されてもよい。ワイヤレスノード(図1参照)の場合、ユーザインターフェース(たとえば、キーパッド、ディスプレイ、マウス、ジョイスティックなど)もバスに接続され得る。バスは、タイミングソース、周辺装置、電圧調整器、電力管理回路などの様々な他の回路をリンクさせることもできるが、これらの回路は当技術分野でよく知られており、したがって、これ以上は説明しない。プロセッサは、1つまたは複数の汎用および/または専用プロセッサを用いて実装されてもよい。例としては、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、DSPプロセッサ、およびソフトウェアを実行することができる他の回路がある。当業者は、特定の用途とシステム全体に課せられた全体的な設計制約とに応じて処理システムに関する上述の機能を最も適切に実装するにはどうすべきかを認識するであろう。
ソフトウェアで実装される場合、機能は、1つまたは複数の命令またはコードとしてコンピュータ可読媒体上に記憶されるか、またはコンピュータ可読媒体を介して送信されてもよい。ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、またはその他の名称で呼ばれるかどうかにかかわらず、命令、データ、またはそれらの任意の組合せを意味するように広く解釈されるものである。コンピュータ可読媒体は、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を容易にする任意の媒体を含む、コンピュータ記憶媒体とコンピュータ通信媒体との両方を含む。プロセッサは、機械可読記憶媒体に記憶されたソフトウェアモジュールの実行を含む、バスおよび一般的な処理を管理することを担い得る。コンピュータ可読記憶媒体は、プロセッサがその記憶媒体から情報を読み取ることができ、かつその記憶媒体に情報を書き込むことができるようにプロセッサに結合され得る。代替として、記憶媒体は、プロセッサは、プロセッサと一体であってもよい。例として、機械可読媒体は、すべてバスインターフェースを介してプロセッサによってアクセスされる場合がある送信線路、データによって変調された搬送波、および/またはワイヤレスノードとは別個の命令が記憶されたコンピュータ可読記憶媒体を含んでもよい。代替または追加として、機械可読媒体またはその任意の部分は、キャッシュおよび/または汎用レジスタファイルと同様にプロセッサに統合されてよい。機械可読記憶媒体の例としては、RAM(ランダムアクセスメモリ)、フラッシュメモリ、ROM(読取り専用メモリ)、PROM(プログラマブル読取り専用メモリ)、EPROM(消去可能プログラマブル読取り専用メモリ)、EEPROM(電気的消去可能プログラマブル読取り専用メモリ)、レジスタ、磁気ディスク、光ディスク、ハードドライブ、もしくは他の任意の適切な記憶媒体、またはそれらの任意の組合せを含めてもよい。機械可読媒体はコンピュータプログラム製品内で具現化されてもよい。
ソフトウェアモジュールは、単一の命令または多くの命令を備えてよく、いくつかの異なるコードセグメントにわたって、異なるプログラム間で、また複数の記憶媒体にわたって、分散されてもよい。コンピュータ可読媒体は、いくつかのソフトウェアモジュールを含んでもよい。ソフトウェアモジュールは、プロセッサなどの装置によって実行されたときに、処理システムに様々な機能を実行させる命令を含む。ソフトウェアモジュールは、送信モジュールと受信モジュールとを含んでもよい。各ソフトウェアモジュールは、単一の記憶デバイス内に存在しても、または複数の記憶デバイスにわたって分散されてもよい。例として、トリガイベントが発生したときに、ソフトウェアモジュールは、ハードドライブからRAMにロードされてもよい。ソフトウェアモジュールの実行中、プロセッサは、アクセス速度を高めるために、命令のうちのいくつかをキャッシュにロードしてもよい。1つまたは複数のキャッシュラインが、次いで、プロセッサが実行するために汎用レジスタファイルの中にロードされてよい。以下でソフトウェアモジュールの機能に言及する場合、そのような機能は、そのソフトウェアモジュールからの命令を実行するときにプロセッサによって実装されることが理解されよう。
また、あらゆる接続が、コンピュータ可読媒体と適切に呼ばれる。たとえば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線(DSL)、または赤外線(IR)、無線、およびマイクロ波などのワイヤレス技術を使用して、ウェブサイト、サーバ、または他のリモートソースから送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、DSL、または赤外線、無線、およびマイクロ波などのワイヤレス技術は媒体の定義に含まれる。本明細書において使用されるディスク(disk)およびディスク(disc)は、コンパクトディスク(disc)(CD)、レーザディスク(disc)、光ディスク(disc)、デジタル多用途ディスク(disc)(DVD)、フロッピーディスク(disk)、およびBlu-ray(登録商標)ディスク(disc)を含み、ディスク(disk)は、通常はデータを磁気的に再生し、ディスク(disc)は、レーザを用いてデータを光学的に再生する。したがって、いくつかの態様では、コンピュータ可読媒体は、非一時的コンピュータ可読媒体(たとえば、有形媒体)を備え得る。加えて、他の態様の場合、コンピュータ可読媒体は、一時的コンピュータ可読媒体(たとえば、信号)を備え得る。上記の組合せもコンピュータ可読媒体の範囲に含まれるべきである。
したがって、いくつかの態様は、本明細書で提示された動作を実行するためのコンピュータプログラム製品を含み得る。たとえば、そのようなコンピュータプログラム製品は、本明細書で説明した動作を実行するように1つまたは複数のプロセッサによって実行可能である命令が記憶された(および/または符号化された)コンピュータ可読媒体を含み得る。
さらに、本明細書で説明した方法および技法を実行するためのモジュールおよび/または他の適切な手段は、適用可能な場合にワイヤレスノードおよび/または基地局によってダウンロードおよび/または他の方法で取得され得ることを理解されたい。たとえば、そのようなデバイスは、本明細書で説明した方法を実行するための手段の転送を容易にするためにサーバに結合することができる。あるいは、本明細書で説明した様々な方法は、ワイヤレスノードおよび/または基地局が、記憶手段をデバイスに結合または提供する際に様々な方法を取得できるように、記憶手段(たとえば、RAM、ROM、コンパクトディスク(CD)またはフロッピーディスクなどの物理記憶媒体)を介して提供され得る。さらに、本明細書で説明した方法および技法をデバイスに提供するための任意の他の適切な技法が利用され得る。
特許請求の範囲が上記で示した厳密な構成および構成要素に限定されないことを理解されたい。特許請求の範囲から逸脱することなく、上記で説明した方法および装置の構成、動作、および詳細において、様々な修正、変更、および変形が加えられてよい。
100 通信ネットワークまたは通信システム、基地局(BS)、ワイヤレス通信システム
102 BS、基地局、アクセスポイント
104 アンテナ
106 アンテナ
108 アンテナ
110 アンテナ
112 アンテナ
114 アンテナ
116 ワイヤレスノード
118 逆方向リンク、通信リンク
120 順方向リンク、通信リンク
122 ワイヤレスノード
124 逆方向リンク、通信リンク
126 順方向リンク、通信リンク
130 ワイヤレスノード
132 順方向リンク
134 逆方向リンク
136 IoEデバイス、ワイヤレスノード
138 逆方向リンク
140 順方向リンク、通信リンク
142 IoEデバイス、ワイヤレスノード
144 逆方向リンク、通信リンク
146 順方向リンク、通信リンク
200 多入力多出力(MIMO)システム、システム
210 送信機システム、システム、アクセスポイント、ワイヤレス基地局
212 データソース
214 送信(TX)データプロセッサ
220 TX MIMOプロセッサ
222 送信機、受信機
222a〜222t 送信機(TMTR)、受信機
224 アンテナ
224a〜224t アンテナ
230 プロセッサ、TX MIMOプロセッサ
232 メモリ
236 データソース
238 TXデータプロセッサ
240 復調器
242 RXデータプロセッサ
250 受信機システム、システム、ワイヤレスノード
252 アンテナ
252a〜252r アンテナ
254 受信機
254a〜254r 受信機(RCVR)、送信機
260 RXデータプロセッサ
270 プロセッサ
272 メモリ
280 変調器
302 ワイヤレスデバイス
304 プロセッサ
306 メモリ
308 ハウジング
310 送信機
312 受信機
314 トランシーバ
316 送信アンテナ
318 信号検出器
320 デジタル信号プロセッサ(DSP)
322 バスシステム
400 2部グラフ
410 変数ノード
420 チェックノード
400A 行列表現
600 簡素化ブロック
602 畳み込みエンコーダ、エンコーダ
604 パンクチャリングモジュール
606 マッパ
608 Txチェーン
610 アンテナ
612 パンクチャパターン
620 メッセージ
622 符号化ビットストリーム、ビットストリーム、非パンクチャドビットストリーム
624 出力
626 Txシンボル
628 RF信号
650 無線周波数(RF)モデム、モデム部分
700 簡素化概略図
702 アンテナ
704 RFチェーン
706 デマッパ
708 畳み込みデコーダ、デコーダ
710 パンクチャパターン
720 RF信号
722 シンボル、パンクチャドビットストリーム
724 ビットストリーム、デパンクチャドビットストリーム
726 復号メッセージ、メッセージ
728 対数尤度比(LLR)
750 RFモデム、モデム
800 動作
900 5/6レートWi-Fi LDPCコード
902 変数ノード
904 チェックノード
1002 2次数ノード
1102 4次数ノード
1200 グラフ
1202 曲線
1204 曲線
1206 曲線
1208 曲線
1300 グラフ
1302 曲線
1304 曲線
1306 曲線
1308 曲線
1400 動作

Claims (10)

  1. 無線技術に従ってデータをワイヤレスで送信するための方法であって、
    コードワードを生成するために低密度パリティチェック(LDPC)コードに基づいて情報ビットのセットを符号化するステップであって、前記LDPCコードが、第1の数の変数ノードと第2の数のチェックノードとを有する行列によって定義される、符号化するステップと、
    パンクチャドコードワードを生成するために前記コードワードをパンクチャリングするステップであって、前記パンクチャリングが、前記チェックノードに対して最高次数の接続性を有する前記コードワードの始端において少なくとも1つの変数ノードに対応するビットをパンクチャリングし、前記コードワードの終端において複数のビットをパンクチャリングするように設計された第1のパンクチャリングパターンに従って実行される、パンクチャリングするステップと、
    ワイヤレスチャネルにわたって前記無線技術に従って前記パンクチャドコードワードを送信するステップと
    を含む、方法。
  2. 前記第1のパンクチャリングパターンが、所与の周期性で、前記コードワードの前記始端における前記第1の数のビットを除いて、前記コードワードの残りのビットをパンクチャリングするようにさらに設計される、請求項1に記載の方法。
  3. 前記第1のパンクチャリングパターンが、パンクチャビットを有する2つ以上の変数ノードに接続された前記チェックノードの数を制限するように設計される、請求項1に記載の方法。
  4. 前記第1のパンクチャリングパターンが、前記パンクチャドコードワード内の閉ループの数を制限するように設計される、請求項1に記載の方法。
  5. 情報ビットの前記セットの再送信の場合、前記パンクチャリングが、前記第1のパンクチャリングパターンとは異なる前記コードワードのビットをパンクチャリングするように設計された第2のパンクチャリングパターンに従って実行される
    請求項1に記載の方法。
  6. 前記第2のパンクチャリングパターンが、前記第1のパンクチャリングパターンに対して、前記チェックノードに対して同じ次数の接続性を有する変数ノード間でパンクチャビットを交換するように設計される、請求項5に記載の方法。
  7. 前記第2のパンクチャリングパターンが、前記第1のパンクチャリングパターンによってパンクチャリングされた前記コードワード内のビットに対して定義されたオフセットにおいて前記コードワード内のビットをパンクチャリングするように設計される、請求項5に記載の方法。
  8. 前記符号化が、結果として、前記コードワードに対して5/6の第1のコードレートをもたらし、前記第1のパンクチャリングパターンが、前記パンクチャドコードワードに対して7/8の第2のコードレートを達成するように設計される、請求項1に記載の方法。
  9. ワイヤレス通信のための装置であって、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法を実行するための手段を含む、装置。
  10. プロセッサにおいて実行されたとき、コンピュータに請求項1から8のいずれか一項に記載の方法を実行させるコンピュータ実行可能コードを記憶したコンピュータ可読媒体。
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