JPWO2008096550A1 - 無線通信装置およびレピティション方法 - Google Patents
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Abstract
誤り訂正符号にLDPC符号を用いた場合に、レピティションによる誤り率特性の改善効果を最大限に得ることができる無線通信装置。この装置において、LDPC符号化部101は、検査行列を用いて送信ビット列に対してLDPC符号化を行い、システマチックビットとパリティビットとから成るLDPC符号語を得てレピティション部102に出力するとともに、検査行列をレピティション部102に出力し、レピティション部102は、LDPC符号語において、検査行列の列重みがより小さいビットから順に、かつ、列重みが同じ複数のビットがある場合は検査行列の行重みがより小さいチェックノードと接続された変数ノードに対応するビットから順にレピティションする。
Description
本発明は、無線通信装置およびレピティション方法に関する。
近年、データ通信や映像通信等のマルチメディア通信が盛んになりつつある。よって今後はさらにデータサイズが増大することが予想され、移動体通信サービスに対するデータレートの高速化への要求は高まってくるものと予想される。
そこで、ITU−R(International Telecommunication Union Radio Communication Sector)では、IMT−Advancedと呼ばれる第4世代移動体通信システムが検討されており、最大1Gbpsの下り回線速度を実現するための誤り訂正符号として、LDPC(Low−Density Parity−Check;低密度パリティ検査)符号が注目されている。誤り訂正符号としてLDPC符号を用いると、復号処理を並列化できるため、復号処理を直列的に繰り返し行う必要があるターボ符号に比べ復号処理を高速化することができる。
LDPC符号化は、多数の‘0’と少数の‘1’とが配置される検査行列を用いて行われる。送信側の無線通信装置は、送信ビット列を検査行列を用いて符号化し、システマチックビットとパリティビットとから成るLDPC符号語を得る。また、受信側の無線通信装置は、検査行列の行方向と検査行列の列方向とで各ビットの尤度の受け渡しを繰り返し実施することで受信データを復号し、受信ビット列を得る。ここで、検査行列において各1列に含まれる‘1’の個数は列重みと称され、検査行列において各1行に含まれる‘1’の個数は行重みと称される。また、検査行列は、行と列とで構成される2部グラフであるタナーグラフによって表すことができる。タナーグラフにおいて、検査行列の各行はチェックノードと称され、検査行列の各列は変数ノードと称される。タナーグラフの各変数ノードと各チェックノードとは、検査行列での‘1’の配置に従って接続され、受信側の無線通信装置は、接続されたノード間で尤度の受け渡しを繰り返し実施することで受信データを復号し、受信ビット列を得る。
また、LDPC符号の符号化率(以下、マザー符号化率という)よりも低い符号化率を設定する方法として、レピティションがある。レピティションは、符号語の特定のビットを複製(レピティション)して複数の同一ビットを生成する技術である。これにより、マザー符号化率よりも低い符号化率を設定することができる。また、受信側では、それらの同一ビットをビット合成することでダイバーシチ効果を得ることができる。
LDPC符号語に対するレピティションの従来技術として、列重みがより小さいビットから順にビットをレピティションするものが検討されている(特許文献1参照)。
特開2005−39585号公報
しかしながら、上記従来技術では、列重みが同じビットが複数ある場合に、どのビットからレピティションするかの検討がなされていない。LDPC符号化では、列重みの大きさだけでなく行重みの大きさによっても誤り率特性が変化する。よって、上記従来技術のように列重みにのみ注目してレピティションするのでは、最適な誤り率特性が得られないことがある。
本発明の目的は、誤り訂正符号にLDPC符号を用いた場合に、レピティションによる誤り率特性の改善効果を最大限に得ることができる無線通信装置およびレピティション方法を提供することである。
本発明の無線通信装置は、送信ビット列に対して検査行列を用いたLDPC符号化を行ってシステマチックビットとパリティビットとから成る符号語を得る符号化手段と、前記符号語の各ビットを、前記検査行列の列重みがより小さいビットから順に、かつ、前記列重みが同じ複数のビットがある場合は前記検査行列の行重みがより小さいチェックノードと接続された変数ノードに対応するビットから順にレピティションするレピティション手段と、を具備する構成を採る。
本発明によれば、誤り訂正符号にLDPC符号を用いた場合に、レピティションによる誤り率特性の改善効果を最大限に得ることができる。
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
以下の説明では、レピティションにより生成されたビットをレピティションビットという。
(実施の形態1)
本実施の形態では、検査行列の列重みが同じ複数のシステマチックビットがある場合、検査行列の行重みがより小さいチェックノードと接続された変数ノードに対応するシステマチックビットから順にシステマチックビットをレピティションする。
本実施の形態では、検査行列の列重みが同じ複数のシステマチックビットがある場合、検査行列の行重みがより小さいチェックノードと接続された変数ノードに対応するシステマチックビットから順にシステマチックビットをレピティションする。
本実施の形態に係る送信側の無線通信装置100の構成を図1に示す。
送信側の無線通信装置100において、LDPC符号化部101には、送信ビット列が入力される。LDPC符号化部101は、検査行列を用いて、送信ビット列に対してLDPC符号化を行い、システマチックビットとパリティビットとから成るLDPC符号語を得る。このLDPC符号語は、レピティション部102に出力される。また、LDPC符号化部101は、検査行列をレピティション部102に出力する。
レピティション部102は、LDPC符号語においてシステマチックビットをレピティションし、レピティションビットを含むレピティション後のLDPC符号語を変調部103に出力する。なお、レピティションされるシステマチックビットの数は、LDPC符号化部101での符号化率(マザー符号化率)と制御部110から設定される符号化率(レピティション後のLDPC符号語の符号化率)との差に基づいて決定される。具体的には、レピティションされるシステマチックビットの数はN((Rm/R)−1)により求められる。ここで、NはLDPC符号語長、Rmはマザー符号化率、Rは制御部110より入力される符号化率を示す。レピティション部102におけるレピティション処理の詳細については後述する。
変調部103は、レピティション後のLDPC符号語を変調してデータシンボルを生成し、多重部104に出力する。
多重部104は、データシンボル、パイロット信号、および、制御部110から入力される制御信号を多重し、生成された多重信号を無線送信部105に出力する。
無線送信部105は、多重信号に対しD/A変換、増幅およびアップコンバート等の送信処理を行って、アンテナ106から受信側の無線通信装置へ送信する。
一方、無線受信部107は、受信側の無線通信装置から送信された制御信号を、アンテナ106を介して受信し、その制御信号に対しダウンコンバート、A/D変換等の受信処理を行って復調部108に出力する。この制御信号には、受信側の無線通信装置で生成されたCQI(Channel Quality Indicator)が含まれている。
復調部108は、制御信号を復調して復号部109に出力する。
復号部109は、制御信号を復号し、制御信号に含まれているCQIを制御部110に出力する。
制御部110は、レピティション後のLDPC符号語の符号化率をCQIに応じて制御する。制御部110は、入力されたCQIに対応する符号化率を決定し、決定した符号化率を示す制御信号をレピティション部102および多重部104に出力する。制御部110は、入力されたCQIが低い回線品質に対応するCQIであるほど、レピティション後のLDPC符号語の符号化率をより低い符号化率に決定する。
次に、レピティション部102におけるレピティション処理の詳細について説明する。
図2に8行×12列の検査行列を一例として示す。このように検査行列はM行×N列の行列で表され、‘0’と‘1’とから構成される。
また、検査行列の各列はLDPC符号語の各ビットに対応する。つまり、図2に示す検査行列を用いてLDPC符号化を行うと12ビットのLDPC符号語が得られる。
また、図2に示す検査行列において、1列目の列重みは1列目の‘1’の個数、すなわち4となり、2列目の列重みは2列目の‘1’の個数、すなわち4となる。よって、12ビットのLDPC符号語のうち、1ビット目の列重みは4となり、2ビット目の列重みは4となる。3列目〜12列目についても同様である。
同様に、図2に示す検査行列において、1行目の行重みは1行目の‘1’の個数、すなわち4となり、2行目の行重みは2行目の‘1’の個数、すなわち4となる。3行目〜8行目についても同様である。
また、図2に示す検査行列は、検査行列の行と列とで構成されるタナーグラフによって表すことができる。
図3に、図2の検査行列に対応するタナーグラフを示す。タナーグラフは、検査行列の各行に対応するチェックノードと検査行列の各列に対応する変数ノードとから構成される。すなわち、8行×12列の検査行列に対応するタナーグラフは、8個のチェックノードと12個の変数ノードとから構成される2部グラフとなる。
また、タナーグラフの各変数ノードは、LDPC符号語の各ビットに対応する。
さらに、タナーグラフの各変数ノードと各チェックノードとは、検査行列での‘1’の配置に従って接続される。
変数ノードを基準にして具体的に説明する。図3に示すタナーグラフの変数ノード1は、図2に示す検査行列の1列目(N=1)に対応する。また、検査行列の1列目の列重みは4であり、1列目で‘1’が配置されている行は、2行目、4行目、6行目および7行目である。よって、変数ノード1の接続先は、チェックノード2、チェックノード4、チェックノード6およびチェックノード7の4つとなる。同様に、タナーグラフの変数ノード2は、検査行列の2列目(N=2)に対応する。また、検査行列の2列目の列重みは4であり、2列目で‘1’が配置されている行は、1行目、2行目、4行目および6行目である。よって、変数ノード2の接続先は、チェックノード1、チェックノード2、チェックノード4およびチェックノード6の4つとなる。変数ノード3〜変数ノード12についても同様である。
同様に、チェックノードを基準にして具体的に説明すると、図3に示すタナーグラフのチェックノード1は、図2に示す検査行列の1行目(M=1)に対応する。また、検査行列の1行目の行重みは4であり、1行目で‘1’が配置されている列は、2列目、3列目、4列目および5列目である。よって、チェックノード1の接続先は、変数ノード2、変数ノード3、変数ノード4および変数ノード5の4つとなる。同様に、タナーグラフのチェックノード2は、検査行列の2行目(M=2)に対応する。また、検査行列2行目の行重みは4であり、2行目で‘1’が配置されている列は、1列目、2列目、3列目および6列目である。よって、チェックノード2の接続先は、変数ノード1、変数ノード2、変数ノード3および変数ノード6の4つとなる。チェックノード3〜チェックノード8についても同様である。
このようにしてタナーグラフにおいて各変数ノードと各チェックノードとは検査行列での‘1’の配置に従って接続される。つまり、タナーグラフの各変数ノードと接続されるチェックノード数は、検査行列の各列の列重みに等しい。また、タナーグラフの各変数ノードの接続先チェックノードは、検査行列の各列において‘1’が配置される行に対応するチェックノードである。同様に、タナーグラフの各チェックノードと接続される変数ノード数は、検査行列の各行の行重みに等しい。また、タナーグラフの各チェックノードの接続先変数ノードは、検査行列の各行において‘1’が配置される列に対応する変数ノードである。
受信側の無線通信装置は、チェックノードを介して変数ノード間で互いに尤度の受け渡しを行い、各変数ノードの尤度の更新を繰り返し行うことにより受信データを復号する。ここで、変数ノードとの接続数がより少ないチェックノード(行重みがより小さいチェックノード)ほど、変数ノード間での尤度の受け渡し回数がより少ない。よって、変数ノードとの接続数がより少ないチェックノードと接続された変数ノードほど、接続先チェックノードを介して受け取る尤度の数が少なく、LDPC符号による尤度更新の効果がより小さい。よって、変数ノードをレピティションする場合には、変数ノードとの接続数がより少ないチェックノードと接続された変数ノードほど優先的にレピティションして尤度を補い、尤度を高めることがよい。すなわち、変数ノードとの接続数がより少ないチェックノードと接続された変数ノードほどレピティションによる尤度改善の効果がより大きい。
そこで、レピティション部102は、LDPC符号語において、列重みが同じ複数のシステマチックビットがある場合は、変数ノードとの接続数がより少ないチェックノード、すなわち、行重みがより小さいチェックノードと接続された変数ノードに対応するシステマチックビットから順にシステマチックビットをレピティションする。
以下、具体的に説明する。以下の説明では、送信ビット列長を4ビット、マザー符号化率Rmを1/3とする。また、制御部110で決定された符号化率Rを2/7とする。よって、LDPC符号化部101では、4ビットの送信ビット列に対して図2に示す検査行列を用いてLDPC符号化を行うと、4ビットのシステマチックビットと8ビットのパリティビットとから成るN=12ビットのLDPC符号語が得られる。また、レピティション部102は、レピティションするシステマチックビットの数をN((Rm/R)−1)より求め、2つのシステマチックビットをレピティションし、2つのレピティションビットを含む14ビットのLDPC符号語を得る。
まず、レピティション部102は、検査行列の列重みがより小さい変数ノードに対応するシステマチックビット(接続されるチェックノードの数がより少ない変数ノードに対応するシステマチックビット)から順に、レピティション候補とするシステマチックビットを抽出する。すなわち、レピティション部102は、図2に示す検査行列のシステマチックビットに対応する1列目〜4列目(図3に示すタナーグラフの変数ノード1〜変数ノード4)のうち、列重みが最も小さい4で、列重みが同じである1列目〜3列目(変数ノード1〜変数ノード3)をレピティション候補として抽出する。
しかし、レピティション部102でレピティションされるシステマチックビットの数が2つであるのに対し、図2に示すように、抽出された列の数、すなわち、接続されるチェックノードの数が同じである変数ノードの数は3つである。
そこで、レピティション部102は、さらに検査行列の行重みがより小さいチェックノードに接続された変数ノードに対応するシステマチックビット(変数ノードとの接続数がより少ないチェックノードに接続された変数ノードに対応するシステマチックビット)から順に、レピティション候補とするシステマチックビットを抽出する。
具体的には、レピティション部102は、さらに図2に示す検査行列の1列目〜3列目の間において、1列目の総行重み、すなわち、1列目で‘1’が配置されている2行目の行重み4(変数ノード1の接続先チェックノード2における変数ノードとの接続数4)、4行目の行重み3(変数ノード1の接続先チェックノード4における変数ノードとの接続数3)、6行目の行重み5(変数ノード1の接続先チェックノード6における変数ノードとの接続数5)および7行目の行重み3(変数ノード1の接続先チェックノード7における変数ノードとの接続数3)の合計15と、2列目の総行重み、すなわち、2列目で‘1’が配置されている1行目の行重み4(変数ノード2の接続先チェックノード1における変数ノードとの接続数4)、2行目の行重み4(変数ノード2の接続先チェックノード2における変数ノードとの接続数4)、4行目の行重み3(変数ノード2の接続先チェックノード4における変数ノードとの接続数3)および6行目の行重み5(変数ノード2の接続先チェックノード6における変数ノードとの接続数5)の合計16と、3列目の総行重み、すなわち、3列目で‘1’が配置されている1行目の行重み4(変数ノード3の接続先チェックノード1における変数ノードとの接続数4)、2行目の行重み4(変数ノード3の接続先チェックノード2における変数ノードとの接続数4)、3行目の行重み3(変数ノード3の接続先チェックノード3における変数ノードとの接続数3)および5行目の行重み4(変数ノード3の接続先チェックノード5における変数ノードとの接続数4)の合計15とを比較する。つまり、レピティション部102は、図3に示すタナーグラフの変数ノード1〜変数ノード3の間において、各変数ノードと接続されるチェックノードにおける変数ノードとの接続数を比較する。そして、レピティション部102は、より小さい行重みに対応する列(変数ノードとの接続数がより少ないチェックノードに接続された変数ノード)から順にレピティション候補とするシステマチックビットを抽出する。
よって、1列目〜4列目(変数ノード1〜変数ノード4)におけるレピティションの優先順位は、図2および図3に示すように、1列目(変数ノード1)および3列目(変数ノード3)が1番、2列目(変数ノード2)が3番、4列目(変数ノード4)が4番になる。
そして、レピティションするシステマチックビットの数が2つであるので、レピティション部102は、レピティションの優先順位に従い、図4に示すように、4ビットのシステマチックビットS1〜S4と8ビットのパリティビットP1〜P8とから成る12ビットのLDPC符号語において、1列目(変数ノード1)のシステマチックビットS1および3列目(変数ノード3)のシステマチックビットS3をそれぞれレピティションしてレピティションビットS1’およびS3’を生成する。レピティションビットS1’はシステマチックビットS1と同一のビットであり、レピティションビットS3’はシステマチックビットS3と同一のビットである。レピティション部102は、S1’およびS3’をLDPC符号語の最後尾、つまりパリティビットP8の後ろにS1’,S3’の順に挿入する。これにより、レピティション部102は、4ビットのシステマチックビットS1〜S4と、8ビットのパリティビットP1〜P8と、2ビットのレピティションビットS1’,S3’とから成る14ビットのLDPC符号語を得ることができる。
このように、本実施の形態によれば、検査行列の列重みが同じ複数のシステマチックビットがある場合は、検査行列の行重みがより小さいチェックノードと接続された変数ノードに対応するシステマチックビットから順にシステマチックビットをレピティションする。そのため、LDPC符号による尤度改善の効果が小さいシステマチックビットを優先的にレピティションすることができる。これにより、LDPC符号による尤度改善の効果が小さいシステマチックビットの尤度をレピティションにより補うことができるため、すべてのシステマチックビットの尤度を高い尤度に揃えることができる。よって、本実施の形態によれば、LDPC符号において、レピティションによる誤り率特性の改善効果を最大限に得ることができる。
次に、本実施の形態に係る受信側の無線通信装置について説明する。本実施の形態に係る受信側の無線通信装置200の構成を図5に示す。
受信側の無線通信装置200において、無線受信部202は、送信側の無線通信装置100(図1)から送信された多重信号をアンテナ201を介して受信し、受信信号に対しダウンコンバート、A/D変換等の受信処理を行って分離部203に出力する。この受信信号には、データシンボル、パイロット信号、および、送信側の無線通信装置100で決定された符号化率を示す制御信号が含まれている。
分離部203は、受信信号をデータシンボルと、パイロット信号と、制御信号とに分離する。そして、分離部203は、データシンボルを復調部204に出力し、パイロット信号を回線品質推定部207に出力し、制御信号を合成部205に出力する。
復調部204は、データシンボルを復調して受信データを得て、受信データを合成部205に出力する。
合成部205は、受信データにおいて、レピティション元のビットと、そのレピティション元のビットに対応するレピティションビットとを合成し、得られた受信データをLDPC復号部206に出力する。なお、合成されるレピティションビットの数は、LDPC復号部206での符号化率、すなわち、LDPC符号化部101(図1)での符号化率(マザー符号化率)Rmと、分離部203から入力される制御信号により示される符号化率(制御部110(図1)で決定された符号化率)Rとの差に基づいて決定される。具体的には、合成されるレピティションビットの数はNr(1−(R/Rm))により求められる。ここで、Nrは受信データのデータ長を示す。つまり、合成されるレピティションビットの数は、送信側の無線通信装置100(図1)においてレピティションされるシステマチックビットの数に等しい。合成部205における合成処理の詳細については後述する。
LDPC復号部206は、LDPC符号化部101(図1)が用いた検査行列と同一の検査行列を用いて、合成部205から入力される受信データに対してLDPC復号を行い、受信ビット列を得る。
一方、回線品質推定部207は、分離部203から入力されるパイロット信号を用いて回線品質を推定する。ここでは、回線品質推定部207は、回線品質として、パイロット信号のSINR(Signal to Interference and Noise Ratio)を推定し、推定したSINRをCQI生成部208に出力する。
CQI生成部208は、入力されたSINRに対応するCQIを生成し、符号化部209に出力する。
符号化部209は、CQIを符号化し、変調部210に出力する。
変調部210は、CQIを変調して制御信号を生成し、無線送信部211に出力する。
無線送信部211は、制御信号に対しD/A変換、増幅およびアップコンバート等の送信処理を行って、アンテナ201から送信側の無線通信装置100(図1)へ送信する。
次に、合成部205における合成処理の詳細について説明する。
合成部205は、送信側の無線通信装置100のレピティション部102(図1)と同様に、受信データにおいて、列重みが同じ複数のシステマチックビットがある場合は、行重みがより小さいチェックノード(変数ノードとの接続数がより少ないチェックノード)に接続された変数ノードに対応するシステマチックビットから順に、システマチックビットとレピティションビットとを合成する。
ここでは、受信データ長Nrは14ビット、分離部203から入力される制御信号により示される符号化率Rは2/7、マザー符号化率Rmは1/3であるため、合成部205は、合成するレピティションビット数をNr(1−(R/Rm))より求め、2つのレピティションビットを合成する。
レピティション部102(図1)と同様、まず、合成部205は、図2に示す検査行列のシステマチックビットに対応する1列目〜4列目(図3に示すタナーグラフの変数ノード1〜変数ノード4)のうち、列重みが最も小さい4で、列重みが同じである1列目〜3列目(変数ノード1〜変数ノード3)を抽出する。
しかし、合成部205で合成されるレピティションビットの数が2つであるのに対し、図2に示すように、抽出された列の数、すなわち、接続されるチェックノードの数が同じである変数ノードの数は3つである。
そこで、合成部205は、さらに検査行列の行重みがより小さいチェックノード(変数ノードとの接続数がより少ないチェックノード)に接続された変数ノードに対応するシステマチックビットから順に、合成候補とするシステマチックビットを抽出する。
合成部205は、さらに図2に示す検査行列の1列目〜3列目の間において、1列目の総行重み、すなわち、1列目で‘1’が配置されている2行目の行重み4(変数ノード1の接続先チェックノード2における変数ノードとの接続数4)、4行目の行重み3(変数ノード1の接続先チェックノード4における変数ノードとの接続数3)、6行目の行重み5(変数ノード1の接続先チェックノード6における変数ノードとの接続数5)および7行目の行重み3(変数ノード1の接続先チェックノード7における変数ノードとの接続数3)の合計15と、2列目の総行重み、すなわち、2列目で‘1’が配置されている1行目の行重み4(変数ノード2の接続先チェックノード1における変数ノードとの接続数4)、2行目の行重み4(変数ノード2の接続先チェックノード2における変数ノードとの接続数4)、4行目の行重み3(変数ノード2の接続先チェックノード4における変数ノードとの接続数3)および6行目の行重み5(変数ノード2の接続先チェックノード6における変数ノードとの接続数5)の合計16と、3列目の総行重み、すなわち、3列目で‘1’が配置されている1行目の行重み4(変数ノード3の接続先チェックノード1における変数ノードとの接続数4)、2行目の行重み4(変数ノード3の接続先チェックノード2における変数ノードとの接続数4)、3行目の行重み3(変数ノード3の接続先チェックノード3における変数ノードとの接続数3)および5行目の行重み4(変数ノード3の接続先チェックノード5における変数ノードとの接続数4)の合計15とを比較する。つまり、合成部205は、図3に示すタナーグラフの変数ノード1〜変数ノード3の間において、各変数ノードと接続されるチェックノードにおける変数ノードとの接続数を比較する。そして、合成部205は、より小さい行重みに対応する列(変数ノードとの接続数がより少ないチェックノードに接続された変数ノード)から順に合成候補とするシステマチックビットを抽出する。
よって、1列目〜4列目(変数ノード1〜変数ノード4)における合成の優先順位は、図2および図3に示すように、1列目(変数ノード1)および3列目(変数ノード3)が1番、2列目(変数ノード2)が3番、4列目(変数ノード4)が4番になる。
そして、合成するレピティションビットの数が2つであるので、合成部205は、合成の優先順位に従い、図6に示すように、ビットR1〜R14から成る14ビットの受信データにおいて、1列目(変数ノード1)のシステマチックビットR1とシステマチックビットR1に対応するレピティションビットR13とを合成してR1’を生成し、3列目(変数ノード3)のシステマチックビットR3とシステマチックビットR3に対応するレピティションビットR14とを合成してR3’を生成する。これにより、1ビット目および3ビット目がそれぞれR1’およびR3’となる。
このように、合成部205は、送信側の無線通信装置100のレピティション部102が用いる検査行列と同一の検査行列に基づいてレピティションビットを合成するシステマチックビットを特定する。これにより、送信側の無線通信装置100でレピティションされたシステマチックビットの位置を送信側の無線通信装置100から通知されなくても、送信側の無線通信装置100で生成されるLDPC符号語と同じデータ長の12ビットのデータ(合成後受信データ)を得ることができる。
このように、本実施の形態によれば、検査行列の列重みが同じ複数のシステマチックビットがある場合、検査行列の行重みがより小さいチェックノードと接続される変数ノードに対応するシステマチックビットから順にシステマチックビットとレピティションビットとを合成するため、尤度更新による尤度改善の効果が小さいシステマチックビットの尤度をビット合成によって補うことができる。これにより、すべてのシステマチックビットの尤度を高い尤度に揃えてLDPC復号することができる。よって、本実施の形態によれば、LDPC符号において、レピティションによる誤り率特性の改善効果を最大限に得ることができる。
さらに、本実施の形態によれば、受信側の無線通信装置は、レピティションされたシステマチックビットの位置を送信側の無線通信装置から通知されなくても、レピティションビットを合成するシステマチックビットを特定することができるため、通知情報によるオーバヘッドを増加することなく、レピティションによる誤り率特性の改善効果を最大限に得るLDPC復号を行うことができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、検査行列の列重みおよび検査行列の行重みの双方が同じ複数のシステマチックビットがある場合について説明する。
本実施の形態では、検査行列の列重みおよび検査行列の行重みの双方が同じ複数のシステマチックビットがある場合について説明する。
以下、本実施の形態に係るレピティション部102の動作について説明する。ここでは、1つのシステマチックビットをレピティションする場合について説明する。
LDPC符号化では通常、検査行列において、パリティビットの列重みは、システマチックビットの列重みよりも小さい。つまり、タナーグラフにおいて、パリティビットに対応する変数ノードは、システマチックビットに対応する変数ノードよりも、チェックノードとの接続数がより少ない。これより、パリティビットに対応する変数ノードは、システマチックビットに対応する変数ノードよりも、チェックノードを介した変数ノード間での尤度の受け渡し回数が少ないため、パリティビットに対応する変数ノードに対する尤度更新の効果がより小さい。よって、検査行列の列重みおよび検査行列の行重みの双方が同じ複数のシステマチックビットがある場合、パリティビットに対応する変数ノードとの接続数がより多いチェックノードと接続される変数ノードほど、接続先チェックノードを介して受け取る尤度が低いため、変数ノードに対する尤度更新の効果がより小さい。よって、変数ノードをレピティションする場合には、パリティビットに対応する変数ノードとの接続数がより多いチェックノードと接続される変数ノードほど優先的にレピティションして尤度を補い、尤度を高めることがよい。すなわち、パリティビットに対応する変数ノードとの接続数がより多いチェックノードと接続される変数ノードほどレピティションによる尤度改善の効果がより大きい。
そこで、レピティション部102は、列重みおよび行重みの双方が同じ複数のシステマチックビットがある場合は、パリティビットに対応する変数ノードとの接続数がより多いチェックノードと接続された変数ノードに対応するシステマチックビットから順にシステマチックビットをレピティションする。
以下、具体的に説明する。以下の説明では、図7に示す検査行列を用いてLDPC符号化を行う。また、図7に示す検査行列に対応するタナーグラフを図8に示す。
実施の形態1と同様にして、まず、レピティション部102は、図7に示す検査行列に基づいて、1列目〜3列目(変数ノード1〜変数ノード3)に対応するシステマチックビットをレピティション候補として抽出する。このときのレピティションの優先順位は、1列目および3列目が1番、2列目が3番となる。
しかし、レピティション部102でレピティションされるシステマチックビットの数が1つであるのに対し、優先順位が1番である列は1列目および3列目の2つあり、1列目または3列目のいずれをレピティション対象とするかを決定する必要がある。
そこで、レピティション部102は、さらにパリティビットに対応する変数ノードとの接続数がより多いチェックノードと接続される変数ノードに対応するシステマチックビットから順に、レピティション候補とするシステマチックビットを抽出する。すなわち、レピティション部102は、さらに図8に示すタナーグラフの変数ノード1と変数ノード3との間において、接続先チェックノードにおける変数ノード5〜変数ノード12との接続数を比較する。変数ノード1の接続先チェックノードはチェックノード2、チェックノード4、チェックノード6およびチェックノード7であり、チェックノード2は変数ノード5〜変数ノード12のうち変数ノード6と接続されている。同様に、チェックノード4は変数ノード8と接続され、チェックノード6は変数ノード6および変数ノード10と接続され、チェックノード7は変数ノード7および変数ノード11と接続されている。また、変数ノード3の接続先チェックノードはチェックノード1、チェックノード2、チェックノード3およびチェックノード5であり、チェックノード1は変数ノード5〜変数ノード12のうち変数ノード5と接続されている。同様に、チェックノード2は変数ノード6と接続され、チェックノード3は変数ノード7と接続され、チェックノード5は変数ノード5および変数ノード9と接続されている。よって、レピティション部102は、変数ノード1の接続先チェックノードであるチェックノード2、チェックノード4、チェックノード6およびチェックノード7における、パリティビットに対応する変数ノードとの接続総数6と、変数ノード3の接続先チェックノードであるチェックノード1、チェックノード2、チェックノード3およびチェックノード5における、パリティビットに対応する変数ノードとの接続総数5とを比較する。
そして、レピティション部102は、パリティビットとの接続数がより多いチェックノードと接続される変数ノードから順にレピティション候補とするシステマチックビットを抽出する。よって、レピティション部102は、変数ノード1を変数ノード3よりも優先順位が高いレピティション候補とする。よって、システマチックビットに対するレピティションの優先順位は、図7および図8に示すように、変数ノード1(1列目)が1番、変数ノード3が2番、変数ノード2が3番、変数ノード4が4番になる。
そして、レピティションするシステマチックビットの数が1つであるので、レピティション部102は、レピティションの優先順位に従い、図9に示すように、4ビットのシステマチックビットS1〜S4と8ビットのパリティビットP1〜P8とから成る12ビットのLDPC符号語において、変数ノード1に対応するシステマチックビットS1をレピティションしてレピティションビットS1’を生成する。レピティションビットS1’はシステマチックビットS1と同一のビットである。レピティション部102は、S1’をLDPC符号語の最後尾、つまりパリティビットP8の後ろに挿入する。これにより、レピティション部102は、4ビットのシステマチックビットS1〜S4と、8ビットのパリティビットP1〜P8と、1ビットのレピティションビットS1’とから成る13ビットのLDPC符号語を得ることができる。
また、受信側の無線通信装置200(図5)の合成部205は、レピティション部102と同様の方法で、レピティションビットを合成するシステマチックビットを特定する。
このように、本実施の形態によれば、パリティビットに対応する変数ノードとの接続数がより多いチェックノードと接続された変数ノードに対応するシステマチックビットから順にシステマチックビットをレピティションするため、検査行列の列重みおよび検査行列の行重みの双方が同じ複数のシステマチックビットがある場合でも、レピティションによる誤り率特性の改善効果を最大限に得ることができる。
(実施の形態3)
本実施の形態は、パリティビットをレピティションする点において実施の形態1と相違する。
本実施の形態は、パリティビットをレピティションする点において実施の形態1と相違する。
すなわち、本実施の形態に係るレピティション部102は、検査行列の列重みが同じ複数のパリティビットがある場合は、検査行列の行重みがより小さいチェックノード(変数ノードとの接続数がより少ないチェックノード)と接続された変数ノードに対応するパリティビットから順にパリティビットをレピティションする。
以下、本実施の形態に係るレピティション部102の動作について説明する。ここでは、2つのパリティビットをレピティションする場合について説明する。また、以下の説明では、図10に示す検査行列を用いてLDPC符号化を行う。また、図10に示す検査行列に対応するタナーグラフを図11に示す。
実施の形態1と同様にして、まず、レピティション部102は、図10に示す検査行列に基づいて、パリティビットに対応する5列目〜12列目(図11に示すタナーグラフの変数ノード5〜変数ノード12)のうち、9列目〜12列目(変数ノード9〜変数ノード12)をレピティション候補として抽出する。
しかし、レピティション部102でレピティションされるパリティビットの数が2であるのに対し、図10に示すように、抽出された列の数、すなわち、接続されるチェックノードの数が同じである変数ノードの数は4つである。
そこで、レピティション部102は、さらに検査行列の行重みがより小さいチェックノードに接続された変数ノードに対応するパリティビット(変数ノードとの接続数がより少ないチェックノードに接続された変数ノードに対応するパリティビット)から順に、レピティション候補とするパリティビットを抽出する。
具体的には、レピティション部102は、さらに図10に示す検査行列の9列目〜12列目の間において、9列目で‘1’が配置されている5行目の行重み4(変数ノード9の接続先チェックノード5における変数ノードとの接続数4)と、10列目で‘1’が配置されている6行目の行重み5(変数ノード10の接続先チェックノード6における変数ノードとの接続数5)と、11列目で‘1’が配置されている7行目の行重み3(変数ノード11の接続先チェックノード7における変数ノードとの接続数3)と、12列目で‘1’が配置されている8行目の行重み3(変数ノード12の接続先チェックノード8における変数ノードとの接続数3)とを比較する。つまり、レピティション部102は、図11に示すタナーグラフの変数ノード9〜変数ノード12の間において、各変数ノードと接続されるチェックノードにおける変数ノードとの接続数を比較する。そして、レピティション部102は、より小さい行重みに対応する列(変数ノードとの接続数がより少ないチェックノードに接続された変数ノード)から順にレピティション候補とするパリティビットを抽出する。
よって、9列目〜12列目(変数ノード9〜変数ノード12)におけるレピティションの優先順位は、図10および図11に示すように、11列目(変数ノード11)および12列目(変数ノード12)が1番、9列目(変数ノード9)が3番、10列目(変数ノード10)が4番になる。
そして、レピティションするパリティビットの数が2つであるので、レピティション部102は、レピティションの優先順位に従い、図12に示すように、4ビットのシステマチックビットS1〜S4と8ビットのパリティビットP1〜P8とから成る12ビットのLDPC符号語において、11列目(変数ノード11)のパリティビットP7および12列目(変数ノード12)のパリティビットP8をそれぞれレピティションしてレピティションビットP7’およびP8’を生成する。レピティションビットP7’はパリティビットP7と同一のビットであり、レピティションビットP8’はパリティビットP8と同一のビットである。レピティション部102は、P7’およびP8’をLDPC符号語の最後尾、つまりパリティビットP8の後ろにP7’,P8’の順に挿入する。これにより、レピティション部102は、4ビットのシステマチックビットS1〜S4と、8ビットのパリティビットP1〜P8と、2ビットのレピティションビットP7’,P8’とから成る14ビットのLDPC符号語を得ることができる。
また、受信側の無線通信装置200(図5)の合成部205は、レピティション部102と同様の方法で、レピティションビットを合成するパリティビットを特定する。
このように、本実施の形態によれば、LDPC符号による尤度改善の効果が小さいパリティビットの尤度をレピティションにより補うことができる。これにより、そのパリティビットとチェックノードを介して接続されたシステマチックビットに対する尤度更新の効果を、そのパリティビットの尤度上昇により間接的に大きくすることができる。よって、本実施の形態によれば、パリティビットをレピティションする場合でも、レピティションによる誤り率特性の改善効果を最大限に得るLDPC符号化を行うことができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、パリティビットをレピティションする点において実施の形態2と相違する。
本実施の形態では、パリティビットをレピティションする点において実施の形態2と相違する。
すなわち、本実施の形態に係るレピティション部102は、検査行列の列重みおよび行重みの双方が同じ複数のパリティビットがある場合は、パリティビットに対応する変数ノードとの接続数がより多いチェックノードと接続された変数ノードに対応するパリティビットから順にパリティビットをレピティションする。
以下、本実施の形態に係るレピティション部102の動作について説明する。ここでは、1つのパリティビットをレピティションする場合について説明する。また、以下の説明では、図13に示す検査行列を用いてLDPC符号化を行う。また、図13に示す検査行列に対応するタナーグラフを図14に示す。
実施の形態1および2と同様にして、まず、レピティション部102は、図13に示す検査行列に基づいて、9列目〜12列目(変数ノード9〜変数ノード12)に対応するパリティビットをレピティション候補として抽出する。このときのレピティションの優先順位は、11列目および12列目が1番、9列目が3番、10列目が4番となる。
しかし、レピティション部102でレピティションされるパリティビットの数が1つであるのに対し、図13に示すように、優先順位が1番である列は11列目および12列目の2つあり、11列目または12列目のいずれをレピティション対象とするかを決定する必要がある。
そこで、レピティション部102は、さらにパリティビットに対応する変数ノードとの接続数がより多いチェックノードと接続される変数ノードに対応するパリティビットから順に、レピティション候補とするパリティビットを抽出する。すなわち、レピティション部102は、さらに図14に示すタナーグラフの変数ノード11および変数ノード12との間において、接続先チェックノードにおける変数ノード5〜変数ノード12との接続数を比較する。変数ノード11の接続先チェックノードはチェックノード7であり、チェックノード7は変数ノード5〜変数ノード12のうち変数ノード11を除くと、変数ノード7と接続されている。また、変数ノード12の接続先チェックノードはチェックノード8であり、チェックノード8は変数ノード5〜変数ノード12のうち変数ノード12を除くと変数ノード5および変数ノード8と接続されている。よって、レピティション部102は、変数ノード11の接続先チェックノード7における、パリティビットに対応する変数ノードとの接続数1と、変数ノード12の接続先チェックノード8における、パリティビットに対応する変数ノードとの接続数2とを比較する。
そして、レピティション部102は、パリティビットとの接続数がより多いチェックノードと接続される変数ノードから順にレピティション候補とするパリティビットを抽出する。よって、レピティション部102は、変数ノード12を変数ノード11よりも優先順位が高いレピティション候補とする。よって、パリティビットに対するレピティションの優先順位は、図13および図14に示すように、変数ノード12(12列目)が1番、変数ノード11(11列目)が2番、変数ノード9(9列目)が3番、変数ノード10(10列目)が4番になる。
そして、レピティションするパリティビットの数が1つであるので、レピティション部102は、レピティションの優先順位に従い、図15に示すように、4ビットのシステマチックビットS1〜S4と8ビットのパリティビットP1〜P8とから成る12ビットのLDPC符号語において、変数ノード12に対応するパリティビットP8をレピティションしてレピティションビットP8’を生成する。レピティションビットP8’はパリティビットP8と同一のビットである。レピティション部102は、P8’をLDPC符号語の最後尾、つまりパリティビットP8の後ろに挿入する。これにより、レピティション部102は、4ビットのシステマチックビットS1〜S4と、8ビットのパリティビットP1〜P8と、1ビットのレピティションビットP8’とから成る13ビットのLDPC符号語を得ることができる。
また、受信側の無線通信装置200(図5)の合成部205は、レピティション部102と同様の方法で、レピティションビットを合成するパリティビットを特定する。
このように、本実施の形態によれば、検査行列の列重みおよび検査行列の行重みの双方が同じ複数のパリティビットがある場合でも、実施の形態3と同様の効果を得ることができる。
以上、本発明の各実施の形態について説明した。
なお、上記各実施の形態では、本発明をFDD(Frequency Division Duplex)システムで実施する場合を例にとって説明したが、本発明はTDD(Time Division Duplex)システムで実施することも可能である。TDDシステムの場合、上り回線の伝搬路特性と下り回線の伝搬路特性との相関性が非常に高いので、送信側の無線通信装置100は、受信側の無線通信装置200からの信号を用いて受信側の無線通信装置200における受信品質を推定することができる。よって、TDDシステムの場合には、受信側の無線通信装置200がCQIによる回線品質の報告を行わず、送信側の無線通信装置100において回線品質を推定してもよい。
また、図2、図7、図10および図13に示す検査行列は一例であり、本発明の実施に使用可能な検査行列は図2、図7、図10および図13に示す検査行列に限定されない。
また、送信側の無線通信装置100の制御部110で設定される符号化率は、回線品質に応じて設定されるものに限定されず、一定に固定されたものでもよい。
また、本実施の形態では、回線品質としてSINRを推定したが、SNR、SIR、CINR、受信電力、干渉電力、ビット誤り率、スループット、所定の誤り率を達成できるMCS(Modulation and Coding Scheme)等を回線品質として推定してもよい。また、CQIはCSI(Channel State lnformation)と表されることもある。
また、移動体通信システムにおいて、送信側の無線通信装置100を無線通信基地局装置に備え、受信側の無線通信装置200を無線通信移動局装置に備えることができる。また、送信側の無線通信装置100を無線通信移動局装置に備え、受信側の無線通信装置200を無線通信基地局装置に備えることもできる。これにより、上記同様の作用・効果を奏する無線通信基地局装置および無線通信移動局装置を実現することができる。
また、無線通信移動局装置はUE、無線通信基地局装置はNode Bと称されることがある。
また、上記実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
また、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように1チップ化されてもよい。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
2007年2月9日出願の特願2007−030648の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
本発明は、移動体通信システム等に適用することができる。
本発明は、無線通信装置およびレピティション方法に関する。
近年、データ通信や映像通信等のマルチメディア通信が盛んになりつつある。よって今後はさらにデータサイズが増大することが予想され、移動体通信サービスに対するデータレートの高速化への要求は高まってくるものと予想される。
そこで、ITU−R(International Telecommunication Union Radio Communication Sector)では、IMT−Advancedと呼ばれる第4世代移動体通信システムが検討されており、最大1Gbpsの下り回線速度を実現するための誤り訂正符号として、LDPC(Low-Density Parity-Check;低密度パリティ検査)符号が注目されている。誤り訂正符号としてLDPC符号を用いると、復号処理を並列化できるため、復号処理を直列的に繰り返し行う必要があるターボ符号に比べ復号処理を高速化することができる。
LDPC符号化は、多数の‘0’と少数の‘1’とが配置される検査行列を用いて行われる。送信側の無線通信装置は、送信ビット列を検査行列を用いて符号化し、システマチックビットとパリティビットとから成るLDPC符号語を得る。また、受信側の無線通信装置は、検査行列の行方向と検査行列の列方向とで各ビットの尤度の受け渡しを繰り返し実施することで受信データを復号し、受信ビット列を得る。ここで、検査行列において各1列に含まれる‘1’の個数は列重みと称され、検査行列において各1行に含まれる‘1’の個数は行重みと称される。また、検査行列は、行と列とで構成される2部グラフであるタナーグラフによって表すことができる。タナーグラフにおいて、検査行列の各行はチェックノードと称され、検査行列の各列は変数ノードと称される。タナーグラフの各変数ノードと各チェックノードとは、検査行列での‘1’の配置に従って接続され、受信側の無線通信装置は、接続されたノード間で尤度の受け渡しを繰り返し実施することで受信データを復号し、受信ビット列を得る。
また、LDPC符号の符号化率(以下、マザー符号化率という)よりも低い符号化率を設定する方法として、レピティションがある。レピティションは、符号語の特定のビットを複製(レピティション)して複数の同一ビットを生成する技術である。これにより、マザー符号化率よりも低い符号化率を設定することができる。また、受信側では、それらの同一ビットをビット合成することでダイバーシチ効果を得ることができる。
LDPC符号語に対するレピティションの従来技術として、列重みがより小さいビットから順にビットをレピティションするものが検討されている(特許文献1参照)。
特開2005−39585号公報
しかしながら、上記従来技術では、列重みが同じビットが複数ある場合に、どのビットからレピティションするかの検討がなされていない。LDPC符号化では、列重みの大きさだけでなく行重みの大きさによっても誤り率特性が変化する。よって、上記従来技術のように列重みにのみ注目してレピティションするのでは、最適な誤り率特性が得られないことがある。
本発明の目的は、誤り訂正符号にLDPC符号を用いた場合に、レピティションによる
誤り率特性の改善効果を最大限に得ることができる無線通信装置およびレピティション方法を提供することである。
誤り率特性の改善効果を最大限に得ることができる無線通信装置およびレピティション方法を提供することである。
本発明の無線通信装置は、送信ビット列に対して検査行列を用いたLDPC符号化を行ってシステマチックビットとパリティビットとから成る符号語を得る符号化手段と、前記符号語の各ビットを、前記検査行列の列重みがより小さいビットから順に、かつ、前記列重みが同じ複数のビットがある場合は前記検査行列の行重みがより小さいチェックノードと接続された変数ノードに対応するビットから順にレピティションするレピティション手段と、を具備する構成を採る。
本発明によれば、誤り訂正符号にLDPC符号を用いた場合に、レピティションによる誤り率特性の改善効果を最大限に得ることができる。
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
以下の説明では、レピティションにより生成されたビットをレピティションビットという。
(実施の形態1)
本実施の形態では、検査行列の列重みが同じ複数のシステマチックビットがある場合、検査行列の行重みがより小さいチェックノードと接続された変数ノードに対応するシステマチックビットから順にシステマチックビットをレピティションする。
本実施の形態では、検査行列の列重みが同じ複数のシステマチックビットがある場合、検査行列の行重みがより小さいチェックノードと接続された変数ノードに対応するシステマチックビットから順にシステマチックビットをレピティションする。
本実施の形態に係る送信側の無線通信装置100の構成を図1に示す。
送信側の無線通信装置100において、LDPC符号化部101には、送信ビット列が入力される。LDPC符号化部101は、検査行列を用いて、送信ビット列に対してLDPC符号化を行い、システマチックビットとパリティビットとから成るLDPC符号語を得る。このLDPC符号語は、レピティション部102に出力される。また、LDPC符号化部101は、検査行列をレピティション部102に出力する。
レピティション部102は、LDPC符号語においてシステマチックビットをレピティションし、レピティションビットを含むレピティション後のLDPC符号語を変調部103に出力する。なお、レピティションされるシステマチックビットの数は、LDPC符号化部101での符号化率(マザー符号化率)と制御部110から設定される符号化率(レピティション後のLDPC符号語の符号化率)との差に基づいて決定される。具体的には、レピティションされるシステマチックビットの数はN((Rm/R)-1)により求められる。ここで、NはLDPC符号語長、Rmはマザー符号化率、Rは制御部110より入力される符号化率を示す。レピティション部102におけるレピティション処理の詳細については後述する。
変調部103は、レピティション後のLDPC符号語を変調してデータシンボルを生成し、多重部104に出力する。
多重部104は、データシンボル、パイロット信号、および、制御部110から入力される制御信号を多重し、生成された多重信号を無線送信部105に出力する。
無線送信部105は、多重信号に対しD/A変換、増幅およびアップコンバート等の送信処理を行って、アンテナ106から受信側の無線通信装置へ送信する。
一方、無線受信部107は、受信側の無線通信装置から送信された制御信号を、アンテナ106を介して受信し、その制御信号に対しダウンコンバート、A/D変換等の受信処理を行って復調部108に出力する。この制御信号には、受信側の無線通信装置で生成されたCQI(Channel Quality Indicator)が含まれている。
復調部108は、制御信号を復調して復号部109に出力する。
復号部109は、制御信号を復号し、制御信号に含まれているCQIを制御部110に出力する。
制御部110は、レピティション後のLDPC符号語の符号化率をCQIに応じて制御する。制御部110は、入力されたCQIに対応する符号化率を決定し、決定した符号化率を示す制御信号をレピティション部102および多重部104に出力する。制御部110は、入力されたCQIが低い回線品質に対応するCQIであるほど、レピティション後のLDPC符号語の符号化率をより低い符号化率に決定する。
次に、レピティション部102におけるレピティション処理の詳細について説明する。
図2に8行×12列の検査行列を一例として示す。このように検査行列はM行×N列の行列で表され、‘0’と‘1’とから構成される。
また、検査行列の各列はLDPC符号語の各ビットに対応する。つまり、図2に示す検査行列を用いてLDPC符号化を行うと12ビットのLDPC符号語が得られる。
また、図2に示す検査行列において、1列目の列重みは1列目の‘1’の個数、すなわち4となり、2列目の列重みは2列目の‘1’の個数、すなわち4となる。よって、12ビットのLDPC符号語のうち、1ビット目の列重みは4となり、2ビット目の列重みは4となる。3列目〜12列目についても同様である。
同様に、図2に示す検査行列において、1行目の行重みは1行目の‘1’の個数、すな
わち4となり、2行目の行重みは2行目の‘1’の個数、すなわち4となる。3行目〜8行目についても同様である。
わち4となり、2行目の行重みは2行目の‘1’の個数、すなわち4となる。3行目〜8行目についても同様である。
また、図2に示す検査行列は、検査行列の行と列とで構成されるタナーグラフによって表すことができる。
図3に、図2の検査行列に対応するタナーグラフを示す。タナーグラフは、検査行列の各行に対応するチェックノードと検査行列の各列に対応する変数ノードとから構成される。すなわち、8行×12列の検査行列に対応するタナーグラフは、8個のチェックノードと12個の変数ノードとから構成される2部グラフとなる。
また、タナーグラフの各変数ノードは、LDPC符号語の各ビットに対応する。
さらに、タナーグラフの各変数ノードと各チェックノードとは、検査行列での‘1’の配置に従って接続される。
変数ノードを基準にして具体的に説明する。図3に示すタナーグラフの変数ノード1は、図2に示す検査行列の1列目(N=1)に対応する。また、検査行列の1列目の列重みは4であり、1列目で‘1’が配置されている行は、2行目、4行目、6行目および7行目である。よって、変数ノード1の接続先は、チェックノード2、チェックノード4、チェックノード6およびチェックノード7の4つとなる。同様に、タナーグラフの変数ノード2は、検査行列の2列目(N=2)に対応する。また、検査行列の2列目の列重みは4であり、2列目で‘1’が配置されている行は、1行目、2行目、4行目および6行目である。よって、変数ノード2の接続先は、チェックノード1、チェックノード2、チェックノード4およびチェックノード6の4つとなる。変数ノード3〜変数ノード12についても同様である。
同様に、チェックノードを基準にして具体的に説明すると、図3に示すタナーグラフのチェックノード1は、図2に示す検査行列の1行目(M=1)に対応する。また、検査行列の1行目の行重みは4であり、1行目で‘1’が配置されている列は、2列目、3列目、4列目および5列目である。よって、チェックノード1の接続先は、変数ノード2、変数ノード3、変数ノード4および変数ノード5の4つとなる。同様に、タナーグラフのチェックノード2は、検査行列の2行目(M=2)に対応する。また、検査行列2行目の行重みは4であり、2行目で‘1’が配置されている列は、1列目、2列目、3列目および6列目である。よって、チェックノード2の接続先は、変数ノード1、変数ノード2、変数ノード3および変数ノード6の4つとなる。チェックノード3〜チェックノード8についても同様である。
このようにしてタナーグラフにおいて各変数ノードと各チェックノードとは検査行列での‘1’の配置に従って接続される。つまり、タナーグラフの各変数ノードと接続されるチェックノード数は、検査行列の各列の列重みに等しい。また、タナーグラフの各変数ノードの接続先チェックノードは、検査行列の各列において‘1’が配置される行に対応するチェックノードである。同様に、タナーグラフの各チェックノードと接続される変数ノード数は、検査行列の各行の行重みに等しい。また、タナーグラフの各チェックノードの接続先変数ノードは、検査行列の各行において‘1’が配置される列に対応する変数ノードである。
受信側の無線通信装置は、チェックノードを介して変数ノード間で互いに尤度の受け渡しを行い、各変数ノードの尤度の更新を繰り返し行うことにより受信データを復号する。ここで、変数ノードとの接続数がより少ないチェックノード(行重みがより小さいチェッ
クノード)ほど、変数ノード間での尤度の受け渡し回数がより少ない。よって、変数ノードとの接続数がより少ないチェックノードと接続された変数ノードほど、接続先チェックノードを介して受け取る尤度の数が少なく、LDPC符号による尤度更新の効果がより小さい。よって、変数ノードをレピティションする場合には、変数ノードとの接続数がより少ないチェックノードと接続された変数ノードほど優先的にレピティションして尤度を補い、尤度を高めることがよい。すなわち、変数ノードとの接続数がより少ないチェックノードと接続された変数ノードほどレピティションによる尤度改善の効果がより大きい。
クノード)ほど、変数ノード間での尤度の受け渡し回数がより少ない。よって、変数ノードとの接続数がより少ないチェックノードと接続された変数ノードほど、接続先チェックノードを介して受け取る尤度の数が少なく、LDPC符号による尤度更新の効果がより小さい。よって、変数ノードをレピティションする場合には、変数ノードとの接続数がより少ないチェックノードと接続された変数ノードほど優先的にレピティションして尤度を補い、尤度を高めることがよい。すなわち、変数ノードとの接続数がより少ないチェックノードと接続された変数ノードほどレピティションによる尤度改善の効果がより大きい。
そこで、レピティション部102は、LDPC符号語において、列重みが同じ複数のシステマチックビットがある場合は、変数ノードとの接続数がより少ないチェックノード、すなわち、行重みがより小さいチェックノードと接続された変数ノードに対応するシステマチックビットから順にシステマチックビットをレピティションする。
以下、具体的に説明する。以下の説明では、送信ビット列長を4ビット、マザー符号化率Rmを1/3とする。また、制御部110で決定された符号化率Rを2/7とする。よって、LDPC符号化部101では、4ビットの送信ビット列に対して図2に示す検査行列を用いてLDPC符号化を行うと、4ビットのシステマチックビットと8ビットのパリティビットとから成るN=12ビットのLDPC符号語が得られる。また、レピティション部102は、レピティションするシステマチックビットの数をN((Rm/R)-1)より求め、2つのシステマチックビットをレピティションし、2つのレピティションビットを含む14ビットのLDPC符号語を得る。
まず、レピティション部102は、検査行列の列重みがより小さい変数ノードに対応するシステマチックビット(接続されるチェックノードの数がより少ない変数ノードに対応するシステマチックビット)から順に、レピティション候補とするシステマチックビットを抽出する。すなわち、レピティション部102は、図2に示す検査行列のシステマチックビットに対応する1列目〜4列目(図3に示すタナーグラフの変数ノード1〜変数ノード4)のうち、列重みが最も小さい4で、列重みが同じである1列目〜3列目(変数ノード1〜変数ノード3)をレピティション候補として抽出する。
しかし、レピティション部102でレピティションされるシステマチックビットの数が2つであるのに対し、図2に示すように、抽出された列の数、すなわち、接続されるチェックノードの数が同じである変数ノードの数は3つである。
そこで、レピティション部102は、さらに検査行列の行重みがより小さいチェックノードに接続された変数ノードに対応するシステマチックビット(変数ノードとの接続数がより少ないチェックノードに接続された変数ノードに対応するシステマチックビット)から順に、レピティション候補とするシステマチックビットを抽出する。
具体的には、レピティション部102は、さらに図2に示す検査行列の1列目〜3列目の間において、1列目の総行重み、すなわち、1列目で‘1’が配置されている2行目の行重み4(変数ノード1の接続先チェックノード2における変数ノードとの接続数4)、4行目の行重み3(変数ノード1の接続先チェックノード4における変数ノードとの接続数3)、6行目の行重み5(変数ノード1の接続先チェックノード6における変数ノードとの接続数5)および7行目の行重み3(変数ノード1の接続先チェックノード7における変数ノードとの接続数3)の合計15と、2列目の総行重み、すなわち、2列目で‘1’が配置されている1行目の行重み4(変数ノード2の接続先チェックノード1における変数ノードとの接続数4)、2行目の行重み4(変数ノード2の接続先チェックノード2における変数ノードとの接続数4)、4行目の行重み3(変数ノード2の接続先チェックノード4における変数ノードとの接続数3)および6行目の行重み5(変数ノード2の接
続先チェックノード6における変数ノードとの接続数5)の合計16と、3列目の総行重み、すなわち、3列目で‘1’が配置されている1行目の行重み4(変数ノード3の接続先チェックノード1における変数ノードとの接続数4)、2行目の行重み4(変数ノード3の接続先チェックノード2における変数ノードとの接続数4)、3行目の行重み3(変数ノード3の接続先チェックノード3における変数ノードとの接続数3)および5行目の行重み4(変数ノード3の接続先チェックノード5における変数ノードとの接続数4)の合計15とを比較する。つまり、レピティション部102は、図3に示すタナーグラフの変数ノード1〜変数ノード3の間において、各変数ノードと接続されるチェックノードにおける変数ノードとの接続数を比較する。そして、レピティション部102は、より小さい行重みに対応する列(変数ノードとの接続数がより少ないチェックノードに接続された変数ノード)から順にレピティション候補とするシステマチックビットを抽出する。
続先チェックノード6における変数ノードとの接続数5)の合計16と、3列目の総行重み、すなわち、3列目で‘1’が配置されている1行目の行重み4(変数ノード3の接続先チェックノード1における変数ノードとの接続数4)、2行目の行重み4(変数ノード3の接続先チェックノード2における変数ノードとの接続数4)、3行目の行重み3(変数ノード3の接続先チェックノード3における変数ノードとの接続数3)および5行目の行重み4(変数ノード3の接続先チェックノード5における変数ノードとの接続数4)の合計15とを比較する。つまり、レピティション部102は、図3に示すタナーグラフの変数ノード1〜変数ノード3の間において、各変数ノードと接続されるチェックノードにおける変数ノードとの接続数を比較する。そして、レピティション部102は、より小さい行重みに対応する列(変数ノードとの接続数がより少ないチェックノードに接続された変数ノード)から順にレピティション候補とするシステマチックビットを抽出する。
よって、1列目〜4列目(変数ノード1〜変数ノード4)におけるレピティションの優先順位は、図2および図3に示すように、1列目(変数ノード1)および3列目(変数ノード3)が1番、2列目(変数ノード2)が3番、4列目(変数ノード4)が4番になる。
そして、レピティションするシステマチックビットの数が2つであるので、レピティション部102は、レピティションの優先順位に従い、図4に示すように、4ビットのシステマチックビットS1〜S4と8ビットのパリティビットP1〜P8とから成る12ビットのLDPC符号語において、1列目(変数ノード1)のシステマチックビットS1および3列目(変数ノード3)のシステマチックビットS3をそれぞれレピティションしてレピティションビットS1’およびS3’を生成する。レピティションビットS1’はシステマチックビットS1と同一のビットであり、レピティションビットS3’はシステマチックビットS3と同一のビットである。レピティション部102は、S1’およびS3’をLDPC符号語の最後尾、つまりパリティビットP8の後ろにS1’,S3’の順に挿入する。これにより、レピティション部102は、4ビットのシステマチックビットS1〜S4と、8ビットのパリティビットP1〜P8と、2ビットのレピティションビットS1’,S3’とから成る14ビットのLDPC符号語を得ることができる。
このように、本実施の形態によれば、検査行列の列重みが同じ複数のシステマチックビットがある場合は、検査行列の行重みがより小さいチェックノードと接続された変数ノードに対応するシステマチックビットから順にシステマチックビットをレピティションする。そのため、LDPC符号による尤度改善の効果が小さいシステマチックビットを優先的にレピティションすることができる。これにより、LDPC符号による尤度改善の効果が小さいシステマチックビットの尤度をレピティションにより補うことができるため、すべてのシステマチックビットの尤度を高い尤度に揃えることができる。よって、本実施の形態によれば、LDPC符号において、レピティションによる誤り率特性の改善効果を最大限に得ることができる。
次に、本実施の形態に係る受信側の無線通信装置について説明する。本実施の形態に係る受信側の無線通信装置200の構成を図5に示す。
受信側の無線通信装置200において、無線受信部202は、送信側の無線通信装置100(図1)から送信された多重信号をアンテナ201を介して受信し、受信信号に対しダウンコンバート、A/D変換等の受信処理を行って分離部203に出力する。この受信信号には、データシンボル、パイロット信号、および、送信側の無線通信装置100で決定された符号化率を示す制御信号が含まれている。
分離部203は、受信信号をデータシンボルと、パイロット信号と、制御信号とに分離
する。そして、分離部203は、データシンボルを復調部204に出力し、パイロット信号を回線品質推定部207に出力し、制御信号を合成部205に出力する。
する。そして、分離部203は、データシンボルを復調部204に出力し、パイロット信号を回線品質推定部207に出力し、制御信号を合成部205に出力する。
復調部204は、データシンボルを復調して受信データを得て、受信データを合成部205に出力する。
合成部205は、受信データにおいて、レピティション元のビットと、そのレピティション元のビットに対応するレピティションビットとを合成し、得られた受信データをLDPC復号部206に出力する。なお、合成されるレピティションビットの数は、LDPC復号部206での符号化率、すなわち、LDPC符号化部101(図1)での符号化率(マザー符号化率)Rmと、分離部203から入力される制御信号により示される符号化率(制御部110(図1)で決定された符号化率)Rとの差に基づいて決定される。具体的には、合成されるレピティションビットの数はNr(1-(R/Rm))により求められる。ここで、Nrは受信データのデータ長を示す。つまり、合成されるレピティションビットの数は、送信側の無線通信装置100(図1)においてレピティションされるシステマチックビットの数に等しい。合成部205における合成処理の詳細については後述する。
LDPC復号部206は、LDPC符号化部101(図1)が用いた検査行列と同一の検査行列を用いて、合成部205から入力される受信データに対してLDPC復号を行い、受信ビット列を得る。
一方、回線品質推定部207は、分離部203から入力されるパイロット信号を用いて回線品質を推定する。ここでは、回線品質推定部207は、回線品質として、パイロット信号のSINR(Signal to Interference and Noise Ratio)を推定し、推定したSINRをCQI生成部208に出力する。
CQI生成部208は、入力されたSINRに対応するCQIを生成し、符号化部209に出力する。
符号化部209は、CQIを符号化し、変調部210に出力する。
変調部210は、CQIを変調して制御信号を生成し、無線送信部211に出力する。
無線送信部211は、制御信号に対しD/A変換、増幅およびアップコンバート等の送信処理を行って、アンテナ201から送信側の無線通信装置100(図1)へ送信する。
次に、合成部205における合成処理の詳細について説明する。
合成部205は、送信側の無線通信装置100のレピティション部102(図1)と同様に、受信データにおいて、列重みが同じ複数のシステマチックビットがある場合は、行重みがより小さいチェックノード(変数ノードとの接続数がより少ないチェックノード)に接続された変数ノードに対応するシステマチックビットから順に、システマチックビットとレピティションビットとを合成する。
ここでは、受信データ長Nrは14ビット、分離部203から入力される制御信号により示される符号化率Rは2/7、マザー符号化率Rmは1/3であるため、合成部205は、合成するレピティションビット数をNr(1-(R/Rm))より求め、2つのレピティションビットを合成する。
レピティション部102(図1)と同様、まず、合成部205は、図2に示す検査行列
のシステマチックビットに対応する1列目〜4列目(図3に示すタナーグラフの変数ノード1〜変数ノード4)のうち、列重みが最も小さい4で、列重みが同じである1列目〜3列目(変数ノード1〜変数ノード3)を抽出する。
のシステマチックビットに対応する1列目〜4列目(図3に示すタナーグラフの変数ノード1〜変数ノード4)のうち、列重みが最も小さい4で、列重みが同じである1列目〜3列目(変数ノード1〜変数ノード3)を抽出する。
しかし、合成部205で合成されるレピティションビットの数が2つであるのに対し、図2に示すように、抽出された列の数、すなわち、接続されるチェックノードの数が同じである変数ノードの数は3つである。
そこで、合成部205は、さらに検査行列の行重みがより小さいチェックノード(変数ノードとの接続数がより少ないチェックノード)に接続された変数ノードに対応するシステマチックビットから順に、合成候補とするシステマチックビットを抽出する。
合成部205は、さらに図2に示す検査行列の1列目〜3列目の間において、1列目の総行重み、すなわち、1列目で‘1’が配置されている2行目の行重み4(変数ノード1の接続先チェックノード2における変数ノードとの接続数4)、4行目の行重み3(変数ノード1の接続先チェックノード4における変数ノードとの接続数3)、6行目の行重み5(変数ノード1の接続先チェックノード6における変数ノードとの接続数5)および7行目の行重み3(変数ノード1の接続先チェックノード7における変数ノードとの接続数3)の合計15と、2列目の総行重み、すなわち、2列目で‘1’が配置されている1行目の行重み4(変数ノード2の接続先チェックノード1における変数ノードとの接続数4)、2行目の行重み4(変数ノード2の接続先チェックノード2における変数ノードとの接続数4)、4行目の行重み3(変数ノード2の接続先チェックノード4における変数ノードとの接続数3)および6行目の行重み5(変数ノード2の接続先チェックノード6における変数ノードとの接続数5)の合計16と、3列目の総行重み、すなわち、3列目で‘1’が配置されている1行目の行重み4(変数ノード3の接続先チェックノード1における変数ノードとの接続数4)、2行目の行重み4(変数ノード3の接続先チェックノード2における変数ノードとの接続数4)、3行目の行重み3(変数ノード3の接続先チェックノード3における変数ノードとの接続数3)および5行目の行重み4(変数ノード3の接続先チェックノード5における変数ノードとの接続数4)の合計15とを比較する。つまり、合成部205は、図3に示すタナーグラフの変数ノード1〜変数ノード3の間において、各変数ノードと接続されるチェックノードにおける変数ノードとの接続数を比較する。そして、合成部205は、より小さい行重みに対応する列(変数ノードとの接続数がより少ないチェックノードに接続された変数ノード)から順に合成候補とするシステマチックビットを抽出する。
よって、1列目〜4列目(変数ノード1〜変数ノード4)における合成の優先順位は、図2および図3に示すように、1列目(変数ノード1)および3列目(変数ノード3)が1番、2列目(変数ノード2)が3番、4列目(変数ノード4)が4番になる。
そして、合成するレピティションビットの数が2つであるので、合成部205は、合成の優先順位に従い、図6に示すように、ビットR1〜R14から成る14ビットの受信データにおいて、1列目(変数ノード1)のシステマチックビットR1とシステマチックビットR1に対応するレピティションビットR13とを合成してR1’を生成し、3列目(変数ノード3)のシステマチックビットR3とシステマチックビットR3に対応するレピティションビットR14とを合成してR3’を生成する。これにより、1ビット目および3ビット目がそれぞれR1’およびR3’となる。
このように、合成部205は、送信側の無線通信装置100のレピティション部102が用いる検査行列と同一の検査行列に基づいてレピティションビットを合成するシステマチックビットを特定する。これにより、送信側の無線通信装置100でレピティションさ
れたシステマチックビットの位置を送信側の無線通信装置100から通知されなくても、送信側の無線通信装置100で生成されるLDPC符号語と同じデータ長の12ビットのデータ(合成後受信データ)を得ることができる。
れたシステマチックビットの位置を送信側の無線通信装置100から通知されなくても、送信側の無線通信装置100で生成されるLDPC符号語と同じデータ長の12ビットのデータ(合成後受信データ)を得ることができる。
このように、本実施の形態によれば、検査行列の列重みが同じ複数のシステマチックビットがある場合、検査行列の行重みがより小さいチェックノードと接続される変数ノードに対応するシステマチックビットから順にシステマチックビットとレピティションビットとを合成するため、尤度更新による尤度改善の効果が小さいシステマチックビットの尤度をビット合成によって補うことができる。これにより、すべてのシステマチックビットの尤度を高い尤度に揃えてLDPC復号することができる。よって、本実施の形態によれば、LDPC符号において、レピティションによる誤り率特性の改善効果を最大限に得ることができる。
さらに、本実施の形態によれば、受信側の無線通信装置は、レピティションされたシステマチックビットの位置を送信側の無線通信装置から通知されなくても、レピティションビットを合成するシステマチックビットを特定することができるため、通知情報によるオーバヘッドを増加することなく、レピティションによる誤り率特性の改善効果を最大限に得るLDPC復号を行うことができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、検査行列の列重みおよび検査行列の行重みの双方が同じ複数のシステマチックビットがある場合について説明する。
本実施の形態では、検査行列の列重みおよび検査行列の行重みの双方が同じ複数のシステマチックビットがある場合について説明する。
以下、本実施の形態に係るレピティション部102の動作について説明する。ここでは、1つのシステマチックビットをレピティションする場合について説明する。
LDPC符号化では通常、検査行列において、パリティビットの列重みは、システマチックビットの列重みよりも小さい。つまり、タナーグラフにおいて、パリティビットに対応する変数ノードは、システマチックビットに対応する変数ノードよりも、チェックノードとの接続数がより少ない。これより、パリティビットに対応する変数ノードは、システマチックビットに対応する変数ノードよりも、チェックノードを介した変数ノード間での尤度の受け渡し回数が少ないため、パリティビットに対応する変数ノードに対する尤度更新の効果がより小さい。よって、検査行列の列重みおよび検査行列の行重みの双方が同じ複数のシステマチックビットがある場合、パリティビットに対応する変数ノードとの接続数がより多いチェックノードと接続される変数ノードほど、接続先チェックノードを介して受け取る尤度が低いため、変数ノードに対する尤度更新の効果がより小さい。よって、変数ノードをレピティションする場合には、パリティビットに対応する変数ノードとの接続数がより多いチェックノードと接続される変数ノードほど優先的にレピティションして尤度を補い、尤度を高めることがよい。すなわち、パリティビットに対応する変数ノードとの接続数がより多いチェックノードと接続される変数ノードほどレピティションによる尤度改善の効果がより大きい。
そこで、レピティション部102は、列重みおよび行重みの双方が同じ複数のシステマチックビットがある場合は、パリティビットに対応する変数ノードとの接続数がより多いチェックノードと接続された変数ノードに対応するシステマチックビットから順にシステマチックビットをレピティションする。
以下、具体的に説明する。以下の説明では、図7に示す検査行列を用いてLDPC符号化を行う。また、図7に示す検査行列に対応するタナーグラフを図8に示す。
実施の形態1と同様にして、まず、レピティション部102は、図7に示す検査行列に基づいて、1列目〜3列目(変数ノード1〜変数ノード3)に対応するシステマチックビットをレピティション候補として抽出する。このときのレピティションの優先順位は、1列目および3列目が1番、2列目が3番となる。
しかし、レピティション部102でレピティションされるシステマチックビットの数が1つであるのに対し、優先順位が1番である列は1列目および3列目の2つあり、1列目または3列目のいずれをレピティション対象とするかを決定する必要がある。
そこで、レピティション部102は、さらにパリティビットに対応する変数ノードとの接続数がより多いチェックノードと接続される変数ノードに対応するシステマチックビットから順に、レピティション候補とするシステマチックビットを抽出する。すなわち、レピティション部102は、さらに図8に示すタナーグラフの変数ノード1と変数ノード3との間において、接続先チェックノードにおける変数ノード5〜変数ノード12との接続数を比較する。変数ノード1の接続先チェックノードはチェックノード2、チェックノード4、チェックノード6およびチェックノード7であり、チェックノード2は変数ノード5〜変数ノード12のうち変数ノード6と接続されている。同様に、チェックノード4は変数ノード8と接続され、チェックノード6は変数ノード6および変数ノード10と接続され、チェックノード7は変数ノード7および変数ノード11と接続されている。また、変数ノード3の接続先チェックノードはチェックノード1、チェックノード2、チェックノード3およびチェックノード5であり、チェックノード1は変数ノード5〜変数ノード12のうち変数ノード5と接続されている。同様に、チェックノード2は変数ノード6と接続され、チェックノード3は変数ノード7と接続され、チェックノード5は変数ノード5および変数ノード9と接続されている。よって、レピティション部102は、変数ノード1の接続先チェックノードであるチェックノード2、チェックノード4、チェックノード6およびチェックノード7における、パリティビットに対応する変数ノードとの接続総数6と、変数ノード3の接続先チェックノードであるチェックノード1、チェックノード2、チェックノード3およびチェックノード5における、パリティビットに対応する変数ノードとの接続総数5とを比較する。
そして、レピティション部102は、パリティビットとの接続数がより多いチェックノードと接続される変数ノードから順にレピティション候補とするシステマチックビットを抽出する。よって、レピティション部102は、変数ノード1を変数ノード3よりも優先順位が高いレピティション候補とする。よって、システマチックビットに対するレピティションの優先順位は、図7および図8に示すように、変数ノード1(1列目)が1番、変数ノード3が2番、変数ノード2が3番、変数ノード4が4番になる。
そして、レピティションするシステマチックビットの数が1つであるので、レピティション部102は、レピティションの優先順位に従い、図9に示すように、4ビットのシステマチックビットS1〜S4と8ビットのパリティビットP1〜P8とから成る12ビットのLDPC符号語において、変数ノード1に対応するシステマチックビットS1をレピティションしてレピティションビットS1’を生成する。レピティションビットS1’はシステマチックビットS1と同一のビットである。レピティション部102は、S1’をLDPC符号語の最後尾、つまりパリティビットP8の後ろに挿入する。これにより、レピティション部102は、4ビットのシステマチックビットS1〜S4と、8ビットのパリティビットP1〜P8と、1ビットのレピティションビットS1’とから成る13ビットのLDPC符号語を得ることができる。
また、受信側の無線通信装置200(図5)の合成部205は、レピティション部102と同様の方法で、レピティションビットを合成するシステマチックビットを特定する。
このように、本実施の形態によれば、パリティビットに対応する変数ノードとの接続数がより多いチェックノードと接続された変数ノードに対応するシステマチックビットから順にシステマチックビットをレピティションするため、検査行列の列重みおよび検査行列の行重みの双方が同じ複数のシステマチックビットがある場合でも、レピティションによる誤り率特性の改善効果を最大限に得ることができる。
(実施の形態3)
本実施の形態は、パリティビットをレピティションする点において実施の形態1と相違する。
本実施の形態は、パリティビットをレピティションする点において実施の形態1と相違する。
すなわち、本実施の形態に係るレピティション部102は、検査行列の列重みが同じ複数のパリティビットがある場合は、検査行列の行重みがより小さいチェックノード(変数ノードとの接続数がより少ないチェックノード)と接続された変数ノードに対応するパリティビットから順にパリティビットをレピティションする。
以下、本実施の形態に係るレピティション部102の動作について説明する。ここでは、2つのパリティビットをレピティションする場合について説明する。また、以下の説明では、図10に示す検査行列を用いてLDPC符号化を行う。また、図10に示す検査行列に対応するタナーグラフを図11に示す。
実施の形態1と同様にして、まず、レピティション部102は、図10に示す検査行列に基づいて、パリティビットに対応する5列目〜12列目(図11に示すタナーグラフの変数ノード5〜変数ノード12)のうち、9列目〜12列目(変数ノード9〜変数ノード12)をレピティション候補として抽出する。
しかし、レピティション部102でレピティションされるパリティビットの数が2であるのに対し、図10に示すように、抽出された列の数、すなわち、接続されるチェックノードの数が同じである変数ノードの数は4つである。
そこで、レピティション部102は、さらに検査行列の行重みがより小さいチェックノードに接続された変数ノードに対応するパリティビット(変数ノードとの接続数がより少ないチェックノードに接続された変数ノードに対応するパリティビット)から順に、レピティション候補とするパリティビットを抽出する。
具体的には、レピティション部102は、さらに図10に示す検査行列の9列目〜12列目の間において、9列目で‘1’が配置されている5行目の行重み4(変数ノード9の接続先チェックノード5における変数ノードとの接続数4)と、10列目で‘1’が配置されている6行目の行重み5(変数ノード10の接続先チェックノード6における変数ノードとの接続数5)と、11列目で‘1’が配置されている7行目の行重み3(変数ノード11の接続先チェックノード7における変数ノードとの接続数3)と、12列目で‘1’が配置されている8行目の行重み3(変数ノード12の接続先チェックノード8における変数ノードとの接続数3)とを比較する。つまり、レピティション部102は、図11に示すタナーグラフの変数ノード9〜変数ノード12の間において、各変数ノードと接続されるチェックノードにおける変数ノードとの接続数を比較する。そして、レピティション部102は、より小さい行重みに対応する列(変数ノードとの接続数がより少ないチェックノードに接続された変数ノード)から順にレピティション候補とするパリティビットを抽出する。
よって、9列目〜12列目(変数ノード9〜変数ノード12)におけるレピティション
の優先順位は、図10および図11に示すように、11列目(変数ノード11)および12列目(変数ノード12)が1番、9列目(変数ノード9)が3番、10列目(変数ノード10)が4番になる。
の優先順位は、図10および図11に示すように、11列目(変数ノード11)および12列目(変数ノード12)が1番、9列目(変数ノード9)が3番、10列目(変数ノード10)が4番になる。
そして、レピティションするパリティビットの数が2つであるので、レピティション部102は、レピティションの優先順位に従い、図12に示すように、4ビットのシステマチックビットS1〜S4と8ビットのパリティビットP1〜P8とから成る12ビットのLDPC符号語において、11列目(変数ノード11)のパリティビットP7および12列目(変数ノード12)のパリティビットP8をそれぞれレピティションしてレピティションビットP7’およびP8’を生成する。レピティションビットP7’はパリティビットP7と同一のビットであり、レピティションビットP8’はパリティビットP8と同一のビットである。レピティション部102は、P7’およびP8’をLDPC符号語の最後尾、つまりパリティビットP8の後ろにP7’,P8’の順に挿入する。これにより、レピティション部102は、4ビットのシステマチックビットS1〜S4と、8ビットのパリティビットP1〜P8と、2ビットのレピティションビットP7’,P8’とから成る14ビットのLDPC符号語を得ることができる。
また、受信側の無線通信装置200(図5)の合成部205は、レピティション部102と同様の方法で、レピティションビットを合成するパリティビットを特定する。
このように、本実施の形態によれば、LDPC符号による尤度改善の効果が小さいパリティビットの尤度をレピティションにより補うことができる。これにより、そのパリティビットとチェックノードを介して接続されたシステマチックビットに対する尤度更新の効果を、そのパリティビットの尤度上昇により間接的に大きくすることができる。よって、本実施の形態によれば、パリティビットをレピティションする場合でも、レピティションによる誤り率特性の改善効果を最大限に得るLDPC符号化を行うことができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、パリティビットをレピティションする点において実施の形態2と相違する。
本実施の形態では、パリティビットをレピティションする点において実施の形態2と相違する。
すなわち、本実施の形態に係るレピティション部102は、検査行列の列重みおよび行重みの双方が同じ複数のパリティビットがある場合は、パリティビットに対応する変数ノードとの接続数がより多いチェックノードと接続された変数ノードに対応するパリティビットから順にパリティビットをレピティションする。
以下、本実施の形態に係るレピティション部102の動作について説明する。ここでは、1つのパリティビットをレピティションする場合について説明する。また、以下の説明では、図13に示す検査行列を用いてLDPC符号化を行う。また、図13に示す検査行列に対応するタナーグラフを図14に示す。
実施の形態1および2と同様にして、まず、レピティション部102は、図13に示す検査行列に基づいて、9列目〜12列目(変数ノード9〜変数ノード12)に対応するパリティビットをレピティション候補として抽出する。このときのレピティションの優先順位は、11列目および12列目が1番、9列目が3番、10列目が4番となる。
しかし、レピティション部102でレピティションされるパリティビットの数が1つであるのに対し、図13に示すように、優先順位が1番である列は11列目および12列目の2つあり、11列目または12列目のいずれをレピティション対象とするかを決定する必要がある。
そこで、レピティション部102は、さらにパリティビットに対応する変数ノードとの接続数がより多いチェックノードと接続される変数ノードに対応するパリティビットから順に、レピティション候補とするパリティビットを抽出する。すなわち、レピティション部102は、さらに図14に示すタナーグラフの変数ノード11および変数ノード12との間において、接続先チェックノードにおける変数ノード5〜変数ノード12との接続数を比較する。変数ノード11の接続先チェックノードはチェックノード7であり、チェックノード7は変数ノード5〜変数ノード12のうち変数ノード11を除くと、変数ノード7と接続されている。また、変数ノード12の接続先チェックノードはチェックノード8であり、チェックノード8は変数ノード5〜変数ノード12のうち変数ノード12を除くと変数ノード5および変数ノード8と接続されている。よって、レピティション部102は、変数ノード11の接続先チェックノード7における、パリティビットに対応する変数ノードとの接続数1と、変数ノード12の接続先チェックノード8における、パリティビットに対応する変数ノードとの接続数2とを比較する。
そして、レピティション部102は、パリティビットとの接続数がより多いチェックノードと接続される変数ノードから順にレピティション候補とするパリティビットを抽出する。よって、レピティション部102は、変数ノード12を変数ノード11よりも優先順位が高いレピティション候補とする。よって、パリティビットに対するレピティションの優先順位は、図13および図14に示すように、変数ノード12(12列目)が1番、変数ノード11(11列目)が2番、変数ノード9(9列目)が3番、変数ノード10(10列目)が4番になる。
そして、レピティションするパリティビットの数が1つであるので、レピティション部102は、レピティションの優先順位に従い、図15に示すように、4ビットのシステマチックビットS1〜S4と8ビットのパリティビットP1〜P8とから成る12ビットのLDPC符号語において、変数ノード12に対応するパリティビットP8をレピティションしてレピティションビットP8’を生成する。レピティションビットP8’はパリティビットP8と同一のビットである。レピティション部102は、P8’をLDPC符号語の最後尾、つまりパリティビットP8の後ろに挿入する。これにより、レピティション部102は、4ビットのシステマチックビットS1〜S4と、8ビットのパリティビットP1〜P8と、1ビットのレピティションビットP8’とから成る13ビットのLDPC符号語を得ることができる。
また、受信側の無線通信装置200(図5)の合成部205は、レピティション部102と同様の方法で、レピティションビットを合成するパリティビットを特定する。
このように、本実施の形態によれば、検査行列の列重みおよび検査行列の行重みの双方が同じ複数のパリティビットがある場合でも、実施の形態3と同様の効果を得ることができる。
以上、本発明の各実施の形態について説明した。
なお、上記各実施の形態では、本発明をFDD(Frequency Division Duplex)システムで実施する場合を例にとって説明したが、本発明はTDD(Time Division Duplex)システムで実施することも可能である。TDDシステムの場合、上り回線の伝搬路特性と下り回線の伝搬路特性との相関性が非常に高いので、送信側の無線通信装置100は、受信側の無線通信装置200からの信号を用いて受信側の無線通信装置200における受信品質を推定することができる。よって、TDDシステムの場合には、受信側の無線通信装置200がCQIによる回線品質の報告を行わず、送信側の無線通信装置100において回
線品質を推定してもよい。
線品質を推定してもよい。
また、図2、図7、図10および図13に示す検査行列は一例であり、本発明の実施に使用可能な検査行列は図2、図7、図10および図13に示す検査行列に限定されない。
また、送信側の無線通信装置100の制御部110で設定される符号化率は、回線品質に応じて設定されるものに限定されず、一定に固定されたものでもよい。
また、本実施の形態では、回線品質としてSINRを推定したが、SNR、SIR、CINR、受信電力、干渉電力、ビット誤り率、スループット、所定の誤り率を達成できるMCS(Modulation and Coding Scheme)等を回線品質として推定してもよい。また、CQIはCSI(Channel State Information)と表されることもある。
また、移動体通信システムにおいて、送信側の無線通信装置100を無線通信基地局装置に備え、受信側の無線通信装置200を無線通信移動局装置に備えることができる。また、送信側の無線通信装置100を無線通信移動局装置に備え、受信側の無線通信装置200を無線通信基地局装置に備えることもできる。これにより、上記同様の作用・効果を奏する無線通信基地局装置および無線通信移動局装置を実現することができる。
また、無線通信移動局装置はUE、無線通信基地局装置はNode Bと称されることがある。
また、上記実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
また、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように1チップ化されてもよい。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
2007年2月9日出願の特願2007−030648の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
本発明は、移動体通信システム等に適用することができる。
Claims (9)
- 送信ビット列に対して検査行列を用いたLDPC符号化を行ってシステマチックビットとパリティビットとから成る符号語を得る符号化手段と、
前記符号語の各ビットを、前記検査行列の列重みがより小さいビットから順に、かつ、前記列重みが同じ複数のビットがある場合は前記検査行列の行重みがより小さいチェックノードと接続された変数ノードに対応するビットから順にレピティションするレピティション手段と、
を具備する送信側の無線通信装置。 - 前記レピティション手段は、前記LDPC符号化の第1符号化率と回線品質に応じた第2符号化率との差に基づいて決定される個数のビットをレピティションする、
請求項1記載の無線通信装置。 - 前記レピティション手段は、前記列重みおよび前記行重みの双方が同じ複数のビットがある場合は、それら複数のビットの各ビットを、パリティビットに対応する変数ノードとの接続数がより多いチェックノードと接続された変数ノードに対応するビットから順にレピティションする、
請求項1記載の無線通信装置。 - 前記レピティション手段は、前記符号語において、システマチックビットをレピティションする、
請求項1記載の無線通信装置。 - 前記レピティション手段は、前記符号語において、パリティビットをレピティションする、
請求項1記載の無線通信装置。 - 第1の受信データの各ビットを、LDPC符号化の検査行列の列重みがより小さいビットから順に、かつ、前記列重みが同じ複数のビットがある場合は前記検査行列の行重みがより小さいチェックノードと接続された変数ノードに対応するビットから順に、それぞれ対応するレピティションビットと合成して第2の受信データを生成する合成手段と、
前記第2の受信データに対して前記検査行列を用いたLDPC復号を行って受信ビット列を得る復号手段と、
を具備する受信側の無線通信装置。 - 前記無線通信装置は、無線通信基地局装置または無線通信移動局装置である、
請求項1記載の無線通信装置。 - 前記無線通信装置は、無線通信基地局装置または無線通信移動局装置である、
請求項6記載の無線通信装置。 - 検査行列を用いたLDPC符号化により得られる、システマチックビットとパリティビットとから成る符号語におけるレピティション方法であって、
前記符号語の各ビットを、前記検査行列の列重みがより小さいビットから順に、かつ、前記列重みが同じ複数のビットがある場合は前記検査行列の行重みがより小さいチェックノードと接続された変数ノードに対応するビットから順にレピティションする、
レピティション方法。
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